CN106255587B - 轮胎胎面生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于制造轮胎的胎面而不一定挤制胎面轮廓的方法。由从未固化橡胶材料薄片切割的多个离散部分产生所述胎面。将所述部分接合在一起以产生所述胎面，所述胎面可施加到轮胎中间产品且经固化以形成轮胎。可以产生由不同橡胶组合物形成的不同胎面。还可以改变的形状和长度产生所述胎面，其中不同橡胶组合物用于所述胎面的不同部分中。一个或多个胎面片段可施加到相同或不同轮胎中间产品，此举可利于同时测试不同胎面设计。

Description

轮胎胎面生产方法

技术领域

本发明的标的物大体上涉及用于生产轮胎胎面的方法，且更确切地说，涉及用于更快速地生产轮胎胎面的方法。

背景技术

轮胎胎面常规上是通过将未固化橡胶材料组合物挤制为一层来生产，所述层形成胎面或在与其它组分组合时成为胎面的部分。不同未固化橡胶材料组合物可以用以产生挤制胎面的不同层或部分。所得胎面层可以接着卷绕到线轴上以供稍后使用，或可以直接施加到轮胎中间产品(例如，轮胎胎体)上。举例来说，胎面层可以绕轮胎胎体缠绕，且切割到适当长度以提供胎面的单个层。所得轮胎中间产品可以接着放置到模具中，在模具处，施加热和压力以例如用来固化中间产品的材料、在侧壁和/或胎面上形成特征，且提供所得成品轮胎。

不同轮胎类型、大小和/或型号还可能需要挤制不同大小和形状的胎面。另外，不同橡胶组合物还可以用于不同轮胎。举例来说，取决于轮胎的所欲应用，不同橡胶组合物提供磨损、牵引的不同性能性质以及其它性质。这些不同胎面可能需要不同工具和模具，所述工具和模具对于制造和保存来说是昂贵的，针对每一胎面层都必须提供。

通常，如刚刚所描述的，需要多件昂贵设备来通过挤制产生胎面。此外，可以理解，此类设备经设计用于提供许多轮胎的大批次生产的胎面，如典型制造过程所需要的。结果，不管单个生产批次或周期需要多少给定胎面层，仅在启动以加载设备以及开始挤制胎面层时就会消耗相当大量的昂贵橡胶材料。在调整机器以产生所需胎面层时，这种初始材料中的一些在启动期间可能变为废品。一旦完成一个批次，一定量的橡胶材料可能再次变为废品，因为在准备制造例如具有不同形状和/或组合物的另一胎面层时，必须从设备移除所述橡胶材料。尽管已花费相当大的精力来回收这些废品橡胶材料，但典型制造设施仅能够回收有限量。结果，大量废品可能被丢弃或需要存放。

令人遗憾的是，用于挤制胎面层的上述设备对于用于研究和测试或仅需要生产相对较少数目轮胎的制造而言是低效的。举例来说，在意欲测试新胎面的情况下，生产少于例如150个轮胎或甚至少于10个轮胎对于测试目的可能已足够。然而，挤制此类新胎面可能需要对于胎面挤制设备设计和制造与用来产生例如500,000个轮胎的大制造批次相同的昂贵工具和模具。此外，尽管对于产生测试轮胎可能仅需要有限量的胎面，但胎面挤制要求的启动、操作和关闭可能需要挤制比实际上需要的胎面多于十倍量的胎面并且产生不希望有的废品。

此外，即使在仅需要少量胎面时，也需要大量时间来产生必需模具和工具以及安装和操作挤制设备。这后一方面在需要相同设备生产其它胎面的情况下可能尤其不合宜。举例来说，在轮胎制造商仅具有有限量的挤制设备的情况下，制造用于测试或小批次的胎面可能需要使用原本用来挤制大得多的批次的胎面(将用在已经上市的产品上)的设备。

因此，用于生产轮胎的胎面的方法将为有用的。更确切地说，可以用以更快速地生产轮胎胎面而不使用常规挤制设备的方法将有用的。还可以用来生产相对较小量的胎面而不产生大量废品的此类方法将尤其有益。还可以用来从多种橡胶材料有效地产生供用于例如测试、研究和/或相对较小批次的不同类型或形状的胎面的此类方法也将是有用的。还可以用来产生在胎面内具有不同层和/或组分的胎面的此类方法也将是有用的。

发明内容

本发明提供一种制造轮胎的胎面而不一定挤制胎面轮廓的方法。由从未固化橡胶材料薄片切割的多个离散部分产生所述胎面。将所述部分接合在一起以产生所述胎面，所述胎面可以施加到轮胎中间产品且经固化以形成轮胎。可以产生由不同橡胶组合物形成的不同胎面。还可以按改变的形状和长度产生所述胎面，其中不同橡胶组合物用于所述胎面的不同部分中。一个或多个胎面片段可以施加到相同或不同轮胎中间产品，此举可以利于同时测试不同胎面设计。由此，本发明允许比经由常规挤制技术可以获得的胎面更快速地产生、测试和使用胎面，同时允许制造商避免产生通常与常规挤制技术相关联的模具、工具和大量废品。本发明的额外目标和优点将部分在以下描述中进行阐述，或可以从所述描述中显而易见，或可以通过实践本发明来习得。

在一个示范性方面中，本发明提供一种用于产生轮胎的胎面的方法。所述方法包含以下步骤：从包括未固化橡胶的薄片切割出多个离散区部，其中每一区部具有一对对置面；通过将所述区部接合在一起以使得一个区部的所述面与邻近区部的对置面接合而产生胎面层；以及将所述胎面层施加到轮胎中间产品以形成所述轮胎。

参考以下描述以及所附权利要求书将更好地理解本发明的这些以及其它特征、方面和优点。并入在本说明书中并且构成本说明书的一部分的附图说明本发明的实施例，并且与所述描述一起用以解释本发明的原理。

附图说明

本说明书中阐述本发明的针对所属领域的一般技术人员的完整且启发性揭示内容(包含其最佳模式)，说明书参考附图，在所述附图中：

图1说明可以通过本发明的示范性方法制造的示范性胎面的透视图。

图2说明本发明的示范性切割步骤的透视图。

图3说明本发明的示范性接合步骤的透视图，其中切割区部被接合在一起。

图4提供本发明的另一示范性接合步骤的透视图，其中切割子部分经接合以产生如图5中所说明的示范性中间产品区部。

图6为通过由各个子部分形成的接合区部产生的本发明的示范性胎面的透视图。

图7为本发明的另一示范性中间产品区部的透视图。

图8为本发明的另一示范性中间产品区部的侧视图。

图9为可以用于研究和测试多个原型胎面的示范性轮胎的侧视图。

具体实施方式

出于描述本发明的目的，现在将详细地参考包含本发明的示范性装置和示范性方法的示范性实施例，其一个或多个实例在图式中加以说明。每一实施例是作为本发明的阐释而非本发明的限制而提供。实际上，所属领域的技术人员将显而易见，在不脱离本发明的范围或精神的情况下可以在本发明中进行各种修改和变化。举例来说，说明或描述为一个实施例的部分的特征或步骤可以与另一实施例一起使用以产生再一实施例。因此，希望本发明涵盖这类修改以及改变，所述修改以及改变处于所附权利要求书以及其等效物的范围内。

图1提供可以通过本发明的示范性方法产生的示范性胎面层100的透视图。胎面层100的制造可以合乎需要地用于测试目的。举例来说，胎面层100可以包含需要在轮胎上进行性能测试的一个或多个新特征。胎面层100可以从包含橡胶和需要进行性能测试的潜在其它材料的新组合物或调配物产生。或者，可能需要制造长度(沿着周向方向C测量)小于常规挤制工艺通常可以提供的长度的胎面层100。举例来说，可能需要小批次，即，生产相对较少数目的轮胎。胎面层100可以具有对应于轮胎测试和/或生产所需要的量的长度，或还可以按随后切割以提供特定应用所需的精确长度的长度来加以制造。

参考图1和图9，如本文所使用，周向方向C(也称为纵向方向)为对应于轮胎98的外围的方向，且由轮胎在正常操作期间的旋转方向定义。轮胎98绕平行于轴向方向A(图1)的旋转轴滚动。轮胎的子午面(例如，图9中的MP)是指轮胎的旋转轴所处于的平面。甚至在胎面可能仅因为其尚未施加到轮胎中间产品而被描绘为线性时，周向方向C有时在本文中用来表示沿着胎面或胎面层的方向。

由此，参考图1，胎面层100沿着周向方向C在对置末端102、104之间纵向延伸，所述对置末端各自具有相应对置面106、108。胎面层100沿着轴向方向A在凸肩部分110与112之间具有宽度。胎面层100界定与底表面154对置的地面接触表面118，其在制造过程期间可能放置在轮胎中间产品(例如，轮胎胎体)的表面上。面106和108可能与底表面154正交，或可能以倾斜或成角定向提供以促进接合末端102、104。

对于此示范性实施例，胎面层100包含多个凹槽114和肋条116。在后续固化操作中，可以将额外特征形成或模制到凹槽114和/或肋条116中。本发明不限于所示出的带肋条胎面层100。如将理解，使用本文揭示的教示，还可以使用具有例如不同形状和宽度的不同数目个肋条和凹槽的多个其它形状。还可以使用胎面砌块。胎面层100的相对厚度还可以不同于图1中所示出的厚度。

图2说明本发明的示范性切割步骤。具有厚度T的未固化橡胶的薄片120相对于切割装置122以平面或相对平坦定向提供。薄片120可以按不同于图2中所示的形状提供，并且可以例如从一种或多种未固化橡胶材料挤制。对于此示范性处理，切割装置122为水喷射装置(water jet device)，其将水加压到相对较高压力，所述相对较高压力在水退出喷嘴126之后即刻转换为高速射流124。举例来说，50,000到90,000磅/平方英寸(psi)的压力可用以在退出喷嘴126时提供处于或高于900英里每小时的速度。还可以使用其它类型的切割装置。

如图所示，射流124朝向薄片120。在作为射流124行进的水的速度足够高时，射流124将完全切穿薄片120。通过调整例如射流124的直径和速度等变量，所得切面(kerf)160可用以从薄片120切割多个离散区部130。更确切地说，使用定位器(未示出)来沿着x和y方向移动水喷射切割装置122以控制射流124的位置和从薄片120完全切割出的区部130的所得形状。在本发明的一个示范性方面中，在约0.1mm到约0.5mm的范围内或约0.2mm的射流124可用于射流124。还可以使用其它直径。

在切割多个离散区部130之后，通过将区部130接合在一起而产生胎面层100。如图3中所示，区部130具有沿着周向方向C检视时彼此相同的对应轮廓或形状。另外，每一区部130的子午面MP中的横截面也与沿着所需胎面层100的子午面的横截面相同。

每一区部130具有一对对置面130a和130b。归因于对应轮廓，可通过沿着周向方向C以邻近方式将一个区部130的对置面130a和130b接合(箭头J)到另一区部130的对置面130a或130b来将区部130组合在一起。在本发明的一个示范性方面中，用来建构区部130的未固化橡胶材料可以具有足够粘性以在后续处理步骤(例如，放置在轮胎胎体上以及固化)期间将区部130保持在一起。因此，对于此示范性方面，区部130以将对应轮廓如例如图3中所示匹配在一起的方式接合在一起，并且可以施加沿着周向方向C的轻微压力。

在本发明的另一示范性方面中，在将溶解液(dissolution)施加到未固化橡胶区部130的一个或两个对置面130a和130b以提供足够粘性用于与另一未固化橡胶区部130接合之后而组合邻近区部130。可以例如通过将橡胶化合物混合到例如庚烷、己烷、轻矿油精或其混合物等轻溶剂中来制作合适溶解液。不意欲限制本发明的合适橡胶化合物的实例包含天然橡胶和硫化系统(例如ZnO(氧化锌)、硫和一个或多个硫化加速器)，且可以进一步包含如所属领域的技术人员所知的其它材料，例如加工助剂、塑化剂、填充剂、抗氧化剂、抗降解剂等。此类橡胶组合物和其制作方法是众所周知的。与溶剂混合的橡胶组合物可与其施加到以提供粘性的橡胶组合物表面130a或130b相同或不同。

作为进一步实例，可以通过混合橡胶化合物与溶剂以形成包含例如在3重量百分比与12重量百分比的橡胶化合物之间的溶解液来制造溶解液。橡胶化合物至少部分地溶解于溶剂中以形成溶解液，且所述溶解液可以通过刷凃、擦抹、喷洒或其它合适工艺而施加到表面130a和/或130b。溶解液通常在施加到表面之前搅拌，以使可能已沉淀到容器底部的任何颗粒悬浮在溶解液中。在将溶解液施加到表面之后，允许溶剂汽化大约一分钟的时间，且留下适合于将未固化橡胶区部130保持在一起直到其稍后固化的粘性表面。另外，在允许汽化时间之后，可以在接合区部130以产生胎面层100时施加沿着周向方向C的压力。

区部130的组合产生具有所需特征(例如，肋条114和凹槽116)的胎面层100。胎面层100可以接着施加到例如轮胎胎体等轮胎中间产品，所述轮胎中间产品可以接着经受例如固化等额外处理步骤以形成成品轮胎。或者，可以将胎面层100切割(具有正交或倾斜末端102、104，如先前所描述)到所需长度，且接着施加到轮胎中间产品。在固化步骤中，施加热和压力以用来固化用于区部130和轮胎中间产品的先前未固化橡胶材料，且还可沿着地面接触表面118将额外特征施加到胎面层100。在固化之后，肉眼可能不再容易地看到离散区部130，使得胎面层100看起来均一，如图1中所描绘。

通过确定每一区部130的厚度T和所接合的区部130的数目，可以容易地确定沿着周向方向C的胎面层100的所得长度，且按所需长度提供。由此，可以有效地提供一个或多个胎面层100用于生产单个轮胎、少量轮胎或相对较大量的轮胎。尽管这些胎面层100可以切割到所需长度，但所产生的废品的总量可以相对于挤制胎面轮廓的常规工艺实质上最小化。

在一个示范性实施例中，厚度T可以处于3mm到100mm的范围内。还可以使用厚度T的其它值。一般来说，增大厚度T可以减小产生胎面层100需要的总长度所需的区部130的数目。

因此，与常规胎面挤制工艺相比，本发明的这一示范性方法可以提供显著的时间和材料节省。举例来说，可以避免产生挤制胎面轮廓所需的昂贵模具和其它工具。可以减少或消除在例如挤制工艺中使用的机器的启动和关闭期间所产生的相对较大量废品。另外，可以更谨慎地确定沿着周向方向C的胎面层100的所需长度，而不产生比所需长度实质上更长的长度。具体地说，可以仅最小量(从适合于轮胎的长度消减)提供具有的长度例如足以覆盖仅一个轮胎的一部分或整个周界的胎面层100。相比而言，常规轮胎挤制工艺中所可能的最小批次仍可能足以用所得胎面层覆盖150个或更多的轮胎。由此，可以使用本发明实现的节省是实质性的。还可以使用不同未固化橡胶组合物的不同薄片120，以使得可以测试不同组合物的胎面层100。通过改变区部130的轮廓，还可以测试不同胎面形状或轮廓。

图4、5和6说明本发明的另一示范性方法的某些方面。更确切地说，对于此示范性方面，以与参考图2所描述的方式类似的方式由从未固化橡胶薄片切割的多个离散子部分产生每一离散区部130。参考图4，从多个子部分建构区部130，所述子部分包含基底子部分132和134、凸肩子部分136和152，以及肋片子部分138、140、142、148和150。肋片子部分142包含此处示出为指形件144的互锁特征，所述指形件适配于基底子部分132与134之间的沟槽或狭槽146中。指形件144仅是作为实例而提供，还可以使用其它互锁特征。

如所示的多个子部分的使用允许对于胎面层的各个组件使用不同橡胶组合物制造胎面层100。举例来说，可以从具有第一未固化橡胶组合物的薄片切割肋片子部分138、140、142、148和/或150，可以从具有第二未固化橡胶组合物的薄片切割凸肩子部分136和152，并且可以从具有第三橡胶组合物的薄片切割基底子部分132和134。不同橡胶组合物对于例如将不同性能性质赋予所得胎面层100的不同部分可能是合乎需要的。

如图5中所示，组合各个子部分以产生区部130。所述子部分可以具有足够粘性以保持在一起，或可以按如先前对于组合区部130所描述的方式施加溶解液。对于此示范性实施例，子部分136、138、140、142、148、150和152沿着径向方向R堆叠到子部分132和134上。如图6中所示，所得区部130可以按如先前参考图3所描述的方式沿着周向方向C以邻近方式接合。

本发明不限于图4、5和6中示出的子部分的特定形状、互锁特征和数目。如使用本文揭示的教示将理解的，还可以使用其它配置。作为实例，可以产生具有腔体或开口的子部分，其它子部分收纳在所述腔体或开口中，使得可以提供一种橡胶组合物封入或围封在另一橡胶组合物内的胎面。

图7提供可与本发明一起使用的区部130的另一示范性实施例。更确切地说，对于此实施例，从沿着径向方向R堆叠到下部子部分158上的上部子部分156建构区部130。上部子部分156包含提供例如通过胎面凹槽114分离的胎面肋条116的特征。类似于图4、5和6的实施例，第一未固化橡胶组合物可用于上部子部分156，并且第二未固化橡胶组合物可用于下部子部分158。举例来说，第一未固化橡胶组合物在胎面磨损早期可能为优选的，并且第二未固化橡胶组合物在胎面磨损后期可能为优选的。或者，可以出于测试具有此类不同橡胶组合物的胎面的目的而产生区部130。

图8提供本发明的另一示范性区部130的侧视图。不同于图中所描绘的先前实施例，图8的示范性实施例具有相对于底表面154倾斜，即以非零角度α提供的对置面130a和130b。面130a和130b的倾斜可以通过射流124相对于薄片130(图2)的角度来提供，并且对于例如增大可用于沿着周向方向C接合邻近区部130的面130a和130b的表面积可能是合乎需要的。在本发明的另一示范性实施例中，面130a或130b中的仅一者可以倾斜，而对置面与底部154正交，即角度α约为零。

图9说明从多个胎面层区段100a、100b、100c和100d建构的示范性轮胎98。每一胎面层区段可以具有通过具有例如不同组合物、胎面特征和/或轮廓而不同于其它胎面层区段的设计。通过将这些不同胎面层区段放置在相同轮胎上，可以同时并且在相同条件下测试多个不同设计，这在研究和开发中可以是高度有利的。此外，本发明允许快速制造不同胎面层区段100a、100b、100c和100d，而没有常规胎面层挤制技术所伴随的浪费和消耗。

尽管已关于本发明的具体示范性实施例和其方法详细地描述本发明，但是应了解，在获得对前述内容的理解之后，所属领域的技术人员可以容易地产生对此类实施例的改变、变体及等效物。因此，本发明的范围是作为举例而非作为限制，并且本发明并不排除包含所属领域的技术人员使用本文所揭示的教示将容易明白的对本发明的此类修改、变化和/或添加。

Claims (15)

1.一种用于产生轮胎的胎面的方法，所述轮胎界定周向方向，所述方法包括：

从包括未固化橡胶的薄片切割出多个离散区部，其中每一区部具有一对对置面并且其中所述区部沿着周向方向具有并非通过挤制轮廓而产生的对应轮廓；

通过沿着周向方向将所述区部接合在一起以使得一个区部的面与邻近区部的对置面接合而产生胎面层；以及

产生胎面之后将所述胎面层施加到轮胎中间产品以形成所述轮胎。

2.根据权利要求1所述的用于产生轮胎的胎面的方法，其中切割包括从所述薄片切割多个离散子部分以及组合所述子部分以产生所述区部。

3.根据权利要求2所述的用于产生轮胎的胎面的方法，其中所述轮胎界定径向方向，并且其中所述子部分沿着所述径向方向堆叠以产生所述区部。

4.根据权利要求3所述的用于产生轮胎的胎面的方法，其中所述组合包括将溶解液施加到所述子部分。

5.根据权利要求3所述的用于产生轮胎的胎面的方法，其中所述产生包括在将所述区部接合在一起之前将溶解液施加到邻近区部的一个或多个对置面。

6.根据权利要求1所述的用于产生轮胎的胎面的方法，其中所述切割进一步包括在所述区部中切割出互锁特征。

7.根据权利要求1所述的用于产生轮胎的胎面的方法，其中所述切割包括将水射流引导朝向所述薄片，同时移动所述射流以提供所述区部的形状。

8.根据权利要求7所述的用于产生轮胎的胎面的方法，其中所述水射流具有处于0.1mm到0.5mm的范围内的直径。

9.根据权利要求1所述的用于产生轮胎的胎面的方法，其进一步包括：

对于包括不同组合物的多个薄片重复所述切割和产生，以便由所述不同组合物产生多个胎面层；以及

其中所述施加包括围绕所述轮胎中间产品的周向方向施加所述多个胎面层。

10.根据权利要求9所述的用于产生轮胎的胎面的方法，其中所述薄片具有处于约3mm到约100mm的范围内的厚度。

11.根据权利要求10所述的用于产生轮胎的胎面的方法，其中所述薄片具有约10mm的厚度。

12.根据权利要求1所述的用于产生轮胎的胎面的方法，其中所述产生进一步包括在将两个或大于两个区部接合在一起之后沿着周向方向施加压力。

13.根据权利要求1所述的用于产生轮胎的胎面的方法，其进一步包括在所述施加之后固化所述胎面层和轮胎中间产品。

14.根据权利要求1所述的用于产生轮胎的胎面的方法，其中所述产生进一步包括在接合所述区部之前活化所述区部的所述对置面。

15.一种轮胎，其是通过根据权利要求1所述的方法形成。