阅读说明：本技术 一种无钢丝和帘子布的一体硫化免充气轮胎 (Integrated vulcanized non-pneumatic tire without steel wires and cord fabric ) 是由 袁征 于 2020-08-05 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种无钢丝和帘子布的一体硫化免充气轮胎,包括轮胎,橡胶轮胎沿着径向由外向内依次设置有胎体外层、交联层和胎芯发泡层；其中胎体外层和胎芯发泡层之间通过交联层实现两者的紧密交联融合连接,胎体外层、交联层和胎芯发泡层是采用两种不同材质的发泡条和条状胎面料经过复合和硫化成型工艺最终形成了一体式硫化轮胎结构,其中轮胎的胎体外层胎身两侧均环形分布有多个间隔排布的主立柱和副立柱。本发明克服了现有技术的不足,设计合理,结构紧凑,解决了现有的充气轮胎特别是电动车摩托车轮胎容易爆胎,防滑效果不佳以及挺性不足的问题,采用了发泡胎芯替代传统充气轮胎,防止爆胎,提高轮胎的使用寿命。(The invention relates to an integrally vulcanized inflation-free tire without steel wires and cord fabric, which comprises a tire, wherein a rubber tire is sequentially provided with a tire body outer layer, a cross-linking layer and a tire core foaming layer from outside to inside along the radial direction; the tire body outer layer, the cross-linking layer and the tire core foaming layer are in tight cross-linking fusion connection through the cross-linking layer, the tire body outer layer, the cross-linking layer and the tire core foaming layer are in an integrated vulcanized tire structure formed by adopting two foaming strips and strip-shaped tire surface materials made of different materials through a compounding and vulcanization molding process, and a plurality of main stand columns and auxiliary stand columns which are distributed at intervals are annularly distributed on two sides of a tire body outer layer and a tire body of the tire. The invention overcomes the defects of the prior art, has reasonable design and compact structure, solves the problems of easy tire burst, poor anti-skid effect and insufficient stiffness of the prior pneumatic tire, particularly the tire of an electric vehicle and a motorcycle, adopts the foaming tire core to replace the traditional pneumatic tire, prevents the tire burst and prolongs the service life of the tire.)

一种无钢丝和帘子布的一体硫化免充气轮胎

技术领域

本发明涉及免充气橡胶轮胎设备技术领域，具体涉及一种无钢丝和帘子布的一体硫化免充气轮胎。

背景技术

轮胎是在各种车辆或机械上装配的接地滚动的圆环形弹性橡胶制品。目前使用的这些轮胎通常为充气式轮，也有部分轮胎采用了免充气轮胎。

这些轮胎在使用的过程中还存在以下问题：

1、轮胎为充气式的容易刺破、爆胎，且使用寿命较短。

2、轮胎的挺性不足，在承重状态下，轮胎与地面的接触面积增大，从而导致摩擦力增大，转动阻力较大，同时免充气轮胎由于自重较大，更会加剧轮胎与地面的接触面积，还会增大轮胎与地面的摩擦力。

3、传统的轮胎不方便车辆在夜间行驶。

为此，我们提出一种免充气橡胶轮胎。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种无钢丝和帘子布的一体硫化免充气轮胎，克服了现有技术的不足，设计合理，结构紧凑，解决了现有的充气轮胎特别是电动车摩托车轮胎容易爆胎，防滑效果不佳以及挺性不足的问题，本发明采用了发泡胎芯替代传统充气轮胎，防止爆胎，提高轮胎的使用寿命；同时，还能提高轮胎的挺性，具有很强的实用性。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种无钢丝和帘子布的一体硫化免充气轮胎，包括轮胎，其特征在于，

橡胶轮胎沿着径向由外向内依次设置有胎体外层、交联层和胎芯发泡层；

其中胎体外层和胎芯发泡层之间通过交联层实现两者的紧密交联融合连接，胎体外层、交联层和胎芯发泡层是分别采用两种不同材质的发泡条和条状胎面料经过复合和硫化成型工艺最终形成了一体硫化免充气橡胶轮胎结构；

其中轮胎的胎体外层的胎身两侧均环形分布有多个间隔排布的主立柱和副立柱。

进一步地，相邻的主立柱之间形成一副立柱，主立柱呈具有两侧弧形边缘的梯形结构，主立柱与胎体外层的胎身处平滑过渡，所述副立柱弧形凹陷设置在胎体外层的胎身上。

进一步地，副立柱凹陷的弧度位于10°-40°之间。

进一步地，胎芯发泡层内具有多个相互独立且封闭的细小闭合孔，胎芯发泡层发泡后的形成一中心孔。

进一步地，中心孔直径不小于2mm。

进一步地，发泡条是发泡料通过橡胶挤出机挤压成空心条状的发泡条。

进一步地，具体复合过程为：发泡条放入连接橡胶挤出机的复合机的入口处，并向内***其中心的腔体内，条状胎面料放入橡胶挤出机的入口处，条状胎面料在橡胶挤出机的螺杆的推动下，由条状逐渐成为团状并进入与橡胶挤出机联通的复合机的腔体内，然后复合机内腔靠近出口处具有锥形的腔体结构，团状的胎面料在复合机锥形结构和挤出机螺杆的推力作用下产生的一挤压力，紧紧的裹住腔体内置的发泡条外圆，在橡胶挤出机螺杆不断的推动下，胎面料与的发泡条完成复合后挤出复合机，形成这两种不同混炼橡胶料的两次以上多层复合的复合胶管。

进一步地，其中硫化成型工艺为，对复合胶管切割和两端对接闭合热接，形成环形管状的复合轮胎胚料；其中复合轮胎坯料结构从外到内分布的胎面胶和胎芯胶，两者之间形成有复合界面层；

然后将复合轮胎胚料放入一体化硫化机内，通过控制硫化温度和硫化时间，在合模后，先对内部施加气压进行保压，控制硫化时间，在此压力和温度下，首先面胶根据模具的纹路形成胎面花纹，并在胎身两侧形成有间隔的主立柱和副立柱，其次温度向内传递，胎面胶和胎芯胶这两种不同的混炼胶料开始相互硫化并产生交联反应形成一交联层，胎芯胶料在模具温度的传递下，胎芯胶料开始硫化和发泡，形成胎芯发泡层，完成了此免充气轮胎的制作，最后，打开模具取出成型的一体式硫化轮胎。

本发明的有益效果在于：

本发明实施例提供了一种无钢丝和帘子布的一体硫化免充气轮胎的生产制作工艺。具备以下有益效果：

1、能够提高承载力，使轮胎胎面更加饱满富有弹性，同时受力更加均匀，提高动平衡效果。

2、两个胎身副柱之间均设置有胎身主柱，胎身主柱能够提供轮胎纵向的支撑力，继而提高轮胎的承重效果，提高轮胎的挺性，继而提高轮胎的弹性。

3、能够使发泡条与胎面料接触更加紧密，防止脱离剥离。通过硫化剂在同一硫点的硫化作用下，发泡条的外表与胎面料的内壁进行硫化后交联融合，提高接触效果，防止脱离。

4、采用主要成分为再生橡胶的发泡料，降低了轮胎的整体价格，能够实现资源回收再利用更加环保，还能降低经济成本。

5、由于采用发泡料替换传统的充气内胎，避免了爆胎的风险。

6、通过在发泡料和胎面料中添加了阻燃剂，提高了阻燃效果，提高安全性能，同时也方便运用于军工领域，同时在胎面料中添加了橡胶塑料和纤维材料，提高了机械强度和撕裂强度，提高了承载力，适用于大型机械设备，提高了适用范围。

7、在硫化的同一时间内进行发泡和交联，提高了轮胎的生产效率。

8、由于胎芯发泡层内具有多个相互独立且封闭的闭合孔，使得轮胎在遇到较差的路面环境时，可以实现防扎防爆效果。

9、本发泡免充气轮胎无任何帘布和钢丝加入（现有轮胎和免充气轮胎有此结构），因此其制作工艺显著简化，省去了较多的人员工位和操作的能耗，且由于其为两种橡胶材料的复合和交联成品，因此其在粉碎脱硫后即可达到100%高效的再利用，相比现有含有钢丝和帘布的轮胎更环保。

附图说明

图1本发明成型后轮胎断面结构示意图。

图2 本发明工艺流程示意图。

图3 本发明复合胶料的制作的示意图。

图4本发明复合胶管的示意图。

图5本发明交联过程的示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种复合型发泡免充气橡胶轮胎，橡胶轮胎沿着径向由外向内依次设置有胎体外层58和胎芯发泡层56；其中胎体外层和胎芯发泡层之间通过交联层54实现两者的紧密连接，交联层54的连接形成了胎体外层58与胎芯发泡层56呈一体式轮胎结构，传统的轮胎都是由钢丝、帘布和各层胶体贴合形成，本发明胎体外层58和胎芯发泡层56通过复合和交联工艺后形成了一体式轮胎结构，其中胎芯发泡层56内开设有中心孔57。

其中胎芯发泡层56内具有多个相互独立且封闭的闭合孔55，在行驶过程中，当轮胎行驶到含有钉子或尖锐的物品的路面时，由于多个闭合孔之间相互独立，因此钉子只能对作用部位产生嵌入影响，周围的轮胎结构并不会受其作用，当把钉子拔出时，由于轮胎自身的弹性和多个气孔的支撑，并不会对整个轮胎有使用性能的影响，且闭合孔为圆形、椭圆形或异形孔结构，孔的大小尺寸控制在3mm内，使得轮胎有良好的挺性，胎芯发泡层发泡后的中心孔57直径控制在2mm以上，或者根据发泡情况，中心孔直径可减少至0mm。

胎体外层上到下依次包括胎冠，两侧的胎身和与轮毂连接的胎根，橡胶轮胎的胎体外层58胎身两侧均环形分布有多个间隔排布的主立柱62和副立柱63，主立柱呈具有两侧弧形边缘的梯形结构，相邻的主立柱之间形成一副立柱，其中主立柱与胎身的侧面平面齐平，所述副立柱凹陷设置胎身侧壁上。主立柱62呈具有两侧弧形边缘的梯形结构，主立柱62与胎体外层的胎身处平滑过渡，副立柱63弧形凹陷设置在胎体外层的胎身上，所述副立柱63凹陷的弧度位于10°-40°之间。

如图1所示，当轮胎在承重后，轮胎会受到轮毂的压力以及地面的反作用力F，内部的发泡胎芯在受到双向的压力后转化为拉伸力，并带动发泡胎芯向两侧拉伸，同时呈弧面的副立柱在受到双向的压力后并将受到的力转化为会向发泡胎芯的方向移动的拉伸力F1，使发泡胎芯拉伸的力F2与胎身副立柱凹陷的产生的拉伸力相对，从而能够减少发泡胎芯拉伸量，继而能够提高发泡胎芯的挺性，56的挺性提高后，将提高轮胎的弹性，减少与地面的接触，减少移动阻力，同时减少发泡胎芯横向的拉伸力后还会防止发泡胎芯损坏，提高发泡胎芯的使用寿命。

参照附图1-5，电动机为60，电动机给螺杆61提供驱动力，一种复合型发泡免充气橡胶轮胎的生产制作工艺，包括以下步骤：

步骤一S1，发泡料的制作：以再生橡胶为主体（100份），同时加入天然胶（10份）、发泡剂（4份）、橡胶助剂（8份）和硫化剂（3份）在炼胶设备上，在150℃-170℃的温度以及在0.5MPa-1MPa的气压下经过混炼制作成条状发泡材料备用，采用主要成分为再生橡胶的发泡料，能够实现资源回收再利用更加环保，还能降低经济成本。

步骤二S2，胎面料的制作：将天然胶（60份）、合成橡胶（40份）、橡胶助剂（8份）、橡胶塑料（3.5份）和硫化剂（3份）在炼胶设备上，在150℃-170℃的温度下以及在0.5MPa-1MPa的气压下，经过塑炼、混炼后制作成条状胎面料10备用，其中的橡胶塑料采用高苯乙烯，能够提高轮胎的机械强度和撕裂强度。

步骤三S3，发泡条的制作：将步骤一S1制成的发泡料通过橡胶挤出机挤压成空心条状的发泡条20；此步的发泡条内的发泡剂并未发生反应。

步骤四S4，复合胶料的制作：

将步骤三制成的发泡条20放入连接橡胶挤出机的复合机40的入口41处，并向内***其中心的腔体42内，复合机内部的温度设置在60℃-120℃，

条状胎面料10放入橡胶挤出机30的入口31处，条状胎面料10在橡胶挤出机30的螺杆61的推动下，由条状逐渐成为团状并进入与橡胶挤出机联通的复合机40的腔体42内，然后复合机内腔靠近出口43处具有锥形的腔体结构，团状的胎面料10在复合机锥形结构和挤出机螺杆的推力作用下产生的一挤压力，紧紧的裹住腔体42内置的发泡条20外圆，在橡胶挤出机螺杆61不断的推动下，胎面料10与的发泡条20完成复合后挤出复合机，形成这两种不同混炼橡胶料的两次以上多层复合的呈异形或圆形空心条状的复合胶管59；

步骤五S5，复合型发泡橡胶轮胎的胚料制作：将步骤四S4制成的异形空心条状的复合胶料根据需要在切割设备上对其进行准确的定尺切割，

步骤S6，热接：

将步骤4切割好的复合胶管放入热接机中，在精准定位和夹紧胶管的两端后，其两端通过热接头设备对其加热对接闭合，形成环形管状的复合轮胎胚料，其中复合轮胎坯料结构从外到内分布的胎面胶51和胎芯胶52，两者之间形成有复合界面层53；

步骤七S7，轮胎硫化成型：

将合压式轮胎模具内加热至155℃-175℃，气压设置在6MPa-18MPa后，将制成的复合轮胎胚料置入合压式轮胎模具内进行一体化硫化，硫化时间控制在50分钟以内。

在一体化硫化的过程中：根据不同规格轮胎的生产要求，让胎冠、胎身和胎根充满轮胎模具的全部内壁，形成全密闭的橡胶轮胎；

在一体化硫化的过程中：发泡条在不断受热的情况下，发泡条内的发泡剂开始逐渐发泡，最终充满整个轮胎的内腔，形成实心或者留有少许空位，采用主要成分为再生橡胶的发泡料在发泡时发泡倍率稳定方便控制，而且发泡条紧贴胎面料，在发泡的过程中，胎面料受到的力更加均匀，使轮胎胎面更加饱满，具有弹性；而且还可以根据发泡条发泡的时间长短来决定轮胎的性能，当发泡条发泡时间较长时，此时轮胎内腔为实心状态，可以提高承载力，当发泡条发泡时间较短，此时轮胎内腔留少许空位，略微降低承载力，但能提高弹性性能；

在一体化硫化的过程中：

胎面胶51根据模具的纹路形成胎面花纹，并在胎身两侧形成有间隔的主立柱62和副立柱63，具体一体化交联过程为：由于温度沿着模具径向从外到里递进传递，从胎面胶51开始硫化，当模具的热温传递到复合界面层53部位的时候，胎面胶51和胎芯胶这两种不同的混炼胶料开始相互硫化并产生交联反应，会形成一交联层54，5～15分钟后释放气压，此时温度继续向内传递到胎芯胶处，胎芯胶料在模具温度的传递下，胎芯胶料开始硫化和发泡，胎芯胶料内的发泡剂由于模具温度作用下开始分解发泡，胎芯胶料内的发泡剂开始分解发泡，胎芯胶在立体网状的聚合物的包裹下，形成胎芯发泡层56，完成了此免充气轮胎的一体化交联，成型的轮胎根据模具在胎身两侧形成有间隔的主立柱62和副立柱63。最后，打开模具取出成型的轮胎。图5中，箭头为温度传递方向。

利用步骤三S3的发泡条与步骤二S2的胎面料均是橡胶的共性，橡胶与橡胶之间在一定温度下通过硫化剂的硫化作用，能够交联融合在一起，提高连接效果，从而成为一体化的复合型发泡免充气橡胶轮胎，使发泡条与胎面料结合更加紧密，防止脱离剥离。

开模：经过步骤七一体化硫化后，开模取出轮胎成品。

本实施例中，步骤一S1中的发泡料中还包括阻燃剂，具有阻燃效果，提高安全性能，方便运用于军工领域。

本实施例中，步骤二S2中的胎面料还包括纤维材料和阻燃剂，胎面料中添加阻燃剂再次提高安全性能，防止燃烧损坏，同时通过加入纤维材料，能够提高胎面的强度，提高承载力。

通过复合机将发泡条与胎面料复合在一起形成多层（至少两层的）复合胶料，然后再通过后续的一体化硫化形成轮胎，加工效率高，同时使发泡条与胎面料结合更加紧密不易脱落，发泡倍率方便控制使轮胎动平衡效果更好，承载力更高，同时由于采用主要成分为再生橡胶的发泡料，使轮胎的经济成本较低，同时也更加环保。

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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。