用於由原坯織物製造可用作輪胎胎冠襯層的帶的設備和方法

2023-09-17 12:31:30

專利名稱：用於由原坯織物製造可用作輪胎胎冠襯層的帶的設備和方法
技術領域：
本發明涉及用於製造可用作胎體中的胎冠襯層、緩衝層和增強層的帶的設備和方法，特別地，涉及用於由原坯織物製造此類帶的設備和方法。這種帶可生產成具有與應用相適的尺寸，例如帶有規定數量的端部的胎冠襯層。
背景技術：
輪胎工業已經長期相當關注子午線輪胎構造以尋求增強輪胎。輪胎增強層的一個實例在授予Kimble的美國專利No.3,720,569中進行了描述。這種增強層通過將多根簾線按照所需間隔關係穿過擠出機而形成。簾線可在多重浸漬操作中塗以膠乳以便形成整體式帶條。此類增強層構造可為子午線和斜交帘布層構造兩者都提供更好道路穩定性和更長輪胎行駛裡程的優點。然而，因為增強層與輪胎用橡膠的粘合不夠，所以此類構造易受帶束層邊緣分離破壞問題。
包封著子午線輪胎帶束層的胎冠襯層可用來幫助將此類帶束層邊緣分離破壞情況減至最小。最初，胎冠襯層被用作帶有疊接的全寬度帶條。經驗表明，這種疊接在硫化期間可能拉開。此外，由於胎冠襯層施塗於帶束層上方，所以在帶束層的伸展方面存在缺陷。而且，對於這種構型，必須跨過整個帶束層施加相同寬度的材料。由於這些缺陷，在二十世紀九十年代開發了較窄的胎冠襯層帶。這種帶繞著帶束層螺旋地纏繞。此類帶通過切割膠布而製造。帶的寬度取決於每英寸的簾線數量，其根據輪胎製造商而改變。人們發現此類帶能夠增加纏繞張力，因為沒有疊接。此外，此類帶能夠被施塗在帶束層邊緣處的加固層中以便改進輪胎性能。然而，這種方法取決於若干方法/步驟，即編織織物、處理織物以便實現良好粘合於壓延橡膠上、化合橡膠、將橡膠擦於或壓延於處理過的織物上以及將膠布切割成特定寬度。這些都是固有的高成本/勞動密集型方法。由於切割步驟，所以在帶的邊緣上可能有切下的簾線，這可能造成邊緣磨損。因此，此類方法產生大量廢料。而且，由於每個帶條中的單端簾線的數量可能不同，所以這樣生產的帶可能不均勻。對於每個步驟，潛在的誤差和累加方差要求輪胎成型方法中容許過大的公差。最後，為了保證織物與輪胎用橡膠的良好粘合而加入橡膠就增加了輪胎的總重量。
製造帶束層簾線織物的方法類似於切割織物的方法，因為其包括利用例如加燃料浸漬液來處理織物以便實現良好粘合。然而，帶束層簾線織物存在顯著不同緯向稜紋與經向稜紋相同，織物現成即可使用於帶束層成型方法中因為其並不需要切割，以及織物並不需要塗膠步驟。
由於切割塗膠布方法中的固有缺點，所以已經開發了用於使用十字頭擠出機由單端簾線製備胎冠襯層帶的方法。此類方法通常被稱為「Steelastic方法」，並且示於圖1中。在總體上示於1處的Steelastic方法中，多根簾線2和橡膠3被送入模頭4中，在這裡用橡膠把簾線包封起來以得到與輪胎用橡膠的良好粘合。這樣就形成了包括多根塗膠單端簾線的帶。在簾線被送入模頭之前，簾線必須利用間苯二酚(resourcinol)-甲醛膠乳浸漬液進行處理，以保證良好粘合於在擠壓步驟中引入的橡膠上。
與切割塗膠布方法相比，Steelastic方法改進了均勻性，因為不可能存在不均勻切割，因此準確控制著帶中的單端簾線的數量。而且，與切割塗膠布方法相比，這個方法減少了廢品，因為在帶的邊緣沒有切下的簾線。此外，利用Steelastic方法可以得到更長的帶每卷長度。然而，這個方法中使用的擠出機和模頭代表著較大的資本投資。而且，帶自身仍然依賴於橡膠混合步驟以及加入/施塗橡膠作為保證良好粘合於輪胎用橡膠混合物上的方法，因此增加了重量和成本。此外，Steelastic方法需要超過環境壓力和溫度。因此，在輪胎工業中就需要開發一種用於製造可用作胎體中的胎冠襯層、緩衝層和增強層的帶或帶條的方法，與現有技術的方法相比，這種方法資本密集和勞動密集程度較小。而且，需要一種生產更均勻的帶而並不產生廢物的方法。此外，需要生產包裝的帶或帶條，其準備作為胎冠襯層應用於輪胎中或者可用作胎體中的緩衝層和增強層。

發明內容
申請人已經認識到膠漿比橡膠流動性好得多，並且使用膠漿來包封單端簾線優於Steelastic方法中使用的橡膠。此外，申請人已經認識到與Steelastic方法中橡膠必須在熱擠出機中施塗相反，膠漿可以在環境溫度和環境壓力下施塗。這樣，通過提供並不需要象在Steelastic方法中那樣使用擠出機模頭的方法，本發明就克服了與現有技術相關聯的問題。
此外，本發明的方法不象現有技術的切割塗膠布方法那樣為勞動密集型，因為其不涉及織物的切割。此外，其不象切割塗膠布方法那樣為資本密集型，因為其不需要壓延機輥筒。而且，本發明的方法避免了潛在的誤差，因為其不具有切割步驟，進而幾乎消除了由於每個帶條中的單端簾線數量可能變化而導致不均勻的可能性。此外，由於本發明的方法中沒有切割步驟，所以就不會造成邊緣磨損並且帶的邊緣上沒有切下的簾線。因此，與切割塗膠布方法相比，本發明的方法產生的廢品更少。最後，可以減少輪胎的總重量，因為不需要加入橡膠以保證織物與輪胎用橡膠的良好粘合。
因此，根據本發明，提供了用於由織物製造帶的方法。這種方法包括將包括多根單端簾線的織物浸漬於包括溶於溶劑中的彈性體組合物的溶劑基膠漿中，並且烘乾膠漿以便使得大部分溶劑蒸發，從而形成包括包封於彈性體組合物中的織物的帶。最終的現成施用的帶可生產成具有與應用相適的尺寸，例如帶有十個端部的胎冠襯層。


圖1為用於由單端簾線製造輪胎加強帶的現有技術的Steelastic方法的一部分的透視圖。
圖2為用於由單端簾線製造輪胎加強帶的本發明的方法的一部分的局部視圖。
圖3為本發明的壓輥的透視圖。
圖4為用於在本發明的設備中引導帶的導向輥的切開透視圖。
圖5為圖2的設備的最終驅動單元的透視圖。
圖6為用於將本發明的帶引導至卷繞器的梳的透視圖。
圖7為本發明的卷繞器的視圖。
具體實施例方式
根據本發明，提供了一種用於製造可在胎體輪胎中用作胎冠襯層、緩衝層和增強層的帶條或帶的設備和方法。將在本發明設備的操作範圍內相對於圖2-7來對本發明的方法進行描述。帶由包括多根單端簾線的原坯「帶束層-簾線織物」(與「輪胎-簾線織物」相反)或者微型織物製成。帶束層簾線織物可以在織物織布機上製造，如可從JakobMuller，AG，of Frick，Switzerland購買到的織物織布機。這種機器可以設置成用於製造寬度小於切割塗膠布方法中使用的傳統輪胎簾線織物的織物。原坯織物的寬度為所需胎冠襯層的寬度，通常約為1/4″-3/8″。這種織物可以通過使多根單端簾線沿經向延伸來製造。用於胎冠襯層或胎體應用的每英寸單端簾線的數量的變化取決於簾線構造，而對於特定構造而言，則取決於輪胎類型和輪胎製造商。緯紗沿著交叉機器方向延伸。緯紗為用棉紗覆蓋的彈性紗。緯紗的用途在於以連續的、預定的互相鄰近距離保持單端簾線。
可用於本發明簾線的典型合成纖維紗由聚醯胺如6，6尼龍、6尼龍或者其任何共聚物製成。替代地，紗可包括聚酯、聚芳基醯胺纖維、人造纖維、玻璃或者碳等等。用於本發明的特別適用的紗為T-728，其為可從DUSA International of Wilmington，Delaware買到的熱穩定66尼龍。為了滿足輪胎應用的強度和耐久性要求，紗通常由包含穩定劑的高粘度聚合物製備並且以高拉伸比拉伸以便產生高韌性紗，如美國專利No.3,311,691中所公開。
在圖2中總體上以10示出的原坯織物進入本發明的設備。本發明的設備包括具有多根垂直梁12、一對水平梁14以及一組支柱16的框架。原坯織物通常利用活化劑處理以便將橡膠粘結於簾線上。通常，間苯二酚-甲醛膠乳(rfl)用作活化劑浸漬液。這種方法並不作為標準工業實踐進行示出。處理過的織物被送至導向輥18，導向輥18可以任選，根據織物必須行進的距離而定。隨後，處理過的織物被送到在圖2中總體上以20示出的浸漬站。浸漬站20包括取出裝置22、膠漿浸漬盤24以及以便用於升高和放下浸漬盤的機構26。
織物通過以下闡述的機構浸漬於膠漿浸漬盤中。特別是從圖2可以看出，浸漬盤22包括多個容放輥32。輥保持織物穿過浸漬盤前進並且保證織物浸入浸漬盤中。輥32包括多個如圖4中所示的波峰32a和多個如圖3和4中所示的凹槽或波谷32b。織物安放於容放輥的凹槽32b中。壓輥34置於中間浸漬盤輥32上方。壓輥34包括多個波峰34a和波谷34b。如圖4中所示，波峰34a與容放輥32的波谷34b嚙合。應當指出，可以同時浸漬若干織物的帶條。織物的帶條留在壓輥的波峰上和浸漬盤輥的波谷中以便當它們穿過浸漬盤時將膠漿壓入織物的帶條之間的間隙中。圖4中用33示出了從浸漬盤輥的凹槽中出來的溶劑化的或潤溼的帶。如果浸漬若干織物帶條，可以在這個方法之前的點上使用導向輥來保持織物的帶條分開。
此外，在不背離本發明的範圍的情況下可以改變所使用的特定設備。舉例來說，如果當織物穿過浸漬盤時織物中存在足夠的張力，那麼可以不需要壓輥。在這種情況下，只是必須織物中的張力足夠以便保持其處於浸漬盤的容放輥的波谷中。在這種情況下，適當的支承件，如導向輥或玻璃條杆，可用於織物。
浸漬盤中使用的浸漬液為溶劑基的膠漿。這種溶劑基的膠漿包括彈性體組合物，其溶於溶劑如甲苯中。例如，這種彈性體組合物可包括，但不限於天然橡膠或帶有苯乙烯丁二烯的天然橡膠或帶有聚丁二烯的苯乙烯丁二烯。彈性體組合物中的這些組成材料可以根據最終用戶需要而與增強劑、活化劑和/或增塑劑混合。膠漿中的溶劑的百分比取決於簾線穿過設備的速度。這種百分比通常介於10-30％的範圍內。
隨後，溶劑化的或潤溼的帶被送到導向輥36而後送到另一個如圖2中所示並且特別如圖5中的所示的導向輥38。圖5為示出了本發明的示例性導向輥的一部分的剖視圖。從圖5中可以看出，凹槽40形成於導向輥中以便容納溶劑化的帶。應當指出，與其在帶離開浸漬盤之後使用導向輥來引導帶，不如在浸漬盤之後使用繞著導向輥的套筒。導向輥或套筒的用途是在帶離開圖2所示的設備時保持帶對齊並且防止其滾動。
隨後將溶劑化的帶送到烘箱42，在這裡其穿過一條通道，到達另一個導向輥44，然後穿過另一個條貫穿的烘箱通道。在烘箱中，織物必須固定於單個平面上。這點通過保持織物中的張力來實現，並且為保持帶的完整性所需要。包括溶劑和彈性體組合物的膠漿在烘箱中烘乾。這種烘乾通常在大約110℃進行一定時間，這取決於原坯織物被傳送過設備的速度。這種烘乾餾出或蒸發大部分溶劑。剩餘的是現成施用的織物，包封於彈性體組合物中，從而形成帶。圖6中以46示出了這種帶。在最終產品中，部分少量的殘留溶劑留作帶的組分。溶劑可以包括帶重量的0.0009-5％。
離開烘箱，帶通過導向輥38被送回到一組導向輥46、48和50，以及在圖2和6中總體上以52示出的驅動裝置。另一個包括軸54a和輥54b、54c的驅動裝置54為任選，並且只有當驅動裝置52不運轉時才使用驅動裝置54。從圖2中可以看出，驅動裝置52包括軸52a和齒輪傳動輥52b、52c，用於驅動帶通過設備。如圖6中所示，驅動裝置支承於框架56中，框架56包括支承杆件58以便當帶穿過設備運動時呈送帶。支承輥保持於一對支承件60之間。
隨後，圖6中以62示出的帶被送到一對兩個型導向輥62和64以及機構66處，以便將帶呈送給如圖7中所示的任選的梳68。機構66包括立式支座66a、水平杆66b以及輥子66c。杆和輥子通過端蓋66d保持在一起。帶在輥子66c上方滾動並且前進至梳68。圖7的梳類似於已知單端簾線方法中用於保持簾線分離所使用的梳，但是圖7的梳齒數更少，並且與已知單端簾線方法中使用的梳相比，齒間距更寬，以便容納帶。於是帶被送到如圖8中所示的卷繞器70，卷繞器70由如圖7中所示的框架72支承。在卷繞器之後，帶被送到捲軸74，帶在捲軸74上纏繞並存儲。圖7中示出了一對捲軸。
在梳之後，帶被送到如圖8中所示的導向輪76。導向輪通過緊固件78保持於卷繞器的框架72上。離開導向輪76後，帶被送到另一個導向輪80。類似的導向輪可以見於用於製造單端簾線的已知設備中；然而，此類導向輪具有用於容納單端簾線的波峰和波谷。相反，在本發明的設備中，導向輪76和80的表面都不具有波峰和波谷，而是保持平滑以便容納帶。此類導向輪在本發明中可任選地使用，並且用來保證帶停留就位。當帶從導向輪76運動到導向輪80進而運動到最終包裝(即，帶有卷繞於其上的帶的卷繞器70)時，帶中的張力通過鬆緊調節臂82來保持。鬆緊調節臂的端部繞著上樞軸點84和下樞軸點86做樞軸轉動。鬆緊調節臂的運動由阻止鬆緊調節臂碰撞於捲軸上的下限動裝置88來限制。上樞軸點84和下限動裝置88通過板90而保持於框架上，其中板90緊固於卷繞器的框架上。導向輥92引導帶至導向器94，帶通過導向器94行進至最終包裝。
對於本發明，因為各個簾線浸漬於膠漿中，所以簾線最好更易於接近膠漿而非現有技術中的橡膠，因為橡膠並不具有像膠漿那樣好的流動性。因此與現有技術的方法相比，可以更完全地覆蓋織物和織物中的簾線。因此，與切割織物或Steelastic方法相比，使用本發明可以生產出更優質的帶。儘管可以在高溫和高壓下實現彈性體組合物如橡膠的所需封裝特徵，但是本發明能夠在正在施塗膠漿時在環境溫度和環境壓力下實現這些所需封裝特徵。
本發明的帶可現成用作輪胎用胎冠襯層。當用於這種應用時，帶直接纏繞於輪胎上。帶中的單端簾線於是在輪胎硫化方法中粘附於橡膠上。替代地，如上文所指出，帶可以在輪胎胎體中用作緩衝層和增強層。本發明的帶一般地約為1/4″至3/8″左右寬。
將參看以下實例對本發明進行更詳細地描述，該實例用來示例說明本發明而非限制其範圍。
實例帶按照上述方式使用圖2的設備製造。將由尼龍6，6製成的原坯單緯向輪胎簾線織物通過設備送到預浸盤，在預浸盤處施塗rfl浸漬液。預浸盤中的浸漬液通過向箱中加入水、氫氧化鈉(NaOH)，或苛性鹼小球、間苯二酚薄片和甲醛而製成。這種溶液的固體含量約為6％。使溶液混合約30分鐘。然後，使這種溶液陳放至少約3小時(最小為2小時，最大為4小時)。在另一個箱中，加入膠乳。然後使水與氫氧化銨NH4OH混合併被緩慢加到膠乳中。隨後加入消泡劑並且緩慢混合。這種溶液的固體含量約為35％。隨後，這種溶液與來自第一箱的溶液化合。在使用之前將化合的溶液在一起混合約30分鐘。織物浸漬於這種化合溶液中約3秒。浸漬液在約226℃的溫度下硫化介於100和200秒範圍內的停留時間。隨後織物被送到另一個烘箱，浸漬液在這個烘箱中以165℃的溫度被硫化。織物隨後浸漬於甲苯(85kg)和橡膠基彈性體組合物(15kg)的混合物中。甲苯和彈性體組合物在烘箱中以110℃的溫度烘乾，以便使得大部分甲苯被餾出。這樣就形成了寬為1/2英寸的帶。
權利要求
1.一種用於由原坯織物生產適於用作胎冠襯層的帶的方法，包括a)將原坯織物浸漬於包括溶劑和彈性體組合物的溶劑基膠漿中；以及b)烘乾膠漿以便使得大部分溶劑蒸發，而彈性體組合物保留，以便包封著織物，從而形成帶。
2.根據權利要求1所述的方法製成的帶。
3.根據權利要求1所述的帶，其中溶劑包括帶重量的0.0009-5％。
4.一種適於用作胎冠襯層的帶，包括具有多根包封於彈性體組合物中的單端簾線和微量溶劑的原坯織物。
5.根據權利要求4所述的帶，其中溶劑包括帶重量的0.0009-5％。
6.根據權利要求4所述的帶，其中溶劑為甲苯。
7.根據權利要求4所述的帶，其中彈性體組合物選自天然橡膠、帶有苯乙烯丁二烯的天然橡膠或帶有聚丁二烯的苯乙烯丁二烯。
8.一種適於用作胎冠襯層的帶，包括多根沿第一方向的單端簾線和沿垂直於第一方向的第二方向的緯紗。
9.根據權利要求8所述的帶，其中緯紗為彈性紗。
10.根據權利要求9所述的帶，其中緯紗覆蓋以棉紗。
全文摘要
一種設備和方法用來由原坯織物製造現成施塗的帶。這種帶可用作輪胎胎體中的胎冠襯層、緩衝層和增強層。帶通過將包括多根單端簾線的原坯微型織物浸漬於溶劑基膠漿中而製造。膠漿包括溶劑和彈性體組合物，其受到烘乾以便使得大部分溶劑蒸發。彈性體組合物保留，以便包封著織物，從而形成帶。
文檔編號B60C9/00GK1906046SQ200480031702
公開日2007年1月31日 申請日期2004年8月24日 優先權日2003年8月29日
發明者W·特爾許倫 申請人:科德薩公司