CN109982823A - 用于制造轮胎面的方法和轮胎面制造装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造轮胎面(20)的方法，具有如下步骤：挤出所述轮胎面(20)，该轮胎面具有外侧面(22)和与所述外侧面(22)相对的内侧面(24)，且具有由承载区域‑橡胶材料构成的承载区域(26)和由导电条‑橡胶材料构成的导电条(28)，其中，所述导电条(28)从所述外侧面(22)伸展至所述内侧面(24)，并且，所述导电条‑橡胶材料的导电条比电阻(W₂₈)小于所述承载区域‑橡胶材料的承载区域比电阻。根据本发明，规定了如下步骤：求取在所述外侧面(22)和所述内侧面(24)之间的所述导电条(28)的导电条‑电阻(W₂₈)；如果所述电阻(W)超过了设定的最大电阻(W_28,max)，则输出报警信号。

Description

用于制造轮胎面的方法和轮胎面制造装置

本发明涉及一种用于制造轮胎面的方法，其具有如下步骤：(a)挤出轮胎面，该轮胎面具有外侧面和与该外侧面相对的内侧面，且具有由承载区域-橡胶材料构成的承载区域和由导电条-橡胶材料构成的导电条，其中，(b)导电条从外侧面伸展至内侧面，并且，导电条-橡胶材料的导电条比电阻小于承载区域-橡胶材料的承载区域比电阻。根据第二方面，本发明涉及一种用于制造轮胎面的带有挤出设备的轮胎面制造装置，该挤出设备被设计用于制造轮胎面，该轮胎面具有外侧面和与该外侧面相对的内侧面，且具有由承载区域-橡胶材料构成的承载区域和由导电条-橡胶材料构成的导电条，其中，导电条从外侧面伸展至内侧面。

这种轮胎面在制造车辆轮胎特别是Pkw-轮胎和Lkw-轮胎时使用。为了减小滚动阻力，承载区域-橡胶材料往往由橡胶和二氧化硅(英文：silica)制成，而很少含有或者不含有炭黑。承载区域-橡胶材料因此具有很高的比电阻，并且通常是绝缘体。为了使得轮胎在滚动时不静电地积累电荷，设置了导电条。该导电条经过布置，从而在相关的车辆处于路面上时，该导电条在路面与轮胎组件—其通过电的线路与车辆底盘连接—之间产生电的接通，该接通如此之小，以至于避免了静电的电荷积累。

但已表明，具有这种导电条的轮胎也会倾向于静电地积累电荷。

本发明的目的在于，减小车辆轮胎的静电的电荷积累。

本发明通过所述类型的方法来解决该问题，该方法包括如下步骤：(c)求取与在外侧面和内侧面之间的导电条的导电条-电阻相关联的参数；(d)如果该参数的值表明导电条-电阻W₂₈超过了设定的最大值，则输出报警信号。特别地，如果该参数超过了设定的最大值，则输出报警信号。

特别地，该参数是在轮胎面积累规定的电荷时流动的电流，并且当电流低于设定的最小值时，该参数就超过所述最大值。替代地，该参数是在施加设定的电流时产生的电压，并且所述最大值是最大电压。同样替代地，该参数是导电条-电阻本身，所述最大值是最大电阻。

根据第二方面，本发明通过所述类型的轮胎面制造装置来解决该问题，该轮胎面制造装置具有电阻求取装置，该电阻求取装置具有外电极和内电极，外电极被设置用于接通轮胎面的外侧面，内电极被设置用于接通轮胎面的内侧面。优选地，电阻求取装置被设计用于自动地测量与在外侧面和内侧面之间的导电条的导电条-电阻相关联的参数。

本发明的优点是，确保了导电条的足够高的导电能力。即已令人惊奇地表明，导电条由于生产过程中的波动会具有导致高电阻的造型结构。如果出现这种情况，现在可以快速地发现该情况。可以把导电条的相应区段剔除。

此外有利的是，能以小的技术代价实现测量。轮胎面始终都在相同的方向上离开挤出设备，从而导电条始终都处于相同的位置。因而可以轻易地电接通该导电条。

在本发明的范畴内，参数尤其是指能用来推断出电阻的任何值或任何参数。该参数例如是电流、电压或数字信号，该数字信号对相应的参数或相应的值予以编码。

导电条-电阻尤其为在测量地点求取的电阻。导电条尤其是—至少理论上—在一定程度上无限延展的区域。但始终都在导电条的有限区段上测量。导电条-电阻因而尤其是导电条的进行测量的所在区域的电阻。导电条-电阻因此可以视为单位长度的电阻。

特征“参数与导电条-电阻相关联”尤其是指，借助参数可以实现判定导电条是否功能正常。

根据一种优选的实施方式，求取电阻包括借助外电极接通外侧面和使得轮胎面的内侧面与内电极接通的步骤，其中，电极之一从上面接通轮胎面。在从挤出设备伸出之后，轮胎面通常平面地贴靠在输送装置上。在该状态下，可以特别简单地电接通导电条。

接通尤其是指，在导电条上施加电荷，再排出电荷。可行地且形成一种优选实施方式的是，接通无接触地进行。这是指，在输出电荷的电极与导电条之间存在不同于零的距离。特别地，该距离大于0.5毫米，特别是大于1毫米。

求取电阻优选包括把电压，特别是直流电压、交流电压—其例如具有介于1赫兹和100千赫兹之间的频率—或者具有直流电压分量和交流电压分量的电压施加到电极上，并测量所产生的电流。

优选地，电压为至少1000伏、特别是至少3000伏的直流电压。在这种情况下有益的是，电极相距轮胎面的距离为至少2mm，特别是至少5mm。这防止了电极与轮胎面接通的风险。优选地，该间距为至多10cm，特别是至多8cm。高电压的优点是，导电条的工作方式能特别好地予以检查，且良好地相应于轮胎的应力状况。

如根据一种优选的实施方式规定，如果轮胎面接地和/或靠置在接地的输送装置上，则使得轮胎面的特别是面向电极的侧面静电地积累电荷。积累电荷可以利用正电荷或负电荷进行。此外可以使得外侧面或内侧面静电地积累电荷。

静电地积累电荷引起电流I，该电流也称为充电电流，并且在导电条正确地设计时特别大。如果轮胎面未能工作，就无法排出电荷。轮胎面的表面上的电荷由此快速增加，从而形成电场，该电场抑制其它载流子转移到轮胎面的表面上。由电极输出的电流因此减小。

如果—如根据一种优选的实施方式规定—特别是借助分析电路调控在电极(内电极或外电极)与轮胎面之间的电压，则电流降低表明导电条未正确地设计。电流因此可以用作表明导电条是否被正确地设计的参数。优选地，把电压调控至恒定的给定电压值。但也可行的是，把电压调控至随时间变化的给定电压值。

如果—如根据一种替代的优选实施方式规定—特别是借助分析电路把在电极(内电极或外电极)与轮胎面之间的电流调控至尤其是恒定的给定电流值，则电压U上升表明导电条未正确地设计，因为电荷未能通过导电条流走。电压U因此可以用作表明导电条是否被正确地设计的参数。也可行的是，把电流调控至随时间变化的给定电流值。

替代地，电压为至少1伏，至多1000伏。该电压也可以是交流电压。

用来施加电荷的电极优选具有发射边缘。发射边缘尤其是电极的一个区域，该区域具有小的弯曲半径，从而在把电压施加到电极上时相对于轮胎面发射或者吸收电子。优选地，发射边缘的宽度为至少3mm。发射边缘的宽度是参照其延伸方向的。发射边缘具有如下优点：电荷并非由点状的源输出，而是由细长的源输出。这能实现，如根据一种优选的实施方式规定，把电极定向成使得它横向于导电条伸展。换句话说，发射边缘与导电条之间的角度至多为α＝50°，优选至多为α＝25°。

特别有益的是，电极设计成可转动，从而可改变电极的有效宽度。电极的有效宽度是电极在垂直于轮胎面移动方向的平面上的投影。

所述方法优选包括使得轮胎面放电的步骤。这可以例如借助接地的电极来进行，该电极接触式地或者无接触地在轮胎面中沿材料流向布置在用于施加电荷的电极后面。

替代地或附加地，求取电阻优选包括把电流，特别是直流电流、交流电流—其例如具有介于1赫兹和100千赫兹之间的频率—或者具有直流电流分量和交流电流分量的电流施加到电极上，并测量所产生的电压。特别有益的是，电阻例如借助惠斯登电桥至少在一定程度上无电流地予以测量。有益的是，通过测量而引入到轮胎面中的电功率至多为3瓦。

特别有益的是，挤出设备的输出开口与导电条-电阻求取点之间的距离至多为10米。优点在于，超过最大电阻和—根据一种优选的实施方式规定—把轮胎面的超过最大电阻的一部分剪切掉仅导致导电条微小的损失。此外，利用轮胎面制得的轮胎的质量提高了。

优选地，轮胎面在其从挤出设备中输出之后在输送器上输送，其中，首先该输送器的一部分形成电极之一。输送器例如是辊输送器，其中，这些辊由导电材料特别是金属构成。因为轮胎面靠置在输送器上，使得导电条的下端与输送器电接通，从与输送器相对的一侧电接通导电条。

优选地，外电极和/或内电极具有多个柔性的特别是毛发形的和/或舌形的导体。这些导体与导电条电接通。通过多个毛发形的导体，确保始终都有导体之一接通导电条。各个导体彼此电连接，从而在导体之一与导电条接通时就足够了。此外，具有多个这种导体的电极在机械上耐用，进而很少受到干扰。换句话说，外电极和/或内电极优选是电刷-电极。毛发形的导体在此形成电刷的刷毛。如果外电极和/或内电极以电刷-电极的形式使用，则可行—但并非必须—的是，输送器的一部分形成电极之一。

细长的导体在此尤其是指其长度(也就是在一个空间方向即纵向上的延展距离)至少为横向于纵向的最大延展距离的5倍的电导体。毛发形的导体的长度至少为直径的5倍。导体的刚度尤其使得它以大的力顶压导电条，从而产生电的接通。有益的是，导体具有碳纤维或碳素纤维，和/或由碳纤维构成。这些碳纤维对轮胎面的表面的影响特别小。替代地或附加地，导体由金属构成，或者包括金属。

导体之一的电阻优选至多为10欧姆，特别是至多为1欧姆。

替代地或附加地，外电极和/或内电极具有与导电条电接通的滚轮。这里的优点是，滚轮对轮胎面的表面的影响特别小。

电阻优选无电流地予以测量。例如，轮胎面制造装置包括电阻-求取装置，其含有惠斯登电桥电路。

本发明的方法优选包括把轮胎面的超过最大电阻的区域剔除的步骤。这可以例如按如下方式来实现：对轮胎面上标记，从而超过最大电阻的那些区域在以后继续加工时不予使用。例如使用颜料或者机械地对轮胎面的相应区域上标记。

替代地或附加地，超过最大电阻的所在区域以如下方式上标记：该区域的位置一方面由导电条的移动速度来决定，另一方面由检测到超过最大电阻时的时间点来决定。如果该区域到达切割装置—其根据一种优选的实施方式是本发明的轮胎面制造装置的一部分，就把该区域切割掉，而不用于制造轮胎。

该方法优选包括如下步骤：使得导电条与钢带一起硫化，从而产生轮胎，其中，导电条与钢带电接通。优选地，导电条和与导电条一起硫化的其它组件经过设计，从而在以后处理时与轮辋接通的区域和导电条之间的总电阻为至多100MΩ，优选至多10MΩ。

本发明的轮胎面制造装置优选具有输送装置，该输送装置沿材料流向布置在用于输送导电条的挤出设备之后。有益的是，电极由输送装置构成，但这并非必须的。

轮胎面制造装置优选包括上标记装置，用于给轮胎面的超过最大电阻的所在区域上标记。上标记装置可以例如被设计用于借助颜料给该区域上标记。颜料例如被喷涂或涂抹。

替代地或附加地，轮胎面制造装置优选具有用于把轮胎面切割成各轮胎面区段的切割装置，该切割装置被设计用于把上标记的区域切割掉。由此保证仅把导电条的未超过最大电阻的这种区域用于制造轮胎。

下面借助附图详述本发明。在此：

图1以水平剖视图示出本发明的轮胎面制造装置；

图2为借助该轮胎面制造装置制得的导电条的横剖视图；

图3为根据图1的轮胎面制造装置的侧视图；

图4为根据第二实施方式的轮胎面制造装置的侧向示意图；

图5以水平剖视图示出根据本发明的第二实施方式的轮胎面制造装置；

图6以水平剖视图示出根据本发明的第三实施方式的轮胎面制造装置。

图1示出本发明的轮胎面制造装置10，其包括挤出设备12。该挤出设备12具有端头14以及在当前情况下具有五个挤出机16.1、…、16.5。挤出机16.i(i＝1、2、3、4、5)分别输出橡胶材料，并且把该橡胶材料挤压通过相应的引导通道18.i进入到端头14中。端头14由橡胶材料形成轮胎面20。

图2所示为轮胎面20的横剖视图。可以看到，该轮胎面具有外侧面22和内侧面24。该内侧面24在借助轮胎面20生产的轮胎中向内朝向，外侧面22朝向路面。

轮胎面20具有承载区域26，该承载区域在当前情况下由承载区域-部分26.1、26.2组成。在承载区域中存在有承载区域-橡胶材料。承载区域-橡胶材料除了包括橡胶和必要时的炭黑以及其它组分外，还包括大量的二氧化硅。二氧化硅含量例如为至少10％(重量)，至多20％(重量)。承载区域26由此具有高的耐磨强度。然而，比电阻却很大，例如大于ρ₂₆＝10¹²Ω·m。这个值是20℃下的值。

轮胎面20还具有由导电条-橡胶材料构成的导电条28，其电导率ρ₂₈明显减小，尤其至多为承载区域-橡胶材料的电导率ρ₂₆的1/10。轮胎面的在外侧面22和内侧面24之间的电阻W₂₈优选至多为W₂₈＝100MΩ，特别地至多为W₂₈＝10MΩ。

图3为轮胎面制造装置10的示意性的侧视图。可以看到，轮胎面制造装置10具有电阻-求取装置30，该电阻-求取装置具有外电极32和内电极34。外电极32包括导电地固定在臂38上的滚轮36。内电极34由输送装置42的至少一个承载辊40.1构成。输送装置42把轮胎面20从端头14(参见图1)输送离开。分析电路44求取在外电极32与内电极34之间的电阻W₂₈，该电阻非常近似地等于导电条28(参见图2)的电阻。

电极32、34参照材料流向M紧接着布置在端头14的后面。如果由分析电路44求出比设定的最大-电阻W_28,max大的电阻W₂₈，则该分析电路输出报警信号。

该报警信号可以例如是输出至控制单元的电信号，该控制单元也控制挤出设备12。替代地，该报警信号是声学的和/或光学的信号，从而机器操作者能发现故障。也替代地或附加地，分析电路44无线地或有线地与示意性地示出的上标记装置46连接，该上标记装置在这种情况下把颜料48覆设到、特别是喷射到轮胎面20上。通过这种方式给轮胎面的有可能不能用于制造轮胎的区段上标记。

图4所示为根据本发明的第二实施方式的轮胎面制造装置10的侧向示意图。可以看到，无论外电极32还是内电极34，都具有多个毛发形的导体50.1、50.2、…，这些导体组成块50，因而电接通。导体50.j(j＝1、2、…)从外侧面22和内侧面24划过导电条28，进而接通该导电条。分析如上述进行。

纯示意性地示出了切割设备54和硫化装置56，它们用于利用轮胎面20来制造轮胎。

图5示出另一根据本发明的轮胎面制造装置10，其中，电极—当前情况下为外电极32—布置成使得轮胎面20特别是导电条28接地。

需要指出，在整个说明书中，轮胎面20的朝向也可以正好相反。换句话说，如果轮胎面未以其外侧面22向上贴靠在输送装置42上，而是以外侧面22向下贴靠在该输送装置上，则对于轮胎面制造装置的结构不产生变化。因此，外电极32也可以称为第一电极，内电极34也可以称为第二电极。术语“外电极”和“内电极”仅为简便而使用。

轮胎面制造装置10具有内电极34，该内电极被设计用于无接触地接通轮胎面20。内电极34具有发射边缘58，并且与高电压源60连接。高电压源在当前情况下输出电压U，其大小为U＝3kV，且也可以称为施加电压。因此由发射边缘58将电子62施加到轮胎面20上。

如果导电条28(参见图2)被正确地设计，则其电阻W₂₈小于设定的最大-电阻W_28,max。这导致在内电极34与外电极32之间产生电流I。在当前情况下，外电极32接地，并且高电压源60同样相对于地产生电压。替代地可行的是，外电极直接与高电压源60连接。

电流I被与高电压源60连接的分析电路予以检测。也可行的是，高电压源60是分析电路44的一部分。电流E越大，导电条28的电阻W₂₈就越小。

如果导电条28有故障，也就是说，它具有太高的电阻，则电子62就会持续地聚集在轮胎面20上。这些电子在那里形成持久存在的电荷Q。该电荷Q导致电场，该电场与内电极的电场叠加，并导致电流I变小。电流I因此是能用来评价导电条-电阻的参数P。如果参数P—对此在当前情况下有P＝I—低于最小值I_min，则这表示导电条-电阻W₂₈已低于设定的最大值W_28,max。于是输出报警信号。

沿材料流向M在电极32、34之后设置有放电-电极64，借助该放电-电极使得轮胎面20在很大程度上放电。可行且优选的是，放电-电极比如在当前情况下无接触地工作。但也可行的是，放电-电极64接触性地工作。

图6示出本发明的轮胎面制造装置10的另一种替代的实施方式，其中，外电极构造成无接触式的电极。该电极把电荷Q施加到轮胎面20的外侧面22上。轮胎面借助内电极34接地，在当前情况下，如上所述，该内电极具有滚轮36，该滚轮接触导电条28(参见图2)。

图1为外电极32的示意性的俯视图。可以看到，发射边缘58横向于轮胎面20的纵向L伸展。换句话说，在当前情况下，偏移角度α优选至少为75°，至多为105°。

电极借助转动装置66(参见图6)可转动，从而可调节偏移角度α。通过这种方式可改变偏移角度α，进而可改变外电极32的有效宽度B_eff。有益的是，有效宽度B_eff大于导电条28的宽度b。但也有益的是，有效宽度B_eff至少为导电条28的宽度b的三倍，优选至少五倍。通常有益的是，有效宽度B_eff至多为导电条的宽度b的50倍，特别是30倍。

分析电路44连续地比较参数P—在当前情况下为电流I—是否具有表明导电条-电阻W₂₈未超过设定的最大值W_28,max的值。如果参数P是电流I，则低于最小电流I_min意味着，导电条-电阻W₂₈超过了设定的最大值W_28,max的值。例如，每秒钟求取电流I至少一次，优选每十分之一秒钟求取电流I至少一次。

电荷Q可以—如上所述—以电子的形式被施加。替代地也可行的是，相应的电极构造成离子溅射棒，它把离子加速到轮胎面20上，于是静电地使得轮胎面积累电荷。

附图标记清单

10 轮胎面制造装置

12 挤出设备

14 端头

16 挤出机

20 轮胎面

22 外侧面

24 内侧面

26 承载区域

28 导电条

30 电阻求取装置

32 外电极

34 内电极

36 滚轮

38 臂

40 承载辊

42 输送装置

44 分析电路

46 上标记装置

48 颜料

50 导体

52 块

54 切割设备

56 硫化装置

58 发射边缘

60 高电压源

62 电子

64 放电-电极

66 转动装置

A 挤出机出口相距电极的距离

α 偏移角度

B 导电条宽度

i 运行指标

I 电流

I_min 最小电流

M 材料流向

P 参数

Q 静电的电荷

U 电压(＝施加电压)

W₂₈ 轮胎面的电阻

W_28,max 最大电阻

ρ 比电阻

Claims (11)

1.一种用于制造轮胎面(20)的方法，具有如下步骤：

(a)挤出所述轮胎面(20)，该轮胎面

-具有外侧面(22)和与所述外侧面(22)相对的内侧面(24)，且

-具有由承载区域-橡胶材料构成的承载区域(26)

-和由导电条-橡胶材料构成的导电条(28)，

(b)其中，所述导电条(28)从所述外侧面(22)伸展至所述内侧面(24)，并且，所述导电条-橡胶材料的导电条比电阻(ρ₂₈)小于所述承载区域-橡胶材料的承载区域比电阻(ρ₂₆)，

其特征在于如下步骤：

(c)求取与在所述外侧面(22)和所述内侧面(24)之间的所述导电条(28)的导电条-电阻(W₂₈)相关联的参数(P)；

(d)如果所述参数(P)的值表明所述导电条-电阻(W₂₈)超过了设定的最大值(W_28,max)，则输出报警信号。

2.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，求取所述导电条-电阻(W₂₈)包括如下步骤：

借助外电极(32)接通所述外侧面(22)，并且

借助内电极(34)接通所述内侧面(24)，

其中，电极(22、24)之一从上面接通所述轮胎面(20)。

3.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，

(a)求取所述参数(P)包括在侧面(22、24)上施加静电电荷(Q)的步骤；

(b)所述参数(P)表示在施加静电电荷(Q)时产生的充电电流(I)。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，静电电荷(Q)的施加无接触地进行。

5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，在施加所述电荷时的电压(U)为至少3kV。

6.如权利要求3～5中任一项所述的方法，其特征在于，

-用来施加所述电荷的电极(32、43)具有发射边缘(58)；

-所述电极(32、34)可转动，从而可改变所述电极(32、34)的有效宽度(B_eff)。

7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，把所述轮胎面(20)的超过所述最大电阻(W_28,max)的区域剔除。

8.一种用于制造轮胎面(20)的轮胎面制造装置(10)，带有

(a)挤出设备(12)，该挤出设备被设计用于制造轮胎面(20)，该轮胎面

-具有外侧面(22)和与所述外侧面(22)相对的内侧面(24)，且

-具有由承载区域-橡胶材料构成的承载区域(26)和

-由导电条-橡胶材料构成的导电条(28)，

-其中，所述导电条(28)从所述外侧面(22)伸展至所述内侧面(24)，

其特征在于：

(b)电阻求取装置(30)，该电阻求取装置具有

-被设置用于接通所述轮胎面(20)的外侧面(22)的外电极(32)和

-被设置用于接通所述轮胎面(20)的内侧面(24)的内电极(34)，

(c)其中，所述电阻求取装置(30)被设计用于借助所述电极(32、34)自动地测量与在所述外侧面(22)和所述内侧面(24)之间的所述导电条(28)的导电条-电阻(W₂₈)相关联的参数(P)。

9.如权利要求8所述的轮胎面制造装置(10)，其特征在于，所述电阻求取装置(30)被设计用于无接触地把静电电荷(Q)施加到所述轮胎面(20)的侧面(22、24)上。

10.如权利要求8或9所述的轮胎面制造装置(10)，其特征在于，

-用来施加所述电荷的电极(32、34)具有发射边缘(58)；

-所述电极(32、34)可转动，从而可改变所述电极(32、34)的有效宽度(B_eff)。

11.如权利要求8～10中任一项所述的轮胎面制造装置(10)，其特征在于一种分析电路(44)，该分析电路被设计用于自动地实施具有如下步骤的方法：

(i)在施加电荷(Q)时自动地检测充电电流(I)；

(ii)如果所述充电电流(I)的值(I_min)表明导电条-电阻(W₂₈)超过了设定的最大值(W_28,max)，则输出报警信号。