带有移动模具的帘线包覆设备的制作方法

专利名称：带有移动模具的帘线包覆设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用塑性或热塑性材料包覆丝状元件的领域，特别涉及 用橡胶混合物或热塑性材料包覆帘线。
背景技术：
在这里"帘线"(cord)应理解为由一根或多根织物或金属绞合线 构成的丝状元件，绞合线布置在一起以形成单个的、整体的帘线。帘 线也可以描述为一根织物或金属缆。
缆线包覆设备通常包括在帘线进入该设备后引导帘线的装置、中 心腔和具有给定校准截面的挤压模，其中中心腔通过与帘线前进方向 垂直定位的导管与挤压装置连接，挤压装置可以在压力作用下输送处 于粘性条件下的塑性或热塑性材料，在挤压装置中，受压力作用的混 合物包覆所述帘线。
材料涂抹在与中心腔水平的帘线的表面上。帘线通过移动将包覆 材料带到出口模具(outlet die)，出口模具的校准截面使帘线具有 其最后的截面形状。
在公开W0/93/15896中以例子的形式介绍了一种这类用来制造带 有涂层的整体帘线的设备。在现有技术中已有公知的类似装置，用来 给在同一平面内并排布置并且彼此平行的帘线涂上粘性材料层，以得 到具有涂层的帘线带。
已知的与这种设备的性质相关的问题是对新出现部分的控制。事 实上，可以观察到如果中心腔内的压力水平保持恒定，则涂抹的橡胶 的数量以及被包覆的帘线的直径会随着速度的增加而减小。这种速度 效应与帘线携带的材料相关。
因此，包覆截面比校准模具的截面S略小。这样就必须增加中心腔 内的压力，以在帘线的行进速度增加时保持包覆截面的恒定。
在公开US5 169 548中以例证的目的描述了这个问题，该文献公开
了一种通过控制挤压螺杆的转速或帘线的行进速度来控制直径的设
备。公开文本DE 24 57 249公开了一种装置，其包括可以交替使用一 种或两种涂层材料来包覆帘线的两个共轴的模盖(die cap)。公开文 本JP 60 110 422公开了一种装置，其能够通过改变帘线导向装置的轴 向位置来调整中心腔的压力。
但是，当需要得到厚度很小的包覆层时，这些控制装置的作用有 限，并且它们都没有提到包覆速度增加的问题。
实际上，与出口模具的小校准截面有关的压力下降必然导致中心 腔内的压力升到很高的水平，以降低上述与速度相关的效应。
因此，必须要提供能够在很大的操作范围内调节压力的设备，如 果需要在包覆设备中提高帘线行进速度变化的幅度，就增加了复杂性 和成本。

发明内容
本发明的目的是提供一种能解决此问题的方案。
根据本发明，用塑性或热塑性材料包覆一根或多根帘线的设备包 括位于设备入口的帘线导向装置，其通向由导管连接至挤压装置的中 心腔，挤压装置可以在粘性条件下输送上述压力作用下的材料，设备 还包括用来形成具给定校准截面Si的被包覆帘线的出口模具。
本设备还包括具有校准截面S2的移动模具，其小于校准面S,。该模 具在驱动器作用下沿帘线的行进方向移动，驱动器穿过中心腔，并且 具有允许中心腔与移动模具的内部空间连通的通道。这样，当设备工 作时，驱动器驱动该移动模具在第一位置和第二位置之间移动，在第 一位置，移动模具位于中心腔的下游，中心腔和出口模具之间，使来 自中心腔的材料能充分流动以在进入驱动器通道之后流经移动模具， 在第二位置，该移动模具位于所述中心腔的上游，中心腔和导向装置 之间，使来自中心腔的材料能充分流动以流过出口模具。
本发明的另一个目的是提供一种使用该设备的过程，该设备中的 移动模具的校准截面S2小于出口模具的校准截面St，当帘线低速移动 时，移动模具被插入中心腔和出口模具之间，而当帘线高速移动时， 移动模具从中心腔向上游移动。
低速时，由于将移动模具插入到位于中心腔和出口模具的中心腔 的下游，所以帘线携带材料移动的速度的影响很小，并且校准截面可 以很小。
中心腔内在压力作用下的材料与帘线F接触，并在移动模具的校准 截面水平上形成具有所需截面的材料包覆层。
如前所述，在帘线周围形成的包覆层截面略小于移动模具的校准 截面，因此也小于出口模具的截面。这样，在低速下，出口模具不会 影响在移动模具水平上形成的包覆层的轮廓。
在高速下，移动模具从中心腔向上游移动，不再对包覆层的形成 起作用，其特征在于出口模具的校准截面大于移动模具的校准截面。 与前述速度效应相关的直径减小更明显，而且为了保持包覆层部分的 恒定，可以调节中心腔内的压力，同时保持在用于该速度的控制范围 内。因此，当帘线的行进速度增加时，就不再需要提高中心腔内的压 力。
因此，该设备可以在很大的速度范围内用处于粘性条件下的塑性 或热塑性材料来包覆帘线。而且，当需要生产较薄的包覆层时，系统 性能特别好。


图1至7显示了本发明的一个优选实施例，其中
图l是包覆设备的示意性截面图，其中移动模具位于出口模具和中 心腔之间，对应"低速"结构，
.图2是该包覆设备的示意截面图，其中移动模具位于中心腔的上
游，对应"高速"结构，
图3是位于包覆装置入口处的帘线导向器的示意性透视图，
图4是被驱动器驱动的移动模具的示意性透视图，
图5是刮刀元件的示意性透视图，
图6是在支架上装有驱动器、刮刀和帘线导向器的移动模具装配体 的示意性透视图，
图7是如图6所示在支架上装有驱动器、刮刀和帘线导向器的移动 模具装配体的示意性截面图。
具体实施例方式
图l表示如本发明所述的包覆设备。该设备包括包裹了中心腔51的 本体5，中心腔通过一根导管连接到挤压装置(未示出)。挤压装置的 作用是在压力作用下给中心腔输送粘性的塑性或热塑性材料。这些装 置可以用挤压机以完全传统的方式实现，该挤压机包括布置在套筒中 的、转速能决定流速和压力的螺杆。螺杆也可以设计为影响材料的塑 性和粘性，以给中心腔输送具有最佳特性的材料来包覆帘线。
也可以采用其它能在压力作用下输送材料的挤压装置，例如齿轮 或活塞式的容积泵。
能实现本发明目的的设备特别设计用于用橡胶材料覆盖织物或金 属帘线或缆线。但是，需要注意的是如果根据所使用材料的特性进行 了必要的调整，则如本发明所述的装置和过程同样可以用于将其他类 具有粘性的、从而适于包覆操作的材料包覆到帘线上。这样，为了用 热塑性材料包覆帘线，就必须考虑材料特定的热性能，以使其可以在 所需粘性条件被输送给中心腔。
帘线F沿着箭头方向以给定速度从本体5的一侧穿到另一侧，依次 穿过帘线导向器2、中心腔51和出口模具4。
帘线导向器2安装在支架3上，支架通过多个螺栓(未示出)牢固 地连接在本体5上。其功能是将帘线定位在中心腔入口的中心，并且防 止橡胶在中心腔中的压力作用下进入导向装置中。
帘线导向器通过两个螺栓23固定在支架上，螺栓插入螺纹22中， 如图3和图6所示。为了便于成形，帘线导向器的出口21的截面基本等 于帘线的截面，大了大约0.03毫米。还需要注意的是，前述速度影响 以及帘线截面和帘线导向器出口截面的微小差距都有助于防止中心腔 中的橡胶从导向设备中流出。
图1显示了移动模具12的"低速"结构，其处于中心腔51的下游以 及出口模具4的上游。在实际中，移动模具12的形状与出口模具4的形 状相适应，以将一个模具装在另一个模具中以减小装配体的体积。
出口模具4相对于本体5固定。
帘线表面在中心腔51的水平被涂上包覆层，包覆层最后的截面形
状由位于移动模具12的下游部分11的校准截面S2确定。
为了便于说明，当截面S是圆形，即当需要得到具有包覆层的整体 帘线时，截面St和截面S2之间的直径差为0. l毫米至O. 2毫米的数量级。 当需要在帘线表面覆盖O. l毫米的橡胶材料层时，速度范围可以在O至 8m/s之间变化，压力范围可以很容易地在lMpa至20Mpa之间调整。
移动模具12被连接到移动模具12后部的驱动器驱动。驱动器穿过 中心腔51和支架3，其包括前部13、中部15和头部17，如图4所示。
驱动器的前部13包括通道14，其允许材料从中心腔51循环到当设 备工作且移动模具处于"低速"结构时被帘线F穿过的移动模具的内部。
驱动器的中间部分15可以在支架3上以及绕着帘线导向器2自由滑 动。为此，沿着整个部分15都有纵向槽16以允许设计用来将帘线导向 器2连接于支架3的固定位置的螺栓23通过。
驱动器的后部包括头部17，其设计用来连接至驱动机构(未示出)， 例如气动起重器或液压起重器，或电动驱动器，例如直线电机。
根据本说明书，驱动器布置于移动模具12的上游。需要注意的是， 驱动器也可以位于移动模具的下游，甚至可以在中心腔壁面的侧面部 分上设置一套可以移动移动模具的滑动元件。
如图5所示，由两个半片41和42构成的刮刀4位于支架的前部。刮 刀的形状与驱动器前部13、 14的外截面匹配。刮刀的作用是防止材料 渗入支架部分中，该部分是帘线导向器所在的部分，并且当驱动器在 中心腔的上下游之间移动时，驱动器也在该部分中移动。
图6中是包括容纳了移动模具12和其驱动器的支架3、帘线导向器2 和刮刀41、 42的装配体的示意图，图7表示装配体的截面图。
图2显示了处于所谓"高速"结构中的包覆设备。移动模具12在设 备中向上游移动，移动模具的内部安装在帘线导向器末端周围，与将 与出口模具4的内部直接连通的中心腔51的内部空间分开。移动模具12
不起作用。
帘线的校准在具有大于移动模具的截面S,的截面S2的出口模具4的 下游部分41的水平位置进行。
这里介绍的设备具有单独的移动模具12和出口模具4。在不超出本 发明范围的基础上，也可以沿着帘线的行进方向在出口模具的上游布
置多个校准截面SJ^渐减小的移动模具。这种更复杂的结构可以解决使 用高粘性材料或制造很薄的包覆层所带来的问题。
这样就可以在很低的速度下使用具有很小截面的模具，然后在速 度增加的情况下撤掉小截面的模具。最后的校准由模具的中间部分完 成。当达到最大速度时，所有移动模具都在中心腔的上游位置不起作
用，包覆层的校准通过具有大于所有移动模具的截面Si的截面Si的出口 模具4来实现。
本说明书涉及用来包覆单根帘线的设备。但需要注意的是，当需 要将粘性材料涂到在相同平面中并排平行布置的一排帘线上以形成带 有涂层的帘线带时，本发明的原理也适用。
为此，要改变帘线导向器、移动模具和出口模具的截面。不采用 适用于单根帘线的圆形截面，相反，这些不同装置的截面要在垂直于 行进方向的帘线层平面方向上延长，形成与帘线层的宽度匹配的椭圆 形。
本发明的另一个目的是提供一种使用上述装置将塑性或热塑性材 料包覆到一根或多根帘线上的过程。该过程包括当帘线低速移动时， 将具有比出口模具4的校准截面S,小的校准截面S2的至少一个移动模具 12插入中心腔51和出口模具4之间，当帘线高速移动时，将移动模具12 向中心腔51的上游移动。
移动模具的运动受驱动器的控制。如前所述，驱动器自身连接到 驱动机构，例如气压起重器或直线电机上，并被自动过程控制系统控 制。
则需要说明上述系统中的速度阈值，超过阈值就要移动移动模具。 对于给定的包覆厚度，材料以给定的速度和校准截面进入中心腔时的 压力控制范围要等于具有更大校准截面和更高速度所需要的范围。
为了防止由于模具变化导致的局部超过包覆厚度，第一种方法包 括保持在给定的速度和校准截面下能够获得期望的包覆厚度的压力水 平，影响在速度快速增加的情况下移动模具的迅速移动，以在相同的 压力水平下达到更大的校准截面和更高的速度，其对应于的值适于获 得与低速下的在先前结构中得到的厚度非常接近的包覆层厚度。相反 的过程也适用于从高速转变为低速。
材料进入中心腔的进入压力也可以作为帘线行进速度增加的函数 而调整，直到达到最大压力水平，然后可以改变移动模具的位置，将 压力减小到更低的水平，只要具有用于调节可以产生快速变化的压力 的装置。
但是，需要注意的是移动模具的速度可以很快，系统的动力学首 先与帘线的行进速度变化动力学相关。
这样，如本发明所述的装置和使用该装置的方法就提供了可以在 很宽的速度范围内制造具有包覆层的帘线的设备，同时保持基本相同 的包覆厚度。当如本发明所述的装置与瞬间消耗有很大变化的下游工 业过程结合，并且不希望增加位于包覆设备和下游过程之间的缓冲装 置的尺寸时，这种设备的使用特别有利。
上述设备和过程可以通过沉淀大致具有相同厚度的包覆层来包覆 一根或一排帘线，而不管帘线的行进速度，同时可以在相对小的范围 内控制中心腔内的材料的压力。
此外，该过程还用于制造大量连续的、包覆有橡胶的帘线，例如 在车辆轮胎制造中使用的帘线。
通过根据需要改变校准截面，同时保持基本恒定的帘线行进速度 和中心腔内的材料压力，还可以利用同样的设备为帘线包覆具有不同 厚度的包覆层。因为移动模具的运动几乎是瞬间的，因此可以沿着给 定的预定义的帘线长度来生产具有不同包覆层厚度的帘线。
也可以交替控制移动模具的移动以获得具有一连串相同部分的帘 线，其中包覆厚度在第一厚度和与第一厚度不同的第二厚度之间变化。
当帘线将用于例如轮胎中的胎体增强帘线时，分别位于胎底部分 和胎冠部分的帘线部分必须具有不同的包覆厚度，本申请将特别有利。
权利要求
1.一种用于具有塑性或热塑性材料的一根或多根帘线F的帘线包覆设备，包括布置于设备入口的帘线导向装置(2)，其通向被一根导管连接至挤压装置的中心腔(51)，挤压装置可以在粘性条件下在压力作用下输送上述材料，还包括用于被包覆帘线的具有指定校准截面S1的出口模具(4)，以及至少一个具有比校准截面S1小的校准截面S2的移动模具(12)，其特征在于每个移动模具(12)被驱动器(13、15、17)驱动沿着帘线F的行进方向移动，驱动器穿过中心腔(51)，并且具有允许中心腔(51)与移动模具(12)的内部空间连通的通道(14)。
2. 如权利要求l所述的包覆设备，其特征在于当设备工作时，驱 动器(13、 17、 14)驱动所述移动模具在第一位置和第二位置之间移 动，在第一位置，移动模具被插入中心腔(51)的下游，中心腔(51) 和出口模具(4)之间，使来自中心腔(51)的材料能充分流动以在进 入驱动器通道(14)后流经移动模具(12)，在第二位置，该移动模 具位于所述中心腔(51)的上游，中心腔和导向装置(2)之间，使来 自中心腔(51)的材料能充分流动以流过出口模具(4)。
3. 如权利要求l所述的包覆设备，包括多个移动模具，其特征在 于移动模具具有从出口模具(4)向上游逐渐减小的校准截面Si。
4. 如权利要求1或2所述的包覆设备，其特征在于模具(1、 4)的 截面(Sh S2、 Si)是圆形。
5. 如权利要求1或2所述的包覆设备，其特征在于模具(1、 4)的 截面(Sl、 S2)是椭圆形。
6. 如权利要求1至5任一项所述的包覆设备，其特征在于挤压装置 包括用来调整中心腔(51)中的材料压力的装置。
7. —种使用如权利要求1至6所述的设备将塑性或热塑性材料包覆 到一根或多根帘线上的过程，其特征在于移动模具(12)的校准截面 S2小于出口模具(4)的校准截面Si，当帘线低速移动时，移动模具插 入中心腔(51)和出口模具(4)之间，而当帘线高速移动时，移动模 具(12)从中心腔(51)向上游移动。
8. 如权利要求7所述的包覆过程，其特征在于一根整体帘线通过 装置以得到一根被包覆的整体帘线。
9. 如权利要求7所述的包覆过程，其特征在于一排在相同平面内 彼此并排平行布置的帘线通过装置，以得到被包覆的帘线带。
10. 如权利要求7至9任一项所述的包覆过程，其特征在于塑性材 料是橡胶。
11. 一种轮胎，包括通过如权利要求7至10任一项所述的过程得到 的具有包覆层的帘线。
全文摘要
一种用于具有塑性或热塑性材料的一根或多根帘线F的帘线包覆设备，包括位于设备入口的帘线导向装置(2)，其通向被一根导管连接至挤压装置的中心腔(51)，挤压装置可以在粘性条件下在压力作用下输送上述材料，还包括用于被包覆帘线的具有指定校准截面S₁的出口模具(4)，以及至少一个具有比校准截面S₁小的校准截面S₂的移动模具(12)，其特征在于每个移动模具(12)被驱动器(13、15、17)驱动沿着帘线F的行进方向移动，驱动器穿过中心腔(51)，并且具有允许中心腔(51)与移动模具(12)的内部空间连通的通道(14)。
文档编号D01D11/06GK101112787SQ20071013611
公开日2008年1月30日 申请日期2007年7月18日 优先权日2006年7月27日
发明者M·德吕埃, N·若内 申请人:米其林技术公司;米其林研究和技术股份有限公司