CN101885232B - 用于挤出橡胶混料的方法和组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于挤出橡胶混料的方法和组件。本发明涉及沿其横截面方向尺寸发生较大变化的轮胎元件的挤出成形。本发明提供了一种用于利用挤出机挤出这样的轮胎元件的方法和组件，所述挤出机利用下游模具开口供给流动通道，由此导流板被设置在位于所述模具开口上游的流动通道中，从而使得在下游模具横截面的较宽部分前面橡胶流减慢速度，从而避免挤出的轮胎元件产生扭曲或弯曲。

Description

用于挤出橡胶混料的方法和组件

技术领域

本发明涉及用于挤出橡胶混料的方法和组件。更具体而言，本发明涉及用于均匀地挤出轮胎元件的方法和组件。当挤出成形涉及沿着正在挤出的元件材料的横截面的尺寸发生明显变化时，例如当沿着横截面的尺寸变化范围为从1到2、优选从1到5、或者更优选至少从1到10时，本发明的方法和组件是特别有用的。这样的横截面形状通常是细长的且高度或标准尺寸以明显的方式沿着细长的横截面形状发生变化。因此，在本发明的一个优选方面中，本发明涉及使沿着橡胶混料的横截面的尺寸发生变化的用于挤出橡胶混料的方法和组件，更具体而言，本发明涉及使沿着轮胎元件的横截面的尺寸发生变化的用于均匀地挤出轮胎元件的方法和组件。

背景技术

已公知在现有技术轮胎元件挤出成形工艺中，挤出特点为沿其横截面的标准尺寸发生较大变化的轮胎元件是困难的。当轮胎元件不具有任何对称面时，该难度将会进一步增大。这样的轮胎元件例如为三角胶(apexes)或楔形体(wedges)。潜在的问题在于：对于流动通过模具的横截面开口的较大部分的橡胶混料而言，该橡胶混料物流比流动通过模具横截面开口的更小部分的橡胶混料具有更高的速度。因此，在挤出之后，挤出的轮胎元件可被扭曲或者被弯曲。例如，这种现象发生在挤出三角胶的情况下。该轮胎元件的特点在于具有厚边和薄边；因此，被挤出的物料选择流阻最小的路径并且因此在模具开口较大时会聚在一起。这样就会造成过量物料围绕在厚边周围，薄边周围给料较少并且模具附近速度场存在较大的差异。因此，挤出物发生较大程度的变形并且挤出物具有发生如图1所示的弯曲的倾向，图1中示意性地示出了橡胶流流动通过现有技术挤出组件6，且发生弯曲和变形的三角胶元件5通过由模具轮廓4限定的空间被挤出。

可以在现有技术中找到一些改进特点在于横截面两端标准尺寸变化较大的轮胎元件的挤出的提议：

GB-A-661,556中提到了在模具开口横截面的较小部分旁边设置排气孔的可能性，这有助于获得更加均匀的通过模具开口的整个横截面的橡胶混料流的速度场。另人遗憾的是，生产出过量的橡胶混料物料，这些橡胶混料物料之后必须进行再循环处理，成本高昂。

可以增强橡胶混料流的均匀性的另一种可能性是利用预成型机。预成型机被定位在橡胶混料的流动路径中直接位于模具开口的上游，从而使得橡胶混料的流速适当地受到影响，从而改善轮胎元件的挤出均匀性。

例如，图2中示出了用于所谓的NAKATA挤出机的模具(下游视图位于左手侧上)和预成型机(上游视图位于右手侧上)组件。如图中所示，该预成型机11具有一定形状以改善朝向模具开口14的流动。该模具轮廓的厚度被定制成较薄，其中模具开口14较薄；且该模具轮廓的厚度被定制成较厚，其中模具开口14较厚。换言之，该预成型机11使得橡胶混料能够更容易地在模具开口较狭窄的部分中进行流动。这种解决方案的缺点在于组件的几何复杂性，这是因为必须要定制模具和预成型机的各种组合。

特别是，对于较厚楔形体的挤出成形而言，通常使用如图3所示的预成型机。图3示出了通过包括由预成型机21和模具轮廓24限定的空间的现有技术挤出组件的橡胶混料流。被设置在模具开口24上游和给料通道26下游的橡胶混料流中的预成型机21主要特点在于其横截面具有相对于模具开口24形状而言的倒置形状。因此，实际上橡胶混料在侧面被推向模具的边缘，并且模具开口横截面的所有部分处的速度场更加均匀。然而，预成型机21构成严格的流阻器，因此有时也被称作“闸”。这种解决方案的缺点在于：产生大量的粘性发热，从而导致挤出物的温度产生不利地升高。总体上，压力降增大并且橡胶混料的总速度明显地受到干扰，从而导致产量显著降低。

GB-A-661,556中还教导使用头部尖拱形状的导流板以影响通过位于模具开口前面用于挤出成形轮胎胎面的通道的橡胶流的速度。该导流板的表面具有锥形形状，设有远离模具的其更小的端部并且因此面向要被挤出的物料流。这种导流板的明显缺点在于：它不适合多种模具开口形状，从而使得例如在挤出成形三角胶或楔形体时不可能对橡胶混料的流速进行调节。

发明内容

本发明提供一种用于挤出橡胶混料的组件，所述组件包括模具，所述模具包括具有横截面的模具开口，所述横截面包括尺寸大于所述横截面剩余区域的第一区域；包括模具的流动通道，其中所述流动通道被构造用以与挤出机相连接；和被成形为实在障碍物且被定位在模具上游和模具开口横截面的第一区域前面的流动通道中的导流板。导流板沿其横截面的尺寸小于相对应的模具开口横截面的第一区域的尺寸，从而使得在模具横截面的第一区域前面橡胶混料流减慢速度。

在本发明的一个方面中，提供一种用于挤出沿其横截面尺寸发生变化的轮胎元件的组件，所述组件包括模具，所述模具具有横截面，所述横截面包括尺寸大于(高于)所述横截面剩余区域的第一区域；连接所述模具与挤出机的流动通道；和被成形为实在障碍物以被定位在模具上游和模具开口横截面的第一区域前面的流动通道中的导流板，所述导流板沿其横截面的尺寸小于相对应的模具横截面的第一区域的尺寸，从而使得在模具横截面的第一区域前面橡胶混料流减慢速度。

术语“实在障碍物(positive obstacle)”应被理解为实心的和/或没有任何较大开口的障碍物，从而使得仅仅通过绕过所述障碍物才能够避免受到阻碍。这样与集中橡胶流的带有面积有限的开口的现有技术流阻器是相对的。

在本发明的一个方面中，模具横截面的尺寸最小的区域在流动通道上游不设置导流板。

在本发明的另一个方面中，所述导流板的横截面形状与所述模具第一区域的形状相似，但尺寸更小；或者所述导流板的横截面形状与所述模具开口第一区域的形状相类似，但尺寸更小。

在本发明的又一个方面中，所述第一区域跨过所述模具的横截面从具有最大尺寸的第一部位延伸至远离具有最小尺寸的部位的第二部位。

在本发明的又一个方面中，具有最小尺寸的区域在流动通道上游不设置障碍物。

在本发明的又一个方面中，在所述模具的上游侧处可插入或移除所述导流板。

在本发明的又一个方面中，所述导流板包括至少一个用于附接流动通道中的导流板的连接器。

在本发明的又一个方面中，就橡胶混料的流动方向而言，所述至少一个连接器比所述导流板更短。

在本发明的又一个方面中，所述模具的横截面具有细长形状，优选为楔形或尖形。

本发明还提供一种用于挤出橡胶混料的方法，所述方法包括以下步骤：提供挤出机，具有模具开口的模具，所述模具开口的横截面包括尺寸大于所述横截面剩余区域的第一区域，和连接所述模具与挤出机的流动通道；利用挤出机产生橡胶混料流并且通过所述流动通道和所述模具开口随之挤出橡胶混料；并且在位于所述模具开口上游的流动通道中设置被成形为实在障碍物的导流板，其中所述导流板被定位在模具开口横截面的第一区域前面并且其中所述导流板的横截面的尺寸小于所述模具开口横截面的第一区域的对应尺寸，从而使得在模具横截面的第一区域前面橡胶混料流减慢速度。

在本发明的另一个方面中，本发明还提供一种用于挤出尺寸沿其横截面发生变化的轮胎元件的方法，所述方法包括以下步骤：提供挤出机，模具，所述模具的横截面包括尺寸大于(高于)所述横截面剩余区域的第一区域，和连接所述模具与挤出机的流动通道；利用挤出机产生橡胶混料流并且通过所述流动通道和所述模具开口随之挤出轮胎混料；并且所述方法还包括在位于所述模具开口上游的流动通道中设置被成形为实在障碍物的导流板，其中所述导流板被定位在所述模具横截面的第一区域前面并且其中所述导流板的横截面的尺寸小于所述模具横截面的第一区域的对应尺寸，所述模具横截面的第一区域的尺寸大于所述横截面的剩余区域的尺寸，从而使得在模具横截面的第一区域前面橡胶混料流减慢速度。

在本发明的又一个方面中，所述导流板的一种尺寸，优选是厚度，沿着所述导流板的横截面大体上是恒定的。

在本发明的又一个方面中，所述模具的横截面形状呈细长楔形且所述导流板的横截面形状呈矩形。

附图说明

下面结合附图并通过实例对本发明进行描述，在所述附图中，

图1(现有技术)是通过包括流动通道和产生弯曲和扭曲的尖形(apex shaped)轮胎元件的模具轮廓的挤出组件的橡胶流的透视图；

图2(现有技术)是现有技术预成型机和对应的模具开口的透视图；

图3(现有技术)是通过包括流动通道、具有严格流量限制的现有技术预成型机、和产生挤出的厚楔形元件的模具轮廓的挤出组件的橡胶流的透视图；

图4是根据本发明的用于挤出轮胎元件的组件的分解透视图，图中示出了流动通道内位于模具开口上游的导流板；

图5是使用根据本发明的组件挤出成形的尖形轮胎元件的透视图；

图6是从背面观察到的包含位于模具开口上游的根据本发明的导流板的成型机内腔的透视图；

图7是图6透视图中所示出的导流板的放大视图；

图8是用于挤出厚楔形轮胎元件的组件的分解透视图，所述组件设有位于模具开口上游流动通道内的导流板；

图9a是图4，6，7中所示出的导流板的另一可选实施例的透视图；

图9b是图4，6，7中所示出的导流板的又一可选实施例的透视图；

图9c是图4，6，7中所示出的导流板的又一可选实施例的透视图；

图9d是图4，6，7中所示出的导流板的又一可选实施例的透视图；

图9e是图4，6，7中所示出的导流板的又一可选实施例的透视图；

图9f是图4，6，7中所示出的导流板的又一可选实施例的透视图；

图9g是图4，6，7中所示出的导流板的又一可选实施例的透视图；

图9h是图4，6，7中所示出的导流板的又一可选实施例的透视图。

具体实施方式

下面对实施本发明的当前预期的最佳(多种)模式进行描述。以下说明书用于举例说明本发明的一般性原理并且不应被理解为限制性意义。通过阅读所附权利要求书可以最准确地确定本发明的保护范围。在附图中所使用的附图标记与说明书中出现的附图标记相同。

如图4所示出的本发明的特征在于：在模具开口4上游的流动通道2中带有导流板1的挤出组件6。使用箭头表示在挤出过程中橡胶混料的流动方向。橡胶混料由挤出机(图中未示出)供给进入流动通道2中。随后，橡胶混料沿流动通道2向下游流动通过导流板1以便通过模具开口4被挤出，从而形成挤出成形的轮胎元件。设置导流板1的目的在于在模具4的横截面的较大横截面部分的前面使橡胶混料来流减速。因此，导流板1作为橡胶混料流中的实在障碍物而被设置在流动通道2中。导流板1通过连接器3，3’得到保持。导流板1具有与位于导流板1下游的模具开口4的较大横截面部分相类似的横截面形状。连接器3，3’将导流板1连接到流动通道2的上壁和下壁上面。同样有可能例如根据特定的模具开口形状或者所使用的橡胶混料仅设置一个连接器。此外，相对于橡胶混料的流动方向而言，连接器3，3’比导流板1更短，从而导致连接器3，3’与橡胶混料流之间的相互干扰更小。另外，连接器3，3’垂直于橡胶混料流动方向的横截面比导流板1的横截面更窄，这同样使得连接器3，3’与橡胶混料流之间的相互干扰更小。如图4中所示，模具4的横截面粗略地讲呈楔形形状，且左侧为横截面的较薄部分，右侧为横截面的较宽部分。导流板1的横截面具有相似的形状，即左侧为横截面的较薄部分，右侧为横截面的较宽部分，从而形成导流板横截面的楔形形状。导流板的横截面比模具4的横截面小，从而允许橡胶混料通过导流板1并且进入模具开口4。更具体而言，导流板1被大致定位在模具开口4上游的流动通道2的中心。中心意味着从导流板的上表面和下表面到模具开口4的内表面的距离是大致相同的。从导流板的左表面和右表面到模具开口4的内表面的距离也可以是大致相同的，但是在如图4所示的实例中，情况并不一定如此，这取决于导流板的形状。在这里应该强调的是：导流板1与模具开口4相比得到的精确比值一般为约1至约2，但是该比值例如可以在约1-约1.5至约1-约4的范围内变化。

进一步地，所设置的连接器的形状和个数可根据例如所使用的橡胶混料、挤出速度、或模具开口形状等因素而变化。导流板的形状不一定精确地对应于模具的横截面。实际上，如图4中所示，导流板横截面的薄端部分(图4中左侧)呈矩形，而模具开口横截面的对应部分呈三角形形状。

在另一可选实施例(图中未示出)中，导流板的矩形端部部分可被略去。在图4所示的实例中，导流板被成形从而在模具的特征为尺寸变化最大的横截面的前面形成实在障碍物或体积障碍物。在该实例中，该尺寸自然地为所述大致楔形形状的标准尺寸或高度。

图5示出了组件中的橡胶流和通过图4所示的模具开口挤出的附联式三角胶5的示意图。由于导流板1位于流动通道内部，因此在该图中看不到导流板1。采用这样一种导流板1实现的挤出成形导致产生形状更直的挤出三角胶5。此外，观察不到挤出三角胶5存在明显的弯曲或扭曲。如图中所示，借助于虚线所示，挤出方向垂直于模具4的横截面。

在图6中示出了从后侧观察到的根据本发明的组件的透视图，即带有导流板1和连接器3，3’的成型机6的内腔2。更详细地说，可在图7中看到内腔2中的导流板1，图7仅为图6所示内腔2和导流板1的放大视图。

导流板1被设置在流动通道2的后部。

连接器3，3’被设计用以插入到成型机6的上壁和下壁中。根据多种参数，例如模具开口4的形状，连接器3，3’也可以被设计用以被定位在流动通道的右壁和左壁上。该图中所示出的连接器3，3’具有的形状呈矩形的类似立方体的形状，且沿流动方向表面减小。与导流板1相比，连接器3，3’沿横向于橡胶流的方向变窄，从而将对流量的任何影响降至最小程度。连接器3，3’沿流动方向同样比导流板更短，这同样是为了将对流量的任何影响降至最小程度。连接器3，3’被设计成尽可能地远离模具开口，从而允许连接器每一侧上面的橡胶混料物流在离开连接器时合为一体并且允许在到达模具开口之前实现稳定地流动。

图6和图7所示的连接器3，3’的上游前表面表现为带有锐缘，但也可以经过斜切或者甚至成形以表现出异型表面。

图9a-图9h示出了导流板的多个其它可选实施例，其中根据多种参数例如流速、挤出过程中橡胶的粘度、模具开口的形状、离模具开口的距离等，所述导流板的本体和连接器呈不同的形状。混料流动方向是从图的正面流向背面。在图9a中，连接器被斜切从而为橡胶流呈现出剖面呈箭头状的前表面。连接器的下游表面未进行剖切。在图9c中，下游表面与上游表面相类似地进行剖切。在图9b和图9d中，连接器被制成更窄，其中上游端面带有斜面且图9d中的下游端面同样带有斜面。在图9e中，导流板是对称的且具有楔形形状。连接器具有斜的上游端面和下游端面。图9f中的导流板与图9e中的导流板相似，但不是对称的。图9g中的导流板基本上对应于图9e中的导流板，其区别在于：导流板的有效长度在细长尺寸范围内发生变化。该实施例示例性地示出了一种状态，其中需要附加柔性来调节位于模具开口前面的橡胶流上面的减速/制动效应。在图9h中，导流板与图9f中的导流板相似，不是对称的，但是图9h中的导流板具有两对连接器3-3’，每一对连接器被定位在楔形导流板的侧部上面。

在图8中示出导流板31位于模具开口34上游的成型机32的腔体中。导流板31每一侧上面各有一个的连接器33将导流板31连接至成型机32的底壁。模具开口34与导流板31是对称的。根据特定轮胎元件的材料、挤出速度、形状等参数，本领域的技术人员可设置连接器33的许多其它位置和个数。导流板31的横截面沿流动方向具有矩形形状，但是被设计成小于模具34的横截面且窄于模具34的宽度，由此仅仅被定位在模具横截面较宽部分的前面，从而使得导流板能够在下游模具34的横截面的较宽部分的前面使橡胶混料的流动减速。

图8中示出的导流板的矩形形状是经过简化的形状，其特别适用于要被挤出的大体上对称的横截面形状。这种类型的导流板有利地沿着模具横截面的主轴线居中设置并且所述模具的具有最小尺寸的横截面的两个端部部分不得不在它们前面没有设置导流板。在图8所示出的实例中，沿着模具的细长横截面的厚度变化范围为约1-10，并且没有设置导流板的端部部分对应于模具开口总长度的约1/10。导流板的这种经过简化的形状随后会导致橡胶流产生普遍的制动效应，所述制动效应致使橡胶流在模具开口的较大部分前面减速，由此补偿橡胶流在具有最小厚度的端部部分处的自然减速。这种经过简化的形状的优点在于它可用于不同的类似楔形形状的模具开口。

较厚楔形体的典型宽度为约100-120毫米。然而，根据较厚轮胎楔形体的施加目的，所述楔形体也可以具有其它宽度。

上面已经结合最佳实施方式对本发明进行了描述。显然，通过阅读和理解本申请的说明书，本领域的技术人员易于对本发明作出变化和变型。本发明旨在包括所有这些落入所附权利要求书保护范围内或与本发明相等同的变化和变型。

Claims (9)

1.一种用于挤出橡胶混料的组件，其特征在于，所述组件包括：

模具，所述模具包括具有横截面的模具开口，所述横截面包括尺寸大于所述横截面剩余区域的第一区域；

包括模具的流动通道，其中所述流动通道被构造用以与挤出机相连接；和

被成形为实在障碍物且被定位在模具上游和模具开口横截面的第一区域前面的流动通道中的导流板，所述导流板沿其横截面的尺寸小于相对应的模具开口横截面的第一区域的尺寸，从而使得在模具横截面的第一区域前面橡胶混料流减慢速度，

所述导流板的横截面形状与所述模具开口第一区域的形状相似，但尺寸更小。

2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，模具开口横截面的尺寸最小的区域在流动通道上游不设置导流板。

3.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述第一区域跨过所述模具开口的横截面从具有最大尺寸的第一部位延伸至远离具有最小尺寸的部位的第二部位。

4.根据权利要求3所述的组件，其特征在于，具有最小尺寸的部位在流动通道上游不设置障碍物。

5.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，在所述模具的上游侧处可插入或移除所述导流板。

6.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述导流板包括至少一个用于附接流动通道中的导流板的连接器。

7.根据权利要求6所述的组件，其特征在于，相对于橡胶混料的流动方向而言，所述至少一个连接器比所述导流板更短。

8.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述模具开口的横截面具有细长形状，或者所述模具开口的横截面具有楔形或尖形形状，或者为细长楔形并且所述导流板的横截面形状为矩形。

9.一种用于挤出橡胶混料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

提供挤出机；具有模具开口的模具，所述模具开口的横截面包括尺寸大于所述横截面剩余区域的第一区域；和连接所述模具与挤出机的流动通道；

利用挤出机产生橡胶混料流并且通过所述流动通道和所述模具开口随之挤出橡胶混料；并且

在位于所述模具开口上游的流动通道中设置被成形为实在障碍物的导流板，其中所述导流板被定位在模具开口横截面的第一区域前面并且其中所述导流板的横截面形状与所述模具开口第一区域的形状相似，但尺寸更小，从而使得在模具横截面的第一区域前面橡胶混料流减慢速度且模具开口横截面的尺寸最小的区域在流动通道上游不设置所述导流板。

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