專利名稱：將胎面固定到輪胎胎體上的分步硫化的制作方法
將胎面固定到輪胎胎體上的分步硫化技術領域
本發明主要涉及輪胎的胎面翻新，尤其涉及用預硫化胎面對輪胎胎體進行胎面 翻新。
背景技術：
通常，用舊了的胎體上磨損的胎面可被打磨掉以形成適于安裝新胎面或者適于 進行胎面翻新的輪廓形狀。然后，預硫化和經過打磨處理的胎面通過一層膠合在胎面和 胎體之間的未硫化的緩沖橡膠粘附在胎體外圍的周圍。具有向內開口 U形徑向橫截面的 外部環形彈性硫化封套可被定位在新胎面和胎體的一部分外部胎側上。一對環形彈性密 封環可被固定到胎體的內部周邊的胎圈的周圍并與硫化封套一起包圍輪胎胎體的外部胎 側。在硫化封套中可經由閥門而抽得真空，以便使封套拉伸為與胎面的所有表面緊密接 觸。然后輪胎可在高溫/高壓下被放入壓熱器中數小時，從而使緩沖橡膠得到硫化并且 確實地(positively)將胎面結合到所述輪胎胎體上面。硫化封套和密封環可被移除且準備 好翻新過的輪胎以備使用。因此，翻新封套已使用了多年，且典型地由耐熱的混合材料 組成并澆鑄為環狀構型，所述環狀構型覆蓋了外圍胎面和胎體的兩個相對的胎側。
更具體而言，預硫化橡膠胎面被施加在所述輪胎胎體的胎冠區域上面，其中一 層基于可硫化橡膠的材料或者緩沖橡膠被插置在所述胎面與所述輪胎胎體之間。柔性的 氣密構件或封套隨后被放置在所述胎面上面，從而蓋住所述輪胎胎體的胎側的至少一部 分。封套可向所述胎面提供壓力從而增強所述胎面與所述輪胎胎體的結合。硫化封套可 以跨接所述胎面的溝紋區并且與所述胎面的剩余部分相對的是，致使更低的壓力被施加 在花紋溝底部。這種不相等的壓力可能會導致產生不規則性，如防滑性能的降低、胎面 扭曲變形等等。
從腔室硫化壓力的降低的壓力處流體壓力可被施加到硫化封套上。在封套和腔 室的壓力之間可保持大約15psi的壓差，由此減弱了封套的橋接影響。此外，在硫化周 期中，緩沖橡膠可以不橫跨粘合線均勻地發生軟化、流動、且硫化。粘合線是胎面和胎 體之間軸向上的橫截面分界面。因此，粘合線從一個軸向胎面邊緣延伸到另一個軸向胎 面邊緣。因此與粘合線相關的不均勻性可導致胎面扭曲變形和胎面到胎體粘合性能的降 低。
此外，在胎面和胎體之間可能產生空氣、蒸汽或其它污染物的滲入，由此影響 它們之間的結合和/或翻新輪胎的使用壽命。結果是，柔性硫化封套可覆蓋胎面和輪胎 胎體的兩個胎側的至少一部分。發明內容
根據本發明的輪胎胎面翻新系統包括用于容納布置在輪胎胎體的胎冠部分上的 預硫化胎面的組件的腔室和用于在第一預定時間量確定腔室內的第一預定溫度的控制 器。該控制器隨后在第二預定時間量確定腔室內的第二預定溫度。所述第二預定溫度小于所述第一預定溫度。
根據本發明的另一方面，輪胎胎面翻新系統進一步包括連接到用于從組件中抽 空流體壓力的歧管的裝置。
根據本發明的又一方面，輪胎胎面翻新系統進一步包括用于從組件中抽空流體 壓力的裝置。
根據本發明的又一方面，所述第一預定溫度在四0° F-330。F的范圍內。
根據本發明的又一方面，所述第二預定溫度在210° F-260。F的范圍內。
根據本發明的又一方面，所述第一預定時間量在35分鐘-80分鐘的范圍內。
根據本發明的又一方面，所述第二預定時間量在50分鐘-100分鐘的范圍內。
以下是對附圖的簡要說明，其中使用相同的參考標記表示附圖中的相同部件， 其中
圖1為本發明使用的胎面/胎體/封套組件的部分橫截面的示意圖。
圖2為本發明使用的輪胎胎面翻新系統的示意圖。
圖3為本發明使用的一種可選輪胎胎面翻新系統的示意圖。
圖4為本發明使用的另一種可選輪胎胎面翻新系統的示意圖。
定義
以下定義可適用于本說明書，包括權利要求書，其中
這里使用的“軸向”和“軸向地”是指平行于輪胎轉動軸線的方向和/或位移。
“徑向”和“徑向地”是指離開輪胎轉動軸線的方向和/或位移。
“內部”是指朝向輪胎內部的方向和/或位移，而“外部”是指朝向輪胎外部 的方向和/或位移。
具體實施方式
參考圖1，圖中示出了具有徑向地向外遠離輪胎胎體10的胎冠部分14布置的預 硫化橡膠胎面12的常規的胎體10的部分橫截面視圖。胎體10和胎面12之間插入一層 可硫化的材料，已公知為緩沖橡膠16，用于將胎面12粘附在胎體10上。柔性的氣密構 件，已公知為硫化封套18，可徑向向外放置在胎面12上并延伸至包圍胎體10的至少一部 分胎側20，從而包圍在硫化封套之下的區域22。硫化封套18可進一步具有使用流體壓 力源連接硫化封套的輸入裝置對。
硫化封套18可采用適當的方法進行附接，如鎖定到胎圈區域(未示出)或胎體 10的胎側20。預硫化胎面12可以是具有一個或多個接合部分的標準預硫化胎面或其可以 是整體式無接合的預硫化胎面。當整個組件被放置在腔室內且輪胎腔室內溫度增加時， 熱量可傳遞到胎面/輪胎組件使得那里的溫度增加。在胎面/輪胎組件內溫度的增加主 要取決于胎面和胎體的厚度、與表面的距離，和腔室內的溫度。通常，溫度首先在外表 面上升然后向內滲透。在緩沖橡膠粘合線26處，在胎面12和胎體10之間的接觸面，在 胎面邊緣觀首先接收到的熱可引起溫度上升，其隨后軸向向內從那里穿過。在給定溫度下，緩沖橡膠16可能開始發生軟化和流動。此外，這首先在胎面邊緣觀處發生并軸向 向內從那里進行傳導。這些熱，隨著不一致的壓力，可引起緩沖橡膠16從胎面12下不 均衡地流動，這可引起胎面扭曲變形。
當腔室內的溫度繼續上升時，緩沖橡膠16開始硫化、由此其流動停止。如同緩 沖橡膠16最初的變軟和流動一樣，所述硫化首先在胎面邊緣觀處開始并從那里軸向向內 進行。因此，由于遍及緩沖橡膠16的一些區域的溫度不一致，因此在一些區域內發生硫 化而在另一些區域內恰好開始流動。可能的結果是緩沖橡膠16的厚度不一致。例如其 在胎面邊緣觀處較薄而在軸向內部胎面花紋溝下較厚。
參考圖2和3，圖中示出了翻新輪胎的常規系統的示意圖。壓力腔室或壓熱器 50的內部52可接收用于胎面翻新的多個胎面/胎體硫化封套組件56。壓力腔室50的內 部52可由流體壓力源M加壓。流體可在引入腔室50之前被加熱，也可在腔室內通過加 熱器進行加熱。所述流體可以是熱空氣、蒸汽、熱水等等。
每個組件56的硫化封套18可通過加工管道、導管、軟管60等等經由腔室50的 外壁62連接到歧管58。三通閥64可布置為沿著管道60到達歧管58。閥64可關閉、 打開(允許流體經過管道60穿過)、或流體可與大氣相通。另一種可選方式是，三通閥 64可由兩個雙向閥和一個T形管代替一個用于通氣的閥和另一個用于打開/關閉將歧 管58連接到硫化封套18上的管道的閥。
流體可從供給裝置66經由導管68供給歧管58。供給裝置66可連接到如腔室 50使用的任一個外部流體壓力源70，或可連接到腔室以排出在腔室內使用的一些流體。 供給裝置66可包括串聯連接的電磁閥72和調節閥74。供給裝置66還可包括“流率可 變”閥75用于控制流體的流率。如果流體源在外部時這可能是有用的，如在車間內供 給，如與腔室壓力相對。
提供溫度傳感器76用于感測腔室50的溫度。溫度傳感器76可通過定時裝置連 接到控制器78。溫度傳感器76可包括在特定設置下打開和關閉的溫度開關或向控制器 78提供溫度信息的熱電偶。
在硫化周期開始時，可向腔室50的內部52供給流體壓力和熱。腔室50的溫度 可能增加直到腔室50的正常操作溫度或硫化溫度達到某一點時，通常保持該溫度直到胎 面12到胎體10的硫化完成。然而，直到達到第一溫度點或設置時，組件56的封套18 可與大氣相通。
封套18與大氣相通可以多種不同的方式實施。一種方式是使用三通閥64或兩 個雙向閥的組合通過設置它們到通氣位置直到由控制器78致動從而移動到打開或關閉位 置。另一種方式是設置閥64(三通閥或雙向閥的組合)到打開位置以允許空氣從封套18 到歧管58流通。電磁閥80則可連接到歧管58在致動時打開以與大氣相通。
可提供封套18與大氣相通的連續過程用來最大化施加到胎面邊緣觀的壓力。一 旦腔室50的溫度達到預定溫度，定時傳感器76可執行一段預定長的時間。該段預定長 的時間可確保胎面邊緣觀密封并開始硫化。另一種可選方式是，時間的長度可以設置為 一旦硫化周期開始就開始。然而，不論發生哪一種情況，定時作用和溫度設置都必須在 下一個步驟可能發生之前得到滿足。如本文中使用的，胎面邊緣觀的密封意味著緩沖橡 膠16已經發生軟化并開始硫化，這樣空氣不會透入粘合線沈。這并不一定意味著緩沖橡膠16在胎面邊緣觀處已經完全硫化。如果在腔室50達到完全硫化壓力之前發生泄漏， 該系統可自動與大氣相通且胎面翻新應不會受到影響。
一旦時間和溫度條件已經得到滿足，可停止與大氣的通氣并且可允許流體穿過 調節閥74和電磁閥72的順序組合以將流體填充歧管58和封套18。在封套18內的流體 可提供對粘合線26更均勻的力。封套18內的壓力可能不會超過但可等于腔室50內的壓 力。然而，壓差通常小于腔室壓力，例如小于腔室壓力15psi的壓力。范圍可小于腔室 壓力大約15psi到大約3psi。
壓力調節閥74可供給流體達到其設定點。因此，壓力調節閥74可設置為小于 如上所述的腔室50硫化壓力的值。如果在一個或多個封套18內發生泄漏，當流體從腔 室50進入封套18時，歧管58內的壓力可開始增加。附接到歧管58的壓力釋放閥82可 釋放這些額外的壓力。如果泄漏足夠大以至于確定為封套18泄漏，組件56的相應的三 通閥64可與大氣相通。然而，“流率可變”閥81可提供給歧管58以釋放引起壓力釋放 閥82執行的壓力，但是其不夠大得以便使與泄漏組件56相關的三通閥64與大氣相通。
現在特別參考圖3，在一些情況下更優選在至少兩個階段操作翻新系統。在兩階 段的系統中，彼此串聯的額外的壓力調節閥83和電磁閥84可并行地連接第一組調節閥74 和電磁閥72。第二調節閥83可設置為壓力明顯地小于整個腔室壓力或腔室硫化壓力，且 小于第一調節閥74的設置。例如，第二調節閥83可設置為壓力等于或小于腔室硫化壓 力的50%。無論如何，所選壓力必須不會引起空氣滲透到胎面/胎體粘合處。進一步應 該注意，在給定時間處該設置不應該大于腔室壓力。這可通過壓力開關86來防止，其設 置為等于或大于第二調節閥83的壓力設置。壓力開關86可連接到控制器78以防止電磁 閥84允許流體進入封套18。因此，封套18不會被加壓超過腔室壓力。
常規硫化周期的操作可從流體添加到腔室50開始。當腔室50內的壓力和溫度 增加時，封套18可與大氣相通，如上所述。一旦已經達到第一溫度設置時，封套18的 通氣可停止且電磁閥84可打開，允許流體經過第二調節閥83在由調節閥83設置的第一 壓力水平處填充封套18。在經過應該確保胎面邊緣觀已經密封的一段時間長度之后，電 磁閥84關閉且電磁閥72打開使封套壓力達到第一調節閥74的更高設置。在硫化周期結 束時，封套18的吹風可通過電磁閥80完成。壓力可進一步從供給裝置66通過沿著具有 打開、關閉和通氣位置的外部流體壓力源70增加三通電磁閥90來通氣。
例如，對于85psig的硫化壓力而言，常規的翻新系統可將調節閥83設置為 65psig和將調節閥74設置為82psig。對于具有沈0° F的硫化溫度的系統而言，溫度設 置可為大約235° F-240。F且在系統保持65psig的時間段大約為15分鐘。
參考圖4，示出了具有兩個歧管100、102的常規系統。在一些翻新腔室中，腔 室內的溫度不可能精確一致。在這些情況下，首先在較熱的區域使那些輪胎/胎體組件 活化會更好，因此它們首先達到預定溫度，然后在稍后時間在較冷的區域使它們活化。 例如，在一些腔室中，腔室的中心部分104比端部106加熱慢。在這些情況下，翻新系 統可具有中心歧管100，在中心區域104提供翻新組件。端部的組件可通過具有第一部分 102a和第二部分10 的分裂的歧管102來供給。兩個部分10&、102b可通過導管108 連接。每個歧管100、102可通過導管114、116分別連接到相應的供給裝置110、112。 供給裝置110、112可以是具有調節閥118和電磁閥120的單個階段系統或上述具有額外的并行于第一設置118、120的調節器和電磁閥的雙階段系統。
按照這種方式，一個歧管100或102的輪胎/胎體組件可獨立于其它歧管102或 100的輪胎/胎體組件活化。每個歧管100、102可要求至少一個溫度傳感器122以使該 系統的相應部分104、106活化。多個歧管、供給裝置、溫度傳感器等等可用來要求降低 腔室內溫度波動的影響。
一種減少硫化時間的翻新輪胎的方法可節約能量消耗，同時增加每個單位 時間內翻新輪胎的產量。根據本發明的這種方法通過在相對高的溫度范圍，如在 290° F-330。F之間，或更具體而言是300° F，初始化硫化過程減少硫化時間。在硫 化完成之前，溫度可逐步降低到較低的溫度范圍，如在210° F_260° F之間，或更具體 而言是225° F，以完成硫化。在較高溫度的加熱/硫化時間可在50分鐘到100分鐘的 范圍內，或更具體而言是90分鐘，在較低溫度的硫化時間可在35分鐘到80分鐘之間， 或更具體而言是44分鐘。這是對整個硫化周期標準腔室硫化溫度070° F)的獨特的改 進。
根據本發明的方法通過使胎面/胎體“熱一點快一點”改善了在翻新硫化腔室 內翻新輪胎的硫化效率，從而在硫化周期內提早初始化硫化過程和以更快的速率獲取相 當的硫化。這允許更短的硫化時間并增加了產量和減少了能量使用。
以下是根據本發明的分步硫化方法的一個實例的成本和時間節省示例圖。硫化 分步溫度為300° F和225° F。
產品模擬試驗-分步硫化節省情況
硫化周期時間的節省
硫化方法加熱硫化時間吹風
標準硫化 401505
分步硫化90 (步驟1) 65 (步驟2) 5
硫化節省時間
硫化周期節省時間——17.9%
能量的節省
硫化方法 蒸汽狀態/硫化電力成本/硫化$.061/KWH)
標準硫化方法 3741bs$0.823
分步硫化方法 3321bs$0.670
節省能量 421bs的蒸汽$0.153
節省蒸汽——蒸汽使用量減少11.2%
節省電力——節省18.6%成本
盡管為了說明本發明的目的示出了具體實施例和細節，但在不偏離本發明和以 下權利要求書的范圍內得到的各種改變和改進對本領域技術人員來說是顯而易見的。總時間 195分鐘 160分鐘 35分鐘
權利要求
1.一種輪胎胎面翻新系統，其特征在于，腔室，所述腔室用于容納布置在輪胎胎體的胎冠部分上的預硫化胎面的組件；和 控制器，所述控制器用于在第一預定時間量確定腔室內的第一預定溫度，該控制器 隨后在第二預定時間量確定腔室內的第二預定溫度，所述第二預定溫度小于所述第一預 定溫度。
2.如權利要求1所述的系統，進一步地其特征在于，連接至用于從組件中抽空流體壓 力的歧管的裝置。
3.如權利要求1所述的系統，進一步地其特征在于，用于從組件中抽空流體壓力的裝置。
4.如權利要求1所述的系統，進一步地其特征在于，所述第一預定溫度在 290° F-330。F的范圍內。
5.如權利要求4所述的系統，進一步地其特征在于，所述第二預定溫度在 210° F-260。F的范圍內。
6.如權利要求1所述的系統，進一步地其特征在于，所述第一預定時間量在35分 鐘-80分鐘的范圍內。
7.如權利要求6所述的系統，進一步地其特征在于，所述第二預定時間量在50分 鐘-100分鐘的范圍內。
全文摘要
本發明涉及將胎面固定到輪胎胎體上的分步硫化。一種輪胎胎面翻新系統包括用于容納布置在胎體的胎冠部分上的預硫化胎面的組件的腔室和用于在第一預定時間量確定腔室內的第一預定溫度的控制器。該控制器隨后在第二預定時間量確定腔室內的第二預定溫度。第二預定溫度小于第一預定溫度。
文檔編號B29D30/56GK102019704SQ201010520488
公開日2011年4月20日 申請日期2010年9月10日 優先權日2009年9月10日
發明者J·M·小阿爾真奇亞 申請人:固特異輪胎和橡膠公司