CN105916703A - 具有层压物的轮胎及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种层压硫化轮胎的方法，所述方法包括提供硫化轮胎，所述硫化轮胎具有由基体橡胶构成的周向胎面和一对侧壁。该方法还包括清洁所述周向胎面、提供层压物并且在所述层压物中形成多个孔洞。该方法还包括将所述层压物施用于所述硫化轮胎的所述周向胎面和侧壁中一者的至少一部分上。该方法还包括向所述层压物施加压力，由此排空所述层压物与所述硫化轮胎的所述周向胎面之间的空气并且固化所述层压物。

Description

具有层压物的轮胎及其制作方法
技术领域
本公开涉及其上设置有层压物的轮胎及其制备方法。更具体地讲，本公开涉及其上施用有层压物的固化轮胎。
背景技术
已知轮胎胎面为橡胶组合物，其包含至少一些炭黑增强物并且因此在颜色上为黑色的。胎面的橡胶可针对其材料特性，诸如其硬度来选择。当胎面磨损时，轮胎变得不太适于行驶并且必须进行更换或翻新。
发明内容
在一个实施例中，轮胎包括由基体橡胶构成的一对侧壁和周向胎面。该周向胎面具有设置于其中的多道沟槽，由此限定多个胎面元件。轮胎还包括设置在所述周向胎面上的聚合物层压物。该聚合物层压物覆盖多道沟槽中的至少一道。该聚合物层压物还覆盖多个胎面元件中的至少一个的顶部表面，并且具有与所述基体橡胶基本上相同的弹性模量。
在另一个实施例中，将层压物施用于固化轮胎的方法包括提供具有由基体材料构成的周向胎面的固化轮胎。该周向胎面具有多个胎面元件，所述多个胎面元件中的每一者均具有顶部表面和多个侧表面。该周向胎面还具有设置在多个胎面元件之间的多道沟槽。该方法还包括提供未固化层压物并且将所述未固化层压物置于所述固化轮胎的所述周向胎面周围，以使得所述未固化层压物覆盖多个胎面元件中的至少一些和多道沟槽中的至少一些，其中所述层压物具有比所述基体材料更大的雪地牵引力。该方法还包括通过向所述未固化层压物施加压力而将所述未固化层压物压合到所述固化轮胎，并且加热所述未固化层压物和所述固化轮胎。
在又另一个实施例中，层压硫化轮胎的方法包括提供硫化轮胎，所述硫化轮胎具有由基体橡胶构成的周向胎面和一对侧壁。该方法还包括清洁所述周向胎面、提供层压物并且在所述层压物中形成多个孔洞。该方法还包括将所述层压物施用于所述硫化轮胎的所述周向胎面和侧壁中一者的至少一部分上。该方法还包括向所述层压物施加压力，由此排空所述层压物与所述硫化轮胎的所述周向胎面之间的空气并且固化所述层压物。
附图说明
在附图中，示出了结构，所述结构与下文提供的详细描述一起描述了受权利要求书保护的本发明的示例性实施例。类似的元件用相同的附图标号标示。应当理解，被示出为单个部件的元件可以用多个部件替换，并且被示出为多个部件的元件可以用单个部件替换。另外，部件可以开始或结束于与附图所示不同的位置。附图未按比例绘制，并且出于说明性目的，可能放大了某些元件的比例。
图1为在胎面沟槽中设置有层压物的轮胎的一个实施例的透视图；
图2为其上设置有层压物的轮胎的一个替代实施例的透视图；
图3为在周向胎面上设置有层压物的轮胎的一个实施例的横截面；
图4为在周向胎面的沟槽中设置有层压物的轮胎的一个实施例的横截面；
图5为在轮胎的胎面元件的顶部表面上设置有层压物的轮胎的一个实施例的横截面；
图6为在轮胎的胎肩上设置有层压物的轮胎的一个实施例的横截面；
图7为在周向胎面和一对侧壁上设置有层压物的轮胎的一个实施例的横截面；
图8为在一对侧壁上设置有层压物的轮胎的一个实施例的横截面；以及
图9为示出了将层压物施用于轮胎的方法的一个实施例的流程图。
具体实施方式
下文包括本文所采用的所选择的术语的定义。这些定义包括落入术语范围内且可用于实施的部件的各种实例或形式。所述实例并非旨在进行限制。术语的单数和复数形式均可在所述定义之内。
“轴向”和“轴向地”是指平行于轮胎旋转轴线的方向。
“胎圈”是指轮胎的一部分，该部分接触车轮并且限定侧壁的边界。
“周向”和“周向地”是指沿胎面表面的圆周延伸的与轴向垂直的方向。
“赤道面”是指垂直于轮胎旋转轴线并且穿过轮胎胎面中心的平面。
“径向”和“径向地”是指垂直于轮胎旋转轴线的方向。
“侧壁”是指在胎面与胎圈之间的轮胎部分。
“胎面”是指在正常充气和负载情况下与道路接触的轮胎部分。
方向在本文中结合轮胎的旋转轴线来阐明。术语“向上”和“向上地”是指朝向轮胎胎面的总体方向，而“向下”和“向下地”是指朝向轮胎旋转轴线的总体方向。因此，当相对的方向性术语诸如“上部”和“下部”或“顶部”和“底部”结合元件使用时，“上部”或“顶部”元件比“下部”或“底部”元件在空间上更靠近胎面。此外，当相对的方向性术语诸如“上方”或“下方”结合元件使用时，如果某一元件位于另一元件的“上方”，则意味着该元件比另一元件更靠近胎面。
术语“向内”和“向内地”是指朝向轮胎赤道面的总体方向，而“向外”和“向外地”是指远离轮胎赤道面并且朝向轮胎侧壁的总体方向。因此，当相对的方向性术语诸如“内部”和“外部”结合元件使用时，“内部”元件比“外部”元件在空间上更靠近轮胎的赤道面。
图1至图8示出了在轮胎外表面的至少一部分上设置有层压物的轮胎的各种实施例。层压物可以是橡胶，也可以是另一种聚合物材料。在一个实施例中，层压物具有小于1.5毫米的厚度。在一个特定实施例中，层压物具有介于1.0毫米至1.5毫米之间的厚度。然而，应当理解，可采用更厚的层压物。出于示例性目的，层压物的厚度在附图中可能经过放大。
图1示出了轮胎100的一个实施例的透视图，该轮胎具有其中设置有沟槽120的周向胎面110。轮胎100具有设置在沟槽120中的层压物130。在图示实施例中，周向胎面110包括多个花纹块140。在替代实施例(未示出)中，轮胎可包括一个或多个胎面元件，诸如横向棱纹或实心周向肋纹。应当理解，轮胎可以采用任何胎面设计。
图2示出了其上设置有层压物210的轮胎200的一个替代实施例的透视图。在图示实施例中，层压物210覆盖轮胎的基本上整个外表面。在图示实施例中，轮胎200具有带有多条横向棱纹230的周向胎面220。在替代实施例(未示出)中，轮胎可包括一条或多条实心周向肋纹，或者一个或多个花纹块。在另一个替代实施例(未示出)中，轮胎可仅覆盖所述沟槽表面的一部分。应当理解，轮胎可以采用任何胎面设计。
虽然图1示出了适用于客运车辆的轮胎100并且图2示出了适用于农用车辆的轮胎200，但这些轮胎仅仅是示例性的。应当理解，本文所述的层压物可用于任何车辆的轮胎上，所述车辆包括但不限于自行车、摩托车、全地形车辆、汽车、卡车、拖拉机及其他农用车辆、采矿车辆、飞机以及所有其他轮式车辆。层压物的材料特性可根据车辆类型以及轮胎的预期用途而改变。
图3示出了在周向胎面320上设置有层压物310的轮胎300的一个实施例的横截面。层压物310同时覆盖胎面320的顶部表面和设置在胎面320中的沟槽330。层压物310还可覆盖狭槽、槽纹及其他胎面元件(未示出)。
图4示出了轮胎400的一个实施例的横截面，该轮胎具有设置在周向胎面430的沟槽420的表面上的层压物410。层压物410还可覆盖狭槽、槽纹及其他胎面元件(未示出)。在图示实施例中，层压物并不覆盖周向胎面430的顶部表面，即，周向胎面与道路或其他滚动表面接触的部分。
在一种制备轮胎400的方法中，将层压物410的条仅置于轮胎400的沟槽420中。在一个替代实施例中，首先将层压物410设置在整个周向胎面430上方，以使得其同时覆盖胎面430的顶部表面和设置在其中的沟槽420。然后使用研磨材料将胎面430的顶部表面上的层压物410擦掉或磨掉。在这样的实施例中，可以在将层压物从轮胎磨掉之后，回收层压物。在另一个替代实施例中，将层压物410设置在轮胎400的整个周向胎面430上方，并且随后在车辆上使用轮胎400的过程中，将胎面430的顶部表面上的层压物410磨掉。
图5示出了轮胎500的一个实施例的横截面，所述轮胎具有设置在胎面元件520的顶部表面上而没有延伸到轮胎500的沟槽530中的层压物510。在图示实施例中，层压物510设置在每个胎面元件520的顶部表面上。在替代实施例(未示出)中，层压物设置在仅一些胎面元件的顶部表面上。
在一种制备所示轮胎500的方法中，胎面元件520为肋纹并且层压物的带状物缠绕在轮胎的每条肋纹周围。在一种替代方法中，将层压物切割成轮胎的每个胎面元件的尺寸。在另一个替代实施例中，层压物层可为液体形式，并且通过喷雾或浸浴来施用。可以将喷雾或浸浴施用于轮胎的任何部分，包括但不限于图1至图8所示的那些部分。可以在胎面元件为肋纹、花纹块、横向棱纹或任何其他胎面元件的地方采用这样的方法。
图6示出了轮胎600的一个实施例的横截面，该轮胎具有设置在轮胎600的每个胎肩620上的层压物610。在图示实施例中，两个胎肩620均被层压物610覆盖。在一个替代实施例(未示出)中，层压物仅设置在轮胎的一个胎肩上。
图7示出了轮胎700的一个实施例的横截面，该轮胎具有设置在周向胎面720和一对侧壁730上的层压物710。层压物710同时覆盖胎面720的顶部表面和设置在其中的沟槽740。层压物710还可覆盖狭槽、槽纹及其他胎面元件(未示出)。在图示实施例中，层压物710沿着每个侧壁730向下延伸到轮胎700的胎踵750。在替代实施例(未示出)中，层压物可仅覆盖每个侧壁的一部分。应当理解，每个侧壁的覆盖范围无需相同。例如，层压物可覆盖轮胎的外侧壁，但不覆盖轮胎的内侧壁。
虽然层压物的覆盖范围被示为连续的，但应当理解，可能存在间隙。例如，层压物710可设置在周向胎面720的沟槽740的表面上，而不是以与图4所示相同的方式设置在胎面720的顶部表面上。另外，可留下侧壁730的部分未被覆盖，或者可从侧壁730的部分磨掉层压物。
图8示出了轮胎800的一个实施例的横截面，所述轮胎具有设置在一对侧壁820上的层压物810。在图示实施例中，层压物不覆盖轮胎800的周向胎面830。相反，层压物810从每个侧壁820的胎肩部分840延伸到轮胎800的胎踵850。在替代实施例(未示出)中，层压物可仅覆盖每个侧壁的一部分。应当理解，每个侧壁的覆盖范围无需相同。例如，层压物可覆盖轮胎的外侧壁，但不覆盖轮胎的内侧壁。
在上述实施例中，层压物可以是橡胶，也可以是另一种聚合物材料。在一个已知实施例中，层压物和周向胎面的基体橡胶具有至少一些相同的特性。例如，层压物可具有与基体橡胶基本上相同的弹性模量或相同的硬度。层压物还可以具有与基体橡胶基本上相同的雪地牵引力。层压物还可以具有与基体橡胶基本上相同的潮湿路面牵引力。在一个已知实施例中，层压物由与基体橡胶相同的材料构成。
在一个替代实施例中，层压物由比轮胎的基体橡胶更硬的材料构成。这种层压物可用于农用轮胎以及越野车辆的轮胎中。如本领域中所理解，农用轮胎易受到玉米秸秆、岩石和其他硬物的损坏。同样，越野车辆上的轮胎易受到岩石和其他硬物的损坏。
在另一个替代实施例中，层压物可以具有产生更大牵引力的材料特性，使得层压物比基体橡胶更适于应用牵引性能。在一个这样的例子中，就雪地牵引力而言，层压物具有低弹性模量，以使得层压物比基体橡胶更软。这种层压物可在会使橡胶变硬的寒冷天气表现更好。其他牵引性能可包括但不限于干牵引性能、沙地牵引性能、潮湿路面牵引性能、油面牵引性能和高温牵引性能。
层压物还可包括槽纹或切口以提供额外的牵引力。在一个实施例中，槽纹可延伸穿过整个层压物而不会延伸到基体橡胶中。在一个替代实施例中，槽纹可仅延伸部分地穿过层压物。在另一个替代实施例中，槽纹可延伸穿过整个层压物并且延伸穿过基体橡胶的一部分。
在上述实施例中，轮胎的基体橡胶可适用于所有季节。因此，当胎面的顶部表面被层压物覆盖(诸如图3所示)时，这种轮胎最初将具有优异的冬季特性。当轮胎被使用，并且层压物从胎面的顶部表面磨掉(诸如图4所示)时，那么基体橡胶暴露，并且轮胎此后具有全季节性能。可以针对各种磨损速率来选择这种层压物的厚度，以使得层压物持续整个冬天并且到春天被磨掉。
在另一个例子中，层压物由抗臭氧材料制成。这种材料可抵抗臭氧龟裂，并且可能尤其可用于胎面沟槽中。
在另一个例子中，层压物为密封剂。这样的实施例可能尤其可用于采矿车辆上的轮胎。在又另一个例子中，层压物可具有与基体橡胶不同的气密性。
在一个实施例中，在轮胎胎面上使用层压物会随着轮胎磨损而增强性能。例如，在层压物设置在胎面的顶部表面上以及沟槽中的情况下(诸如图3所示)，胎面的顶部表面上的层压物在轮胎的使用过程中被磨掉，从而产生仅在轮胎的沟槽中具有层压物的轮胎(诸如图4所示)。在一个已知实施例中，沟槽中的层压物为改善雪地性能的软材料。
在一个已知实施例中，层压物不包含炭黑。在这样的实施例中，层压物可包含任何颜色或颜色组合的颜料。颜色可出于美学原因而使用。例如，层压物可被着色以显示设计、文本、徽标、品牌名称或其他图片或照片。用户可确定美学上令人愉悦的是，使有色层压物仅设置在沟槽中，或者同时设置在胎面和沟槽上。多种颜色可用于单个层压物上。例如，层压物可具有迷彩图案中的颜色。在一个实施例中，用户可通过提供转移到层压物的图像来定制轮胎。
有色层压物也可出于卫生原因而使用。例如，在诸如医学或食品服务的应用中，可能希望保持干净的工作环境。有色层压物可提供可能被黑色轮胎掩蔽的污垢、灰尘或其他想要了解的材料的视觉指示标记。
层压物的颜色也可用作指示标记。使用颜色作为指示标记，允许轮胎不管汽车停止还是移动均向观察者显示相同的信息。例如，可以选择颜色以指示层压物自身的材料特性。或者，可以选择颜色以指示轮胎的特性。在一个例子中，可以在轮胎上使用在潮湿条件下更好操控的蓝色层压物。在另一个例子中，可以使用绿色层压物以指示轮胎是省油的，或换句话讲环境友好的。
有色层压物还可用作磨损指示标记。当层压物为与基体橡胶不同的颜色时，基体橡胶的暴露提供轮胎磨损水平的视觉指示。
另外，颜色可以用于识别品牌。例如，轮胎品牌可与特定颜色相关。另外，汽车品牌、汽车租赁服务品牌、商用车辆品牌或者非车辆服务或产品可与特定颜色相关。
当层压物具有比基体橡胶更适用于雪地性能的材料特性时，层压物可具有与基体橡胶不同的颜色。不同颜色的使用将提供层压物已从轮胎胎面的顶部表面磨掉的指示标记。多个不同颜色层也可用于指示多个磨损水平。或者，层压物可以具有与基体橡胶相同的颜色以提供统一的外观。
在一个已知实施例中，层压物为施用于固化轮胎或硫化轮胎的未固化或“生”化合物。轮胎可以是新轮胎，也可以是旧轮胎。在旧轮胎的情况下，层压物可被施用于整个胎面，也可仅施用于轮胎已磨损的那些部分。
图9为示出了将层压物施用于轮胎的示例性方法900的流程图。在方法的开始910，提供硫化轮胎(920)。所述轮胎可包括通过沟槽、狭槽或其他空隙隔开的多个胎面元件，诸如肋纹、花纹块或横向棱纹。所述轮胎还可包括槽纹。
清洁轮胎胎面(930)以防止任何外来杂质陷入轮胎胎面与层压物之间。在一个实施例(未示出)中，还对胎面进行打磨以提供粗糙化表面用于接纳层压物。可通过喷磨(即，喷砂)来执行打磨。在新轮胎的情况下，可省去清洁和打磨步骤。
在充分准备好轮胎后，提供层压物(940)。在一个实施例中，在层压物中形成孔洞。例如，层压物可以在多个位置被刺穿。层压物中的孔洞防止空气截留在轮胎胎面与层压物之间。然而，应当理解，可以省略在层压物中形成孔洞的步骤。在这样的情况下，可以通过真空或通过施加压力以迫使空气沿着层压物的侧面排出而排空层压物与轮胎胎面之间的空气。
随后将层压物以所需方式施用于轮胎(960)。例如，可以将层压物施用于图1至图8所示和上文所述的轮胎的任何部分。在一个实施例中，层压物为压制到胎面上的材料片材。在一个替代实施例中，层压物为缠绕在胎面周围的材料条。在另一个替代实施例中，层压物包括施用于胎面的多个预切形状。在另一个实施例中，层压物通过缓冲挤出机来施用。在仍另一个实施例中，层压物以液体形式提供，并且通过喷雾或浸浴来施用。
在将层压物施用于胎面后，可向层压物施加压力(970)。向层压物施加压力可以称为“压合”。将层压物压合到胎面还可有助于排空有可能以其他方式截留在胎面与层压物之间的空气。在一个实施例中，可由具有突起物的轧辊执行压合，所述突起物会在层压物中产生孔洞。
随后加热轮胎和层压物(980)直到层压物固化。在一个实施例中，在真空袋中进行加热。由于轮胎先前已固化，因此固化步骤与固化生轮胎所预计使用的热量或时间量相比，可以更低的热量或更短的时间量进行。应当理解，层压物的材料和厚度是在确定固化的温度和时间的过程中应当考虑的因素。例如，根据材料、厚度及其他因素，轮胎和层压物可在100°至200°的温度下固化。另外，固化轮胎和层压物的时间范围可为15秒或更少至超过2个小时。
在层压物已施用于轮胎后，可以任选地在层压物中切割出槽纹。例如，可以在与基体橡胶中的槽纹相同的位置处切割出槽纹。或者，在基体橡胶上存在槽纹的情况下，层压物在固化过程中可适形于下层基体橡胶的形状。
就在说明书或权利要求书中使用术语“包括”或“具有”而言，其旨在以类似于术语“包含”在权利要求中用作过渡词时所理解的方式来具有包容性。此外，就采用术语“或”(例如，A或B)而言，其旨在表示“A或B或两者”。当申请人旨在指示“仅A或B但不是两者”时，则将采用术语“仅A或B但不是两者”。因此，本文中术语“或”的使用具有包容性，不具有排他性。参见Bryan A.Garner,A Dictionary of Modern Legal Usage 624(2d.Ed.1995)(Bryan A.Garner，现代法律用法辞典624(第二版，1995年))。此外，就在说明书和权利要求书中使用术语“在...中”或“到...中”而言，其旨在另外表示“在...上”或“到...上”。此外，就在说明书或权利要求书中使用术语“连接”而言，其旨在不仅表示“直接连接到”，而且也表示“间接连接到”，诸如通过另外的一个部件或多个部件进行连接。
虽然本申请已通过其实施例的描述进行了说明，并且虽然已相当详细地对所述实施例进行了描述，但申请人并非意图将所附权利要求书的范围约束为这样的细节或以任何方式限制为这样的细节。其他优点和修改对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。因此，在其更广泛的方面，本申请并不限于所示和所述的特定细节、代表性设备和方法，以及示例性实例。因此，可以在不偏离申请人的总体发明构思的精神或范围的情况下偏离这样的细节。

Claims (20)

1.一种轮胎，包括：
一对侧壁；
由基体橡胶构成的周向胎面，所述周向胎面具有设置于其中的多道沟槽，由此限定多个胎面元件；以及
设置在所述周向胎面上的聚合物层压物，
其中所述聚合物层压物覆盖所述多道沟槽中的至少一道，
其中所述聚合物层压物覆盖所述多个胎面元件中的至少一个的顶部表面，并且
其中所述聚合物层压物具有与所述基体橡胶基本上相同的弹性模量。
2.根据权利要求1所述的轮胎，其中所述聚合物层压物具有设置于其中的多条槽纹。
3.根据权利要求1所述的轮胎，其中所述聚合物层压物和所述基体橡胶由基本上相同的材料构成。
4.根据权利要求1所述的轮胎，其中所述聚合物层压物具有介于1毫米和1.5毫米之间的标称厚度。
5.根据权利要求1所述的轮胎，其中所述聚合物层压物具有小于1毫米的标称厚度。
6.根据权利要求1所述的轮胎，其中所述聚合物层压物为在所述轮胎被硫化后施用于所述轮胎的层压物。
7.根据权利要求1所述的轮胎，其中所述聚合物层压物覆盖所述一对侧壁中的至少一个。
8.根据权利要求1所述的轮胎，其中所述聚合物层压物具有与所述基体橡胶不同的颜色。
9.一种将层压物施用于固化轮胎的方法，所述方法包括：
提供固化轮胎，所述固化轮胎具有由基体材料构成的周向胎面，
其中所述周向胎面具有多个胎面元件，所述多个胎面元件中的每一者均具有顶部表面和多个侧表面，并且
其中所述周向胎面还具有设置在所述多个胎面元件之间的多道沟槽；
提供未固化层压物；
将所述未固化层压物置于所述固化轮胎的所述周向胎面周围，以使得所述未固化层压物覆盖所述多个胎面元件中的至少一些和所述多道沟槽中的至少一些，其中所述层压物具有比所述基体材料更大的雪地牵引力；
通过向所述未固化层压物施加压力而将所述未固化层压物压合到所述固化轮胎；以及
加热所述未固化层压物和所述固化轮胎。
10.根据权利要求9所述的方法，所述方法还包括在将所述未固化层压物缠绕在所述周向胎面之前清洁所述固化轮胎的所述周向胎面。
11.根据权利要求9所述的方法，其中所述固化轮胎为新轮胎。
12.根据权利要求9所述的方法，其中所述固化轮胎为旧轮胎。
13.根据权利要求9所述的方法，其中所述层压物具有与所述基体材料基本上相同的弹性模量。
14.根据权利要求9所述的方法，所述方法还包括刺穿所述未固化层压物以在所述未固化层压物中形成多个孔洞。
15.一种层压硫化轮胎的方法，所述方法包括：
提供硫化轮胎，所述硫化轮胎具有由基体橡胶构成的周向胎面和一对侧壁；
清洁所述周向胎面；
提供层压物；
在所述层压物中形成多个孔洞；
将所述层压物施用于所述硫化轮胎的所述周向胎面和侧壁中一者的至少一部分上；
向所述层压物施加压力，由此排空所述层压物与所述硫化轮胎的所述周向胎面之间的空气；以及
固化所述层压物。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述层压物具有与所述基体橡胶基本上相同的弹性模量。
17.根据权利要求15所述的方法，其中在真空袋中对所述层压物进行固化。
18.根据权利要求15所述的方法，其中所述层压物为层压物片材。
19.根据权利要求15所述的方法，其中所述层压物以液体形式提供，并且通过使用喷雾方法和浸浴方法之一而施用于所述硫化轮胎。
20.根据权利要求15所述的方法，其中所述层压物利用缓冲挤出机而施用于所述硫化轮胎的所述周向胎面。
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