CN114056007A - 轮胎及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有O型结构的轮胎及其制造方法，其中，轮胎包括由外向内依次设置的胎面、带束层、胎侧、O型胎体、钢丝圈等。与当前轮胎结构不同的是O型胎体采用一根钢丝经缠绕形成一个封闭的空心内胎结构。本发明所提供的O型结构轮胎及其制造方法，与传统轮胎制造工艺相比将复杂的反包、胎体压延、裁切工序省略，简化了制造工艺，固定资产投资大幅下降，生产效率大幅提升。O型结构适合各种类型的充气及非充气轮胎，包括轿车胎、卡客车胎、工程胎、巨胎、及各类实心轮胎等，特别适合速度较慢、载荷较高的工程胎和巨胎。

Description

轮胎及制造方法

技术领域

本发明涉及轮胎技术领域，具体涉及一种O型结构轮胎及其制造方法。

背景技术

当前，全钢子午线轮胎卡客车轮胎主要由法国米其林公司在二十世纪五十年代推出。如图1所示，全钢子午线轮胎结构包括胎面、基部胶、带束层、胎体、软三角、硬三角、子口耐磨胶、胎侧胶、气密层、过渡层等。轮胎在滚动过程中受力复杂，各部位功能不同，仅仅使用一种或两种橡胶材料很难满足需求。考虑到橡胶轮胎的制造工艺，因此演化出了以上多种部位进行相互补充。各个部位对材料的要求也不同，例如胎侧需要抗紫外线、耐磨、抗疲劳等性能，气密层对气密性要求较高。

经过近70年的发展，全钢子午线橡胶轮胎在性能、油耗等方面优势明显，目前在全球范围内得到了广泛推广。

橡胶轮胎制造步骤为：先在密炼机内对胶料进行混炼，然后通过挤出或压延生产各部件，利用成型机将部件复合生产胎胚，最终在硫化机内硫化得到成品轮胎，简单的讲就是部件的生产、胎胚的成型、胎胚的硫化三个主要步骤。

全钢子午线轮胎结构部件复杂，配方种类也较多，可达到15个左右，导致橡胶轮胎制造工艺极为繁琐。例如，为了保障子口部位的性能，在该处的配方种类就多达7种左右，分别为胎圈钢丝挂胶、胎圈包布胶、胎体胶、软三角胶、硬三角胶、尼龙包布胶、钢丝包布胶、子口耐磨胶等。

生产部件时，配方过多带来诸多问题，不同部件相贴合时只要出现杂质就会影响交联效果造成轮胎的早期损坏。密炼过程中任何一个配方生产出现问题，都会造成整条产线产品质量波动。

胎胚整体成型工艺复杂，需要较高的精准度，设备成本过高，胎胚成型过程如图2所示。先将胎体铺设到成型机转鼓上，放置钢丝圈及软硬三角部件(图2-1)，两侧的反包气囊充气后两侧胎体围绕钢丝圈进行反包(图2-2)，压紧后复合其他部位完成胎胚的制造(图2-3)。

子口反包处的结构直接影响轮胎的承载性能，如图3所示，子口处结构部件有：胎体、胎体反包、胎体反包端点、钢丝圈、钢丝子口包布、尼龙子口包布、子口耐磨胶。反包结构实现了胎体两头对钢丝的拉紧，保证了胎体在轮胎充气或受力时整体的绷紧性及稳定性。胎体反包的外侧分别是钢丝子口包布和尼龙子口包布，主要起到增强子口处强度的作用，在轮胎超负荷承压时作用明显。由于胎体钢丝的两个反包端点很难和橡胶进行交联，钢丝模量又远超橡胶模量，因此当轮胎超负荷运载时，如果子口部位刚度不够，胎体反包端点处钢丝会出现搓动和变形，使得该点成为最容易出现破损的位置。

根据轮胎规格不同，胎体由几百根独立不相接触的钢丝组成(图1)。反包后，每根钢丝的两个端点分别在轮胎两侧的子口处形成胎体反包端点，每一根钢丝两端都可能是一个破坏点。

为了降低子口处的病象，各类轮胎的反包结构有图4所示的几种形式，主要区别在于反包的高度，但是仍然会在轮胎内部埋入钢丝断点。因此，即便对反包参数进行各类优化，但是一直无法避免端点处的病象，特别是在承载性要求较高的工程类OTR轮胎及巨胎方面。

鉴于传统橡胶轮胎使用的橡胶材料种类及现有全钢子午线轮胎结构，轮胎厂的各生产工序及建设布局也主要根据现有情况进行设计，橡胶轮胎厂发展近百年主要存在的问题是工序数量多且复杂、占地面积大、投资额度大、人工数量众多。

如若避免轮胎厂的各类问题，需要对轮胎进行简化处理。结构方面最应当简化的是胎体反包结构；另一方面，应当大幅度减少配方种类。使用天然橡胶为原材料的轮胎受橡胶材料特性和结构特点的双重限制，决定了全钢子午线轮胎在近几十年的时间内未有大的改变和革新。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种具有O型结构的轮胎及其制造方法。与传统轮胎结构不同的是：O型结构胎体采用一根钢丝经内芯缠绕而成，近似为一个封闭的空心内胎结构(图5)，胎体内部钢丝无断点、无反包。以上O型结构的轮胎，将轮胎传统的复杂结构简化，仅使用3种材料配方即可满足性能需求。O型胎体结构的轮胎先形成胎胚状钢丝骨架，直接进行浇注即可生成产品，将胎胚成型和硫化合并为一个过程，生产效率大幅提高。本发明中的O型胎体结构的轮胎及其制造工艺充分利用了液体高分子原料的流动性优势，大幅缩减轮胎制造工艺，降低轮胎厂投资额，降低人工数量。同时，液体高分子材料性能全面，轮胎寿命会大幅提高。O型结构轮胎适合各种类型的充气及非充气式轮胎，包括轿车胎、卡客车胎、工程胎、巨胎、及各类实心轮胎等，特别适合速度较慢、载荷较高的工程胎和巨胎。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

包括由外向内依次设置的胎面、带束层、胎侧、O型胎体、钢丝圈、过渡区、通气孔(图5)；其中，胎面为轮胎与地面直接接触的部位；钢丝带束层为用于改善轮胎支撑和受力的部位；胎体是轮胎的骨架部件，胎侧为胎体提供保护；过渡区主要是单根钢丝缠绕时形成，轮胎安装到轮毂上与轮毂相贴合；通气孔主要为轮胎充放气时气体通道。

作为优选，所述胎面上设置有不同形状的花纹。

所述轮胎断面如图5所示，采用O型结构的轮胎材料分布较传统结构简化为胎面、胎侧、胎体(子口处与胎体采用同种配方)，仅使用三种胶料配方即可满足要求。

作为优选，各个部件的硬度(ShoreA)为：

胎面55°-95°、胎侧50°-80°、胎体等其他部位均采用同一种硬度胶料75°-95°。

作为优选，所述钢丝带束层在胎面与胎体之间用钢丝按不同角度0°-180°排列。

作为优选，所述钢丝带束层可以为单层或多层结构，可单层贴合实现，也可编织为多层。

作为优选，所述钢丝带束层钢丝角度为0°时，可使用单根钢丝进行缠绕。

作为优选，所述带束层钢丝可以使用高分子纤维或金属细丝进行编织固定，特别是在带束层钢丝角度为0°时。

所述O型胎体为一根钢丝绕内芯缠绕形成，缠绕完成后为一圆筒型钢丝圈，且钢丝之间不接触。钢丝缠绕时起点位于过渡区，终点也位于过渡区。缠绕时中间留有通气孔(图5)。

作为优选，所述O型胎体在过渡区的钢丝缠绕的起点及终点可使用焊接等方式进行连接。

作为优选，所述O型胎体在过渡区可使用尼龙帘线或细钢丝进行编织防止两侧子口变形时将胎体钢丝抽出，如图6所示。

作为优选，所述钢圈可置于胎体内侧，由缠绕的钢丝进行包裹，如图7所示。

作为优选，所述钢圈可置于胎体外侧，如图8所示。

作为优选，所述O型胎体钢丝排布可以与胎面垂直(90°)也可以形成其他角度进行缠绕。

作为优选，所述O型胎体可设置为多层钢丝胎体进行加强，胎体钢丝可以以任意角度进行缠绕，如图9所示。

作为优选，第二层胎体的缠绕可使用第一层胎体的钢丝一次性完成缠绕。

作为优选，第二层胎体的缠绕可在第一层胎体钢丝缠绕完成后，在过渡区以第二根钢丝为起点，覆盖第一层胎体完成缠绕。

作为优选，每层钢丝胎体缠完后，喷涂或刷涂胶水或聚氨酯胶黏剂以增强多层胎体间的粘合性。

作为优选，所述O型结构的轮胎，还可采用尼龙(高分子类)帘线作为胎体骨架材料，缠绕时根据需要可设置成不同角度。

作为优选，所述O型胎体高分子帘线，除了可采用单根尼龙帘线缠绕，还可采用一定宽度的帘布进行缠绕。

作为优选，也可使用尼龙帘线或帘布制造多层胎体，如图10所示。多层缠绕时，可使用一根帘线或一块帘布一次以任意角度完成缠绕。

作为优选，第二层胎体的缠绕可在第一层胎体尼龙帘线或帘布缠绕完成后在过渡区以第二根帘线或帘布为起点覆盖缠绕。多层胎体数的也可采用单独帘布或帘线单独缠绕。

作为优选，所述O型胎体在设计为多层胎体结构时，可以使用钢丝胎体层和高分子纤维层混合的方式缠绕完成。例如第一层可为钢丝层，第二层为尼龙层，或第一层为尼龙层，第二层为钢丝层。

作为优选，每层尼龙胎体缠完后，喷涂或刷涂胶水或聚氨酯胶黏剂以增强多层胎体间的粘合性。

作为优选，

上述任一项所述的聚氨酯轮胎，其制造方法如下：

其一，部件的制造。

胎面：具体工艺请参考CN201911300250.6

钢丝带束层：具体工艺请参考CN201910815970.X

胎侧：具体工艺请参考CN201910815970.X

胎体钢丝的缠绕：

胎体钢丝缠绕时使用轮胎内腔结构的内芯模具，采用专用设备进行缠绕。缠绕时，将胎体钢丝一端伸入内芯模具过渡区位置作为起点，并使用夹具固定于内芯之上。将缠绕钢丝的导丝轮连续穿过内芯内圈。缠绕时按照胎体设计的不同要求控制钢丝间间隙。缠绕完成后将终点在过渡区固定，如图11所示。起点和终点两个端点均在内芯内圈过渡区进行焊接，以防在轮胎运动时刺伤胎体。

对于带束层与胎面角度为0°时，可在胎体完成制备后，采用一根钢丝围绕胎体进行缠绕，该方式缠绕钢丝仅有两处断点。

缠绕完成后，将钢丝圈放置于胎圈之上(或预先放置钢丝圈如图12)，并进行定位。

以上工序完成后，合模一次性将胎体及子口部位浇注完成。

其二，整体成型工艺。

整体复合，通过设备及模具的运动，将带有内芯的胎体、胎面模具组件组成预成型胎面-胎体组件(图13)，然后与胎侧侧板模具组成成型模具组件，如图14所示。通过侧板模具上保留的注料孔，注入胎侧胶最终形成整个轮胎。

作为优选，整体成型工艺中，整体复合步骤之后，还包括：

固化成型，在所有浇注完成后，调节到指定温度。其中固化阶段，可以在设备上直接进行保温固化过程，也可在产品达到可移动的要求后，将模具及产品整体从设备上拆下，放入恒温室进行固化。

作为优选，整体成型工艺中，固化成型之后，还包括：

后硫化及产品取出，产品固化完成后开模，将产品取出，放入恒温室进行后硫化得到整个产品。其中内芯可通过熔化或分割的方法取出。

O型结构轮胎具有以下特点。(1)O型胎体结构在轮胎内部无钢丝断点，避免了传统轮胎在使用时产生各类病象的根本原因，提高了产品质量。(2)O型胎体结构采用单根钢丝缠绕工艺，降低了成型难度(3)O型胎体结构材料分布从传统橡胶轮胎的15种材料降至3种，缓解了材料配方生产过程中的压力，提高了产品合格率。(4)O型胎体结构受力时轮胎整体稳定性更高，受力更加均匀。(5)O型胎体结构轮胎生产过程将传统橡胶轮胎胎胚成型及硫化两步骤合并为同一步骤，生产效率大幅提升。(6)O型轮胎制造设备对全钢轮胎(钢丝胎体)及斜交轮胎(尼龙帘线)具有一定通用性，同一台设备即可生产钢丝胎体轮胎又可生产高分子帘线胎体轮胎。(7)对于生产具有多层胎体的轮胎单根钢丝缠绕法更加简单，在产品的多样化方面优势明显，可生产出更多规格产品。(8)O型胎体结构轮胎充分利用了液体高分子材料的流动性优势，生产投资降低至原有投资的1/10、所需场地降低至1/20、劳动力数量降至1/10。(9)O型胎体结构子口更稳定，在车辆出现爆胎时依然可以维持轮胎在轮辋上的位置不变，具有较高安全性。(10)O型胎体轮胎使结构简化，轮胎整体重量将降低5％-20％，轮胎成本、油耗将大幅降低，同时寿命提高50％以上。本发明所提供的O型轮胎具有极高的承载特性，适合各种类型的充气及非充气式轮胎，包括轿车胎、卡客车胎、工程胎、巨胎、及各类特种轮胎等，特别适合速度较慢、载荷较高的工程胎和巨胎。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为橡胶全钢子午线轮胎结构图；

图2为胎胚成型过程示意图；

图3为橡胶轮胎钢圈子口处结构示意图；

图4为胎体反包结构类型示意图；

图5为本发明实施例提供的O型胎体示意图；

图6为过渡区钢丝编织示意图；

图7为钢丝圈置于O型胎体内侧示意图；

图8为钢丝圈置于O型胎体外侧示意图；

图9为钢丝双层O型胎体结构示意图；

图10为尼龙双层O型胎体结构示意图；

图11为钢丝或尼龙帘线围绕内芯缠绕示意图；

图12为带束层钢丝缠绕示意图；

图13为O型胎体浇注完成后胎面复合示意图；

图14为胎侧复合示意图；

图15为钢圈内置示意图；

图16为钢圈内置钢丝缠绕示意图；

图17为双层胎体缠绕示意图；

附图标记说明：

1、胎面；2、胎侧；3、带束层；4、O型胎体；5、钢丝圈；6、过渡区；7通气孔。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。

如图5所示，以聚氨酯充气轮胎12.00R10规格为例，包括由外向内依次设置胎面1、胎侧2、带束层3、O型胎体4、钢丝圈5、过渡区6、进气口7；其中，胎面1为轮胎与地面直接接触的部位；胎侧2用于为胎体提供保护；带束层3为用于改善轮胎支撑和受力的部位；胎体4是轮胎的骨架部件；胎面1、胎侧2、带束层3、O型胎体4相互之间通过材料间的交联反应连接；钢丝圈5通过胶料与胎体4粘合。

上述聚氨酯轮胎中胎面、胎侧、O型胎体均由聚氨酯材料制成。聚氨酯由于优越的气密性，可将传统橡胶胎的内衬层(包括气密层和过渡层)省略。带束层层数也可根据实际情况进行大幅缩减。

上述聚氨酯轮胎中各个部件的结构和作用具体如下：

胎面1：胎面1是轮胎与地面直接接触的部位，因使用状况的不同以及不同需求的用途，具有不同形状的花纹，它具有保护胎体的作用，也是轮胎被使用最多、损耗最大的部位，它提供驱动、牵引、制动、排水防滑、减震、转向等功能。聚氨酯轮胎可大幅提高车辆泥地和雪地牵引性能。可以提高胎面的强度和耐磨性，降低其日常磨损损耗。聚氨酯耐磨性能是橡胶的3－8倍，因此可降低轮胎花纹深度，使轮胎整体重量降低5％－20％。

胎侧2：胎侧2是为O型胎体4提供保护的部位，避免O型胎体4被外物擦伤。胎侧2需具备较强的耐磨性和抗老化性能，同时此部位需长期承受周期性应力应变，需具备极强的抗曲挠性能。聚氨酯材料48小时100℃老化后性能几乎不变，同时又具有良好的抗曲挠性，因此聚氨酯胎侧具有更为优越的性能。

带束层3：带束层3是在胎面1与O型胎体4之间用钢丝按不同角度排列，用于改善轮胎支撑和受力的部位。其主要作用为：其一，和O型胎体帘线层一起抵抗离心力，防止出现由于离心力作用导致的胎冠向外凸起现象，确保稳定的轮胎外直径及轮胎周长。其二，控制轮胎印痕理想的形状，从而有效提供抓地力/牵引力。其三，提供轮胎过弯、转向时所需要的刚性从而带来出色的操控性。其四，抵抗路面异物的侵袭。在聚氨酯轮胎中，聚氨酯与钢丝之间具有天然的高粘合度，同时在生产制作过程中避免了传统橡机带束层制造工艺中使用的重金属和苯酚等致癌类有毒物质，改善了车间的操作环境，降低了轮胎产品整个生命周期内对自然环境的污染和破坏。高强度的性能，使得聚氨酯全钢胎可以在最大程度上减少带束层数量，降低轮胎重量及厚度，从而降低生热。

O型胎体4：O型胎体4包含轮胎的骨架部件，主要用于承受轮胎的冲击力，如轮胎的承载压力，内部空气压力及横向的剪切力。聚氨酯具有较高的强度和较强的钢丝、帘线粘合力，与钢丝带束层生产类似，制作过程中既保证了绿色生产又可使轮胎提高承载能力。

钢丝圈5：钢丝圈5是确保轮胎能够紧紧地固定于轮辋上的部件，是一个重要的承压部位。

一切在以上结构上的相关改进均属于本专利保护内容。

以液态聚氨酯材料为例对材料进行表述。聚氨酯材料具有极好的耐磨性和抗刺扎性能，所需原材料基本性能如下(表1)：12.00R10规格聚氨酯胎主要分为胎面、胎侧、胎体三个部位，其中胎面使用邵氏A硬度55°-95°的材料；胎侧使用邵氏A硬度50°-80°的材料，胎体、带束层及其他使用的硬度为邵氏A75°-95°。

表1聚氨酯轮胎各部位配方性能要求

实施例1

以钢丝帘线作为O型胎体骨架材料为例，聚氨酯轮胎制造方法如下：

(1)部件的制造：

胎面1成型工艺：请参考专利CN201911300250.6。

胎侧4成型工艺：请参考专利CN201910815970.X。

首先，完成钢丝骨架材料的缠绕和定型。使用与12.00R10轮胎内部轮廓一致的内芯为内部支撑，缠绕机将3+9+15×0.175+0.15NT型号的钢丝围绕内芯进行缠绕。如图11所示，钢丝起点位于过渡区，将钢丝端点在内芯上固定后，缠绕机开始缠绕。在导丝轮的带动下，钢丝均匀的缠绕于内芯之上，如图11-2所示。缠绕多圈后完成如图11-3所示的缠有钢丝的内芯结构。在胎体钢丝表面喷涂或刷涂胶黏剂。完成后将刷有胶黏剂的钢丝圈放置在内芯两侧，使用特定卡子固定(图12-1)。开始进行0°带束层的缠绕，钢丝规格为3×0.20+6×0.35HT。如图12所示，使用缠绕机在内芯的周向方向进行缠绕，在导丝轮的带动下，钢丝均匀的铺设在内芯表面。完成后，将缠绕好的带有胎体钢丝和带束层钢丝以及钢丝圈的内芯在内支撑模具中固定，合模进行浇注。也可先浇注胎体完成后，再进行0°带束层的缠绕。

(2)整体复合：

如图13所示，首先将装有轮胎胎面半成品的胎面模具组件运动到已制备的O型胎体处，将带有内芯胎体插入胎面模具的中央位置，缝隙通过浇注进行充满。最终形成预成型胎面-胎体组件。

如图14所示，通过设备及模具的运动，将预成型胎面-胎体模具及侧板模具闭合成密闭的成型模具组件。通过侧板模具上保留的注料孔，注入胎侧胶最终完成整个轮胎。

(3)固化成型

在所有浇注完成后，调节到指定100℃，维持2小时。可以直接在设备上进行保温固化，也可在产品达到可移动的要求后，将模具及产品整体从设备上拆下，放入恒温室进行固化。

后硫化及产品取出产品固化完成后开模，将带有内芯的产品取出，放入恒温室100℃进行后硫化，后硫化10h后移除内芯，得到整个产品。

内芯移除工艺请参考专利2020107941410。

实施例2

以尼龙帘线作为O型胎体骨架材料为例，聚氨酯轮胎制造方法如下：

(1)部件的制造

胎面1成型工艺：请参考专利CN201911300250.6。

胎侧4成型工艺：请参考专利CN201910815970.X。

首先，完成尼龙帘线的缠绕和定型。使用与12.00R10轮胎内部轮廓一致的内芯为内部支撑，缠绕机围绕内芯进行尼龙帘线的缠绕，起点位于过渡区，将尼龙帘线端点在内芯上固定后，缠绕机开始缠绕(图11-1)。在导丝轮的带动下，尼龙帘线均匀的缠绕于内芯之上，如图11-2所示。缠绕多圈后完成如图11-3所示的缠有尼龙帘线的内芯结构。将胶黏剂在尼龙帘线表面进行喷涂或刷涂。完成后将刷有胶黏剂的钢丝圈放置在内芯两侧，使用特定卡子固定。然后使用规格为3×0.20+6×0.35HT的钢丝进行0°带束层的缠绕，如图12所示。在缠绕机的牵引下钢丝在内芯的周向方向进行缠绕。在导线轮的带动下，钢丝均匀的铺设在内芯表面。完成后，将缠绕好的带有尼龙胎体帘线和带束层钢丝以及钢丝圈的内芯在内支撑模具中固定，合模进行浇注。也可先完成浇注胎体，再进行0°带束层的缠绕。

(2)整体复合：

如图13所示，首先将装有轮胎胎面半成品的胎面模具组件运动到已制备的O型胎体处，将带有内芯胎体插入胎面模具的中央位置，缝隙通过浇注进行充满。最终形成预成型胎面-胎体组件。

如图14所示，通过设备及模具的运动，将预成型胎面-胎体模具及侧板模具闭合成密闭的成型模具组件。通过侧板模具上保留的注料孔，注入胎侧胶最终完成整个轮胎。

(3)固化成型

在所有浇注完成后，调节到指定100℃，维持2小时。可以直接在设备上进行保温固化，也可在产品达到可移动的要求后，将模具及产品整体从设备上拆下，放入恒温室进行固化。

后硫化及产品取出产品固化完成后开模，将带有内芯的产品取出，放入恒温室100℃进行后硫化，后硫化10h后移除内芯，得到整个产品。

内芯移除工艺请参考专利2020107941410。

实施例3

以钢丝圈内置为例，聚氨酯轮胎制造方法如下：

(1)部件的制作：

胎面1成型工艺：请参考专利CN201911300250.6。

胎侧4成型工艺：请参考专利CN201910815970.X。

将刷有胶黏剂的钢丝圈提前放置在内芯两侧，使用特定卡子固定，并抬高10毫米距离，如图15所示。使用与12.00R10轮胎内部轮廓一致的内芯为内部支撑。使用尼龙帘线(或钢丝帘线)缠绕机围绕内芯进行缠绕，起点位于过渡区，将尼龙帘线端点在内芯上固定后，缠绕机开始缠绕。在导丝轮的带动下，尼龙帘线均匀的缠绕于内芯之上，如图16所示。在尼龙帘线表面喷涂或刷涂胶黏剂。然后，采用规格为3×0.20+6×0.35HT的钢丝进行0°带束层的缠绕。使用缠绕机在内芯的周向方向进行缠绕，在导线轮的带动下，帘线均匀的铺设在内芯表面。完成后，将缠绕好的带有胎体帘线和带束层钢丝以及钢丝圈的内芯在模具中固定，合模进行浇注。

(2)整体复合：

如图13所示，首先将装有轮胎胎面半成品的胎面模具组件运动到已制备的O型胎体处，将带有内芯胎体插入胎面模具的中央位置，缝隙通过浇注进行充满。最终形成预成型胎面-胎体组件。

如图14所示，通过设备及模具的运动，将预成型胎面-胎体模具及侧板模具闭合成密闭的成型模具组件。通过侧板模具上保留的注料孔，注入胎侧胶最终完成整个轮胎。

(3)固化成型

在所有浇注完成后，调节到指定100℃，维持2小时。可以直接在设备上进行保温固化，也可在产品达到可移动的要求后，将模具及产品整体从设备上拆下，放入恒温室进行固化。

后硫化及产品取出产品固化完成后开模，将带有内芯的产品取出，放入恒温室100℃进行后硫化，后硫化10h后移除内芯，得到整个产品。

内芯移除工艺请参考专利2020107941410。

实施例4

以双层钢丝胎体为例，聚氨酯轮胎制造方法如下：

(1)部件的制作

胎面1成型工艺：请参考专利CN201911300250.6。

胎侧4成型工艺：请参考专利CN201910815970.X。

对于负荷较高的轮胎，可采用双胎体结构，并包裹钢丝圈结构，结构如图17所示。将刷有胶黏剂的钢丝圈放置在内芯两侧，使用特定卡子固定，并抬高10毫米距离。使用与12.00R10轮胎内部轮廓一致的内芯为内部支撑。使用缠绕机将规格为3+9+15×0.175+0.15NT钢丝围绕内芯进行缠绕，起点位于过渡区，将钢丝端点在内芯上固定后，缠绕机开始缠绕。在导丝轮的带动下，均匀的缠绕于内芯之上。缠绕多圈后完成如图16所示的缠有钢丝的内芯结构。在钢丝表面喷涂或刷涂胶黏剂。第二层胎体按照第一层胎体缠绕方法进行。如图17所示，将缠绕好的带有双层胎体帘线和带束层钢丝以及钢丝圈的内芯在模具中固定，合模进行浇注。

(2)整体复合：

如图13所示，首先将装有轮胎胎面半成品的胎面模具组件运动到已制备的O型胎体处，将带有内芯胎体插入胎面模具的中央位置，缝隙通过浇注进行充满。最终形成预成型胎面-胎体组件。

如图14所示，通过设备及模具的运动，将预成型胎面-胎体模具及侧板模具闭合成密闭的成型模具组件。通过侧板模具上保留的注料孔，注入胎侧胶最终完成整个轮胎。

(3)固化成型

在所有浇注完成后，调节到指定100℃，维持2小时。可以直接在设备上进行保温固化，也可在产品达到可移动的要求后，将模具及产品整体从设备上拆下，放入恒温室进行固化。

后硫化及产品取出产品固化完成后开模，将带有内芯的产品取出，放入恒温室100℃进行后硫化，后硫化10h后移除内芯，得到整个产品。

内芯移除工艺请参考专利2020107941410。

实施例5

以钢丝、尼龙混合作为O型胎体为例，聚氨酯轮胎制造方法如下：

(1)部件的制作

胎面1成型工艺：请参考专利CN201911300250.6。

胎侧4成型工艺：请参考专利CN201910815970.X。

对于负荷较高的轮胎，可采用双胎体结构。如图11所示，使用与12.00R10轮胎内部轮廓一致的内芯为支撑将第一层钢丝帘线缠绕完成后，表面喷涂或刷涂胶黏剂。将钢丝圈放置胎体钢丝之上并定位。使用尼龙帘线或帘布作为第二层胎体按照第一层胎体缠绕方法进行。完成第二层尼龙胎体缠绕后，即完成了帘线的整体缠绕，该实施例中将钢丝圈固定于钢丝帘线和尼龙帘线之间。最后，将缠绕好的带有O型胎体骨架以及钢丝圈的内芯在模具中固定，合模进行浇注。

(2)整体复合：

如图13所示，首先将装有轮胎胎面半成品的胎面模具组件运动到已制备的O型胎体处，将带有内芯胎体插入胎面模具的中央位置，缝隙通过浇注进行充满。最终形成预成型胎面-胎体组件。

如图14所示，通过设备及模具的运动，将预成型胎面-胎体模具及侧板模具闭合成密闭的成型模具组件。通过侧板模具上保留的注料孔，注入胎侧胶最终完成整个轮胎。

(3)固化成型

在所有浇注完成后，调节到指定100℃，维持2小时。可以直接在设备上进行保温固化，也可在产品达到可移动的要求后，将模具及产品整体从设备上拆下，放入恒温室进行固化。

后硫化及产品取出产品固化完成后开模，将带有内芯的产品取出，放入恒温室100℃进行后硫化，后硫化10h后移除内芯，得到整个产品。

内芯移除工艺请参考专利2020107941410。

实施例6

以非零度带束层为例，聚氨酯轮胎制造方法如下：

(1)部件的制作

胎面1成型工艺：请参考专利CN201911300250.6。

带束层3成型工艺：请参考专利CN201910815970.X。

胎侧4成型工艺：请参考专利CN201910815970.X。

首先，完成帘线的缠绕和定型。使用与12.00R10轮胎内部轮廓一致的内芯为内部支撑,使用缠绕机围绕内芯进行缠绕，起点位于过渡区，将帘线端点在内芯上固定后，缠绕机开始缠绕(图11-1)。在导丝轮的带动下，帘线均匀的缠绕于内芯之上，如图11-2所示。缠绕多圈后完成如图11-3所示的缠有帘线的内芯结构。将胶黏剂在尼龙帘线表面进行喷涂或刷涂。完成后将刷有胶黏剂的钢丝圈放置在内芯两侧，使用特定卡子固定。完成后，将缠绕好的带有胎体帘线以及钢丝圈的内芯在内支撑模具中固定，合模进行浇注。

(2)整体复合：

首先将装有轮胎胎面半成品的模具运动到已制备的胎体模具处，将专利中所述方法制备的带束层复合到胎体上。将装有轮胎胎面-带束层半成品的胎面模具组件运动到已制备的O型胎体处，同时带有内芯胎体插入胎面模具的中央位置，缝隙通过浇注进行充满。最终形成预成型胎面-胎体组件。

如图14所示，通过设备及模具的运动，将预成型胎面-胎体模具及侧板模具闭合成密闭的成型模具组件。通过侧板模具上保留的注料孔，注入胎侧胶最终完成整个轮胎。

(3)固化成型

在所有浇注完成后，调节到指定100℃，维持2小时。可以直接在设备上进行保温固化，也可在产品达到可移动的要求后，将模具及产品整体从设备上拆下，放入恒温室进行固化。

后硫化及产品取出产品固化完成后开模，将带有内芯的产品取出，放入恒温室100℃进行后硫化，后硫化10h后移除内芯，得到整个产品。

内芯移除工艺请参考专利2020107941410。

在上述技术方案中，本发明提供的O型胎体结构的轮胎及成型工艺，具有以下有益效果：

(1)O型结构在轮胎内部无钢丝断点，避免了传统轮胎在使用时产生各类病象的根本原因，提高了产品质量。(2)O型胎体结构为单根钢丝缠绕，降低了成型难度(3)O型胎体结构使材料分布从传统橡胶轮胎的15种材料降至3种，缓解了材料配方生产过程中的压力，大幅提高了产品合格率。(4)O型胎体结构受力时轮胎整体稳定性更高，受力更加均匀。(5)O型胎体结构轮胎生产过程将传统橡胶轮胎胎胚成型及硫化两步骤合并为同一步骤，生产效率大幅提升。(6)O型轮胎制造设备对全钢轮胎(钢丝胎体)及斜交轮胎(尼龙帘线)具有一定通用性，同一台设备即可生产钢丝胎体轮胎又可生产高分子帘线胎体轮胎。(7)对于生产具有多层胎体的轮胎单根钢丝缠绕法更加简单，在产品的多样化方面优势明显，生产出更多规格产品。(8)O型胎体结构轮胎充分利用了液态高分子材料的流动性优势，生产投资降低至原有投资的1/10、所需场地降低至1/20、劳动力数量降至1/10。(9)O型胎体轮胎结构子口更加稳定，在车辆出现爆胎时依然可以确保轮胎在轮辋上的位置不变，具有较高安全性。(10)O型胎体轮胎使结构简化，轮胎整体重量将降低5％-20％，轮胎成本、油耗将大幅降低，同时寿命提高50％以上。本发明所提供的O型聚氨酯轮胎具有极高的承载特性，适合各种类型的充气及非充气轮胎，包括轿车胎、卡客车胎、工程胎、巨胎、及各类特种轮胎等，特别适合速度较慢、载荷较高的工程胎和巨胎。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种O型结构的轮胎，其特征在于，包括由外向内依次设置的胎面[1]、胎侧[2]、带束层[3]、O型胎体[4]、钢丝圈[5]、过渡区[6]、通气孔[7]等；其中，胎面[1]为轮胎与地面直接接触的部位；胎侧[2]用于为胎体提供保护；带束层[3]为用于改善轮胎支撑和受力的部位；O型胎体[4]是轮胎的骨架部件；钢丝圈[5]通过挂胶与胎体粘合；过渡区[6]与轮胎轮辋相贴合；通气孔[7]位于过渡区，轮胎充放气时作为进出气的孔洞。

2.根据权利要求1所述的O型结构轮胎，其特征在于，所述胎面[1]上设置有不同形状的花纹。

3.根据权利要求1所述的O型结构轮胎，其特征在于，所有部件原料均采用液体高分子类材料，各个部件的硬度(邵氏A)为：

胎面[1]胶55°-95°、胎侧[2]胶50°-80°、带束层[3]胶75°-95°、O型胎体[4]胶及其他75°-95°。

4.根据权利要求1所述的O型结构轮胎，其特征在于，所述带束层[3]在胎面与胎体之间用钢丝可按不同角度0°-180°排列；钢丝角度为0°时，可使用单根钢丝进行缠绕；带束层还可以单层或多层结构缠绕或编织。

5.根据权利要求1所述的O型结构轮胎，其特征在于，所述O型胎体[4]为一封闭的内胎状；胎体由一根钢丝或帘线以任意角度围绕内芯完成缠绕，起点和终点使用焊接等方法进行连接；并可采用多层混合胎体。

6.根据权利要求1所述的O型结构轮胎，其特征在于，所述钢丝圈[5]可置于胎体帘线外侧也可置于内侧。

7.根据权利要求1所述的O型结构轮胎，其特征在于，所述过渡区[6]将整个轮胎闭合为一个O型结构，该处由钢丝及胶料组成，轮胎安装轮毂后，与轮辋相贴合，留有进通气口[7]。

8.根据权利要求1所述的O型结构轮胎，其特征在于，所述过渡区[6]内钢丝可进行编制。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的O型结构轮胎，其制造方法如下：

其一，部件的制造；

胎面[1]：采用浇注工艺浇注完成胎冠部位，并与带束层进行贴合，具体工艺请参考专利CN201911300250.6；

胎侧[2]：采用浇注或注射工艺在模具中完成，工艺请参考CN201910815970.X；

O型胎体[4]：将胎体骨架材料一头固定到内芯上，由专用缠绕机进行钢丝或尼龙线的缠绕，按照设计密度均匀的缠绕到内芯上，然后在周向进行带束层的缠绕(带束层为0°时)，最后将钢丝圈放置在中心固定后进行浇注，同时将O型胎体[4]和钢圈[5]及子口部位浇注完成；

其二，整体成型工艺；

首先，胎面[1]与带束层[3]之间进行复合，将轮胎的各层带束层通过缠绕的方式复合到带束层成型鼓上，带束层成型鼓运动到已制备好胎面处，整体插入已制备好的环形胎面中央位置，带束层与胎面的缝隙通过浇注入的填充胶进行充满，最终形成整体的胎面模具组件；

将胎面模具组件运动到已制备的O型胎体处，带有内芯胎体插入胎面模具的中央位置，缝隙通过浇注进行充满，最终形成预成型胎面-胎体组件；

通过设备及模具的运动，将预成型胎面-胎体模具及侧板模具闭合成一个密闭的成型模具组件，通过侧板模具上保留的注料孔，注入胎侧胶最终完成整个轮胎。

10.根据权利要求9所述的O型结构轮胎的制造方法，其特征在于，整体成型工艺步骤之后，还包括：

固化成型，在所有浇注完成后，调节到指定温度；产品固化完成后开模，将产品取出，放入恒温室进行后硫化，后硫化完成后移除内芯，得到整个产品。

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