СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ШИН С ВОССТАНОВЛЕННЫМ ПРОТЕКТОРОМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОТЕКТОРА С ПЛОСКОЙ ПОДЛОЖКОЙ
SYSTEMS AND METHODS OF OBTAINING TIRES WITH RESTORED TREAD USING TREAD WITH FLAT SUBSTRATE

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее описание относится по существу к восстановлению протекторов шин, а более конкретно к системам и способам восстановления протектора шины и производства шины с восстановленным протектором.
При износе шины изношенный протектор можно заменить с помощью процесса, известного как «восстановление протектора». Такое восстановление протектора может включать в себя процесс механического шлифования для удаления изношенного протектора шины с каркаса шины. Процесс шлифования позволяет отшлифовать каркас шины до получения необходимого размера, формы и текстуры. Затем на отшлифованный каркас можно наложить протектор. Например, на наружную поверхность отшлифованного каркаса можно наложить или поместить подготовленный к термофиксации протектор шины с необходимой конструкцией протектора. Между протектором и каркасом для обеспечения адгезии протектора к каркасу можно нанести слой адгезива, такого как нетермофиксированная резиновая композиция. Затем конструкцию, включающую каркас и протектор, можно термофиксировать или вулканизировать в камере для термофиксации, такой как автоклав. Таким образом можно изготовить шину с восстановленным протектором.
Процессы восстановления протектора включают связывание протектора с каркасом шины, который отшлифован до плоского состояния или до образования непрерывного дугообразного профиля. Протектор включает переднюю поверхность, контактирующую с грунтом и обеспечивающую сцепление, и заднюю поверхность, которая может быть связана с каркасом шины. На передней поверхности протектора могут быть предусмотрены канавки, являющиеся частью конструкции протектора.
Объем протектора шины, необходимый для получения шины с восстановленным протектором и достаточной глубиной канавки проектора, может иметь значительную стоимость. Таким образом, желательно уменьшить объем материала, необходимого для протектора шины, но сохранить или даже улучшить объем изнашивания протектора шины (например, полезный объем материала протектора, который может быть изношен до того, как глубина открытых канавок протектора уменьшится до уровня, при котором шину потребуется вывести из эксплуатации для утилизации или восстановления протектора). Соответственно, необходимо получить шины с восстановленным протектором, имеющие оптимизированный объем изнашивания проектора и удовлетворительную глубину канавки протектора, а также системы и способы производства шин с восстановленным протектором с оптимизированным объемом изнашивания проектора и удовлетворительной глубиной канавки протектора.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее описание относится по существу к восстановлению протекторов шин, а более конкретно к системам и способам восстановления протектора шины и производства шины с восстановленным протектором. Например, в некоторых вариантах осуществления предложены системы и способы восстановления протектора шины с помощью подготовленной к термофиксации протекторной ленты, имеющей по существу гладкую заднюю поверхность и одну или более канавок протектора на передней поверхности. Канавки в подготовленной к термофиксации протекторной ленте совмещаются с канавками в каркасе шины, и в процессе термофиксации по существу гладкая задняя поверхность может повторять форму канавки каркаса, таким образом формируя новую синергическую канавку. Преимуществом является то, что шины с восстановленным протектором имеют удовлетворительную глубину рисунка протектора, причем глубина протектора шины превышает первоначальную глубину протектора шины подготовленной к термофиксации протекторной ленты, в результате чего у протектора шины увеличивается объем изнашивания.
В соответствии с одним аспектом предложен способ восстановления протектора шины. Способ может включать в себя обеспечение каркаса шины, имеющего профиль каркаса с по меньшей мере одной канавкой каркаса, которая имеет глубину канавки каркаса и форму канавки каркаса, и обеспечение протектора шины, имеющего по существу гладкий профиль с задней стороны и по меньшей мере одну канавку протектора на передней стороне, которая имеет исходную глубину канавки протектора. Способ также может включать в себя совмещение протектора шины с каркасом шины с получением шины в сборе, причем по существу гладкий профиль с задней стороны протектора шины обращен к каркасу шины, и при этом по меньшей мере одна канавка протектора на передней стороне протектора шины совмещена с по меньшей мере одной канавкой каркаса, и термофиксацию шины в сборе под давлением так, что задняя сторона протектора шины повторяет по меньшей мере часть профиля каркаса, в результате чего по меньшей мере одна канавка протектора повторяет глубину канавки каркаса и форму канавки каркаса так, что итоговая глубина канавки протектора превышает исходную глубину канавки протектора.
В соответствии с одним аспектом предложен способ восстановления протектора шины. Способ может включать в себя обеспечение каркаса шины, имеющего профиль каркаса с по меньшей мере одной канавкой каркаса, которая имеет глубину канавки каркаса и форму канавки каркаса, и обеспечение протектора шины, имеющего по меньшей мере одну канавку протектора на передней стороне, которая имеет исходную глубину канавки протектора, а задняя сторона имеет по существу гладкий профиль в области, проксимальной к нижней части по меньшей мере одной канавки протектора. Способ также может включать в себя совмещение протектора шины с каркасом шины с получением шины в сборе, причем по существу гладкий профиль с задней стороны протектора шины обращен к каркасу шины, и при этом по меньшей мере одна канавка протектора на передней стороне протектора шины совмещена с по меньшей мере одной канавкой каркаса, и термофиксацию шины в сборе под давлением так, что задняя сторона протектора шины повторяет по меньшей мере часть профиля каркаса, в результате чего по меньшей мере одна канавка протектора повторяет глубину канавки каркаса и форму канавки каркаса так, что итоговая глубина канавки протектора превышает исходную глубину канавки протектора.
В соответствии с другим аспектом предложена шина с восстановленным протектором. Шина с восстановленным протектором может включать каркас шины с боковинами и протектор шины, присоединенный при термофиксации к каркасу шины, причем протектор шины имеет итоговую глубину канавки протектора, которая превышает исходную глубину канавки протектора шины, где протектор шины присоединен к каркасу шины путем термофиксации шины в сборе при повышенном давлении и температуре. При термофиксации сборка может включать по меньшей мере компонент каркаса шины и компонент протектора шины, причем компонент протектора шины имеет по существу гладкий профиль с задней стороны и по меньшей мере одну канавку протектора на передней стороне с исходной глубиной канавки протектора, а компонент каркаса шины имеет профиль каркаса с по меньшей мере одной канавкой каркаса, имеющей глубину канавки каркаса, где по существу гладкая задняя сторона компонента протектора шины обращена к компоненту каркаса шины и где по меньшей мере одна канавка протектора совмещена с по меньшей мере одной канавкой каркаса.
В соответствии с еще одним аспектом предложена система восстановления протектора каркаса шины. Система может включать оболочку, источник давления, который можно использовать для повышения давления внутри оболочки, источник тепла, который можно использовать для повышения температуры внутри оболочки, и шины в сборе. Шина в сборе может включать протектор шины, имеющий по существу гладкую заднюю сторону и по меньшей мере одну канавку протектора на передней стороне с исходной глубиной канавки протектора, и каркас шины, имеющий профиль каркаса с по меньшей мере одной канавкой каркаса, которая имеет глубину канавки каркаса. В процессе эксплуатации протектор шины может быть расположен на каркасе шины так, чтобы по существу гладкая задняя сторона протектора шины была обращена к каркасу шины, и причем по меньшей мере одна канавка протектора совмещена с по меньшей мере одной канавкой каркаса. Протектор шины может быть выполнен так, чтобы при размещении в оболочке подготовленной к термофиксации шины в сборе и повышении температуры и давления задняя сторона протектора повторяла профиль каркаса и форму канавки каркаса таким образом, чтобы итоговая глубина канавки протектора превышала исходную глубину канавки протектора.
Другие особенности и преимущества настоящей спецификации будут реализованы со ссылкой на остальные части описания, в том числе чертежи и пункты формулы изобретения. Дополнительные особенности и преимущества настоящего описания, а также структура и функционирование различных вариантов осуществления настоящего описания подробно описаны ниже применительно к приложенным чертежам. На чертежах похожие номера ссылок указывают на идентичные или функционально похожие элементы.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На Фиг. 1 представлен частичный вид в поперечном сечении разделенных компонентов шины в сборе в соответствии с вариантом осуществления.
На Фиг. 2 представлен частичный вид в поперечном сечении шины в сборе до термофиксации в соответствии с вариантом осуществления.
На Фиг. 3 представлен частичный вид в поперечном сечении шины с восстановленным протектором после термофиксации шины в сборе, показанной на Фиг.2, в соответствии с вариантом осуществления.
На Фиг. 4 представлен способ восстановления протектора шины в соответствии с вариантом осуществления.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Описаны шины с восстановленным протектором и способы их формирования. В соответствии с некоторыми примерами осуществления протектор шины восстанавливают с помощью протекторной ленты, имеющей по существу гладкую заднюю поверхность и одну или более канавок протектора с удовлетворительной глубиной рисунка протектора на передней поверхности. Канавки в протекторной ленте можно использовать для совмещения с канавками в каркасе шины, и при термофиксации они могут повторять форму канавок каркаса. Преимуществом является то, что шины с восстановленным протектором могут иметь удовлетворительную глубину рисунка протектора, при этом глубина канавок превышает первоначальную глубину канавок протекторной ленты, в результате чего у протектора шины увеличивается объем изнашивания. В некоторых аспектах протекторная лента может быть предварительно термофиксирована, а в других аспектах протекторная лента может не быть термофиксирована. В целом, настоящее описание применимо к процессу восстановления протектора любого типа.
На Фиг. 1 представлен частичный вид в поперечном сечении разделенных компонентов шины 10 в сборе в соответствии с вариантом осуществления. Шина 10 в сборе включает в себя протектор 20 и каркас 30 шины. Каркас 30 шины включает в себя отшлифованную переднюю поверхность 34, имеющую одну или более предварительно сформированных канавок 35. Канавки 35 могут включать в себя уже существующие канавки в каркасе, или же это могут быть канавки, созданные в процессе шлифования. Канавки изображены с криволинейным профилем, хотя следует понимать, что возможны и другие профили, например, прямоугольные, треугольные, многоугольные и т.д. Каркас 30 шины также обычно включает в себя проволочную ленту, содержащую одну или более проволок или брекеров 33, встроенных в каркас.
i
i
t
t
i
Протектор 20 шины имеет по существу гладкую заднюю поверхность 22 и одну или более канавок 25 проектора на передней поверхности 24. Следует понимать, что термины «поверхность» и «сторона» в настоящем документе при описании таких компонентов, как протектор шины, используются на взаимозаменяемой основе. Каждая канавка 25 протектора имеет профиль протектора, который имеет исходную глубину d канавки протектора. Аналогично канавкам каркаса, канавки протектора изображены с криволинейным профилем, хотя следует понимать, что возможны и другие профили, например, прямоугольные, треугольные, многоугольные и т.д. Более того, хотя показано, что профили канавок совпадают (например, оба являются криволинейными), канавки могут иметь и другие комбинации профилей, которые все же совмещены друг с другом. Исходная глубина канавок протектора d меньше глубины или толщины d протекторной ленты, как показано (масштаб не соблюден), где разность d-d;, как правило, составляет около 0,79 мм (1/32 дюйма).
Если имеется более одной канавки протектора, каждая канавка может иметь одинаковый профиль (форму поперечного сечения и исходную глубину канавки протектора), или же некоторые или все канавки протектора могут иметь разные профили. В некоторых аспектах одна или более канавок протектора представляют собой продольные канавки, например, проходящие параллельно центральной линии шины. К одной или более продольным канавкам могут относиться боковые продольные канавки, например, канавки, имеющие компонент, направленный под углом от приблизительно 1° до 90° (полностью перпендикулярные центральной линии) относительно центральной линии шины. Следует понимать, что профиль конкретной канавки протектора может изменяться вдоль длины канавки.
На Фиг. 2 представлен частичный вид в поперечном сечении шины 10 в сборе до термофиксации в соответствии с вариантом осуществления. Как показано, протектор 20 расположен на каркасе 30 таким образом, чтобы по существу гладкая задняя поверхность 22 протектора 20 была обращена к открытой передней поверхности каркаса 30 шины, причем одна или более канавок 25 протектора совмещаются с одной или более канавками 35 каркаса на отшлифованном каркасе 30 шины. Например, центральная линия канавки, имеющей симметричный профиль, по существу совмещена с центральной линией симметричной канавки каркаса, как показано (пунктирная линия). Между протектором 20 шины и каркасом 30 шины может быть предусмотрен связующий слой (не показан). Связующий слой может включать резиновую композицию или цементный слой, который упрощает связывание протектора с каркасом, что хорошо известно. К примерам материалов, которые можно использовать в связующем слое, относятся нетермофиксированные резиновые композиции и их смеси. Как показано на Фиг. 2, после размещения и совмещения протектора 20 между задней поверхностью 22 и протектором 20 имеются один или более зазоров или пустот, образованных канавкой (-ами) 35 каркаса.
По существу гладкая задняя поверхность включает в себя поверхность задней поверхности, имеющую некоторую неровность или зернистость, определяемую используемой резиновой композицией, процессом экструзии, использованным для создания протекторной ленты, и любой обработкой для подготовки к сборке и т.п. В целом, вся задняя сторона 22 может быть плоской (например, по сравнению с каркасом, включающим в себя указанную (-ые) канавку (-и)) при размещении на плоской поверхности, однако вследствие гибкости обычно применяемых резиновых материалов по существу гладкая задняя сторона изгибается, приспосабливаясь к криволинейной поверхности, например, криволинейному профилю каркаса. По существу гладкая задняя сторона, как правило, имеет гладкий и непрерывный контур поверхности по всему профилю протектора или в области, проксимальной к нижней части по меньшей мере одной канавки протектора. По существу гладкая область предпочтительно не имеет выступов, проходящих от задней стороны, например, не имеет предварительно сформированных фигур или прерывистых поверхностных элементов на задней стороне поблизости от канавки протектора. Следует понимать, что по существу гладкая задняя поверхность не исключает наличия в ней намеренно выполненных выступов или канавок, которые не взаимодействуют с канавкой протектора и не мешают совмещению с канавкой каркаса, например, совмещающего элемента или выступа, который проходит наружу или внутрь от задней поверхности 22, который может быть размещен так, чтобы упрощать прикрепление или совмещение протектора шины на каркасе путем сопряжения с соответствующей канавкой или элементом на каркасе, и который может быть размещен в стороне от области (-ей) совмещения канавок. Аналогичным образом, могут быть предусмотрены другие контурные элементы помимо деталей, которые совмещаются с канавками в каркасе, например, так, как описано в патенте США №5,277,727, который включен в настоящий документ путем ссылки. Следовательно, по существу гладкий профиль с задней стороны протектора может включать в себя контур поверхности, который является по существу плоским и не содержит разрывов, и он может включать в себя криволинейную поверхность без разрывов или может включать в себя плоский или криволинейный контур поверхности с разрывами в областях, расположенных в стороне от места, где канавка протектора повторяет канавку каркаса.
f
i
Шину 10 в сборе, показанную на Фиг. 2, подвергают процессу термофиксации, как будет описано ниже более подробно. На Фиг. 3 представлен частичный вид в поперечном сечении шины 100 с восстановленным протектором после термофиксации шины 10 в сборе, показанной на Фиг. 2, в соответствии с вариантом осуществления. Шина 100 с восстановленным протектором включает в себя канавку протектора, имеющую итоговую глубину d канавки протектора, которая превышает исходную глубину d канавки протектора 20 шины.
t
i
В процессе термофиксации нижняя часть канавки 22 протектора повторяет профиль канавки 35 каркаса. Вследствие повышенного давления в процессе термофиксации нижняя часть канавки протектора испытывает отрицательную деформацию или искривление и смещается вниз в канавку каркаса, а глубина канавки протектора увеличивается. Резиновый материал в нижней части канавки протектора, имеющий толщину d-d, также иногда может быть несколько тоньше в соответствии с отношением Пуассона, так что глубина канавки протектора увеличивается еще больше.
Глубина канавки каркаса может представлять собой любую глубину, приемлемую с практической точки зрения с учетом конкретной области применения. В некоторых аспектах, например, необходимая глубина канавки каркаса составляет менее чем приблизительно 4,0 мм (5/32 дюйма), например, от приблизительно 1,6 мм (2/32 дюйма) до приблизительно 4,0 мм (5/32 дюйма) для стандартных шин для грузовых автомобилей. Оптимально глубина канавки каркаса составляет приблизительно 2,4 мм (3/32 дюйма). В зависимости от глубины di канавки каркаса итоговая глубина канавки протектора увеличивается относительно исходной глубины канавки протектора. Например, если глубина канавки каркаса составляет приблизительно 2,4 мм (3/32 дюйма), глубина канавки протектора может увеличиться на приблизительно 1,6 мм (2/32 дюйма) или более, что частично зависит от различных системных параметров, таких как механические свойства резиновой композиции протектора шины, а также от давления и температуры, при которых проводится термофиксация шины в сборе. Например, исходная глубина канавки протектора, равная приблизительно 11 мм (14/32 дюйма), может увеличиться до приблизительно 13 мм (16/32 дюйма). При глубине канавки протектора приблизительно 2,4 мм (3/32 дюйма) канавки протектора с исходной глубиной от приблизительно 7,1 мм до приблизительно 21 мм (от приблизительно 9/32 дюйма до приблизительно 26/32 дюйма) могут увеличиться до диапазона от приблизительно 8,7 мм до приблизительно 22 мм (от приблизительно 11/32 дюйма до приблизительно 28/32 дюйма).
f
Различные варианты осуществления допускают увеличение объема изнашивания для протектора шины. Например, если плоскую заднюю поверхность протектора шины присоединяют при термофиксации к плоскому профилю каркаса, итоговая глубина канавки протектора будет по существу такой же, как исходная глубина канавки протектора. Как может быть показано на Фиг. 3, в соответствии с вариантом осуществления итоговая глубина d канавки протектора может проходить ниже поверхности 24 каркаса. Следовательно, для конечного пользователя весь объем протектора становится частью объема изнашивания, т.е. объем изнашивания может стать более эффективным. При износе протектора шины в процессе эксплуатации срок службы протектора шины увеличивается, и фактически резину каркаса шины можно использовать как часть объема изнашивания, когда протектор становится изношенным полностью, причем глубина рисунка протектора сохраняется. Таким образом, продукт с по существу гладкой задней стороной протектора, такой как продукт с по существу плоской задней стороной протектора, имеющий уменьшенный объем протектора, можно использовать для получения шины с восстановленным протектором, которая имеет такую же или большую глубину канавки протектора по сравнению с предыдущими процессами, с использованием продукта протектора, имеющего больший объем протектора и при этом такую же исходную и итоговую глубину канавки протектора. Это позволяет отшлифовывать меньше каркаса шины в процессе восстановления протектора, в результате чего обеспечивается экономия материалов. Экономия затрат может обеспечиваться за счет уменьшения объема материала, необходимого для создания требуемой полезной глубины канавки протектора в шине с восстановленным протектором.
i
На Фиг. 4 представлен способ 400 восстановления шины в соответствии с вариантом осуществления. На этапе 410 получают каркас шины. Каркас шины можно получить предварительно отшлифованным до необходимой формы, или он может быть отшлифован для удаления изношенного протектора и придания необходимой формы. Например, каркас шины может быть отшлифован с получением профиля каркаса с по меньшей мере одной канавкой каркаса, которая имеет указанную глубину канавки каркаса и указанную форму канавки каркаса. На этапе 420 получают протектор шины, имеющий по существу гладкий профиль с задней стороны и узор канавки протектора, включающий по меньшей мере одну канавку протектора на передней стороне. По меньшей мере одна канавка протектора имеет исходную глубину d канавки протектора.
f
i
На этапе 430 протектор шины накладывают или помещают на каркас шины так, чтобы по существу гладкий профиль с задней стороны протектора шины был обращен к каркасу шины, а по меньшей мере одна канавка протектора на передней стороне протектора шины была совмещена с по меньшей мере одной канавкой каркаса. В результате этапа 430 совмещения получают шину в сборе. Этап нанесения или размещения связующего материала между каркасом шины и протектором шины можно выполнить до термофиксации, например, до этапа 430 совмещения. Связующий материал облегчает прикрепление или связывание протектора шины с каркасом в процессе термофиксации. На этапе 440 шину в сборе термофиксируют. Например, шину в сборе термофиксируют под давлением в камере или оболочке, такой как автоклав. Камера или оболочка может содержать источник давления, который можно использовать для регулирования давления внутри оболочки, и источник тепла, который можно использовать для регулирования температуры внутри оболочки. Как правило, термофиксация включает в себя повышение давления и температуры внутри камеры или оболочки для термофиксации. Благодаря процессу термофиксации задняя сторона протектора шины повторяет профиль каркаса. Например, по меньшей мере одна канавка протектора повторяет глубину канавки каркаса и форму канавки каркаса так, что итоговая глубина d канавки протектора превышает исходную глубину d канавки протектора.
Все ссылки, в том числе публикации, патентные заявки и патенты, указанные в настоящем документе, включены в него путем ссылки в той же мере, как если бы было отдельно и конкретно указано, что каждая ссылка полностью включена и изложена в настоящем документе путем ссылки.
Использование форм единственного и множественного числа, термина «по меньшей мере один» и аналогичных ссылок в контексте описания вариантов изобретения (особенно в контексте представленной ниже формулы изобретения) предполагает использование как единственного, так и множественного числа, если в настоящем документе не указано иное или если это явно не противоречит контексту. Использование термина «по меньшей мере один» с последующим перечнем из одного или более элементов (например, «по меньшей мере один из A и B») следует понимать как один элемент, выбранный из перечисленных элементов (A или B), или как любую комбинацию из двух или более перечисленных элементов (A и B), если в настоящем документе не указано иное или если это явно не противоречит контексту. Термины «содержащий», «имеющий», «включающий в себя» и «охватывающий» следует понимать как неограничивающий термин (т.е. в значении «включающий в себя без ограничений»), если не указано иное. Указание диапазонов значений в настоящем документе предназначено только для использования в качестве краткого способа указания каждого отдельного значения по отдельности в пределах диапазона, если в настоящем документе не указано иное, и каждое отдельное значение включено в спецификацию так, как если бы оно было указано в настоящем документе отдельно. Все описанные в настоящем документе этапы способа или процесса можно использовать в любом подходящем порядке, если в настоящем документе не указано иное или если это явно не противоречит контексту. Использование любых и всех примеров или фраз для указания примера (например, «такой как»), использованных в настоящем документе, предназначено только для лучшего раскрытия различных вариантов осуществления и не накладывает ограничений на объем различных вариантов осуществления, если не заявлено иное. Никакую формулировку, используемую в спецификации, не следует толковать как формулировку, называющую любой незаявленный элемент существенным для практического осуществления различных вариантов осуществления.
В настоящем документе описаны примеры осуществления, в том числе лучший вариант, известный авторам изобретения. После прочтения приведенного выше описания специалистам в данной области могут стать понятны отклонения от этих вариантов осуществления. Авторы изобретения предполагают, что специалисты будут использовать такие отклонения в зависимости от обстоятельств, и предполагается, что варианты осуществления будут реализованы на практике иным образом, чем описано в настоящем документе. Соответственно, все модификации и эквиваленты объекта изобретения, изложенного в приложенной к настоящему документу формуле изобретения, включены в соответствии с действующим законодательством. Более того, охватывается любая комбинация описанных выше элементов во всех возможных отклонениях, если в настоящем документе не указано иное или если это явно не противоречит контексту.