形成弹性带的方法与流程

本发明涉及用于形成弹性带的方法。

背景技术：

由橡胶弹性片生产轮胎部件是现有技术中已知的，橡胶弹性片然后被切割一定长度，在圆柱形的成型鼓上其端部通过重叠或对接接头被结合在一起。由于轮胎部件被平的组装在圆柱形的轮胎成型鼓上，并且然后被扩张成环形形状，在进行模制前每个部件必须置于紧张或压缩状态。当部件在硫化过程中被加热时，这种对不同部分的拉伸导致不同橡胶部分之间的滑动。已经存在使不同部分之间滑动最小化的尝试。另一个劣势在于轮胎具有叠接的部件，其中叠接造成轮胎不均匀。

轮胎生产者已经越来越将其努力集中到消除轮胎的不均匀。更近些时候，轮胎生产者用非硫化橡胶的连续带制造轮胎部件。非硫化橡胶的薄、窄带在转动的鼓或环形形状的芯部上被周向地编织多数次，其中前述带被连续地层叠或堆叠以便形成轮胎部件的所期望的形状。参见如，美国专利Nos.6,372,070和4,963,207。橡胶带通常使用挤出装置直接挤出到轮胎成型鼓或环形芯部上。替代地，带可以压轧成型，并且然后传送到轮胎鼓或芯部上。

该形成轮胎部件的带层叠方法具有消除叠接部分的优点，因为环形的轮胎部件通常由一个连续带形成。带层叠还具有允许生产中的灵活性的进一步的优点，因为轮胎部件的外形可能会随轮胎的不同而改变。

公知的是，通过喷嘴或成型模具挤出橡胶并使用辊子或压合装置将橡胶带涂敷在轮胎成型鼓上。但是，由于小的出口区开口，此类系统通常具有导致系统中的橡胶的高压和高温的缺点。如果通过系统时橡胶的停留时间太慢，如果温度过高的话，橡胶可能被烤焦。因此，期望具有改善的系统，其可以在形成橡胶带的期望的形状时降低系统的温度和压力。

技术实现要素：

定义

轮胎的“扁平率或高宽比（aspect ratio）”表示其断面高度（SH）与其断面宽度（SW）的比。

“轴向的”和“轴向地”在表示平行于轮胎旋转轴线的线或方向。

“胎圈（bead）”表示轮胎的包括环形抗拉构件的部分，带有或不带其它加强元件如胎圈芯包布（flipper）、胎跟加强层（chipper）、三角胶芯（apex）、护趾胶（toe guard）和胎圈包布（chafer）以便适配于轮辋设计。

“带束层加强结构（belt reinforcing structure）”表示由平行帘线构成的至少两层帘布层，帘线经过编织或未经编织，位于胎面下方，非锚定于胎圈上，并且具有相对于轮胎的赤道面向左和向右的在17度到27度之间的帘线角度。

“胎体（carcass）”表示除带束层结构、胎面、底胎面以及帘布层上的胎侧橡胶之外的轮胎结构，但是包括胎圈。

“周向”表示沿着与轴向方向垂直的环形轮胎表面的周长延伸的线或方向。

“胎圈包布”（chafers）是指位于围绕轮胎胎圈外侧的狭窄的带形材料，用于保护帘布层不受轮辋损害，分散轮辋上方的挠曲，以及封闭轮胎。

“胎跟加强层（chippers）”表示位于轮胎的胎圈区域内的加强结构。

“帘线（cord）”表示组成轮胎中的帘布层的加强线束之一。

“设计轮辋（design rim）”表示具有特定配置和宽度的轮辋。就本说明的目的，设计轮辋以及设计轮辋宽度由在轮胎生产地有效的行业标准确定。例如，在美国，设计轮辋由Tire and Rim Association确定。在欧洲，轮辋在European Tyre and Rim Technical Organization – Standards Manual中确定，并且术语设计轮辋与标准测量轮辋表示的意思一致。在日本，标准化组织为The Japan Automobile Tire Manufacturer's Association。

“赤道面（EP）”表示垂直于轮胎的旋转轴线并且穿过其胎面中心的平面。

“印迹”（footprint）表示在零速度及标准载荷和压力下，轮胎胎面与平坦表面的接地面积或接触面积。

“内衬（innerliner）”表示形成无内胎轮胎的内表面的弹性体或其它材料的一层或多层，其含有轮胎内的充气流体。

“净接地率”（net-to-gross ratio）表示与在印迹中的道路表面接触的轮胎胎面橡胶，除以印迹中胎面的面积（包括非接触的部分例如沟槽）的比率。

“标准轮辋直径”表示在轮胎的胎圈部分所在的位置处，轮辋凸缘的平均直径。

“标准充气压力（normal inflation pressure）”是指由适当的标准组织为轮胎使用状况选定的具体设计充气压力和负荷。

“标准载荷（normal load）”是指由适当的标准组织为轮胎使用状况选定的具体设计充气压力和负荷。

“帘布层（ply）”表示由涂覆有橡胶的平行布置的帘线构成的连续的层。

“径向的”和“径向地”表示在径向方向上朝着或远离轮胎的旋转轴线的方向。

“子午线轮胎（radial-ply tire）”表示带束或周向地限制的充气轮胎，其中，从胎圈延伸至胎圈的帘线以相对于轮胎赤道面在65度与90度之间的帘线角设置。

“断面高度（section height，SH）”表示在轮胎赤道面上从名义轮辋直径到轮胎外直径的径向距离。以及

“断面宽度（section width，SW）”表示以标准压力对轮胎充气24小时之时及之后，但并未承载的情况下，平行于轮胎轴线且位于其胎侧的外部之间的最大线性距离，不包括由于标签、装饰或保护带而导致的胎侧升高。

本发明还提供了以下方案：

1. 一种形成弹性材料的带的方法，所述方法包括如下步骤：将弹性材料泵送经过喷嘴，将喷嘴的开口定位成与可转动的辊子匹配接合，转动所述辊子，由此辊子的转动拉动弹性体材料经过所述喷嘴的出口，形成带。

2. 如方案1所述的方法，其中所述弹性材料为熔融状态。

3. 如方案14所述的方法，其中所述喷嘴的出口形成在辊子的外表面和喷嘴的边缘之间。

4. 如方案1所述的方法，进一步包括如下步骤：将熔融的弹性材料泵送经过位于所述开口的模具，然后在转动的辊子的外表面上形成成型的弹性体带。

5. 如方案4所述的方法，进一步包括如下步骤：将所述辊子压靠在轮胎成型鼓上，由此橡胶带粘附到所述轮胎成型鼓的表面。

6. 如方案1所述的方法，其中所述喷嘴将所述弹性材料直接紧压在辊子的外表面上。

7. 如方案1所述的方法，其中所述喷嘴具有成型的模具表面，所述模具表面与所述辊子的弯曲的外表面配合以形成喷嘴出口。

8. 如方案1所述的方法，其中所述喷嘴的开口位于弯曲的下表面上。

9. 如方案1所述的方法，其中所述辊子的外表面具有约200到350°F范围内的温度。

10. 如方案1所述的方法，其中所述泵装置为挤压机。

11. 如方案1所述的方法，其中所述泵装置为与齿轮泵组合的挤压机。

12. 如方案1所述的方法，其中所述喷嘴的出口具有V字型出口。

13. 一种形成弹性材料的带的方法，包括如下步骤：将喷嘴的弯曲的下表面定位为与可转动的辊子匹配接合，将弹性材料泵送经过所述喷嘴，所述喷嘴具有在下表面上的出口，将熔融的弹性材料挤出到辊子的外表面上，并且然后将所述熔融的弹性材料挤出经过喷嘴的出口形成成型的带。

14. 如方案1所述的方法，其中所述喷嘴将所述弹性材料直接紧压在辊子的外表面上。

15. 如方案1所述的方法，其中所述弹性材料在所述喷嘴中为熔融状态。

16. 如方案1所述的方法，其中所述弹性材料在所述设备中为熔融状态。

17. 如方案1所述的方法，其中所述弹性材料在进入所述设备前为熔融状态。

18. 如方案1所述的方法，其中所述弹性材料被涂敷到辊子的外表面时为熔融状态。

19. 如方案1所述的方法，其中所述喷嘴具有成型的模具表面，所述模具表面与所述辊子的弯曲的外表面配合以形成喷嘴出口。

20. 如方案1所述的方法，其中所述辊子的外表面具有约200到350°F范围内的温度。

21. 如方案1所述的方法，其中所述泵装置为挤压机。

22. 如方案1所述的方法，其中所述泵装置为与齿轮泵组合的挤压机。

23. 如方案1所述的方法，进一步包括内部沟槽，其中所述内部沟槽的面积减少。

24. 如方案1所述的方法，其中所述喷嘴的出口具有V字型出口。

25. 一种形成橡胶物件的方法，包括如下步骤：将喷嘴的弯曲的下表面定位为与可转动的辊子匹配接合，将弹性材料泵送经过所述喷嘴，所述喷嘴具有在下表面上的出口，由此熔融的弹性材料被转动的辊子拉动经过所述喷嘴的出口形成成型的带，并且然后将所述带涂敷到轮胎成型鼓上。

附图说明

通过示例的方式并参考所附附图对本发明进行说明，其中：

图1是本发明的橡胶涂敷设备的立体图；

图2本发明的橡胶涂敷设备中的辊子和喷嘴的放大立体图；

图3是图1中设备的侧面剖面图；

图4是辊子和喷嘴的侧视图，其中喷嘴以移除一半喷嘴的方式示出；

图5是喷嘴的侧视图；

图6是喷嘴出口的立体图；

图7是喷嘴的出口的端视图；

图8是橡胶涂敷设备的侧视图，示出了向轮胎成型鼓涂敷橡胶带。

具体实施方式

图1-7示出了橡胶涂敷设备100的第一实施例。涂敷设备100提供了用于将单一连连续的编织带或多数个非硫化橡胶带快速且有效地形成为弹性轮胎部件的新型设备。非硫化橡胶的连续带可直接涂敷在轮胎成型表面，例如，如图8中所示的轮胎成型鼓A，或环形芯部（未示出）。

如图1中所示，涂敷设备100包括支撑框架110（为了清晰起见，支撑框架110已被部分移除），和辊子喷嘴200。支撑框架可进一步包括用于在X，Y和Z方向（未示出）移动整个涂敷设备的支撑导轨。可转动联接111被安装在支撑框架110上，并具有使辊子300绕固定点114枢轴转动（如图4中所示）的功能。可转动联接111连接到致动器臂112，致动器臂112前后移动以使可转动联接111绕固定点114枢轴转动。

如图3中所示，支撑框架110包括用于连接到橡胶泵装置的安装凸缘102，所述橡胶泵装置例如挤压机、齿轮泵、挤压机-齿轮泵组合、或橡胶注入器（未示出）。适用于本发明的挤压机由德国慕尼黑的AZ Formen und Maschienenbau制造。来自橡胶泵装置的橡胶或弹性体输出被送入安装凸缘的内部通道103，并且然后进入转换元件120。转换元件120具有内部沟槽126，内部沟槽126具有入口端122和出口端124。入口端122优选地具有比出口端124更大的面积，这导致沟槽126具有渐减的面积或漏斗的形状。沟槽126还具有相对于X轴范围在大概30度到大概75度之间的向下角度，更通常地为45-60度。转换元件的出口端124连接到喷嘴210的入口端202。

喷嘴210（最佳地在图3-7中示出）具有大致呈圆柱状形状的外部本体211，其在喷嘴出口223以成角的面212结束。喷嘴具有内部沟槽221，其具有从入口端202到喷嘴的出口孔口223渐减的面积。喷嘴的成角的面212以边缘214结束。边缘214在成角的面212和喷嘴的弯曲的出口表面230之间形成交接处。边缘214的下表面具有成型的模具表面216，其与辊子300的弯曲的外表面配合以形成喷嘴出口。在本示例中，成型的模具表面216具有平的边缘217，其带有相对的倾斜的端部218、219，并形成带有倾斜的边缘的带。模具形状并不限定于示出的外形，并且可以形成其他期望的形状。喷嘴弯曲的下表面230成型为与辊子300的外表面配合以便形成带。喷嘴的下表面具有优选为V型的开口231。开口231具有轴向宽度A和径向长度L，其中长度是轴向宽度A的1.5倍。开口231的宽度足以允许橡胶在从出口232出去之前接合辊子300的外表面。宽的开口允许橡胶或弹性体接合辊子的外表面。随着辊子300的转动，辊子300的外表面与通过喷嘴流出的橡胶接合，并向喷嘴出口232拉动橡胶。辊子对橡胶的拉动降低了橡胶在移动通过系统100时橡胶的内部压力和温度。更低的挤出温度降低了橡胶的弹力。当橡胶被拉向喷嘴出口232时，其被上边缘214的模具表面217，218，219和辊子的外表面300成型。

示出的出口喷嘴的模具表面217，218，219具有梯形的形状，但是也可以使用其他外形，例如，但不限于，正方形、长方形、三角形等。从喷嘴孔口的橡胶带输出的宽度通常为大约15mm的宽度，但可以在5mm到30mm的范围内变化。可以使用外部或内部加热器（未示出）将喷嘴212选择地加热到大约0到大约200华氏度的温度范围。

如图8中所示，喷嘴210通常可被定向为相对轮胎成型鼓A、芯部（未示出）或其他涂敷表面成角β，角β在大约0度到大约50度的范围内，更通常地在20-35度的范围内。如图8中所示，来自喷嘴的橡胶首先粘附到辊子300，并且然后被推过喷嘴出口，并且然后通过转动的辊子300被涂敷在轮胎成型鼓A上。压合辊400临近辊子300设置，并施加压力以将带紧固在成型鼓上。压合辊400附接到连接臂402上，连接臂402枢转地连接到支撑框架110上。压合辊400连接到致动器臂404，致动器臂40连接到致动器406。

辊子组件300优选地具有内部加热器，用来将外表面加热到大约200至大约400华氏度的范围内，并且更优选地在大约350至大约400华氏度的范围内。由此，辊子具有热刀的功能，涂抹新放置的橡胶并使其平滑，将临近的橡胶带融合并混合在一起，使其成为均质体。由于停留时间短，较高的辊子温度不会影响橡胶的固化。由于辊子朝向成型鼓的压力，压合组件400执行压合功能，抹出气泡。辊子的外表面还有助于成型形成的部件。

辊子组件300优选地连接到联接系统500，如图4中所示，联接系统500连接到汽缸，由此辊子300可以升起和降低。

下列步骤描述了轮胎部件（例如胎侧、胎圈包布、衬层、或其他弹性物件）的形成。橡胶或弹性体被输入泵装置（例如注入器、齿轮泵、挤压机或其组合）。橡胶挤出物被泵装置泵入橡胶涂敷设备。在涂敷设备中，弹性材料被从挤压机或泵装置（未示出）输入到转换元件的内部沟槽。转换元件的内部沟槽的面积渐减并利用重力推动橡胶沿内部沟槽向下。弹性体或橡胶流出内部沟槽并进入喷嘴。喷嘴具有弯曲的下表面，该下表面具有开口，该开口定位于与辊子匹配接合。喷嘴的弯曲的下表面上的开口具有宽的区域，其将橡胶直接压到辊子的表面上。当辊子转动时，其拉动橡胶通过喷嘴朝向喷嘴出口。辊子的拉动动作降低了橡胶温度和压力，因为更低的挤出压力是将橡胶泵送经过系统所需要的。当橡胶从出口出去，当其通过喷嘴出口时被模具表面217，218，219成型，形成成型的橡胶带。橡胶带然后立即被涂敷到心轴或轮胎成型表面上。喷嘴组件能够在三个方向在不连续的定位位置转移，以便精确地将橡胶涂敷在成型表面上。支持表面能够是环形形状的芯部或圆柱形状的轮胎成型鼓，或任何其他期望的形状。将带涂敷到环形形状的表面的首要优势在于完成部分在生的未固化的状态被精确地定位到合适的将要模制的方向，而不需要从带最初形成的状态进行任何方向上的改变。

以带的形式从喷嘴的挤出物具有喷嘴出口的期望的形状。如果采用鼓形或者环形涂敷表面，当鼓或芯部旋转时，可形成连续的环形带。喷嘴能够轴向地转化位置以此形成部件的期望的形状。能够通过控制系统控制喷嘴，其中喷嘴移动由此多数层的带规定期望的轮胎部件的形状。

根据此处提供的说明，本发明的变型也是可能的。为了示出本主题发明的目的，已经示出了某些代表性实施例和细节，本领域技术人员将认识到，能够进行不同的改变和修改而不会离开本主题发明的范围。因此，应该理解，能够对说明的特定的实施例进行改变，而这仍处于下文所附权利要求所限定的本发明的全面意图的范围之内。