DE60300550T2

DE60300550T2 - Vorrichtung zur Herstellung von Gummistreifen mit Fasern

Info

Publication number: DE60300550T2
Application number: DE60300550T
Authority: DE
Inventors: Masahiko Kobe-shi Ohki
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2002-02-25
Filing date: 2003-02-21
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2023-02-22
Also published as: US7052266B2; JP3974426B2; JP2003245965A; EP1338402B1; DE60300550D1; US20030170335A1; EP1338402A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Herstellen eines Streifens aus Faser enthaltendem Kautschuk, insbesondere auf einen Extruder, der in der Lage ist, eine Vielzahl von Streifen aus Faser enthaltendem Kautschuk, deren kurze Fasern in Richtung der Breite des Streifens ausgerichtet werden, zu extrudieren.
Beim Herstellen von Kautschukprodukten wie zum Beispiel einem Luftreifen werden manchmal, um eine seiner Kautschukkomponenten zu verstärken oder um eine Kautschukkomponente mit einer Anisotropie oder dergleichen zu versehen, Faser enthaltende Kautschukmischungen verwendet, um solch eine Kautschukkomponente oder eine Lage des Produktes herzustellen. Beim Herstellen eines Luftreifens wird manchmal ein Naturkautschukstreifen verwendet, der kurze Fasern enthält, die in einer bestimmten Richtung ausgerichtet sind, um eine bestimmte Reifenkomponente herzustellen. Zum Beispiel kann durch die Verwendung eines Streifens mit kurzen in Richtung der Breite des Streifens ausgerichteten Fasern ein Laufflächenkautschuk hergestellt werden, indem der Streifen um eine Trommel gewickelt wird. Wenn ein relativ breiter Streifen gewickelt wird, während dessen Breitenrichtung fast parallel zu der Achse der Trommel gehalten wird, werden die Fasern in dem Laufflächenkautschuk in Richtung der Breite der Lauffläche ausgerichtet, was die Spurhaltigkeit verbessern kann, ohne den Fahrkomfort zu beeinträchtigen. Wenn ein relativ schmaler Streifen gewickelt wird, während dessen Breitenrichtung fast rechtwinklig zu der Achse der Trommel gehalten wird, werden die Fasern in dem Laufflächenkautschuk in die radiale Richtung des Reifens ausgerichtet, was die Straßengriffigkeit, Traktion, Nassgriffigkeit (Eisleistung) und dergleichen verbessern kann.
Die GB-A-1 493 836 offenbart eine gesteuerte Ausrichtung von unterbrochenen Fasern, die in einer Matrix durch einen röhrenförmigen Düsendurchgang verteilt werden, der kurz vor dem Auslass eine radiale Expansion von ≥ 2:1 aufweist.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, durch die eine Vielzahl von Kautschukstreifen, die kurze, in Richtung ihrer Breite ausgerichtete Fasern enthalten, kontinuierlich gleichzeitig hergestellt werden kann, was eine effizientere Herstellung und eine Verkleinerung und Vereinfachung der Vorrichtung ermöglicht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Vorrichtung zum Herstellen von Streifen aus Faser enthaltendem Kautschuk einen Schneckenabschnitt zum Ausschieben einer Fluidmischung aus Naturkautschuk und kurzen Fasern als Faser enthaltendem Kautschuk, einen Ausrichtungsabschnitt, der einen sich radial erstreckenden Weg für den Faser enthaltenden Kautschuk umfasst, der in seiner Mitte mit einem Einlass und an seinem Rand mit einer als Windung ausgeführten Düse versehen ist, so dass der Faser enthaltende Kautschuk in Umfangsrichtung expandiert wird, während er radial von der Mitte in Richtung des Randes strömt, und einen Trennungsabschnitt, der eine Vielzahl von Schneideeinrichtungen umfasst, die um die als Windung ausgeführte Düse herum angeordnet sind, so dass der aus der als Windung ausgeführten Düse extrudierte, Faser enthaltende Kautschuk in Umfangsrichtung in eine Vielzahl von Streifen geteilt wird, wodurch die kurzen Fasern in jedem der Streifen in Richtung der Breite des Streifens ausgerichtet werden.
Nun wird im Detail eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine Seitenaufrissansicht einer Vorrichtung zum Herstellen von Streifen aus Faser enthaltendem Kautschuk gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine Querschnittsansicht des Kopfes davon ist;
3 eine Vorderansicht des Kopfes ist, die eine obere Hälfte davon zeigt;
4 eine vergrößerte perspektivische Teilansicht des Kopfes ist;
5 eine perspektivische Ansicht eines als Drahtmodell gezeigten Faserausrichtungsweges ist; und
6 eine perspektivische Darstellung ist, die schematisch die Strömungsrichtung des Faser enthaltenden Kautschuks und die Richtung der Ausrichtung der kurzen Fasern darin zeigt.
In den Zeichnungen umfasst die Vorrichtung 1 zum Herstellen einer Vielzahl von Streifen ST aus Faser enthaltendem Kautschuk FR gemäß der vorliegenden Erfindung einen Schneckenabschnitt 2, einen Ausrichtungsabschnitt 3 und einen Trennungsabschnitt 4. In dieser Ausführungsform ist die Vorrichtung 1 in einem Reifenherstellungssystem enthalten.
Der Schneckenabschnitt 2 umfasst einen Hauptkörper 20 mit einer zylindrischen Mischkammer 21, eine darin angeordnete Schnecke 22 und einen Elektromotor M zum Drehen der Schnecke 22. An der Rückseite des Hauptkörpers 20 ist ein Einlass 23 vorgesehen, der die Rohkautschukmaterialien und kurzen Fasern in die zylindrische Misch kammer hinein 21 leitet. Durch Drehen der Schnecke 22 werden die Rohkautschukmaterialien und kurzen Fasern in der zylindrischen Mischkammer 21 zu Faser enthaltendem Rohkautschuk FR gemischt und die Mischung wird in Richtung eines Auslasses 24 an dem vorderen Ende des Hauptkörpers 20 gedrückt.
Der Ausrichtungsabschnitt 3 umfasst einen ersten Ausrichtungsweg 31, der sich in einer Richtung (horizontale Richtung) erstreckt, und einen zweiten Ausrichtungsweg 32, der sich radial von dem vorderen Ende des ersten Ausrichtungsweges 31 zu einer als Windung ausgeführten Düse 33 erstreckt (siehe 5).
Der erste Ausrichtungsweg 31 umfasst einen verjüngten Weg 31T und einen Weg 31C mit im Wesentlichen konstantem Durchmesser. Der verjüngte Weg 31T weist ein hinteres Ende auf, das mit dem Auslass 24 des Schneckenabschnittes 2 verbunden ist und in das der Faser enthaltende Kautschuk FR gedrückt wird. Der verjüngte Weg 31T weist die Form eines Kegelstumpfes eines kreisförmigen Konus auf, der sich von seinem hinterem zu seinem vorderen Ende hin verjüngt. Der Weg 31C mit im Wesentlichen konstantem Durchmesser erstreckt sich von dem vorderen Ende des verjüngten Weges 31T zu seinem vorderen Ende, während er einen im Wesentlichen konstanten Innendurchmesser D1 beibehält, so dass er die Form eines kreisförmigen Zylinders aufweist. Daher wird die Masse des Faser enthaltenden Kautschuks FR in dem Außendurchmesser verringert, während sie durch den verjüngten Weg 31T strömt, aber während des Strömens durch den Weg 31C wird der Außendurchmesser konstant gehalten. Im Ergebnis werden die kurzen Fasern schrittweise in Strömungsrichtung ausgerichtet und an dem vorderen Ende des Weges 31C mit im Wesentlichen konstantem Durchmesser ist die Ausrichtung in Strömungsrichtung maximiert.
In dieser Ausführungsform ist der Ausrichtungsweg 31 durch eine Durchgangsbohrung eines an der Vorderseite des Hauptkörpers 20 angebrachten Mündungsringes 34 gebildet.
Der zweite Ausrichtungsweg 32 ist zwischen einer Prallwand WC und einer gegenüberliegenden Führungswand WG definiert, die Kreisformen mit im Wesentlichen gleichem Durchmesser aufweisen. An der Mitte der Führungswand WG öffnet sich das vordere Ende des ersten Ausrichtungsweges 31 zu dem Inneren des zweiten Ausrichtungsweges 32, und die Mitte der Prallwand WC liegt der Öffnung des ersten Ausrichtungsweges 31 gegenüber. Die Führungswand WG ist flach und erstreckt sich radial von dem Rand der Öffnung des ersten Ausrichtungsweges 31 in rechten Winkeln in Bezug auf die axiale Richtung J des ersten Ausrichtungsweges 31 oder die Strömungsrichtung. Die Prallwand WC ist abgesehen von ihrem mittleren Abschnitt flach und parallel mit der Führungswand WG. Daher erstreckt sich der zweite Ausrichtungsweg 32 radial von seiner Mitte zu dem Rand, der sich als die als Windung ausgeführte Düse 33 öffnet.
Der in den zweiten Ausrichtungsweg 32 eintretende, Faser enthaltende Kautschuk FR prallt auf die Prallwand WC und seine Strömungsrichtung wird um 90 Grad gedreht, so dass der Faser enthaltende Kautschuk FR danach radial nach außen strömt. Somit ändert sich der Faser enthaltende Kautschuk FR, wie in 6 gezeigt, von dem säulenartigen Zustand Ga in dem Weg 31C mit konstantem Durchmesser zu einem sich radial ausbreitenden, scheibenähnlichen Zustand Gb.
Da der Faser enthaltende Kautschuk FR sich radial ausbreitet, expandiert der Kautschuk in Umfangsrichtung und die Fasern darin werden in Umfangsrichtung ausgerichtet. Die Ausrichtung in Umfangsrichtung ist an der als Windung ausgeführten Düse 33 maximiert.
Um die kurzen Fasern an der als Windung ausgeführten Düse 33 wirksam in Umfangsrichtung auszurichten, wird der Spalt (d) zwischen der Führungswand WG und der Prallwand WC in einem Bereich von 0,5 bis 10,0 mm eingestellt, und der Durchmesser D1 des Weges 31C mit im Wesentlichen konstantem Durchmesser wird in einem Bereich von nicht mehr als 1/3 des Durchmessers D2 des zweiten Ausrichtungsweges 32 an der als Windung ausgeführten Düse 33 eingestellt.
Der mittlere Abschnitt der Prallwand WC kann eine flache Fläche sein, aber er ist vorzugsweise als eine vorstehende, kreisförmige konische Fläche 32P ausgebildet, deren Konusachse mit der Achse J des ersten Ausrichtungsweges 31 ausgerichtet ist, um die Ausrichtung zu fördern und das Strömungsvolumen in jeder radialen Richtung gleichmäßig zu machen.
Die kreisförmige konische Fläche 32P steht in Richtung des vorderen Endes des Weges 31C mit im Wesentlichen konstantem Durchmesser vor und der Betrag an Vorstand (h) ist vorzugsweise in einem Bereich des 0,5- bis 1,2-fachen des Spaltes (d) des zweiten Ausrichtungsweges 32 eingestellt und der Konuswinkel Alpha ist vorzugsweise in einem Bereich von 90 bis 150 Grad eingestellt.
Der oben erwähnte Trennungsabschnitt 4 umfasst Schneideeinrichtungen 6, die nahe der als Windung ausgeführten Düse 33 angeordnet sind und sich über die als Windung ausgeführte Düse 33 erstrecken. In dieser Ausführungsform sind sechs Schneideeinrichtungen 6 in einem gleichen Winkel um die als Windung ausgeführte Düse 33 herum angeord net. Die Schneideeinrichtung 6 kann ein Draht oder eine Schnur sein, aber in diesem Beispiel wird eine flache Plattenklinge verwendet.
Wie in 4 gezeigt, stehen die Schneideeinrichtungen 6 durch sich radial erstreckende Schlitze, die an der Prallwand WC ausgebildet sind, in einen Randabschnitt des zweiten Ausrichtungsweges 32 hinein vor.
In dieser Ausführungsform ist die oben erwähnte Führungswand WG durch die Stirnfläche eines Flansches 35 des Mündungsringes 34 definiert. Die Prallwand WC ist durch die Rückfläche einer Abdeckplatte 36 definiert. Die Abdeckplatte 36 ist an der Vorderseite des Mündungsringes 34 angeordnet und durch Abstützarme 37 abgestützt, während der oben erwähnte Spalt (d) belassen wird.
Jeder Abstützarm 37 umfasst einen sich radial erstreckenden Teil 37A, der sich von dem Rand der Abdeckplatte 36 radial nach außen erstreckt; einen sich axial erstreckenden Teil 37B, der sich von dem sich radial erstreckenden Teil 37A über die als Windung ausgeführte Düse 33 erstreckt und mit einem Schlitz 38 in dessen hinterem Endabschnitt oder dem anderen Endabschnitt als dem Teil 37A versehen ist; einen keilförmigen Arretierstift 37C, der derart in den Schlitz 38 eingesetzt ist, dass er radial nach innen zu der Rückseite des Flansches 35 vorsteht, um den Flansch 35 zu arretieren; und eine Einstellschraube 37D, die an dem sich axial erstreckenden Teil 37B vorgesehen ist.
Daher ist eine Vielzahl von den Einstellschrauben 37D um den kreisförmigen Flansch 35 herum angeordnet. Durch Befestigen der Einstellschrauben 37D wird die Abdeckplatte 36 an dem kreisförmigen Flansch 35 gesichert. Durch Einstellen der Schrauben 37D können die Mitten der Führungswand WG und Prallwand WC ausgerichtet werden. Durch Steuern des Vorstandes der keilförmigen Arretierstifte 37C radial nach innen können der Spalt und die Parallelität zwischen den zwei Wänden WG und WC eingestellt werden.
In dem oben erklärten Beispiel sind die Abstützarme 37 derart gebaut, dass sie sich von der Abdeckplatte 36 zu dem Mündungsring 34 hin erstrecken. Es ist jedoch auch möglich sie derart zu bauen, dass sie sich umgekehrt von dem Mündungsring 34 zu der Abdeckplatte 36 hin erstrecken, um die Abdeckplatte 36 zwischen den Einstellschrauben 37D zu sichern.
In dieser Ausführungsform sind die oben erwähnten Schneideeinrichtungen 6 an den Positionen der Abstützarme 37 angeordnet und jede der Schneideeinrichtungen 6 ist, wie in 4 gezeigt, an einer Seitenfläche des sich radial erstreckenden Teiles 37A von einem der Stützarme 37 befestigt. Nach dem Teilen des Faser enthaltenden Kautschuks FR in eine Vielzahl von Streifen ST durch die Schneideeinrichtungen 6 werden die Streifen ST für eine kurze Distanz aus der als Windung ausgeführten Düse 33 geleitet und bewegt. Somit werden sich radial vergrößernde Spalte K zwischen den benachbarten Streifen ST gebildet und die oben erwähnten, sich axial erstreckenden Teile 37B werden in den Spalten K angeordnet. Die geteilten Streifen ST werden jeweils durch Führungsrollen 39, von denen für jeden Streifen ST eine vorgesehen ist, von der Bewegungsrichtung (jetzt radial nach außen) in Richtung nach vorne gedreht. In diesem Beispiel ist, wie in 4 gezeigt, jede der Führungsrollen 39 an ihrem Abstützarm 37 durch ein Universalgelenk 20 z. B. ein Kugelgelenk zwischen einem Ende der Führungsrolle 39 und einer der Seitenflächen des Abstützarmes 37 befestigt.
Im Übrigen können die Streifen in Übereinstimmung mit der nächsten Stufe wie z. B. Transport, Lagerung oder Sammeln (zum Festonieren), unterstromig der Vorrichtung 1 zu Fördereinrichtungen, Aufwickelspulen, Sammeleinrichtungen, Beschickungsvorrichtungen oder dergleichen gelangen. Insbesondere können die Streifen um eine Trommel gewickelt werden, um eine Reifenkomponente zu bilden, die verwendet wird, um eine andere Reifenkomponente darauf zu wickeln und dergleichen.
Wie oben erklärt, wird in der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung durch einen einfachen Mechanismus eine Vielzahl von Streifen gleichzeitig hergestellt. Daher werden die Produktionseffizienz und die Produktionskosten verbessert, und es wird nicht nur eine Verkleinerung der Vorrichtung selbst, sondern auch eine Verkleinerung des Herstellungssystems für Kautschukartikel wie z. B. Luftreifen bereitgestellt, das die Vorrichtung umfasst.

Claims

Vorrichtung zum Herstellen von Streifen (ST) aus Faser enthaltendem Kautschuk (FR), die einen Schneckenabschnitt (2) zum Ausschieben einer Fluidmischung aus unvulkanisiertem Kautschuk und kurzen Fasern als Faser enthaltenden Kautschuk umfasst, gekennzeichnet durch einen Ausrichtungsabschnitt (3), der einen sich radial erstreckenden Weg (32) für den Faser enthaltenden Kautschuk umfasst, der in seiner Mitte mit einem Einlass und an seinem Rand mit einer als Windung ausgeführten Düse (33) versehen ist, so dass der Faser enthaltende Kautschuk in Umfangsrichtung expandiert wird, während er radial von der Mitte in Richtung des Randes strömt, und einen Trennungsabschnitt (4), der eine Vielzahl von Schneidemitteln (6) umfasst, die um die als Windung ausgeführte Düse (33) herum angeordnet sind, so dass der aus der als Windung ausgeführten Düse (33) extrudierte, Faser enthaltende Kautschuk in Umfangsrichtung in eine Vielzahl von Streifen (ST) geteilt wird, wodurch die kurzen Fasern in jedem der Streifen in Richtung der Breite des Streifens ausgerichtet werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser D1 des Einlasses nicht größer als 1/3 eines Durchmessers D2 der als Windung ausgeführten Düse (33) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der sich radial erstreckende Weg (32) zwischen zwei gegenüberliegenden kreisförmigen Wänden (WC, WG) definiert ist, und der Spalt zwischen den beiden gegenüberliegenden kreisförmigen Wänden 0,5 bis 10,0 mm beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der sich radial erstreckende Weg zwischen zwei gegenüberliegenden kreisförmigen Wänden (WC, WG) definiert ist, und der Einlass sich in das Innere des Weges als ein kreisförmiges Loch in der Mitte von einer der beiden gegenüberliegenden kreisförmigen Wände öffnet, und die andere Wand (WC) in ihrer Mitte mit einer kreisförmigen konischen Fläche (32P) versehen ist, die in Richtung des Einlasses vorsteht.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt zwischen den beiden gegenüberliegenden kreisförmigen Wänden (WC, WG) 0,5 bis 10,0 mm beträgt, der Betrag an Vorstand der kreisförmigen konischen Fläche (32P) in einem Bereich des 0,5- bis 1,2-fachen des Spaltes liegt, und der Konuswinkel in einem Bereich von 90 bis 150 Grad liegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausrichtungsabschnitt (3) ferner einen axialen Weg umfasst, der rechtwinklig an den Einlass des sich radial erstreckenden Weges angeschlossen ist und sich in Richtung des Einlasses verjüngt, so dass die kurzen Fasern in dem Faser enthaltenden Kautschuk, der durch den axialen Weg strömt, in der Folgerichtung vor dem Einlass ausgerichtet werden.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Weg den verjüngten Teil, der sich in Richtung des Einlasses verjüngt, und einen Teil mit im Wesentlichen konstantem Durch messer umfasst, der den verjüngten Teil mit dem Einlass des sich radial erstreckenden Weges verbindet.