專利名稱：輪胎部件成型方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及彈性部件成型的多種方法和設備，特別是輪胎部件成型的多種方法和設備。
背景技術：
許多輪胎部件是用擠壓機制造出來的。擠壓機的主要功能是將混合的橡膠進行加熱、塑化，然后擠壓成所需的形狀。擠壓機由進料箱，內置在圓桶中的螺桿和夾持模板的端部組成。一些擠壓機還帶有多個襯墊或流道，用來將橡膠從螺桿上導向塑模開口位置。塑模開口的形狀與橡膠壓出物所需的形狀相同。
用擠壓機擠壓橡膠的工藝流程，第一步是將混合后的橡膠原片或橡膠帶送入給料箱。轉動螺桿的螺旋片，將橡膠推入到螺桿與圓桶之間的空置位置上。橡膠沿螺桿往前傳送，且在前頭的螺桿壓擠橡膠。當橡膠上的液壓壓力足夠大時，橡膠就被推出塑模開口，形成近乎塑模開口形狀的壓出物。
為了使橡膠能平滑流過塑模開口，設置了“引出帶”來將壓出物從塑模中拉出來。通常情況下，引出帶會將壓出物拉長2％到10％。這一狀況往往會在橡膠壓出物中產生應力，造成令橡膠壓出物收縮的趨勢。這種收縮現象會在輪胎成品上造成有害的不均勻狀態。
當壓出物從塑模中出來并膨脹到較大的橫截面積時，往往會產生“塑模膨脹”現象。所有的擠壓機都會有一定程度的塑模膨脹現象，從而導致有害的輪胎不均勻狀態。
壓出物可以由不止一種橡膠劑料構成。要制造有兩種不同劑料的壓出物，往往使用雙重擠壓機，該擠壓機裝有兩個圓桶，每一圓桶內都內置一根螺桿。兩圓桶通常是用螺栓固定在同一夾持塑模的端部上。控制兩種不同橡膠劑料之間的界面位置，所使用的是襯墊或接合桿和流道。這一界面被稱為“縫”。
制成有三種劑料的壓出物，所使用的是裝有三個圓桶、每個圓桶內置一根螺桿的三重擠壓機。類似地，制成有四種劑料的壓出物用的是裝有四個圓桶和四根螺桿的四重擠壓機。所制成的擠壓物有多少種劑料，擠壓機就有多少圓桶和螺桿。
如果使用復合型流道，就可以同時從帶多個塑模開口的同一模板上，制成一種以上的擠壓物。同時擠壓兩種、三種或四種擠壓物是很常見的。
一些擠壓機裝有一個或兩個構成部分或全部的塑模開口的驅動輥。這類型的擠壓機被稱為單導板頭或雙導板頭擠壓機。
要擠壓出均勻的橡膠部件，壓出物必須在溫度上升后還具備足夠的強度，從而不會過度拉伸(小于10％)，或不至于撕開。
本發明遠遠超出引用的公開內容，而包括了在同一熱成型砑光臺上制成的復合橡膠制成物、以及制成和預裝配全系列粘度及粘附特征的橡膠聚合物的能力。該新技術允許將液體橡膠成型和預裝配到其它部件上。該技術允許將一種液態或半液態的橡膠涂到另一種橡膠表層上，就如用涂料滾筒一樣。該新技術使早先不能用擠壓機或外形砑光機加工的極軟和/或“極粘”的橡膠的使用成為可能。
在光滑的有某種輪廓的砑光輥350，352之間的“犁形裝置”或320可調分隔器的使用，使在多種劑料之間的縫或界面能精確地定位在所要求的位置上。熱成型系統的靈活性使獲得不同類型橡膠聚合物的最佳加工條件成為可能。
參照圖2，可以用使用該技術制成輪胎花紋部分10A來作為例子。雖然在圖2中整個橫截面的形狀是對稱的，但單獨的劑料的形狀是不對稱的。
使用該技術對不同劑料區域的數量和形狀沒有限制。該技術對各化合物區域以及整個部件的尺寸控制，比已知的擠壓技術明顯地更好。
附圖簡述
圖1所示為本發明的設備200的實施例之一的透視圖。
圖2所示為能夠用本發明的設備200制成的輪胎胎面10A的橫截面圖。
圖3所示為能夠用本發明的設備200制成的輪胎側壁10B的橫截面圖。
圖4為一砑光機302的俯視圖，砑光機302的一部分用截面圖示出。
圖5為砑光機302的透視圖，展示輥350上的成型溝槽356。
定義“軸向”和“軸向地”是指平行于輪胎回轉軸的直線或方向。
“胎體”是指，輪胎多層膠料的非硬化層壓橡膠，及其它切割成適當長度以接制成圓柱形或環形的、或已經接制成圓柱形或環形的輪胎部件。在胎體經硬化做成模制輪胎之前，可能有附加部件加入胎體之中。
“外胎”是指除胎面之外的輪胎胎體和輔助輪胎部件。
“圓周的”是指沿垂直于軸向的環形胎面的表面周緣伸展的直線或方向。
“赤道平面”是指垂直于輪胎回轉軸并穿過其胎面中心的平面。
“橫向”是指軸向。
“徑向”和“徑向地”是指沿半徑朝向或離開輪胎回轉軸的方向。
“徑向簾布層輪胎”是指一種束帶充氣輪胎或沿圓周受限制的充氣輪胎，其中從胎緣延伸到胎緣的簾布層簾線是以相對于輪胎的赤道平面的65°到90°的簾線角設置。
“側壁”是指在胎面和胎緣之間的輪胎部分。
“胎面”是指一橡膠或彈性部件，當粘合到胎體上時，它包括在輪胎正常充氣并在正常負荷下時與路面接觸的輪胎部分。優選實施例詳述本發明涉及采用早先在一美國專利申請中公開的“熱成型技術”(專利申請的標題為《制造輪胎層壓橡膠和使輪胎胎體組件成型的方法和設備》；給定的序列號為08/854,070)，制成所需形狀的非硬化橡膠帶。此項引用的專利申請，涵蓋了通常用擠壓機或外形砑光機制成的輪胎胎體部件的成型和預裝配工序。
本發明遠遠超出引用的公開內容，而包括了在同一熱成型砑光臺上制成的復合橡膠制成物、以及制成和預裝配全系列粘度及粘附特征的橡膠聚合物的能力。該新技術允許將液體橡膠定形和預裝配到其它部件上。該技術允許將一種液態或半液態的橡膠涂到另一種橡膠表層上，就如用涂料滾筒一樣。該新技術使早先不能用擠壓機或外形砑光機加工的極軟和/或“極粘”的橡膠的使用成為可能。
圖1展示的實用范例，是一臺制成充氣輪胎彈性橡膠帶10的成型設備200。通過論述彈性橡膠帶10，將設備200和替代使用設備200的方法予以公開。
如圖2所示，在本發明的一實施例中，彈性橡膠帶10A是由多種劑料組成的輪胎胎面(用標號10A表示)。雖然圖2中整個橫截面形狀是對稱的，但單種劑料的形狀是不對稱的。當然本發明不要求單個獨種劑料的形狀一定要不對稱。劑料A可以是一種低遲滯、高粘度的基礎劑料。劑料B可以是適用于輪胎內側的低遲滯、高散熱度劑料。劑料C應是特別為印痕中心設計的。劑料D應是特別適用于輪胎外側的。劑料E和F應是抗磨損的，以增長花紋磨損壽命，和在干濕路面有牽引能力的。簡而言之，這些劑料A，B，C，D，E和F能夠做成各種尺寸、形狀和顏色，并能夠有所需的粘度、粘附特征以及其它性能特征。這為輪胎設計者帶來了極大的設計靈活性。
如圖3所示，在本發明的另一實施例中，彈性橡膠帶10為也是用多種劑料制成的輪胎側壁(用引用號碼10B表示)。同樣，多種劑料1，2，3，4，5，6能夠做成各種尺寸、形狀和顏色，并能具有所需的粘度、粘附特征以及其它性能特征。
應指明的是，所有做成部件的劑料都是長度基本相同的帶狀材料。如圖2-3所示，每種劑料都在橫向上彼此精確定位。
如圖1所示，彈性橡膠帶10在制造過程中可以卷成不間斷的卷210。然后，彈性橡膠帶10在預裝配狀態下以大卷210的形式貯存，當大卷210送到輪胎制造廠時，被切割成長度精確的段。如圖所示，大卷210用馬達209驅動，以便將彈性橡膠帶10繞成大卷210。
在描述彈性橡膠帶10之后，現參照圖1，對用于制成彈性橡膠帶10的獨特設備200進行描述。設備200包括至少一個砑光裝配臺300，砑光裝配臺300將彈性橡膠帶10鋪到可能包含一條傳送帶207的傳送裝置204上。或者，砑光裝配臺300可以將彈性橡膠帶10鋪到一條先前已經制成的、并已鋪到傳送裝置204表面上的彈性橡膠帶10上。用這樣的方法，就可以制成一條有豎向層疊帶(如圖2中所示的胎面10A)的輪胎部件。應指明的是，每條豎向層疊帶10(可以包括多種橫向上是鄰接的、但特性各不相同的劑料)需要有獨立的砑光裝配臺300。因此，圖2中的花紋10A就需要三臺獨立的砑光組件臺300。第一砑光組件臺300用劑料A制成基礎材料。下一條豎向層疊帶或排(包括三種劑料B、C、D)在第二砑光組件臺300上制成。類似地，上層帶(包括劑料E和F)可以在第三砑光組件臺300上制成。
傳送裝置204可以有兩個連接到剛性框架180上的大旋轉鼓輪205。繞到鼓輪205上的傳送帶207最好是不可伸展的并且是用不銹鋼材料制成。設備200的輸出端有用調速馬達205A驅動的旋轉鼓輪205。傳送裝置204以預定的速度經過砑光組件臺300。傳送帶207之下為裝置600，用于橫向定位和引導傳送帶207。
砑光組件臺300既可單獨使用，也可與其它砑光組件臺300一起聯合使用，以制成上述的彈性橡膠帶10。用作輪胎部件的膠帶10各有預定的橫截面形狀(如圖5中所示)，該橫截面形狀由至少一個成型溝槽356形成，成型溝槽356用機器加工到砑光輥350，352的其中之一上。
圖4展示了砑光組件302的詳圖。除了砑光輥對350、352之外，各砑光組件302基本上與下一個或相鄰的砑光組件臺相同。各砑光組件臺302包括進料裝置360，用于將加工過的彈性膠料25傳送(或喂進)到兩個砑光輥350、352的夾子354中，夾子354位于兩砑光輥之間。如圖所示，進料裝置360為擠壓機360。各砑光組件臺300包括至少一臺擠壓機360，但也可以包括多重擠壓機360。例如，要制成如圖2所示的胎面10A的中間一行，必須使用三臺擠壓機360一臺用于送進劑料A，一臺用于進劑料B，而第三臺用于進劑料C。在另一方面，單臺擠壓機360可以將兩條材料流25喂進一單臺砑光組件臺內，材料流25被帶入在砑光輥350、352其中之一上的成型溝糟356中。須指明的是，采用無需帶擠壓端部的擠壓機360，意味著可以在大大低于現有技術中所采用溫度的溫度下制成彈性橡膠帶10。為使擠壓機360能夠自動運行，必須提供一種裝置362以探測和量度送到砑光機中的擠壓物流25。
再參照圖1，砑光組件302包括了橫向定位裝置320(亦稱分離裝置320)，用于將彈性材料25定位到預定的位于砑光輥350、352的上方橫向位置上。首選的橫向定位裝置320被稱為犁狀裝置320。至少一對的犁狀裝置320橫向地定位在，每對砑光輥350、352之上的徑向預定位置上。每個犁狀裝置320都有兩個剛性組件324，做成某種外形以便精確地固定在兩個輥的上方和中間。犁狀剛性組件324可以橫向地鄰靠成型溝糟356的一橫向端部放置，該溝糟位于一個或兩個砑光輥350、352之上。然而，須指明的是，犁狀裝置320還可以安放在成型溝糟356的中間位置。如果這樣，當第一種劑料從犁狀裝置320的一旁喂進、第二種劑料從犁狀裝置320的另一旁喂進的時候，第一和第二種劑料通過犁狀裝置320之外的夾子354時，第一和第二種劑料在從輥上移走之前會橫向地結合在一起。因此，在平滑、有某種外形的砑光輥之間裝上犁狀裝置320(或可調分離器)，就可以將各劑料之間的縫或界面精確地定位到所需的位置上。犁狀裝置320在防止溢出的砑光材料不在傳送裝置204上成型和粘附在傳送裝置204之上的同時，還可以確保和提供橫向支撐作用。
成型溝糟356部件的橫向位置，精確地相對于傳送帶207定位。這確保了每個部件在其成型時，相對于傳送裝置204以及相對于先前成型和附加的部件，對準并固定。精確的橫向定位，可以確保每個部件都能適當定位，獲得最小的材料變化，同時還可以減少在現有裝配工藝中由于公差變化所帶來的各部件的尺寸差異。
如圖4所示，各砑光組件302均帶有兩根砑光輥350、352，一根是傳送輥350，另一根是從動輥352。各砑光組件302都包括用于支承輥的裝置304。各砑光組件302至少帶一臺——最好兩臺馬達340、342。
上述熱成型法的靈活性在于獲得不同類型的橡膠聚合物的最佳加工條件成為可能。使用該技術對不同劑料區域的數量和形狀沒有限制。該技術對各劑料區域以及整個部件的尺寸控制，比已知的擠壓技術明顯地更好。
現已參照優選實施例對本發明作了描述。很明顯，在閱讀和理解本技術規格之后，人們會對其它的發明進行修改和更改。這種修改和更改皆列入所附的權利要求或其等同物的范圍內。
權利要求
1.用非硬化彈性材料成型至少兩種輪胎花紋(10A)的方法，其特征在于，它包括以下的步驟將第一花紋化合物流(25)喂送到一對砑光輥(350、352)內，輥(352)之一有第一和第二成型溝糟(356)，第一花紋化合物流在第一成型溝糟內成型；將第二花紋化合物流喂送到一對砑光輥內，第二花紋化合物流在第二成型溝糟(356)內成型，第二花紋化合物流由一個以上的、用于分離第一和第二花紋化合物流的分離裝置(320)從第一種已成型的花紋化合物流中分離出來。
2.權利要求1所述的方法，其特征在于，第一和第二花紋化合物流由單個進料裝置(360)供給。
3.用非硬化彈性材料流同時成型至少兩種輪胎花紋(10A)的設備(200)，其特征在于，第一和第二砑光輥(350、352)有夾子(354)，輥(352)之一有第一和第二用于成型第一和第二花紋的成型溝糟(356)；進料裝置(360)，用于選擇性地同時喂送第一和第二種非硬化彈性橡膠材料(25)至第一和第二砑光輥；橫向定位裝置(320)，用于將第一和第二種非硬化彈性材料流定位在第一和第二砑光輥上方的預定橫向位置上，使第一和第二非硬化彈性材料得以相應地進入第一和第二成型溝糟；傳送裝置(204)，用于將第一和第二花紋從第一和第二輥上傳送出去。
全文摘要
用非硬化彈性材料成型至少兩種輪胎花紋(10A)的方法，其特征在于，它包括以下的步驟將第一花紋化合物流(25)喂送到一對砑光輥(350、352)內，輥(352)之一有第一和第二成型溝糟(356)，第一花紋化合物流在第一成型溝糟內成型；將第二花紋化合物流喂送到一對砑光輥內，第二花紋化合物流在第二成型溝糟(356)內成型，第二花紋化合物流由一個以上的、用于分離第一和第二花紋化合物流的分離裝置(320)從第一種已成型的花紋化合物流中分離出來。
文檔編號B29C43/22GK1426885SQ0212979
公開日2003年7月2日 申請日期2002年8月12日 優先權日2002年8月12日
發明者J·A·本青二世, W·J·赫德, F·F·范南 申請人:固特異輪胎和橡膠公司