CN107030065A - 制造自密封轮胎的方法、以及轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及制造自密封轮胎的方法以及轮胎。一种制造自密封充气轮胎的方法，所述轮胎具有胎面宽度以及径向最内表面，所述最内表面具有沉积在其上的残留物，所述方法包括如下步骤：激活激光以生成激光辐射；引导激光辐射脉冲以照射到所述最内表面的范围，所述辐射脉冲具有脉冲宽度和能量密度，该脉冲宽度和能量密度足以去除所述范围中的至少一部分残留物以形成清洁范围；在所述最内表面上顺序地重复引导所述辐射脉冲的所述步骤以形成清洁范围的序列，所述清洁范围的序列限定条带，所述条带随着连续的非线性路径围绕所述内表面延伸至少一周，所述条带具有条带宽度W2；在围绕所述内表面延伸至少一周的连续圈路径中应用密封剂圈，所述密封剂圈至少部分地叠加在所述条带上。本发明还涉及这种自密封充气轮胎。

Description

制造自密封轮胎的方法、以及轮胎
背景技术
充气轮胎的内衬通常是由复合物形成，该复合物按照重量比的主要部分包含卤化丁基橡胶。在轮胎被固化之前，内衬的整个原始内表面和/或在硫化机中使用的成形胶囊的外表面涂覆脱模剂。当用在内衬的表面上时，脱模剂通常被称为“衬里粘接剂（liningcement）”；当用在成形胶囊上时，则被称为“囊袋润滑剂（bladder lube)”或者“胶囊喷雾(bladder spray)”。脱模剂有助于从固化模上移除固化的轮胎。
通常令人期望的是将材料粘附至固化轮胎的内衬表面上。例如，可以将聚氨酯泡沫粘附至内衬以减弱空腔共振噪声，例如，见US 2013/0032262。可以安装诸如天线、压力监测器等电子装置，例如，见US 7,332,047。可以安装密封剂材料，例如，见US 4,359,078。在每种情况下，为了获得与内衬表面的良好粘附，有时令人期望的是从内衬表面上去除脱模剂。
轮胎内衬表面的激光清洁已经被公开过，例如，见美国公开第2005/0274448号。激光清洁可以是时间密集的。现在已经发现，使用激光按照特定模式来对内衬表面进行选择性的清洁可以促进与内衬的良好粘附，同时大量减少充分地清洁该表面所需的时间。
发明内容
本发明涉及一种制造自密封充气轮胎的方法，所述轮胎具有胎面宽度以及径向最内表面，所述最内表面具有沉积在其上的残留物，所述方法包括如下步骤：激活激光以生成激光辐射；引导激光辐射脉冲以照射到所述最内表面的范围，所述辐射脉冲具有脉冲宽度和能量密度，该脉冲宽度和能量密度足以去除所述范围中的至少一部分残留物以形成清洁范围；在所述最内表面上顺序地重复引导所述辐射脉冲的所述步骤以形成清洁范围的序列，所述清洁范围的序列限定条带，所述条带随着连续的非线性路径围绕所述内表面延伸至少一周，所述条带具有条带宽度W2；在围绕所述内表面延伸至少一周的连续圈路径中应用密封剂圈，所述密封剂圈至少部分地叠加在所述条带上。本发明还涉及这种自密封充气轮胎。
本发明还公开了如下技术方案：
1、一种制造自密封充气轮胎的方法，所述轮胎具有胎面宽度以及径向最内表面，所述最内表面具有沉积在其上的残留物，所述方法包括如下步骤：
激活激光以生成激光辐射；
引导激光辐射脉冲以照射到所述最内表面的范围，所述辐射脉冲具有脉冲宽度和能量密度，该脉冲宽度和能量密度足以去除所述范围中的至少一部分残留物以形成清洁范围；
在所述最内表面上顺序地重复引导所述辐射脉冲的所述步骤以形成清洁范围的序列，所述清洁范围的序列限定条带，所述条带随着连续的非线性路径围绕所述内表面延伸至少一周，所述条带具有条带宽度W2；
在围绕所述内表面延伸至少一周的连续圈路径中应用密封剂圈，所述密封剂圈至少部分地叠加在所述条带上。
2、根据技术方案1所述的方法，其中，所述连续的非线性周向路径包括具有周期和振幅的正弦曲线路径。
3、根据技术方案2所述的方法，其中，周期距离与振幅距离的比率在1.5至2.5的范围中，并且所述振幅与所述条带宽度的比率在2.5至3.5的范围中。
4、根据技术方案2所述的方法，其中，所述条带宽度在5 mm至15 mm的范围中。
5、根据技术方案1所述的方法，其中，每个非线性周向条带在周向方向上从其邻近的非线性周向条带偏移周期距离的二分之一。
6、根据技术方案1所述的方法，其中，轴向邻近的条带之间的最小轴向间隔为所述条带宽度的0.5倍。
7、根据技术方案1所述的方法，其中，所述密封剂圈围绕所述轮胎的圆周螺旋形地延伸，并且轴向邻近的圈的缠绕一起轴向地延伸横过预定的宽度。
8、根据技术方案1所述的方法，其中，所述圈具有大体上等于所述条带宽度的圈宽度。
9、根据技术方案1所述的方法，其中，所述圈的每个缠绕与至少一个轴向邻近的圈的缠绕交叠。
10、根据技术方案1所述的方法，其中，所述圈的每个缠绕与至少一个轴向邻近的圈的缠绕接触。
11、一种具有径向最内周向内衬表面和胎面宽度的充气轮胎，所述表面包括：
被残留物覆盖的第一区域；
由所述第一区域轴向地界限的至少一个条带区域，所述至少一个条带区域大体上没有所述残留物，所述至少一个条带区域具有条带宽度，所述至少一个条带区域环绕连续非线性路径围绕所述内表面延伸至少一周；以及
连续地周向延伸的密封剂层，所述密封剂层在所述内衬表面的径向内部并且叠加在所述内衬表面上。
12、根据技术方案11所述的充气轮胎，其中，所述密封剂层包括密封剂圈，所述密封剂圈在连续的圈路径中围绕所述内表面延伸至少一周，所述密封剂圈至少部分地叠加在所述条带上。
13、根据技术方案12所述的充气轮胎，其中，所述密封剂圈具有大体上等于所述条带宽度的圈宽度。
14、根据技术方案12所述的充气轮胎，其中，所述密封剂圈围绕所述轮胎的圆周螺旋形地延伸，并且轴向邻近的圈的缠绕一起轴向地延伸横过预定的宽度。
15、根据技术方案14所述的充气轮胎，其中，每个圈均定位为轴向地邻近另一圈且与另一个圈接触。
16、根据技术方案11所述的充气轮胎，其中，所述连续的非线性路径包括具有周期和振幅的正弦曲线路径。
17、根据技术方案16所述的充气轮胎，其中，周期距离与振幅距离的比率在1.5至2.5的范围中，并且所述振幅与所述条带宽度的比率在2.5至3.5的范围中。
18、根据技术方案14所述的充气轮胎，其中，所述预定宽度是胎面宽度距离、胎肩至胎肩宽度距离、以及胎圈至胎圈距离中的至少一个。
19、根据技术方案11所述的充气轮胎，其中，所述残留物包括脱模剂。
20、根据技术方案1所述的方法，其中，所述残留物包括脱模剂。
附图说明
图1描绘了根据本发明的在轮胎内衬表面上的激光清洁模式。
图2示出了图1的模式的细节。
图3示出了轮胎内衬表面上的激光清洁步骤的序列的代表。
图4示出了轮胎内衬的清洁范围的代表。
图5示出了叠加在图1的清洁内衬上的密封剂。
具体实施方式
公开了一种制造自密封充气轮胎的方法，所述轮胎具有胎面宽度以及径向最内表面，所述最内表面具有沉积在其上的残留物，所述方法包括如下步骤：激活激光以生成激光辐射；引导激光辐射脉冲以照射到所述最内表面的范围，所述辐射脉冲具有脉冲宽度和能量密度，该脉冲宽度和能量密度足以去除所述范围中的至少一部分残留物以形成清洁范围；在所述最内表面上顺序地重复引导所述辐射脉冲的所述步骤以形成清洁范围的序列，所述清洁范围的序列限定条带，所述条带随着连续的非线性路径围绕所述内表面延伸至少一周，所述条带具有条带宽度W2；在围绕所述内表面延伸至少一周的连续圈路径中应用密封剂圈，所述密封剂圈至少部分地叠加在所述条带上。还公开了这种自密封充气轮胎。
如本文所使用的，“轴向”和“轴向地”指的是轮胎的旋转轴线，“周向”和“周向地”指的是轮胎的周界，并且“径向”和“径向地”指的是垂直于轮胎的旋转轴线的方向。
现在参照附图，图1示出了根据本发明的在轮胎内衬表面10上的激光清洁模式。在图1中，示出为黑色的区域代表覆盖有残留物12的内衬表面10。这种残留物可以包括但不限于：脱模剂、污垢、蜡、以及可能已迁移到该内衬表面的其它橡胶复合物添加剂。多个非线性条带14代表内衬表面范围，在该范围中残留物已经通过来自激光清洁装置（未示出）的激光束被去除。如所表示的，条带14在内衬的表面10上周向地延伸，并且围绕轮胎内衬表面10周向地延伸。如指出的，每个条带14均沿非线性路径；在图1的实施例中，条带示出为沿正弦曲线路径15。也可以使用其它非线性路径，诸如，锯齿状等。如所表示的，多个条带14在轮胎内衬表面10的轴向方向上并排地分布。在所示出的实施例中，多个非线性条带14区域以轴向顺序设置横过预定宽度W1。邻近的条带14被未去除的脱模剂12区域轴向地隔开。
该预定宽度W1可以对应于轮胎的胎面宽度、轮胎的胎肩至胎肩距离、或者轮胎的胎圈至胎圈距离。特定宽度W1是通过清洁表面的随后应用确定的；例如，轮胎密封剂的应用可能需要足以密封轮胎的与地面接触范围中的穿孔的宽度W1，该宽度W1可以大约为胎面宽度或者胎肩至胎肩宽度，如本领域的技术人员可以确定的。
图2示出了图1的圈出区域的放大图。如在图2中看到的，每个条带14均具有宽度W2。沿着激光运动路径15，清洁条带14限定出激光运动路径15特征性的振幅A和周期P。激光运动路径意味着路径15是通过激光束（未示出）在表面10上的相对运动形成的；该运动可以是通过如下方式来给出：物理地移动照射到静止表面10的激光束，或者在静止激光束下移动表面10，或者这两者的组合。例如，激光装置可以在期望振幅上沿轴向方向恰当地循环，同时表面10与轮胎一起以协调的方式在周向方向上旋转。
轴向邻近的条带14由未去除的残留物12的区域隔开，并且该未去除的区域在轴向邻近的条带14之间具有最小间隔16。轴向邻近的条带可以在周向方向上偏移；例如，如在图1和图2中的实施例中示出的，轴向邻近的条带周向地偏移周期P的二分之一，其中，一个条带14的波峰18与邻近条带14的波谷20周向地对齐。
如上文所指出的，本文的方法生成一种清洁模式，该清洁模式具有围绕最内表面周向地延伸的一个或多个连续的非线性清洁表面范围的条带。连续的非线性条带意味着照射到内衬表面的激光辐射在内衬表面上清洁出完全围绕轮胎的周界的连续路径。进一步地，该路径是非线性的是在如果内衬被展平成平面形态的意义上来说的，当路径围绕表面周向地延伸时，该路径的特征可以在于周期和振幅，并且因此该路径是连续的周向条带。在一个实施例中，连续的非线性路径是具有周期和振幅的正弦曲线路径。在其它实施例中，连续的非线性周向路径可以沿锯齿形路径、之字形路径等。
按照上文描述的方式对轮胎内衬最内表面进行清洁可以使用如下方法来进行，该方法包括如下步骤：激活激光以生成激光辐射；引导激光辐射脉冲以照射到该最内表面的范围，辐射脉冲具有脉冲宽度和能量密度，脉冲宽度和能量密度足以去除该范围中的至少一部分残留物以形成清洁范围；在该最内表面上顺序地重复引导辐射脉冲的步骤以形成清洁范围的序列，该清洁范围的序列限定条带，该条带随着连续的非线性路径围绕内表面延伸至少一周，该条带具有条带宽度W2。
图3和图4图示了用于清洁内衬表面的方法，其中，从径向向外的有利点来观看的最内表面110。
图3示出了当最内表面110旋转通过激光清洁器的部分时该最内表面110的一系列九个视图R1至R9。在视图R1中，在暴露至激光束之后，清洁范围131位于引导的激光脉冲（未示出）的初始位置处。方向箭头140指示激光横过表面110所沿着的路径。在箭头150指示的方向上围绕轴线200进行一次旋转增量之后，视图R2示出了清洁范围132，在暴露至激光束之后，该清洁范围132递增地位于沿着激光路径140。清洁范围132邻近清洁范围131。如显而易见的，清洁范围131和132是方形形状，其已经由具有方形截面的激光脉冲（未示出）形成。随后的视图R3至R9示出了当内表面110递增地旋转且激光脉冲沿着方向箭头140时，清洁范围133至139的顺序添加，以及条带114的逐渐限定。
参照图4，在旋转通过整个周期之后，为了更好地图示该方法，最内表面110示出为展平的平面。条带114包括被激光清洁的清洁范围130的序列。区域112是覆盖有尚未被激光清洁的残留物的最内表面区域。条带114具有宽度W2并且沿着具有周期P和振幅A的非线性路径115（示出为虚线）。
图3和图4的图解仅仅是图示性的。在实践中，轴向地延伸横过条带宽度的清洁范围的数量将取决于条带宽度和脉冲宽度。在一个实施例中，脉冲宽度在0.25 mm至1 mm的范围中。例如，对于10 mm的条带宽度以及具有0.625 mm的脉冲宽度的方形激光脉冲来说，将需要一共16个轴向邻近的清洁范围。该脉冲可以具有多种形状的截面范围，包括但不限于方形、圆形等。
激光脉冲沿着其路径的前进可以按照使所产生的条带为连续的缠绕（winding），并具有渐进的轴向系数（axial index）的方式进行。在该实施例中，将看到条带是作为围绕内表面的周界的连续的螺旋形缠绕。从限定区域上径向地看，该螺旋形缠绕将呈现出如在图1中看到的多个条带。可替代地，每个单个条带可以始于和止于内衬表面上的同一位置，从而产生多个未连接的条带，这与连续的螺旋形缠绕形成对照。
沿着如图3中的特定方向路径的激光脉冲产生邻近其它清洁范围的清洁范围。在该实施例中，每个清洁范围均邻近至少一个其它清洁范围。在另一个实施例中，激光脉冲可以至少部分地与先前的清洁范围交叠，从而产生完全或者部分交叠的清洁范围。该交叠可以按照对相同范围进行多次有效的清洁的方式进行，以便更加完全地去除残留物。
用于利用激光装置清洁轮胎的内衬表面的装置是本领域中已知的，并且这些装置可以容易适应于执行本方法。已知的装置描述在，例如，US 8,442,670、US 2005/0274448、DE 202012104243以及EP 2674287中。对于本领域的技术人员而言，无需过度实验即可能对这些装置进行修改以符合本公开的教导。
在一个实施例中，待去除的残留物物质是轮胎脱模剂。轮胎脱模剂对于本领域的技术人员是众所周知的，并且包括硅脱模剂、聚四氟乙烯脱模剂等。
在正弦曲线条带的情况下，周期和振幅是如附图中所表示的那样。在多个实施例中，正弦曲线条带的周期和振幅与用于清洁表面的激光束宽度相关。在一个实施例中，振幅与激光宽度的比率在2.5至3.5的范围中。在一个实施例中，周期距离与振幅距离的比率在1.5至2.5的范围中。
通常，使用在内衬表面上通过多于一次的激光来生成清洁的内衬表面。在一个实施例中，顺序地重复移动辐射条带的步骤轴向地横过轮胎的胎面宽度以便形成多个非线性周向条带。在一个实施例中，该过程可以横过轮胎的胎面宽度重复。然而，每个正弦曲线路径的定位，例如，可以按照以便使得轴向邻近的清洁路径的波动偏移的方式进行。在一个实施例中，当从内衬表面的轴向方向上观看时，特定条带的波峰可以从邻近条带的波峰偏移周期的二分之一，因此，一个条带的波峰将定位在与邻近条带的波谷相同的周向位置处。
在一个实施例中，邻近条带之间维持有最小宽度的未清洁表面。因此，例如，在以如上文所描述的偏移模式的一个条带的波谷与轴向邻近的条带的波峰轴向地对齐的正弦曲线模式中，维持有最小距离。在一个实施例中，轴向邻近的条带之间的该最小轴向间隔为激光宽度的0.5倍。
现在参照图5，穿孔密封剂层30叠加在清洁内衬表面10上。密封剂层30包括多个轴向邻近的密封剂圈（sealant bead）32。为了图示的目的，密封剂圈32以阴影视图32a和透明视图32b示出，以便示出如设置在清洁内衬表面10上的密封剂圈32的位置。密封剂圈32具有由W3表示的宽度。在图1、图2和图5中所见的实施例中，密封剂圈宽度W3大约等于激光清洁的条带14的宽度W2。条带14所采取的正弦曲线路径15与条带宽度W2和密封剂圈宽度W3的组合确保了所应用的密封剂圈32总是与内衬表面10的至少一些清洁范围接触；也就是说，圈32至少部分地叠加在条带14上。密封剂圈32与激光清洁的条带14的接触促进了密封剂层30良好地粘附到内衬表面10。
对轮胎内衬表面10的清洁以及密封剂层30的随后应用是在固化轮胎上进行的。当形成在固化轮胎上时，密封剂圈32已经形成为期望的截面形状的挤出的或者以其他方式分配的密封剂材料的单个连续长度。圈32应用至围绕内表面延伸至少一周的连续路径中；在一个实施例中，圈盘旋地或者螺旋地盘绕以形成层30。将密封剂圈32轴向地应用为邻近先前轴向地应用的圈的缠绕32且与其接触，要么最近地轴向接近或者与顺序地应用的圈的缠绕32有些交叠。就如下意义来说，轴向顺序的圈的缠绕是“附加圈”：周向地围绕轮胎的每个圈的缠绕32均产生附加圈，该附加圈定位为轴向地邻近先前的密封剂圈的缠绕的圈且与其接触。如在图5中看到的，周向地和螺旋地盘绕的圈32形成设置在内衬表面10上的多个基本上周向平行的、轴向接触的圈32。盘绕的和圈应用的过程连续地横过预定宽度W1。适合于按照这种方式来将材料混合、挤出和分配到轮胎内衬上的设备在本领域中是已知的，例如，如在US 7,368,024和US 8,821,982中公开的。
密封剂层可以包括本领域中已知的多种密封剂成分中的任何成分。在一个实施例中，密封剂成分可以包括多种组分，包括：弹性体、热塑性弹性体、离聚物、聚丁烯、油和粘性树脂中的至少一种。根据期望，也可以包括固化剂和填充剂。
在一个实施例中，密封剂包括弹性体和液体聚合物或者油稀释剂、以及适合的固化剂。这类适合的密封剂成分在US 6,303,694和US 8,821,982中公开，其以引用的方式全部并入本文。尤其，这类密封剂包括丁基橡胶、聚丁烯、以及醌型固化剂。
在一个实施例中，密封剂包括热塑性弹性体和液体聚合物或者油稀释剂。这类适合的密封剂成分在US 8,871,852、US 8,573,271、US 8,602,075、EP 2,125,949、以及CN100594225中公开。尤其，这类密封剂包括SEBS（苯乙烯/乙烯-丁烯/苯乙烯）热塑性弹性体、以及聚丁烯。
在密封剂组分的混合以及任何需要的反应和固化之后，将密封剂成分被应用至固化的轮胎的内衬。US 8,821,982中公开了一种适合用于混合密封剂且将其应用至轮胎内衬的过程。
周向密封剂层30的厚度可以在一定程度上取决于期望的密封度能力以及轮胎本身（包括轮胎的大小和计划的轮胎用途）而变化。例如，密封剂层的厚度可以在一定程度上取决于轮胎本身及其计划用途在约0.13 cm（0.05英寸）至约1.9 cm（0.75英寸）的范围中。例如，在乘用车轮胎中，密封剂层30可以具有例如在约0.33 cm（0.125英寸）的范围中的厚度，而对于卡车轮胎，密封剂层30则可以具有例如在约0.76 cm（0.3英寸）的范围中的厚度。在固化的轮胎之后应用的密封剂层30通常位于轮胎的胎冠区域中，并且如果期望，可以包括颜料，以便使其呈非黑色的颜色，该非黑色的颜色可以与黑色的内衬、胎面、或者侧壁形成对照，从而可以注意到轮胎穿孔。
通常，在操作中，作为穿孔密封剂，期望的是密封剂层的径向内表面维持高黏性或者粘性水平。该黏性是期望的以确保在轮胎穿孔期间（诸如被钉子刺穿），当钉子通过穿孔突入到轮胎中时，密封剂粘附至钉子。于是密封剂与钉子的粘附在钉子留在轮胎中时维持穿孔的密封以及轮胎的充气压力。
穿孔的钉子在轮胎的操作期间可能逐渐变松，从而导致该钉子从穿孔中退出。在这种情况下，密封剂将流到穿孔中并且密封该穿孔，从而维持轮胎充气压力。
尽管已经图示和描述了本发明的当前示例性实施例以及实践本发明的方法，但应知道，可以在如下权利要求书的范围内按照多种其它方式来实施和实践本发明。

Claims (10)

1.一种制造自密封充气轮胎的方法，所述轮胎具有胎面宽度以及径向最内表面，所述最内表面具有沉积在其上的残留物，其特征在于如下步骤：
激活激光以生成激光辐射；
引导激光辐射脉冲以照射到所述最内表面的范围，所述辐射脉冲具有脉冲宽度和能量密度，该脉冲宽度和能量密度足以去除所述范围中的至少一部分残留物以形成清洁范围；
在所述最内表面上顺序地重复引导所述辐射脉冲的所述步骤以形成清洁范围的序列，所述清洁范围的序列限定条带，所述条带随着连续的非线性路径围绕所述内表面延伸至少一周，所述条带具有条带宽度W2；
在围绕所述内表面延伸至少一周的连续圈路径中应用密封剂圈，所述密封剂圈至少部分地叠加在所述条带上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述连续的非线性周向路径包括具有周期和振幅的正弦曲线路径，并且周期距离与振幅距离的比率在1.5至2.5的范围中，并且所述振幅与所述条带宽度的比率在2.5至3.5的范围中。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述条带宽度在5 mm至15 mm的范围中。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个非线性周向条带在周向方向上从其邻近的非线性周向条带偏移周期距离的二分之一。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，轴向邻近的条带之间的最小轴向间隔为所述条带宽度的0.5倍。
6.一种具有径向最内周向内衬表面和胎面宽度的充气轮胎，所述表面特征在于：
被残留物覆盖的第一区域；
由所述第一区域轴向地界限的至少一个条带区域，所述至少一个条带区域大体上没有所述残留物，所述至少一个条带区域具有条带宽度，所述至少一个条带区域环绕连续非线性路径围绕所述内表面延伸至少一周；以及
连续地周向延伸的密封剂层，所述密封剂层在所述内衬表面的径向内部并且叠加在所述内衬表面上。
7.根据权利要求6所述的充气轮胎，其特征在于，所述密封剂层包括密封剂圈，所述密封剂圈在连续的圈路径中围绕所述内表面延伸至少一周，所述密封剂圈至少部分地叠加在所述条带上。
8.根据权利要求7所述的充气轮胎，其特征在于，所述密封剂圈具有大体上等于所述条带宽度的圈宽度。
9.根据权利要求7所述的充气轮胎，其特征在于，所述密封剂圈围绕所述轮胎的圆周螺旋形地延伸，并且轴向邻近的圈的缠绕一起轴向地延伸横过预定的宽度。
10.根据权利要求9所述的充气轮胎，其特征在于，每个圈均定位为轴向地邻近另一圈且与另一个圈接触。
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