BR102016014795B1

BR102016014795B1 - Aparelho para aplicar uma tira de material elastomérico a uma superfície

Info

Publication number: BR102016014795B1
Application number: BR102016014795-6A
Authority: BR
Inventors: Gary Robert Burg; Christopher David Dyrlund
Original assignee: The Goodyear Tire & Rubber Company
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2016-06-22
Publication date: 2021-03-23
Also published as: AR105076A1; CN106313592B; BR102016014795A8; US20170001397A1; CN106313592A; US9738045B2

Abstract

aparelho para formar uma tira elastomérica. aparelho para aplicar uma tira de material elastomérico a uma superfície, o aparelho compreendendo: um bocal tendo uma entrada em comunicação de fluido com um meio de bombeamento, o referido bocal tendo uma superfície superior e uma superfície inferior, em que a superfície inferior tem uma forma curva para engate correspondente com uma superfície externa de um rolo rotativo, a referida superfície inferior tendo uma abertura posicionada para engate com a superfície externa do rolo.

Description

APARELHO PARA APLICAR UMA TIRA DE MATERIAL ELASTOMÉRICO A UMA SUPERFÍCIE

Campo Técnico

[001] A presente invenção refere-se a um aparelho para formar uma tira elastomérica.

Antecedentes da Invenção

[002] É bem conhecida na técnica anterior a fabricação de componentes para pneumáticos a partir de chapas elastoméricas de borracha, que são então cortadas sob medida com as extremidades unidas por uma emenda sobreposta ou de topo em um tambor de construção de formato cilíndrico.Uma vez que os componentes do pneumático são montados planos em um tambor de construção de pneumático cilíndrico e então expandidos pra uma forma toroidal, cada componente tem de ser colocado sob tensão ou compressão antes de ser moldado. Esse estiramento das várias partes causa deslizamento entre as várias partes de borracha, à medida que os componentes se aquecem durante a vulcanização. Foram feitas tentativas em minimizar o deslizamento das várias partes. Outra desvantagem é que o pneumático tem componentes que são unidos, pois as emendas contribuem para a não-uniformidade do pneumático.

[003] Os fabricantes de pneumáticos têm voltado seus esforços cada vez mais no sentido de eliminar as não-uniformidades dos pneumáticos. Mais recentemente, os fabricantes de pneumáticos têm fabricado componentes de pneumáticos a partir de uma tira contínua de borracha não-vulcanizada. Uma tira fina, estreita, de borracha não-vulcanizada é envolvida circunferencialmente diversas vezes em um tambor rotativo ou núcleo de formato toróide, em que as tiras são sucessivamente dispostas em camadas ou empilhadas de modo a conceder a forma desejada do componente de pneumático. Ver, por exemplo, as patentes US N⍛ 6,372,070 e 4,963,207. A tira de borracha é tipicamente extrudada diretamente sobre um tambor de construção de pneumático ou núcleo de forma toroidal usando um dispositivo de extrusão. Como alternativa, as tiras podem ser formadas por calandragem e então conduzidas para o tambor de pneumático ou núcleo.

[004] Este método de laminação de tiras de formação de componentes de pneumáticos tem a vantagem de eliminar as emendas, pois o componente de pneumático anular é tipicamente formado de uma tira contínua. A laminação de tiras tem a vantagem adicional de permitir flexibilidade na fabricação, uma vez que o perfil de componente de pneumático pode ser alterado de pneu para pneu.

[005] É conhecida a técnica de extrudar a borracha através de um bocal ou matriz de conformação e aplicar a tira de borracha usando um rolo ou calandra a um tambor de construção de pneumático. No entanto, esses sistemas geralmente sofrem a desvantagem de causarem alta pressão e alta temperatura da borracha no sistema devido à pequena abertura da área de saída. Se o tempo de residência da borracha for muito lento por todo o sistema, a borracha pode ficar ressecada se a temperatura for muito alta. Assim, é de interesse dispor de um sistema aperfeiçoado que reduza a temperatura e pressão do sistema ao mesmo tempo em que confere a forma desejada da tira de borracha.

Definições

[006] “Relação de aspecto” do pneumático refere-se à proporção de sua altura de seção (SH) para sua largura de seção (SW);

[007] Os termos "Axial" e "axialmente" referem-se a linhas ou direções paralelas ao eixo geométrico de rotação do pneumático.

[008] “Talão” refere-se à parte do pneumático que compreende um membro de tensão anular com ou sem outros elementos de reforço, como cobre-talões, reforços de arame na área do talão, enchimentos, anteparos e antifricções, para se ajustar à construção do aro;

[009] "Estrutura de reforço de cinta" designa pelo menos duas camadas de cordonéis paralelos, entrelaçadas ou não, dispostas sob a banda de rolagem, não fixas ao talão, e com ambos os ângulos de cordonel esquerdo e direito dentro da faixa de 17 a 27 graus em relação ao plano equatorial do pneumático;

[010] “Carcaça” designa a estrutura do pneumático desconsiderando a estrutura de cinta, banda de rodagem, banda de rodagem inferior, e borracha do flanco sobre as lonas, mas incluindo os talões;

[011] “Circunferencial” refere-se a linhas ou direções que se estendem ao longo do perímetro da superfície da banda de rodagem anular perpendicular à direção axial;

[012] "Telas antifricção" refere-se a tiras estreitas de material dispostas ao redor do exterior do talão para proteger as lonas de cordonel do aro, distribuir a flexão acima do aro, e vedar o pneumático;

[013] “Reforços de arame” refere-se a uma estrutura de reforço localizada na porção de talão do pneumático;

[014] "Cordonel" refere-se a um dos filamentos de reforço dos quais as lonas no pneumático são compostas;

[015] “Aro de projeto” refere-se a um aro com uma configuração e largura especificadas. Para os fins deste relatório, o aro de projeto e a largura do aro de projeto são conforme especificados pelos padrões da indústria em vigor no local em que o pneumático é produzido. Por exemplo, nos Estados Unidos, os aros de projeto são conforme especificado pela Tire and Rim Association. Na Europa, os aros são conforme especificado no European Tyre and Rim Technical Organization -Standards Manual, e o termo aro de projeto significa o mesmo que os aros de medição padrões. No Japão, a organização de padrões é a The Japan Automobile Tire Manufacturer’s Association.

[016] "Plano Equatorial (EP)" refere-se ao plano perpendicular ao eixo de rotação do pneumático e que passa através do centro de sua banda de rodagem;

[017] "Pegada" refere-se ao ponto de contato ou área de contato da banda de rodagem do pneu com uma superfície plana à velocidade zero e sob carga e pressão normais;

[018] “Revestimento Interno” refere-se à camada, ou camadas, de elastômero ou outro material que forma a superfície interna de um pneumático sem câmara e que contém o fluido de enchimento dentro do pneumático;

[019] “Relação líquido-bruto” designa a razão da borracha da banda de rodagem do pneumático que faz contato com a superfície da estrada enquanto na área de superfície de contato (pegada), dividido pela área da banda de rodagem na pegada, incluindo as partes que não entram em contato, como os sulcos;

[020] “Diâmetro nominal do aro” refere-se ao diâmetro médio do flange do aro na localização onde se assenta a parte de talão do pneumático.

[021] “Pressão de inflação normal” refere-se à pressão de inflação de projeto específica e à carga designada pela organização de padrões apropriada para a condição de serviço para o pneumático;

[022] “Carga normal” refere-se à pressão de inflação de projeto específica e à carga designada pela organização de padrões apropriada para a condição de serviço para o pneumático;

[023] "Lona" refere-se a uma camada continua de cordonéis paralelos revestidos com borracha;

[024] "Radial" e "radialmente" referem-se a direções radialmente para perto ou para longe do eixo de rotação do pneumático;

[025] “Pneumático de lona radial” refere-se a um pneumático com cinta ou limitado circunferencialmente no qual as lonas de cordonéis que se estendem de talão a talão são dispostas em ângulos de cordonel entre 65 e 90 graus em relação ao plano equatorial do pneumático;

[026] "Altura de Seção" (SH) refere-se à distância radial do diâmetro nominal do aro ao diâmetro externo do pneumático em seu plano equatorial; e

[027] "Largura de Seção" (SW) refere-se à distância linear máxima paralela ao eixo do pneumático e entre o exterior de seus flancos quando e após ele houver sido inflado em pressão normal por 24 horas, mas descarregado, excluindo elevações dos flancos devido à rotulagem, decoração ou faixas protetoras.

Breve Descrição dos Desenhos

[028] A invenção será descrita a título de exemplo e com referência aos desenhos em anexo, nos quais:

[029] A figura 1 é uma vista em perspectiva de um aparelho aplicador de borracha da presente invenção.

[030] A Figura 2 é uma vista em perspectiva aproximada de um rolo do aparelho aplicador de borracha da presente invenção.

[031] A Figura 3 é uma vista lateral de corte transversal do aparelho da Figura 1.

[032] A Figura 4 é uma vista lateral aproximada do rolo e do bocal, em que o bocal é ilustrado com metade do bocal removido;

[033] A figura 5 é uma vista lateral do bocal;

[034] A figura 6 é uma vista em perspectiva da saída do bocal;

[035] A Figura 7 é uma vista de extremidade da saída do bocal;

[036] A Figura 8 é uma vista lateral do aparelho aplicador de borracha ilustrado aplicando uma tira de borracha a um tambor de construção de pneumático.

Descrição Detalhada da Invenção

[037] Uma primeira concretização de um aparelho de aplicador de borracha 100 é ilustrada nas Figuras 1 a 7. O aparelho aplicador 100 proporciona um novo aparelho para formar componentes de pneumático elastoméricos com rapidez e eficiência a partir de uma única tira continuamente enrolada ou múltiplas tiras de borracha não-vulcanizada. Uma tira continua de borracha não-vulcanizada pode ser aplicada diretamente sobre uma superfície de construção de pneumático, tal como um tambor de construção de pneumático A como ilustrado na Figura 8, ou um núcleo de formato toroidal (não ilustrado).

[038] Como ilustrado na Figura 1, o aparelho aplicador 100 inclui uma estrutura de suporte 110 (partes da qual foram removidas por questão de clareza) e um bocal do rolo 200. A estrutura de suporte pode adicionalmente incluir trilhos de suporte para traduzir todo o aparelho aplicador na direção X, Y e Z (não ilustrado). Uma ligação rotativa 111 é montada na estrutura de suporte 110, e funciona de modo a fazer o rolo 300 girar em torno de um ponto fixo 114, como mostra a Figura 4. A ligação rotativa 111 é conectada ao braço atuador 112, que se translada para frente e para trás para girar a ligação rotativa 111 em torno do ponto fixo 114, de modo que o rolo possa ser similarmente articulado.

[039] Como mostra a Figura 3, a estrutura de suporte 110 inclui um flange de montagem 102 para conectar-se a um meio de bombeamento de borracha, tal como uma extrusora, bomba de engrenagem, combinação extrusora-bomba de engrenagem, ou injetor de borracha (não ilustrado). A borracha ou saída de elastômero dos meios de bombeamento de borracha é alimentada para uma passagem interna 103 do flange de montagem e então para um membro de transição 120. O membro de transição 120 tem um canal interno 126 tendo uma extremidade de saída 122 e uma extremidade de saída 124. A extremidade de entrada 122 de preferência tem uma área maior do que a extremidade de saída 124, resultando em uma área que diminui ou um canal em forma de funil 126. O canal 126 também é inclinado para baixo na faixa de aproximadamente 30 a 75 graus com relação ao eixo X, mais tipicamente, de aproximadamente 45 a 60 graus. A extremidade de saída 124 do membro de transição é conectada a uma extremidade de entrada 202 de um bocal 210.

[040] O bocal 210, como melhor ilustrado nas Figuras 3 a 7, tem um corpo externo de formato geralmente cilíndrico 211 terminando em uma face inclinada 212 na saída do bocal 223. O bocal tem um canal interior 221 que tem uma área que diminui a partir da extremidade de entrada 202 até o orifício de saída 223 do bocal. A face inclinada 212 do bocal termina em uma borda 214. A borda 214 forma uma junção entre a face inclinada 212 e uma superfície de saída curva 230 do bocal. A superfície inferior da borda 214 tem uma superfície de matriz conformada 216 que coopera com a superfície externa curva do rolo 300 para formar a saída do bocal. A superfície de matriz conformada 216, neste exemplo, tem uma borda plana 217 com extremidades chanfradas opostas 218, 219 que formam uma tira com bordas chanfradas. O formato da matriz não se limita à configuração ilustrada, e pode assumir outras formas à medida que desejado. A superfície inferior curva 230 do bocal é conformada para cooperar com a superfície externa do rolo 300 de modo a formar a tira. A superfície inferior do bocal tem uma abertura 231 que é, de preferência, em forma de V. A abertura 231 tem uma largura axial A e um comprimento longitudinal L, em que o comprimento é maior do que 1,5 vez a largura axial A. A abertura 231 é larga para permitir que a borracha se engate à superfície externa do rolo 300 antes de sair pela saída 232. A abertura larga permite que a borracha ou elastômero se engate à superfície externa do rolo. À medida que o rolo 300 gira, a superfície externa do rolo 300 se engata à borracha fluindo através o bocal, e puxa empurra a borracha para a saída do bocal 232. A tração da borracha pelo rolo diminui a pressão interna e a temperatura da borracha à medida que ela se desloca através do sistema 100. As temperaturas de extrusão inferiores reduzem o estiramento da borracha. À medida que a borracha é empurrada em direção à saída do bocal 232, ela é conformada pelas superfícies de matriz 217, 218, 219 da borda superior 214 e pela superfície externa do rolo 300. De preferência, o rolo 300 é aquecido.

[041] As superfícies da matriz de saída 217, 218, 219 do bocal são ilustradas com uma forma trapezoidal; entretanto, outras configurações podem ser usadas, tal como, mas sem a isto se limitar, quadrada, retangular, triangular etc. A largura da tira de borracha gerada pelo orifício do bocal tem tipicamente cerca de 15 mm de largura, mas pode variar na faixa de aproximadamente 5 mm a 30 mm. O bocal 212 pode ser opcionalmente aquecido a uma temperatura na faixa de aproximadamente 0 a 200 graus Fahrenheit usando aquecedores externos ou internos (não ilustrados).

[042] Como mostra a Figura 8, o bocal 210 é orientado em relação ao tambor de construção de pneumático A, ao núcleo (não ilustrado) ou a outra superfície de aplicação tipicamente em um ângulo β na faixa de aproximadamente 0 a 50 graus, mais tipicamente na faixa de aproximadamente 20 a 35 graus. A borracha do bocal é primeiro aderida ao rolo 300, e então empurrada através da saída do bocal e então aplicada pelo rolo rotativo 300 ao tambor de construção de pneumático A, como mostra a Figura 8. Um rolo de calandragem 400 é posicionado adjacente ao rolo 300, e aplica pressão para fixar a tira sobre o tambor. O rolo de calandragem 400 é conectado ao braço de ligação 402, que é conectado de forma articulada à estrutura de suporte 110. O rolo de calandragem 400 é conectado ao braço atuador 404 conectado ao atuador 406.

[043] O conjunto de rolo 300 preferivelmente possui aquecedores internos para aquecer a superfície externa na faixa de aproximadamente 200 a 400 graus F, e mais preferivelmente na faixa de aproximadamente 350 a 400 graus F. Assim, o rolo funciona como uma faca quente, suavizando e espalhando a borracha recentemente depositada, fundindo e combinando as tiras adjacentes de borracha umas às outras, em uma massa homogênea. Assim, o material elastomérico está em um estado fundido quando é aplicado à superfície externa do rolo. Ainda, em outras concretizações, é possível fornecer um material elastomérico em um estado fundido no bocal 210, ou no aparelho 100, ou ainda antes de entrar no aparelho 100. A temperatura maior do rolo não impacta a cura da borracha devido ao curto tempo de residência. O conjunto de rolo 400 realiza uma função de calandragem devido à pressão do rolo contra o tambor, suavizando as bolsas de ar. A superfície externa do rolo também ajuda a conformar o componente formado.

[044] O conjunto de rolo 300 de preferência é conectado a um sistema de ligação 500 conectado a um cilindro de ar conforme ilustrado na Fig. 4, de modo que o rolo 300 possa ser elevado e rebaixado.

[045] Variações na presente invenção são possíveis em virtude de sua descrição apresentada no presente documento. Embora certas concretizações e detalhes representativos tenham sido demonstrados com o fim de ilustrar a presente invenção, transparecerá para os versados na técnica que várias alterações e modificações podem ser realizadas nelas sem divergir do âmbito da presente invenção. Portanto, deve-se compreender que é possível realizar alterações nas concretizações específicas descritas, que estarão dentro de todo o âmbito pretendido da invenção, conforme definido pelas reivindicações concomitantes a seguir.

Claims

Aparelho para aplicar uma tira de material elastomérico a uma superfície, o aparelho sendo CARACTERIZADO por compreender um bocal (210) tendo uma entrada (202) em comunicação de fluido com um meio de bombeamento, o bocal (210) tendo uma superfície superior e uma superfície inferior, em que a superfície inferior tem uma forma curva para engate correspondente com uma superfície externa de um rolo rotativo (300), em que a superfície inferior tem ainda uma abertura (231) que é configurada para ser posicionada sobre a superfície externa do rolo e que possui uma largura axial (A) e um comprimento longitudinal (L), em que o comprimento longitudinal (L) é maior que 1,5 vez a largura axial (A).
Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o bocal (210) é configurado para comprimir o material elastomérico diretamente sobre a superfície externa do rolo (300).
Aparelho, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o material elastomérico está em um estado fundido no bocal (210) e/ou no aparelho (100).
Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o material elastomérico está em um estado fundido antes de entrar no aparelho (100) e/ou em que o material elastomérico está em um estado fundido quando é aplicado à superfície externa do rolo.
Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o bocal (210) possui uma superfície de matriz conformada (216) que coopera com a superfície externa curva do rolo (300) para formar uma saída de bocal.
Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o citado rolo é configurado para ser aquecido a uma temperatura na faixa de 93°C a 177°C.
Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o meio de bombeamento é uma extrusora ou uma extrusora em combinação com uma bomba de engrenagem.
Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende um canal interno (126) em conexão com o bocal (210), em que o canal interno (126) diminui em área, preferencialmente na direção do bocal (210).
Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, CARACTERIZADO pelo fato de que a saída do bocal (210) é em forma de V.