CN114953545A - 轮胎成型工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮胎成型工艺。该工艺在不使用模具的情况下即可完成轮胎成型。以上特点使轮胎制造工艺简化，成本降低。该成型工艺适合各种类型的实心胎、充气式轮胎、翻新轮胎，包括轿车胎、卡客车胎、工程胎、巨胎及特种轮胎等，特别适合速度较慢、载荷较高的工程胎和巨胎。

Description

轮胎成型工艺

技术领域

本发明涉及轮胎制造技术领域，具体涉及一种轮胎成型工艺。

背景技术

当前，全钢子午线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。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。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。

全钢子午线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。

胎胚整体成型工艺复杂，需要较高的精准度，设备成本过高。橡胶轮胎在硫化罐内硫化过程中通过模具及胶囊的挤压完成最终定型。轮胎模具分为胎面模具及胎侧模具，固定于硫化机内。合模后通过机械装置实现模具对胎胚的给压。在专利CN110561979A、CN210591242U、CN110948764A、CN211364159U中采用浇注技术的轮胎生产工艺将轮胎制造过程进行了大幅简化，特别是CN110948764A中采用的工艺。该技术生产成本、生产工艺、固定资产大幅降低。在该工艺的基础上利用快速固化的液体原料采用无模浇注方法完成的轮胎成型，不仅可进一步提高工作效率、减少废品率，而且生产的轮胎无需使用胎面模具，大幅降低了模具投资费用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轮胎成型工艺。与传统轮胎工艺相比较，在不使用模具的情况下即可完成轮胎的成型。该项技术与传统轮胎制造工艺相比可大幅简化。该成型工艺适合各种类型的实心胎、充气式轮胎、翻新轮胎，包括轿车胎、卡客车胎、工程胎、巨胎及特种轮胎等，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：

该工艺采用浇注设备及旋转设备可省略全部模具，实现轮胎整体成型；或省略部分模具，实现带束层、胎面等轮胎部件的成型。如图1所示，浇注设备在旋转的无胎面胎胚垂直上方保持一定的间距，进行胎面浇注成型。浇注机的出料口由可调速电机牵引以一定的速度沿胎胚的轴线水平移动,胎胚的旋转速度、浇注头的移动速度应协调一致。浇注原料为快速凝固型液体高分子材料。浇注一段时间后，胎胚表面逐渐形成一定厚度的胎面，此时完成整个胎面浇注。以上技术方案在不使用胎面花纹块模具的情况下即完成轮胎胎胚胎面的成型。成型后置入烘箱或室温完成轮胎的固化及后硫化。带束层缠绕过程和浇注过程可同时进行。该工艺还可实现实心轮胎的整体无模成型。

作为优选，所述旋转设备由动力系统、转鼓及定位装置组成；动力系统提供转鼓转动的驱动力；定位装置将轮胎无胎面胎胚半成品固定并定位到转鼓上；转鼓可带动胎胚进行旋转。

作为优选，所述旋转设备的转鼓转速可调；转鼓上的定位系统可固定不同直径的胎胚；转鼓上可并列固定多个胎胚；旋转设备可实现单个或同时多个不同尺寸的胎胚成型。

作为优选，所述浇注设备中浇注头由带有伺服电机的支撑架支撑，并可沿x、y、z三个方向独立移动，实现程序控制。

作为优选，所述浇注设备出料口为多种形状和尺寸；浇注设备和出料口可实现上、下、左、右平移或提升。

作为优选，所述浇注设备与旋转设备通过控制程序相联，可进行协同控制。

作为优选，所述浇注设备可进行程序控制，控制出料时间，以满足不同花纹类型的浇注工艺。

作为优选，所述无模浇注成型工艺可实现光面胎胎面成型，如图2所示。

作为优选，所述无模浇注成型工艺可实现胎面条形状花纹的成型，如图3所示。

作为优选，所述无模浇注成型工艺可实现胎面块状花纹和人字形花纹的成型，如图4所示。

作为优选，所述轮胎的各类花纹可使用程序控制浇注或者浇注为无花纹胎面后经过机械加工完成不同花纹的制造。

作为优选，所述无模浇注成型的部位可分为多层浇注，每层采用不同性能的胶料分数次浇注。

作为优选，所述无模浇注成型技术可使用拓印工艺完成任意形状的花纹的生产，如图5所示。

作为优选，所述无模浇注过程中每次覆胶厚度通常在2～25m m之间,对于厚度较大的胎面可分多次浇注。

作为优选，所述无模浇注可实现任意厚度胎面的成型，由浇注机的浇注量或胎胚的转动速度与混合头的移动速度控制。

作为优选，所述无模浇注成型过程中胎胚上的钢丝带束层表面需要清洁或涂胶处理。

作为优选，所述无模浇注使用液体高分子原料，包括热塑性及热固型高分子材料。

作为优选，所述无模浇注使用液体高分子原料，可迅速固化。

作为优选，所述成型过程中带束层缠绕和浇注过程可同时进行。

作为优选，无模浇注完成之后，还包括：

固化成型，在所有浇注完成后，保持设计温度到指定时间；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：

后硫化及产品取出按照专利CN110561979A、CN110948764A所述步骤进行，即可得到整个产品。

采用无模浇注工艺实现轮胎成型具备以下特点。(1)无模浇注成型工艺不需要模具，降低了模具费用，特别是大型工程轮胎及巨胎；(2)无模浇注工艺无需脱模，避免了轮胎脱模造成的污染及产品损伤；(3)无模浇注工艺可实现室温下固化，因此能耗较低；(4)无模浇注工艺加工时间较短，无模具不需要拆卸，整体提高了生产效率；(5)采用无模浇注工艺对于不同规格和胎面硬度的轮胎可实现快速调整；(6)无模浇注工艺只需一套设备即可以生产多种规格及尺寸的轮胎产品；(7)无模浇注工艺可实现多层浇注及满足多层不同材料产品的需要，实现专利CN211364159U中所述各类的胎面结构；(8)采用无模浇注工艺，可以避免在传统的模具填注法中空气夹入而引起的气泡等缺陷；(9)无模浇注工艺减少了模具的库存，操作场地也大幅减少；(10)不使用或减少模具使用，省去了模具预热时间，节省了热能；(11)无模浇注工艺生产的轮胎，尺寸保持较传统模具浇注的产品更加稳定；(12)无模浇注工艺较传统模注工艺相比有更小的材料损耗；(13)本发明所提供的轮胎无模成型工艺，使轮胎制造工艺实现小型化。该成型工艺适合各种类型的实心胎、充气式轮胎、翻新轮胎，包括轿车胎、卡客车胎、工程胎、巨胎及特种轮胎等，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为无模浇注工艺示意图；

图2为12.00-24井下光面工程轮胎示意图；

图3为12.00-24条状花纹工程轮胎示意图；

图4为12.00-24块状花纹、人字形花纹工程轮胎示意图；

图5为拓印操作工艺示意图；

图6为实心轮胎断面示意图；

图7为12.00-24工程轮胎断面示意图；

图8为内支撑轮胎结构示意图；

附图标记说明：

1、浇注设备；2、旋转设备；3、浇注口；4、定位装置；5、胎胚；6、转鼓；7、动力系统；8、拓印块：

301、光面花纹；302、条状花纹；303、人字形花纹；304、块状花纹；501、胎面；502、带束层；503、缓冲胶；504、基部胶；505、钢圈；506、钢圈胶。

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。

无模浇注工艺可实现实心轮胎的整体成型、充气轮胎带束层钢丝附胶、胎面成型，特别适合井下无花纹光面轮胎的胎面成型，另外对于翻新轮胎将旧胎面全部剔除后，可实现胎面的多次翻新。上述轮胎及各部位均可由液体高分子材料浇注制成。以液态聚氨酯材料为例对工艺过程进行表述。

以上述例子为实例，其制造方法如下：

实施例1

以具有多种部件结构的实心轮胎为例进行表述，制造如下：

12.00-10为例的实心轮胎结构如图6所示，该工艺可不使用花纹块模具，实现整体轮胎成型。

实心轮胎结构主要包括501胎面胶、502带束层、503缓冲胶、504基部胶、505钢圈、506钢圈胶(图6)。采用无模浇注工艺仅需两副轮胎侧板模具既可以实现轮胎的成型。将两副侧板模具置于转鼓之上，置入钢圈，并进行定位，调试好浇注机及浇注头。转鼓以60rpm的速度开始旋转，稳定后，浇注头进入，开始浇注钢圈胶，流量约2kg/min，大约1分钟钢圈部位浇注完成后，暂停浇注，切换至基部胶部位配方，以2kg/min的流量持续浇注大约3分钟。切换至缓冲胶配方，以2kg/min的流量持续浇注4分钟。完成后，可采用3+9+15×0.175+0.15NT钢丝进行带束层的铺设或缠绕。调换配方至钢丝胶材料，开始浇注，持续0.5分钟。调换配方至胎面胶，开始浇注，大约持续5分钟，完成胎面胶的浇注。此时实心胎整体完成，在室温或放置到硫化室进行后硫化即可完成成品胎的制造。

实心胎花纹的浇注成型可参考实施例4、5中所述。

实施例2

以具有单一部件结构的聚氨酯实心轮胎(带轮毂)为例，制造方法如下：

12.00-10为例的实心轮胎生产可不使用模具，实现整体轮胎的无模成型。该类实心轮胎还在生产过程中可直接将轮毂浇注在产品上。

首先将轮毂置于旋转轴之上，置入钢圈，并进行定位，调试好浇注机及浇注头。以60rpm的速度开始旋转，稳定后，浇注头进入，开始浇注，大约持续10.5分钟，完成整体轮胎的浇注。在室温或放置到硫化室进行后硫化即可完成成品胎的制造。

实施例3

以图7中12.00-24工程轮胎规格为例，包括由外向内依次设置501胎面、502带束层、5胎胚。其中，无胎面胎胚半成品按照专利CN110948764A，带束层按照专利CN110978354A、CN212124261U所述方法完成制造。

以不带花纹的光面井下12.00-24充气工程轮胎为例，制造方法如下：

12.00-24为例的井下工程轮胎如图2所示，该工艺可不使用胎面花纹块模具，实现胎面的无模浇注成型。无模浇注前应当首先按照专利CN110948764A中所述工艺完成无胎面胎胚半成品的制作。采用无模浇注工艺仅需将胎胚置于转鼓之上即可实现成型。将按照专利CN110978354A、CN212124261U完成带束层缠绕并覆胶的胎胚进行定位，调试好浇注机及浇注头。以60rpm的速度开始旋转，稳定后，浇注头进入，开始浇注胎面，并以1cm/s的速度平移移动，流量约2kg/min。大约2分钟基部胶浇注完成。暂停浇注，切换至胎面部位配方，以2kg/min的流量持续浇注大约7分钟。此时胎胚整体成型完成，放置室温或放置到硫化室进行后硫化即可完成成品胎的制造。

另外，对于带束层钢丝未附胶的也可采用无模浇注工艺进行定位，调试好浇注机及浇注头。以60rpm的速度开始旋转，稳定后，浇注头进入，开始浇注钢丝附胶层，并以1cm/s的速度平移移动，流量约2kg/min。大约1分钟带束层附胶浇注完成。暂停浇注，切换至基部胶部位配方，以2kg/min的流量持续浇注大约2分钟。调换配方至胎面胶材料，开始浇注，持续7分钟，结束胎面胶的浇注。此时井下工程胎整体完成，在室温或放置到硫化室进行后硫化即可完成成品胎的制造。

实施例4

以带有条状花纹的12.00-20轮胎为例，制造方法如下：

12.00-20为例的工程轮胎条状花纹如图3所示。该工艺可不使用胎面花纹模具，实现胎面条状花纹的无模浇注成型。

按照专利CN110978354A、CN212124261U完成带束层缠绕并覆胶的胎胚进行定位，调试好浇注机及浇注头。以60rpm的速度开始旋转，稳定后，浇注头进入，开始浇注胎面，并以1cm/s的速度平移移动，流量约2kg/min。大约2分钟基部胶浇注完成。暂停浇注，切换至胎面部位配方，以2kg/min的流量持续浇注大约7分钟。在浇注过程中，通过对机头移动的程序控制，先完成条状花纹一侧，再完成中侧花纹，最后完成外侧花纹。此时胎胚整体成型完成，在室温或放置到硫化室进行后硫化即可完成成品胎的制造。

无模浇注工艺浇注条状花纹还可在出料口处设置不同出口口型，即可一次性浇注出条状花纹。

实施例5

以带有块状、人字型花纹的12.00-20轮胎为例，制造方法如下；

12.00-20为例的工程轮胎块状、人字形花纹如图4所示。

块状花纹可采用拓印工艺进行，首先按照实施例3的工艺进行光面胎的浇注。在浇注过程中，旋转设备增设拓印块旋转装置，在胎面位置进行拓印，如图5所示。胎面浇注完成后，同时块状花纹也拓印完成。

拓印工艺可实现任意花纹的成型。

实施例6

以翻新12.00-24聚氨酯工程轮胎为例，制造方法如下：

12.00-24为例的聚氨酯工程轮胎翻新工艺可不使用胎面花纹模具，实现胎面的无模成型。

首先将废旧聚氨酯工程轮胎置于车床，经过加工去除表面废旧胎面至带束层处，加工过程中需保持带束层完好，不可损伤。再将轮胎置于旋转轴之上在表面涂抹胶黏剂。调试好浇注机及浇注头。以30rpm的速度开始旋转，稳定后，浇注头进入，开始浇注基部胶，并以1cm/s的速度平移移动，流量约2kg/min。大约5分钟基部胶浇注完成。暂停浇注，切换至胎面部位配方，以2kg/min的流量持续浇注大约7分钟。此时胎胚整体成型完成，在室温或放置到硫化室进行后硫化即可完成成品胎的制造。

实施例7

以翻新12.00-24橡胶工程轮胎为例，制造方法如下：

12.00-24为例的橡胶工程轮胎翻新工艺可不使用胎面花纹模具，实现胎面的无模成型。

首先将废旧橡胶工程轮胎置于车床，经过加工去除表面废旧胎面至带束层处，加工过程中需保持带束层完好，不可损伤。再将轮胎置于旋转轴之上在表面涂抹特种胶黏剂。调试好浇注机及浇注头。以30rpm的速度开始旋转，稳定后，浇注头进入，开始浇注胎面，并以1cm/s的速度平移移动，流量约2kg/min。大约5分钟基部胶浇注完成。暂停浇注，切换至胎面部位配方，以2kg/min的流量持续浇注大约7分钟。此时胎胚整体成型完成，放置室温或放置到硫化室进行后硫化即可完成成品胎的制造。

实施例8

以特殊结构的特种轮胎为例，制造方法如下：

650-10内支撑轮胎(专利CN202010792678.3所述结构)为例，如图8所示，该工艺可不使用胎面模具，实现轮胎整体成型。

采用无模浇注工艺仅需两副轮胎侧板既可以实现内支撑轮胎的成型。在转鼓上置入钢圈，并进行定位，调试好浇注机及浇注头。以60rpm的速度开始旋转，稳定后，浇注头进入，开始浇注子口胶，流量约2kg/min。大约1分钟子口部位浇注完成后，暂停浇注。放置内芯(专利CN202010792678.3)，并安装侧板模具。开启浇注机以2kg/min的流量进行胎体材料的浇注，持续浇注大约5分钟。完成后，可采用3+9+15×0.175+0.15NT钢丝进行带束层的铺设或缠绕。调换配方至基部胶材料，开始浇注，持续1分钟，结束基部胶的浇注。调换配方至胎面胶，开始浇注，大约持续7分钟，完成胎面胶的浇注。此时内支撑体轮胎整体完成，参照专利CN202010792678.3移除内芯，在室温或放置到硫化室进行后硫化即可完成成品胎的制造。

在上述技术方案中，本发明提供的无模浇注轮胎成型工艺，具有以下有益效果：

采用无模浇注工艺完成轮胎的最终成型具备以下特点。(1)无模浇注工艺在成型过程中不需要模具，降低了模具费用，特别在大型轮胎，例如工程胎及巨胎生产时大幅降低了成本；(2)无模浇注工艺不，无需脱模，避免了脱模造成的污染及产品损伤；(3)无模浇注工艺可实现在室温下进行固化，因此能耗较低；(4)无模浇注工艺加工时间较短，模具不需要拆卸，整体提高了生产效率；(5)采用无模浇注工艺对于不同规格和胎面硬度的轮胎可实现快速调整；(6)无模浇注工艺只需一种设备即可以生产多种规格及尺寸的轮胎产品；(7)无模浇注工艺可实现多层浇注及满足多层不同材料产品的需要，实现CN211364159U中所述各式样的胎面结构；(8)采用无模浇注工艺，可以避免在传统的模型填注法中发生的由于空气夹入而引起的气泡等缺陷；(9)无模浇注工艺减少了模具的库存，操作场地也大幅减少；(10)不使用或减少模具，省去了模具预热时间，并节省了热能；(11)无模浇注工艺生产的轮胎，尺寸保持较传统模具浇注的产品更加稳定；(12)无模浇注工艺较传统模注工艺相比有更小的材料损耗；(13)无模浇注工艺简单，仅需一人即可完成轮胎胎胚的成型。

本发明所提供轮胎无模成型工艺，使轮胎制造工艺实现小型化。该成型工艺适合各种类型的实心胎、充气式轮胎、翻新轮胎，包括轿车胎、卡客车胎、工程胎、巨胎及特种轮胎等，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)

1.一种轮胎成型工艺，其特征在于，该工艺使用快速凝固的液体高分子材料，在不使用模具的情况下即可完成轮胎成型；其中，成型设备主要包括浇注设备(1)及旋转设备(2)；浇注设备(1)在胎胚(5)旋转过程中通过浇注头(3)将液体原料注到胎胚(5)圆周面上成型部件，旋转设备(2)具备旋转功能、有定位装置(4)，可将胎胚(5)定位后进行旋转。

2.根据权利要求1所述的一种轮胎成型工艺，其特征在于，所述旋转设备(2)由定位装置(4)、转鼓(6)、动力系统(7)组成；动力系统(7)提供转鼓(6)转动的驱动力；定位装置(4)将胎胚(5)固定并定位到转鼓(6)上；转鼓(6)可带动胎胚(5)或轮毂旋转。

3.根据权利要求1所述的一种轮胎成型工艺，其特征在于，所述旋转设备(2)的转鼓(6)转速可调；转鼓(6)上的定位装置(4)可固定不同直径的胎胚(5)；转鼓(6)上可并列固定多个胎胚(5)；旋转设备(2)可实现单个或同时多个不同尺寸的胎胚(5)的成型。

4.根据权利要求1所述的一种轮胎成型工艺，其特征在于，所述浇注设备(1)浇注头(3)出料口可为多种形状，多种尺寸；浇注头(3)由带有伺服电机的支撑架带动可实现程序控制的上、下、左、右平移或提升移动成型；浇注头(3)也可在上方静止完成成型。

5.根据权利要求1所述的一种轮胎成型工艺，其特征在于，所述胎面花纹可浇注为光面胎面后经过机械加工完成不同花纹的制造，也可通过程序控制浇注成各类花纹；也可拓印成任意花纹；可一次成型，也可采用多次多种加工方法成型。

6.根据权利要求1所述的一种轮胎成型工艺，其特征在于，所述无模浇注过程中，可将浇注面浇注为任意层数,每层可采用不同性能的胶料浇注。

7.根据权利要求1所述的一种轮胎成型工艺，其特征在于，所述无模浇注过程中，在不使用模具的情况下，可直接实现轮胎整体成型；也可在省略部分模具的情况下，浇注带束层、胎面等轮胎部位。

8.根据权利要求1所述的一种轮胎成型工艺，其特征在于，所述无模浇注过程中，采用液体高分子材料。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的一种轮胎成型工艺，所述无模浇注工艺方法如下：

对于单一部件结构实心胎，将轮毂置于旋转轴之上，置入钢圈，并进行定位，调试好浇注设备(1)及浇注头(3)；开启动力系统(7)，带动转鼓(6)旋转，浇注头(3)进入，开始浇注，完成整体轮胎的浇注；保持一定温度到指定时间进行固化及后硫化即得到整个产品。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的一种轮胎成型工艺，所述无模浇注工艺方法如下：

对于充气轮胎、内支撑轮胎、多种部件结构的实心轮胎，按照专利CN110561979A方法浇注无胎面胎胚(5)，完成缠绕带束层钢丝；将胎胚(5)移动至旋转设备(2)的转鼓(6)上定位；在胎胚(5)周向处涂刷胶黏剂；开启动力系统(7)，带动转鼓(6)旋转；开启浇注设备(1)，调控流量；浇注头(3)移动至胎胚(5)正上方；开始浇注，混合好的原料逐渐包覆于胎胚(5)外侧；浇注时可以采取浇注头(3)位置不动，此时浇注口宽度应当与胎面同宽，在转鼓(6)的转动下胎面部位逐渐增厚，直到达到设计厚度停止浇注；浇注时可以采取浇注头(3)位置移动式浇注方法，浇注头(3)宽度较胎面宽度小，在浇注部分胎面后，浇注头(3)左移或右移继续进行浇注，直到完成整个胎面；浇注过程和带束层缠绕过程可以同时进行；保持一定温度到指定时间进行固化及后硫化即得到整个产品。

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