TW420633B - Induction curable tire components and methods of selectively curing such components - Google Patents

Description

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__案號 88113581 五、發明說明（1) 技術範鳴 本發明係有關於輪胎組件之硫化與接合，尤其是有關、 使用感應加熱來協助該等輪胎組件之硫化與接人 ； 益藝背景 、〇 通常輪胎是在一硫化機中硫化俗稱為硫化，因此橡膠 料是在模中加熱。加熱之模子一般具有傳導性質而且需 在一固定之時間内以及在一設定之溫度下將熱自輪胎之 面傳導到内部之組件中使輸胎能充分地達到完全硫化之 度。 矛王 橡膠或彈性材料不是一種有效之傳導材料且具 歧 緣體之特性。因此，對於一條發生競爭硫化之輪胎，^ : 組件’較之通常一條輪胎在正常上需要快速又均勻地： 硫化溫度之熱量，會產生過熟及需要更多熱量。由於 ΪΪ程；2不同長度之時間來讓所有之材料達到硫化之 :因，在硫化過程中需要很多分鐘才能使一條 全硫化。在歐洲所發佈之第〇 1 8345〇A2號專利十，安東 J子’薩姆諾(Anth〇ny James Su_r)研究出—種 ΪΤίΠ:條輪胎利用可感應電磁之電流來使輪胎硫 感雇有多樣性之絕緣片及側板其可使不同量之 感根據所選擇的輪胎區域將更多的熱 - 厚之胎面及胎唇之部❾。此模子本身即為 應加熱之構’其可對整條輪胎之構造來進行-種感 提供^擇^彳業。然而模子可對輪胎之厚及薄的部位能 权供選擇性的硫化容量。 -第5, 4^3, 043號受讓給通用電氣公司（General

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Electric Company)之專利中，揭示聚合體基體複合物模 壓機之感應加熱，其中在複合物之模壓機中加入了電導性 之纖維以促進聚合物之電感加熱。此專利涉及到聚合體之 基體其一般分成兩類，即填有纖維之塑固性及熱塑性塑 膠。強化纖維之材料其典型例子包括炭—石墨， b^r〇nS(無適當譯詞一譯者註），及碳=矽。據信在通用電 氣公司專利授權下所製造之聚合物組件關係到飛機工業而 不包括也不包含橡膠輪胎之組件。 在一曰本專利申請案中更關係到橡膠工業之專利第J p 821 6 28 9A號揭示一種利用高頻波去硫化結合胎體與再熱構 件之接合層之方法。在此專利中環帶層中之綱絲線係藉由 激發或感應一感應加熱之線圈來使綱絲加熱。此線圈能加 熱這些鋼絲線而跟著提供一熱源去硫化使用在輪胎之翻新 胎面令所用之緩衝膠》然而這種使用感應加熱之方法可提 供輪胎鋼絲線來做為感應加熱之金屬構件，但要知道這種 線圈具有之表面面積是受到限制的故其熱傳導只很局部地 繞在環帶鋼絲之周圍。 本發明之目的之一在尋找一均勻配置之纖維其能容易地 感應加熱輪胎之一整構件如此可以使輪胎做選擇性地硫 化。本發明之另一目標在提供一種具有纖維之預先成形之 輪胎構件其容易地做感應加熱並且配合輪胎在進行傳統之 硫化過程時使輪胎能更加速硫化。 發明總結 一種選擇性地硫化輪胎組件（1 〇，2 0，3 0，4 0 )之方法其 步驟為將許多金屬粉粒（12A)或纖維（12B)分散在一橡膠合

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B 案號 88113581 五、發明說明（3) 成物（14)申。較佳為，分散在一橡膠合成物（]4)中之許多 金屬粉粒（12Α)或纖維（12Β)包括在一押出材料之同時混合 纖維（12Β)或金屬粉粒（12Α)之步驟。 填加有纖維之橡膠合物其後就預先做成一具有預定橫斷 面之預定形狀之輪胎組纖（10，2〇，3〇，或4〇)。然後將輪 胎組件放在一感應加熱之線圈中再去激發加熱線圈使在内 部硫化輪胎之組件同時保持輪胎組件之外部表面造成部份 或完全硫化。 為了完成此輪胎組件之選擇性硫化，倘需對一特別之輪 月。組件預先策劃出時間與能源之概略圖以確保在内部組件 之内部已硫化之同時外部組件至少要保持最初始之未硫化 狀態。 選擇性地硫化輪胎組件（1〇，2〇，3〇,或4〇)之幾個可選 擇之方法倘有之步驟為在做感應加熱前先將具有纖維或金 屬粉粒（12Α)之預先定形之輪胎組件放置在一輪胎組件總 成之内面》於是，整個輪胎總成（2)就被放置在一感應線 圈中而產生熱能來加熱裝填有纖維之组件，然後在組件 U〇’ 2 0，30，或40)硫化或部份硫化後，就可在—傳統用 模壓之硫化機中完成輪胎總成（2 )之硫化。 另一種選擇之方法，將預先定形之填滿纖維之輪胎組件 在感應加熱前放入一輪胎組件之總成（2)中之步驟包括放 置輪胎總成（2)在一傳統之硫化機中然後硫化輪胎（12)之 所有未硫化之外表面，然後將輪胎（2 )放在一感應線圈中 再感應加熱而完成此預先定形輪胎組件或組件（1〇，2〇， 30’或40)之硫化在另一方法中，裝有纖維（12β)或金屬 O:\59\59825.ptc 第6頁 4 2 〇633 — 案號 88113581__年月日 修正 五、發明說明（4) 粉粒（12A)之預先成形之輪胎組件可在感應加熱前可組合 在一其他之輪胎組件之總成中，然後將整個輪胎徕成（2) 放在一模壓之加硫機中，然後提供傳導及感應之埶來硫化 在一單獨之硫化機中之輪胎組件及輪胎總成。 在本發明之一較佳實施例中，預先定形之組件要混合對 感應敏感之粉粒（1 2 A )例如鐵，鎳，鐵之氧化物等、當這 種纖維（12B)裝入在一橡膠組件（14)中再經由一押出過程 或其他之方法來分散時，需要加入少量約1〇〇份重橡膠重 量之1%到5達比例之纖維（12B)以便在複合物達到高度散開 之感應敏感之材料，這種少量之纖維（Ι2β)可使組件（丨〇， 20，30,或40)能夠迅速地加熱而得到上述之選擇性硫化。 圖式簡罩説明 本發明用某些零件之外形及零件之配置來說明，其較佳 之實施例將詳述在本明確之說明中，關於此點在此將以所 附之圖面來做圖例之說明。 。圊1係一三角膠之輪胎組件（丨〇 )之橫斷面視圓，其係將 彈性材料填入易於感應之粉粒（12A)或纖維（12B)加以預先 圖2係一側壁嵌入物之輪胎組件（2 〇)之橫斷面示意圖， 其為預先定形且填入對感應敏感之粉粒及組件。 圖3係一片之胎面膠（3〇)其填有感應敏 粉 纖維（12B)。

420633 棄號 88113581 年月 曰修正 五、發明說明（5) 圖5係一部份之輪胎總成（2 )以及一根據本發明之電氣感 應加熱裝置（6 )之實施例之橫斷面示意圖。 圖6係一輪胎總成（2)放置在一疏化用壓模（5)之橫斷面 示意圖’其有許多之感應線圈（6)放置在胎模（5)之四周周 圍。 圖示元袢符號簡單說曰卩 2 表示一輪胎總成 3 表示一胎殼 5 表示一輪胎硫化膜 6 表示一電感加熱線圈 10 表示一三角膠之輪胎組件 12A 表示一金屬粉粒 1 2 B 表示一纖維 14 表示一橡膠組件 2 0 表示一測壁嵌入物之輪胎組件 30 表示一胎面膠 40 表示一緩衝膠之輪胎組件 本發明之詳細說明 圓1-4表示由填滿有對感應敏感之粉粒（12A)或纖維 (12B)之彈性材料所製成之各種不同之輪胎組件。這些輪 胎組件包括但不限於一具有一預定橫斷面之橡膠三角膠 (10) ’ 一具有一預定橫斷面之低壓輪胎之側壁嵌入物 2 一胎面條片（30)及一緩衝膠層（40)其亦具有一預先 ^斷' 面每一片這些組件可以用倘未硫化之橡膠條 _^方式來提^。橡膠中填滿有對感應很敏感之粉粒

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(1 2 A )及纖維（1 2 B)，較佳之方法是在组件（1 〇, 2 〇，3 〇，或 40)定形以前將對感應敏感之粉粒（1 2Α)或纖維（12Β)混’合 在橡膠之原料（1 4)中，我們相信較佳是使用押出之方法來 預先將感應敏感之粉粒充份地混合及分散在組件中。 在輪胎技藝中整個輪胎產品通常是利用從其周圍之熱源 來增加其加熱量而使其硫化。其對每一組件所吸收之熱量 並沒有控制其熱量或加熱之時間。在本發明中，每一填滿 纖維之组件（10, 20，30,或40)在一指定之期間内能吸收 其他組件除外之一指定數量之熱能。這是有可能的因為當 感1線圈可在輪胎（2)之不同部位中激活粉粒而在一指定 =時間内產生一指定之熱量。這些預定之加熱與時間之曝 露可以協助輪胎（2 )之快速硫化，特別是在過去很難硫化 之輪胎厚度很厚之部份。 為了得到組件之最適當之感應加熱我們相信較佳係使用 敏感之材料例如鐵鐵或鎳之氧化物其他感應敏感之 材料。在試驗時，當鎳纖維或鐵之氧化物纖維以非常小的 數量”要幾％散在橡膠（14)中後，然後放在用來激活橡膠 組件之感應線圈中時就能顯示出在線圈受到激活時组件之 =度^增加起來。這種溫度之增加足以提供組件之硫化效 ^這種組件之加熱方法基本上提供了輪胎組件之一種内 =之决速加熱使輪胎組件之内部加硫或硫化能夠達成而同 柃能保持組件外部或周圍表面之未硫化狀態。這種去硫化 =内部之能力可使輪胎設計者提供不能用傳統輪胎之硫 化方法做快速硫化之部份。 —A月口 ”且件要預先混合對電感敏感之粉粒時則可能有

^20633 、 --— 案號 8811祁扪__年月日__ 五、發明說明（7) 許多硫化輪胎之方法，如前文所提的，組件在其放置在一 輪胎總成（2 )之前可以對其内部做部份之硫化。然後此預 先硫化之組件可用一傳統之方法完成其硫化。一種可代替 之方法是在做電感加熱之前，將填滿有對電感敏感之粉粒 之輪胎组件放入一輪胎組件之總成（2 )之中，然後將輪胎 總成（2 )放在一硫化機中，然後硫化所有未硫化之輪胎（2) 之外部表面，然後將輪胎（2 )放入一感應線圈中，然後做 電感加熱以完成這些預先成形之輪胎組件（10， 20，30,或 40)之硫化。另一種可代替之方法是將其次序反向而在做 電感加熱之前將預先定形之組件放入輪胎組件之總成中* 然後將輪胎總成放入一感應線圈中再進行電感加熱最後完 成輪胎總成（2)之硫化。 一最後可選擇之方法是將填滿對電感敏感之粉料（1 2 A) 或纖維（1 2B)之輪胎組件之預先定形之輪胎組件放進一輪 胎組件之總成中，然後同時進行電感加熱及傳統之輪胎 (2 )硫化。在所有上述之案例t我們相信藉由使用内部組 件之電感加熱可大大減少傳統硫化之時間。 一種使用電感加熱之最有利之地方在於準備一橡膠緩衝 膠（30)其為未硫化且填滿對電感敏感之粉粒並且放置在一 輪胎（2 )之胎面（3 0 )與胎殼（3 )之間。在此案例中，如圖5 中所示，胎面（3 0 )可以預先硫化而胎殼（3 )是預先硫化 的。這相當類似於使用在商用卡車輪胎之翻胎方法但亦同 樣地可應用在新輪胎之生產上。在這樣之案例中胎面（3 0) 對胎殼（3)之黏結與接合係利用一種感應電流作用在緩衝 膠（40)上以刺激對感應敏感之粉粒來產生緩衝橡膠層之快

O:\59\59825.plc 第10頁 4 2 0明：“一令 _ 案號$8113581 年月白 修正 五、發明說明（8) 速熱量而快速地去硫化緩衝層而且在輪胎（2)與胎殼（3)之 間產生一接頭。 我們相信藉由這種使用感應電流之方式，商用之卡車胎 可以用分鐘來s十真就能將它製造或翻修起來，因此可大大 減少翻胎或新胎之硫化時間。 一種可選擇之方法來準備預先定形之緩衝膠是以一種黏 著之方式來提供緩衝膠（40)其為一種液體之塗層填滿了對 電感加熱很敏感之粉粒。在這種案例中在胎面底下方及在 胎體之冠部上方可塗上一薄的塗層，此填滿對電感敏感之 粉粒之溥層（40)或黏耀·在組合後就可放入一感應圈中其在 激活後能在兩黏著層間產生一接頭，因而，可以接著胎面 (30)與胎殼（3)。 在所有上文所提之準備一種未硫化橡膠與對感電敏感之 粉粒與纖維之電感填入混合物之方法中必需注意在1 〇 〇份 之橡膠中只需要其1 %至2 %百分比範圍之少量纖維材料β這 些充份小的纖維可以使輪胎設計者將它們應用在幾乎任何 組件中而不會降低材料之總體性能特性。事實上，在很多 清況下些對電感敏感之短纖維可以增加輪胎組件之硬度 而且需要時可以用來促進組件之強度。那些含較高百分比 之填入電感敏感纖維之組件則可用來增強輪胎組件之性 能。我們相信當需要增加強度時，可以增加到5%之纖維材 料。然而在每〗〇 〇份之橡膠中在電感敏感粉粒中含量少到 0.01%之纖維可以使用在註明為在每1〇()份之橡膠中可用到 5 %或較少之對電感敏感之粉粒或纖維。雖則較佳實施例揭 示使用二預先定形之一種製品之中間物品其具有對電感敏

O:\59\59825.ptc 第11頁 420633 --- 案號881135幻_车月 日 鉻,τ 五、發明說明（9) ' 感之粉粒（12Α)與纖維（12Β)之橡膠混合物，需要說明的是 這種材料可以是一種液體或半液體混合物之未硫化橡膠2 胎黏著劑其對有對電感敏感之粉粒（〗2 A)或纖維（丨2 β) ^我 們也相信較佳是對電感敏感之粉粒（】2 a )或纖維（丨2 β)為金 屬的材料。最佳是金屬纖維（1 2 Β )需為鎳或鐵基之材料。 如圖5中所示，其表示一沿著一電力之電感加熱裝置（6) 之整條輪胎總成（2)之橫斷面示意圖。 另外如圖6中所示’其表示在一輪胎硫化膜（5 )之輪胎總 成（2)之橫斷面示圓’在壓模（5)之周圍具有許多電感^ ^ 線圈（6)。圖5及6各表示完成上述之說明所需之硫化方法 之裝置。 ' 要瞭解本發明可使用於幾乎任何之輪胎組件但最佳是使 用在具有一厚橫斷面之組件，或者是埋在輪胎内部之組 件。而同樣地較佳的是輪胎之組件可以簡單到只是在兩組 件間例如上文所述之胎面與胎殼間之一接合層，或是可選 擇使用一種黏劑之形式。 本發明之較佳實施例已在上文中說明。顯而易見地，對 於悉知本藝之專技人員，對於上述之方法在不離本發明之 一般範圍下，可加以更改與修正。我們打算包括所有這種 修正與改變都伴隨在附加之申請專利範圍或其相當範圍所 定之範圍内。

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Claims (1)

1. ----案號 申請專利範圍 1 ·—種選擇 分散許多 預先定形 組件； 玫置輪胎 線圈來進行感 胳組件之外部 2·選擇性地 預先選擇 表面至少部份 3 ·根據申請 括之步驟特徵 在進行感 組件之總成中 放置輪胎 然後完成 4· 一種未硫 物品具有一預 一種橡膠 合物。 5.—種液體 著劑之特徵為 一種具有 六 420633 : 88Π3581 年 月 B 修正 性地硫化輪胎組件之方法其步驟之特徵 金屬粉粒或纖維在一橡膠混合物中；. 橡膠混合物使其成為一具預定橫斷面之輪胎 組件在一感應加熱之線圈中，激活感應加埶 應加熱因此使輪胎組件之内部硫化，然而^ 表面則保持部份地或完全地未硫化。 硫化輪胎組件之方法其步驟之特徵倘包括. 一輪胎組件之時間與能量之輪廓以確保外部 未硫化然而輪胎組件之内部則已硫化。 專利範圍第1項之選擇性硫化輪胎組件倘包 為： 應加熱前放置預先定形之輪胎組件在一輪胎 * 總成在一感應線圈中且進行感應加熱；及， 輪胎總成之硫化》 化之橡膠輪胎組件，做為—在製造時之中間 定之橫斷面形狀，輪胎組件之特徵為. 之混合物具有對電感敏感之粉粒與纖維之混 或半液體之未硫化橡躍·輪胎黏著劑，輪胎黏 « 對電感敏感之粉粒或纖維之橡膠混合物。