專利名稱：用于制造彈性體輪胎部件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造彈性體輪胎部件的方法，更具體地說涉及用于汽車的輪胎部件。
一般來說，用于汽車的輪胎包括由一個或多個胎體簾布層組成的胎體結(jié)構(gòu)，所述胎體簾布層基本上為環(huán)形并且具有與通常被成為“胎圈芯”的相應(yīng)環(huán)形加強構(gòu)件接合的它們的軸向相對側(cè)緣，所述輪胎還包括在相對于所述胎體結(jié)構(gòu)的徑向外部位置由彈性體材料制成的胎面帶、介于所述胎體結(jié)構(gòu)和所述胎面帶之間的帶結(jié)構(gòu)以及在所述胎體結(jié)構(gòu)上的一對軸向相對的胎側(cè)，每個所述胎側(cè)覆蓋在所謂的胎面帶胎肩區(qū)和定位在相應(yīng)胎圈芯處的胎圈之間徑向延伸的輪胎側(cè)部。
在此在本說明書以及之后的權(quán)利要求中所闡明的術(shù)語“彈性體材料”，用于表示包括至少一個彈性聚合物和至少一個加強填料的合成物。通常，這種合成物還包括添加劑例如硫化劑和/或增塑劑。由于存在硫化劑，所述材料可以通過加熱得到硫化，以形成最終產(chǎn)品。
在輪胎制造領(lǐng)域，已經(jīng)提出通過在可以繞其旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的基本上圓柱形或環(huán)形支承件上布置由適當彈性體材料制成的連續(xù)的細長構(gòu)件形成彈性體輪胎部件。這種連續(xù)的細長構(gòu)件與最終得到的部件相比通常具有減小的尺寸并布置在旋轉(zhuǎn)支承件上以形成并排布置和/或處于相互重疊關(guān)系的多個連續(xù)線圈。
在本發(fā)明以及之后的說明書中所闡明的術(shù)語“彈性體輪胎部件”，被用于表示由彈性體材料構(gòu)成的最終輪胎或其部分的所有部件。
根據(jù)這一定義的彈性體輪胎部件的非限制性示例是胎面帶；胎側(cè)；所謂的襯層，其作為彈性體材料制成的薄層，在完成硫化之后將變得不透氣以確保保持輪胎使用的充氣壓力；置于襯層和胎體簾布層之間的所謂的底層；底帶束層插入物；環(huán)形加強結(jié)構(gòu)的填充插入物；所謂的無氣行駛輪胎的胎側(cè)插入物；靠近一個輪胎胎面構(gòu)件在外部作用的抗磨損插入件；或者任何這些示例性部件的部分。
特別地，作為示例，當胎側(cè)和/或胎面帶形成為兩個或多個不同部分，每個部分由特定彈性體材料制成時，術(shù)語“彈性體輪胎部件”表示胎側(cè)和/或胎面帶的上述部分中的每個。
本申請人的國際專利申請WO 00/35666和WO 01/36185中教導(dǎo)了可以通過由擠壓機供給細長構(gòu)件并通過在支承所制造的生輪胎的支承件上適當沉積這些構(gòu)件來獲得一些所述的輪胎部件，所述支承件通過自動化臂繞其自身軸線旋轉(zhuǎn)并相對于擠壓機移動以實現(xiàn)細長構(gòu)件的橫向沉積，從而形成構(gòu)成輪胎部件的多個圓周軸向相連和/或徑向重疊的線圈。所述線圈的定向和相互重疊的參數(shù)可以適當設(shè)計成根據(jù)在電子計算機上預(yù)設(shè)的預(yù)定沉積方案控制所形成的每個彈性體輪胎部件的厚度。
從文獻GB1,048,241中可以了解到一種用于在輪胎胎體上敷設(shè)不同厚度的彈性體材料層并包括向胎體施加彈性體材料帶的喂料頭的機械，用于將胎體設(shè)定成繞其軸線旋轉(zhuǎn)以在胎體相對于喂料頭旋轉(zhuǎn)時在其上纏繞多個線圈的裝置，用于使喂料頭沿胎體橫向地從胎體的圓周對稱面的一側(cè)移動到另一側(cè)的裝置，以及用于自動改變每纏繞一圈的橫向移動量以改變相鄰線圈的重疊程度并因而改變在胎體上形成的層厚度的裝置。在用于制造新輪胎的合適方案中，在胎面帶形成過程中，胎體安裝在成形機頭上并具有圓柱形直的構(gòu)造。
EP1 211 050描述了一種用于通過正位移擠壓系統(tǒng)擠壓輪胎用橡膠材料的方法，該正位移擠壓系統(tǒng)從輪胎用橡膠的上游側(cè)觀察包括螺桿擠壓機單元、齒輪泵單元以及具有擠壓噴嘴的擠壓頭單元，它們彼此串聯(lián)連接。當促使輪胎用橡膠流過擠壓系統(tǒng)時，測量橡膠材料的溫度并將其控制在預(yù)定溫度范圍內(nèi)。
EP 492,425中描述了一種擠壓系統(tǒng)以及用于擠壓在擠壓機內(nèi)均勻加熱和混合的橡膠混合物條帶的方法?？刂葡到y(tǒng)調(diào)節(jié)擠壓機的速度以在齒輪泵入口處提供接近恒定的壓力，從而可以準確調(diào)節(jié)來自擠壓頭的混合物擠壓速度。橡膠混合物的溫度保持在小于100C°的預(yù)定溫度范圍內(nèi)。溫度和壓力被描述成在系統(tǒng)中的多個其它位置處得到測量，以作為對算法的輸入，所述算法被設(shè)計成在起動、停機以及穩(wěn)定狀態(tài)操作過程中促使喂料混合機的速度變化，以在整個系統(tǒng)中保持所需要的壓力，喂入速度和溫度。
US 6,468,067中公開了一種橡膠混合擠壓裝置以及擠壓生橡膠的方法。所述裝置具有減小的螺桿長度，由此減少材料剩余，并且便于進行溫度控制以防止橡膠焦化。溫度控制被描述成受常規(guī)方法的影響。
申請人注意到現(xiàn)有技術(shù)中用于制造彈性體輪胎部件的方法和裝置具有一些缺陷。
特別是，工業(yè)過程意味著從生產(chǎn)步驟轉(zhuǎn)化到非生產(chǎn)步驟，反之亦然。換句話說，生產(chǎn)可以因多種原因被中斷，例如來自制造廠后續(xù)工位的問題或特殊要求，或者擠壓機部件的故障。
當擠壓包括交聯(lián)彈性體材料的彈性體輪胎部件時遇到的問題之一與擠壓機的溫度控制相關(guān)。過度和/或不適當?shù)亻L期加熱會導(dǎo)致交聯(lián)彈性體材料的過早硫化，還被稱為“燒焦”。另一方面，應(yīng)該保持溫度達到使彈性體材料具有適于被加工的流動性。
申請人感受到了在這些轉(zhuǎn)化過程中及時并有效地控制擠壓裝置不同部件的溫度的必要性，考慮了例如以下方面-擠壓裝置包括就質(zhì)量、熱慣性和工作溫度來說不同的單元；-在暫停過程中通過完全排出彈性體材料而清空擠壓裝置不僅成本高以及耗時，而且難以實現(xiàn)，剩余材料會保留在擠壓裝置內(nèi)很長時間并因而改變了隨后擠壓的部件的質(zhì)量；-待加工成形的材料是熱敏的。
在制造本發(fā)明提出的彈性體輪胎部件的生產(chǎn)過程中，申請人已經(jīng)意識到在常規(guī)方法中所述非生產(chǎn)步驟持續(xù)很長時間，在這過程中彈性體材料保持處于高溫，該方法往往產(chǎn)生遭受上述不符合要求的過早硫化(“燒焦”現(xiàn)象)的材料，從而形成低質(zhì)量的彈性體材料，其不具有所需要的物理機械特性。
另外，由于擠壓裝置每個單元具有所述不同的特性，因此申請人進一步感受到在所述非生產(chǎn)步驟中，難以控制每個單元在此之后限定的從非加工溫度到加工溫度的轉(zhuǎn)化，反之亦然，以避免燒焦現(xiàn)象并同時在耗時和耗能方面獲得最佳效果。
根據(jù)本發(fā)明，針對上述問題，申請人已經(jīng)考慮了制造彈性體輪胎部件時在產(chǎn)品生產(chǎn)靈活性和質(zhì)量方面獲得實質(zhì)改進的可能性，在該制造過程中以特定方式控制從和向所述非生產(chǎn)步驟的熱轉(zhuǎn)化。
更詳細地，本發(fā)明的目的是提供一種用于制造彈性體輪胎部件的方法，包括以下生產(chǎn)步驟a)制備包括交聯(lián)彈性體材料的細長構(gòu)件，以及b)向繞其幾何旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)移動的構(gòu)造支承件上輸送所述細長構(gòu)件，使得細長構(gòu)件沿圓周施加在支承件上；制備步驟a)包括a1)向包括多個單元的擠壓裝置供給交聯(lián)彈性體材料；a2)通過所述擠壓裝置擠壓交聯(lián)彈性體材料以形成所述細長構(gòu)件；所述單元各自具有相應(yīng)的加工溫度；所述單元各自具有相應(yīng)的低于所述加工溫度的非加工溫度；所述單元各自具有相應(yīng)的熱慣性，所述單元根據(jù)它們的熱慣性得到分級，以具有至少一個頂級單元和至少一個下級單元；所述方法還包括至少一個非生產(chǎn)步驟c)使擠壓裝置的至少一個單元經(jīng)歷的熱轉(zhuǎn)化，其中通過以下步驟實施所述熱轉(zhuǎn)化c1)從頂級單元開始到下級單元依次加熱所述至少一個單元以達到相應(yīng)的加工溫度；或者通過c2)從具有最大加工溫度的單元開始到具有最小加工溫度的單元依次冷卻所述至少一個單元以達到相應(yīng)的非加工溫度。
在此熱慣性(I)被定義為材料耐溫度變化的趨勢并可以表達如下I＝(kρc)1/2其中k是導(dǎo)熱系數(shù)，ρ是材料的體積密度；c是每單位質(zhì)量特定的熱容量，也就是J/cm2.sec1/2.C°(每度每平方根秒每平方厘米上的焦耳)。
擠壓裝置的所述單元的加工溫度在此被定義為擠壓裝置的每個單元在制造熱硫化彈性體材料的擠壓操作過程中保持的溫度，也就意味著在比所述加工溫度更低的溫度值下，擠壓過程處于非生產(chǎn)步驟。
擠壓裝置的所述單元的非加工溫度在此被定位在比加工溫度更低并且可以避免在預(yù)定停留時間內(nèi)在單元中的剩余交聯(lián)彈性體材料發(fā)生燒焦現(xiàn)象的溫度。所述非加工溫度與關(guān)閉擠壓裝置時的室溫相一致。所述非加工溫度還可以與比在擠壓裝置待用例如在緊急情況時所述過程的生產(chǎn)步驟中的室溫更高的溫度相一致。
在此定義的每個單元的停留時間是彈性部件的一部分在所述單元中消耗的時間。另一方面，燒焦時間在此定義為橡膠混合物在開始硫化之前可以在給定溫度下得到加工的安全時限?？梢愿鶕?jù)ASTM-D4084-95利用振蕩盤式流變儀(ODR)測定燒焦時間，并且該時間是需要提高兩個單元的轉(zhuǎn)矩值(TS2或Mooney Scorch)的時間。
本發(fā)明用于制造彈性部件的方法包括至少一個非生產(chǎn)性步驟，其在此定義為制造過程處于待用狀態(tài)，也就是不通過擠壓裝置輸送/推進聚合材料的步驟。非生產(chǎn)步驟的示例是擠壓裝置起動、緊急情況和暫停。
根據(jù)本發(fā)明，通過以下步驟實施使擠壓裝置的單元經(jīng)歷從加熱或冷卻中選取的熱轉(zhuǎn)化的至少一個非生產(chǎn)步驟-從頂級單元開始到下級單元依次加熱所述至少一個單元以達到相應(yīng)的加工溫度；或者通過-從具有最大加工溫度的單元開始到具有最小加工溫度的單元依次冷卻所述至少一個單元以達到相應(yīng)的非加工溫度。
“依次”意思是一單元可以在之前涉及的單元仍然處于熱轉(zhuǎn)化時進入熱轉(zhuǎn)化。
在所述非生產(chǎn)步驟中，需要冷卻單元，由于在擠壓裝置的所述單元內(nèi)存在高溫，并且由于所述擠壓裝置已經(jīng)停止從而使一定量的彈性體材料殘留在其中，因此存在彈性體材料在超過停留時間的評定臨界值時遭受燒焦現(xiàn)象的危險。
如果發(fā)生這些現(xiàn)象，會形成不具備所需物理機械特性的低質(zhì)量彈性體輪胎部件。另外，彈性體材料的過早硫化意味著需要在開始新的生產(chǎn)循環(huán)之前從擠壓設(shè)備上清除所有痕量的燒焦材料，這種清除耗時并在一些情況下是不能完全實現(xiàn)的。
申請人已經(jīng)意外地發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的過程可以基本上減少產(chǎn)生燒焦現(xiàn)象的危險，這是因為所述交聯(lián)彈性體材料在有限的控制時間內(nèi)和/或在控制溫度下保持在擠壓裝置的至少一個單元內(nèi)。
還根據(jù)本發(fā)明，申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以在上述冷卻熱轉(zhuǎn)化過程中在耗時和耗能方面克服現(xiàn)有技術(shù)的方法的制約，這是因為可以保持大多具有更低加工溫度的單元處于它們相應(yīng)的加工溫度，同時僅有那些具有更高加工溫度(具有更大燒焦的危險)的單元被冷卻到它們的非加工溫度。
在本發(fā)明的方法中采用的包括交聯(lián)彈性體材料的所述細長構(gòu)件具有扁平橫截面，例如矩形、橢圓形或透鏡狀，這樣與期望形成的彈性部件的橫截面相比得到極大地減小。通過非限制性示例，所述細長構(gòu)件可以具有范圍在3毫米至15毫米的寬度，和范圍在0.5毫米至2毫米的厚度。
在本發(fā)明的方法中采用的細長構(gòu)件可以被輸送在繞其幾何旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)移動的構(gòu)造支承件上，使得細長構(gòu)件沿圓周施加在支承件上。
優(yōu)選地，構(gòu)造支承件具有形狀與待成形的輪胎的內(nèi)部構(gòu)造基本上匹配的外表面。更優(yōu)選地，所述建造構(gòu)件是基本上剛性的環(huán)形支承件。在備選實施方式中，建造構(gòu)件可以具有基本上圓柱形的外表面。
在本發(fā)明的方法中采用的擠壓裝置通?？拷ㄔ熘С屑ㄎ灰员阌趯⒓氶L構(gòu)件在其構(gòu)造支承件上的輸送操作。
在本發(fā)明的方法中采用的擠壓裝置可以是常規(guī)擠壓機或噴射設(shè)備并包括多個單元。
優(yōu)選地，所述單元包括至少一個殼體、至少一個用于在所述殼體內(nèi)移動彈性體材料的元件以及至少一個成形模。
優(yōu)選地，所述用于移動彈性體材料的至少一個元件從由旋轉(zhuǎn)安裝在所述至少一個殼體上的螺桿和滑動安裝在所述至少一個殼體上的活塞組成的組中選取。
優(yōu)選地，擠壓裝置還包括至少一個噴嘴。更具體地，所述擠壓裝置優(yōu)選具有用于根據(jù)產(chǎn)品本身給定的幾何和尺寸特征使在常規(guī)形狀和尺寸的孔口處加工的彈性體材料成形的所謂出口“?！?。
優(yōu)選地，擠壓裝置還包括可操作地與用于移動彈性體材料的所述元件相關(guān)聯(lián)以形成正位移擠壓裝置的齒輪泵。齒輪泵提高彈性體材料壓力直至使該壓力達到范圍為大約200巴-大約650巴，優(yōu)選大約400巴的值，所述彈性體材料最終通過所述模得到擠壓。
擠壓螺桿和齒輪泵優(yōu)選各自通過不同的動力單元得到驅(qū)動，盡管如此還可以通過單個動力單元替換所述動力單元。
優(yōu)選地，擠壓裝置的所述至少一個殼體具有范圍在50℃至120℃，更優(yōu)選是70℃至90℃的加工溫度。
優(yōu)選地，擠壓裝置的所述至少一個用于移動彈性體材料的元件具有范圍在20℃至120℃，更優(yōu)選是60℃至100℃的加工溫度。
優(yōu)選地，擠壓裝置的所述至少一個成形模具有范圍在80℃至130℃，更優(yōu)選是90℃至120℃的加工溫度。
優(yōu)選地，擠壓裝置的所述至少一個噴嘴具有范圍在70℃至120℃，更優(yōu)選是80℃至120℃的加工溫度。
優(yōu)選地，擠壓裝置的所述至少一個齒輪泵具有范圍在70℃至120℃，更優(yōu)選是80℃至110℃的加工溫度。
上述優(yōu)選的溫度范圍與平均混合物粘度級和燒焦條件有關(guān)。溫度等級優(yōu)化將導(dǎo)致混合物粘度最大(溫度越高意味著擠壓壓力越低)，從而使燒焦危險降至最小(溫度越低意味著燒焦的趨勢越小)。所示的溫度范圍包括在輪胎混合物中采用的粘度和燒焦條件。
對于本說明書以及之后的權(quán)利要求的目的來說，除了另有表示，表達參數(shù)的所有數(shù)值例如數(shù)量、溫度、百分比等都被理解為在所有情況下都可以通過術(shù)語“大約”來改變。同時，所有的范圍包括所公開的最大和最小點的任何組合并包括其中的中間范圍，這會或不會在此具體列舉。
在優(yōu)選實施方式中，本發(fā)明的方法還包括以下步驟d)實時檢查擠壓裝置每個所述單元的實際溫度、加工溫度、非加工溫度和所述實際溫度與所述加工溫度之間的差值。
優(yōu)選地，通過可操作地與擠壓裝置相連的溫度控制系統(tǒng)實施所述檢查步驟。
然而更優(yōu)選地，所述溫度控制系統(tǒng)包括在每個單元主體上的至少一個傳感器。
在優(yōu)選實施方式中，所述溫度控制系統(tǒng)具有熱交換流體在其中循環(huán)的通道。更優(yōu)選地，所述熱交換流體從加壓水或油中選取。
優(yōu)選地，所述熱交換流體具有范圍為6巴至9巴，更優(yōu)選是7巴的最大壓力。
在本發(fā)明的方法中，所述交聯(lián)彈性體材料在每個單元中具有等于或小于燒焦時間的停留時間。
優(yōu)選地，所述交聯(lián)彈性體材料在每個單元中具有停留時間，其范圍為所述交聯(lián)彈性體材料在單元的實際溫度下的燒焦時間的20％至99％。
更優(yōu)選地，所述交聯(lián)彈性體材料在每個單元中具有停留時間，其范圍為所述交聯(lián)彈性體材料在單元的實際溫度下的燒焦時間的20％至50％。
為了實施本發(fā)明的方法，擠壓裝置的每個單元根據(jù)其熱慣性得到分級以具有至少一個頂級單元和至少一個下級單元；另外，在所述頂級單元和所述下級單元之間的中間級單元優(yōu)選也以降序分級。
根據(jù)本發(fā)明方法的優(yōu)選實施方式，頂級單元是殼體，而下級單元是成形模。
更優(yōu)選地，根據(jù)它們的熱慣性按從頂級單元到下級單元的降序分級，所述單元為所述至少一個殼體、所述至少一個用于在所述至少一個殼體內(nèi)移動彈性體材料的元件、所述至少一個齒輪泵以及所述至少一個成形模。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，擠壓裝置的所有單元或一些單元經(jīng)歷通過從頂級單元開始到下級單元依次加熱所述單元以達到相應(yīng)加工溫度而實施的熱轉(zhuǎn)化。
因而，例如在包括擠壓裝置起動操作的加工過程的非生產(chǎn)步驟中，通過使每個單元的溫度從預(yù)設(shè)的非加工溫度提高到加工溫度來加熱所有單元。
優(yōu)選地，擠壓裝置的至少一個殼體是在所述起動的非生產(chǎn)步驟中經(jīng)歷所述加熱熱轉(zhuǎn)化的第一單元，所述殼體是頂級單元，而其它單元根據(jù)它們不同的熱慣性依次得到加熱，下級成形模是最后經(jīng)歷加熱熱轉(zhuǎn)化的單元。
由于每個單元憑借其特定的熱慣性從其非加工溫度到其加工溫度需要經(jīng)過不同的時間，因此在給定的非生產(chǎn)步驟中不同單元的加熱步驟優(yōu)選在不同時刻開始，使得這些單元的加熱持續(xù)不同時間。
優(yōu)選地，每個所述多個單元的加熱時間與其余所述多個單元相差一個小于或等于60分鐘，更優(yōu)選是小于或等于30分鐘的量。
優(yōu)選地，當更高級的在前單元的實際溫度達到比所述在前單元的加工溫度低20℃至30℃，更優(yōu)選是比所述在前單元的加工溫度低10℃至20℃的值時，每個預(yù)定單元的加熱步驟不同于所述頂級單元而開始。
然而更優(yōu)選地，實施所述多個單元的加熱步驟，使得這些單元達到它們相應(yīng)的加工溫度小于10分鐘，更優(yōu)選的是基本上同時發(fā)生。
在本發(fā)明和附加權(quán)利要求的框架內(nèi)，表述“基本上同時”被用于表示所有單元在相同時間達到它們的相應(yīng)加工溫度或者在已經(jīng)達到其相應(yīng)加工溫度的第一單元與已經(jīng)達到其相應(yīng)加工時間的最后單元之間經(jīng)歷的時間段低于預(yù)定值，例如低于5分鐘，優(yōu)選低于3分鐘。
根據(jù)本發(fā)明第二方面，擠壓裝置的所有單元或其一些單元經(jīng)歷通過依次冷卻所述單元實施的熱轉(zhuǎn)化。
優(yōu)選地，通過從擠壓裝置已經(jīng)停止以開始所述冷卻熱轉(zhuǎn)化時啟動使擠壓裝置的每個單元開始的計時器來控制這種依次的冷卻。通過啟動所述計時器，可以檢查是否每個單元中的彈性體材料的停留時間總是等于或低于通過如上所述的Mooney Scorch測定的燒焦時間。
由于每個單元憑借其特定的停留時間從其加工溫度到其非加工溫度需要經(jīng)過不同的時間，因此在給定的非生產(chǎn)步驟中不同單元的冷卻步驟優(yōu)選在不同時刻開始，使得這些單元的冷卻持續(xù)不同的時間段。
因此，例如在對于緊急情況或暫停的加工過程的非生產(chǎn)步驟中，擠壓裝置的所有或一些單元通過首先將具有最大加工溫度的單元的溫度從其預(yù)設(shè)加工溫度降低到其非加工溫度而得到依次冷卻。而后，當所述單元內(nèi)的彈性體材料的停留時間達到臨界值時，與具有最大加工溫度的所述單元不同的預(yù)定單元開始冷卻，所述臨界值的范圍為所述最大加工溫度下彈性體材料燒焦時間的20％至99％。
優(yōu)選地，擠壓裝置的所述至少一個成形模是在所述非生產(chǎn)步驟中第一個得到冷卻的單元，成形模是具有最大加工溫度的單元，而其它單元根據(jù)彈性體材料在每個所述單元中的不同停留時間依次得到冷卻。
更優(yōu)選地，在所述冷卻的非生產(chǎn)步驟中，按從具有最大加工溫度的單元到具有最小加工溫度的單元降序分級，所述單元為所述至少一個成形模、所述至少一個齒輪泵、所述至少一個用于在所述至少一個殼體內(nèi)移動彈性體材料的元件、以及所述至少一個殼體。
在優(yōu)選實施方式中，在所述非生產(chǎn)緊急和暫停步驟中，具有最大加工溫度的所述單元的非加工溫度范圍設(shè)定在50℃至80℃，優(yōu)選為60℃至70℃。
根據(jù)另一優(yōu)選實施方式，本發(fā)明還包括還包括以下步驟e)在其非加工溫度下冷卻具有最大加工溫度的所述單元；f)在依次冷卻所述其余單元之前保持所有其余單元處于它們相應(yīng)的加工溫度，時間范圍為10分鐘至40分鐘，更優(yōu)選為20分鐘。
在該時間段之后，在所述包含的單元中會發(fā)生燒焦過程。這意味著如果所述緊急和暫停持續(xù)很長時間，例如超過20-40分鐘，則所有其余單元的溫度從它們的加工溫度下降到它們的非加工溫度。
最有利地，本發(fā)明的方法可以以適當方式控制在進行擠壓彈性體材料的生產(chǎn)步驟之后實施的任何暫時非生產(chǎn)步驟，因為擠壓裝置的多個單元的溫度可以降低以避免在擠壓裝置中靜止不動的彈性體材料產(chǎn)生任何燒焦現(xiàn)象。
最有利地，通過依次冷卻所需單元實施所述溫度控制，由此在暫停結(jié)束并且擠壓裝置的冷卻單元(多個單元)應(yīng)該再次得到加熱以達到(其)它們的加工溫度時節(jié)省能量并減少加熱時間。
在該方法的優(yōu)選實施方式中，可以根據(jù)上述過程實施所述加熱。
申請人已經(jīng)意外發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的方法可以降低在現(xiàn)有技術(shù)已知的擠壓過程的類似非生產(chǎn)步驟中觀察到的、在所述過程的起動和暫停階段發(fā)生燒焦現(xiàn)象的危險。盡管在影響目前可利用的制造設(shè)備的熱慣性、停留時間以及能耗方面存在各種制約，但仍可以獲得所述技術(shù)效果。
從根據(jù)本發(fā)明對用于組裝車輪輪胎的方法和裝置優(yōu)選但不是排他實施方式的詳細描述中將會更加清楚地了解到其它特征和優(yōu)點。
下文參照附圖通過非限制性示例的方式給出描述，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式用于在基本上剛性環(huán)形支承件上制造輪胎的彈性體輪胎部件的自動化工作站的示意性透視圖；圖2是在本發(fā)明的方法中采用的擠壓裝置的示意圖；圖3是表示根據(jù)本發(fā)明的方法在起動的非生產(chǎn)步驟中的加熱時序的示意圖；圖4是表示根據(jù)本發(fā)明的方法在臨時的非生產(chǎn)步驟中的冷卻時序的示意圖。
參照圖1，用于制造輪胎的彈性體輪胎部件例如其胎面帶的自動化工作站總體由1表示。
工作站1與用于制造充氣輪胎或用于實施在充氣輪胎本身的生產(chǎn)循環(huán)中可以預(yù)見的部分加工操作的常規(guī)制造廠相關(guān)聯(lián)，而未示出的制造廠實質(zhì)上是已知的。
工作站1包括總體由30表示并且優(yōu)選是具有七個軸，其實質(zhì)上已知的擬人式自動化臂，并用于將支承在前以已知方式構(gòu)建的輪胎的胎體結(jié)構(gòu)、環(huán)形加強結(jié)構(gòu)以及帶結(jié)構(gòu)的環(huán)形支承件18定位在連續(xù)的細長構(gòu)件20的輸送位置附近，該連續(xù)的細長構(gòu)件20由具有適當?shù)臋M截面尺寸的適當?shù)膹椥泽w材料制成，通過總體由19表示的擠壓裝置得到輸送。所述彈性體材料因此供給到擠壓裝置19中，以被擠壓形成所述細長構(gòu)件20。
優(yōu)選地，環(huán)形支承件18具有形狀與待成形的輪胎的內(nèi)部構(gòu)造基本上相一致的外表面18a。
圖2示意性表示在實施本發(fā)明方法時采用的優(yōu)選的擠壓裝置19。
擠壓裝置19優(yōu)選包括四個不同的單元一個殼體單元191，旋轉(zhuǎn)安裝在殼體191中的一個螺桿單元192，一個齒輪泵單元193以及一個成形模單元194。
每個所述單元特征上都具有特定質(zhì)量M和特定加工溫度T。因而，每個單元的加熱時間與其它單元不同。
參照圖2-4，現(xiàn)在將對根據(jù)本發(fā)明用于制造彈性體輪胎部件的方法的第一優(yōu)選實施方式進行說明。
在第一非生產(chǎn)步驟中，擠壓裝置19的單元191-194經(jīng)歷了從頂級單元開始到下級單元依次對它們加熱以達到相應(yīng)加工溫度的熱轉(zhuǎn)化。
在所示優(yōu)選實施方式中，頂級單元是殼體單元191，其具有質(zhì)量M1和加工溫度T1。因此，殼體單元191是在加熱步驟中激活的第一個單元，因為這是需要最長加熱時間達到其加工溫度T1例如等于70-90℃，優(yōu)選大約85℃的單元。
根據(jù)本發(fā)明方法的優(yōu)選實施方式，擠壓裝置19具有更低一級的單元(在本申請中由螺桿單元192構(gòu)成)僅在殼體單元191的實際溫度即將達到殼體單元191的加工溫度T1時得到加熱。
在一種示例中，螺桿單元192可以在更高級的殼體單元191的實際溫度比其加工溫度T1低大約20℃時合適地得到加熱。
類似地，齒輪泵單元193僅在螺桿單元192的實際溫度即將達到其加工溫度T2例如等于大約75℃時得到加熱，同時成形模單元194僅在齒輪泵單元193的實際溫度即將達到其加工溫度T3例如等于大約95℃時得到加熱。
在該示例中，成形模單元194的加工溫度T4可以是大約100℃。
在一種示例中，齒輪泵單元193可以在更高級的螺桿單元192的實際溫度比其加工溫度T2低大約30℃時合適地得到加熱，同時成形模單元194可以在更高級的齒輪泵單元193的實際溫度低于其加工溫度T3大約30℃時合適地得到加熱。
這樣，擠壓裝置19的所有四個單元191-194都可以有利地大致同時達到它們相應(yīng)的加工溫度T1，T2，T3和T4，從而使每個單元在容納在擠壓裝置19中的彈性體材料得到擠壓之前在其相應(yīng)加工溫度下保持盡可能最少的時間，由此基本上減小了發(fā)生燒焦問題的危險。
一旦擠壓裝置19以及通過其實施的相關(guān)擠壓操作達到它們的穩(wěn)定狀態(tài)，則就可以以連續(xù)的細長構(gòu)件20的形式進行彈性體材料的擠壓以在已經(jīng)形成于環(huán)形支承件18上的輪胎結(jié)構(gòu)上形成所需的輪胎彈性部件。
更具體地說，在繞其幾何旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)移動的構(gòu)造環(huán)形支承件18上輸送細長構(gòu)件20，使得細長構(gòu)件20可以沿圓周施加在環(huán)形支承件18上。
在所示的優(yōu)選實施方式中，通過在擠壓裝置19前適當移動構(gòu)造支承件18的自動化臂30實現(xiàn)在其上沿圓周分配細長構(gòu)件20的環(huán)形支承件18的旋轉(zhuǎn)運動。
在制造過程中并且沿擠壓裝置19的生產(chǎn)線上游或下游發(fā)生的任何情況都會引發(fā)擠壓裝置19有意或無意的暫停，本發(fā)明提出激活的冷卻時序以防止產(chǎn)生彈性體材料燒焦現(xiàn)象的危險。
例如，會因彈性體材料的供給阻塞或維修加工操作而發(fā)生擠壓過程的暫停。
在這種情況下，本發(fā)明的制造方法包括非生產(chǎn)步驟，其中擠壓裝置19的單元191-194經(jīng)歷從具有最大加工溫度的單元開始到具有最小加工溫度的單元依次對它們進行冷卻以達到相應(yīng)的非加工溫度的熱轉(zhuǎn)化。
根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選實施方式并如圖4所示，從擠壓裝置已經(jīng)停止時隨后起動計時器用于四個單元191-194的每一個，以在每個單元中檢查是否彈性體材料的停留時間總是等于或低于通過如上所述的Mooney Scorch測定的燒焦時間。
具有最大加工溫度的單元(在本申請中由成形模單元194構(gòu)成)的停留時間通常設(shè)定在基本上相當于在同一單元194的加工溫度下測得的燒焦時間的大約50％的值，而其余單元192-194各自的停留時間通常具有比所述單元194的停留時間值更大的值，這是因為每個所述單元的溫度低于單元194的溫度。
在單元194在加工溫度下發(fā)生燒焦之前所允許的最大停留時間的末尾，單元194的溫度降低到其預(yù)設(shè)的非加工溫度。
作為一種示例，單元194的非加工溫度的值可以是大致65℃。
如果在單元194中的彈性體材料的最大停留時間過程中或者在其冷卻到非加工溫度的過程中問題得到解決，則本發(fā)明的方法有利地設(shè)置成僅有單元194再次被加熱到其相應(yīng)的加工溫度，這是因為在停止過程中僅所述單元194達到其非加工溫度，而所有其余的單元都停留在它們相應(yīng)的加工溫度。
相反，如果在單元194的冷卻步驟中問題未得到解決，則根據(jù)優(yōu)選實施方式本發(fā)明的方法設(shè)置成擠壓裝置19在除單元194之外的其余單元中具有更高加工溫度的單元(在本申請中由齒輪泵單元193構(gòu)成)在所述單元193的停留時間處于在同一單元193的加工溫度下測得的燒焦時間的大約50％時得到冷卻。
類似地，如果需要，螺桿單元192和殼體單元191僅在所述單元192和191的停留時間分別處于在所述單元192和191中的燒焦時間的大約40％時以所述次序得到冷卻。
在常規(guī)設(shè)定的狀態(tài)下，當單元194處于其非加工溫度下時，其余單元193，192，191在其必須也降低到它們相應(yīng)的非加工溫度以避免燒焦問題之前可以在它們相應(yīng)的加工溫度下總共保持大致額外30分鐘。
在設(shè)備完成彈性體材料最后的擠壓的時刻與所有單元193，192，191從它們相應(yīng)的加工溫度達到它們相應(yīng)的非加工溫度的時刻之間經(jīng)過的總時間通常持續(xù)大約40分鐘；所述時間通常可以解決常常在生產(chǎn)線上發(fā)生并導(dǎo)致擠壓過程停止的問題。
相反，如果不能及時消除擠壓過程停止的原因，所有的單元193，192，191會從它們相應(yīng)的加工溫度轉(zhuǎn)到它們相應(yīng)的非加工溫度。
如果擠壓過程停止的原因持續(xù)存在，則在所有單元承受額外的冷卻步驟之前，可以增加額外的時間，所述冷卻步驟明確地將它們的溫度從相應(yīng)非加工溫度降低到冷卻設(shè)備的溫度，也就是當擠壓過程完全停止時擠壓裝置以及其包括的所有單元達到的溫度。
如果可以在所述額外的時間段內(nèi)消除擠壓過程停止的原因，則所述過程可以使單元在比當所述單元達到所述更冷的設(shè)備溫度值所需時間更少的時間內(nèi)再次達到它們相應(yīng)的加工溫度。
相反，如果不能在所述額外時間段內(nèi)消除擠壓過程停止的原因，則所有的單元達到所述冷設(shè)備溫度，從該溫度再次開始如以上參照圖3所述的包含新加熱步驟的過程。
權(quán)利要求
1.一種用于制造彈性體輪胎部件的方法，包括以下生產(chǎn)步驟a)制備包括交聯(lián)彈性體材料的細長構(gòu)件，以及b)向繞其幾何旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)移動的構(gòu)造支承件上輸送所述細長構(gòu)件，使得細長構(gòu)件沿圓周施加在支承件上；制備步驟a)包括a1)向包括多個單元的擠壓裝置供給交聯(lián)彈性體材料；a2)通過所述擠壓裝置擠壓交聯(lián)彈性體材料以形成所述細長構(gòu)件；所述單元各自具有相應(yīng)的加工溫度；所述單元各自具有相應(yīng)的低于所述加工溫度的非加工溫度；所述單元各自具有相應(yīng)的熱慣性，所述單元根據(jù)它們的熱慣性得到分級，以具有至少一個頂級單元和至少一個下級單元；所述方法還包括至少一個非生產(chǎn)步驟c)使擠壓裝置的至少一個單元經(jīng)歷從加熱或冷卻中選取的熱轉(zhuǎn)化，其中通過以下步驟實施所述熱轉(zhuǎn)化c1)從頂級單元開始到下級單元依次加熱所述至少一個單元以達到相應(yīng)的加工溫度；或者通過c2)從具有最大加工溫度的單元開始到具有最小加工溫度的單元依次冷卻所述至少一個單元以達到相應(yīng)的非加工溫度。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，擠壓裝置的所述單元包括至少一個殼體、至少一個用于在所述殼體內(nèi)移動彈性體材料的元件以及至少一個成形模。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述用于移動彈性體材料的元件從由旋轉(zhuǎn)安裝在所述至少一個殼體上的螺桿和滑動安裝在所述至少一個殼體上的活塞組成的組中選取。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，擠壓裝置的所述單元還包括至少一個噴嘴。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，擠壓裝置的所述單元還包括齒輪泵。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述至少一個殼體具有范圍在50℃至120℃的加工溫度。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述至少一個殼體具有范圍在70℃至90℃的加工溫度。
8.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述至少一個用于移動彈性體材料的元件具有范圍在20℃至120℃的加工溫度。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述至少一個用于移動彈性體材料的元件具有范圍在60℃至大約100℃的加工溫度。
10.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述至少一個成形模具有范圍在80℃至130℃的加工溫度。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述至少一個成形模具有范圍在90℃至120℃的加工溫度。
12.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述至少一個噴嘴具有范圍在70℃至120℃的加工溫度。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述至少一個噴嘴具有范圍在80℃至120℃的加工溫度。
14.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述至少一個齒輪泵具有范圍在70℃至120℃的加工溫度。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述至少一個齒輪泵具有范圍在80℃至110℃的加工溫度。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟d)實時檢查每個所述單元的實際溫度、加工溫度、非加工溫度和所述實際溫度與所述加工溫度之間的差值。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，通過可操作地與擠壓裝置相連的溫度控制系統(tǒng)實施所述檢查步驟。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述溫度控制系統(tǒng)包括在每個單元的主體上的至少一個傳感器。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述溫度控制系統(tǒng)具有熱交換流體在其中循環(huán)的通道。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述熱交換流體從加壓水或油中選取。
21.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述交聯(lián)彈性體材料在每個所述多個單元中具有最大停留時間，其范圍為所述交聯(lián)材料在單元的實際溫度下的燒焦時間的20％至99％。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述交聯(lián)彈性體材料在每個所述多個單元中具有最大停留時間，其范圍為所述交聯(lián)材料在單元的實際溫度下的燒焦時間的20％至50％。
23.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，擠壓裝置的頂級單元是其所述殼體。
24.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，擠壓裝置的下級單元是其所述成形模。
25.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，按從頂級單元到下級單元的降序分級，所述單元為所述至少一個殼體、所述至少一個用于在所述至少一個殼體內(nèi)移動彈性體材料的元件、所述至少一個齒輪泵以及所述至少一個成形模。
26.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，每個所述多個單元的加熱時間與其余所述多個單元相差一個小于或等于60分鐘的量。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，每個所述多個單元的加熱時間與其余所述多個單元相差一個小于或等于30分鐘的量。
28.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當較高級的在前單元的實際溫度達到比所述在前單元的加工溫度低20℃至30℃的值時，每個不同于所述頂級單元的預(yù)定單元的加熱步驟開始。
29.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，實施所述多個單元的加熱，使得這些單元達到它們相應(yīng)的加工溫度少于10分鐘。
30.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過啟動計時器來控制冷卻，該計時器從擠壓裝置已經(jīng)停止以便開始所述冷卻熱轉(zhuǎn)化時起為擠壓裝置的每個單元開始計時。
31.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當所述單元內(nèi)的彈性體材料的停留時間達到臨界值時，與具有最大加工溫度的所述單元不同的預(yù)定單元開始冷卻，所述臨界值的范圍為所述最大加工溫度下彈性體材料燒焦時間的20％至99％。
32.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，具有最大加工溫度的所述單元的非加工溫度范圍在50℃至80℃。
33.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，按從具有最大加工溫度的單元到具有最小加工溫度的單元降序分級，所述單元為所述至少一個成形模、所述至少一個齒輪泵、所述至少一個用于在所述至少一個殼體內(nèi)移動彈性體材料的元件以及所述至少一個殼體。
34.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟e)在其非加工溫度下冷卻具有最大加工溫度的所述單元；f)在依次冷卻所述其余單元之前使所有其余單元保持它們相應(yīng)的加工溫度一個10分鐘至40分鐘的時間范圍。
全文摘要
一種用于制造彈性體輪胎部件的方法，包括以下生產(chǎn)步驟a)通過向包括多個單元的擠壓裝置供給交聯(lián)彈性體材料制備包括交聯(lián)彈性體材料的細長構(gòu)件，每個所述單元具有相應(yīng)的熱慣性，b)在構(gòu)造支承件上輸送所述細長構(gòu)件，并且所述方法還包括至少一個非生產(chǎn)步驟c)使擠壓裝置的至少一個單元經(jīng)歷從加熱或冷卻中選取的熱轉(zhuǎn)化，通過根據(jù)單元的熱慣性分級并從頂級單元開始到下級單元依次加熱所述單元以達到相應(yīng)的加工溫度或從最大加工溫度的單元開始到最小加工溫度的單元依次冷卻所述單元以達到相應(yīng)非加工溫度，從而基本上減小了在從和向非生產(chǎn)步驟熱轉(zhuǎn)化過程中產(chǎn)生燒焦的危險。
文檔編號B29D30/00GK101039792SQ200480044162
公開日2007年9月19日 申請日期2004年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月8日
發(fā)明者弗朗切斯科·多利亞, 恩里科·薩巴塔尼, 毛里齊奧·馬爾基尼 申請人:倍耐力輪胎股份公司