一种低噪音充气轮胎及其制造方法与流程

1.本发明属于轮胎制造技术领域，尤其涉及一种低噪音充气轮胎及其制造方法。


背景技术：

2.近年来，随着轮胎产业的快速发展，市场竞争逐渐加剧，产品不断迭代升级，消费者对汽车的使用舒适性提出了更高的要求，其中降低轮胎噪声就是一项非常重要的指标。
3.中国发明专利cn110001310a公布了轮胎噪声削减装置及其生产方法，因采用无基材双面胶带粘接轮胎及静音绵，所以在粘接过程中首先需对粘接区域进行研磨以除去离型剂，然后再进行贴绵。然而，研磨离型剂工序增加了制造成本，不利于生产效率的提升；对于行驶里程较长的轮胎，采用无基材双面胶带粘接轮胎及静音绵，在轮胎使用过程中会发生胶带与轮胎脱离的现象。
4.中国发明专利cn110039963a公开了一种低噪音充气轮胎，通过在胎面部的内表面贴设噪音吸收体，使得噪音吸收体在轮胎断面上关于轮胎的胎冠中心线所在平面对称布置、并沿着轮胎的圆周方向延伸，噪音吸收体为一种以上的多孔材料制成，通过充分利用多孔材料的吸声性能，吸收轮胎空腔内产生的噪音，进而起到降噪、减振的目的。然而，上述方案只考虑降低轮胎的空腔噪音，未考虑降低轮胎胎面的震动噪音。
5.因此，本领域技术人员亟需提供一种生产效率高、降噪性能好、静音绵与轮胎的粘合性能高的轮胎。


技术实现要素：

6.针对相关技术中存在的不足之处，本发明提供了一种低噪音充气轮胎及其制造方法，静音绵与轮胎的粘合性能高，能够有效降低轮胎因空腔共振所产生的噪音和轮胎胎面的震动噪音，而且无需研磨内衬部位的离型剂，提高了生产效率。
7.本发明提供一种低噪音充气轮胎，包括：胎面，设置于胎面下方的内衬层，以及设置于内衬层下方的静音绵，其中，内衬层间隔设置多个凸出部分；静音绵为分层嵌入式结构，且在轮胎径向，静音绵的中心线与轮胎的中心线相重合，静音绵包括第一静音绵和第二静音绵，且第二静音绵嵌入第一静音绵，第二静音绵靠近内衬层的部分间隔设置多个凹陷部分，且凹陷部分与内衬层的凸出部分相匹配，相邻的凹陷部分之间设置表面呈锯齿状的凹陷处，凹陷处与内衬层之间形成空腔结构。
8.在其中一些实施例中，第一静音绵的压陷硬度为130
±
10n，第二静音绵的压陷硬度为160
±
10n。
9.在其中一些实施例中，第一静音绵呈凹型结构，且第一静音绵的两侧通过胶水与内衬层粘合。
10.在其中一些实施例中，第二静音绵靠近内衬层的部分间隔设置第一凹陷部分，第二凹陷部分和第三凹陷部分，第一凹陷部分与第二凹陷部分之间设置第一凹陷处，第二凹陷部分和第三凹陷部分之间设置第二凹陷处，其中，第一凹陷处和第二凹陷处的表面均呈
锯齿状。
11.除此，本发明还提供了上述低噪音充气轮胎的制造方法，包括以下步骤：
12.将内衬层半部件与其他半部件制造轮胎胎胚；
13.采用硫化胶囊对上述轮胎胎胚进行硫化；
14.将静音绵和硫化后的轮胎胎胚进行粘合，得到低噪音充气轮胎。
15.在其中一些实施例中，内衬层半部件采用以下步骤制备：先制备过渡层、第一气密层和第二气密层，再通过复合工序将过渡层、第一气密层和第二气密层进行复合，其中，第二气密层包括多个均布于第一气密层下方的胶片，胶片上表面为光滑平面结构，下表面为凹凸结构，且凸出的部分呈三角形。
16.在其中一些实施例中，硫化胶囊顶部间隔均匀设置多个呈三角形结构的凹槽，凹槽表面间隔均匀设置多个嵌入式梯形结构。
17.在其中一些实施例中，采用硫化胶囊对轮胎胎胚进行硫化包括以下步骤：硫化胶囊充气，胶囊顶部设置的凹槽结构与内衬层的胶片相对应；硫化时，胶片进入硫化胶囊凹槽，第二气密层的胶料进入梯形内；硫化后，内衬层形成表面具有多个梯形胶块的凸出部分。
18.在其中一些实施例中，硫化胶囊包括第一凹槽，位于硫化胶囊中心线左侧；第二凹槽，位于硫化胶囊中心线；第三凹槽，位于硫化胶囊中心线右侧；其中，第一凹槽和第三凹槽的横向宽度及深度均相同，且第一凹槽和第三凹槽的横向宽度及厚度均小于第二凹槽的横向宽度及深度。
19.在其中一些实施例中，静音绵与硫化后轮胎胎胚的内衬层通过胶水进行粘合，其中胶水的厚度为0.3mm-0.5mm，粘稠度为15000
±
1000mpa.s，软化点温度为120℃-160℃，熔融温度为260
±
5℃，玻璃化温度为-30
±
5℃。
20.基于上述技术方案，本发明实施例中低噪音充气轮胎可以提高静音绵轮胎的生产效率，同时消减空腔噪音及胎面震动噪音；内衬层间隔设置多个凸出部分，静音绵采用分层嵌入式结构，且静音绵间隔设置与内衬层凸出部分相适应的多个凹陷部分，可以过渡胎面部位与静音绵的刚性，不仅提高静音绵的使用周期，而且降低胎面部位的震动噪音；静音绵相邻的凹陷部分之间设置表面呈锯齿状的凹陷处，凹陷处与内衬层之间形成空腔结构，即消音室，便于吸收胎面部位的震动噪音；内衬层采用三层设计，硫化胶囊顶部设置三个凹槽，硫化后内衬凸出部位与静音绵凹陷部位通过胶水粘合，无需研磨内衬部位的离型剂。
附图说明
21.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
22.图1为本发明低噪音充气轮胎的结构示意图；
23.图2为本发明低噪音充气轮胎内衬层的结构示意图；
24.图3为本发明低噪音充气轮胎第二静音绵的结构示意图；
25.图4为本发明低噪音充气轮胎硫化胶囊的结构示意图；
26.图5为图4硫化胶囊凹槽的结构示意图；
27.图6为图4硫化胶囊凹槽的局部放大图；
28.图7为本发明低噪音充气轮胎硫化后内衬层凸出部分的结构示意图；
29.图8为设置不同数量凹槽的硫化胶囊的粘合力对比图；
30.图9为静音绵有无消音室噪音结果对比图；
31.图10为本发明低噪音充气轮胎耐久测试的温度曲线图；
32.图中：100、胎面；200、内衬层，210、过渡层，220、第一气密层，230、第二气密层，231、第一胶片，232、第二胶片，233、第三胶片，241、第一凸出部分，242、第二凸出部分，243、第三凸出部分；300、静音绵，310第一静音绵，320、第二静音绵，321、第一凹陷部分，322、第二凹陷部分，323、第三凹陷部分，324、第一凹陷处，325、第二凹陷处；400、胶水；500、硫化胶囊，511、第一凹槽，512、第二凹槽，513、第三凹槽，520、梯形。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
34.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
35.参考附图1所示，在本发明低噪音充气轮胎的一个示意性实施例中，该低噪音充气轮胎包括胎面100，设置于胎面100下方的内衬层200，以及设置于内衬层200下方的静音绵300，其中，内衬层200间隔设置多个凸出部分；静音绵300为分层嵌入式结构，且在轮胎径向，静音绵300的中心线与轮胎的中心线相重合，静音绵300包括第一静音绵310和第二静音绵320，且第二静音绵320嵌入第一静音绵310，第二静音绵320靠近内衬层200的部分间隔设置多个凹陷部分，且凹陷部分与内衬层200的凸出部分相匹配，相邻的凹陷部分之间设置表面呈锯齿状的凹陷处，凹陷处与内衬层200之间形成空腔结构。本发明低噪音充气轮胎，提高了静音绵轮胎的生产效率，同时消减了空腔噪音及胎面震动噪音。
36.参考附图2所示，本发明低噪音充气轮胎中的内衬层200包括过渡层210，设置于过渡层210下方的第一气密层220，以及设置于第一气密层220下方的第二气密层230。
37.参考附图3所示，本发明低噪音充气轮胎的静音绵300材质为聚氨酯泡绵。在轮胎径向，第一静音绵310的中心线与轮胎的中心线重合。第一静音绵310呈凹型结构，主要起吸收空腔噪音的作用，凹型结构设计既有利于第一静音绵310吸收左侧、右侧、向心侧的空腔噪音，又有利于第二静音绵320嵌入第一静音绵310。优选的，第一静音绵310总宽度为50mm-70mm，最厚处厚度为20mm-50mm。第一静音绵310的两侧通过胶水400与内衬层200粘合，粘合处胶水宽度为10mm-15mm，使二者能够更好的贴合。在轮胎径向，第二静音绵320的中心线与轮胎的中心线重合。优选的，第二静音绵320宽度为90mm-110mm，厚度为15mm-45mm。第二静
音绵320靠近内衬层200的部分间隔设置第一凹陷部分321，第二凹陷部分322和第三凹陷部分323，其中，第一凹陷部分321与第二凹陷部分322之间设置第一凹陷处324，第二凹陷部分322和第三凹陷部分323之间设置第二凹陷处325，其中，第一凹陷处324和第二凹陷处324的表面均呈锯齿状，锯齿顶部的角度为45
±5°
。通过上述结构设置，第二静音绵320可以吸收和反射胎面传递至胎里的震动噪音。由于胎面震动频率为400-600hz，空腔震动频率为190-250hz，胎面部位波长小于空腔部位，为针对性的吸收不同波长的噪音，第一静音绵310的孔隙率设置为第二静音绵320孔隙率的2倍。
38.与静音绵300相比，胎面100硬度较大，且两者刚度差异大，行驶过程中易发生静音绵300损坏的现象。本发明第一静音绵310的压陷硬度为130
±
10n，第二静音绵320的压陷硬度为160
±
10n，第二静音绵320的压陷硬度较大，可以进一步过渡内衬层200与第一静音绵310的刚度差异，保证静音绵的使用寿命。
39.本发明上述低噪音充气轮胎的制造方法，包括以下步骤：
40.使用挤出设备，制备过渡层210、第一气密层220和第二气密层230，再通过复合工序将过渡层210、第一气密层220和第二气密层230进行复合，制成内衬层半部件，其中，第二气密层230包括多个胶片，均使用胶片分裁设备制备；
41.将内衬层半部件与胎冠、胎体、带束层、胎侧和胎圈等其他半部件通过成型设备制造轮胎胎胚，成型后的胎胚呈内空腔结构；
42.将上述胎胚装入模具，采用硫化胶囊500进行硫化，其中，硫化胶囊500充气后，硫化胶囊500顶部设置的凹槽结构与胎胚内衬层的胶片相匹配，硫化时，胶片进入硫化胶囊凹槽，硫化后，内衬层200形成多个凸出部分；
43.在内衬层凸出部位喷涂一层胶水，将静音绵300贴附在内衬层上，得到低噪音充气轮胎。
44.其中，第二气密层230包括多个胶片，胶片在内衬层200中心线位置均匀分布，相邻胶片之间的间距为25mm-30mm，胶片的邵a硬度为50ha-55ha。胶片上表面为光滑平面结构，下表面为凹凸结构，且凸出的部分呈三角形，三角形的高度为0.5mm-1mm。第二气密层230包括第一胶片231，位于内衬层200中心线左侧位置，第一胶片231的厚度为2mm-3mm，宽度为15mm-20mm；第二胶片232，位于内衬层200中心线位置，第二胶片232的厚度为4mm-5mm，宽度为20mm-25mm；第三胶片233，位于内衬层200中心线右侧位置，第三胶片233厚度优选为2mm-3mm，宽度为15mm-20mm。第一胶片231和第三胶片233的厚度和宽度相同，且第一胶片231和第三胶片233的厚度和宽度均小于第二胶片232的厚度和宽度。
45.参考附图4和附图5所示，硫化胶囊500顶部设置3个凹槽，相邻凹槽的间距为20mm-25mm，凹槽呈三角形结构，且三角形顶部角度为30
°‑
35
°
。参考附图6所示，凹槽表面间隔设置多个嵌入式梯形520结构，且梯形520在凹槽上呈均匀分布，优选的，相邻梯形520的间距为2mm-4mm，梯形520的高度为0.5mm-0.7mm，顶边宽度为1.0mm-1.2mm，底边宽度为1.5mm-2.0mm。第二气密层230的胶片底部采用三角形结构，有利于硫化时，嵌入式梯形520中的胶料流动，保证梯形520处的气体排出，防止出现缺胶不良。硫化时，第二气密层230的胶料会进入上述嵌入式梯形520内，硫化后，参考附图7所示，硫化后，第二气密层230变为内衬层凸出部分，形成表面具有多个梯形胶块的凸出部分，由此，增大了内衬层凸出部分的表面积，可以贴附更多胶水400，进而增加静音绵300与轮胎的粘合性能。
46.硫化胶囊500包括第一凹槽511，位于硫化胶囊500中心线左侧，第一凹槽511的横向宽度l1为5mm-10mm，深度为4mm-6mm；第二凹槽512，位于硫化胶囊500中心线，第二凹槽512的横向宽度l2为10mm-15mm，深度为7mm-10mm；第三凹槽513，位于硫化胶囊500中心线右侧，第三凹槽513的横向宽度l1为5mm-10mm，深度为4mm-6mm，3个凹槽的总宽度为2l1+l2。其中，第一凹槽511和第三凹槽513的横向宽度及深度均相同，且第一凹槽511和第三凹槽513的横向宽度及深度均小于第二凹槽512的横向宽度及深度。第二气密层的第一胶片231的宽度不小于对应硫化胶囊500第一凹槽511的宽度，第二胶片232的宽度不小于对应硫化胶囊500第二凹槽512的宽度，第三胶片233的宽度不小于对应硫化胶囊500第三凹槽513的宽度，此结构设置可以保证硫化时胶片完全覆盖对应的凹槽，避免凹槽处由于胶料不足，造成轮胎凸出部分表面积变小，影响后续的静音绵贴附。由于第二凹槽512的宽度和深度均大于第一凹槽511和第三凹槽513的宽度和深度，相对应的，气密层第二胶片232的宽度和厚度均大于第一胶片231和第三胶片233的宽度和厚度，这样可以保证气密层胶片和凹槽的匹配性，避免缺胶现象发生。
47.轮胎的胎里直径从胎肩至胎冠中心逐渐变大，轮胎行驶时，胎冠中心部位离心力最大，且与路面接触时，胎冠中心部位最先与路面接触，因此，胎冠中心部位的静音绵300受到的路面反作用力最大。与胎冠中心部位相对应的第二凹槽512的宽度和深度均大于两侧凹槽的宽度和深度，此处硫化后的内衬层第二凸出部分242的表面积较两侧凸出部分大，粘合时可以贴附更多胶水，进而提升胎冠中心部位静音绵300的粘合性能。
48.参考附图8所示，为设置2个凹槽的硫化胶囊与设置3个凹槽的硫化胶囊的粘合力对比，其中，作为对比例，硫化胶囊顶部设置两个凹槽，每一凹槽的宽度为(l1+l2)/2，2个凹槽的总宽度与本发明3个凹槽的总宽度相同。由图可知，与2个凹槽设计相比，本发明硫化胶囊500的3个凹槽结构使静音绵300与轮胎胎面的粘合性能更强。若增加硫化胶囊顶部凹槽数量，例如采用4个凹槽设计，则需额外增加气密层胶片及胶水用量，增加了生产成本。
49.采用硫化胶囊500硫化胎胚后，内衬层200形成多个凸出部分，此凸出部分用来与静音绵300粘合，而且还可以过渡胎面100与静音绵300的刚度差异。粘合时，第二静音绵320的第一凹陷部分321与内衬层200的第一凸出部分241啮合，第二静音绵320的第二凹陷部分322与内衬层200的第二凸出部分242啮合，第二静音绵320的第三凹陷部分323与内衬层200的第三凸出部分243啮合；第一凹陷处324和第二凹陷处325的表面均呈锯齿状，粘合后，第一凹陷处324与内衬层200组成空腔结构，形成第一消音室，第二凹陷处325与内衬层200组成空腔结构，形成第二消音室。参见图9所示，为本发明静音绵300形成消音室与未形成消音室在80km/h速度，100hz至400hz范围内的测试结果，可知，本发明带消音室的静音绵能够明显降低噪音。
50.本发明低噪音充气轮胎的内衬层凸出部分与静音绵300通过胶水粘合，优选的，胶水400的厚度为0.3mm-0.5mm，粘稠度为15000
±
1000mpa.s，软化点温度为120℃-160℃，熔融温度为260
±
5℃，玻璃化温度为-30
±
5℃；胶水400颜色为白色，且和静音绵300的色差不小于3
△
e，可以使贴绵人员更好地确认胶水400，保证胶水400部位粘合在内衬层凸出部分。参见图10所示，为采用高速试验机床验证胶水在轮胎行驶过程中的耐高温性能的测试曲线，可知，在试验过程中，胎冠温度随速度增加而升高，在测试结束时胎冠部位温度最高，为116℃。本发明所用胶水400的软化点温度为120℃-160℃，熔融温度为260
±
5℃，在高温情
况下，不仅可以避免因胶水400软化造成静音绵300脱落，还可以避免因胶水400软化流淌堆积造成的轮胎均匀性或动平衡变差现象。
51.最后应当说明的是：本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
52.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

技术特征：
1.一种低噪音充气轮胎，包括：胎面，设置于胎面下方的内衬层，以及设置于内衬层下方的静音绵，其中，内衬层间隔设置多个凸出部分；静音绵为分层嵌入式结构，且在轮胎径向，静音绵的中心线与轮胎的中心线相重合，静音绵包括第一静音绵和第二静音绵，且第二静音绵嵌入第一静音绵，第二静音绵靠近内衬层的部分间隔设置多个凹陷部分，且凹陷部分与内衬层的凸出部分相匹配，相邻的凹陷部分之间设置表面呈锯齿状的凹陷处，凹陷处与内衬层之间形成空腔结构。2.根据权利要求1所述的低噪音充气轮胎，其特征在于，第一静音绵的压陷硬度为130
±
10n，第二静音绵的压陷硬度为160
±
10n。3.根据权利要求1所述的低噪音充气轮胎，其特征在于，第一静音绵呈凹型结构，且第一静音绵的两侧通过胶水与内衬层粘合。4.根据权利要求1所述的低噪音充气轮胎，其特征在于，第二静音绵靠近内衬层的部分间隔设置第一凹陷部分，第二凹陷部分和第三凹陷部分，第一凹陷部分与第二凹陷部分之间设置第一凹陷处，第二凹陷部分和第三凹陷部分之间设置第二凹陷处，其中，第一凹陷处和第二凹陷处的表面均呈锯齿状。5.一种如权利要求1-4任一项所述的低噪音充气轮胎的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：将内衬层半部件与其他半部件制造轮胎胎胚；采用硫化胶囊对上述轮胎胎胚进行硫化；将静音绵和硫化后的轮胎胎胚进行粘合，得到低噪音充气轮胎。6.根据权利要求5所述的低噪音充气轮胎的制造方法，其特征在于，内衬层半部件采用以下步骤制备：先制备过渡层、第一气密层和第二气密层，再通过复合工序将过渡层、第一气密层和第二气密层进行复合，其中，第二气密层包括多个均布于第一气密层下方的胶片，胶片上表面为光滑平面结构，下表面为凹凸结构，且凸出的部分呈三角形。7.根据权利要求6所述的低噪音充气轮胎的制造方法，其特征在于，硫化胶囊顶部间隔均匀设置多个呈三角形结构的凹槽，凹槽表面间隔均匀设置多个嵌入式梯形结构。8.根据权利要求7所述的低噪音充气轮胎的制造方法，其特征在于，采用硫化胶囊对轮胎胎胚进行硫化包括以下步骤：硫化胶囊充气，胶囊顶部设置的凹槽结构与内衬层的胶片相对应；硫化时，胶片进入硫化胶囊凹槽，第二气密层的胶料进入梯形内；硫化后，内衬层形成表面具有多个梯形胶块的凸出部分。9.根据权利要求7所述的低噪音充气轮胎的制造方法，其特征在于，硫化胶囊包括第一凹槽，位于硫化胶囊中心线左侧；第二凹槽，位于硫化胶囊中心线；第三凹槽，位于硫化胶囊中心线右侧；其中，第一凹槽和第三凹槽的横向宽度及深度均相同，且第一凹槽和第三凹槽的横向宽度及厚度均小于第二凹槽的横向宽度及深度。10.根据权利要求5所述的低噪音充气轮胎的制造方法，其特征在于，静音绵与硫化后轮胎胎胚的内衬层通过胶水进行粘合，其中胶水的厚度为0.3mm-0.5mm，粘稠度为15000
±
1000mpa.s，软化点温度为120℃-160℃，熔融温度为260
±
5℃，玻璃化温度为-30
±
5℃。

技术总结
本发明涉及一种低噪音充气轮胎及其制造方法，其中低噪音充气轮胎包括：胎面，设置于胎面下方的内衬层，以及设置于内衬层下方的静音绵，其中，内衬层间隔设置多个凸出部分；静音绵为分层嵌入式结构，且在轮胎径向，静音绵的中心线与轮胎的中心线相重合，静音绵包括第一静音绵和第二静音绵，且第二静音绵嵌入第一静音绵，第二静音绵靠近内衬层的部分间隔设置多个凹陷部分，且凹陷部分与内衬层的凸出部分相匹配，相邻的凹陷部分之间设置表面呈锯齿状的凹陷处，凹陷处与内衬层之间形成空腔结构。本发明低噪音充气轮胎，静音绵与轮胎的粘合性能高，有效降低轮胎因空腔共振所产生的噪音和轮胎胎面的震动噪音，而且提高了生产效率。而且提高了生产效率。而且提高了生产效率。


技术研发人员：赵帅 柴永森 王君 徐伟 卢艳伟 刘俊杰 张军华 韩磊 苏明 刘杰 许冰 李大鹏 韩奉进 张琳 王玉坚 苗梅 王宏霞 罗入川 郭菲
受保护的技术使用者：青岛双星轮胎工业有限公司
技术研发日：2023.03.27
技术公布日：2023/6/28