用於製造增強彈性體材料的方法
2023-09-18 08:41:00 2
專利名稱：用於製造增強彈性體材料的方法
技術領域：
本發明涉及一種用於製造增強彈性體材料的方法。
背景技術：
眾所周知，大多數充氣輪胎構造的部件必須按照一種方式來進行裝配，這種方式能夠提高輪胎的均勻性以便提供最佳輪胎性能。輪胎均勻性一般是指輪胎尺寸和質量分布沿各個方向均勻且對稱從而使力實現靜態與動態平衡。
儘管一定程度的輪胎不均勻性可以在後裝配過程中得以校正，但是更優選地且更有效的方法是製造更均勻的輪胎。通常，輪胎在輪胎成型鼓上進行構造，輪胎部件按照連續的層如內襯層、一個或多個增強胎體帘布層、任選的胎側、胎圈區三角膠條、胎側以及胎圈鋼絲纏繞於該輪胎成型鼓上。通常，內襯層和帘布層各自纏繞著輪胎成型鼓，然後將端部進行切割再拼接在一起。輪胎製造廠通常努力使繞著輪胎的接頭均衡以便使輪胎的不均性最小化。
通常，輪胎製造廠製造其特有的帘布層，其中帘布層由被織成織物的增強長絲或簾線製成，其中簾線沿著纖維的長度縱向延伸。Pic簾線穿過帘布層的寬度延伸以便保持簾線的間距或端密(epi，每英寸端數)。然後，用橡膠粘合劑塗敷並壓延這種帘布層織物。隨後，將所塗敷的織物剪成分離的段，這些段的長度與製造輪胎所需的寬度相匹配。再將這些段的側邊拼接在一起，其中簾線垂直於所拼接的段的長度。將多個段拼接起來以便獲得特定輪胎所需的必要圓周長度。這些製備的接頭通常與若干簾線重疊，因為這些段的邊緣優選地不是直型。一般來說，除了用來將帘布層安裝於輪胎製造成型鼓上的最終接頭之外，帘布層輪胎部件中具有兩個至三個製備的接頭。
現有技術過程的一個缺點在於需要多個接頭，這樣就會造成輪胎不均勻性，尤其是在接頭與簾線重疊的情況下，在分離的位置處產生極小的質量增加以及強度增加而使柔韌性降低。另一個缺點在於帘布層輪胎部件的端部處的簾線的準確間距可能略微變化，通常「聚成一團」或端密增加會使強度更高、柔韌性降低，這會在輪胎胎側中形成波狀起伏。另外，pic簾線也會造成輪胎不均勻性。現有技術過程的另一個缺點在於如果輪胎製造廠需要在生產中改變給定成型鼓上的輪胎的類型或尺寸，就還需要改變輪胎帘布層部件的線軸。另外，在高性能輪胎中使用一種輪胎帘布層部件的趨勢日益增強，這種輪胎帘布層部件的簾線角度(通常帘布層以90度從胎圈至胎圈沿徑向延伸)略微變化成88度或一些其它所需角度變化。更困難的是使用現有技術過程來製造帶有角度變化的帘布層。
這樣，就需要一種用於為輪胎製造更均勻的帘布層部件的改進型方法與設備，其具有統一簾線數量和統一簾線間距，而其中檢測不到接頭。還需要一種用於製造帘布層的方法與設備，其中在無須設備停機的情況下就可以容易地改變厚度、寬度、簾線角度和簾線間距。由於輪胎製造廠中存在一種日益增加的趨勢，就是能夠在輪胎成型機構上製造各種輪胎而不會在轉換過程中造成不適當延遲，所以還需要在輪胎成型鼓上製造帘布層。
定義為了易於理解本公開內容，對以下詞語進行了限定「胎圈」是指輪胎的包括由帘布卷繞並成形的環狀抗拉構件的那部分，其帶有或不帶其它加強元件如外護圈包布、胎跟加強層、三角膠芯、護趾膠和胎圈包布以便適配於所設計的輪輞。胎圈與將輪胎保持於車輪輪輞上相關聯。
「固化」是指以加熱或其它方式處理橡膠或塑料化合物以便通過使化合物交聯而將其從熱塑性或流體材料轉化成固體、相對抗熱狀態的過程。當使用加熱方法時，這種過程被稱作硫化。
「彈性體」是指能夠在變形之後恢復尺寸與形狀的彈性材料。
「彈性體物品」是指至少部分由彈性體製成的物品。
「內襯層」是指彈性體或其它材料的層，其形成無內胎輪胎的內表面並且包含輪胎內的充氣流體。
「充氣輪胎」是指基本上為環形通常為敞口圓環的層壓機械裝置，其具有胎圈和胎面並且由橡膠、化學品、織物和鋼或其它材料製成。當安裝於機動車輛的車輪上時，輪胎就通過其胎面提供牽引並且包含支撐車輛負載的流體。
「徑向」和「沿徑向」是指沿徑向朝向或背離輪胎的旋轉軸線的方向。
圖1為本發明的設備的透視圖；圖2為圖1中所示的設備的另一側的透視圖；圖3為沿圖2的3-3方向觀察的側視圖；圖4為沿圖2的4-4方向觀察的側視圖；圖5為壓延機與可調式端密模具的透視圖；圖6為圖5的壓延機與可調式端密模具頂部透視圖；圖7為壓延機與可調式端密模具的第二實施例的透視圖；圖8為圖7的壓延機與可調式端密模具的側視圖；圖9為可調式端密模具的前視圖；圖10和11為用於圖9的可調式端密模具的外殼的前側視圖和側透視圖；圖12為可調式端密模具的第二實施例；圖13和14為用於圖12的可調式端密模具的外殼的前側視圖和側透視圖；圖15為端密模具的第三實施例；圖16為帘布層成型機構的前透視圖；圖17為圖16的帘布層成型機構的後透視圖；圖18為圖16的帘布層成型機構的側透視圖；圖19為段的第一實施例的側視圖；圖20為段的第二實施例的側視圖；圖21為繞著成型鼓拼接在一起的帘布層的剖視圖；圖22a為段的第三實施例的側視圖；圖22b為示出了拼接在一起的這些段的側視圖；圖23a為段的第四實施例的側視圖；圖23b為示出了拼接在一起的這些段的側視圖；圖24a為段的第五實施例的側視圖；圖24b為示出了拼接在一起的這些段的側視圖；圖25為十字頭擠出機的透視圖；
圖26a和26b為段構型的第二實施例的剖視圖；圖27是根據本發明的方法製造的反包端的局部剖視圖。
具體實施例方式
圖1-6中示出了用於製造增強彈性體織物如帘布層1的本發明設備10的第一實施例。本發明用於製造彈性體增強織物(下文中稱織物)，其中可以瞬間改變簾線間距、簾線角度、厚度以及寬度而不需要任何設備停機。設備10包括具有多個捲軸14的捲軸架12，捲軸14用於存儲增強長絲或簾線(下文中稱「簾線」)，其可以由任何增強長絲製成，增強長絲例如但是並不限於天然或合成材料如人造纖維、聚合物、尼龍、棉或鋼絲。這些簾線可能已經覆蓋有用於增加粘性的塗層如RFL(間苯二酚甲醛膠乳)粘合劑或塗有用於增強簾線與彈性體之間的粘性的複合物的任何已知粘合劑。
來自捲軸的每條簾線分別以螺旋形式穿過任選的導向板(未示出)的孔。然後，簾線穿過如圖7-14中所示的可調式端密模具20、30，其位置靠近壓延機系統。圖9-11中示出了可調式端密模具20的一個實例，其包括具有多個狹槽24的第一板22，其中單根簾線容放於狹槽中。多個狹槽在大約0至大約30度範圍內以不同角度定向。外部狹槽以比內部狹槽更陡的角度定向。這些狹槽在板22的下端25處的定向最接近，從而使簾線的端密最高。板的上端26處的狹槽定向隔開最遠，從而在處於上部位置時使簾線端密最低。模具安裝於外殼28內，外殼28具有將模板22容放於其中的內部孔29。外殼的前段具有用於容放穿過其的簾線的導向狹槽27。導向狹槽的下緣優選地為圓形。模板22相對於導向狹槽27可運動地安裝，並且可以相對於模具中的狹槽固定於所需定向中。水平導向狹槽的定向和外殼內模具的垂直位置，進而狹槽內簾線的垂直位置決定了簾線間距或端密。如果需要不同的EPI，模板可以不固定並向上運動以增加端密或者向下運動以減少端密。當狹槽為線性時，狹槽內所需端密與簾線的位置之間存在線性關係。重要的是應當指出可以在不需要將簾線重新穿進模具或其它系統部件上的情況下對端密進行調節。另外，外殼內的板的垂直位置可以由用於自動化系統的系統控制器(未示出)進行伺服控制。
圖12-14中示出了可調式端密模具30的第二實施例。如圖12中所示，模板32具有兩行33、34扇形狹槽35，其傾斜角度從靠近板的中心的0度左右至靠近板的外端的30度左右的範圍內變化。除了具有的兩個導向狹槽27中一個狹槽對應一行33、34扇形狹槽35之外，模具外殼與上述模具外殼相同。與圖9的模具22相比，兩行狹槽就容許端密間距增加。每行簾線33、34的位置靠近壓延機，並且每行簾線簾線都被壓入壓延彈性體膠料中，形成所需的端密間距。
替代地，可以使用固定式端密模具40，如圖15中所示。在一個實例中，固定式端密模具可以包括具有圓形圓周槽44的圓柱體42，其中簾線位於相應的槽中。槽之間的間距表示端密。
上述模具之一靠近壓延機系統60安裝，如圖5所示。壓延機系統包括帶有一組安裝於其上的定型模66的第一壓延輥筒62和第二壓延輥筒64。由橡膠或彈性體材料製成的擠出管68離開擠出機70並被送入壓延輥筒62、64的輥縫72。一組修邊刀74將連續的條修剪成可以調節的所需寬度。條的厚度由壓延輥筒之間的間隙或間距來表示，也可以對厚度進行調節。模具外殼的背面76緊靠壓延機系統60的壓延輥筒64。簾線被壓靠在壓延輥筒上，與橡膠條接觸。還可以通過任選的壓合輥78將簾線壓入條中。簾線沿縱向即沿著連續條的長度方向延伸。
在一個實例中，將簾線108壓入條110中以便使得它們與材料外表面齊平，如圖20中所示。這樣，所有的彈性體材料都位於簾線的一側上。
在第二實例中，簾線108位於條112的中間，如圖19所示。為了實現這一結果，使用第一、第二壓延機系統60來將材料沉積於簾線的兩側。替代地，十字頭擠出機可以用於形成條，以下將對其進行更詳細地描述。
在連續的增強條離開壓延機之後，其被送入蓄布器80，蓄布器80張緊鬆弛情況並臨時存儲連續的條。來自蓄布器的條被送入成型機構90中，成型機構90將這些條切割成特定長度的段。使用拾取臂92的機構拾取段並將其放置於成型輸送帶94上。隨後，成型輸送機按照分度前進，由切割刀片96切割新段，然後將其放置於輸送帶，從而將第二段部分放置於第一段與輸送機上方。重複這個過程直至已經成型所需數量的條為止。
可以使用的成型機構的一個實例由Steelastic LLC of Akron，Ohio製造。美國專利No.4,087,308中示出了可以與本發明一起工作的拾放機構的第二實例，其全部內容被引入作為參考。
位於機構上或與機構相聯繫的控制器(未示出)檢測被送進機構的條的長度，傳遞至切割機以便將條切成所需長度的段。切割刀片96將橫向跨過簾線的條切成段。
成型機構90還可以用於製造帘布層，帘布層的簾線定位於從大約85至大約90度的角度範圍內。為了實現這點，使成型臂轉動並且成角度切割連續的條以便形成段。這些段以所需的角度定位於填充機輸送帶上並且如上所述的搭接在一起。
段的寬度可以調節，並且在一個實施例中，其寬度可以是pi(3.14)或者pi的某些倍。例如，條的寬度可以是pi、2*pi、pi/2、pi/3等等。這些段的長度與所需輪胎部件帘布層寬度相同。這些條的厚度為所需輪胎部件厚度的一半。條內的簾線的端密為輪胎所需厚度的一半。
用於輪胎帘布層的段構型110的第一實例的簾線與彈性體段的表面齊平，如圖20所示。每個段的寬度為pi，長度為L，厚度為成品輪胎帘布層厚度的一半。簾線108與長度平行延伸，其端密為成品輪胎帘布層的所需端密的一半。在Z形構型中段的邊緣連接在一起，如圖21所示。對於Z形構型而言，將第一段平放於輸送機上。將第二段放在第一段上，其中第二段寬度的1/2覆蓋在互搭接頭中的第一段上，而段的另一個1/2平放在輸送機上，當從側面觀察時就形成Z形形狀。所覆蓋段的圓周寬度為pi/2(1/2段寬)。Z形構型容許小間距調節s。這種構型還容許段的數量為偶數或奇數。如圖21所示，合成輪胎帘布層在任何給定的徑向位置處都具有兩個有效段層，從而使得成品輪胎帘布層的有效端密與厚度分別為段端密與厚度的兩倍。另外，由於每個段都搭接在一起，其中每個接頭的寬度為段寬的一半，所以這些接頭非常牢固。然而，由於在接頭的位置處沒有額外的簾線，即簾線間距與數量得以保持，所以接頭不會造成輪胎不均勻。在將這些段壓合在一起之後，就形成了帘布層織物，其具有所需厚度、端密間距、寬度並且很難檢測到的接頭(沒有簾線重疊)。
圖22a和22b中示出了段構型的第二實例。每個段120具有多根簾線108，簾線108的端密與成品帘布層產品的所需端密相同。這些簾線位於帘布層的中間。每個段的厚度就是成品帘布層產品的所需厚度。每個段的寬度為pi，長度為L。墊帶122、124從每個段端部延伸，墊帶的厚度約為段的中間厚度的一半。每個墊帶的簾線端密為所需端密的一半。段可以在微型壓延設備上進行製造。如圖22b中所示，段端部的墊帶122與相鄰段的墊帶124連接在一起。當所有的段都連接在一起時，成品帘布層產品在任何給定位置處都具有相同的均勻厚度、端密和簾線數量。
圖23a和23b中示出了段構型的第三實例130。除了以下內容之外，段的構型與上述第二實施例相同。段的第一端上的墊帶132具有一半厚度並且沒有簾線。段的第二端上的墊帶134的厚度、所需端密和簾線數量都為成品帘布層產品的一半。當將這些段首尾相連地拼接在一起時，所形成的成品帘布層產品具有均勻的厚度、端密和簾線數量。
圖24a和24b中示出了段構型的第四實例140。除了以下內容之外，段的構型與上述第二實施例相同。墊帶端部142、144都從段的同一邊緣146延伸。
圖26a和26b中示出了段構型的第五實例150。每個段的寬度為pi，長度為L，厚度為成品輪胎帘布層厚度的一半。簾線與長度平行延伸，其端密為成品輪胎帘布層的所需端密的一半。將段的第一層152鋪放在輸送機上，其中側向邊緣靠接。將段的第二層154放在第一層上，其中第二層從第一層偏移開。第二層可以偏移開約寬度的一半或W/2。由這種段構型形成的帘布層的端部具有延伸的墊帶，其具有一半的端密與厚度。這些墊帶可以拼接在一起，如圖26a所示。在這種交錯式構型中，簾線的第一層和第二層都可以按照相同的角度如90度定向，或者第一層和第二層都可以按照大小相等方向相反的角度如+88度、一88度定向。第一層和第二層的長度還可以被切成用於交錯式末端的不同長度。如圖27b中所示，交錯式末端202、204的高度為傳統反包末端的步測高度的一半，這樣就減少了應力梯級並減少了空氣截留於帘布層末端中的可能性。
在將這些段在成型輸送機上拼接在一起形成成品帘布層產品之後，將成品帘布層產品傳送至臨時成型鼓輸送機100上。臨時成型鼓輸送機的位置鄰近輪胎成型鼓，該輸送機可以在導軌上向前滑動。輸送機還可以繞樞軸轉動以便式輸送機邊緣可以與成型鼓表面相切定向以便將成品帘布層產品應用於成型鼓上。
圖1-4和圖25中部分示出了本發明的第二實施例。除了以下區別之外，本發明的第二實施例與第一實施例相同。十字頭擠出機200代替壓延系統。美國專利No.4,274,821中示出了適於使用的十字頭擠出機的一個實例，在此其全部內容被引入作為參考。適於與本發明一起使用的交叉進給式擠出機的另一個實例由Steelastic LLC ofAkron，Ohio製造。其它十字頭擠出機也可以與本發明一起使用。在交叉進給式擠出機中，傳動輥筒(未示出)拉動簾線穿過擠出機。加壓橡膠或其它彈性體材料通過傳動螺杆送出，其保持著擠出機頭中的壓力。將橡膠或彈性體材料擠在簾線上，隨後通過位於擠出機出口處的模具使其成形成所需的厚度與截面。
因此，本發明的上述方法與設備可以在輪胎成型鼓上直接製造輪胎帘布層。用於製造帘布層的機構允許容易地改變帘布層厚度、簾線間距、簾線角度及寬度。這樣，就可以為每個連續輪胎製造不同構型的帘布層。
根據本文中所提供的描述，本發明可以發生各種變化。儘管為了對本發明進行示例說明而示出了一些代表性實施例和詳細情況，但是本發明所屬領域的普通技術人員應當理解在不背離本發明的範圍的情況下，可以對其進行各種變化和改動。因此，應當理解可以在所述的特定實施例中進行變化，這些變化將在由以下附屬權利要求所限定的本發明的全部範圍內。
權利要求
1.一種用於製造具有厚度G和簾線間距S的增強彈性體織物的方法，這種方法的特徵在於以下步驟提供簾線間距大約為S/2的多根增強簾線，壓制增強簾線以與厚度約為G/2的彈性體材料的條帶形成接合，將增強彈性體材料的條帶切割成長度為L的段，每個段的寬度為W，每個段都具有側向邊緣，以及將多個段連接在一起。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，將相鄰段的側端互相搭接在一起，搭接接頭的寬度約為W/2。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，寬度W是pi的倍數。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，簾線定位成與彈性體材料的表面齊平。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，簾線定位在增強彈性體材料的中部。
6.一種用於製造具有厚度G和簾線間距S的增強彈性體織物的方法，這種方法的特徵在於以下步驟提供簾線間距大約為S/2的多根增強簾線，通過十字頭擠出機的模具拉動增強簾線，所述模具的簾線間距大約為S/2，用擠出機中的彈性體封裝簾線，通過擠出機的出口模具擠出簾線與彈性體以形成厚度約為G/2的增強彈性體材料的連續條；將增強彈性體材料的連續條帶切割成長度為L的段，每個段的寬度為W，每個段都具有側向邊緣，將多個段連接在一起。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，將相鄰段的側端互相搭接在一起，搭接接頭的寬度為W/2。
8.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，這些段的寬度為pi/2。
9.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，這些段的寬度為pi。
10.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，彈性體材料是未固化的橡膠。
全文摘要
一種用於製造具有厚度G和簾線間距S的增強彈性體織物的方法，這種方法包括以下步驟提供簾線間距大約為S/2的多根增強簾線，壓制增強簾線以與厚度約為G/2的彈性體材料的條帶形成接合，將增強彈性體材料的條帶切割成長度為L的段，每個段的寬度為W，每個段都具有側向邊緣，以及將多個段連接在一起。
文檔編號B29C70/40GK1833857SQ20051013408
公開日2006年9月20日 申請日期2005年12月23日 優先權日2004年12月23日
發明者D·R·道寧, J·A·本京二世 申請人:固特異輪胎和橡膠公司