專利名稱:泡沫填充的輪胎的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種充氣輪胎,其內(nèi)腔填充有閉孔泡沫橡膠,該閉孔 泡沫橡膠被未發(fā)泡橡膠層容納在胎腔內(nèi)。
背景技術(shù):
胎腔填充有閉孔泡沫橡膠的輪胎有時(shí)被用于各種應(yīng)用,特別是需要 相關(guān)車輛在服務(wù)中維持了延長(zhǎng)的時(shí)間周期不失時(shí)機(jī)地用于車輛運(yùn)栽用 途。用閉孔泡沫橡膠填充輪胎來(lái)形成泡沫填充輪胎是已知的,該泡沫填 充輪胎是大體上防放氣的并且對(duì)于由常見危害而致的破壞具有顯箸的 抗性,該常見危害例如螺釘、釘子、鋒利的石頭、道路坑凹等。因此, 使用這類輪胎通常顯著地縮短了這類車輛被列入修理名單并且不可用 于有效服務(wù)的時(shí)間。
例如,參見美國(guó)專利Nos. 3,022,810、 3,381,735、 3,650,865、 3,872,201 、 4,060,578和6,623,580。
通常制造泡沫填充輪胎是通過(guò)將可發(fā)泡的橡膠條(泡沫橡膠前體) 插入已經(jīng)成形和硫化的橡膠胎腔,然后將其安裝在金屬輪輞上以形成其 車輪組件。泡沫橡膠前體橡膠組合物含有硫化劑和可熱活化的發(fā)泡 劑。當(dāng)加熱該組件時(shí),泡沫橡膠前體同時(shí)膨脹和硫化以填充輪胎并且 將閉孔泡沫填充輪胎與輪輞緊密配合以防輪胎在相關(guān)車輛上運(yùn)轉(zhuǎn)期 間滑動(dòng)。
對(duì)于某些情形,需要以如下方法制造閉孔泡沫填充的輪胎,該方法 在制得泡沫填充輪胎之后可將泡沫填充輪胎安裝到金屬輪輞。在該情形 中,具有泡沐前體橡膠層于胎腔中的輪胎可被安裝到圓筒形金屬套管, 由此形成組件,其中金屬套管表面涂布有熱穩(wěn)定脫模劑。將該組件加熱 以使泡沫前體橡膠組合物產(chǎn)生膨脹(發(fā)泡)并且硫化以使包括壓力下的 泡沫橡膠靠著金屬套管緊密配合。然后移去金屬套管,泡沫橡膠靠著其 緊密配合,并且將泡沫填充輪胎裝運(yùn)到用戶,該用戶可將泡沫填充輪胎 安裝到金屬輪輞上,通過(guò)使包括泡沫橡膠與金屬輪輞緊密配合來(lái)用于車 輛運(yùn)載用途。
現(xiàn)在提出了 一個(gè)挑戰(zhàn)是要保護(hù)閉孔泡沫橡膠在其從這種緊密配合 圓筒形金屬固化套管移去時(shí)被損害和將來(lái)緊密配合安裝到金屬(圓筒 形)輪輞上時(shí)被損害。
對(duì)于本發(fā)明,提出了通過(guò)以純膠膠料阻擋層與胎腔內(nèi)的泡沫橡膠前 體橡膠組合物共硫化的方式安裝在胎腔內(nèi)的純膠膠料阻擋層來(lái)使胎腔 容納閉孔泡沫橡膠,以這樣的方式即當(dāng)膨脹的閉孔泡沫橡膠填充胎腔 時(shí),該橡膠阻擋層被膨脹的發(fā)泡橡膠前體徹底地壓緊以靠著金屬固化套 管緊密配合。
在本發(fā)明說(shuō)明書中,采用術(shù)語(yǔ)"phr"表示一種組分的重量份/每100 份彈性體,除非指出了別的方式。術(shù)語(yǔ)"彈性體"和"橡膠"可互換使 用,除非指出了別的方式。術(shù)語(yǔ)"固化"和"硫化"可互換使用,除非 指出了別的方式。術(shù)語(yǔ)"純膠膠料"涉及不包含連續(xù)芯增強(qiáng)件的橡膠組 合物,并因此不受到內(nèi)部增強(qiáng)芯膨脹的限制,如本領(lǐng)域技術(shù)人員所已知 的。
除非指出了別的方式,采用術(shù)語(yǔ)"徑向"之處,是指垂直于輪胎的 預(yù)定旋轉(zhuǎn)軸的方向。除非指出了別的方式,采用術(shù)語(yǔ)"徑向向內(nèi)"或"徑 向最深"之處,是指對(duì)于輪胎的預(yù)定旋轉(zhuǎn)軸垂直向內(nèi)的方向。
本發(fā)明概述和實(shí)例
根據(jù)本發(fā)明,提供了一種充氣橡膠輪胎,其內(nèi)腔填充有閉孔泡沫橡 膠,具有未發(fā)泡橡膠層的所迷胎腔覆蓋該閉孔泡沫橡膠并且將其容納在 內(nèi)(所述未發(fā)泡橡膠層與所述閉孔泡沫橡膠共硫化)。
根據(jù)本發(fā)明, 一種輪胎內(nèi)腔填充有閉孔泡沫橡膠并且具有未發(fā)泡橡 膠層的所述胎腔覆蓋該閉孔泡沫橡膠并將其容納在內(nèi)的充氣輪胎的制 造方法包括以下步驟
(A) 用未固化的可發(fā)泡的橡膠部分地填充先前模塑并固化的充氣 橡膠輪胎內(nèi)腔(例如用多層所述可發(fā)泡的橡膠部分地填充所述腔);
(B) 將未固化的不可發(fā)泡的橡膠層安裝到所迷未固化的可發(fā)泡的 橡膠的徑向最深表面上并且在所述部分地填充的固化胎腔內(nèi),以形成所 述固化的輪胎、未固化的可發(fā)泡的橡膠和未固化的不可發(fā)泡的橡膠層的 第一組件;
(C) 將所述第 一組件安裝到圓筒形的固化金屬套管上以封閉所述 固化胎腔,該胎腔含有所述可發(fā)泡的橡膠和所述不可發(fā)泡的橡膠層,其 在所迷圓筒形金屬套管和所述不可發(fā)泡的橡膠層之間具有空間,以形成
包括所述第一組件和所述圓筒形金屬套管的第二組件;
(D)加熱所述組件的組合到高溫以引起
(1) 通過(guò)形成閉孔結(jié)構(gòu)使所述可發(fā)泡的橡膠膨脹,并因此
(a) 將所述不可發(fā)泡的橡膠層壓靠和固化在所述固化的橡膠胎 腔內(nèi)表面上;
(b) 將所述不可發(fā)泡的橡膠層壓入所述圓筒形金屬輪輞和所述 不可發(fā)泡的橡膠層之間的所述空間內(nèi)并且壓靠在所述圓筒形固化 輪輞的表面上;以及
(2) 所述可發(fā)泡的橡膠和所述不可發(fā)泡的橡膠層共疏化,與所述可 發(fā)泡的橡膠的所述膨脹相結(jié)合。
實(shí)際上,所述胎腔的所述內(nèi)表面含有粘合層以有助于將所述閉孔泡 沫橡膠和所述不可發(fā)泡層粘合到所述胎腔的側(cè)面上。
進(jìn)一步根據(jù)本發(fā)明,將所述固化套管從所述第二組件移去以形成其 內(nèi)腔填充有所述閉孔泡沫橡膠的固化輪胎,通過(guò)所述固化的不可發(fā)泡的 橡膠層將所述閉孔泡沫橡膠容納在所述輪胎內(nèi)。
如此,于是提供了一種輪胎,其內(nèi)腔填充有閉孔泡沫橡膠并且其封 入了未發(fā)泡的橡膠層。
在一種本發(fā)明實(shí)施方式中,所迷金屬固化套管的表面含有涂布其上 的熱穩(wěn)定脫模劑以有助于將所述圓筒形固化輪輞能夠從所迷輪胎移 去。
進(jìn)一步根據(jù)本發(fā)明,通過(guò)將其內(nèi)腔填充有閉孔泡沫橡膠并且其封入 了未發(fā)泡橡膠層的所述輪胎安裝到金屬圓筒形輪輞上以形成車輪組 件,從而提供了一種車輪組件。
另外根據(jù)本發(fā)明,提供了一種車輪組件,其由如下構(gòu)成
(A) 圓筒形金屬輪胎輪輞,以及
(B) 安裝到所述金屬輪胎輪輞的整體輪胎組件,其中所述車輪組件 由固化橡膠輪胎構(gòu)成,該輪胎內(nèi)腔填充有固化的閉孔泡沫橡膠并且該輪 胎具有壓靠在所述圓筒形金屬輪輞表面上的固化的未發(fā)泡的橡膠層,該 未發(fā)泡的橡膠層位于并且固化于所述閉孔泡沫橡膠的徑向最深表面 上,由此將所迷閉孔泡沫橡膠封入和容納在所述胎腔內(nèi)。
在一種本發(fā)明實(shí)施方式中,位于所迷胎腔內(nèi)的所述可發(fā)泡的橡膠層是由橡膠組合物制成的,該橡膠組合物由如下構(gòu)成,例如由下列
(A) 至少一種基于二烯的橡膠,其由如下構(gòu)成
(1) 順式-l,4-聚異戊二烯橡膠,或
(2) 大約25 - 95 phr的順式-l,4-聚異戊二烯橡膠和大約5 - 75 phr的至少另外一種基于二烯的橡膠;
(B) 大約3 - 5 phr的可熱活化的有機(jī)過(guò)氧化物(產(chǎn)生自由基的, 例如分解產(chǎn)生自由基過(guò)氧化物的)以及大約0.1 - 0.5 phr的疏;
(C) 可熱活化的發(fā)泡劑(產(chǎn)生氣體的,例如通過(guò)發(fā)泡劑分解產(chǎn)生氣 體的);
在一種本發(fā)明實(shí)施方式中,所述未固化的不可發(fā)泡的橡膠層可由類 似的橡膠組合物構(gòu)成,除非其不含有(不包括)發(fā)泡劑,并因此其由如 下構(gòu)成
(A) 順式-l,4-聚異戊二烯橡膠,或
(B) 大約25 - 95 phr的順式-l,4-聚異戊二烯橡膠和大約5-75 phr 的至少一種其它基于二烯的橡膠;
在一種本發(fā)明的實(shí)施方式中,所述固化橡膠輪胎的所述腔被大約70 -90 %地填充有所述可發(fā)泡的橡膠和不可發(fā)泡的橡膠層的組合,例如填 充從胎腔冠到胎腔開口之間的假想線的距離的大約"-90 % (考慮胎腔內(nèi)可發(fā)泡的橡膠條可能不完美裝配)。
提供以下附圖來(lái)進(jìn)一步理解和舉例說(shuō)明本發(fā)明。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明
附圖(圖l、圖2、圖3、圖4和圖5)包括輪胎被部分切去后的剖 視圖以舉例說(shuō)明制造輪胎,以及相關(guān)車輪組件,其中所述輪胎是由充 氣輪胎構(gòu)成的,其內(nèi)腔填充有閉孔泡沫橡膠,非泡沫橡膠層位于所述胎 腔內(nèi)并且在所述閉孔泡沫橡膠的徑向最深表面上以將所述閉孔泡沫橡 膠容納和封入所述胎腔內(nèi)。
附圖
在附圖中,提供了具有胎腔(2)的充氣輪胎(1 )。
在
圖1中,通過(guò)將多個(gè)環(huán)形的未固化可發(fā)泡的橡膠條(4)置于固化胎腔(2)內(nèi)以部分地填充胎腔(2)來(lái)形成第一組件(A),已經(jīng)將 粘合劑施加到胎腔(2)的表面上用于加大橡膠條(4)的各層抵靠在胎 腔表面(5)上的粘合力。
將橡膠條(4)的連續(xù)層置于胎腔內(nèi)以形成由環(huán)形平面形式的多個(gè) 橡膠條(4)構(gòu)成的組裝的未固化的可發(fā)泡的橡膠內(nèi)插件,其是同軸的并且 通常平行于輪胎胎面(6)的環(huán)形平面。橡膠條(4)的寬度某種程度上 接近于它們所處的的胎腔(2)部分的寬度。
橡膠條(4)的連續(xù)層通常大體上厚度相等。
另一方面,未固化的可發(fā)泡的連續(xù)橡膠條(4)成螺旋形布置在胎 腔(2 )內(nèi)。
另一方面,對(duì)于比較寬的輪胎(l),可將橡膠條(4)或至少部分 橡膠條(4)以并列關(guān)系置于胎腔(2)內(nèi)。
用于橡膠條(4)的可發(fā)泡的橡膠組合物的量及其發(fā)泡劑含量與對(duì) 輪胎所期望的理想栽荷容量稍微有些關(guān)系。
未固化的不可發(fā)泡的橡膠層(7)位于胎腔(2)內(nèi),在徑向最深可 發(fā)泡的橡膠層(4B)的徑向內(nèi)表面(8)上,將其邊緣抵靠所述涂布了粘合劑 的腔表面(5)定位。
在圖(2)中,第二組件(B)是這要形成的通過(guò)將第一組件(A) 安裝到剛性圓筒形金屬固化套管(9)上以封閉胎腔(2)并由此形成第 二組件(B),在套管(9)上已經(jīng)施加了熱穩(wěn)定脫模涂層,第一組件(A) 由部分地填充的輪胎(1)構(gòu)成,其胎腔(2)中含有可發(fā)泡的未固化橡 膠條(4)和不可發(fā)泡的未固化橡膠條(7)。第二組件(B)包括在固 化套管(9)與部分地填充胎腔(2)的未固化的不可發(fā)泡的橡膠層(7) 之間的空間(10)。
將第二組件(B)置于高壓釜(未示出)中并在其中從室溫(例如 大約23℃)加熱到例如大約IO0℃- 150℃范圍內(nèi)的溫度以使發(fā)泡劑活 化,開始并繼續(xù)其分解和相關(guān)氣體的形成,因?yàn)闇囟壬叨?br>
(A) 使所述可發(fā)泡的橡膠膨脹和固化并且形成閉孔加壓泡沫橡 膠,同時(shí)
(B) 將所述不可發(fā)泡的橡膠層壓靠在胎腔(2 )的側(cè)面(5 )并且徑 向向內(nèi)以使不可發(fā)泡的橡膠層固化并且壓靠在圓筒形金屬固化套管
(9)的表面(12)上。
實(shí)際上,如圖1所示,不可發(fā)泡的橡膠層(7)的寬度(13)比胎 腔(2)的寬度(13A)的寬度更寬以使該橡膠層(7)在胎腔(2)內(nèi)被 楔形樣式的膨脹泡沫橡膠插件(11)徑向向外壓,將所述橡膠層(7) 完全壓靠在胎腔(2)的側(cè)面(5)上。
在圖3中,示出了第二組件(B),其胎腔(2)填充有粘靠在胎腔 (2 )側(cè)面(5 )上的膨脹的固化閉孔泡沫橡膠插件(11 )與由膨脹的閉 孔泡沫橡膠插件(11 )抵靠在圓筒形金屬固化套管(9)的表面(12) 上而產(chǎn)生的壓力下受壓的固化的不可發(fā)泡的橡膠層(7)的組合,與 之共硫化并由此粘合到閉孔泡沫橡膠插件(7)的表面上,閉孔泡沫 橡膠插件(7 )的邊緣粘合到胎腔(2 )的(涂布了粘合劑的)側(cè)面(5 ) 上。
在圖4中,所示輪胎(1 )被從圓筒形金屬固化套管(9)上移去, 而所示固化的不可發(fā)泡的橡膠層呈凸形膨脹狀態(tài)(7A),這是由于胎腔 (2 )和固化橡膠層(7A )的組合所包圍的膨脹的閉孔泡沫橡膠插件(11) 的大壓力而致。
在圖5中,所示輪胎(l)被安裝在圓筒形輪輞(14)上以形成車 輪組件(C),其中具有壓靠在圓筒形輪輞(14)表面(l5)上的固化 的不可發(fā)泡的橡膠層(7),并且相關(guān)聯(lián)的膨脹的閉孔泡沫橡膠插件(11 ) 處于壓縮狀態(tài)抵靠在固化的未發(fā)泡橡膠層(7)上。
本發(fā)明的 一個(gè)重要方面是容納在輪胎內(nèi)并因此受約束的閉孔泡沫 材料插件的增長(zhǎng),這是由于所插入的不可發(fā)泡的橡膠層位于輪胎側(cè)面內(nèi) 并且抵靠于輪胎側(cè)面上,并且在該閉孔泡沫橡膠插件的徑向最深表面上 面且與之共;?;?br>
本發(fā)明的另一重要方面是保護(hù)(并且改進(jìn)外觀)閉孔泡沫材料插件 避免損害引起閉孔泡沫材料損失(被位于閉孔插件的徑向內(nèi)表面上的保 護(hù)性不可發(fā)泡的橡膠層保護(hù))以及相關(guān)聯(lián)的輪胎負(fù)荷能力損失。
因此,這里也考慮提供了一種新的、獨(dú)創(chuàng)的輪胎,在其胎腔內(nèi)含有 被不可發(fā)泡的橡膠層封閉的多孔泡沫橡膠,因?yàn)榕c含有閉孔泡沫橡膠的 輪胎制品以及由該輪胎構(gòu)成的車輪組件以及該輪胎的制造方法的過(guò)去 實(shí)踐有顯箸差別。
提供以下實(shí)施例用于進(jìn)一步理解本發(fā)明,它不是打算限制本發(fā)明。 份數(shù)和百分比是以重量計(jì),除非指出別的方式。
實(shí)施例1
對(duì)于硫化橡膠輪胎插件的可發(fā)泡的橡膠組合物提出了具有發(fā)泡劑
的橡膠組合物樣品(樣品A),以及對(duì)于不可發(fā)泡的橡膠層提出了沒有 發(fā)泡劑的橡膠組合物樣品(樣品B),并且是在附圖中舉例說(shuō)明的方法。
以下表1圖示說(shuō)明了橡膠樣品A和樣品B,份數(shù)是以重量計(jì),除非 指出別的方式。
表1 份數(shù)原料l 非生產(chǎn)性混合歩驟 樣品A (沒有發(fā)泡劑) 樣品B
順式-l,4-聚異戊二烯橡膠1 100 100炭黑(N660)2 20 30 中效橡膠操作油 25 15氧化鋅 5 5
硫磺(0.2-0.5份,可變)
密煉機(jī),開放式輥煉,混合歩驟 有機(jī)過(guò)氧化物3(6-8份,可變)
發(fā)泡劑45(可變)0
1合成的順式-l,4-聚異戊二烯橡膠 2橡膠增強(qiáng)炭黑為N660, ASTM命令 3由l,l 二(叔丁基過(guò)氧基)3,3,5-三甲基環(huán)己烷構(gòu)成的40重量百分?jǐn)?shù)的有 機(jī)過(guò)氧化物和60重量百分?jǐn)?shù)的乙烯/丙烯橡膠的混合物(因此40%活性 的)是來(lái)自Geo Specialty Chemical Company的Link-Cup TMCH 40MBTM 4發(fā)泡劑是苯磺酰肼和油的混合物(重量比75/25 ),如表1所記錄的混 合物。
實(shí)施例II
通過(guò)類似于說(shuō)明書和附圖的方法制造示范性說(shuō)明的充氣輪胎,其型號(hào)為12.00-20 28PR UMS-3A和35x15-15 32 PR XTRWL。
雖然已經(jīng)示出了某些有代表性的實(shí)施方式和細(xì)節(jié)用于舉例說(shuō)明本 發(fā)明的目的,但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是在不背離本發(fā)明精 神或范圍的情況下,可對(duì)其中進(jìn)行各種變化和改型。
權(quán)利要求
1.一種充氣橡膠輪胎,其特征在于其內(nèi)腔填充有閉孔泡沫橡膠,該閉孔泡沫橡膠被具有未發(fā)泡橡膠層的所述胎腔包覆并且容納在其內(nèi)。
2. —種充氣橡膠輪胎的制造方法,其特征在于其內(nèi)腔填充有閉孔泡 沫橡膠,該閉孔泡沫橡膠被具有未發(fā)泡橡膠層的所述胎腔包覆并且容納 在其內(nèi),該方法包括(A) 用未固化的可發(fā)泡的橡膠部分地填充預(yù)先模塑并固化的橡膠 輪胎內(nèi)腔(例如用多層所述可發(fā)泡的橡膠部分地填充所述胎腔);(B) 將未固化的不可發(fā)泡的橡膠層安裝到所述未固化的可發(fā)泡的橡 膠的徑向最深表面上并且在所述部分地填充的固化的胎腔內(nèi)以形成所 述固化的輪胎、未固化的可發(fā)泡的橡膠和未固化的不可發(fā)泡的橡膠層的 第一組件;(C) 將所述第 一組件安裝到圓筒形固化金屬套管上以封閉所述固化 的胎腔,該胎腔容納有所述可發(fā)泡的橡膠和所述不可發(fā)泡的橡膠層,其 在所述圓筒形金屬輪輞和所述不可發(fā)泡的橡膠層之間具有空間,由此形 成其第二組件;(D) 加熱所述兩個(gè)組件的組合到高溫以引起(1) 通過(guò)形成閉孔結(jié)構(gòu)使所述可發(fā)泡的橡膠膨脹,并因此(a) 將所述不可發(fā)泡的橡膠層壓靠和固化在所述固化的橡膠胎 腔的內(nèi)表面上;(b) 將所述不可發(fā)泡的橡膠層壓入所述圓筒形金屬固化套管與 所述不可發(fā)泡的橡膠層之間的所述空間內(nèi)并且壓靠在所述圓筒形 固化套管的表面上;以及(2) 所述可發(fā)泡的橡膠和所述不可發(fā)泡的橡膠層共硫化,與所述可 發(fā)泡的橡膠的膨脹相結(jié)合。
3. —種輪胎,其特征在于該輪胎是由權(quán)利要求2所述的方法制造的。
4. 權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于所述方法還包括將所迷固化 輪輞從所述第二組件中移去以形成固化的輪胎,該輪胎內(nèi)腔填充有所述 閉孔泡沫橡膠,所述閉孔泡沫橡膠被所述固化橡膠層容納在所述輪胎內(nèi)。
5. —種輪胎,其特征在于該輪胎是由權(quán)利要求4所述的方法制造 的。
6. —種車輪組件,其特征在于它是由安裝到圓筒形金屬輪輞上的權(quán) 利要求1所述的輪胎構(gòu)成的。
7. —種車輪組件,其特征在于它是由安裝到圓筒形金屬輪輞上的權(quán) 利要求3所述的輪胎構(gòu)成的。
8. —種車輪組件,其特征在于它是由安裝到圓筒形金屬輪輞上的權(quán) 利要求5所述的輪胎構(gòu)成的。
9. 一種車輪組件,其特征在于它是由如下構(gòu)成的(A) 圓筒形金屬輪輞,以及(B) 安裝到其上的整體輪胎組件,其中所述輪胎組件由固化的輪胎 構(gòu)成,該輪胎內(nèi)腔填充有固化的閉孔泡沫橡膠并且該輪胎具有壓靠在所 述圓筒形金屬輪輞表面上的固化的未發(fā)泡的橡膠層,該未發(fā)泡的橡膠層 位于并且固化于所述閉孔泡沫橡膠的徑向最深表面上,由此將所述閉孔 泡沫橡膠封入所述胎腔內(nèi)。
10. 權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于所述可發(fā)泡的橡膠層是由 一種橡月交組合物組成的,該橡月交《且合物由如下構(gòu)成(A) 至少一種基于二烯的橡膠,其由如下構(gòu)成(1) 順式-l,4-聚異戊二烯橡膠,或(2) 大約25 - 100 phr的順式-l,4-聚異戊二烯橡膠和大約0-75 phr的至少另外一種基于二烯的橡膠;(B) 可熱活化的有機(jī)過(guò)氧化物,以及(C) 可熱活化的發(fā)泡劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種充氣輪胎,其內(nèi)腔填充有閉孔泡沫橡膠,該閉孔泡沫橡膠被未發(fā)泡橡膠層容納在該胎腔內(nèi)。
文檔編號(hào)B60C7/00GK101204911SQ200710160308
公開日2008年6月25日 申請(qǐng)日期2007年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月19日
發(fā)明者B·E·麥馬洪, G·F·巴洛夫, K·A·福爾克, L·J·賴特, M·J·弗蘭克 申請(qǐng)人:固特異輪胎和橡膠公司