IT201600096381A1 - Manufacturing method of a tyre tread - Google Patents

Manufacturing method of a tyre tread

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Description

METODO DI PRODUZIONE DI UN BATTISTRADA
DESCRIZIONE
Campo tecnico dell’invenzione
La presente invenzione riguarda un metodo ed un sistema per la fabbricazione di un battistrada avente un pattern battistrada profondo, in particolare un battistrada con alette.
L'invenzione si riferisce principalmente a tutti i pneumatici presentanti pattern battistrada ad alette, in particolare a pneumatici agricoli e, in termini generali, a pneumatici usati in veicoli da lavoro fuori-strada, come ad esempio macchine agricole, macchine movimento terra e simili.
Background
Pneumatici pesanti del tipo sopra citato presentano un battistrada con una base toroidale che si estende attorno ad un asse centrale di rotazione del pneumatico, dalla quale base una pluralità di alette (profonde) aggettano radialmente verso l'esterno. Ogni aletta si estende in modo sostanzialmente trasversale alla direzione di avanzamento del pneumatico e ad angoli prestabiliti rispetto ai alette adiacenti.
Attualmente, tali pneumatici con alette sono fabbricati seguendo le seguenti fasi. Una carcassa di pneumatico è preparata e disposta su un tamburo di costruzione. Cinture battistrada, realizzate in metallo o in materiale tessile, sono avvolte sulla carcassa e un levigato battistrada grezzo di gomma è avvolto sulle cinghie. Questo gruppo è inserito all'interno di uno stampo di vulcanizzazione che riproduce in negativo il pattern del battistrada (cioè le alette). Durante il processo di vulcanizzazione, la gomma del battistrada grezzo viene riscaldata e sottoposta ad alta pressione per adattarsi alla forma dello stampo di vulcanizzazione e così formare il pattern del battistrada.
Come detto, il pattern del battistrada comprende alette che possono essere eccezionalmente grandi e che possono sensibilmente sporgere verso l'alto dal resto del battistrada. Pertanto, formare ex novo le alette nello stampo di vulcanizzazione comporta una notevole movimentazione di gomma all'interno dello stampo, cioè una grande quantità di gomma deve migrare da una parte ad un altra dello stampo. Questo flusso di gomma all'interno dello stampo di vulcanizzazione impedisce la formazione di una base di battistrada uniformemente spessa. Tale irregolarità della base di battistrada (variando ampiamente nello spessore) può causare difetti e imperfezioni.
Inoltre, al fine di evitare uno spessore troppo sottile della gomma nelle regioni più assottigliate della base di battistrada, lo spessore medio della base di battistrada deve essere 'sovradimensionato' rispetto ad un spessore ottimale che potrebbe essere utilizzato se la base di battistrada fosse perfettamente uniforme. Sovradimensionare lo spessore medio della base di battistrada significa che più materiale (gomma) è necessario per produrre uno pneumatico (con nessun vantaggio in termini di prestazioni nominali di esso), aumentando così i costi di fabbricazione e il peso dello pneumatico.
Per eliminare questi inconvenienti, è stato proposto di ridurre lo spessore del battistrada grezzo avvolto sulla carcassa (con in mezzo le cinture) e di applicare blocchi, o barre, di gomma in corrispondenza delle zone del battistrada grezzo dove devono formarsi le alette. Questa soluzione riduce la quantità di gomma che deve migrare da una parte all'altra dello stampo di vulcanizzazione, fornendo maggiore gomma (in forma di blocchi in gomma) dove è necessaria (per formare le alette) fin dall'inizio. Anche utilizzando i blocchi di gomma, tuttavia, lo spessore della base del battistrada può rimanere ancora significativamente disuniforme, soprattutto sui fianchi, o sulle spalle, degli pneumatici, dove le alette sono generalmente più grandi.
Miglioramenti a questo metodo noto volti a ridurre lo spessore della base di battistrada e la sua disuniformità a seguito del processo di stampaggio sono stati proposti da WO2013156982A1 e da WO2013156983A1.
Nonostante quanto sopra, i metodi noti per la fabbricazione di pneumatici con alette sono ancora perfettibili in diversi aspetti.
Innanzitutto, un rischio importante resta che, durante l’uso dello pneumatico, si verificano fessurazioni o rotture in corrispondenza della connessione, o giunzione, tra la base di battistrada e le alette sporgenti. Questo inconveniente è legato anche al fatto che la giunzione tra ogni blocco (ovvero aletta) e la base di battistrada è a "freddo", essendo generalmente ottenuta durante la vulcanizzazione (e non per estrusione). Tali fessurazioni o rotture possono affliggere le giunzioni dei blocchi (ovvero alette) sia al centro che alle spalle degli pneumatici.
Inoltre, anche quando i metodi di fabbricazione prevedono che i blocchi vengano applicati su un battistrada grezzo, difetti di stampaggio dovuti al flusso di gomma possono comunque verificarsi.
In aggiunta, la quantità di materiale di gomma usata e, di conseguenza, il peso dello pneumatico sono ancora da ottimizzare.
Sommario dell’invenzione
Il problema tecnico alla base della presente invenzione è pertanto quello di fornire un metodo di fabbricazione di uno pneumatico, o di un battistrada, con alette che consente di ovviare agli inconvenienti sopra menzionati con riferimento alla tecnica nota.
Il suddetto problema viene risolto da un metodo di fabbricazione secondo la rivendicazione 1 e da un corrispondente apparato di fabbricazione secondo la rivendicazione 10.
Caratteristiche preferite della presente invenzione sono oggetto delle rivendicazioni dipendenti.
II metodo dell'invenzione prevede di disporre blocchi, o barre, sagomati, sopra una tela o tele di battistrada (o cintura/cinture) e di avvolgere un nastro di gomma sagomato sui blocchi verdi. Successivamente, lo stampaggio può essere eseguito in stampi convenzionali. In questo modo, attraverso l'indurimento nello stampo, il nastro di gomma realizza la base di battistrada e la combinazione di ogni blocco con una corrispondente porzione del nastro in gomma realizza una rispettiva aletta.
I blocchi possono essere collocati sopra le tele di battistrada su di un tamburo noto di un macchinario per l'assemblaggio di uno pneumatico (TAM) fuori linea rispetto al ciclo produttivo, su un server TAM o anche fuori linea con una stazione dedicata. Il nastro battistrada può essere applicato sulla linea al TAM, senza necessità di estrudere fuori linea e poi trasportarlo al TAM.
In termini generali, il metodo non richiede che qualsiasi battistrada grezzo sia da applicare sotto le barre o blocchi, ovvero direttamente sulle tele di battistrada.
Tuttavia, varianti applicative non escludono che materiale di gomma aggiuntivo può essere fornito al di sotto delle barre.
Il metodo dell'invenzione elimina il rischio di aperture, fessurazioni o rotture alla giunzione tra i blocchi (alette) e la base di battistrada durante il suo utilizzo, come anche la contaminazione delle giunzioni delle barre. Infatti, le giunzioni delle barre sono all'interno, e racchiuse dal nastro e quindi sono protette e non a contatto con il suolo. In altre parole, le barre sono all'interno della carcassa e le giunzioni sono protette dal materiale di gomma del nastro.
Analogamente, la conformazione dello pneumatico secondo l'invenzione consente di verniciare l’esterno dello pneumatico grezzo (ad esempio mediante verniciatura anti-difetti, ad agenti di rilascio, o altre) senza il rischio di contaminazione della giunzione delle barre.
Inoltre, le barre possono avere un calibro più sottile, cosicché siano più facili da lavorare (in particolare durante le operazioni di estrusione, di avvolgimento o di taglio) e anche più facili da assemblare sulle cinture battistrada.
L'invenzione consente anche di ridurre il flusso di gomma nelle parti alettate dello stampo e di evitare un eccesso di gomma non necessario per riempire il volume del aletta.
L'invenzione è anche in grado di ridurre la gomma nella regione di base inter-aletta. II peso del battistrada può inoltre essere ridotto, grazie all’eliminazione della gomma in eccesso, in particolare nelle zone delle spalle.
Inoltre, l'invenzione permette di produrre un nastro di battistrada e blocchi di mescole differenti. Il costo della mescola dei blocchi può essere pertanto ridotto, in quanto è protetto dal nastro battistrada. Inoltre, l'invenzione permette di produrre un blocco e/o un nastro battistrada in gomma riciclata.
Ulteriori vantaggi risiedono anche nella comunanza della forma degli stampi tra le diverse misure e modelli di pneumatici, il perfezionamento dei difetti nello stampaggio dello pneumatico (sia in corrispondenza del centro che delle spalle) e un minor rischio di aria intrappolata tra le alette e la base di battistrada.
Altri vantaggi, caratteristiche e le modalità di impiego della presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di alcune forme di realizzazione, presentate a scopo esemplificativo e non limitativo.
Descrizione breve delle figure
Verrà fatto riferimento alle figure dei disegni allegati, in cui:
Figure 1 e 2 si riferiscono ad un esemplare di pneumatico agricolo che può essere realizzato da una forma di realizzazione preferita del procedimento secondo la presente invenzione, in cui tali figure mostrano una vista prospettica frontale ed una vista parziale in sezione secondo un piano assiale di detto pneumatico, rispettivamente;
Figura 3 mostra una rappresentazione schematica di una sequenza di fasi di fabbricazione secondo la suddetta forma di realizzazione preferita del metodo; Figura 3A mostra una vista prospettica di un blocco o barra utilizzato nel metodo di figura 3;
La figura 3B mostra una vista prospettica frontale di un prodotto intermedio avente una carcassa di pneumatico, cinture o tele pneumatico e barre o blocchi applicati secondo il metodo di figura 3, il quale prodotto intermedio essendo realizzato su un tamburo;
Figura 3C mostra una vista prospettica frontale di un successivo prodotto intermedio avente anche un nastro battistrada applicato sui blocchi secondo il metodo di Figura 3;
Figure 3D mostra una vista prospettica frontale di un prodotto intermedio finale pronto per una fase di stampaggio secondo il metodo di Figura 3; e
Figura 4 mostra una forma di realizzazione preferita di un esempio di profilo in sezione trasversale della barra di Figura 3A.
Descrizione dettagliata di forme di realizzazione preferite
Con riferimento alle figure 1 e 2, uno pneumatico agricolo 1 presenta un asse centrale di rotazione A. Una direzione di rotolamento dello pneumatico 1 è indicato con 7.
Lo pneumatico 1 comprende una carcassa toroidale 2, che si estende attorno ad un asse centrale di rotazione A e supporta cinture, o tele, battistrada 3 avvolte attorno alla carcassa 2.
Lo pneumatico 1 comprende un battistrada, indicato globalmente con 4, disposto attorno alla carcassa 2 e sopra le cinture 3 secondo una configurazione toroidale. Il battistrada 4 comprende una base di battistrada 5, che copre completamente la carcassa 2 e le cinture 3, ed una pluralità di alette 6. Le alette 6 si proiettano verso l'alto (cioè si estendono radialmente verso l'esterno) dalla base battistrada 5 e sono disposte sostanzialmente trasversalmente rispetto ad una direzione di avanzamento dello pneumatico.
Tipicamente, le alette 6 sono disposte simmetricamente rispetto all'asse di rotazione A.
Nella presente forma di realizzazione, ciascuna aletta 6 curva da una mezzeria C dello pneumatico 1 verso una corrispondente spalla e ha una forma in sezione trasversale rastremata allontanandosi dalla base di battistrada 5.
Ogni aletta 6 presenta una porzione laterale 8 in corrispondenza di una spalla dello pneumatico 1 ed una porzione centrale 9 situata nella zona centrale dello pneumatico 1. Nella presente forma di realizzazione, ogni aletta 6 è più sottile in corrispondenza della porzione centrale 9 e più spessa in corrispondenza della porzione laterale 8. Nell'esempio fornito, la porzione centrale 9 di ciascuna aletta 6 presenta una curvatura maggiore della porzione laterale 8 (la porzione laterale 8 può anche essere considerata sostanzialmente rettilinea).
Come verrà spiegato in dettaglio a breve, la base di battistrada 5 è ottenuta da un processo di stampaggio e vulcanizzazione a partire da uno nastro di gomma grezzo. Ogni aletta 6 è ottenuta dallo stesso processo di stampaggio e vulcanizzazione come una sovrapposizione di detto nastro di gomma grezzo con un rispettivo blocco o barra.
Il metodo di fabbricazione descritto qui di seguito permette di ottenere una base di battistrada 5 di spessore sostanzialmente costante.
II metodo di fabbricazione dello pneumatico 1 è mostrato schematicamente nelle figure 3 e d 3A a 3D.
In particolare, la carcassa 2 può essere prodotta, in modo convenzionale, su un unità di fabbricazione 101 e successivamente montata su un tamburo di costruzione 102 di una macchinario per l’assemblaggio di uno pneumatico (TAM).
Al tamburo di costruzione 102, le cinture battistrada 3 vengono applicate sulla carcassa 2.
In un unità convenzionale 103, la gomma del battistrada viene miscelata e estrusa (o calandrata) in una striscia 260.
Nello stessa unità o in un'unità separata 104, la striscia estrusa (o calandrata) 260 è tagliato in barre (o blocchi o elementi) grezzi di battistrada 206 (Figura 3a). Ogni blocco 206 presenta una porzione interna 209 corrispondente alla porzione centrale 9 dell’aletta finale 6 ed una porzione esterna 208 corrispondente alla porzione laterale 8 dell’aletta finale 6.
Le cinture battistrada 3 e i blocchi di battistrada 206 possono essere assemblati insieme direttamente sul tamburo 102, oppure possono essere uniti in anticipo (cioè "off-line") e successivamente disposti sul TAM e assemblati con la carcassa 2 e le cinture 3.
I blocchi 206 sono disposti sulle cinture 3 secondo una disposizione stabilita e con angoli relativi predeterminati (figura 3B).
I blocchi 206 possono essere uniti alle cinture 3 in base a diversi processi, per esempio mediante riscaldamento, mediante l'interposizione di composti chimici o mediante qualsiasi altro metodo conosciuto per aumentare le proprietà di adesione e collosità della gomma.
Successivamente, un nastro battistrada 200 è avvolto sui blocchi 206 disposti sul tamburo 102 (Figura 3C). A questo scopo, la gomma del battistrada viene miscelata e estrusa (o calandrata) in un nastro battistrada grezzo 200, ad esempio nella stessa unità 103 succitata. Il nastro 200 può essere applicato da un applicatore di nastro di battistrada 106, già di per sé noto nel settore in questione.
Successivamente, lo pneumatico da fabbricare viene rimosso dal tamburo 102 (Figura 3D) e posto in uno stampo 105, in cui la vulcanizzazione (anche utilizzando una pressa) avviene secondo mezzi e modalità convenzionali.
La striscia 260 e/o il nastro 200 possono anche essere fabbricati in anticipo e accumulati in bobine.
Con riferimento alla figura 3A e 4, si comprenderà che le dimensioni e la forma dei nastri 260 e dei blocchi 206 non sono uguali alla aletta dello stampo: essi possono avere un'altezza inferiore e una base più larga, eventualmente definendo quasi lo stesso volume. Allo stesso modo, i bordi più esterni taglienti possono essere evitati.
Sempre con riferimento alla figura 3A, ciascun blocco 206 può avere una sezione costante, preferibilmente con un angolo di taglio a (e un angolo di spoglia y) comune per le due sezioni di estremità. In questo modo, l'operazione di taglio è semplificata e sprechi di gomma sono evitati.
In termini generale, il metodo di fabbricazione secondo la presente descrizione è semplificato rispetto alla tecnica nota. In particolare, la preparazione e l’avvolgimento del nastro battistrada 200 è più facile che produrre e disporre il battistrada grezzo al di sotto dei blocchi secondo i metodi noti.
Si apprezzerà che il suddetto metodo evita la necessità di assemblare il battistrada grezzo e i blocchi. Infatti, l'applicazione di blocchi 206 sulle cinture battistrada 3 avviene prima dell'applicazione del nastro 200.
Come già sottolineato, il metodo descritto consente una notevole riduzione della gomma in eccesso per la base di battistrada rispetto alla tecnica nota.
E’ possibile l’applicazione di lubrificanti o altri additivi sul battistrada semilavorato prima della vulcanizzazione per favorire il flusso d'aria ed il distacco della gomma.
Si apprezzerà che il metodo dell'invenzione può essere utilizzato per costruire un nuovo pneumatico o per rigenerare il battistrada di uno pneumatico usato.
La presente invenzione è stata fin qui descritta con riferimento a forme preferite di realizzazione. È da intendersi che possano esistere altre forme di realizzazione che afferiscono al medesimo nucleo inventivo, come definito dall’ambito di protezione delle rivendicazioni qui di seguito riportate.

Claims (12)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo di fabbricazione di un battistrada (4), il battistrada (4) comprendendo una base di battistrada (5) ed una pluralità di alette (6), ciascuna delle quali si proietta verso l'alto dalla base del battistrada (5) e si estende sostanzialmente trasversalmente ad una direzione di avanzamento del pneumatico, il metodo comprendendo le fasi di: (a) fornire una carcassa di pneumatico (2) e cinture battistrada (3); (b) disporre una pluralità di blocchi di gomma (206) su dette cinture di battistrada (3), ciascuno di detti blocchi di gomma (206) essendo configurato per realizzare una rispettiva aletta (6) del battistrada finale (4); (c) avvolgere un nastro di gomma (200) attorno a detti blocchi di gomma (206) e cinture di battistrada (3) disposti su un tamburo (102) in modo da schermare detti blocchi di gomma (206); (d) vulcanizzare detti blocchi di gomma (206) unitamente a detto nastro avvolto (200) in uno stampo di vulcanizzazione (105) riproducente in negativo un desiderato pattern del battistrada (4).
  2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui ciascuno di detti blocchi (206) presenta una parete interna (209) ed una parete esterna (208) sostanzialmente parallele tra loro.
  3. 3. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti blocchi di gomma (206) sono costituiti da una mescola o miscela di gomma diversa rispetto a detto nastro (200).
  4. 4. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta fase (b) prevede una operazione di incremento delle proprietà di adesione della gomma di detti blocchi di gomma (206).
  5. 5. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta fase (b) prevede un assemblaggio di detti blocchi di gomma (206) su dette cinture di battistrada (3) direttamente su un tamburo di costruzione (102).
  6. 6. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui, in detta fase (b), ciascuno di detti blocchi di gomma (206) è disposto con una parete esterna (208) posizionata in corrispondenza di una spalla del battistrada da formare (4) ed una parete interna (209) opposta alla parete esterna (208) e posizionata in una zona centrale del battistrada da formare (4).
  7. 7. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui, prima di detta fase (b), sono previste ulteriori fasi di: estrudere (o calandrare) una striscia di gomma continua (260) presentante una sezione trasversale corrispondente alla sezione trasversale di detti blocchi di gomma (206); tagliare detti blocchi di gomma (206) da detta striscia di gomma continua (260), preferibilmente con un taglio trasversale inclinato.
  8. 8. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, che è un metodo di rigenerazione di battistrada usati.
  9. 9. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto pneumatico è un pneumatico agricolo (1), in particolare un “agrìcultural pneumatic tyre".
  10. 10. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui, in detta fase (c), ciascuno di detti blocchi di gomma (206) è disposto in modo da estendersi da una porzione di spalla ad una porzione ad una distanza dalla mezzeria del pneumatico o da una porzione di spalla ad una porzione oltre la mezzeria del pneumatico.
  11. 11. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta fase (c) è eseguita su un TAM ( Tyre Assembly Machine ), su un server TAM o offline.
  12. 12. Apparato per la fabbricazione di un pneumatico (1), il pneumatico comprendendo un battistrada (4) comprendente una base di battistrada (5) ed una pluralità di alette (6), ciascuna delle quali sporge verso l'alto dalla base del battistrada (5) e si estende sostanzialmente trasversalmente ad una direzione di avanzamento del pneumatico, l'apparecchiatura comprendendo le seguenti unità disposti in una sequenza operativa: una unità di miscelazione e estrusione di gomma (103) configurata per fornire in uscita un nastro estruso o calandrato (200) per realizzare la base del battistrada (5) ed una striscia estrusa o calandrata (260) per realizzare blocchi di gomma (206), ciascuno di detti blocchi di gomma (206) essendo configurato per realizzare una rispettiva aletta (6) del battistrada finale (4); una unità tamburo (102) configurata per consentire ad una carcassa di battistrada (2), a cinture battistrada (3) e ai blocchi di gomma (206) di essere disposti uno sopra l'altro; un applicatore di nastro di battistrada (106), configurato per avvolgere il nastro (200) attorno a detti blocchi di gomma (206) in modo tale da schermare detti blocchi di gomma (206); una unità di vulcanizzazione (105) di detti blocchi di gomma (206) e nastro avvolto (200), la quale unità di vulcanizzazione (105) comprende uno stampo che riproduce in negativo un pattern desiderato del battistrada (4).
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