一种防弹轮胎的制作方法

本发明公开的一种防弹轮胎，属于汽车制造领域。

背景技术：

随着汽车保有量的不断增长，交通事故的时常发生给人们出行带来影响。汽车轮胎的安全性是汽车安全性的重要考核指标之一，被子弹打中或者被锐物刺穿是轮胎泄气、爆裂的重要原因之一。

普通防弹轮胎有空心的和装载液体燃料的两种。后者是由液体燃料使粘性物质膨胀而将弹孔堵塞，具有能承受一定的负荷，经受得住与路面的冲击和减少车轮的震动等性能。而提高外胎抗刺强度是一种刚性对抗手段，往往需要植入高分子材料织物、钢板等高强度材料，会增加轮胎的厚度、重量、制造难度和成本，而且抗刺效果限制于抗刺材料的植入量；预置自补剂存在有效期，不能在同一个地方重复自补，而且在高温下会液化流动，影响轮胎平衡；现在内胎气密层是固定在外胎的内表面，本身容易被刺穿，刺穿后可以回弹堵住较小的破口，但也只是减缓泄气速度，而且对较大的裂口效果不佳。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种防弹轮胎，其方法原理与刚性抗刺、预置自补剂等主流防泄方法截然不同。

本发明的防弹轮胎，包括外胎、与外胎的轮辋，沿着外胎内部周向设置有保护膜，保护膜两侧边缘与外胎或轮辋气密性固定粘接，从而保护膜与外胎和轮辋合围形成轮胎气腔，保护膜是采用气密材料制作的环状柔性膜，或者是两头可以连接成环状的带状膜，或者是能够拼接成环状的单元膜片，保护膜在环绕外胎的中间部位与外胎内表面相离，保护膜面积比外胎内表面面积要大，以便于在轮胎充足气的情况下，保护膜向外压紧时，因外胎限制而不能达到拉伸绷紧状态，富余的部分被储存在褶皱里；保护膜上存在不与外胎粘连的面积，在轮胎充足气的情况下向外压紧但因外胎的限制未达到拉伸绷紧状态；在扎破外胎的锐物(子弹)压迫下，保护膜不粘连的部分可以离开外胎向轮胎腔内退让。其中还包括有沿着轮辋周向伸出设置的支撑块，其与轮辋连接，外边包裹一层弹力缓冲层；当子弹穿透外胎之后速度降低，带着保护膜继续飞行，撞上弹力缓冲层之后能量进一步被吸收而停止或嵌入；

作为本发明的重要方面之一，弹力缓冲层采用包括但不限于芳纶纤维、聚乙烯或碳纤维织物的软质防弹材料制作。

作为本发明的重要方面之一，保护膜材料的最佳的改性制备组分如下，其原料按重量份数包括：30-50份的丁基橡胶、10-20份的氯丁橡胶、5-15份的环氧化顺丁橡胶、5-10份的炭黑、15-20份的改性粘土、2-4份的环氧树脂、1-3份的苯酚甲醛树脂、1-3份的聚氯乙烯、1-3份的六亚甲基二异氰酸酯、5-10份的蒙脱土、0.5-1份的石油蜡、0.5-1份的三苯三酸三辛酯、1-3份的防老剂spc、1-2份的醇酯十二成膜助剂。

采用上述技术方案后，本发明的保护膜参与或单独合围形成轮胎气腔，保护膜上存在不与外胎粘连的面积，在轮胎充足气的情况下向外压紧但因外胎的限制未达到拉伸绷紧状态，甚至还带有褶皱，由此在扎破外胎的锐物压迫下，保护膜不粘连的部分可以离开外胎向轮胎腔内退让，从而保证轮胎安全使用。即便保护膜受到损坏，也是在较为松弛的状态下，而且轮胎腔的气压和子弹的拉伸对保护膜变形作用的方向相反，因此损坏程度不大，被弹回去后又回到松弛状态，破口收敛，仍旧起到一定的安全作用。

附图说明

图1是本发明的防弹安全轮胎截面示意图；

图2是本发明的防弹安全轮胎保护膜在轮胎气压作用下的状态；

图3是本发明的防弹安全轮胎保护膜对锐物的反应方式；

图4是本发明的防弹安全轮胎保护膜多层结构；

图5是本发明的防弹安全轮胎保护膜示意图；

图6是本发明的有防弹功能的安全轮胎。

具体实施方式

如图1所示，本发明的防弹轮胎包括外胎2、与外胎2连接的轮辋3，沿着外胎内部周向设置有保护膜1，保护膜1两侧边缘与外胎2或轮辋3气密性固定粘接，从而保护膜1与外胎2和轮辋3合围形成轮胎气腔，也可以是保护膜1两侧边缘回转相连独自合围形成内胎；

如图2所示，保护膜1是采用气密橡胶等气密材料制作的环状柔性膜，或者是两头可以连接成环状的带状膜，或者是能够拼接成环状的单元膜片。保护膜1在环绕外胎2的中间部位与外胎2内表面相离，保护膜1面积比外胎2内表面面积要大，以便于在轮胎充足气的情况下，保护膜1向外压紧时，因外胎2的限制而不能达到拉伸绷紧状态，富余的部分被储存在褶皱里。

如图3所示，当外胎2被锐物(子弹)4扎破时，保护膜1不与外胎2粘连部位因未处于绷紧状态，在锐物4压迫下可以离开外胎2向轮胎腔内退让，退让过程中发生拉伸弹性变形，而旁边褶皱里储存的部分材料的填补可以减小弹性变形程度，保护膜1不容易被刺穿；当锐物4被拔掉后，外胎2回弹使裂口变小，保护膜1依据本身的厚度把堵住裂口；同时将保护膜1配合外胎2本身的固定气密层使用，效果会更好。

保护膜1参与合围形成轮胎气腔，保护膜1材料弹性越好面积越大，能够退让而不致于被刺穿的距离就越大，所以，要求选择气密性好、弹性模量小、伸长率大的气密材料，包括但不限于经过改性的丁基橡胶、丁腈橡胶、天然橡胶、顺丁橡胶、硅橡胶或它们的混合改性材料；作为改性的示例性，保护膜1材料的最佳的改性制备组分如下，其原料按重量份数包括：30-50份的丁基橡胶、10-20份的氯丁橡胶、5-15份的环氧化顺丁橡胶、5-10份的炭黑、15-20份的改性粘土、2-4份的环氧树脂、1-3份的苯酚甲醛树脂、1-3份的聚氯乙烯、1-3份的六亚甲基二异氰酸酯、5-10份的蒙脱土、0.5-1份的石油蜡、0.5-1份的三苯三酸三辛酯、1-3份的防老剂spc、1-2份的醇酯十二成膜助剂。上述配方中使用常规橡胶制备方法即可，由于采用了部分氯丁橡胶和环氧化顺丁橡胶作基料组分，增加了橡胶的气密性和耐热级，配合炭黑和改性粘土作为添加剂，利用其表面积和表面活性，分散到橡胶网状结构中后能够分散的应力，提高橡胶的弹性性能；同时添加了环氧树脂、苯酚甲醛树脂和六亚甲基二异氰酸酯，加强了丁基橡胶与其他组分之间的相互作用，起到了很好的气密性和弹性抗裂纹的能力，通过上述对橡胶组分的优化，提高橡胶材料气密性的同时提高了其耐热性和弹性强度，适用于保护膜的使用特性。

保护膜1的面积与外胎2上对应部分的面积相当，或者以轮胎腔内退让空间作参照适当做得大一些，留点余量在褶皱里备用；保护膜1材料也可以选择带有气密层的柔性织物，包括但不限于气密胶布或tpu涂层膜，因弹性模量和伸长率不如橡胶等材料理想，所以面积应该比橡胶材料做得大一些。

如图5所示，外胎2和保护膜1之间为真空，或留有少量的空气，外胎2内壁上连续分布的网状沟槽7连通各处褶皱里的空气，褶皱里的空气可以平衡轮胎腔内的空气压力，减少外胎2和保护膜1之间的摩擦。

图1-3中的保护膜1是单层结构，只包含一层气密层，可以通过化学改造、表面涂层的方法来提高抗刺性能。参见图4，其中的保护膜部分是多层结构，包括气密层5(与前述实施例中的保护膜1相同)和柔性防刺层6，各层之间在两侧边缘粘连，中间部分相离。柔性防刺层6是硬固纤维毡与金属网复合层，其制备可以是在在两层硬固纤维毡的中间复合金属网，或者在单层硬固纤维毡的一面贴合有金属网。外胎2内表面和保护膜1之间、气密层5和柔性防刺层6之间有润滑剂，或通过对各层接触面进行表面处理来减小摩擦因子。

如图3所示，保护膜1在锐物4压迫下向轮胎腔内退让，退让过程中发生拉伸弹性变形，而旁边褶皱里储存的材料的填补可以减小变形程度，材料不容易被刺穿。为了减少旁边褶皱里储存的材料向锐物4方向移动的摩擦阻力，外胎2和保护膜1之间摩擦系数越小越好，可采用润滑剂或通过表面改性来降低各层接触面的摩擦因子。因油性润滑剂会降低橡胶性能，所以应该采用滑石粉、石墨等固体润滑剂。在采用多层结构的保护膜时也可用同样的办法来降低摩擦因子。

保护膜可以起到缓冲并防刺穿泄气，但不能解决所有轮胎安全问题，因此，需要按使用功能要求有目的地选择其它安全措施进行组合，主要包括但不限于：在外胎植入防刺材料、在外胎预置自补剂、增加外胎胎侧强度、设置外胎内表面气密层、在轮辋上安装内支撑块或使用非标准轮辋的方法来共同提高使用汽车轮胎的安全性。

如图6所示的防弹型安全轮胎，包括外胎2、与外胎2连接的轮辋3，沿着外胎内部周向设置有保护膜1，保护膜1两侧边缘与外胎2或轮辋3气密性固定粘接，从而保护膜1与外胎2和轮辋3合围形成轮胎气腔，也可以是保护膜1两侧边缘回转相连独自合围形成内胎，其中还包括有沿着轮辋3周向伸出设置的支撑块8，其与轮辋3连接，外边包裹一层弹力缓冲层9；当子弹穿透外胎2之后速度降低，带着保护膜1继续飞行，撞上弹力缓冲层9之后能量进一步被吸收而停止或嵌入；弹力缓冲层9采用包括但不限于芳纶纤维、聚乙烯或碳纤维织物的软质防弹材料制作，其后撤动作减轻了对保护膜1的破坏程度；即便保护膜1受到损坏，也是在较为松弛的状态下，而且轮胎腔的气压和子弹的拉伸对保护膜变形作用的方向相反，因此损坏程度不大，被弹回去后又回到松弛状态，破口收敛，仍旧起到一定的安全作用。保护膜1也有可能因为受损或者材料本身失效而泄漏，为了及时发现轮胎泄漏，也可在轮辋上安装压力传感器进行监测。同样地，保护膜1部分可以采用上述的双层结构(气密层5和柔性防刺层6)。

本发明安全轮胎的适用但不限于汽车、工程机械、装甲车、摩托车等轮式机械。退让膜1在运动中需要保持在腔内的固定相对位置，可以采取的措施有：采用胶粘物把退让膜1的边缘部位与外胎2固定粘接；或者由专门的紧定装置把退让膜1的边缘部位压紧在外胎2的内壁上；或者在轮胎腔内放置采用包括但不限于碳海绵、全碳气凝胶等轻质材料制作的吸音装置，不但可以降低腔内气体共鸣声，还可以利用吸音装置的物理形状、弹性把退让膜1固定住。

尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。