CN104640690B - 刚性型芯及使用该刚性型芯制造充气轮胎的方法 - Google Patents

Abstract

根据本发明，减少了用于型芯移除步骤的周期时间，同时抑制了橡胶构件的粘附位置在生胎形成步骤期间的移位。该刚性型芯具有环形的型芯本体，型芯本体具有用于模制成型充气轮胎的内表面的轮胎形成表面。型芯本体由沿周向方向分开并且可沿轮胎半径方向移动的多个型芯段形成。型芯段的形成了轮胎形成表面的外表面的表面粗糙度(Ra)为2.0μm到20.0μm。

Description

刚性型芯及使用该刚性型芯制造充气轮胎的方法

技术领域

本发明涉及一种用于模制成型充气轮胎的内表面的刚性型芯。

背景技术

近年来，为了精确地模制成型充气轮胎，已经提出了使用刚性型芯的型芯模制成型方法，如专利文献1和2中所示。刚性型芯包括具有与轮胎的内表面大致相同的形状的外表面。刚性型芯能够被分割成可向轮胎的径向内侧移动的多个型芯段。在型芯模制成型方法中，将未硫化的橡胶部件，例如，内衬、胎体帘布层、带束帘布层、胎侧胶、以及胎面胶，依次布置于刚性型芯的外表面上以在其上形成生胎。将具有刚性型芯的生胎插入硫化模具的空间中，并且之后使生胎在刚性型芯与外部模具之间硫化以形成充气轮胎。

在硫化后，沿轮胎径向方向移动型芯段以从充气轮胎中取出这些型芯段。

不幸地是，由于每个型芯段的外表面已经强力地粘附于充气轮胎的内表面，可能难以从充气轮胎中取出型芯段。由此，强制的移动型芯段可能造成对充气轮胎的损坏或者不期望的形变。此外，为了防止轮胎的这种不期望的形变，可以考虑将型芯段从轮胎中缓慢地取出的另一方式。不幸地是，上述方法可能导致较长的制造周期时间和较低的轮胎产率。

为了解决上述问题，可以考虑更改刚性型芯的外表面形状、增加分割的型芯段的数量、以及使用某些物质涂覆刚性型芯的外表面。

不幸地是，更改刚性型芯的外表面形状可能改变轮胎的内表面形状，使得轮胎性能降低。此外，增加分割的型芯段的数量可能需要用于更改当前设备的大量成本。此外，涂覆刚性型芯的表面可能造成刚性型芯与未硫化的橡胶部件之间较低的粘附性。因此，可能难以将未硫化的橡胶部件精确地布置在刚性型芯上。

【相关的技术文献】

【专利文献】

[专利文献1]：日本未经审查专利申请公布No.2011-161896

[专利文献2]：日本未经审查专利申请公布No.2011-167979

发明内容

【本发明要解决的问题】

本发明具有的主要目的是提供一种刚性型芯，该刚性型芯可以容易地与硫化的轮胎的内表面分离，以便于缩短用于将刚性型芯从轮胎中取出的周期时间，同时抑制在生胎模制成型过程中未硫化的橡胶部件布置的偏离。

【用于解决问题的方法】

根据本发明的一方面，提供了一种刚性型芯，其包括：环形的型芯主体，该环形的型芯主体具有用于模制成型充气轮胎的内表面的轮胎模制成型表面，型芯主体包括多个周向分割的型芯段，这些型芯段分别能够沿着轮胎径向方向移动，并且每个型芯段均包括形成轮胎模制成型表面的外表面，该外表面具有从2.0μm到20.0μm的表面粗糙度Ra。

根据本发明的另一方面，每个型芯段的外表面均包括相对于型芯段的最大宽度位置位于径向外侧的上部、和相对于型芯段的最大宽度位置位于径向内侧的下部。下部包括比上部的表面粗糙度Ra小的表面粗糙度Ra。

根据本发明的另一方面，每个型芯段的外表面均包括相对于型芯段的最大宽度位置位于径向外侧的上部、和相对于型芯段的最大宽度位置位于径向内侧的下部。下部包括在不小于10μm的范围内的表面粗糙度Ra。

根据本发明的另一方面，提供了一种使用上述刚性型芯用于制造充气轮胎的方法，该方法包括：生胎模制成型过程，该生胎模制成型过程用以通过将未硫化的橡胶部件布置在刚性型芯的轮胎模制成型表面上而形成生胎；硫化过程，该硫化过程用以使带有刚性型芯的生胎在硫化模具中硫化，从而形成硫化的生胎；以及型芯移除过程，该型芯移除过程用以通过朝向轮胎的径向内侧拉动型芯段而将刚性型芯的型芯段从硫化的轮胎中取出。

【本发明的效果】

根据本发明的刚性型芯包括多个型芯段，这些型芯段分别具有表面粗糙度Ra从2.0μm到20.0μm的外表面。这种粗糙表面可以维持优异的与未硫化的橡胶部件的粘结特性，以便于在生胎模制成型过程中抑制未硫化的橡胶部件布置的偏离。此外，这种粗糙表面可以容易地与硫化轮胎的内表面分离，以便于缩短用于将刚性型芯从轮胎中取出的周期时间。

附图说明

图1是根据本发明的实施方式的刚性型芯的分解立体图；

图2是从图1的箭头A观察的刚性型芯的平面图；

图3是沿着图2的线B-B截取的截面图；

图4是刚性型芯和硫化装置的截面图；

图5是用于取出刚性型芯的型芯移除过程的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1示出了刚性型芯1的分解立体图。如图1所示，刚性型芯1包括：具有中心孔3的型芯主体2；构造成用于插入中心孔3中的圆筒状的中心件4；以及一对侧板5，该对侧板5分别布置在型芯主体2的轴向上的两侧上。

型芯主体2构造为具有如下外表面的环形形状，该外表面包括与待模制成型的充气轮胎的内表面相对应的轮胎模制成型表面6。充气轮胎包括具有胎面部、胎侧部以及胎体部的环面形状。如图2所示，型芯主体2具有从侧板中的一个侧板观察的圆形形状(在下文中，可以称为“侧部形状”)，该圆形形状具有同心的中心孔3。

如图2所示，型芯主体2包括多个周向分割的型芯段10。型芯段10包括沿周向方向交替布置的第一型芯段10A和第二型芯段10B。

第一型芯段10A包括一对倾斜的端部面11，使得端部面11之间的周向长度在径向向内的方向上减小。因此，第一型芯段10A具有扇形的侧视图。第二型芯段10B包括一对倾斜的端部面12，使得端部面12之间的周向长度在径向向内的方向上增加。在该实施方式中，型芯主体2包括分别含有四个第一型芯段和四个第二型芯段的八个型芯段10。

如图1中所示，型芯主体2可以通过使第一型芯段10A的端部面11与第二型芯段10B的端部面12彼此连接而形成与充气轮胎的内表面相对应的轮胎模制成型表面6，使得型芯段10的各个外表面16沿周向方向连续(连接状态)。

如图2所示，每个型芯段10可沿轮胎的径向方向移动。在连接状态中，首先各个第二段10B可径向向内移动，并且之后各个第一段10A可径向向内移动。

在该实施方式中，每个型芯段10设置有沿轮胎的轴向方向延伸的鸠尾榫14。鸠尾榫14面向于中心孔3内，并且定位在型芯段10的内表面13的周向中部。

如图1所示，中心件4具有如下的圆筒形状，该圆筒形状具有与中心孔3的内直径大致相同的外直径。中心件4在其外表面上设置具有多个鸠尾槽15，各个鸠尾榫14能够插入至这些鸠尾槽15用以接合。在连接状态中通过将中心件4插入型芯主体2的中心孔3中，各个鸠尾榫14能够与各个鸠尾槽15接合。因此，在允许仅在轮胎的轴向方向的上相对运动的同时，中心件4与型芯段10能够牢固地彼此固定。

第一侧板5L牢固地固定至中心件4的一侧，并且第二侧板5U可拆卸地固定至中心件4的另一侧。各个侧板5L和5U能够防止每个型芯段10相对于中心件4的轴向运动，从而提供在连接状态下牢固固定的型芯主体2。当型芯主体2分开时，首先从中心件4中拆卸第二侧板5U，并且之后将具有第一侧板5L的中心件4从型芯主体2的中心孔3中拉出。之后，可以径向向内地移动第二型芯段10B以便从中心孔3中移除该第二型芯段10B。

图3示出了沿着轮胎的径向方向截取的型芯段10中的一个型芯段的截面图。如图3所示，型芯段10包括形成中心孔3的内表面13的支承基部20，以及具有外表面16的段主体21。轮胎模制成型表面6通过将段主体21的各个外表面16连续地连接而形成。

支承基部20的内表面13设置有用于连接中心件4的鸠尾榫14。另外，支承基部20在其轴向上的两个端部20e、20e处牢固地固定至段主体21。

各个段主体21可以由具有优异导热性的金属材料制成，例如铝合金。外表面16包括相对于型芯段10的最大宽度位置22位于径向外侧的上部23和相对于最大宽度位置22位于径向内侧的下部24。

上部23包括胎面形成部28和一对胎肩形成部29。胎面形成部28为包括型芯赤道线C的大致平坦地延伸表面，用以模制成型轮胎的胎面部的内表面。每个胎肩形成部29以弯曲的方式从胎面形成部28延伸至型芯段10的最大宽度位置22，用以模制胎肩的内表面和轮胎的胎侧部。

下部24包括弯曲部25和直部26。弯曲部25以S形的形式从最大宽度位置22径向向内地延伸。直部26以直的形式从弯曲部25径向向内地延伸。弯曲部25包括具有半径为r1并且其中心位于段主体21内侧的凸起弯曲部25a，和具有为半径r2并且其中心位于段主体21外侧的凹入弯曲部25b。下部24可模制成型胎侧的内表面和轮胎的胎圈部。

用于使用刚性型芯1制造充气轮胎的方法包括生胎形成过程、硫化过程、以及从轮胎中移除型芯的过程。在生胎形成过程中，能够将具有粘性的未硫化的橡胶部件布置在刚性型芯1的外表面16上以形成生胎，从而在刚性型芯上形成生胎。可以使用内衬橡胶、胎体帘布层、带束帘布层、胎圈芯、胎辋胶、胎侧胶、以及胎面胶作为未硫化的橡胶部件。为了将未硫化的橡胶部件布置在刚性型芯1上，可以利用多种方法，例如沿着轮胎的周向方向缠绕带状的橡胶条的方法；使用对接接头沿轮胎的周向方向轴向地布置长的橡胶条的方法；以及缠绕片状的橡胶部件并接合其两端部的方法。

如图4所示，在硫化过程中，将具有刚性型芯1的生胎30放置于硫化模具7中，使得生胎30通过形成于刚性型芯1与硫化模具7之间的腔而被硫化并被模制成型。

如图5所示，在型芯移除过程中，将型芯段10从硫化的轮胎31中径向向内地拉出。在传统的方法中，由于型芯段牢固地粘附于轮胎31的内表面32，因此可能难以将型芯段从轮胎31中剥离。由此，当迫使型芯段中的一个型芯段被径向向内地拉动时，可能引起轮胎发生不期望的形变的问题。通常，为了防止轮胎31的形变，已经提出了充分地冷却轮胎31和型芯1。不幸地是，该传统的提案可能导致长的周期时间。

在根据本发明的刚性型芯1中，每个型芯段10均包括具有在2.0到20.0μm范围内的表面粗糙度Ra的外表面16。由于具有该表面粗糙度Ra的表面可以为未硫化的橡胶部件提供优异的粘附性，因此在生胎形成过程期间未硫化的橡胶部件能够粘附在刚性型芯1的正确的位置上。此外，能够提供硫化之后型芯段10与轮胎31的内表面32之间优异的可拆卸性，从而防止由型芯段10与内表面32之间较差的可拆卸性所造成的轮胎31的不期望的形变，并且同时减少刚性型芯1的冷却时间。由此，本发明可以通过减少型芯移除过程的时间而提供优异的轮胎产率。

在本说明书中，表面粗糙度Ra指的是由JIS B0601-2001所限定的算术平均粗糙度Ra。

当表面粗糙度Ra小于2.0μm时，可能不能提供轮胎31的内表面与型芯段10之间优异的可拆卸性，从而由于不期望的型芯移除过程的长的周期时间而降低轮胎的生产率。另一方面，当表面粗糙度Ra大于20.0μm时，可能降低型芯段与未硫化的橡胶部件之间的粘附性，从而由于在生胎形成过程中未硫化的橡胶部件布置在不正确的位置而降低轮胎的均匀性。

优选地，型芯段10的外表面16的表面粗糙度Ra的下限可以设定在不小于5.0μm的范围内，更加优选地不小于10μm。优选地，型芯段10的外表面16的表面粗糙度Ra的上限可以设定在不大于18.0μm的范围内，更加优选地不大于15μm。具有该表面粗糙度的这种型芯段10可以进一步改进上述优点。

如图3中所示，型芯段10的下部24具有比上部23更小的面积。另外，下部24包括大幅倾斜的弯曲部25和直部26。由此，在生胎模制过程中可能造成模制失效，诸如粘附在下部24上的橡胶部件在硫化之前的滑移或分离。鉴于上述内容，下部24优选地具有比上部23更小的表面粗糙度Ra，以防止橡胶构件在下部24上滑移。

在型芯段向轮胎的径向内侧移动的型芯移除过程中，在开始时轮胎的胎圈部与下部24分离，从而使空气进入位于其间的间隙。之后，轮胎31的整个内表面32能够与型芯段10分离。由此，重要的是轮胎易于与下部24分离。优选地，型芯段10的下部24具有在不小于10μm，更加优选地不小于15μm的范围中的表面粗糙度Ra。

在上部23与轮胎31的内表面32分离的过程中，在开始时胎肩形成部29与轮胎的内表面分离，从而使空气进入位于其间的间隙。之后，胎面形成部28与轮胎的内表面分离。由此，胎肩形成部29优选地具有比胎面形成部28更大的表面粗糙度Ra。因此，上部23能够容易地与轮胎的内表面分离。

尽管已经详细地描述了本发明的特别优选的实施方式，但是本发明并不限于所述实施方式，而是可在各种方面进行改型和实施。

对比测试

试制了具有图1和表1的基本结构的刚性型芯。之后，按照下面的步骤测试了这些刚性型芯的性能。

刚性型芯移除过程的周期时间：

在使用每个相应的刚性型芯制造充气轮胎的每个过程中，测量了刚性型芯移除过程的周期时间。使用以参考例1为100的指标来指示测试结果。数值越小，性能越好。

均匀性：

按照JASO C607:2000的均匀性测试条件使用均匀性测试机测试了通过每个刚性型芯制造的每个测试轮胎的径向力变化(RFV)。使用以参考例1为100的指标来指示测试结果。数值越大，均匀性越差。这意味着橡胶部件在生胎模制成型过程中分发生了大的滑移。

在表1中示出了测试结果。

根据测试结果，得到确认的是根据本发明的刚性型芯可以防止橡胶部件在生胎模制成型过程中滑移，并且同时缩短了刚性型芯移除过程的周期时间。

附图标记说明

1 刚性型芯

2 型芯主体

10 型芯段

16 型芯段的外表面

Claims (3)

1.一种刚性型芯，包括：

环形的型芯主体，所述环形的型芯主体具有用于模制成型充气轮胎的内表面的轮胎模制成型表面；

所述型芯主体包括多个周向分割的型芯段，每个所述型芯段能够沿着轮胎径向方向移动；以及

每个所述型芯段包括形成所述轮胎模制成型表面的外表面，所述外表面具有从2.0μm到20.0μm的表面粗糙度Ra，

其中，每个所述型芯段的所述外表面包括相对于所述型芯段的最大宽度位置位于径向外侧的上部、和相对于所述型芯段的所述最大宽度位置位于径向内侧的下部，以及

所述下部包括比所述上部的表面粗糙度Ra小的表面粗糙度Ra。

2.根据权利要求1所述的刚性型芯，

其中，每个所述型芯段的所述外表面包括相对于所述型芯段的最大宽度位置位于径向外侧的上部、和相对于所述型芯段的所述最大宽度位置位于径向内侧的下部，以及

所述下部包括在不小于10μm的范围内的表面粗糙度Ra。

3.一种使用根据权利要求1所述的刚性型芯用于制造充气轮胎的方法，所述方法包括：

生胎模制成型过程，所述生胎模制成型过程用以通过将未硫化的橡胶部件布置在所述刚性型芯的所述轮胎模制成型表面上而形成生胎；

硫化过程，所述硫化过程用以使带有所述刚性型芯的所述生胎在硫化模具中硫化，从而形成硫化的轮胎；以及

型芯移除过程，所述型芯移除过程用以通过朝向所述轮胎的径向内侧拉动所述刚性型芯的所述型芯段而将所述型芯段从所述硫化的轮胎中取出。