CN111741844A - 用于轮胎的硫化胶囊 - Google Patents

Abstract

一种用于轮胎的硫化胶囊(7)，其包括交联橡胶柔性壁，所述硫化胶囊(7)的外表面用于在硫化期间与生胎胚的内表面接触，所述外表面具有凹凸结构，所述凹凸结构包括多个空气排出通道。所述凹凸结构具有形成空气排出沟槽(100)的第一通道，所述空气排出沟槽(100)设置成彼此相距2mm至5mm之间的距离，并且具有介于0.4mm至1mm之间的深度，两个相邻沟槽在它们之间限定沟槽间区域(500)，所述沟槽间区域(500)包括形成用于空气通过的刀槽(1000)的第二通道，所述刀槽(1000)形成为彼此连通并且与至少一个沟槽(100)连通，所述刀槽均具有介于0.01mm至0.4mm之间的深度并且彼此相距0.2mm至1mm之间的距离。

Description

用于轮胎的硫化胶囊

技术领域

本发明涉及轮胎领域，并且涉及制造轮胎的工艺中使用的硫化胶囊。

背景技术

通常，在硫化模具中模制并硫化生胎胚，从而获得轮胎。通过柔性硫化胶囊将生胎胚的外壁压靠在硫化模具的刚性内壁上，硫化胶囊在加压流体的影响下在生胎胚内部展开。因此，模具插入件和壳体上的胎面花纹刻印到生胎壳上，通过热量使生胎壳硫化。硫化胶囊在硫化之前在生胎壳内部展开，并且在硫化结束时折叠；硫化胶囊必须承受机械应力、热应力和磨损，并且必须能够容易从硫化的轮胎脱离。

通常通过在旋转的轮胎成型鼓上弯曲并相继铺设各种基于弹性体的部件(特别是增强或未增强的褶层、胎圈线及其保护件)来获得轮胎的生胎胚。在成型期间，空气困在生胎胚的不同的层与部件之间，在生胎胚受到硫化压力时逸出。为此目的，硫化模具带有通气孔，使得生胎胚的外表面与硫化模具的刚性部分之间的交界面处出现的空气能够通过。另一方面，生胎胚的内表面则与密封的柔性硫化胶囊接触，因为其容纳着热传递流体，热传递流体同样确保着胶囊的加压和展开。对于生胎胚的外表面，必须使困在轮胎的内表面与硫化胶囊之间的空气排出，从而避免出现气囊，气囊存在时可能在硫化的轮胎的内表面上产生缺陷。所述缺陷通常是轮胎的内表面上出现的鼓胀，甚至是轮胎的内部结构中出现的鼓胀，导致外观缺陷、轮胎的性能降低、甚至轮胎的内层离散。

为了使得轮胎的内表面与硫化胶囊之间存在的空气能够排出，硫化胶囊设置有空气排出狭槽。所述狭槽通常形成为螺旋形通道的形式，以规则的间隔沿其周向方向设置在胶囊的外表面上，位于由胶囊的赤道平面限定的中央区域与用于在加压下固定胶囊的末端之间。特别地，当硫化胶囊在生胎胚内部展开时，其首先压靠位于生胎胚的赤道平面中的环状部分，肋纹使生胎胚与胶囊之间存在的空气通向硫化胶囊的末端，通过模具部件中的通气孔排出空气。然而，为了适当地排出空气，所述狭槽必须相当深。此外，胶囊的厚度必须尽可能小，从而能够将热能传递至生胎胚。然而，发现所述较深的狭槽降低了胶囊的强度，使其使用寿命缩短。

为了弥补所述问题，文献JP2005280259提出了这样一种硫化胶囊，所述硫化胶囊在其外表面上具有周向狭槽，其中两个相邻狭槽之间的区域分为多个六边形岛区，通过细小的刻痕相互分开。在胶囊展开时，即便是对于具有厚度非常小的胶囊，刻痕的存在确保胶囊非常均匀地变形，减小了其碎裂的风险。然而，生胎胚与平面六边形岛区之间的接触面积比较大，不能令人满意地排出岛区区域中存在的气囊。

文献WO2010/143094提出了一种弥补该问题的方案，所述方案在于将与前一文献中的胶囊相似的胶囊与一种生胎胚结合使用，通过铺设并卷曲狭窄条带来制造其内层。因此，由于其构造，生胎胚分担了其内表面与硫化胶囊的外表面之间困住的空气的排出。虽然其确实具有比前一文献的胶囊更好的空气排出能力，但是所述文献涉及生胎胚的特定构造，因此涉及适当的成型设备、弹性体部件等。

发明内容

本发明的目的在于弥补前述文献的缺陷，提出改进硫化胶囊的空气排出能力的方案，而不会不利地影响其使用寿命，从而能够改进生胎胚的硫化质量，而不依赖于生胎胚的制造方法。

本发明实现了该目的，本发明提出一种用于轮胎的硫化胶囊，其具有绕着中央轴线旋转的形状并且具有由交联橡胶制成的柔性壁，所述硫化胶囊的外表面用于在硫化期间与生胎胚的内表面接触，所述外表面具有凹凸结构，所述凹凸结构具有多个空气排出通道，其特征在于，所述凹凸结构具有第一通道，第一通道形成空气排出沟槽，所述空气排出沟槽设置成彼此相距2mm至5mm之间的距离p2，并且具有介于0.4mm至1mm之间的深度h2，两个相邻沟槽在彼此之间限定沟槽间区域，所述沟槽间区域具有第二通道，第二通道形成空气通过的刀槽，所述刀槽形成为彼此连通并且与至少一个沟槽连通，所述刀槽均具有介于0.01mm至0.4mm之间的深度h3并且彼此相距0.2至1mm之间的距离。

根据本发明，因此在胶囊的有效部分的整个外表面上设置空气排出通道，选择空气排出通道的尺寸，使得能够良好的排出空气。更具体地，通过提供非常细小并且相互非常靠近的刀槽，不仅总是能够得到在任意点排出空气的通道，而且胶囊的凹凸的表面积也显著地增大，因此通过胶囊排出的空气量也显著地增大。

此外，通过使许多非常细小并且相互非常靠近的刀槽与更深并且间隔更大但是较少的沟槽连通，实现了逐渐排出困在刀槽中的空气量。这能够使得空气量随时间而变化，并且困住的空气更容易排出。因此，局部(在刀槽处)的空气量较小，但是总共(在胶囊处)的空气量很大。

通过本发明的凹凸结构，在任意点处排出所包含的空气，排出的空气量随时间逐渐变大，能够逐渐地迅速排出空气。

优选地，沟槽间区域包括刀槽和肋纹，刀槽和肋纹形成为相互侵入的曲线。这能够在沟槽间区域的表面上使刀槽和肋纹很好地分布。

有利地，在沟槽间区域中，刀槽的面积之和大于肋纹的面积之和。这能够在刀槽处具有较大的俘获空间。

在第一个实施方案中，沟槽为直线且相互平行，并设置成彼此相距同一距离p2。这样的以规则距离设置的平行直线沟槽构成了用于收集来自位于两个相邻沟槽之间的刀槽的空气，并且确保来自刀槽的空气量逐渐排出。

在第二个实施方案中，沟槽限定蜂巢状结构，所述蜂巢状结构由高度等于p2的多个规则六边形形成。这样的蜂巢状结构或表面的六边形铺设能够适当地覆盖胶囊的表面，对于给定的周长，规则六边形具有最大的可能面积。

优选地，胶囊包括多个相互平行的狭槽，多个相互平行的狭槽设置成彼此相距预定的距离p1，其中p1>p2，并且多个相互平行的狭槽与至少一个沟槽连通。因此，比沟槽更深而更少的狭槽能够实现从沟槽所收到的空气的逐渐排出。

有利地，所述狭槽在胶囊的两个末端之间延伸，或者在末端与靠近胶囊的赤道平面的区域之间延伸。这能够使空气通向末端区域，通过所面对的模制部件中形成的通气孔从末端区域排出空气。

本发明的另一个目的是一种用于制造硫化胶囊的工艺，其在硫化压机中使用硫化工艺，所述硫化压机具有固定的刚性芯部和两个活动的刚性壳体，其中，通过所述芯部上的至少一个化学蚀刻操作来获得所述沟槽和所述刀槽。

本发明的另一个目的是一种借助柔性硫化胶囊在硫化模具中硫化生胎胚的工艺，所述硫化模具具有刚性模制部件，其特征在于，在硫化操作期间使生胎胚与根据本发明所述的胶囊配合。

附图说明

通过后文的基于附图的说明，能够更好地理解本发明：

-图1为具有根据本发明的胶囊的轮胎硫化半模具的轴向截面图；

-图2为根据本发明的硫化胶囊的硫化模具的芯部的立体图；

-图3为根据本发明的第一实施方案的胶囊的外表面的局部的放大视图；

-图4为根据本发明的第二实施方案的胶囊的外表面的局部的放大视图；

-图5a和图5b为图3和图4中的细节B和细节C的放大视图；

-图6a为根据本发明的优选实施方案的硫化胶囊的表面的局部的放大视图，图6b为图6a中的平面A-A’上截取的截面视图。

具体实施方式

在各个附图中，相同或相似的元件具有相同的附图标记。因此不再系统性地重复其说明。

图1示意性地显示了用于轮胎的硫化模具1的一半，显示了处于闭合位置的模具，对应于硫化生胎胚2的操作。图1中显示的模具的类型为具有两个模制部件4和5，在生胎胚的赤道平面E处相互接触。以已知的方式，模制部件包括数个刚性部件，在模具的闭合位置中限定了模制腔体6，模制腔体6具有绕着中央轴线X-X’旋转的形状，模制腔体6的内壁形成为在模制后限定轮胎的外表面。模制部件4和5通过为此目的而设置的致动器驱动移动，从而在生胎胚的硫化开始之前闭合模制腔体6，并且在硫化结束时开启模制腔体6，以能够取出硫化的轮胎。在模具1的中央布置中央杆10，中央杆10支撑两个盘状板11、12，盘状板11、12相隔一定轴向距离设置，硫化胶囊7通过其端部固定在盘状板11、12上。以密封的方式通过硫化胶囊7的端部或末端8、9将硫化胶囊7固定至板11、12，在板11的区域中设置热传递流体的引入孔或排出孔，其以密封的方式与胶囊的内部连通。

在下文中，轴向方向表示平行于轴线X-X’的方向，径向方向表示垂直于轴线X-X’的方向，而周向方向为垂直于径向方向的方向。

硫化胶囊7为弹性可膨胀的中空体，用于模制并硫化在硫化模具中的轮胎，硫化模具本身则被支撑在硫化压机中。更具体地，硫化胶囊7包括管状物体，管状物体的外表面形成有效部分20，有效部分20用于与生胎胚的内表面接触，所述有效部分通过形成胶囊的末端8、9的端部部分限定。胶囊的有效部分20的外表面通常具有凹凸结构，例如设置有狭槽，用于在硫化期间排出硫化胶囊与生胎胚之间包含的空气。

在操作中，将生胎胚2引入模制腔体6中，相对于模具的轴线X-X’居中。在将加压的热传递流体(通常为水蒸气或者与氮气混合的空气)注入硫化胶囊7的内部时，硫化胶囊7在轮胎壳体内部膨胀并且形成环形的整体形状。当硫化胶囊7在热传递流体的压力的效果下展开时，其柔性壁伸展，直到生胎胚壳体压靠在硫化模具的刚性壁上。在这一阶段期间，胶囊必须在轮胎成型过程中排出包含在轮胎中的空气。为此目的，胶囊的表面具有凹凸结构。

为了制造胶囊，以已知的方式使用硫化压机，硫化压机具有芯部和两个刚性金属壳体，胶囊由衬套构成，通过对插入在壳体与芯部之间的丁基橡胶块进行加压模制来获得衬套。胶囊的有效部分的外表面上的花纹刻印在芯部上，芯部为凸形部件，比起作为凹形部件的壳体容易加工。因此在内侧向外地硫化胶囊，在制成胶囊时，凹凸结构位于胶囊内侧。在硫化后，取出胶囊，像袜子那样将正确的一侧翻向外，从而使其凹凸结构位于胶囊的外侧。

图2显示了根据本发明的硫化胶囊7的硫化模具中使用的芯部15的示例。芯部15具有绕着轴线Y-Y’旋转的形状，当胶囊和生胎胚设置在硫化模具1中时，该轴线与生胎胚的轴线重合。

芯部15为椭球形，更具体地，其具有轴向长度基本相等的三部分，即通过中央圆柱部分连接的两个前端截头圆锥部分。芯部15的外表面20’构成硫化胶囊7的有效部分20的凹模，并且因此在芯部的外表面20’上均匀地分布有键槽30’，用于模制硫化胶囊7中对应的肋纹。在制造胶囊时，芯部在胶囊的内侧部分模制肋纹，然后将胶囊正确的一侧翻向外，从而置于硫化模具中。胶囊的两个相邻肋纹在彼此之间限定了空气排出狭槽30，这样多个狭槽30均匀地分布在胶囊的外表面上。键槽30’定向成使得胶囊的狭槽令空气从生胎胚的胎冠通向其胎圈的方向。键槽30’通常相对于胶囊的芯部的经线倾斜，但是也可以平行于经线。在图2中显示的示例中，键槽30’相互平行，与芯部的经线形成大约30°的角度，每个键槽从芯部的在其端部之一(其形成胶囊的末端之一)的第一周向位置开始，结束于芯部的相对端部处的第二周向位置。狭槽30具有深度h1、宽度l1，并且以胶囊的周向上的间隔p1分隔开。

根据本发明，硫化胶囊的有效部分20的外表面具有凹凸结构，其花纹根据凹凸的尺寸而变化，下至小于毫米的尺度。更具体地，在本发明的第一个实施方案中，如图3所示，在胶囊的两个相邻的平行狭槽30之间的狭槽间区域50的表面设置有空气排出沟槽100。多个沟槽100形成为与狭槽30交叉的相互平行的直线的形式。因此沟槽100与狭槽30连通。沟槽100具有宽度l2、深度h2，并且以间隔p2分隔开；其中l2<l1、h2<h1并且p2<p1。在一个变体形式中(未在附图中显示)，不存在狭槽30，在硫化胶囊7的有效部分20的整个外表面上存在均匀分布的平行沟槽100的网络。

在图4中显示的第二个实施方案中，空气排出沟槽100形成为六边形铺设或蜂巢型网络的形式。因此，沟槽100在彼此之间限定了规则六边形形式的沟槽间区域500。在另一个变体形式中，在图6a和图6b中能够更清楚地看到，沟槽100相互连通并且与狭槽30连通。在本发明的另一个变体实施方案中(未在附图中显示)，不存在狭槽30，在硫化胶囊7的有效部分20的整个外表面上存在蜂巢型的沟槽100的网络。

此外，根据本发明的有利特征，在图5a和图5b中能够更清楚地看到，两个相邻沟槽100之间的沟槽间区域500的表面设置有空气排出刀槽1000，空气排出刀槽1000彼此连通，并且在两个沟槽100之间的区域上均匀分布。刀槽1000彼此连通并且也与沟槽100连通。刀槽1000具有平均宽度l3、深度h3，并以平均间隔p3分隔开；其中l3<l2、h3<h2并且p3<p2。

刀槽1000形成为在沟槽间区域500的表面上刻下的混乱的曲线。更具体地，刀槽1000(凹陷部分)和肋纹2000(凹凸部分)为相互侵入的曲线。刀槽1000通过相互延续或者通过相互交叉或者在两个相邻刀槽之间设置分叉或桥接而彼此连通。在图5a和图5b中显示了所述花纹的两个示例性实施方案。刀槽1000的宽度l3等于或稍微大于肋纹2000的宽度，因此可以在刀槽的密度方面限定花纹，与肋纹2000的密度相比，刀槽的密度大于50％，例如介于50％至60％之间。在胶囊的表面上均匀分布的狭槽30的尺寸参数为：间隔p1的值介于10mm至35mm之间，宽度l1介于1mm至1.5mm之间，深度h1介于1mm至1.5mm之间。

在胶囊的表面上或狭槽间区域50的表面上均匀分布的沟槽100的尺寸参数为：间隔p2的值介于2mm至5mm之间，宽度l2介于0.5mm至1mm之间，深度h2介于0.4mm至1mm之间。

在沟槽间区域500的表面上均匀分布的刀槽1000的尺寸参数则为：平均间隔p3的值介于0.2mm至1mm之间，平均宽度l3介于0.1mm至0.5mm之间，并且深度h3介于0.01mm至0.4mm之间。应当理解，平均间隔和平均宽度分别为沟槽间区域500中的刀槽1000的距离和宽度的算术平均值。

这样，六边形形状的沟槽间区域500的表面积介于3.5mm²至22mm²之间，平行四边形形状的沟槽间区域500的表面积介于15mm²至157mm²之间。这样，硫化胶囊7的外表面划分为较小的沟槽间区域500，各自设置有深度较浅的较细刀槽1000，用于使空气通向沟槽100。沟槽从刀槽收集空气，向狭槽30排出空气，或者在不存在狭槽时朝向胶囊的末端排出空气。

在第一个实施方案的第一个示例中，硫化胶囊7的外表面的凹凸结构包括如图3所示的多个平行的沟槽100和图5a所示类型的刀槽1000，刀槽1000设置在沟槽100之间，不存在狭槽30。沟槽100具有4mm的间隔p2、0.8mm的宽度l2和0.3mm的深度，刀槽具有0.4mm的间隔p3、0.2mm的宽度l3和0.1mm的深度，由此计算出，与标准胶囊(意为仅设置有狭槽30的相同尺寸的胶囊)相比，胶囊的外侧凸出面积以124％增加，排空气量以191％增加。在根据该第一个实施方案的胶囊的第二个示例性实施方案中，当添加具有10mm的间隔、1.2mm的宽度和0.8mm的深度的狭槽30时，与标准胶囊相比，胶囊的外侧凸出面积以123％增加，排空气量以403％增加。

在第二个实施方案的第一个示例中，硫化胶囊7的外表面的凹凸结构包括如图4所示的多个蜂巢状的沟槽100和图5b所示类型的刀槽1000，刀槽1000设置在沟槽100之间，不存在狭槽30。对于胶囊的外表面上的蜂巢状结构，应当理解为该表面划分为各自为规则六边形的小片，其中规则六边形的两组相邻小片在其底部相遇。蜂巢状结构的规则六边形形成凹凸的沟槽间区域500，通过凹陷的沟槽100分开。

当然，可以为根据图3所示的第一个实施方案的沟槽间区域500设置图5b中所示的花纹的刀槽1000，并且可以为根据图4所示的第二个实施方案的沟槽间区域500设置图5a中所示的花纹的刀槽1000。

沟槽100具有4mm的间隔p2、0.8mm的宽度l2和0.3mm的深度，刀槽具有0.4mm的间隔p3、0.2mm的宽度和0.1mm的深度，由此计算出，与标准胶囊(意为仅设置有狭槽30的相同尺寸的胶囊)相比，胶囊的外侧凸出面积以132％增加，排空气量以235％增加。在根据该第二个实施方案的胶囊的第二个示例性实施方案中，当添加具有10mm的间隔、1.2mm的宽度和0.8mm的深度的狭槽30时，与标准胶囊相比，胶囊的外侧凸出面积以129％增加，排空气量以436％增加。

通过化学蚀刻在芯部15的表面上制作刀槽1000和沟槽100，通过机械加工制作狭槽30。

当硫化胶囊7在生胎胚中膨胀期间，其首先抵靠位于生胎胚的赤道平面E中的环状部分。更具体地，该环状赤道部分的沟槽间区域500的肋纹2000抵靠生胎胚，使得刀槽1000中包含的空气排出到沟槽100的网络中。当胶囊完全展开时，硫化胶囊7的整个外表面抵靠生胎胚2的内表面，在亚毫米尺度上由每个沟槽间区域500的刀槽1000困住的空气通向沟槽100并且经由狭槽30逐渐排出(当存在狭槽30时)，或者仅经由沟槽100的网络朝向硫化胶囊的末端8、9排出。通过这种方式，在胶囊中，困在刀槽中的空气体积能够逐渐排出。这使得通过在胶囊的整个表面上被排放使在任意点处困住的空气量随时间而变化，从而能够更容易地排出困住的空气。

在一个变体方式中，硫化胶囊的外表面覆盖有非黏性的涂层，例如基于硅酮化合物制造的类型(其在存在水时硬化)，厚度介于15μm至30μm之间。

可以考虑本发明的其它变体形式和实施方案，而不脱离其权利要求的范围。

因此，在六边形铺设之外，可以使用任何其它类型的硫化胶囊的表面的铺设，例如使用等边三角形或方形的铺设，或者结合各种多边形(不一定是规则多边形)。

Claims (9)

1.一种用于轮胎的硫化胶囊(7)，其具有绕着中央轴线旋转的形状并且具有由交联橡胶制成的柔性壁，所述硫化胶囊(7)的外表面用于在硫化期间与生胎胚的内表面接触，所述外表面具有凹凸结构，所述凹凸结构具有多个空气排出通道，其特征在于，所述凹凸结构具有第一通道，所述第一通道形成空气排出沟槽(100)，空气排出沟槽(100)设置成彼此相距2mm至5mm之间的距离p2，并且具有介于0.4mm至1mm之间的深度h2，两个相邻沟槽在彼此之间限定沟槽间区域(500)，所述沟槽间区域(500)具有第二通道，所述第二通道形成空气通过的刀槽(1000)，所述刀槽(1000)形成为彼此连通并且与至少一个沟槽(100)连通，所述刀槽均具有介于0.01mm至0.4mm之间的深度h3并且彼此相距0.2mm至1mm之间的距离。

2.根据权利要求1所述的胶囊，其特征在于，所述沟槽间区域(500)包括刀槽(1000)和肋纹(2000)，刀槽(1000)和肋纹(2000)形成为相互侵入的曲线。

3.根据权利要求2所述的胶囊，其特征在于，在所述沟槽间区域(500)中，所述刀槽(1000)的面积之和大于所述肋纹(2000)的面积之和。

4.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊，其特征在于，所述沟槽(100)为直线且相互平行，并设置成彼此相距同一距离p2。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的胶囊，其特征在于，所述沟槽(100)限定蜂巢状结构，所述蜂巢状结构由高度等于p2的多个规则六边形形成。

6.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊，其特征在于，其包括多个相互平行的狭槽(30)，所述多个相互平行的狭槽(30)设置成彼此相距预定的距离p1，其中p1>p2，并且所述多个相互平行的狭槽(30)与至少一个沟槽(100)连通。

7.根据权利要求6所述的胶囊，其特征在于，所述狭槽(30)在胶囊的两个末端之间延伸，或者在末端与靠近胶囊的赤道平面的区域之间延伸。

8.一种用于制造根据前述权利要求中任一项所述的胶囊的工艺，在硫化压机中使用硫化工艺，所述硫化压机具有固定的刚性芯部和两个活动的刚性壳体，其中，通过所述芯部上的至少一个化学蚀刻操作来获得所述沟槽(100)和所述刀槽(1000)。

9.一种借助柔性硫化胶囊在硫化模具中硫化生胎胚的工艺，所述硫化模具具有刚性模制部件(3、4)，其特征在于，在硫化操作期间使生胎胚与根据权利要求1至7中任一项所述的胶囊配合。

Images