CN111212727B - 用于轮胎制造的层状半成品制品的制造 - Google Patents

Abstract

本发明致力于一种制造装置(100)，其实现半成品制品(50)的制造，所述半成品制品(50)具有至少一个未硫化的弹性体层(50a)以及与弹性体层(50a)组装在一起的覆盖层(50b)。本发明还涉及一种用于轮胎制造的半成品制品(50)的制造方法。

Description

用于轮胎制造的层状半成品制品的制造

技术领域

本发明大体上涉及轮胎制造；更具体地，本发明涉及旨在包括在轮胎中的半成品制品的制造。

背景技术

轮胎通常被构造成包括多个层和部件，其中，多个层和部件可以是一个或多个层状的半成品制品。如本文所用，“半成品制品”(或可替代地，“层状的半成品制品”)是指未硫化的弹性体混合物层和覆盖层的组件。半成品制品(或“制品”)具有基本上不变的厚度，作为长度大于宽度和厚度的长型元件而供应。一些半成品制品用作增强层，与生胎结合以得到所需的轮胎性能。申请人的欧洲专利EP2792504公开了这种用途的示例，并且在图1中显示为具有增强层12的示例性胎面10，其用于制造在雪地上保持性能和在冰上保持性能的充气轮胎。

在产生层状的半成品制品时仍然存在问题，该层状的半成品制品旨在包含在一个或多个轮胎产品中(包括但不限于：内衬、胎侧、胎体和胎面)。尽管弹性体层和覆盖层必须充分相互固定，以避免任一层中的变形，但是覆盖层也必须经受一次或多次硫化操作，以便在最终轮胎产品中保持其预期的性能。

因此，寻求一种用于制造层状的半成品制品的解决方案，以确保未硫化的弹性体层和覆盖层之间充分对齐并粘附。

发明内容

本发明致力于一种制造装置，其实现用于轮胎制造的半成品制品的制造，所述半成品制品具有至少一个未硫化的弹性体层以及与弹性体层组装在一起的覆盖层。所述制造装置包括挤出设备，其实现将弹性体层制成具有预定厚度和宽度的连续条带的步骤，所述挤出设备具有可旋转的螺杆和固定的圆柱形料筒，所述料筒具有大致圆柱形的导管，螺杆在该导管内可旋转地设置在进料入口和出料出口之间，该进料入口允许将弹性体混合物引入到料筒中，该出料出口设有一个挤出喷嘴，所述挤出喷嘴将弹性体材料排出到形成在第一辊和第二辊之间的辊隙中，所述第一辊和第二辊在相反的方向旋转，同时在各自的邻近的圆周端部之间保持预定距离。所述制造装置还包括定位设备，其实现将覆盖层施用在弹性体层的面向第二辊的圆周端部的外部的表面上的步骤，所述定位设备包括储存卷轴和施料辊，所述储存卷轴成卷地储存覆盖层材料，所述施料辊使得能够将覆盖层与弹性体层组装在一起。所述制造装置进一步包括第三辊，其与所述第二辊可旋转地配合，以实现将半成品制品朝下游轮胎制造装置运输的步骤，所述第二辊和第三辊在各自的邻近圆周端部之间保持预定距离，并且第三辊沿与第一辊相同的方向旋转。

在一些实施方案中，所述第一辊的旋转轴线与第二辊的旋转轴线偏移；所述第二辊和第三辊的旋转轴线是纵向对准的；并且所述第一辊和第三辊的直径彼此相当，但是与第二辊的较大直径不同。

在一些实施方案中，所述施料辊被设置成与储存卷轴相距预定距离，以便保持一定角度，使得覆盖层在与弹性体层组装之前实现足够的张力。在一些这样的实施方案中，所述施料辊能够相对于第二辊的圆周端部线性地致动，以沿着与弹性体层的不由第二辊的圆周端部支撑的表面切向接触的线保持覆盖层。

在一些实施方案中，所述制造装置还包括至少一个传感器，其实现检测弹性体层的厚度并确定所述厚度相对于弹性体层的参考厚度的检测值的步骤。在一些这样的实施方案中，所述传感器设置在辊隙与所述施料辊之间。

在一些实施方案中，所述储存卷轴与至少一个制动装置关联，所述制动装置在所述覆盖层退绕期间保持恒定的旋转速度。

本发明还涉及一种用于轮胎制造的半成品制品的制造方法。所述方法包括：将弹性体层制成具有预定厚度和宽度的连续条带的步骤，该步骤通过挤出设备实现，所述挤出设备具有可旋转的螺杆和固定的圆柱形料筒，所述料筒具有大致圆柱形的导管，螺杆在该导管内可旋转地设置在进料入口和出料出口之间，该进料入口允许将弹性体混合物引入到料筒中，该出料出口设有一个挤出喷嘴，所述挤出喷嘴将弹性体混合物排出到形成在第一辊和第二辊之间的辊隙中，所述第一辊和第二辊在相反的方向旋转，同时在第一辊和第二辊的各自的邻近的圆周端部之间保持预定距离。所述方法还包括：将覆盖层施用在弹性体层的面向第二辊的圆周端部的外部的表面上的步骤，该步骤通过定位设备实现，所述定位设备具有储存卷轴和施料辊，所述储存卷轴成卷储存覆盖层材料，所述施料辊使得能够将覆盖层与弹性体层组装在一起。所述方法进一步包括：将弹性体层和覆盖层的组件作为半成品制品向下游轮胎制造装置运输的步骤，该步骤通过第二辊以及与所述第二辊可旋转地配合的第三辊实现，所述第二辊和第三辊在各自的邻近圆周端部之间保持预定距离，并且第三辊沿与第一辊相同的方向旋转。

在一些实施方案中，制造弹性体层的步骤包括以下步骤：在进料入口使弹性体混合物进料到料筒中；使弹性体混合物进料到挤出喷嘴中；使弹性体混合物向在所述第一辊和第二辊之间形成的辊隙出料，并且在出料时所述第一辊和第二辊沿相反的方向旋转；使弹性体混合物朝着所述第一辊和第二辊的各自圆周端部之间的预定距离进料。

在一些实施方案中，该方法还包括以下步骤：检测弹性体层的厚度并确定所述厚度相对于弹性体层的参考厚度的检测值。在一些这样的实施方案中，通过设置在辊隙和所述施料辊之间的至少一个传感器，来实现检测弹性体层的厚度并确定所述厚度相对于弹性体层的参考厚度的检测值的步骤。在一些这样的实施方案中，该方法还包括以下步骤：根据所检测的弹性体层的厚度，调节弹性体混合物到辊隙的流速。

在一些实施方案中，该方法还包括以下步骤：在第二辊旋转时，朝着第二辊线性地致动所述施料辊，以在覆盖层和弹性体层之间建立切向接触线。

通过下文的具体说明，本文公开的申请的其它方面会变得更清楚明了。

附图说明

通过考虑下文的与随附附图相结合的详细描述，本文公开的发明的性质和各种优点将变得更加显而易见，贯穿所述附图等同的附图标记指代等同的部件，其中：

图1示出了具有由本发明制造的层状的半成品制品的示例性胎面的局部截面图。

图2示出了用于制造层状的半成品制品的本发明的制造装置的正面立体示意图。

具体实施方式

现在进一步参照图2，轮胎制造系统可以设置成包括实现半成品制品50的制造的制造装置100。半成品制品50包括至少一个未硫化的弹性体层50a以及与其组装的覆盖层50b。将半成品制品50制成大体上长型的元件(即预定宽度和厚度的长型橡胶元件，预定用于轮胎和轮胎制品，例如内衬、胎侧、胎体、胎面等)。在轮胎制造周期期间，在供应半成品制品50的工序中，不希望使覆盖层50b与弹性体层50a脱离。半成品制品具有大约17mm至大约20mm(端点包括在内)的最大厚度，优选地具有大约10mm至大约17mm(端点包括在内)的厚度。覆盖层的厚度为约0.05mm。

制造装置100包括示例性挤出设备110，该挤出设备110实现了将弹性体层50a制造为成形产品的连续条带的步骤。挤出设备110包括可旋转的螺杆112以及固定的圆柱形料筒114，料筒114具有大体上圆柱形的导管，螺杆112在导管中可旋转地设置在料筒的进料入口114a与出料出口114b之间。如图2中的箭头所示，电动机或等效装置(未示出)在料筒114内沿预定旋转方向驱动螺杆112。进料入口114a允许将弹性体混合物60引入料筒114中，该混合物包括选自天然橡胶、各种合成弹性体(例如SBR、BR等)以及各种弹性体共混物的材料。弹性体混合物60可以包括一种或多种本领域已知的增强填料和/或工艺添加剂。

出料出口114b设置有挤出喷嘴114b'，该挤出喷嘴114b'将弹性体混合物60排出到位于第一辊116和第二辊118之间的辊隙中，第一辊116和第二辊118沿相反的方向旋转，每个辊的旋转方向由图2的箭头示出。第一辊116的旋转轴线与第二辊118的旋转轴线偏移。在这种构造中，第一辊和第二辊形成辊模系统，该辊模系统在弹性体混合物60通过挤出喷嘴114b'排出时将弹性体混合物60制成预定宽度和厚度的条带(专利文献FR3001654公开了用于形成这种条带的工艺的示例)。第一辊116和第二辊118在其各自的相邻圆周端部116a、118a之间保持预定距离。

制造装置100还包括第三辊120，第三辊120与第二辊118配合，以实现将半成品制品50朝下游轮胎制造装置(例如，可商购的张力控制自动卷绕站)运输的步骤。第二辊118和第三辊120的旋转轴线是纵向对准的。第二辊118和第三辊120在其各自的相邻圆周端部118a、120a之间保持预定距离，使得第二辊和第三辊在运输步骤期间沿着半成品制品50施加均匀的压力(参见图2的箭头A)，同时保持弹性体层50a的厚度大致恒定。

每个辊可以由控制每个辊的转速的相应的可编程驱动电机(未示出)驱动。替代地，公共驱动系统(例如，齿轮、传送带或等效系统)(未示出)可以控制所有三个辊的旋转。驱动电机可以操作第二辊118，同时通过与第二辊的摩擦接合(并且更具体地，每个辊的各自圆周端部与由其支撑的弹性体层之间的接合)使第一辊116和第三辊120旋转。为了产生第一辊116和第三辊120(以相当的速度沿相同方向旋转)和第二辊118(其以与第一辊和第三辊相反的方向旋转)的旋转速度之间的差异，第一辊和第三辊的直径彼此相当，但是与第二辊的较大直径不同。在半成品制品50的制造过程中，表面速度的差异确保了弹性体层50a的厚度大致恒定，同时促进了覆盖层50b与弹性体层对齐并粘附。每个辊的旋转方向由图2中的箭头示出。

制造装置100还包括定位设备130，该定位设备130实现以下步骤：在从挤出喷嘴114b'排出时，将覆盖层50b施加在弹性体层50a的面对第二辊118的圆周端部118a的外部的表面上。覆盖层50b的尺寸设置成补足由挤出设备110制造的弹性体层的预定宽度和厚度。覆盖层50b由覆盖层材料制成，覆盖层材料可以包括一系列纤维，其选自天然来源的织物纤维(例如：丝绸纤维、棉纤维、竹纤维、纤维素、木纤维以及上述的组合与等同物)。在优选的实施方案中，覆盖层材料为VN1016类乙烯基类型的纸质层，公制重量为16g/m²或大约16g/m²。应当理解，考虑了适合于所公开的发明的实施的等效覆盖层材料。

定位设备100包括：储存卷轴132以及施料辊134；储存卷轴132成卷地储存覆盖层材料；施料辊134在第一辊和第二辊排出弹性层50a时使覆盖层50b与弹性体层50a一体化。储存卷轴132可与相当的储存线轴互换，以对相当的弹性体混合物使用不同的覆盖层材料。储存线轴132可以与至少一个制动装置(未示出)关联，该制动装置在覆盖层50b的退绕期间保持一致的旋转速度。为避免覆盖层50b变形，可以根据覆盖层向弹性体层的供应以及施料辊134施加在覆盖层上的拉力来改变储存卷轴132的转速。

施料辊134被设置成与储存卷轴132相距预定距离，以便保持一定角度，使得覆盖层50b在与弹性体层50a组装之前实现足够的张力。施料辊134可以相对于第二辊118的圆周端部118a线性地致动，致动方向由图2的箭头B示出。该线性致动可以由活塞缸单元或其他已知致动器(未示出)实现，使得能够在施料辊134的圆周端部134a与第二辊118的圆周端部118a之间进行切向接触。在施加覆盖层50b的步骤期间，施料辊134沿着与弹性体层50a的不由第二辊的圆周端部支撑的表面切向接触的线保持覆盖层50b。当第二辊118旋转时，施料辊134进行互补旋转，以保持覆盖层50b与弹性体层50a的未硫化弹性体混合物之间的均匀接触。因此，在施加覆盖层50b的过程中，沿着切向接触的线均匀地施加压力，以消除在弹性体层50a的表面中的不希望的凹痕或“咬合”。

制造装置100还可包括至少一个传感器150，该传感器150实现以下步骤：检测弹性体层50a的厚度并确定厚度相对于厚度的参考厚度的检测值(例如，确定与半成品制品50的一个或多个规格一致)。传感器150设置在挤出设备110和定位设备130之间。更特别地，传感器被间歇地设置在辊隙和施料辊134之间，以便检测未硫化的弹性体层的厚度，并在施加覆盖层50b的步骤之前指示是否需要进行调整以确保大体上恒定的条带厚度。例如，如果由传感器150检测到的厚度显示出与参考值的偏差，则可以根据检测到的弹性体层50a的厚度来调节弹性体混合物60到辊隙的流速(例如，通过使辊的旋转速度和/或螺杆112的旋转速度同步)。

在制造半成品制品50的过程中，弹性体混合物60在进料入口114a处进料到料筒114中。螺杆112以预定的旋转速度旋转，以使弹性体混合物60进料到挤出喷嘴114b'。挤出喷嘴使温度升高的弹性体混合物向设置在第一辊116和第二辊118之间的辊隙出料，所述辊在出料时沿相反的方向旋转。辊隙使未硫化的弹性体混合物朝着第一辊和第二辊的各自圆周端部116a、118a之间的预定距离进料。施加在辊之间的相互压力(参见图2的箭头C)使弹性体混合物60形成弹性体层50a，该弹性体层50a挤出为具有预定厚度的连续条带，所述预定的厚度由传感器150进行检测和指示。

当第二辊118的圆周端部118a支撑弹性体层50a并且将弹性体层朝向定位设备130引导时，第二辊118保持连续旋转。施料辊134可以处于准备位置，该位置需要施料辊朝向第二辊118的线性致动(如图2的箭头B所示)，以便在覆盖层50b和弹性体层50a之间建立切向接触线。第二辊118的旋转驱动施料辊134的旋转，从而实现覆盖层50b和弹性体层50a的组装，而不会使任一层起皱。随着第二辊118继续将弹性体层50a朝向施料辊134引导，该切向接触线的保持还防止空气进入层之间，从而确保了未硫化的弹性体混合物的设置精度。保证覆盖层50b相对于弹性体层50a正确对齐，再加上保持弹性体层的预定厚度，确保了半成品制品50在后续制造操作中(例如，在盘绕卷轴上)的精确横向定位。

一旦将覆盖层50b和弹性体层50a组装为半成品制品50，第二辊118就将所得的半成品制品引导至第三辊120，并且更具体地，引导至第二辊和第三辊之间的各自圆周端部118a、120a之间保持的预定距离。沿着第二辊118与该第三辊120之间的切向接触线均匀地施加的压力(参见图2的箭头A)促进了覆盖层50b与弹性体层50a之间的补充粘合。因此，这些层被集成为单个制品，同时保持了弹性体层50a的厚度要求。所公开的发明实现了弹性体层的原位挤出并以避免挤出材料的性能变化的方式快速地组装该挤出层。

制造装置100可以是共同形成轮胎制造系统的至少一部分的几个装置之一，其中一个或多个可以由一个或多个可编程控制器控制。

术语“至少一个”和“一个或多个”可以互换使用。描述为“a至b之间”的范围包括“a”和“b”的值。

虽然描述并说明了所公开的设备的特定实施方案，但是应当理解的能够进行各种改变、添加和修改，而不脱离本申请的精神和范围。因此，在随附的权利要求之外，不应对本文公开的发明进行任何的限制。

Claims (12)

1.一种制造装置（100），其实现用于轮胎制造的半成品制品（50）的制造，所述半成品制品（50）具有至少一个未硫化的弹性体层（50a）以及与弹性体层（50a）组装在一起的覆盖层（50b），该制造装置包括：

挤出设备（110），其实现将弹性体层（50a）制成具有预定厚度和宽度的连续条带的步骤，所述挤出设备（110）具有可旋转的螺杆（112）和固定的圆柱形料筒（114），所述料筒（114）具有大致圆柱形的导管，螺杆在该导管内可旋转地设置在进料入口（114a）和出料出口（114b）之间，该进料入口（114a）允许将弹性体混合物（60）引入到料筒中，该出料出口（114b）设有一个挤出喷嘴（114b'），所述挤出喷嘴（114b'）将弹性体混合物（60）排出到形成在第一辊（116）和第二辊（118）之间的辊隙中，所述第一辊（116）和第二辊（118）在相反的方向旋转，同时在各自的邻近的圆周端部（116a）、（118a）之间保持预定距离，所述第一辊（116）的旋转轴线与第二辊（118）的旋转轴线偏移；

定位设备（130），其实现将覆盖层（50b）施用在弹性体层（50a）的面向第二辊（118）的圆周端部（118a）的外部的表面上的步骤，所述定位设备（130）包括储存卷轴（132）和施料辊（134），所述储存卷轴（132）成卷储存覆盖层材料，所述施料辊（134）使得能够将覆盖层（50b）与弹性体层（50a）组装在一起；以及

第三辊（120），其与所述第二辊（118）可旋转地配合，以实现将半成品制品（50）朝下游轮胎制造装置运输的步骤，所述第二辊（118）和第三辊（120）在各自的邻近圆周端部（118a，120a）之间保持预定距离，并且第三辊（120）沿与第一辊（116）相同的方向旋转，所述第二辊（118）和第三辊（120）的旋转轴线是纵向对准的，并且所述第一辊和第三辊的直径彼此相同，但是与第二辊的较大直径不同。

2.根据权利要求1所述的制造装置（100），其中，所述施料辊（134）被设置成与储存卷轴（132）相距预定距离，以便保持一定角度，使得覆盖层（50b）在与弹性体层（50a）组装之前实现足够的张力。

3.根据权利要求2所述的制造装置（100），其中，所述施料辊（134）能够相对于第二辊（118）的圆周端部（118a）线性地致动，以沿着与弹性体层（50a）的不由第二辊的圆周端部支撑的表面切向接触的线保持覆盖层（50b）。

4.根据前述任一权利要求所述的制造装置（100），其进一步包括至少一个传感器（150），所述至少一个传感器（150）实现检测弹性体层（50a）的厚度并确定所述厚度相对于弹性体层的参考厚度的检测值的步骤。

5.根据权利要求4所述的制造装置（100），其中，所述传感器（150）设置在辊隙与所述施料辊（134）之间。

6.根据权利要求1所述的制造装置（100），其中，所述储存卷轴（132）与至少一个制动装置关联，所述制动装置在所述覆盖层（50b）退绕期间保持恒定的旋转速度。

7.一种用于轮胎制造的半成品制品（50）的制造方法，所述方法包括以下步骤：

将弹性体层制成具有预定厚度和宽度的连续条带的步骤，该步骤通过挤出设备（110）实现，所述挤出设备（110）具有可旋转的螺杆（112）和固定的圆柱形料筒（114），所述料筒（114）具有大致圆柱形的导管，螺杆在该导管内可旋转地设置在进料入口（114a）和出料出口（114b）之间，该进料入口（114a）允许将弹性体混合物（60）引入到料筒中，该出料出口（114b）设有一个挤出喷嘴（114b'），所述挤出喷嘴（114b'）将弹性体混合物（60）排出到形成在第一辊（116）和第二辊（118）之间的辊隙中，所述第一辊（116）和第二辊（118）在相反的方向旋转，同时在第一辊和第二辊的各自的邻近的圆周端部（116a，118a）之间保持预定距离，所述第一辊（116）的旋转轴线与第二辊（118）的旋转轴线偏移；

将覆盖层（50b）施用在弹性体层（50a）的面向第二辊（118）的圆周端部（118a）的外部的表面上的步骤，该步骤通过定位设备（130）实现，所述定位设备（130）具有储存卷轴（132）和施料辊（134），所述储存卷轴（132）成卷储存覆盖层材料，所述施料辊（134）使得能够将覆盖层（50b）与弹性体层（50a）组装在一起；以及

将弹性体层（50a）和覆盖层（50b）的组件作为半成品制品（50）向下游轮胎制造装置运输的步骤，该步骤通过第二辊（118）以及与所述第二辊（118）可旋转地配合的第三辊（120）实现，所述第二辊（118）和第三辊（120）的旋转轴线是纵向对准的，并且所述第一辊和第三辊的直径彼此相同，但是与第二辊的较大直径不同，所述第二辊（118）和第三辊（120）在各自的邻近圆周端部（118a，120a）之间保持预定距离，并且第三辊（120）沿与第一辊（116）相同的方向旋转。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，制造弹性体层（50a）的步骤包括以下步骤：

在进料入口使弹性体混合物（60）进料到料筒（114）中；

使弹性体混合物（60）进料到挤出喷嘴（114b'）中；

使弹性体混合物（60）向在所述第一辊（116）和第二辊（118）之间形成的辊隙出料，并且在出料时所述第一辊和第二辊沿相反的方向旋转；

使弹性体混合物（60）朝着所述第一辊和第二辊的各自圆周端部(116a、118a）之间的预定距离进料。

9.根据权利要求7或权利要求8所述的方法，进一步包括以下步骤：实现检测弹性体层（50a）的厚度并确定所述厚度相对于弹性体层的参考厚度的检测值。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，通过设置在辊隙和所述施料辊（134）之间的至少一个传感器（150），来实现检测弹性体层（50a）的厚度并确定所述厚度相对于弹性体层的参考厚度的检测值的步骤。

11.根据权利要求9所述的方法，进一步包括以下步骤：根据所检测的弹性体层（50a）的厚度，调节弹性体混合物（60）到辊隙的流速。

12.根据权利要求7所述的方法，进一步包括以下步骤：在第二辊旋转时，朝着第二辊（118）线性地致动所述施料辊（134），以在覆盖层（50b）和弹性体层（50a）之间建立切向接触线。

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