技术领域

本发明提供一种用于生产预硫化环形胎面的方 法及其硫化装置， 具体地应用于轮 胎翻新的生产过程， 属于橡胶机械领域。 背景技术

由于汽车、 飞机等运载器的普及使用， 每年都会造成大量的报废轮胎需要处理。 既形成了橡胶资源的浪费、 又带来环境污染的一系列问题。 目前针对胎面花纹被磨损 的旧轮胎， 一般采取翻新处理的方法以再次投入循环利用 。

现有的轮胎翻新技术， 主要是采用打磨机械将旧轮胎的胎面进行打磨 处理， 然后 将中垫胶涂附于胎体表面， 再将新的胎面首尾接头而套装在胎体上， 经过压合、 贴附 形成复合件， 最后送入硫化装置中进行硫化定型。

由于胎面部件在送入硫化装置中进行硫化处理 之前是生胶， 因而在硫化过程中需 要施加较高的温度和压力， 如 150 ± 5°C， 4MPa, ， 这对属于熟胶的胎体来说就会造成 较大的损害， 较易导致胎体老化， 从而影响到翻新轮胎的正常使用， 缩短使用寿命， 这是目前轮胎翻新技术难以普及和推广的主要 原因。

如公开下述方案的在先申请， 申请号为 ZL200480026479, 名称为用于硫化轮胎组 件的自动压力和温度控制装置和方法， 其主要方案是通过使用水作为加热介质， 在稳 态条件期间控制工艺变量， 使得热量均匀传送而改善不期望的蒸汽形成。 在硫化装置 的腔室中设置有热交换器， 采用泵实现在加热装置与热交换器之间的循环 水流， 通过 膨胀箱与加热装置、 泵之间的流体连通使得水可在闭合通路内循环 流动。

如上述在先申请专利， 虽然可以通过与阀相连通的压力传感器来设定 加热所需水 的压力值， 从而达到部分消除蒸汽、 改善硫化所需温度控制的目的。 但是该专利申请 仍未能解决因相同硫化温度对胎体构成的损害 ， 准确地控温技术是无法弥补胎面与胎 体之间的温差的， 因此上述专利申请仍属于现有技术的范畴。

又如公开下述方案的在先申请， 申请号为 ZL200510137661 ,名称为用于车辆轮胎 硫化或翻新的机器， 其主要方案是包括下模板、 上模板和可以径向移动的多个活络芯 模， 上模板可以升起， 并且两个模板可以与活络芯模周向咬合。 通过连接曲柄， 活络 芯模可以铰接在一个锁紧环上， 锁紧环绕着这几个活络芯模并可以定向旋转。 通过控 制锁紧环的旋转方向可以使得活络芯模彼此分 散或合拢以提供一种硫化模具， 改善胎 面与胎体硫化成形过程中的应力传递特性。

从说明书和附图中可以看出， 上述在先申请专利仍是基于打磨后胎体与胎面 部件 一起硫化的生产方法， 以上现有技术存在的缺陷和问题没有真正地被 解决。

基于上述在先申请专利的分析描述， 本领域普通技术人员可以理解问题的所在和 主要技术难点。 通常采取的改进措施有， 实现翻新硫化的多温区分层控制， 以期通过 分别控制胎面、 胎体的硫化温度来达到控制分层硫化质量的效 果。

但是总得来说，多温控硫化技术会导致控制系 统和方法过于复杂、设备投资较大， 硫化时间长而导致生产效率偏低。 发明内容

本发明所述用于生产预硫化环形胎面的方法及 其硫化装置， 在于解决上述现有技 术中存在的问题而采取预先硫化环形胎面的方 式， 硫化的环形胎面变为与胎体相同属 性的熟胶， 环形胎面用于翻新轮胎可以采取与胎体硫化温 度相匹配的低温硫化工艺， 从而兼顾硫化质量与保护胎体不受损害， 实现有效降低轮胎翻新技术难度的目的。

发明目的还在于， 在实现上述预硫化环形胎面方法的基础上， 提高环形胎面冠部 胶层的密度、 弹性和耐磨性能， 保证翻新轮胎具有与新胎相同的性能参数。

另一发明目的在于， 简化硫化装置的结构复杂程度、 缩短硫化时间以提高整体生 产效率。

为实现上述发明目的， 所述用于生产预硫化环形胎面的方法主要包括 有以下实现 步骤：

胶料混炼工序， 将构成橡胶轮胎的原料进行混炼以形成混炼胶 ；

挤出工序， 混炼胶通过冷喂料螺杆挤出装置， 挤出符合指定轮胎规格的胶片； 压延工序， 胶片经辊筒压延装置进行压延以形成胎面半成 品；

裁切工序， 根据指定轮胎尺寸的胶片进行定长裁断；

硫化工序， 将裁断后的胶片首尾进行接头并压合， 再装入硫化装置中进行硫化； 经硫化工艺制成一个无接头的、 连续的、 呈圆环状的环形胎面。 如上述基本方案， 在将胎面套装在胎体之前， 预先采用硫化装置将环形胎面预硫 化成与胎体相同属性的熟胶。

基于本发明的设计构思， 预硫化后的环形胎面可以用于翻新轮胎， 如与打磨后的 胎体一起进行低温硫化、 甚至可以是常温硫化， 以完成环形胎面与胎体之间的融合而 再次投入正常使用。

或者， 预硫化后的环形胎面可以用于制造新胎， 国际通行标准的橡胶轮胎规格尺 寸大约有 20几种。 基于本发明的设计构思， 可以实现一种全新的轮胎制造技术， 即 环形胎面与胎体分开生产、 再进行组装和硫化。

即根据轮胎规格尺寸， 将环形胎面按本发明所述方法进行预硫化， 胎体的生产按 现有技术和工艺实施。 按生产订单与计划安排， 可以随机地将环形胎面与胎体进行套 装和硫化， 从而既方便了生产调度， 又提高了橡胶制造机械利用的通用性， 可以有效 地降低设备投资和生产成本。

为提供轮胎高速运转时与地面接触摩擦时必需 的耐磨损、 耐撕裂性能， 通常在胎 面胶配方中添加大量的高耐磨组份。由于胎侧 、接近轮辋的部分并不与地面发生接触， 如添加高耐磨组份就会相应地增加胎面的整体 制造成本。

为在不影响翻新后的轮胎冠部胶层耐磨损性能 的前提下降低胎面成本， 可采取如 下双复合胶层的改进方案。

所述环形胎面包括由不同配方构成的冠部胎面 胶层和基部胶层。

在挤出工序中， 2种不同配方的混炼胶分别经冷喂料螺杆挤出� �置挤出， 并形成 相互叠加的复层胶片；

在压延工序中， 复层胶片经辊筒压延装置进行压延形成双复合 胎面半成品。 在冠部胎面胶层的内表面连接一基部胶层， 可以将基部胶层设计成高弹性、 低生 热的配方， 从而有效地降低环形胎面所用橡胶材料的成本 ， 又能保证翻新后轮胎的正 常使用。

较为优选的实施方案是， 环形胎面的冠部胎面胶层的外表面， 通过硫化工序而形 成若干个交错排列的凸起部。

连接在冠部胎面胶层内表面的基部胶层， 其胶料配方组份按质量份数配比， 包括 有橡胶 100份， 炭黑 25- 45份， 白炭黑 5- 10份， 活性剂 3-5份， 防老剂 2_5份， 硫 黄 1-3份， 促进剂 1-3份。 要达到翻新轮胎正常使用的性能标准， 关键是冠部胎面胶层能否达到规定的密 度、 弹性和耐磨性能， 这与硫化工序中冠部胎面胶层表面受到的压力 直接相关。

本发明对此所采取的改进措施是， 在垂向驱动力的作用下， 放入硫化装置的双复 合环形胎面沿水平径向方向， 被活络芯模整体地向外扩张而压向花纹模以进 行硫化处 理。

花纹模的硫化工位是固定不变的， 通过增大径向推力而将活络芯模连同环形胎面 整体地压向花纹模， 可以防止胶料外溢、 克服胶料自身粘稠度形成的摩擦抗力。

较为优选的硫化工艺是， 在硫化工序中， 控制硫化装置中的活络芯模温度为 152 ±2°C， 花纹模温度为 152 ± 2°C， 硫化时间在 25分钟。

针对应用硫化装置的结构改进是， 所述硫化装置的花纹模分为环形的、 相互之间 对接安装的上半模和下半模。

将双复合环形胎面放入硫化装置之后， 上半模与下半模合模而形成一个连续的、 完整的环形。

在完成硫化工序之后， 先将上半模与下半模分模、 再将上半模移开， 最后从硫化 装置内部将双复合环形胎面脱模并取出。

为实现所述用于生产预硫化环形胎面的方法， 本发明提出如下针对硫化装置的改 进方案。

用于生产预硫化环形胎面的硫化装置， 主要包括有：

用于提供驱动力、 以实现硫化工序中作用于双复合环形胎面表面 压力的油缸； 由油缸驱动实现垂向运动的锥形块， 锥形块沿水平径向带动整体活络芯模向内回 缩或向外扩张；

构成活络芯模的数个芯模块， 芯模块的外表面是具有相同弧度的圆弧面， 在完全 扩张状态下数个芯模块的外表面构成一个环形 ；

数个连接于锥形块与活络芯模块之间、 沿径向带动活络芯模块移动的支撑板； 表面设置有用于硫化冠部胎面胶层的花纹沟槽 的花纹模；

承载连接活络芯模块和花纹模的底座；

油缸安装在底座下方， 油缸的活塞分别连接锥形块和穿套在锥形块中 心的导向 轴；

数个活络芯模块在完全扩张状态下， 与花紋模之间形成硫化双复合胎面的环形沟 槽。

综上所述， 本发明用于生产预硫化环形胎面的方法及其硫 化装置具有以下优点：

1、 采取预先硫化环形胎面的工艺方法， 预硫化后的环形胎面既可以用于翻新轮胎、 又可用于制造新胎， 实现了全新的翻新和新胎制造工艺， 用途广泛；

2、 预硫化后的环形胎面可与胎体采用低温硫化或 常温硫化工艺， 能够兼具硫化质量 和保护胎体不受损害， 有利于降低轮胎翻新设备和工艺的设计难度；

3、 基于预硫化环形胎面工艺和硫化装置， 能够有效地兼顾冠部胶层的密度、 弹性和 耐磨性能， 保证翻新轮胎达到与新胎相同的性能参数。

4、 能够简化硫化装置的结构复杂程度、 缩短硫化时间、 提高整体生产效率。 附图说明

现结合附图对本发明做进一步的说明；

图 1是所述用于生产预硫化环形胎面的硫化装置� �构示意图；

图 2是硫化装置的剖面示意图；

图 3是图 2中的 B-B向剖面示意图；

图 4是图 1的俯向示意图；

图 5是所述锥形块的剖面示意图；

图 6是图 5中的 C- C向剖面示意图；

图 7是所述芯模块的结构示意图；

图 8是所述支撑板的结构示意图；

图 9是所述用于生产预硫化环形胎面的方法流程� �；

如图 1至图 8所示， 油缸 10， 活塞 11， 缸体 12， 中心块垫板 13，

锥形块 20， 导向轴 21， 滑槽 23，

活络芯模块 30， 弹簧片 31， 指形插片 32， 活络芯模耐磨板 33，

支撑板 40， T型耐磨板 41， 侧耐磨板 42， 上、 下耐磨板 43，

花纹模 50， 上半模 51， 下半模 52， 环形凸台 53，

底座 60， 环形沟槽 70。 具体实施方式 实施例 1， 如图 1至图 8所示， 应用于翻新轮胎或制造新胎的预硫化双复合环 形 胎面的硫化装置， 主要包括有油缸 10， 锥形块 20， 活络芯模块 30， 支撑板 40, 花纹 模 50和底座 60。 其中，

油缸 10用于提供驱动力、 以实现硫化工序中作用于双复合环形胎面表面 压力。 由油缸 10驱动实现垂向运动的锥形块 20，锥形块 20沿水平径向带动整体活络芯 模向内回缩或向外扩张。

在锥形块 20的外表面，对称地设置有与活络芯模块 30相同数量的 10条滑槽 23。 支撑板 40端部的 T型耐磨板 41嵌套在滑槽 23中。

在锥形块 20和导向轴 21外部设置一用于密封连接的缸体 12。

锥形块 20呈小端向上、 大端向下的垂向设置， 锥形块 20的大端通过中心块垫板 13紧固安装于活塞 11。

构成活络芯模的 10个活络芯模块 30， 其外表面是具有相同弧度的圆弧面， 在完 全扩张状态下 10个活络芯模块 30的外表面构成一个环形。

在活络芯模块 30的外表面，侧向安装一弧形的弹簧片 31 ; 在活络芯模块 30的两 侧对称地设置有 2组指形插片 32，相邻 2个活络芯模块 30的指形插片 32相互交错对 接。

指形插片 32设置在弹簧片 31的内侧， 当活络芯模块 30完全地向内回缩、 或是 完全地向外扩张时， 相邻 2个活络芯模块 30之间的指形插片 32交错插接、 并且指形 插片 32被完全地遮挡在弹簧片 31 内侧而不与环形胎面接触， 即活络芯模块 30与弹 簧片 31压向环形胎面。

即 10个活络芯模块 30在完全扩张状态下， 位于指形插片 32外侧的弹簧片 31连 接两侧相邻的芯模块而构成一个连续的、 完整的环形。

在活络芯模块 30与底座 60之间设置一活络芯模耐磨板 33， 活络芯模块 30的底 部滑动连接于芯模耐磨板 33。

可以采用槽榫等结构方式来实现滑动连接， 如将滑动槽设置在活络芯模块 30 的 底部， 而将榫部安装在活络芯模耐磨板 33上方； 或是， 将滑动槽设置活络芯模耐磨 板 33上方， 而将榫部安装在活络芯模块 30的底部。

10个连接锥形块 20与活络芯模块 30之间的支撑板 40， 可沿径向带动活络芯模 块 30移动。 在支撑板 40贯穿缸体 12的部位分别设置有上、 下耐磨板 43， 在支撑板 40与锥形块 20之间设置有侧耐磨板 42。

采取如石墨等润滑材料构成的耐磨板， 可以有效地降低上述部件之间相对滑动时 的摩擦力， 避免产生蹩劲或因表面磨损而发生连接松脱， 或是因径向移动偏差而导致 硫化压力不达标、 影响环形胎面的预硫化质量。

花纹模 50的表面设置有用于硫化冠部胎面胶层的花纹� ��槽。花紋模 50包括有环 形的、 相互之间对接安装的上半模 51和下半模 52， 上半模 51与下半模 52在合模后 形成一个连续的、 完整的环形。

下半模 52紧固安装在底座 60上， 下半模 52的顶部设置有沿圆周分布的一环形 凸台 53， 上半模 51通过环形凸台 53卡扣定位于下半模 52的上方。

底座 60用于承载连接活络芯模块 30和花纹模 50， 10个活络芯模块 30在完全扩 张状态下， 与花紋模 50之间形成硫化双复合胎面的环形沟槽 70。

另外， 油缸 10安装在底座 60下方， 油缸 10的活塞 11分别连接锥形块 20和穿 套在锥形块 20中心的导向轴 21。

在硫化工序中， 油缸 10的活塞 11沿垂向向上推动， 通过活塞 11驱动锥形块 20 沿导向轴 21 向上移动。 由于锥形块 20的小端向上， 在锥形块 20向上移动的同时， 锥形块 20沿径向向外推动支撑板 40。

支撑板在垂向上并没有位移， 支撑板 40端部的 T型耐磨板 41在锥形块 20的滑 槽 23中提供导向作用， 支撑板 40被同时向外推动以带动另一端的活络芯模块 30向 外扩张。

10个活络芯模块 30通过底部与芯模耐磨板 33的滑动连接，同步地呈对称的放射 状向外扩张。 在扩张过程中， 相邻 2个活络芯模块 30之间的指形插片 32交错插接能 够起到防止活络芯模块 30松脱或发生偏转而形成蹩劲。

当 10个活络芯模块 30完全地张开时， 每一组相邻 2个活络芯模块 30之间的指 形插片 32被完全地遮挡在弹簧片 31内侧， 通过 10组弹簧片 31和活络芯模块 30而 构成一个连续的、 完整的环形。 此时环形胎面被压紧在个活络芯模与花纹模 50之间 形成的环形沟槽 70中。

弹簧片 31所起的主要作用是， 防止硫化加压过程中， 胶料借由指形插片 32向外 渗漏而影响到环形胎面的厚度和表面压力值。

通过油缸 10提供的驱动力， 经由支撑板 40和活络芯模块 30的传递， 可以达到 花纹模 50作用于环形胎面冠部胎面胶层表面硫化工艺� ��需的压力值， 从而实现预硫 化工艺标准的密度、 弹性和耐磨性能。

应用上述硫化装置的结构改进，在硫化工序中 ，控制硫化装置中的芯模温度为 152 ± 2°C， 活络模温度为 152 ± 2°C， 硫化时间在 25分钟。

基于上述硫化装置的使用， 将花纹模 50设置为环形的、 相互之间对接安装的上 半模 51和下半模 52 , 能够有利于装载环形胎面和脱模操作。

在将环形胎面放入硫化装置以后， 上半模 51通过环形凸台 53卡扣定位于下半模 52的上方， 此时再按上述步骤启动油缸 10进行硫化工序。

当硫化工序结束后， 先卸除油缸 10的内压， 活塞 11沿垂向向下移动复位， 通过 活塞 11带动锥形块 20沿导向轴 21向下移动。

此时借由 T型耐磨板 41， 锥形块 20导向作用于支撑板 40、 同时向内拉动活络芯 模块 30回缩。

通过底部与活络芯模耐磨板 33的滑动连接， 10个活络芯模块 30同步回缩中，相 邻 2个活络芯模块 30之间的指形插片 32交错插接能够防止活络芯模块 30松脱或形 成蹩劲。

当 10个活络芯模块 30完全地回缩到位后， 环形胎面脱离芯模， 此时先行拆卸上 半模 51， 即可将形胎面脱模并取出。

基于上述硫化装置的改进， 本实施例还可实现一种用于生产预硫化环形胎 面的方 法。

主要包括有以下步骤：

胶料混炼工序， 将构成橡胶轮胎的原料进行混炼以形成混炼胶 ；

挤出工序， 混炼胶通过冷喂料螺杆挤出装置， 挤出符合指定轮胎规格的胶片； 压延工序， 胶片经辊筒压延装置进行压延以形成胎面半成 品；

裁切工序， 根据指定轮胎尺寸的胶片进行定长裁断；

硫化工序， 将裁断后的胶片首尾进行接头并压合， 再装入硫化装置中进行硫化； 经硫化工艺制成一个无接头的、 连续的、 呈圆环状的环形胎面。

所述的环形胎面， 包括 ώ不同配方构成的冠部胎面胶层和基部胶层， 冠部胎面胶 层的外表面通过硫化工序而形成若干个交错排 列的凸起部。

在挤出工序中， 2种不同配方的混炼胶分别经冷喂料螺杆挤出� �置挤出， 并形成 相互叠加的复层胶片；

在压延工序中， 复层胶片经辊筒压延装置进行压延形成双复合 胎面半成品。 双复合环形胎面的配方组份， 按质量份数进行配比如下：

冠部胎面胶层， 橡胶 100份， 高耐磨炭黑 60份， 白炭黑 10份， 活性剂 6份， 防 老剂 4份， 芳烃油 20份， 硫黄 1. 5份， 促进剂 1. 5份；

基部胶层， 橡胶 100份， 炭黑 30份， 白炭黑 10份， 活性剂 5份， 防老剂 3份， 硫黄 1. 5份， 促进剂 1. 5份。

在硫化工序中， 控制硫化装置中的活络芯模温度为 152 ±2°C， 活络模温度为 152 ±2°C， 硫化时间在 25分钟。