[发明专利]轮胎及制造方法

说明书

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。

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。