用于轮胎的固化囊膜

摘要

一种用于轮胎的固化囊膜(1)，其具有围绕中心轴线(8)的旋转对称形状并且包括交联橡胶柔性壁，壁的表面覆盖有由非粘性的组合物制成的涂层薄膜(7)。根据本发明，当囊膜未充气时，涂层薄膜在所述表面上具有变化的厚度。

权利要求

1.一种用于轮胎的固化囊膜(1)，其具有围绕中心轴线(8)旋转的形状并且包括由交联橡胶制成的柔性壁，壁的表面覆盖有由非粘性的组合物制成的涂层薄膜(7)，其特征在于，当囊膜未充气时，涂层薄膜在所述表面上具有变化的厚度，所述涂层薄膜(7)是弹性的，所述壁具有变化的厚度，并且涂层薄膜(7)的厚度以与壁的厚度成反比的方式变化。

2.根据权利要求1所述的囊膜，其特征在于，囊膜的在两个相邻区域中的壁的厚度的比率等于相同区域中的涂层薄膜厚度的比率。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的囊膜，其特征在于，所述壁的外表面覆盖有外部涂层薄膜(7a)。

4.根据权利要求3所述的囊膜，其特征在于，所述壁的内表面覆盖有内部涂层薄膜(7b)。

5.根据权利要求4所述的囊膜，其特征在于，内部涂层薄膜(7b)的组成与外部涂层薄膜(7a)的组成不同。

6.一种用于制造轮胎的固化囊膜(1)的方法，所述轮胎具有围绕中心轴线(8)旋转的形状并且包括由交联橡胶制成的柔性壁，其中柔性壁的表面覆盖有由非粘性组合物制成的薄膜，其特征在于，在所述囊膜未充气的时候，在所述壁上沉积变化的厚度的所述组合物。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，使用涂料枪(21)并且在囊膜旋转期间使所述枪相对于囊膜在轴向上和径向上移动来喷涂，如此进行所述非粘性组合物的沉积。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述薄膜的厚度随涂料枪(21)的轴向位移速率与囊膜的旋转速率之比而变化。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的固化囊膜在轮胎制造过程中的应用。

说明书

用于轮胎的固化囊膜

技术领域

[0001] 本发明涉及轮胎领域，并且涉及在制造轮胎的方法中使用的固化囊膜。

背景技术

[0002] 轮胎通常通过在固化模具内部模制并硫化未经加工的胎体而获得。胎体的外壁借助于固化囊膜紧贴固化模具的内壁，所述固化囊膜可以在加压流体的作用下膨胀。将模具
的内衬的胎面图案和压模的胎面图案冲压到未经加工的胎体上，该未经加工的胎体使用热
量硫化。在固化之前，固化囊膜在未经加工的胎体内胀开，并在最后再次收回。由于这个原
因，在囊膜与未经加工的胎体和固化的胎体之间发生相对运动，这很可能产生胎体的变形
和囊膜的磨损。为了防止这种情况，有必要防止胎体粘附到固化囊膜上，这通常通过用称为
“灰浆”的非粘性溶液(例如基于有机硅聚合物)涂覆处理未经加工的胎体来完成。在组装工
艺结束时，必须由在专用工作站上工作的操作员在固化之前进行这种处理。这种操作证明
消耗了大量的时间和人力。

[0003] 为了克服这个问题，文献FR 2495181提供了对固化囊膜进行处理的应用。因此，囊膜涂有润滑组合物，该润滑组合物包含膨润土、聚二甲基硅氧烷、聚乙二醇和表面活性剂的
混合物。该组合物是水性乳液或分散体，其喷雾在囊膜的外表面上并且随后干燥。然而，已
经发现，在6至9次硫化循环之后，囊膜具有粘到胎体上的趋势。由于这个原因，需要再次涂
覆，其结果是中断制造过程并因此降低生产率。

[0004] 文献US 4863650提供了克服该问题的解决方案，该解决方案在于处理囊膜的表面以使其粗糙并且在其上施加基于硅氧烷化合物的薄膜，所述硅氧烷化合物在水分或热的作
用下聚合形成粘附在囊膜表面的交联聚合物。这种囊膜可以进行大约300次固化循环。该解
决方案无可否认地证明比前一种解决方案更有利，但是应用于该解决方案的薄膜不能承受
在固化循环的各个阶段期间经受的多次应变和侵蚀。特别地，已知它经历多次膨胀/收缩循
环，并且摩擦作用发生在与未经加工的和固化的胎体的交界处，这具有磨损薄膜的趋势。

发明内容

[0005] 本发明的目的是克服上述文献的缺点，并提供一种改善处理的固化囊膜的寿命的解决方案，以便能够容易地模制轮胎并从模具中取出轮胎。

[0006] 该目的通过本发明实现，本发明提供了一种用于轮胎的固化囊膜，其具有围绕中心轴线旋转的形状并且包括由交联橡胶制成的柔性壁，壁的表面覆盖有由非粘性的组合物
制成的涂层薄膜，其特征在于，当囊膜未充气时，涂层薄膜在所述表面上具有变化的厚度。

[0007] 当固化囊膜在固化过程中通过注入到囊膜内侧的加压的热交换流体膨胀时，固化囊膜在操作中从瘪缩状态变成胀开状态。除了固化时(此时其膨胀以形成环曲面形状)之
外，囊膜处于瘪缩状态。未充气的囊膜被理解为意指未被胀开而且瘪缩的囊膜，实际上甚至
被拉伸。根据本发明，固化囊膜的表面覆盖有由一个或更多个变化的非零厚度的非粘性涂
层形成的薄膜，以便有利于囊膜的受最大应力的区域。换句话说，这些区域覆盖的非粘性层
的厚度大于其它区域。因此，在未充气状态下，囊膜在其面向轮胎坯料内表面的外表面上具
有变化的非零厚度的涂层，并且当其处于胀开状态时，涂层薄膜呈现不变的厚度。这使得可
以在囊的整个表面上具有一种和相同的涂层耐久性，从而防止变差(并且因此出现可能导
致涂层失效的失效点)的风险。

[0008] 有用地，所述涂层薄膜是弹性的。这使得薄膜可以延伸并且遵循囊膜在胀开期间的变形。

[0009] 优选地，所述壁具有变化的厚度，并且涂层薄膜的厚度以与壁的厚度成反比的方式变化。

[0010] 这使得可以在后者的胀开位置获得不变的涂层厚度，无论在囊膜的什么区域。这是因为，在其胀开期间，囊膜延伸成近乎使其体积加倍。本发明的涂层薄膜能够通过弹性延
伸以遵循囊膜的变形。而且，在囊膜壁较薄的地方涂层薄膜较厚，因为该壁会受到最大的变
形。事实上，在坯料内部的囊膜胀开期间，涂层薄膜的厚度必须是不变的，以使囊膜能够承
受其表面任何点处的攻击和摩擦作用，同时优化沉积非粘性层。这是因为这使得可以优化
2
涂层薄膜的每个mm的表面积，以便更少地使用它。

[0011] 有利地，在未充气状态下两个相邻区域中的囊膜壁厚度的比率等于涂层薄膜厚度的比率。这能够在胀开时在囊膜的整个表面区域上获得均匀厚度的涂层薄膜。

[0012] 优选地，所述壁的外表面区域覆盖有外部涂层薄膜。这是因为要覆盖与未经加工的和固化的胎体接触并且在囊膜的胀开和收缩时受到高摩擦应力的表面。

[0013] 有利地，所述壁的内表面覆盖有内部涂层薄膜。事实证明，在实验室进行的测试中，同样沉积用于涂覆囊膜的一个或更多个层来覆盖内壁能够延长其寿命。

[0014] 有利地，内部涂层薄膜的组成与外部涂层薄膜的组成不同。囊膜的外表面必须承受与胎体接触的摩擦的机械作用，而内表面受到水解和蒸汽温度的作用。因此，相应地选择
涂层薄膜的组成。

[0015] 本发明的目的还通过一种用于制造轮胎的固化囊膜的方法来实现，所述轮胎具有围绕中心轴线旋转的形状并且包括由交联橡胶制成的柔性壁，其中柔性壁的表面覆盖有由
非粘性组合物制成的薄膜，其特征在于，在所述囊膜未充气的时候，在所述壁上沉积变化的
厚度的所述组合物。

[0016] 优选地，使用涂料枪并且在囊膜旋转期间使所述枪相对于囊膜在轴向上和径向上移动来喷涂，如此进行所述非粘性组合物的沉积。

[0017] 有利地，所述薄膜的厚度随涂料枪的轴向位移速率与囊膜的旋转速率之比而变化。

[0018] 本发明的另一个目的是在轮胎制造过程中使用根据本发明的固化囊膜。

附图说明

[0019] 通过继续描述将获得对本发明的更好理解，该描述基于以下附图：

[0020] ‑图1是在本发明的固化囊膜上进行涂层沉积的装置的示意图；

[0021] ‑图2a是未被涂层覆盖的固化囊膜处于未胀开位置的截面图，图2b是图2a的囊膜处于胀开位置的截面图；

[0022] ‑图3a是外侧覆盖有涂层薄膜的固化囊膜在未胀开位置的截面图，图3b是图3a的囊膜在胀开位置的截面图，以及图3c和图3d是图3a和图3b中所示的囊膜的放大比例的细节
A和B的视图；

[0023] ‑图4a是在外侧和内侧覆盖有涂层薄膜的固化囊膜处于未胀开位置的截面图，图4b是图4a的囊膜在胀开位置的截面图，以及图4c和图4d是图4a和图4b中所示的囊膜的放大
比例的细节C和D的视图。

[0024] 在不同的图中，相同或相似的元件具有相同的附图标记。因此，它们的描述没有系统地重复。

具体实施方式

[0025] 图2a和图2b通过轴向截面图示出了在被非粘性涂层覆盖之前的固化囊膜1的一半，该固化囊膜1具有围绕中心轴线8的旋转形状。固化囊膜1包括柔性壁并且由丁基橡胶制
成。固化囊膜1在图2a中以未胀开状态示出；它具有椭圆形轴向截面的管状总体形状。囊膜
具有不变厚度的中央部分2，该中央部分2在轴向上由两个端部区域3限定，每个端部区域3
终止于跟部4。

[0026] 在下面的内容中，轴向方向表示平行于囊膜的中心轴线8的方向，径向方向表示垂直于中心轴线的方向，径向平面表示包含中心轴线和径向方向的平面，以及周向方向表示
垂直于径向平面的方向。

[0027] 在操作中，固化囊膜1通过跟部4固定到固化压力机(未示出)的上压板和下压板的凸缘，并且当加压的热交换流体注入其中时，它膨胀并且在胎体内部形成环曲形的总体形
状以被硫化(图2b)，其本身放置在固化压机中的模具中。

[0028] 当它在热交换流体的压力作用下胀开时，其柔性壁伸展直到未经加工的胎体紧贴固化模具的刚性壁。由于这个原因，囊膜壁的厚度在中心区域2和端部区域3中与所施加的
压力成比例地减小。因此，在未胀开的囊膜上沉积非粘性涂层或不变厚度的薄膜时，在后者
膨胀期间，涂层薄膜可能破裂或断裂。涂层薄膜中的这种裂缝或不连续可能产生未经加工
的或固化的胎体与囊膜的附接点，其结果是轮胎中出现缺陷并损坏固化囊膜。

[0029] 为了克服该问题，本发明提供一种固化囊膜，其在拉伸但未膨胀的状态下包括：由变化的厚度的非粘性组合物制成的涂层薄膜，优选施用到囊膜的工作表面。工作表面应理
解为意指用于与轮胎接触的囊膜表面，并且位于其包括跟部4的区域的固定部分之外。囊膜
的拉伸状态应理解为是指其被张紧以便保持图2a所示的卵形形状而不形成折叠的状态。

[0030] 在本发明的一个实施方案中，将由非粘性组合物制成的涂层薄膜直接施加到固化囊膜的表面上。

[0031] 图1示出了装置100，其使得可以在固化囊膜1上进行一个或更多个涂层的沉积。囊膜由装置10支撑，装置10包括电动机11，电动机11用于通过旋转轴12驱动转筒13围绕中心
轴线8旋转，囊膜1滑动并附接在转筒上。转筒13制造成能够张紧囊膜1(例如通过在其上施
加拉伸载荷或通过温和的膨胀)，以确保没有折叠以便能够获得均匀的沉积涂层。该装置还
包括机器人臂20，机器人臂20在其端部包括涂料枪21(例如电子枪)和等离子喷枪(torche)
22，它们并排布置在共用的压板23上。引导机器人臂20相对于轴线8在轴向方向和径向方向
上移动，以便扫过固化囊膜1的外表面。

[0032] 等离子喷枪22用于在涂层沉积之前对囊膜的表面进行处理，以便改善湿润度并且因此改善涂层的粘附性。这是因为等离子喷枪的第一个功能是破坏有机化合物、激活表面，
借此来增加囊膜的表面能量。等离子体的第二个功能是产生反应性基团，使得涂层分子可
以粘附到囊膜表面。用于本发明的装置的等离子体是低压氧等离子体或空气等离子体。这
种等离子体能够用氧原子取代氢原子，氧原子提供用于与涂层分子键合的自由价电子。

[0033] 根据涂层的性质在涂层沉积之前选择所要使用等离子喷枪。因此，一些涂层(例如其组成基于硅氧烷的涂层)表现出足够的粘附到囊膜的能力，在这种情况下，不再需要使用
等离子喷枪。其它涂层(例如基于可交联环氧化物弹性体的涂层)需要通过等离子体进行初
始处理。

[0034] 在操作中，囊膜1安装在转筒13上，轻微地张紧并且固定到转筒上。驱动带有囊膜1的转筒13围绕中心轴线8旋转，并且机器人臂20相对于轴线8在轴向方向和径向方向上移
动，使得其沿着囊膜1的轮廓。涂料枪21在囊膜1上沉积具有预定的厚度的一个或更多个非
粘性涂层，如下面将要解释的。当涂层已经沉积在囊膜1上后，停止涂料枪21的供给并且固
定机器人臂20。启动例如具有红外灯类型的加热元件30，并且保持转筒13围绕轴线8旋转。
设置抽吸装置40以除去由非粘性涂层聚合产生的烟雾。当涂层聚合时，停止装置100并且将
囊膜1从转筒13中取出。此外，如果需要在囊膜内部产生非粘性涂层，则将囊膜翻转以使其
内表面暴露于机器人臂20的行动，并且进行与上述有关的在囊膜外侧沉积涂层薄膜的操作
相同的操作。

[0035] 图3a示出了固化囊膜1，其外表面覆盖有薄膜7，薄膜7是外部涂层薄膜7a。如图3c的详细视图中更明显的，囊膜1的中央部分2具有厚度m2并且涂层薄膜具有厚度f2，而囊膜
的端部3具有厚度m1并且涂层薄膜具有厚度f1。选择厚度使得m1*f1＝m2*f2。举例来说，中
央区域中的囊膜的厚度m1是5mm，在相同的区域中的薄膜的厚度f1是42μm，并且端部区域中
的囊膜的厚度m2是7mm而在相同的区域中的薄膜的厚度f2为30μm。

[0036] 图3b示出了图3a的囊膜1处于胀开位置。如图3d中更明显的，薄膜7的厚度在胀开的囊膜的外表面或轮廓上是不变的。

[0037] 图4a示出了图3a的固化囊膜1，其进一步覆盖有内部涂层薄膜7b。类似地，在中央区域2和端部区域3中，内部涂层薄膜的厚度与囊膜壁的厚度之间遵守相同的厚度比。

[0038] 图4b示出了图4a的囊膜1处于胀开位置。如图4c中更明显的，薄膜7的厚度在胀开的囊膜的外表面和内表面或轮廓上是不变的。

[0039] 附图中呈现的囊膜通过示例的方式示出。在现有技术中已知具有不同几何特征的不同类型的固化囊膜，特别是其柔性壁的变化的厚度。在用根据本发明的非粘性组合物制
成的薄膜涂覆期间，在囊膜的非膨胀状态下，在壁的工作表面的任何点处，涂层薄膜7的厚
度与壁的厚度成反比地变化。

[0040] 在本发明的可供选择的实施方案中，涂层材料的组合物是硅氧烷组合物，它可以在水或大气湿气的存在下固化。这种组合物是例如文献WO 2015/082837中描述的类型。

[0041] 在本发明的另一个可供选择的实施方案中，涂层材料的组合物是橡胶组合物，其包含通过多元羧酸交联的环氧化物弹性体。这种组合物的类型如文献WO 2015/193315中代
表申请人公司所述。

[0042] 优选地，囊膜的内部涂层材料的组合物是基于硅氧烷的组合物，其耐受水解。

[0043] 在本发明的另一个实施方案中，囊膜直接涂覆有粘合底层涂料层。随后用一层根据本发明的非粘性涂层组合物直接涂覆粘合底层涂料层。

[0044] 涂层薄膜的厚度为5至100μm，优选为15至30μm。优选通过连续沉积几个叠加层来生产。该薄膜是弹性的，其伸长率为200％至300％，肖氏A硬度为0至40。

[0045] 内部涂层薄膜的厚度与外部涂层薄膜的厚度不同，优选小于30μm。

[0046] 使用如参考图1所述的装置，用外部涂层覆盖囊膜壁的外表面。为了在壁的外部侧表面上沉积具有变化的厚度的涂层，机器人臂20沿着编程到自动机的存储器中的预定轨迹
移位。轨迹与预定的通过次数相关，以便在壁上获得变化的厚度的沉积。因此，涂料枪21通
过沿着囊膜壁的连续位移，在囊膜壁的旋转期间沉积产生变化的厚度薄膜所需的层数。根
据涂层的类型选择其参数。举例来说，使用这样的涂料枪，其雾化压力为2.5巴，包括喷嘴，
喷嘴具有直径为0.9mm的排出孔，并且涂层组合物的颗粒相对于囊膜的表面以约160至
180mm的距离喷涂。射流的宽度为60毫米，囊膜每次旋转一圈，射流移动约30毫米的步长，直
到获得所需厚度的薄膜。

[0047] 因此，固化囊膜在其外表面和内表面上覆盖有变化的厚度的薄膜。随后通过其跟部将固化囊膜固定到固化压机内的囊膜的支撑压板上。然后，囊膜可以与轮胎坯料接触而
不会粘附到轮胎坯料上，并且在轮胎制造期间不必在固化之前用非粘性产品涂覆轮胎坯料
的内表面。在实验室进行的测试中，结果表明，由此获得的涂层经受了多次固化循环。

[0048] 在不脱离其权利要求的范围的情况下，可以设想本发明的其它替代形式和实施方案。

[0049] 可以设想在囊膜的中心区域沉积变化的厚度的非粘性涂层，以便加强囊膜的最大应力区域，例如肩部区域，因为这是表现出最大的变形(伸长率高达40％)的囊膜区域。