ES2243621T3 - Molde y procedimiento para moldear un relleno de espuma para neumaticos. - Google Patents
Molde y procedimiento para moldear un relleno de espuma para neumaticos.Info
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Abstract
Molde (16) para el moldeo de una cámara de espuma anular para neumático, que comprende: un primer molde (16A) que presenta una primera parte cóncava anular (18A) que moldea un lado, en una dirección axial, de la cámara de espuma para neumático; y un segundo molde (16B) que presenta una segunda parte cóncava anular (18B) que moldea el otro lado, en dirección axial, de la cámara de espuma para neumático, en el que cuando se acoplan en dirección axial el primer molde (16A) y el segundo molde (16B), la primera parte cóncava anular (18A) y la segunda parte cóncava anular (18B) forman un espacio anular (18) para el moldeo de la cámara de espuma para neumático, el primer molde (16A) presenta unas caras de unión primeras (24, 25) que conectan con la primera parte cóncava anular (18A) y que están situadas en el lado interior y en el lado exterior, en dirección radial, de la primera parte cóncava anular (18A), y las caras de unión primeras (24, 25) incluyen caras de unión horizontales (24A, 25A) dispuestas adyacentes a la primera parte cóncava anular (18A) en dirección ortogonal a la dirección axial en el lado interior y en el lado exterior, en dirección radial, de la primera parte cóncava anular (18A), y el segundo molde (16B) presenta unas caras de unión segundas (26, 27) que conectan con la segunda parte cóncava anular (18B) y que están situadas en el lado interior y en el lado exterior, en dirección radial, de la segunda parte cóncava anular (18B), y las caras de unión segundas (26, 27) incluyen caras de unión horizontales (26A, 27A) dispuestas adyacentes a la segunda parte cóncava anular (18B) en dirección ortogonal a la dirección axial en el lado interior y en el lado exterior en dirección radial, de la segunda parte cóncava anular.
Description
Molde y procedimiento para moldear un relleno de
espuma para neumáticos.
La presente invención se refiere a un molde para
el moldeo de una cámara de espuma para un neumático que se utiliza
en lugar de la cámara de caucho hueca de neumático, y a un
procedimiento de fabricación de una cámara de espuma para
neumático.
En la patente US nº 5. 614. 225 y en el documento
EP 0 594 072 A1 se dan a conocer un aparato y un procedimiento de
moldeo para construir artículos toroidales manufacturados a partir
de un material elastomérico expandido de celdillas cerradas y baja
densidad. Un producto semiacabado toroidal se semivulcaniza en una
cámara de semivulcanización definida por dos medios moldes. En el
molde se crea una presión preferiblemente igual a la presión
ejercida por los gases que se generan en el producto semiacabado con
el fin de evitar una expansión instantánea, incontrolada, del
producto semiacabado.
En la patente US nº 4.367.109 se describe un
procedimiento para la fabricación de tubos interiores del tipo de
los llamados a prueba de pinchazos para ruedas de vehículos
automóviles. Los tubos interiores se realizan con un molde para la
formación previa de elementos de vulcanización semitóricos. Los
elementos semitóricos se unen entre sí después de haber sufrido una
primera vulcanización y, subsiguientemente, se someten a una segunda
vulcanización.
En el documento JP 10-329228 se
describe la fabricación de una cámara expandida para neumáticos.
Para evitar defectos tales como los producidos en la eliminación de
uniones, se corta una pieza larga de caucho extruído, dándole
después la forma de anillo mediante la unión ambos extremos antes de
la vulcanización.
Por ejemplo, para evitar reventones en los
neumáticos montados en las motocicletas destinadas a la práctica del
"motocross", en algunos casos se forma una esponja toroidal a
partir de un cuerpo elástico de caucho, o similar, con la que se
rellena el neumático en lugar de inflarlo.
Convencionalmente, dicha esponja toroidal se
fabrica de la forma siguiente:
(1) en primer lugar, en una máquina de extrusión
se extruye una composición de caucho que contiene agentes
espumantes, elementos auxiliares de formación de espuma y productos
similares, con objeto de formar un material de caucho cilíndrico
sólido. Se unen entre sí ambos extremos del mismo y se determina una
forma teórica 14 tal como la que se representa en la Figura 2.
(2) A continuación, con la utilización de un
molde 102 constituido por una matriz superior 102A y una matriz
inferior 102B, tal como la que se representa en la Fig. 12A, la
pieza de forma tórica 14 se introduce en el molde 102 tal como se
representa en la Fig. 12A. A continuación se unen la matriz superior
102A y la matriz inferior 102B fijándolas con unos medios de
fijación no representados; el molde 102 se sitúa entre unas placas
de calentamiento y se lleva a cabo la vulcanización.
En el molde convencional 102, las caras de unión
103A de la matriz superior 102A y 103B de la matriz inferior 102B,
son ambas horizontales.
Después de la vulcanización, cuando se extrae el
molde 102 de las placas de calentamiento y se sueltan los medios de
fijación, la pieza de forma tórica 14 se expande, y se obtiene una
cámara de espuma a modo de esponja para un neumático.
La cámara de esponja para neumático obtenida de
esta forma se deja enfriar naturalmente a temperatura ambiente, y se
conserva hasta que se reduce la formación de espuma y se estabiliza.
Se obtiene entonces una cámara de espuma para neumático cuyos
dimensiones se han estabilizado para su uso (esto es, para su
montaje real en una motocicleta o vehículo
similar).
similar).
Sin embargo, después de la vulcanización, al
abrir el molde (esto es, al poner el molde en contacto con la
atmósfera), los gases que se ha generado dentro del caucho se
presentan forma de burbujas de aire que se expanden. La composición
de caucho se expande bruscamente (su volumen aumenta bruscamente en
aproximadamente del 500% al 1200%) casi simultáneamente con la
apertura del molde 102. La composición de caucho dilatada se
introduce dentro de la estrecha holgura existente entre las caras de
unión del molde superior 102A y el molde inferior 102B que se han
separado ligeramente, y se proyectan hacia el exterior del molde
102.
Hasta este punto, la expansión de la composición
de caucho es local, y la dilatación de la superficie exterior en
esta parte es extremadamente elevada. Por tanto, aparecen
desgarraduras 104, 106 en la superficie de la composición de caucho
que se ha proyectado hacia el exterior y dilatado, tal como se
representa en la Fig. 13. Como puede apreciarse en la Fig. 14, se
presenta el problema de que en muchos casos las desgarraduras 104,
106 permanecen en la cámara de espuma para neumático (la pieza de
forma tórica 14) obtenida finalmente. Así pues, convencionalmente,
la velocidad de apertura de la prensa de vulcanización en la que se
encuentra montado el molde 102 se hace extremadamente rápida para
controlar la expansión de la composición de caucho, o bien la unión
entre las caras 103A y 103B de las matrices 102A y 102B se hace
extremadamente ancha con objeto de suprimir la proyección hacia el
exterior de la composición de caucho del molde, o también el régimen
de formación de espuma se establece de manera que sea lento hasta el
extremo de que no se produzcan las desgarraduras, o también se
regula la mezcla de la composición de caucho de tal manera que se
consiga un módulo elevado.
Sin embargo el hacer que la velocidad de apertura
del molde 102 se realice a gran velocidad según se expande la cual
la composición del caucho, trae como consecuencia que el equipo de
la prensa de vulcanización resulta de gran tamaño. Su coste se
incrementa drásticamente, y para su ubicación se requiere un gran
espacio.
Por otra parte, si se hacen amplias las
superficies horizontales de cierre del molde 102 resultan mayores
dimensiones del molde de vulcanización. Con ello el coste del molde
102 aumenta inevitablemente, su manejo se hace difícil y el
rendimiento es pobre.
Además, para solucionar el problema expuesto
regulando la composición de la mezcla de caucho, las propiedades de
dicha composición deben restringirse, y existen casos en que no
pueden obtenerse las propiedades que se desean para el producto.
A la vista de lo expuesto, un objetivo de la
presente invención es proporcionar un molde para moldear una cámara
de espuma para neumático y un procedimiento de fabricación de una
cámara de espuma para neumático que puede evitar los problemas de la
técnica convencional anteriormente descritos.
Con el fin de alcanzar el objetivo citado, un
primer aspecto de la presente invención es un molde para el moldeo
de una cámara de espuma anular para neumático, que comprende: un
primer molde que presenta una primera parte cóncava anular que
moldea un lado, en dirección axial, de la cámara de espuma para
neumático; y segundo molde que presenta una segunda parte cóncava
anular que moldea el otro lado, en dirección axial, de la cámara de
espuma para neumático, en el que, cuando los moldes primero y
segundo se acoplan en dirección axial, la primera parte cóncava
anular y la segunda parte cóncava anular forman un espacio anular
para el moldeo de la cámara de espuma para neumático, el primer
molde presenta unas caras de unión primeras que están conectadas con
la primera parte cóncava anular y que están situadas en el lado
interior y en el lado exterior, en dirección radial, de la primera
parte cóncava anular, y las caras de unión primeras incluyen caras
de unión horizontales dispuestas adyacentes a la primera parte
cóncava anular en dirección ortogonal a la dirección axial en el
lado interior y en el lado exterior, en dirección radial, de la
primera parte cóncava anular, y caras de unión inclinadas dispuestas
cada una de ellas a continuación de la cara de unión horizontal
respectiva de tal manera que están inclinadas con respecto a la cara
de unión horizontal en uno del lado interior y el lado exterior en
dirección radial, el segundo molde presenta caras de unión segundas
que están conectadas con la segunda parte cóncava anular y que están
situadas en el lado interior y en el lado exterior, en dirección
radial, de la segunda parte cóncava anular, y las caras de unión
segundas incluyen caras de unión horizontales dispuestas adyacentes
a la segunda parte cóncava anular en dirección ortogonal a la
dirección axial en el lado interior y en el lado exterior en
dirección radial, de la segunda parte cóncava anular, y caras de
unión inclinadas dispuestas cada una de ellas a continuación de una
de las caras de unión horizontales respectiva de tal manera que
están inclinadas con respecto a la cara de unión horizontal en uno
del lado interior y el lado exterior en dirección radial, y los
moldes primero y segundo presentan configuraciones que se completan
entre sí de forma complementaria a través de las caras de unión
primeras y las caras de unión segundas.
A continuación se explica el funcionamiento del
molde para el moldeo de una cámara de espuma para neumático basado
en el primer aspecto que se ha expuesto.
En primer lugar, la composición de caucho que
contiene agente espumante y está conformada en configuración
toroidal se sitúa en la primera parte cóncava anular (o en la
segunda parte cóncava anular) que ha sido precalentada, y se cierran
los moldes primero y segundo.
A continuación, los moldes se calientan en un
calefactor, y se lleva a cabo la vulcanización de la composición de
caucho.
De este modo, en la composición de caucho se
genera gas por parte del agente espumante, se forman innumerables e
independientes burbujas de aire, y se eleva la presión interna de la
composición de caucho.
Una vez mantenido el calentamiento durante un
período de tiempo predeterminado, se abren los moldes, y se extrae
la composición de caucho.
Una vez abiertos los moldes, las burbujas de aire
se expanden y la composición de caucho se dilata constituyendo un
caucho en espuma.
En los moldes, cada una de las caras de unión de
los moldes primero y segundo presenta caras de unión horizontales
dispuestas adyacentes a la parte cóncava anular en dirección
ortogonal a la dirección axial en el lado interior y en el lado
exterior, en dirección radial, de la parte cóncava anular, y una
cara de unión inclinada dispuesta a continuación de cada cara de
unión horizontal de tal manera que queda inclinada con respecto a la
cara de unión horizontal en uno de los lados interior y exterior en
dirección radial. En consecuencia, en las etapas iniciales de
apertura de los moldes que se han acoplado, la holgura entre las
caras de unión inclinadas del primer molde y del segundo molde se
mantiene extremadamente pequeña comparada con la dimensión según la
cual están separados el primer molde y el segundo molde.
Cuando se abren los moldes inmediatamente después
de la vulcanización el moldeo de la composición de caucho está
completo, casi a la vez, la composición de caucho se dilata
rápidamente, y al principio, la composición de caucho entra en la
holgura existente entre las caras de unión horizontales entre los
moldes primero y segundo. La composición de caucho en espuma que ha
entrado dentro de la holgura entre las partes de la cara horizontal
topa con las caras inclinadas en los lados exteriores y se
detiene.
Como se ha señalado anteriormente, inmediatamente
después de la apertura de los moldes, la holgura entre las partes de
las caras de unión inclinadas se mantiene extremadamente estrecha.
Además, la dirección de la holgura entre estas partes de caras de
unión inclinadas es muy diferente a la dirección de dilatación del
composición de caucho que ha entrado en la holgura entre las caras
de unión horizontales. Por otra parte, al abrir el molde, aunque la
holgura entre las caras de unión horizontales resulte amplia, la
magnitud de la dilatación de la composición de caucho en la holgura
entre las caras de unión horizontales se hace simultáneamente
grande. En consecuencia, la fuerza de la composición de caucho que
se dilata entrando en la holgura entre las caras de unión inclinadas
es pequeña.
Seguidamente, hasta que los moldes se han abierto
completamente, la composición de caucho en espuma dilatada es
empujada por sus propias fuerzas de dilatación contra las caras de
unión inclinadas, y se genera una resistencia al deslizamiento. De
este modo, la composición de caucho en espuma no se desplaza dentro
de los moldes. Es decir, hasta que los moldes se han abierto
completamente, la composición de caucho en espuma dilatada no
sobresale hacia el exterior de los moldes desde la holgura entre las
caras unión inclinadas.
De este modo, como puede suprimirse la rápida
dilatación de la parte extrema distante de la composición de caucho,
esto es, el alargamiento de su superficie, no se forman desgarrones
en la superficie de la composición de caucho dilatada.
Entonces los moldes se abren por completo, la
composición de caucho toroidal se extrae de los mismos y se
mantienen a temperatura ambiente hasta que el régimen de formación
de espuma se ha estabilizado. De este modo se ha completado la
producción de una cámara de espuma para neumático.
En una forma de realización de la presente
invención, de las caras de unión inclinadas correspondientes las
caras unión primeras y las caras de unión inclinadas
correspondientes a las caras de unión segundas, por lo menos las
caras de unión inclinadas que están situadas en el lado exterior en
dirección radial forman un ángulo de 90º a 120º con respecto a la
cara de unión horizontal adyacente a la misma.
A continuación se explica el funcionamiento del
molde para el moldeo de una cámara de espuma para neumático basado
en el segundo aspecto descrito anteriormente.
Si el ángulo de la cara de unión inclinada
situadas al lado exterior en dirección radial, con respecto a la
cara de unión horizontal adyacente a la misma, es de 120º o
superior, la forma exterior del molde resulta demasiado grande, lo
que no es efectivo.
Por otra parte, si el ángulo de la cara de unión
inclinada con respecto a la superficie horizontal es inferior a 90º,
no es posible abrir y cerrar los moldes primero y segundo al menos
que uno de dichos moldes primero el segundo se divida en varias
piezas.
Si el ángulo entre la cara de unión inclinada y
la cara de unión horizontal del primer molde y el ángulo entre la
cara de unión inclinada de la cara unión horizontal del segundo
molde son diferentes, es posible la apertura de cierre del primer
molde con respeto segundo. Sin embargo aunque se utilice una
estructura de este tipo, si la cara de unión inclinada situada en el
lado exterior en dirección radial es de 90º o inferior con respecto
a la cara unión horizontal, la composición de caucho en espuma se
adhiere al molde y su extracción resulta difícil.
Obsérvese que el ángulo de la cara de unión
inclinada situada en el lado exterior en dirección radial con
respecto a la cara de unión horizontal adyacente a la misma, es
preferiblemente de 93º a 105º.
En otra forma de realización de la presente
invención, la configuración en sección transversal, a lo largo de la
dirección axial, del espacio anular es circular, y supuesto que el
radio del espacio anular es R y la longitud de la proyección, en
dirección axial de la cara de unión inclinada es H, se satisface la
relación R\leqH3\leqR.
A continuación se expone el funcionamiento del
molde para el moldeo de una cámara de espuma para neumático basado
en el tercer aspecto descrito.
Si R>H, puede ocurrir que, cuando el régimen
de formación de espuma sea de 6 veces con superior, se formen
grietas en la composición de caucho en espuma.
Si H>3R, no se consigue mayor mejora en el
efecto de limitación de generación de grietas en la composición de
caucho en espuma (los efectos ya han llegado a su límite), y el
molde resulta de gran tamaño.
Obsérvese que es incluso más preferible que se
satisfaga la relación 2,0R\leqH\leq2,5R.
Además, si la configuración de la sección
transversal del espacio anular es distinta de la circular (p. ej.,
es ovalada), es preferible determinar el radio de un círculo al que
corresponda la misma superficie en sección transversal, y determinar
las dimensiones de las partes respectivas de tal manera que la
relación entre el radio determinado y la longitud H satisfaga la
expresión anterior.
Un segundo aspecto de la presente invención es un
procedimiento de fabricación de una cámara de espuma para neumático,
que comprende las etapas siguientes:
(a) llenado de una composición de caucho que
contiene agente espumante, que genera gas al ser calentado, dentro
de por lo menos el espacio anular del molde descrito en la
reivindicación 1; y
(b) calentamiento y vulcanización de la
composición de caucho que contiene el agente espumante.
El procedimiento de fabricación de una cámara de
espuma para neumático basándose en el segundo aspecto descrito tiene
las mismas etapas que el procedimiento del primer aspecto y, por
tanto, se omitirá su descripción.
La Fig. 1A es una vista lateral que presenta la
proximidad de una superficie de corte en una composición de caucho
extruído alargado utilizado en el dispositivo y el procedimiento de
la presente invención, y la Fig. 1B es una vista lateral que
presenta la parte de la composición de caucho extruído alargado de
la Fig. 1A una vez unida.
La Fig. 2 es una vista en perspectiva de una
pieza tórica formada por la unión de la composición de caucho
extruído alargado.
La Fig. 3A es una vista en sección transversal de
un molde de la presente invención en disposición abierto, y la Fig.
3B es una vista en sección tras transversal del molde de la presente
invención en disposición cerrado.
La Fig. 4 es una vista parcial en sección
transversal ampliada del molde cerrado.
La Fig. 5 es una vista frontal de las partes
principales de una prensa en la que se ha montado al molde.
Las Figs. 6A a 6D son esquemas explicativos que
representan el proceso de apertura del molde.
La Fig. 7 es una vista en perspectiva de una
cámara de espuma para neumático que ha sido fabricada sobre la base
de la presente invención.
La Fig. 8 es una vista parcial, en sección
transversal ampliada de un molde según otra forma de
realización.
La Fig. 9 es una vista parcial, en sección
transversal ampliada de un molde según otra forma de
realización.
La Fig.10 es una vista parcial, en sección
transversal ampliada de un molde según otra forma de
realización.
La Fig. 11 es una vista parcial, en sección
transversal ampliada de un molde según todavía otra forma de
realización.
La Fig. 12A es una vista en sección transversal
de un molde convencional abierto, y la Fig. 12B es una vista en
sección transversal del molde convencional cerrado.
La Fig. 13 es una vista en sección transversal
del molde convencional ligeramente abierto.
La Fig. 14 es una vista en sección transversal de
un molde convencional, y una cámara de espuma para neumático
fabricado con el mismo en el que se han formado unas
desgarraduras.
Haciendo referencia a los dibujos, se describe
una forma de realización de la presente invención.
En la presente forma de realización se
desarrollará una explicación de un procedimiento de fabricación de
una cámara de espuma para neumático que se utiliza en los neumáticos
para motocicleta.
En primer lugar, se extruye con una matriz en una
máquina de extrusión una composición de caucho que contiene un
agente espumante. Dicha matriz presenta una abertura circular, a fin
de obtener una composición de caucho extruída alargada la
configuración de cuya sección transversal ortogonalmente a su
dirección longitudinal es circular. Utilizando la máquina de
extrusión es posible obtener de forma continua una composición de
caucho extruída alargada y homogénea siendo constantes la
configuración de su sección transversal así como sus
dimensiones.
La composición de caucho que contiene un agente
espumante está formada, por ejemplo, de 100 partes en peso de caucho
de butilo, 20 a 50 partes en peso de un agente de relleno, 0 a 20
partes en peso de aceite de proceso, 1 a 5 partes en peso de un
agente vulcanizador, 1 a 3 partes en peso de un acelerador de
vulcanización, 4 a 15 partes en peso de un agente espumante, 0 a 8
partes en peso de un agente espumante auxiliar, y otros
similares.
Como agente espumante puede utilizarse el
dinitrosopentametilenotetramina (DPT), azodicarbonamida (ADCA),
dinitrosopentaestirenotetramina o derivados de bencenosulfonil
hidracida, oxibisbencenosulfonil hidracida (OBSH), o similares.
Se utiliza preferiblemente como agente espumante
auxiliar uno que se utiliza generalmente en la fabricación de
productos en espuma, tales como la urea, estearato de zinc,
bencenosulfonato de zinc, blanco de zinc, o similares.
Como agente espumante y agente espumante auxiliar
pueden utilizarse sustancias distintas a las indicadas
anteriormente.
A continuación, se corta mediante una cuchilla o
herramienta similar una determinada longitud de la composición de
caucho alargada extruída 10.
Como se representa en una Fig. 1A, que la
superficie del corte 12 de la composición de caucho extruída
alargada 10, se realice en bisel, en vez de en ángulo recto, con
respecto a la dirección longitudinal. El ángulo \theta del corte
de la superficie 12 representado en la Fig. 1A es preferiblemente de
unos 30º. De este modo, la superficie de la zona del corte, esto es,
la superficie de las zonas que han de unirse, puede ser mayor.
A continuación, como se representa en la Fig. 1B,
las superficies del corte 12 de ambos extremos se unen entre sí, de
tal manera que la composición de caucho extruída alargada 10
adquiere la forma tórica 14 que se representa en la Fig. 2.
Como se unen entre sí las superficies cortadas en
bisel 12, que son limpias, recién cortadas y uniformes sin
irregularidades superficiales, la resistencia de la parte unida 15
puede alcanzar próximamente la misma que la de todas las otras
partes (las zonas no unidas). Puede evitarse la entrada de aire y la
separación de la unión después de la vulcanización.
La forma tórica obtenida de este modo, se
vulcaniza en un molde 16 que se describe a continuación.
Como puede apreciarse en la Fig. 3A, el molde 16
está formado por una matriz superior 16A que actúa como primer molde
y una matriz inferior 16B que actúa como segundo molde, los cuales
pueden abrirse y cerrarse en dirección vertical. En la matriz
superior 16A existe una parte cóncava anular 18A, cuya sección
transversal es semicircular, y en la matriz inferior 16B, existe
también una parte cóncava anular 18B, cuya sección transversal es
semicircular, de tal manera que, cuando se cierran la matriz
superior 16A y la matriz inferior 16B, se forma en el interior un
espacio toroidal 18, que actúa como un espacio anular cuya
configuración en sección transversal es circular (véanse las Figs.
3B y 4; el diámetro DA de la zona central es de 980 mm, y radio R es
de 40 mm).
Como se representa en la Fig. 3A, en la matriz
superior 16A, se forma una cara de acoplamiento lateral interior 24
en el lado interior, en dirección radial, de la parte cóncava anular
18A, y se forma una cara de acoplamiento lateral exterior 25 en el
lado exterior en dirección radial.
La cara de acoplamiento interior 24 presenta una
cara de unión horizontal 24A, y una cara de unión inclinada 24B que
se une con el extremo interior, en dirección radial, de la cara de
unión horizontal 24A.
Como se representa en la Fig. 4, el ángulo
\alpha_{1} de la cara de unión inclinada 24B con respecto a la
cara de unión horizontal 24A se encuentra preferiblemente dentro del
intervalo comprendido entre 90º y 120º, y más preferiblemente dentro
del intervalo comprendido entre 93º y 105º. En la presente forma de
realización, el ángulo \alpha_{1} se ha establecido en 95º.
La dimensión en dirección vertical H_{1} de las
caras de unión inclinada 24B se encuentra preferiblemente dentro del
intervalo comprendido entre 1 y 3 veces el radio R del espacio 18, y
más preferiblemente dentro del intervalo comprendido entre 2,0 y 2,5
veces. En la presente forma de realización la dimensión H_{1} se
establecido en 1,25 veces el radio R.
Además, la anchura W_{1}, en dirección radial,
de la cara de unión horizontal 24A se encuentra preferiblemente
dentro del intervalo comprendido entre 5 y 30 mm. En la presente
forma de realización, la anchura W_{1} se ha establecido en 15
mm.
Por otra parte, tal como se representa en la Fig.
3A, la zona de acoplamiento exterior 25 presenta una cara de unión
horizontal 25A, y una cara de unión inclinada 25B que se unen con el
extremo exterior, en dirección radial, de la cara de unión
horizontal 25A.
Como se representa en la Fig. 4, el ángulo
\alpha_{2} de la cara de unión inclinada 25B con respecto a la
cara de unión horizontal 25A se encuentra preferiblemente dentro del
intervalo comprendido entre 90º y 120º, y más preferiblemente dentro
del intervalo comprendido entre 93º y 105º. En la presente forma de
realización, el ángulo \alpha_{2} se establecido en 95º.
La dimensión en dirección vertical H_{2} de la
cara de unión inclinada 25B se encuentra preferiblemente dentro del
intervalo comprendido entre 1 y 3 veces el radio R del espacio 18, y
más preferiblemente dentro del intervalo comprendido entre 2,0 y 2,5
veces. En la presente forma de realización, la dimensión H_{2} se
establecido en 1,25 veces el radio R.
Además, la anchura W_{2}, en dirección radial,
de la cara de unión horizontal 25A se encuentra preferiblemente
dentro del intervalo comprendido entre 5 y 30 mm. En la presente
forma de realización, la anchura W_{2} se ha establecido en 15
mm.
Como puede apreciarse en la Fig. 3A, en la matriz
inferior 16B, se forma una cara de unión interior 26 hacia el lado
interior, en dirección radial, de la parte cóncava anular 18B y
hacia el lado exterior, en dirección radial, se forma una cara de
unión exterior 27.
La cara de unión interior 26 presenta una cara de
unión horizontal 26A, y una cara de unión inclinada 26B que se une
hacia el extremo interior, en dirección radial, con la cara de unión
horizontal 26A.
En la presente forma de realización, tal como se
representa en las Figs. 3B y 4, cuando se cierran la matriz superior
16A y la matriz inferior 16B, la cara de unión horizontal 26A de la
matriz inferior 16B se acopla herméticamente con la cara de unión
horizontal 24A de la matriz superior 16A, la cara de unión inclinada
26B de la matriz inferior 16B se acopla herméticamente con la cara
de unión inclinada 24B de la matriz superior 16A, la cara de unión
horizontal 27A de la matriz inferior 16B se acopla herméticamente
con la cara de unión horizontal 25A de la matriz superior 16A, y la
cara de unión inclinada 27B de la matriz inferior 16B se acopla
herméticamente con la cara de unión inclinada 25B de la matriz
superior 16A.
A continuación, haciendo referencia a la Fig. 5,
se describe una prensa 28 en la que se monta el molde 16. Obsérvese
que, aunque normalmente se utiliza un molde de empuje hacia arriba
en el cual se dispone un vástago de pistón en el lado inferior del
molde 16, en el presente caso, se desarrolla la explicación de un
molde de empuje hacia abajo.
En la base de 30 de la presa a 28 están montados
unas placas de calentamiento 34, dotadas en su interior de fuentes
de calor (no representadas) tales como calentadores o dispositivos
similares, y en el extremo inferior está situado, por encima de la
base 30, un vástago de pistón 32 que se desplaza hacia arriba había
y hacia abajo. La matriz superior 16A está fija a la placas de
calentamiento superior 34 y la matriz inferior 16B está fija a la
placas de calentamiento inferior 34, respectivamente, por un
dispositivo de montaje (no representado).
Téngase en cuenta que, en la presa 28, la
velocidad de desplazamiento del pistón 32 puede variarse
libremente.
A continuación se describe el procedimiento de
vulcanización de la forma tórica 14.
El molde 16 se precalienta, la pieza de forma
tórica 14 se sitúa en la parte cóncava anular 18B de la matriz
inferior 16B, se hace descender el vástago de pistón 32, con lo cual
la matriz superior 16A y la matriz inferior 16B se acoplan
herméticamente entre sí (véase la Fig. 3B y obsérvese que en esta
Fig. 3B no está representada la pieza de forma tórica 14).
A continuación, se calienta la pieza de forma
tórica 14 durante un tiempo predeterminado a una temperatura
predeterminada establecida de antemano, con lo que se vulcaniza.
Al realizarse la vulcanización, dentro del caucho
de la pieza de forma tórica 14 se genera un gas debido al agente
espumante, y la pieza de forma tórica 14 se dilata dentro del
espacio 18.
Una vez transcurrido un tiempo predeterminado, se
eleva el vástago del pistón 32, y se abre el molde 16.
Al abrir el molde 16, las burbujas de gas
existentes dentro del caucho dilatado se expanden, y la composición
del caucho adquiere la consistencia de una espuma.
En el molde 16, las partes exteriores de la cara
de unión horizontal 24A y de la cara de unión horizontal 25A son la
cara de unión inclinada 24B y la cara de unión inclinada 25B, y los
lados exteriores de la cara de unión horizontal 26A y la cara de
unión horizontal 27A son la cara de unión inclinada 26B y la cara de
unión inclinada 27B. Por tanto, como se representa en la Fig. 6A, en
los momentos iniciales de la apertura, la holgura S_{B} entre las
caras de unión inclinadas se mantiene extremadamente reducida con
respecto a la dimensión S_{A} de la separación entre la matriz
superior 16A y la matriz inferior 16B. A continuación, la parte
bombeada de la composición del caucho en espuma es presionada por
las caras de unión inclinadas 24B, 25B de la matriz superior 16A, de
tal manera que la composición de caucho en espuma no se dilata
bruscamente hacia la atmósfera por la zona entre las superficies
horizontales acopladas.
Obsérvese que se evita la expansión de la
composición de caucho en espuma hacia el exterior del molde 16 hasta
que el mismo se encuentra completamente abierto y se extrae la
composición del caucho en espuma (véanse las Figs. 6B y 6C).
Como se representa en la Fig. 6D, cuando el molde
16 está completamente abierto y se extrae la pieza de forma tórica
14 del molde 16, dicha forma tórica 14 se dilata algo más,
resultando una forma de sección transversal circular que no presenta
grietas.
Después, se mantiene la pieza de forma tórica 14
a temperatura ambiente hasta que el régimen de formación espuma se
estabiliza, con lo cual queda completada la producción de la cámara
de espuma 44 para neumático que no presenta grietas en absoluto, tal
como se representa en la Fig. 7.
Ejemplo
experimental
Con objeto de confirmar los efectos de la
presente invención, se llevó a cabo un moldeo de vulcanización de
una cámara de espuma para neumático tanto en un molde convencional
como en el molde de la presente invención.
El molde convencional era el que se representa en
la Fig. 12. El radio R del espacio era de 40 mm, y el régimen de
formación espuma era del 800%. No pudo evitarse la formación de
desgarraduras en el cámara de espuma para neumático al abrir el
molde después del moldeo de vulcanización, a pesar de la alta
velocidad de apertura del molde (200 mm/s). Sin embargo, según el
molde 16 de la presente forma de realización (\alpha_{1},
\alpha_{2} = 95º; W_{1}, W_{2} = 15 mm; H_{1}, H_{2} =
50 mm), se consiguió una cámara de espuma para neumático, cuya
apariencia superficial exterior era buena y en la que no existían
desgarros, incluso con una velocidad de apertura relativamente lenta
(120 mm/s)
Después, según el molde 16 de la presente forma
de realización, cuando la velocidad de apertura del molde 16 fue de
200 mm/s, fue posible aumentar el régimen de formación espuma hasta
1400%.
Obsérvese que si el volumen antes del
vulcanización es V_{0} (cm^{3}) y el volumen después de la
vulcanización y la dilatación es V_{1} (cm^{3}), el régimen de
formación espuma V_{S} se expresa como V_{S} = V_{1}/V_{0}
\times 100 (%).
Otras formas de
realización
En el molde 16 de la forma de realización
descrita anteriormente, la cara de unión inclinada 24B y la cara de
unión inclinada 26B están acopladas herméticamente por toda su
superficie, y la cara de unión inclinada 25B y la cara de unión
inclinada 27B están también acopladas herméticamente por toda su
superficie. Sin embargo la presente invención no se limita a ello, y
como se representa en las Figs. 8 a 11, puede formarse una holgura
36 en una zona entre las superficies de acoplamiento inclinadas.
Además, la superficie de acoplamiento inclinada
24B y la superficie de acoplamiento inclinada 26B, o la superficie
de acoplamiento inclinada 25B y la superficie de acoplamiento
inclinada 27B, actúan como guías en el momento de alinear la matriz
superior 16A y la matriz inferior 16B. Sin embargo, si las
superficies horizontales se encuentran acopladas estrechamente entre
sí y otras zonas desempeñan la función de alineación, la estrecha
holgura 36B puede formarse en todas las zonas entre la cara de unión
inclinada 24B y la cara de unión inclinada 26, y entre la cara de
unión inclinada 25B y la cara de unión inclinada 27B.
Como se ha descrito anteriormente, según el molde
para el moldeo de una cámara de espuma para neumático y el
procedimiento de fabricación de una cámara de espuma para neumático
de la presente invención, se consigue un efecto excelente en el
sentido de que es posible fabricar una cámara de espuma para
neumático carente de desgarros.
Claims (16)
1. Molde (16) para el moldeo de una cámara de
espuma anular para neumático, que comprende:
un primer molde (16A) que presenta una primera
parte cóncava anular (18A) que moldea un lado, en una dirección
axial, de la cámara de espuma para neumático; y
un segundo molde (16B) que presenta una segunda
parte cóncava anular (18B) que moldea el otro lado, en dirección
axial, de la cámara de espuma para neumático,
en el que cuando se acoplan en dirección axial el
primer molde (16A) y el segundo molde (16B), la primera parte
cóncava anular (18A) y la segunda parte cóncava anular (18B) forman
un espacio anular (18) para el moldeo de la cámara de espuma para
neumático,
el primer molde (16A) presenta unas caras de
unión primeras (24, 25) que conectan con la primera parte cóncava
anular (18A) y que están situadas en el lado interior y en el lado
exterior, en dirección radial, de la primera parte cóncava anular
(18A), y las caras de unión primeras (24, 25) incluyen caras de
unión horizontales (24A, 25A) dispuestas adyacentes a la primera
parte cóncava anular (18A) en dirección ortogonal a la dirección
axial en el lado interior y en el lado exterior, en dirección
radial, de la primera parte cóncava anular (18A), y
el segundo molde (16B) presenta unas caras de
unión segundas (26, 27) que conectan con la segunda parte cóncava
anular (18B) y que están situadas en el lado interior y en el lado
exterior, en dirección radial, de la segunda parte cóncava anular
(18B), y las caras de unión segundas (26, 27) incluyen caras de
unión horizontales (26A, 27A) dispuestas adyacentes a la segunda
parte cóncava anular (18B) en dirección ortogonal a la dirección
axial en el lado interior y en el lado exterior en dirección radial,
de la segunda parte cóncava anular (18B), caracterizado
porque
las caras de unión primeras (24, 25) incluyen
además caras de unión inclinadas (24B, 25B) dispuestas cada una de
ellas a continuación de una cara de unión horizontal respectiva
(24A, 25A) de tal manera que están inclinadas con respecto a la cara
de unión horizontal hacia uno del lado interior (24A) y del lado
exterior (25A) en dirección radial, y porque las caras de unión
segundas (26, 27) incluyen además caras de unión inclinadas (26B,
27B) dotadas cada una de ellas de forma continua de una respectiva
de las caras de unión horizontales (26A, 27A) de tal manera que
están inclinadas con respecto a la cara de unión horizontal hacia
uno del lado interior (26A) y del lado exterior (27A) en dirección
radial, y porque
el primer molde (16A) y el segundo molde (16B) se
completan entre sí de forma complementaria mediante las caras de
unión primeras (24, 25) y las caras de unión segundas (26, 27).
2. Molde para el moldeo de una cámara de espuma
para neumático según la reivindicación 1, en el que, de entre las
caras de unión inclinadas (24B, 25B) de las caras de unión primeras
(24, 25) y las caras de unión inclinadas (26B, 27B) de las caras de
unión segundas (26, 27), por lo menos las caras de unión inclinadas
(25B, 27B) que están situadas hacia el lado exterior en dirección
radial forman un ángulo de 90º a 120º con respecto a la cara de
unión horizontal (25A, 27A) adyacente a la misma.
3. Molde para el moldeo de una cámara de espuma
para neumático según la reivindicación 1, en el que, la suma del
ángulo que forma la cara de unión horizontal (24A, 25A) del primer
molde (16A) con la cara de unión inclinada (24B, 25B) adyacente a la
misma, y el ángulo que forma la cara de unión horizontal (24B, 25B)
del segundo molde (16B) con la cara de unión inclinada (26B, 27B)
adyacente a la misma, es sustancialmente de 360º.
4. Molde para el moldeo de una cámara de espuma
para neumático según la reivindicación 3, en el que, de los dos
ángulos, el ángulo menor se encuentra dentro del intervalo
comprendido entre 90º y 120º.
5. Molde para el moldeo de una cámara de espuma
para neumático según las reivindicaciones 1 ó 3, en el que la
configuración de la sección transversal, a lo largo de la dirección
axial, del espacio anular (18) es circular, y si el radio del
espacio anular (18) es R y la longitud, en dirección axial, de la
cara de unión inclinada (24B, 25B, 26B, 27B) es H, se satisface la
relación R\leqH\leq3R.
6. Molde para el moldeo de una cámara de espuma
para neumático según las reivindicaciones 1 ó 3, en el que la
anchura (W_{1}, W_{2}), en dirección radial, de cada una de las
caras de unión horizontales (24A, 25A, 26A, 27A) de las caras de
unión primeras (24, 25) y segundas (26, 27) se encuentra dentro del
intervalo comprendido entre 5 mm y 30 mm.
7. Molde para el moldeo de una cámara de espuma
para neumático según las reivindicaciones 1 ó 3, en el que cuando el
primer molde (16A) y el segundo molde (16B) se combinan, las caras
de unión horizontales (24B, 25B) de las caras de unión primeras (24,
25) y las caras de unión horizontales (26A, 27A) de las caras de
unión segundas (26, 27) se ajustan entre sí herméticamente.
8. Molde para el moldeo de una cámara de espuma
para neumático según la reivindicación 7, en el que el primer molde
(16A) y el segundo molde (16B) se alinean por el acoplamiento de las
caras de unión inclinadas (24B, 25B) de las caras de unión primeras
(24, 25) y las caras de unión inclinadas (26B, 27B) de las caras de
unión segundas (26, 27).
9. Molde para el moldeo de una cámara de espuma
para neumático según la reivindicación 8, en el que cuando se
combinan el primer molde (16A) y el segundo molde (16B), las caras
de unión inclinadas (24B, 25B) de las caras de unión primeras (24,
25) y las correspondientes caras de unión inclinadas (26B, 27B) de
las caras de unión segundas (26, 27) se ajustan entre sí
herméticamente en por lo menos una parte de por lo menos uno de
entre el lado interior y el lado exterior en dirección radial.
10. Molde para el moldeo de una cámara de espuma
para neumático según la reivindicación 9, en el que, cuando se
combinan el primer molde (16A) y el segundo molde (16B), se forma
una holgura (36) entre las caras de unión inclinadas (24B, 25B) de
las caras de unión primeras (24, 25) y las correspondientes caras de
unión inclinadas (26B, 27B) de las caras de unión segundas (26, 27),
a lo largo de toda la circunferencia de los moldes (16A, 16B).
11. Molde para el moldeo de una cámara de espuma
para neumático según la reivindicación 8, en el que cuando se
combinan el primer molde (16A) y el segundo molde (16B), las caras
de unión inclinadas (24B, 25B) de las caras de unión primeras (24,
25) y las correspondientes caras de unión inclinadas (26B, 27B) de
las caras de unión segundas (26, 27) se encuentran en estrecho
contacto entre sí, a lo largo de toda su extensión.
12. Procedimiento para la fabricación de una
cámara de espuma para neumático, que comprende las etapas
siguientes:
(a) posicionamiento y colocación de una
composición de caucho que contiene un agente espumante (10, 14), que
genera gas al calentarse, en el interior de por lo menos el espacio
anular (18) del molde (16) descrito en la reivindicación 1;
(b) combinación y cierre del primer molde (16A) y
del segundo molde (16B);
(c) calentamiento y vulcanización de la
composición de caucho que contiene el agente espumante (14);
(d) después de realizar el calentamiento durante
un período de tiempo predeterminado, apertura de los moldes (16A,
16B) y extracción de la composición de caucho (14).
13. Procedimiento para la fabricación de una
cámara de espuma para neumático según la reivindicación 12, que
comprende además la etapa de precalentamiento del primer molde (16A)
y del segundo molde (16B) del molde (16) descrito en la
reivindicación 1 con anterioridad al posicionamiento y colocación de
la composición de caucho que contiene agente espumante (10, 14)
dentro del espacio anular (18) del molde.
14. Procedimiento para la fabricación de una
cámara de espuma para neumático según la reivindicación 12, en el
que dicha etapa (b) de combinación y cierre del primer molde (16A) y
del segundo molde (16B) incluye una etapa de unión hermética de las
caras de unión horizontales (24A, 25A) de las caras de unión
primeras (24, 25) y las caras de unión horizontales (26A, 27A) de
las caras de unión segundas (26, 27) al cerrar los moldes (16A,
16B).
15. Procedimiento para la fabricación de una
cámara de espuma para neumático según la reivindicación 12, en el
que dicha etapa (c) de precalentamiento y vulcanización de la
composición de caucho que contiene agente espumante (14) incluye una
etapa en la cual se genera gas por parte del agente espumante, se
forman en la composición de caucho (14) innumerables burbujas de
aire independientes, y sube la presión interna de la composición de
caucho (14).
16. Procedimiento para la fabricación de una
cámara de espuma para neumático según la reivindicación 12, en el
que dicha etapa (d) después de llevar a cabo el calentamiento
durante un período de tiempo predeterminado, apertura del molde
(16A, 16B) y extracción de la composición de caucho (14),
incluye:
incluye:
una etapa en la cual la composición de caucho
(14) se dilata bruscamente casi simultáneamente con la apertura de
los moldes (16A, 16B), y en primer lugar, la composición de caucho
(14) penetra dentro de una holgura (S_{A}) existente entre las
caras de unión horizontales (24A, 25A) del primer molde (16A) y las
caras de unión horizontales (26A, 27A) del segundo molde (16B);
una etapa en la cual la composición de caucho
(14) en espuma que ha penetrado dentro de la holgura (S_{A}) entre
las caras de unión horizontales (24A, 25A, 26A, 27A) hace tope con
las caras de unión inclinadas (24B, 25B) en los lados exteriores y
se detiene; y
una etapa en la cual la composición de caucho
(14) en espuma dilatada es empujada por su propia fuerza de
dilatación contra las caras de unión inclinadas (24B, 25B) y
permanece dentro de los moldes (16A, 16B) hasta que los moldes (16A,
16B) quedan completamente abiertos y, por tanto, puede impedirse que
la composición de caucho (14) sobresalga hacia el exterior de los
moldes (16A, 16B) antes de que los moldes (16A, 16B) estén
completamente abiertos.
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