DE60118137T2

DE60118137T2 - Verfahren zum Extrudieren von Reifenkautschukwerkstoffen

Info

Publication number: DE60118137T2
Application number: DE60118137T
Authority: DE
Inventors: c/o Bridgestone Corp. Technical Cent Y. Kodaira City Ogawa; c/o Bridgestone Corp. Technical Cent S. Kodaira City Iizuka
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2000-11-22
Filing date: 2001-11-21
Publication date: 2006-12-28
Anticipated expiration: 2021-11-22
Also published as: EP1211050B1; JP2002160284A; EP1211050A3; EP1211050A2; US6761841B2; DE60118137D1; ES2260175T3; US20020089077A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Extrudieren von Reifenkautschukwerkstoff der auf die äußere Umfangsfläche einer drehbaren Auflage für das aufeinanderfolgende Bilden eines Reifenrohlings darauf in einer sehr genauen und wirksamen Weise aufgebracht wird.
Luftreifen weisen Verstärkungselemente auf, wie beispielsweise gummierte Korde, und verschiedene Gummielemente. Daher ist es vor der Vulkanisation der Reifen erforderlich, einen Reifenrohling zu bilden, indem Verstärkungsmaterialien gelegt werden, wie beispielsweise unvulkanisierte Kautschukwerkstoffe und unvulkanisierte gummierte Kordmaterialien.
In jüngster Zeit tendierten die für Reifen erforderlichen Eigenschaften dahingehend, sehr hoch entwickelt und verschiedenartiger zu sein, was zu einer Mannigfaltigkeit der Reifenkonstruktionselemente und zu einer Komplikation der Reifenformgebungsschritte führte. Daher ist es schwierig, den Formgebungsschritt komplett zu automatisieren, und es sind noch manuelle Arbeiten in vielen Fällen erforderlich, wodurch es schwierig gemacht wird, den Wirkungsgrad der Reifenformgebung und die Legegenauigkeit der verschiedenen Materialien bedeutend zu verbessern. Insbesondere, da die Legegenauigkeit einen großen Einfluss auf die Qualität der Reifen hat, wird in starkem Maß gefordert, die Legegenauigkeit zu verbessern, zusammen mit der Steigerung des Formgebungswirkungsgrades.
Um derartige Forderungen zu erfüllen, offenbart das JP-B-7-94155 eine Technologie, bei der die Austrittsöffnung eines Verdrängungsextruders benachbart einer Position für das Zuführen eines Kautschukwerkstoffes auf eine drehbare Auflage angeordnet ist und der Kautschukwerkstoff direkt durch die Austrittsöffnung auf die Auflage extrudiert wird.
Bei der im JP-B-7-94155 offenbarten Technologie ist es schwierig, die Querschnittsform eines kontinuierlich extrudierten Kautschukwerkstoffes während des Legens aufrechtzuerhalten, hauptsächlich infolge des sogenannten Schwankens, d.h., der Schwankung der dem Extruder eigenen Extrudiermenge, wenn der extrudierte Kautschukwerkstoff insbesondere eine geringe Dicke aufweist. Ebenfalls wird das folgende Problem hervorgerufen, weil verschiedene Kautschukwerkstoffe auf die sich drehende Auflage gelegt werden.
Das heißt, da die viskoelastische Eigenschaft in Übereinstimmung mit der Art des Kautschukwerkstoffes abweicht, neigt die Spritzquellungsmenge zu einer dementsprechenden Abweichung. Daher ist es erforderlich, eine gewisse Maßnahme für das Kontrollieren der Querschnittsform des zu legenden Kautschukwerkstoffes zu ergreifen. Das wird durch Austauschen der Düse durch eine andere Düse oder dadurch erreicht, dass die Düsenform veränderlich gestaltet wird. Auf jeden Fall erfordert eine derartige Maßnahme, um den unterschiedlichen Spritzquellungsmengen gewachsen zu sein, einen zeitaufwendigen Vorgang und senkt oftmals die Produktivität beim Legen.
Um dieses Problem zu lösen, offenbart das JP-A-8-21354 eine Verdrängerpumpe mit einem Drehschieberventil, um die Zuführung eines sehr viskosen Werkstoffes, wie beispielsweise des Reifenkautschukwerkstoffes, mit einer konstanten Durchflussgeschwindigkeit ohne Verschlechterung der Volumengenauigkeit zu ermöglichen, und um den Fluss des Werkstoffes zu erleichtern, und schlägt vor, dass die aus der Verdrängerpumpe abgegebenen Reifenkautschukwerkstoffe auf eine drehbare Auflage zugeführt werden.
Die im JP-A-8-21354 offenbarte Verdrängerpumpe weist jedoch eine komplizierte Konstruktion auf und sieht sich einer Begrenzung der Zuführmenge in Abhängigkeit von den Arten der Kautschukwerkstoffe gegenüber, wodurch es schwierig gemacht wird, die gewünschte Verbesserung bei der Produktivität zu erreichen.
Um diesen Problemen gewachsen zu sein, offenbart das EP-A-0968814 (JP-A-2000-79642) ein Verdrängungsextrudiersystem, das von einer stromaufwärts gelegenen Seite des Reifenkautschuks gesehen umfasst: eine Schneckenextruderanlage; eine Zahnradpumpenanlage; und eine Extrudierkopfanlage mit einer Extrudierdüse, die in Reihe miteinander verbunden sind. Ein Paar Rollen ist benachbart der Extrudieröffnung und ebenfalls einer drehbaren Auflage angeordnet, um so eine Druckrolle mittels eines Spaltes zwischen den Rollen zu bilden. Der aus der Extrudieröffnung ausgetretene Kautschukwerkstoff wird, um eine Dicke aufzuweisen, die größer ist als der Spalt, durch die Druckrolle geführt, um so die Querschnittsform des Kautschukwerkstoffes zu stabilisieren, und er wird danach auf der sich drehenden Auflage zum Haften gebracht.
Das im JP-A-2000-79642 offenbarte Verdrängungsextrudiersystem macht es leicht möglich, die verschiedenen Spritzquellungsmengen auszugleichen, die beim Austauschen von Kautschukwerkstoffen hervorgerufen werden können, um den Aufbau des gesamten Systems zu vereinfachen, und um Begrenzungen bei den Zuführmengen von anderen Arten von Kautschukwerkstoffen zu verhindern, wodurch die Sicherung einer höheren Produktivität gestattet wird. Um jedoch die Fließeigenschaft des Kautschukwerkstoffes innerhalb des Systems zu verbessern, ist oftmals eine relativ lange Zeit erforderlich, um so den Kautschukwerkstoff aufzuwärmen. Außerdem, wenn die Fließeigenschaft des Kautschukwerkstoffes innerhalb des Systems noch unzureichend ist, kann die Extrudierdüse eine unzureichende Ausstoßleistung für das direkte Zuführen des Kautschukwerkstoffes auf die drehbare Auflage zeigen. Es ist sehr wünschenswert, diese Probleme zu eliminieren und das Verdrängungsextrudiersystem zu verbessern, das im JP-A-2000-79642 offenbart wird.
Dementsprechend ist es ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, eine Technologie bereitzustellen, die das im JP-A-2000-79642 offenbarte Verdrängungsextrudiersystem in einer derartigen Weise verbessert, dass eine ausreichende Fließeigenschaft des Kautschukwerkstoffes innerhalb des Systems und eine zufriedenstellende Ausstoßleistung der Extrudierdüse erreicht werden.
Entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Extrudieren eines Reifenkautschukwerkstoffes mittels eines Verdrängungsextrudiersystems bereitgestellt, das von einer stromaufwärts gelegenen Seite des Reifenkautschuks gesehen umfasst: eine Schneckenextruderanlage; eine Zahnradpumpenanlage; und eine Extrudierkopfanlage mit einer Extrudierdüse, die in Reihe miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Messen der Temperatur des Kautschukwerkstoffes, der durch das Extrudiersystem fließt, mittels eines ersten Temperaturmessfühlers, der in der Schneckenextruderanlage vorhanden ist, eines zweiten Temperaturmessfühlers, der in der Zahnradpumpenanlage vorhanden ist, und eines dritten Temperaturmessfühlers, der in der Extrudierkopfanlage vorhanden ist; und
Kontrollieren des Kautschukwerkstoffes, damit er innerhalb einer vorgegebenen Temperatur ist, in Übereinstimmung mit der gemessenen Temperatur des Kautschukwerkstoffes, während bewirkt wird, dass der Kautschukwerkstoff durch das Extrudiersystem fließt, und Aufrechterhalten der vorgegebenen Temperatur des Kautschukwerkstoffes, bevor er aus der Extrudierdüse extrudiert wird.
Vorteilhafterweise wird der Kautschukwerkstoff, der durch die Schneckenextruderanlage und die Zahnradpumpenanlage fließt, auf einer Temperatur innerhalb eines Bereiches von 85 bis 95 °C gehalten, und der Kautschukwerkstoff, der durch die Extrudierkopfanlage fließt, wird auf einer Temperatur innerhalb eines Bereiches von 95 bis 100 °C gehalten.
Es wird bevorzugt, dass die Schneckenextruderanlage des Extrudiersystems einen Zylinder und eine Schnecke umfasst, die im Zylinder drehbar ist, wobei der Zylinder so kontrolliert wird, dass er eine Temperatur aufweist, die niedriger ist als die Temperatur des Kautschukmaterials, das benachbart zu einem stromabwärts gelegenen Ende der Schnecke fließt.
Es wird bevorzugt, dass mindestens eine von Schneckenextruderanlage, Zahnradpumpenanlage und Extrudierkopfanlage des Extrudiersystems mit einem Heizapparat versehen ist, der in Übereinstimmung mit der gemessenen Temperatur des Kautschukwerkstoffes betätigt wird, wobei der Heizapparat betätigt wird, bevor das Extrudiersystem in Betrieb genommen wird, um so den Kautschukwerkstoff innerhalb des Extrudiersystems vorzuwärmen.
Es wird ebenfalls bevorzugt, dass mindestens eine von Schneckenextruderanlage, Zahnradpumpenanlage und Extrudierkopfanlage des Extrudiersystems mit einem Druckmessfühler für das Messen des Druckes des Kautschukwerkstoffes versehen ist, der durch das Extrudiersystem fließt, wobei die Schneckenextruderanlage und/oder die Zahnradpumpenanlage mit einer Geschwindigkeit betätigt wird, die in Übereinstimmung mit dem Druck des Kautschukwerkstoffes kontrolliert wird, der mittels des Druckmessfühlers gemessen wird.
Das Extrudiersystem kann mit einem Kautschukwerkstoff mit einer Temperatur innerhalb eines Bereiches von 20 bis 30 °C oder mit einem Kautschukwerkstoff mit einer Temperatur innerhalb eines Bereiches von 60 bis 80 °C beschickt werden.
Entsprechend einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verdrängungsextrudiersystem für das Extrudieren eines Reifenkautschukwerkstoffes bereitgestellt, das umfasst: eine Schneckenextruderanlage; eine Zahnradpumpenanlage; und eine Extrudierkopfanlage mit einer Extrudierdüse, die in Reihe miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das System aufweist:
einen ersten Temperaturmessfühler, der in der Schneckenextruderanlage vorhanden ist, einen zweiten Temperaturmessfühler, der in der Zahnradpumpenanlage vorhanden ist, und einen dritten Temperaturmessfühler, der in der Extrudierkopfanlage vorhanden ist, für das Messen der Temperatur des Kautschukwerkstoffes, der durch das Extrudiersystem fließt; und
eine Kontrolleinrichtung für das Kontrollieren des Kautschukwerkstoffes, damit er innerhalb einer vorgegebenen Temperatur ist, in Übereinstimmung mit der gemessenen Temperatur des Kautschukwerkstoffes, während bewirkt wird, dass der Kautschukwerkstoff durch das Extrudiersystem fließt, und Aufrechterhalten der vorgegebenen Temperatur des Kautschukwerkstoffes, bevor er aus der Extrudierdüse extrudiert wird.
Vorteilhafterweise weist die Kontrolleinrichtung mindestens einen Heizapparat auf, der für mindestens eine von Schneckenextruderanlage, Zahnradpumpenanlage und Extrudierkopfanlage bereitgestellt wird, wobei der mindestens eine Heizapparat in Übereinstimmung mit der gemessenen Temperatur des Kautschukwerkstoffes betriebsfähig ist.
Es wird bevorzugt, dass das Verdrängungsextrudiersystem entsprechend der vorliegenden Erefindung außerdem mindestens einen Druckmessfühler aufweist, der für mindestens eine von Schneckenextruderanlage, Zahnradpumpenanlage und Extrudierkopfanlage für das Messen des Druckes des Kautschukwerkstoffes bereitgestellt wird, der durch das Extrudiersystem fließt, wobei die Schneckenextruderanlage und/oder die Zahnradpumpenanlage mit einer Geschwindigkeit betätigt werden kann, die in Übereinstimmung mit dem Druck des Kautschukwerkstoffes kontrolliert wird, der mittels des Druckmessfühlers gemessen wird.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend weiter detailliert mit Bezugnahme auf die bevorzugte Ausführung beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen gezeigt wird.
Es zeigen:
1 eine Seitenansicht einer Verdrängungsextrudiervorrichtung für die Durchführung des Verfahrens entsprechend der vorliegenden Erfindung in Kombination mit einer Druckrolle, die benachbart einer drehbaren Auflage angeordnet ist;
2 eine Schnittdarstellung des in 1 gezeigten Extruderkörpers längs einer Ebene, die die Schneckenachse einschließt;
3 eine Hinteransicht einer Zahnradpumpe der in 1 gezeigten Extrudiervorrichtung, gesehen aus der Richtung des Pfeiles A;
4 und 5 Schnittdarstellungen der Zahnradpumpe jeweils längs der Linien IV-IV und V-V in
3;
6 eine Seitenansicht des Extrudierkopfes der in 1 gezeigten Extrudiervorrichtung.
Mit Bezugnahme auf 1 wird ein Extrudiersystem 1 für das Extrudieren eines unvulkanisierten Reifenkautschukwerkstoffes mit einem vorgegebenen konstanten Querschnitt mit einer vorgegebenen konstanten Menge gezeigt. Das Extrudiersystem 1 umfasst: eine Schneckenextruderanlage 2; eine Zahnradpumpenanlage 3, die mit dem Austrittsende der Extruderanlage 2 verbunden ist; und eine Extrudierkopfanlage 4, die mit der Austrittsseite der Zahnradpumpenanlage 3 verbunden ist und eine Extrudierdüse 5 umfasst. Das Extrudiersystem 1 ist ein Verdrängungssystem hauptsächlich infolge der Zahnradpumpenanlage 3. Das Extrudiersystem 1, bei dem die vorliegende Erfindung in geeigneter Weise angewandt werden kann, wird im Allgemeinen in der mit angemeldeten US-Patentanmeldung Nr. 09/327613 (EP-A-0968814) der Anmelder offenbart.
Wie in 2 gezeigt wird, umfasst die Schneckenextruderanlage 2 eine Schnecke 10, die drehbar in einem Zylinder 11 getragen wird. Für das Messen der Temperatur des Kautschukwerkstoffes, der durch das Innere des Zylinders 11 fließt, ist ein Temperaturmessfühler 12 im stromabwärts gelegenen Abschnitt der Schnecke 10 vorhanden, der ein Thermistor sein kann. Ein Heizapparat 13 ist angeordnet, der den Zylinder 11 umgibt, um den Kautschukwerkstoff zu erwärmen, der durch das Innere der Extruderanlage 2 fließt. Der Heizapparat 13 ist vorzugsweise eine elektrischer Hitzdraht.
Wie in 3 bis 5 gezeigt wird, umfasst die Zahnradpumpenanlage 3 ein Antriebsrad 14 und ein Abtriebsrad 15, die miteinander in Eingriff und in entgegengesetzten Richtungen drehbar sind. Für das Messen der Temperatur des Kautschukwerkstoffes, der durch das Innere der Zahnradpumpenanlage 3 fließt, ist ein Temperaturmessfühler 16 benachbart mindestens einem der Zahnräder 14, 15 vorhanden, d.h., benachbart dem Antriebsrad 14 bei der veranschaulichten Ausführung. Es wird angenommen, dass die Zahnradpumpenanlage 3 umfasst: ein Gehäuse, das in fünf Teile unterteilt ist, die einen zusammenhängenden Hauptgehäuseabschnitt 17, der für das Umschreiben der Zahnräder 14, 15 von deren äußeren Umfangsseiten angeordnet ist, und vier Seitengehäuseabschnitte 18, 19, 20, 21 auf den jeweiligen entgegengesetzten Seiten der Zahnräder 14, 15 aufweisen; ebenso wie Lagerteile 22, 23 für das drehbare Tragen der Wellen 14s, 15s der jeweiligen Zahnräder 14, 15. Der Temperaturmessfühler 16 kann ein Thermistor sein, der längs einer Linie angeordnet ist, die die Mittelachsen der Wellen 14s, 15s verbindet, die durch die Mittelpositionen der Zahnräder 14, 15 in der Breitenrichtung und durch die Mitte des Eingriffsbereiches der Zahnräder 14, 15 verlaufen.
Die Zahnradpumpenanlage 3 ist mit einem Heizapparat für das Erwärmen des Kautschukwerkstoffes versehen, der dort hindurchfließt. Es wird bevorzugt, dass der Heizapparat ein Paar Strömungskanäle 24, 25 aufweist, die den Hauptgehäuseabschnitt 17 umgeben, jeweils benachbart den Zahnrädern 14, 15, so dass heißes Wasser oder ähnliches Heizmedium durch die Strömungskanäle 24, 25 zwischen den Zuführöffnungen 26, 27 und den Ablassöffnungen 28, 29 im Lagerteil 23 zirkulieren kann. Die Strömungskanäle 24, 25 sind Längskanäle ebenso wie Rillen, die die Abschlussenden der Längskanäle miteinander verbinden. Wie in 5 gezeigt wird, erstrecken sich die Längskanäle der Strömungskanäle 24, 25 in der axialen Richtung der Wellen 14s, 15s durch das Lagerteil 23 und die Seitengehäuseabschnitte 18, 19, 20, 21. Die Rillen, die die Längskanäle verbinden, werden zwischen entgegengesetzten Flächen der Gehäuseabschnitte 18, 20 und den Lagerteilen 22, 23 gebildet. Die Strömungskanäle 24, 25 werden dadurch in einer kurbelförmigen Weise zwischen den Zuführöffnungen 26, 27 und den Ablassöffnungen 28, 29 vorwärts und rückwärts gefaltet.
Wie in 6 gezeigt wird, ist die Extruderkopfanlage 4 mit einem Temperaturmessfühler 31 für das Messen der Temperatur des Kautschukwerkstoffes versehen, der durch das Innere des Extrudierkopfes 4 fließt. Der Temperaturmessfühler 31 kann ein Thermistor sein, der benachbart einem Strömungskanal 30 innerhalb der Extrudierkopfanlage 4 angeordnet ist. Außerdem ist ein Heizapparat 32 um den Endabschnitt der Extrudierkopfanlage 4 in der Nähe der Düse 5 vorhanden und ist vorzugsweise ein elektrischer Hitzdraht.
Bei der Funktion des vorangehend erwähnten Verdrängungsextrudiersystems 1 wird eine vorgegebene Art von Kautschukwerkstoff von einer Zuführöffnung 20 in die Extruderanlage 2 gefüllt, um so eine Scherkraft auf den Kautschukwerkstoff durch die sich drehende Schnecke 10 anzuwenden, und um dadurch den Kautschukwerkstoff zu erweichen, während er kontinuierlich in Richtung der Zahnradpumpenanlage 3 extrudiert wird. Gleichzeitig wird die Temperatur des Kautschukwerkstoffes, der durch die Extruderanlage 2 fließt, kontinuierlich mittels des Temperaturmessfühlers 12 gemessen. Der Kautschukwerkstoff, der in das Extrudiersystem 1 gefüllt wird, kann entweder ein Kautschukwerkstoff von Raumtemperatur, typischerweise mit einer Temperatur innerhalb eines Bereiches von 20 bis 30 °C oder ein Warmkautschukwerkstoff sein, typischerweise mit einer Temperatur innerhalb eines Bereiches von 60 bis 80 °C.
Der Kautschukwerkstoff, der in Richtung der Zahnradpumpenanlage 3 im erweichten Zustand extrudiert wird, wird von einer Eintrittsöffnung 3i der Zahnradpumpenanlage 3 durch den Eingriffsbereich des Antriebsrades 14 und des Abtriebsrades 15 in Richtung einer Austrittsöffnung 3o der Zahnradpumpenanlage 3 gelenkt, um so kontinuierlich an die Extrudierkopfanlage 4 mit einer vorgegebenen konstanten Menge abgegeben zu werden. Gleichzeitig wird die Umgebungstemperatur des Antriebsrades 14 kontinuierlich mittels des Temperaturmessfühlers 16 gemessen, und das Ausgangssignal des Temperaturmessfühlers 16 wird als ein Parameter verwendet, der die tatsächliche Temperatur des Kautschukwerkstoffes verkörpert, der durch die Zahnradpumpenanlage 3 fließt.
Der Kautschukwerkstoff, der von der Zahnradpumpenanlage 3 in die Extrudierkopfanlage 4 zugeführt wird, wird durch den Strömungskanal 30 geführt und danach aus der Düse 5 extrudiert. Gleichzeitig wird die Temperatur des Kautschukwerkstoffes unmittelbar vor der Düse 5 kontinuierlich mittels des Temperaturmessfühlers 31 gemessen.
Die Temperaturen des Kautschukwerkstoffes, die von den drei Temperaturmessfühlern 12, 16, 31 gemessen werden, werden als elektrische Signale in eine Steueranlage (nicht gezeigt) eingegeben, und sie werden dabei mit jenen Temperaturen verglichen, die vorher in der Steueranlage gespeichert wurden, die jeweils für die dazugehörenden Positionen vorgegeben wurden. Wenn irgendeine der Temperaturen, die von den Temperaturmessfühlern 12, 16, 31 gemessen wurden, niedriger ist als die vorgegebene Temperatur, wird die Temperatur der relevanten Position des Extrudiersystems 1 durch Betätigen des dazugehörenden Heizapparates auf die vorgegebene Temperatur angehoben. Basierend auf dem Ergebnis der von den Temperaturmessfühlern 12, 16, 31 gemessenen Temperaturen werden auf diese Weise die Temperaturen des Kautschukwerkstoffes, der durch die Extruderanlage 2, die Zahnradpumpenanlage 3 und die Extrudierkopfanlage 4 fließt, gesteuert, um innerhalb der vorgegebenen Temperaturbereiche zu liegen, und der Kautschukwerkstoff, der auf der gesteuerten Temperatur gehalten wird, wird aus der Düse 5 am Ende des Extrudierkopfes 4 extrudiert. Der extrudierte Kautschukwerkstoff wird einer Druckrolle D_R zugeführt, die, wie in 6 gezeigt wird, durch ein Paar Rollen 33, 34 gebildet wird, die angrenzend an die Düse 5 positioniert sind und sich in entgegengesetzten Richtungen drehen, wie durch die jeweiligen Pfeile gezeigt wird.
Da, wie es vorangehend erklärt wird, das Verdrängungsextrudiersystem 1 die vorgegebenen Temperaturen des Kautschukwerkstoffes steuert und aufrechterhält, der durch die Schneckenextruderanlage 2, die Zahnradpumpenanlage 3 und die Extrudierkopfanlage 4 fließt, ist es möglich, die Fließeigenschaft des Kautschukwerkstoffes zu verbessern und eine übermäßige Aufwärmzeit für den Kautschukwerkstoff im Voraus zu eliminieren. Im Ergebnis dessen ist es möglich, die konstante Mengenausstoßleistung der Extrudierkopfanlage 4 für das direkte Zuführen des Kautschukwerkstoffes zur Druckrolle D_R deutlich zu verbessern, und dadurch die Verdrängungsleistung des Extrudiersystems und die Produktivität der Reifenrohlinge zu verbessern. Außerdem, wenn die Heizapparate 13, 24, 32 vor dem Betätigen des Extrudiersystems 1 betätigt werden, ist es möglich, die Schneckenextruderanlage 2, die Zahnradpumpenanlage 3 und die Extrudierkopfanlage 4 mit der Düse 5 auf die vorgegebenen Temperaturen vorzuwärmen, wodurch ein schneller Start des Betriebes und Auswechseln des Kautschukwerkstoffes gestattet werden.
Es wird bevorzugt, dass die Temperatur des Kautschukwerkstoffes in einer Position nahe der Schnecke 10 der Schneckenextruderanlage 2, die Temperatur des Zylinders 11 und die Temperatur des Kautschukwerkstoffes, der durch die Zahnradpumpenanlage 3 fließt, innerhalb eines Bereiches von 85 bis 95 °C gehalten werden, und dass die Temperatur des Kautschukwerkstoffes, der innerhalb des Kopfes 4 fließt, innerhalb eines Bereiches von 95 bis 100 °C gehalten wird, um so die Verdrängungsleistung zu verbessern. Es wird ebenfalls bevorzugt, dass die Temperatur des Zylinders 11 der Schneckenextruderanlage 2 auf niedriger als der Temperatur des Kautschukwerkstoffes gehalten wird, der in der Nähe der Schnecke 10 fließt, um so ein Angreifen des Kautschukwerkstoffes zu vermeiden, und um die Fließeigenschaft des Kautschukwerkstoffes zu verbessern.
Vorteilhafterweise wird der Strömungsdruck des Kautschukwerkstoffes ebenfalls zusammen mit dessen Temperatursteuerung gesteuert, um so einen optimierten Extrudierwirkungsgrad zu erhalten. Dazu können ein Druckmessfühler 35 in einer Position in der Nähe der Schnecke 10 der Extruderanlage 2, wie in 3 gezeigt wird, und ein Druckmessfühler 36 im Strömungskanal 30 der Extrudierkopfanlage 4 in der Nähe der Zahnradpumpenanlage 3, wie in 6 gezeigt wird, bereitgestellt werden. In diesem Fall wird der Druck des Kautschukwerkstoffes, der durch die Schnecke 10 extrudiert wird, mittels des Druckmessfühlers 35 gemessen, und der Druck des Kautschukwerkstoffes, der durch die Zahnräder 14, 15 zugeführt wird, wird mittels des Druckmessfühlers 36 gemessen.
Die Ausgangssignale dieser Druckmessfühler 35, 36 werden in die vorangehend erwähnte Steueranlage eingegeben und mit der optimalen Druckinformation verglichen, die vorher in der Steueranlage gespeichert wurde, so dass die Drehzahlen der Schnecke 10 der Schneckenextruderanlage 2 und des Antriebsrades 14 der Zahnradpumpenanlage 3 jeweils auf die optimalen Drehzahlen gesteuert werden, wobei jeweils die gemessenen Drücke mit den optimalen Drücken übereinstimmen. In dieser Hinsicht wird bevorzugt, Servomotoren 37, 38 (1) für das Antreiben der Schnecke 10 der Schneckenextruderanlage 2 und des Antriebsrades 14 der Zahnradpumpenanlage 3 zu nehmen.
Mit Bezugnahme auf 1, um die vorgegebene dreidimensionale Form eines Reifenrohlings zu bilden, wird das Extrudiersystem 1 entsprechend der vorliegenden Erfindung mit einer drehbaren Auflage 40 kombiniert, die sich in der Richtung des Pfeiles dreht, um einen Kautschukwerkstoff in der Form eines Kautschukstreifens mit einer konstanten Menge und einer konstanten Querschnittsform aus der Düse 5 kontinuierlich zu extrudieren. Der aus der Düse 5 extrudierte Kautschukwerkstoff kann direkt auf die äußere Umfangsfläche der drehbaren Auflage 40 aufgebracht werden. Um jedoch die Querschnittsform des Kautschukwerkstoffes, der aus der Düse 5 extrudiert wird, weiter zu stabilisieren, bevorzugt man, dass der Kautschukwerkstoff durch die Druckrolle D_R geführt wird, unmittelbar bevor er auf die drehbare Auflage 40 aufgebracht wird.
Es wird angenommen, dass das Extrudiersystem 1 in einer horizontalen Ebene mit Bezugnahme auf einen Arbeitsfußboden FL in einer ersten Richtung, die parallel zur Mittelachse X der drehbaren Auflage 40 ist, und ebenfalls in einer zweiten Richtung Y, die senkrecht zur Richtung X verläuft, linear beweglich ist. Das Extrudiersystem 1 ist außerdem längs einer ringförmig gebogenen Fläche der drehbaren Auflage 40 beweglich. Im Ergebnis dessen ist es möglich, verschiedene Kautschukwerkstoffe auf die äußere Umfangsfläche der drehbaren Auflage 40 mit einem bedeutend verbesserten Betriebswirkungsgrad aufzubringen.
Aus der vorhergehenden Beschreibung wird erkannt werden, dass entsprechend der vorliegenden Erfindung, während bewirkt wird, dass der Reifenkautschuk durch das Extrudiersystem fließt, die Temperatur des Kautschukwerkstoffes gemessen und innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereiches in Übereinstimmung mit der gemessenen Temperatur des Kautschukwerkstoffes gesteuert wird. Der Kautschukwerkstoff, der auf einer gesteuerten Temperatur gehalten wird, wird aus der Extrudierdüse extrudiert, wodurch die Verdrängungsleistung des Extrudiersystems verbessert wird. Es ist daher möglich, die Erwärmungszeit für den Kautschukwerkstoff zu eliminieren oder zu verringern, und in bedeutendem Maß die Ausstoßleistung des Kopfes mit der Düse zu verbessern, wodurch eine Extrudiertechnologie für einen Reifenkautschukwerkstoff bereitgestellt wird, die in der Lage ist, den Betrieb schnell aufzunehmen, den Kautschukwerkstoff schnell auszutauschen und die Produktivität bemerkenswert zu verbessern.
Während die vorliegende Erfindung vorangehend mit Bezugnahme auf eine in den Zeichnungen bevorzugte Ausführung beschrieben wird, ist es selbstverständlich, dass verschiedene Veränderungen und/oder Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne dass man vom Bereich der Erfindung abweicht, wie er durch die als Anhang beigefügten Patentansprüche definiert wird.

Claims

Verfahren zum Extrudieren eines Reifenkautschukwerkstoffes mittels eines Verdrängungsextrudiersystems (1), das von einer stromaufwärts gelegenen Seite des Reifenkautschuks gesehen umfasst: eine Schneckenextruderanlage (2); eine Zahnradpumpenanlage (3); und eine Extrudierkopfanlage (4) mit einer Extrudierdüse (5), die in Reihe miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Messen der Temperatur des Kautschukwerkstoffes, der durch das Extrudiersystem (1) fließt, mittels eines ersten Temperaturmessfühlers (12), der in der Schneckenextruderanlage (2) vorhanden ist, eines zweiten Temperaturmessfühlers (16), der in der Zahnradpumpenanlage (3) vorhanden ist, und eines dritten Temperaturmessfühlers (31), der in der Extrudierkopfanlage (4) vorhanden ist; und Kontrollieren des Kautschukwerkstoffes, damit er innerhalb einer vorgegebenen Temperatur ist, in Übereinstimmung mit der gemessenen Temperatur des Kautschukwerkstoffes, während bewirkt wird, dass der Kautschukwerkstoff durch das Extrudiersystem (1) fließt, und Aufrechterhalten der vorgegebenen Temperatur des Kautschukwerkstoffes, bevor er aus der Extrudierdüse (5) extrudiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kautschukwerkstoff, der durch die Schneckenextruderanlage (2) und die Zahnradpumpenanlage (3) fließt, auf einer Temperatur innerhalb eines Bereiches von 85 bis 95°C gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kautschukwerkstoff, der durch die Extrudierkopfanlage (4) fließt, auf einer Temperatur innerhalb eines Bereiches von 95 bis 100°C gehalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneckenextruderanlage (2) des Extrudiersystems einen Zylinder (11) und eine Schnecke (10) umfasst, die im Zylinder drehbar ist, und dass der Zylinder (11) so kontrolliert wird, dass er eine Temperatur aufweist, die niedriger ist als die Temperatur des Kautschukmaterials, das benachbart zu einem stromabwärts gelegenen Ende der Schnecke (10) fließt.
Verfahren nach einem der Ansprüche l bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine von Schneckenextruderanlage (2), Zahnradpumpenanlage (3) und Extrudierkopfanlage (4) des Extrudiersystems mit einem Heizapparat (13; 24, 25; 32) versehen ist, der in Übereinstimmung mit der gemessenen Temperatur des Kautschukwerkstoffes betätigt wird, und dadurch, dass der Heizapparat betätigt wird, bevor das Extrudiersystem in Betrieb genommen wird, um so den Kautschukwerkstoff innerhalb des Extrudiersystems vorzuwärmen.
Verfahren nach einem der Ansprüche l bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine von Schneckenextruderanlage (2), Zahnradpumpenanlage (3) und Extrudierkopfanlage (4) des Extrudiersystems mit einem Druckmessfühler (35; 36) für das Messen des Druckes des Kautschukwerkstoffes versehen ist, der durch das Extrudiersystem fließt, und dadurch, dass die Schneckenextruderanlage (2) und/oder die Zahnradpumpenanlage (3) mit einer Geschwindigkeit betätigt wird, die in Übereinstimmung mit dem Druck des Kautschukwerkstoffes kontrolliert wird, der mittels des Druckmessfühlers gemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Extrudiersystem (1) mit einem Kautschukwerkstoff mit einer Temperatur innerhalb eines Bereiches von 20 bis 30°C beschickt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Extrudiersystem (1) mit einem Kautschukwerkstoff mit einer Temperatur innerhalb eines Bereiches von 60 bis 80°C beschickt wird.
Verdrängungsextrudiersystem (1) für das Extrudieren eines Reifenkautschukwerkstoffes, das umfasst: eine Schneckenextruderanlage (2); eine Zahnradpumpenanlage (3); und eine Extrudierkopfanlage (4) mit einer Extrudierdüse (5), die in Reihe miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das System die folgenden Schritte aufweist: einen ersten Temperaturmessfühler (12), der in der Schneckenextruderanlage (2) vorhanden ist, einen zweiten Temperaturmessfühler (16), der in der Zahnradpumpenanlage (3) vorhanden ist, und einen dritten Temperaturmessfühler (31), der in der Extrudierkopfanlage (4) vorhanden ist, für das Messen der Temperatur des Kautschukwerkstoffes, der durch das Extrudiersystem fließt; und eine Kontrolleinrichtung für das Kontrollieren des Kautschukwerkstoffes, damit er innerhalb einer vorgegebenen Temperatur ist, in Übereinstimmung mit der gemessenen Temperatur des Kautschukwerkstoffes, während bewirkt wird, dass der Kautschukwerkstoff durch das Extrudiersystem (1) fließt, und Aufrechterhalten der vorgegebenen Temperatur des Kautschukwerkstoffes, bevor er aus der Extrudierdüse (5) extrudiert wird.
System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinrichtung mindestens einen Heizapparat (13; 24, 25; 32) aufweist, der für mindestens eine von Schneckenextruderanlage (2), Zahnradpumpenanlage (3) und Extrudierkopfanlage (4) bereitgestellt wird, wobei der mindestens eine Heizapparat in Übereinstimmung mit der gemessenen Temperatur des Kautschukwerkstoffes betriebsfähig ist.
System nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem mindestens einen Druckmessfühler (35; 36) aufweist, der für mindestens eine von Schneckenextruderanlage (2), Zahnradpumpenanlage (3) und Extrudierkopfanlage (4) für das Messen des Druckes des Kautschukwerkstoffes bereitgestellt wird, der durch das Extrudiersystem fließt, und dadurch, dass die Schneckenextruderanlage (2) und/oder die Zahnradpumpenanlage (3) mit einer Geschwindigkeit betätigt werden kann, die in Übereinstimmung mit dem Druck des Kautschukwerkstoffes kontrolliert wird, der mittels des Druckmessfühlers gemessen wird.
System nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Temperaturmessfühler (12) in einem stromabwärts gelegenen Abschnitt einer Schnecke (10) in der Schneckenextruderanlage (2) vorhanden ist, dass der zweite Temperaturmessfühler (16) benachbart einem Zahnrad (14, 15) in der Zahnradpumpenanlage (3) vorhanden ist, und dass der dritte Temperaturmessfühler (31) in der Extrudierkopfanlage (4) benachbart seiner Austrittsöffnung vorhanden ist.