用于连续轮胎胎面挤压、模制和硫化的系统的制作方法

本发明的标的物大体上涉及用于连续挤压、模制和硫化轮胎的胎面的系统。

背景技术：

用于制造轮胎胎面的常规方法包含多步骤的非连续过程。通常，从在本文中被称作橡胶或橡胶材料的基于橡胶的调配物中挤压出具有所要横截面轮廓的橡胶条。橡胶材料通常包含多种组分，例如功能弹性体、树脂、碳黑填充剂、非碳黑填充剂，和/或其它物质。作为挤压过程的部分，橡胶进行加热和流化。来自挤压机螺钉的压力压迫橡胶穿过挤压机出口上的压模，所述压模将所要轮廓赋予到橡胶条。例如，所述条可为平坦的、具有锥形侧面，且包含沿着它的长度延伸的一个或多个凸条。接着，经挤压橡胶条进行卷绕和存储。在随后的处理和存储期间，来自挤压过程的热能在橡胶冷却时通常会有所损失。

为了施加胎面花纹，将橡胶条解开、定长切割，并作为单独的片件定位到模具中。将每个条放置到模具上需要单独地将每个片件小心地定位到模具中。此类放置可在人工密集型过程中执行，所述过程需要移动相对沉重的橡胶带。作为模制过程的部分，每个橡胶条在模具中进行再加热，以便硫化橡胶以及促进将胎面特征模制成橡胶条。

接着，将所得的胎面橡胶条从模具中去除。再次，这可手动执行。接着，每个胎面橡胶条可再次进行存储直到它被施加到轮胎胎体。将胎面条与轮胎胎体接合可能需要额外加热，以便完成硫化过程并将轮胎附着到胎体。

用于产生胎面的此类常规的非连续处理的效率低下。在挤压之后热能的损失意味着为了对橡胶进行再加热以供随后的模制和硫化，一定会引发额外的能量消耗。挤压和模制两者之间的橡胶的存储和处理增加了呈劳动和空间形式的额外消耗。另外，多次加热相同的橡胶条需要在整个特定时段内小心地控制温度，以便确保实现适当的硫化总量。

因此，用于挤压、模制和硫化橡胶以制造轮胎的胎面的系统将是有用的。可减少或消除挤压和模制之间的橡胶的存储和再加热的系统将是有益的。可连续执行这些操作的此类系统将尤其有用。

技术实现要素：

本发明提供一种用于连续挤压、模制和硫化胎面橡胶的系统。多个离散模具分区沿着纵向轴线彼此邻近地布置在模具分区传送机构的馈入和馈出之间，所述模具分区传送机构延伸穿过经加热的压力机。当模具分区按步骤沿着过程方向连续推进时，挤压橡胶材料并将其放置到靠近馈入端的模具分区中的至少一个上，以使得细长的橡胶材料条沿着纵向轴线在多个模具分区上方延伸。压力机用于通过在推进模具分区的步骤之间按压多个压板之间的模具分区而将热和压力施加到细长条。当橡胶材料条离开压力机时，将模具分区从橡胶材料中依序去除并返回到馈入。定位在馈入附近的挤压机出口可朝向或远离模具分区移动，以供应橡胶材料和防止从模具分区回流。

通过连续地将橡胶材料从挤压机直接转移到模具分区，本发明(例如)通过降低模制和硫化胎面所需的总热能以及消除模制之前的经挤压橡胶材料的存储来实现效率的显著提高。本发明还有利于允许同一设备与不同橡胶材料一起使用以在最小建立调整的情况下形成不同胎面。还可实现对在模制过程中将橡胶材料置于压力下所历经的时间量的更精确控制。本发明的额外目标和优点将在以下描述中部分地阐述，或可根据所述描述显而易见，或可以通过实践本发明来获悉。

在一个示例性方面中，本发明提供一种用于使用被布置成沿着纵向轴线彼此邻近的多个模具分区来连续模制和硫化轮胎胎面的方法。模具分区被定位在第一下压板上和在邻近的第二下压板上。所述方法包含以下步骤：在模具分区和一个或多个上压板之间按压细长的橡胶材料条，所述橡胶材料条以连续方式在模具分区上方延伸；通过降低第一下压板和第二下压板两者来降低模具分区；沿着过程方向推进模具分区和橡胶材料条，以便将第一下压板和第二下压板上的所有模具分区移位远离第一下压板；将第一下压板降低到低于第二模具压板的竖直位置；在过程方向上在第一下压板上方挤压额外的橡胶材料，所述额外的橡胶材料与所述细长的橡胶材料条连续连接；将模具分区定位到第一下压板上；提升第一下压板和第二下压板；以及利用所述橡胶材料条和所连接的额外橡胶材料重复先前步骤。

在另一示例性实施例中，本发明提供一种用于连续模制和硫化轮胎胎面的设备。所述设备界定纵向轴线。所述设备包含具有出口的挤压机，所述出口用于将经挤压的橡胶材料流提供到多个可移动模具分区上。模具分区传送机构被布置成沿着纵向轴线，并且被配置成用于沿着过程方向移动模具分区。模具分区传送机构具有馈入端和馈出端。一个或多个上压板被定位在模具分区传送机构上方。

第一下压板被定位在模具分区传送机构的馈入端附近。第一下压板可沿着竖直方向相对于一个或多个上压板移动。第二下压板被定位成邻近于第一下压板且在第一下压板的下游。第二下压板可沿着竖直方向相对于一个或多个上压板移动。第一液压电动机被配置成用于升高和降低第一下压板。第二液压电动机被配置成用于升高和降低第二下压板。

参考以下描述以及所附权利要求书，本发明的这些以及其它特征、方面以及优点将得到更好的理解。并入在本说明书中并且构成本说明书的一部分的附图说明本发明的实施例，并且与所述描述一起用于解释本发明的原理。

附图说明

本发明的针对所属领域的技术人员的完整且令人能够实现的揭示(包含其最佳模式)在说明书中得到阐述，所述揭示参考附图，在所述附图中：

图1说明用于连续挤压、模制和硫化轮胎胎面的设备的示例性实施例的透视图。

图2说明图1的示例性设备的俯视图。

图3是包含示例性模具分区的本发明的示例性模具单元的透视图。

图4提供图1的在馈入端附近的示例性设备的侧视图。

图5是图1的示例性设备的馈入端的近距透视图。

图6是形成图1的设备的部分的示例性压力机的透视图。

图7到13是图1的示例性设备的馈入的近距侧视图，且说明本发明的示例性方法中的某些步骤。如本文中所描述，对于图7到13，在图4中出现的元件中的一些已经去除，以更加清晰地描述本发明。

具体实施方式

用于连续挤压、模制和硫化胎面的示例性设备100分别在图1和2的透视图和俯视图中说明。设备100包含若干机构，对所述机构的描述和操作将在本文中进一步阐述。出于描述本发明的目的，现在将详细地参考示例性设备100，所述设备100的一个或多个实例在图式中说明。提供设备100是为了解释本发明，而不是限制本发明，并且还将用于描述本发明的示例性方法。所属领域的技术人员将清楚，在不脱离本发明的范畴或精神的情况下，可以对本发明的示例性方法和设备进行各种修改和变化。例如，说明或描述为一个实施例(例如设备100)的部分的特征可与另一实施例一起使用，以产生再另一实施例。因此，希望本发明涵盖此类修改和变化，所述修改和变化处于所附权利要求书及其等效物的范畴内。

参考图1和2，示例性设备100包含定位在模具分区传送机构104的馈入端106附近的挤压机或挤压机器102。挤压机102接收橡胶材料，并使用旋转螺钉以在高压和高温下混合和素炼材料。本发明的一个优点是可使用同一设备100对多种不同橡胶材料进行挤压和模制以提供多种胎面。处理为连续细长的橡胶材料条的橡胶材料通过挤压机出口126离开挤压机102，所述挤压机出口126可包含将整体形状或轮廓赋予到经挤压橡胶条的压模。挤压机102和/或挤压机出口126可沿着纵向轴线l在第一和第二位置之间来回移动，如将进一步描述。

橡胶材料条(或橡胶条)在离散模具单元118的模具分区146(图3)上进行传送，并通过所述模具分区146进行模制，将所述模具分区146沿着模具单元传送机构104以邻近的方式可释放地链接在一起。橡胶条在多个模具单元118上方连续地延伸，并因此沿着过程方向f通过模具分区传送机构104进行移动。如本文所使用，过程方向f表示在橡胶材料条由设备100进行处理时它的整体移动。过程方向f平行于由设备100的长度界定的纵向轴线l。模具分区传送机构104在馈入端106和馈出端108之间纵向地延伸。

模具分区传送机构104包含(例如)机动轨105以提供模具单元118沿着过程方向f的移动。可替换的是，使用滚轴或环形带的输送机系统可用于传送模具单元118。同样，模具单元118可沿着过程方向f进行推动、牵拉和/或输送。也可使用用于模具分区传送机构104的其它结构。

在细长的橡胶条沿着过程方向f移动，进行加热和模制的同时，模具单元118移动穿过压力机114。在馈出端108附近，橡胶条进行脱模——即，胎面模具单元118从橡胶条中单独地去除，所述胎面特征已经通过模具分区146而模制到所述橡胶条上。接着，通过馈出端横向传递装置122，沿着横向方向t(与纵向轴线l正交)将胎面模具单元118从模具分区传送机构104传递到模具分区返回机构110。

通过举例，模具分区返回机构110可具有类似于机构104的建构，例如机动输送机系统、轨和/或具有一个或多个装置的多个滚轴，所述装置用于在箭头r的方向上沿着机构110传送模具单元118，所述箭头r的方向与过程方向f相反。也可使用用于机构110的其它结构。另外，模具分区返回机构110可包含一个或多个加热装置，所述加热装置用于当模具单元118在机构110上行进时加热模具单元118。

在箭头r的方向上行进机构110的长度后，馈入横向传递装置120用于沿着横向方向t传递模具单元118。将模具单元118从模具分区返回机构110传递到在馈入端106附近的模具分区传送机构104——其中模具单元118可从挤压机102接收额外的橡胶材料。同样，在设备100的操作期间，模具单元传送机构104、模具单元返回机构110和传递装置120与122形成用于连续移动模具单元118的环路，以将模具单元118连续供应到压力机114和从压力机114中去除。

图3提供模具单元118的部分透视图。对此示例性实施例，模具单元118各自包含定位在横向相对的模具支撑轨130之间的模具分区146。沿着设备100的纵向轴线l将经挤压的橡胶材料条接收到多个邻近的模具单元118的模具表面148上。尽管未示出，但是模具表面148包含用于将胎面花纹模制到橡胶材料中的特征。模具分区146和支撑轨130各自连接到模具背面128。邻近的模具背面128可使用以互补方式与凹槽168啮合的一个或多个舌片132(图3和5)而与彼此选择性地锁紧和解锁。也可使用其它机构。

因此，在沿着过程方向f通过模具分区传送系统104推进互锁模具单元118时，互锁模具单元118一起移动。对模具单元118的此示例性实施例，模具背面128具备一对相对凹口148，所述凹口供模具分区传送系统104使用以沿着过程方向f牵拉模具单元118。提供模具单元118的建构仅作为实例，也可使用其它结构。例如，模具单元118可建构为具有或不具有背面128和轨130的集成元件。

图4提供在馈入端106附近的设备100的部分侧视图，而图5提供馈入106附近的部分透视近距视图。挤压机102包含具有挤压机出口126的喷嘴124，细长的橡胶材料条被挤压穿过所述挤压机出口126。图4和5描绘在第一位置的挤压机出口126，其中它抵靠模具单元118推动密封件134以防止用压力机114施加压力时，橡胶材料从模具单元118回流，如下文进一步描述。

压力机114包含上压板136。在此示例性实施例中，上压板136示出为沿着纵向轴线l延伸的单个不可移动元件。然而，在其它实施例中，上压板136可建构为一个或多个上压板，并且此类压板可以是可移动的。上压板136提供表面，在硫化和模制过程期间，细长的橡胶材料条在压板136和模具单元118的模具分区146之间抵靠所述表面进行按压。

为了保护上压板136，环形带112在上压板136和模具单元118中的橡胶条之间沿着纵向轴线l延伸穿过压力机114。环形带112在压力机114(图1和2)的顶部上方返回。利用细长橡胶条和模具单元118的移动，滚轴138和140用于沿着过程方向f推进带112。滚轴138和140在箭头j的方向上进行旋转，并且带112在箭头m的方向上沿着顶部返回。多个步进式滚轴144用于控制环形带112在馈入106处的进入。环形带112可由(例如)钢网构成，其中抗粘性织物被放置在接触侧面142上，以阻止细长橡胶条粘住上压板136。对于一些橡胶调配物，如果橡胶材料穿过，那么即使在使用了抗粘性织物的情况下，上压板136也可能需要进行清洗。

现在参考图4和6，设备100的压力机114包含第一下压板150和第二下压板152。当在压力机114中并且通过抵靠上压板136推动细长的橡胶材料条而选择性地将压力施加到所述橡胶材料条时，压板150和152用于升高和降低模具单元118。在此示例性实施例中，第二下压板152沿着纵向轴线l的长度比第一下压板150的长度大得多。通过举例，第一下压板150可具有沿着纵向轴线l的0.4米的长度，而第二下压板具有5米的长度。对此特定实施例，第一下压板150用于在其沿着过程方向f一次一个地推进时一次升高或降低(参照竖直方向v)一个模具单元118。第二下压板152用于在它们沿着过程方向f推进时升高和降低多个模具单元118。

压板136、150和152中的一个或多个还可用于在细长的橡胶材料条穿过压力机114时将热施加到所述橡胶材料条。通过举例，压板中的一个或多个可装备有内部通路以供热传递流体的流动，所述热传递流体通过压板进行加热和抽吸以用于传递热能。也可使用用于在压力机114中加热橡胶材料的其它加热机构。本发明的一个优点是最小化热能从挤压材料中的损失，因为所述热能从挤压机102直接递到压力机114。如先前所陈述，在挤压过程期，橡胶材料进行加热。因此，相比于在被放置到胎面压力机中之前就已经允许冷却的橡胶材料，在压力机114中加热橡胶材料需要更少的热能。压力机114包含在所示出的框架116内。

一个或多个电动机用于升高和降低压板150和152。对于示例性压力机114，第一液压电动机154用于升高和降低第一下压板150，多个第二液压电动机156(例如，10个)用于升高和降低第二下压板152。例如，可提供电动机150和156作为液压气缸。也可使用其它电动机和/或配置。电动机154和156的操作与橡胶材料条通过压力机114的移动同步，如将进一步描述。

现将阐述本发明的使用示例性设备100的示例性方法。使用本文中所揭示的教示内容，所属领域的技术人员将理解示例性方法还可与其它示例性设备一起使用以提供额外示例性方法。

转向图7到13，以侧视图示出压力机114的部分。为了更加清晰地描述本发明，在图7到13中去除了模具单元返回机构110和其它特征，以便更清楚地揭示压力机114的其它组件的操作。

在图7中(且同样地，在图4中)，挤压机102处于第一位置，在所述第一位置中，挤压机喷嘴124抵靠模具单元118a的一个侧面164a按压密封件134。第一下压板150和第二下压板152按压模具单元118(箭头p)，以便按压模具单元118和一个或多个上压板136之间的细长的橡胶材料条，从而对所述条进行模制和硫化。此类按压通过(例如)启动电动机154和156来执行。

为了防止在此类按压期间橡胶材料从模具单元118回流到挤压机102中，启动挤压机102以便穿过喷嘴124和密封件134到模具单元118中施加压力于橡胶材料上。这会随着电动机或其它装置在过程方向f上朝向模具单元118a推动挤压机102和/或出口126时发生，以使得密封件134防止或最小化挤压机喷嘴124和模具单元118a之间的橡胶材料的损失。尽管在图7到13中未示出，但如先前描述，在接触侧面142上的具有抗粘材料的带112定位在模具单元118上的橡胶材料和一个或多个上压板136之间。在图7中，橡胶材料条、带112和模具单元118是静止的——即，它们不沿着纵向轴线l移动。

在参考图8描述的随后的示例性步骤中，停用挤压机102以便解除它通过喷嘴124施加到模具单元118中的橡胶材料的压力。例如，可关闭转动挤压机102中的螺钉的电动机的电源。将挤压机102和/或挤压机出口126移动到远离模具单元118的第二位置，如由箭头b指示。此类移动在134和模具单元118a之间产生间隙w。通过举例，如沿着纵向轴线l所测量，间隙w可为约2mm，但是也可使用其它距离。还通过停用电动机154和156以使得压板150和152不再抵靠模具单元118和上压板136(即，沿着朝向上压板136的竖直方向v)施加向上力来释放施加在定位于模具单元118和一个或多个上压板136之间的细长的橡胶材料条上的压力。可在当挤压机出口126远离模具单元118移动时的步骤之前或期间释放压力。在图8中，橡胶材料条、带112和模具单元118仍处于与图7中所描绘相同的位置。

现参考图9，如由箭头d1指示同时降低(即，沿着远离上压板136的竖直方向v移动)第一下压板150和第二下压板152，以便(例如)允许从模具单元118承载的模具分区146上的橡胶材料条释放各种气体。此类移动在模具单元118和一个或多个上压板136之间产生小间隙s。竖直向下移动的量可能极小。例如，在一个示例性实施例中，向下移动为约3mm。也可使用其它距离。在图9中，橡胶材料条、带112和模具单元118仍处于与图7和8中所描绘相同的位置。

随后，如图10中所示，通过模具单元传送系统104沿着过程方向f推进或导引模具单元118，以使得压板150和152上的所有模具单元118移位远离第一下压板150。沿着过程方向f的移动量与模具单元118中的模具分区146的沿着纵向轴线l的宽度mw相同(见图3和7)。值得注意的是，如最佳见于图10中，模具单元118的侧面164a仍与第一下压板150重叠或悬挂在第一下压板150上方。在将模具单元118推进一个宽度mw的同时，还通过旋转滚轴138和140(图1中的箭头j)来将环形薄片112沿着纵向轴线l推进宽度mw的量。另外，沿着竖直方向v将第一下压板150进一步降低(箭头d2)到低于第二下压板152的位置。

在推进模具单元118时，橡胶材料条与模具单元118还沿着纵向轴线l移动宽度mw的量。同时，启动挤压机102以便沿着过程方向f并在第一下压板150上挤压额外的橡胶材料162。值得注意的是，额外的橡胶材料162保持与模具单元118上的橡胶材料条以及挤压机出口126连续地连接。在一个示例性实施例中，沿着过程方向f以某一速度挤压额外的橡胶材料162，所述速度匹配沿着过程方向f将模具单元118推进一个模具宽度mw的速度。这可(例如)通过使挤压机102中的螺钉(未示出)的旋转速度与通过模具单元传送系统104沿着过程方向f推进模具单元118的速度同步来实现。单独的机构(未示出)可用于在挤压橡胶材料以放置到另一模具单元118上时提供对橡胶材料的支持。

在可关闭压力机114以对额外的橡胶材料162进行模制之前，必须将另一模具单元118定位到第一下压板150上。现在返回图2，如先前陈述，在馈出端108处，通过在橡胶材料条离开压力机114时从模具单元118中一次一个地去除橡胶材料条，对所述橡胶材料条进行脱模。图2示出了脱模模具单元118z沿着模具单元返回机构104返回(箭头r)到馈入端106。在到达馈入端106之后，通过馈入传递装置120沿着横向方向t将模具单元118z传递到挤压机102和第一下压板150之间的位置。接着，沿着纵向轴线l将模具单元118z移位到第一下压板150上。

如图11中所示，第一下压板150仍处于与图10中所示相同位置，同时模具单元118z被定位在压板150上。在此步骤期间，挤压机102保持为非作用的，而第二下压板152上的其它模具单元118(例如，118a、118等)仍处于与图10相同的位置。环形薄片112也保持它沿着纵向轴线l的位置。

现在，沿着竖直方向v将第一下压板150提升到与第二下压板152相同的高度。通过致动液压电动机154来提升下压板150。此类移动升高模具单元118z，以使得它的前侧164z与模具单元118a的后向侧面164a对齐。此类对齐允许模具单元118a上的一对舌片132(图3)被接收到模具单元118z上的一对凹槽168(图3)中，由此将单元118z和118a互锁。此类互锁允许包含单元118a、118b、118z的模具单元118通过模具单元传送机构104沿着纵向轴线l一起移动。

随后，如图12中所示，将第一下压板150和第二下压板152同时升高(箭头e)以封闭间隙s(图11)并抵靠一个或多个上压板136接触模具单元118。同时致动液压电动机154和156以便提升压板150和152。当挤压机102尚未移向压力机114时，间隙w仍在密封件134和模具118z之间。

在图13中，挤压机102和/或挤压机出口126移动(箭头h)回到它的第一位置，以使得挤压机喷嘴124抵靠模具单元118z的一个侧面164压迫密封件134，从而防止橡胶材料的泄漏。启动挤压机102以便将压力施加到模具单元118和上压板136之间的橡胶材料条(包含额外的橡胶材料162)，从而防止回流。同时致动液压电动机154和156以便抵靠一个或多个上压板136按压(箭头p)模具分区118。

因此，接着，从图7开始重复刚刚描述的示例性步骤，以提供细长的橡胶材料条的连续挤压、模制和硫化。使用本文中所揭示的教示内容，将理解，设备100连续操作以沿着过程方向f一次一个地推进模具单元118中的模具分区146。每当推进模具分区146和对应的模具单元118时，启动挤压机102以挤压额外长度的橡胶材料，从而填充使用机构110返回到馈入的模具分区146。每次这样推进模具单元118时，在馈出端108处对一个模具单元118进行脱模，以便通过机构110返回到馈入端106。

可以相对于压力机114和模具分区118的其它定向放置挤压机102。例如，挤压机102可被定位成沿着压力机114的横向侧中的一个，以使得挤压机102和/或出口126沿着横向方向t移动。

离开馈出端108的经模制橡胶材料条可在施加到轮胎胎体之前进行其它步骤。例如，经模制橡胶材料条可进行冷却并接着卷起以供存储。也可应用其它步骤。

虽然已关于本发明的具体示例性实施例及其方法详细地描述本发明的标的物，但应了解，在获得对前述内容的理解之后所属领域的技术人员可容易地产生对此类实施例的更改、变化及等效物。因此，本发明的范畴是示例性的而非限制性的，并且本发明并不排除包含对本发明的这些修改、变化和/或添加，如对所属领域的一般技术人员来说使用本文所揭示的教示内容将容易清楚的。