WO2010105316A1 - Etapa de vulcanização de pneus em autoclave com sistema de aquecimento por indução aplicada em processo de vulcanização/recauchutagem de pneus - Google Patents

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Definitions

  • the invention converges to an explicit evolution of the tire vulcanization process, where it is differentiated from everything known in the state of the art by presenting the autoclave vulcanization step performed by marked heating in an induction system, which will cause the vulcanization itself of a tire prepared for retreading, for example.
  • the unprecedented vulcanization step is especially useful during the retreading process of radial tires, where, however, its positive and differentiated results are also measured for other types of tires.
  • the applicant adds value to the emerging tire retreading activity, as it achieves an explicit productivity improvement in the vulcanization process itself without compromising the quality of the end product.
  • the new step of induction vulcanization the oxidation of the surface of the metallic components that compose the physical structure of a tire is avoided, avoiding or less minimizing possible deformations of the tire at the end of the process.
  • the autoclave vulcanization step with induction heating system is now characterized by a perfect temperature control inside the autoclave.
  • the radial tire has a complex structure, revealed through Figure 1, which allows the description of the following main components:
  • - Housing Bag is the steel or textile structure that conforms the tire in radial tires is entirely metallic, or mixed textiles with metal, with different construction diago ⁇ final tire whose structure is usually textile and has angulation of canvas and different formatting.
  • - Work canvases are the tread tarpaulins that have the function of conformation, structuring and movement of the tire.
  • vulcanization Dating back to 1839 by US inventor Charles Goodyear, it generally consists of applying heat and pressure to a rubber composition to give the shape and properties of the final product. Rubber is heated in the presence of sulfur and accelerating and activating agents, forming crosslinks in the individual polymer molecules, responsible for the development of a rigid three-dimensional structure with strength proportional to the amount of these bonds. It is emphasized here there are also cold vulcanization process.
  • A1 Bonding rubber over the new tread applied. It consists of the rubber to be vulcanized that joins the carcass with the new materials applied under the tread area.
  • A2 area for repair and chiseling, where rubber will be applied to fill it as well as padding for internal reinforcement.
  • A3 bonding rubber over the stains, which is the rubber to be vulcanized that joins the inner structure of the carcass with the stain that is intended to reinforce it where it was damaged.
  • A4 Rubbers with various compounds subject to vulcanization in different areas of the tire as a means of repair and repair, or even retreading itself.
  • Vulcanization is applied to add rubber over a "used tire” for reuse, since in load, machinery and agricultural sectors the tire structure corresponds to a range of up to 82% of the carcass structure representing a great waste its non-reuse .
  • the "prepared tire” represents the end product already prepared to receive the vulcanization procedure, where a new "tread” is applied (alternatively the tire can be prepared to partially repair some part of its structure that was damaged during its use).
  • the following sequence of steps for the retreading process is defined to enable this reuse, as defined in the block diagram shown in Figure 3, where it is possible to describe the steps:
  • Tire preparation step (1) also known as an "envelope", consisting of the application of a rubber wrap that covers the entire outer area of the tire and is terminated in the tire bead with the wheel or side of the tire.
  • envelope also known as an "envelope”, consisting of the application of a rubber wrap that covers the entire outer area of the tire and is terminated in the tire bead with the wheel or side of the tire.
  • tire depending on the length of the wheel flap which if long will require use of envelope called rim envelope and if short will assume the shape of a flange that covers part of the side of the tire and requires a shorter envelope length for its cover and sealing being named on the Flanged envelope market.
  • the function of the application of the envelope element is to isolate the used tire itself from the internal atmosphere of the autoclave equipment where in addition the wrap has a nozzle whose function is to provide its connection to a hose inside the autoclave itself.
  • Flannel envelope and bead differ basically by the length of the flap which when lengthened can be used in sealing ring or short flap wheel assemblies;
  • Conjugated or innerlop envelope This type does not require rim or wheel mounting and is sealed by a rubber element that covers the inside of the tire. air chamber and are driven by the fact that the conjugate has only one sealing point and innerlop is sealed on each side of the tire.
  • connection of the envelope nozzle to the inner hose of the autoclave keeps the tire atmosphere under the external pressure control of the tire, so pressurizing the internal environment of the autoclave causes a negative pressure differential causing the external environment to the connected tire is always at a lower pressure than the internal environment of the autoclave, the main consequence being that as this wrap is made up of an extremely flexible rubber formulation the pressure differential causes the air outlet trapped between the envelope and the tire causing the envelope to compress over the entire periphery of the tire covered by the memo, thereby enabling the new tread or any rubber to be vulcanized to receive adequate pressure so that there is a joint between the parts. .
  • the negative pressure level contained within the envelope with the tire can be controlled by injecting air through the contact hose, and by applying compressed air the mechanical pressure level exerted by the envelope on the tire can be controlled. tire.
  • a "double-pressure" system is used in this case, an "air bag” component is used which is a reinforced air chamber whose function is to provide resistance to high pressure and temperature, where it causes compressed air inside to exert pressure on the sides and the tire bead against the wheel causing the envelope sealing with the internal environment of the autoclave. To achieve this effect, the air bag pressure must always be higher to obtain the differential that will maintain the envelope seal over the tire. It is further envisaged to use a “protective” component, which is a rubber element mounted between the wheel and the air bag.
  • the wheel is a metallic element Mounted between the tire lugs, the function of which is to hold the air bag within the compressed tire by the pressure applied therein and to perform a sealing function on the edges of the vulcanization envelope;
  • a "sealing ring” element is mounted, which is a metal element mounted individually on each of the tire beads replacing the function of the wheel sealing the outer surface of the tire enveloped by the envelope. vulcanization, eliminating the use of air chamber and the rubber protector used between the wheel and the air chamber.
  • Autoclave Vulcanization Step (3) The prepared tire is introduced into an autoclave device where it is exposed to special conditions of pressure, temperature and vulcanization time.
  • Vulcanization pressure The pressure exerted on the compounds subject to vulcanization is an essential element in joining two surfaces in view of the material structure and the conditions of use of the tire which requires a strong connection between the tire surface and the tire. new rubber applied to be vulcanized.
  • the action of pressure on the rubber compound to be vulcanized in the autoclave is effected by the compressed air inside the autoclave that acts on the tire by the pressure differential exerted by applying the sealed envelope on the tire that can be mounted with a bag. air or sealed by sealing rings.
  • a.1 Pressure parameter in single pressure system also known as "disassembled” we find pressure differential only between the envelope and the tire, so what determines the compression of the materials is the compressed air inside the autoclave and the differential. pressure resulting from the connection of the envelope to the external atmosphere of the autoclave.
  • Autoclave pressurization parameters are considered to be: 4 to 6 kg / cm2
  • the differential pressure between the internal autoclave environment and the envelope interior is normally given by the pressure from the interior of the autoclave, connected to the external environment of the autoclave and which can be reduced during the process by injecting compressed air while maintaining the same differential as between the autoclave and the air bag, since equalizing the two pressures would cause the compression of the envelope to be lost on the tire, thereby damaging the tire. the adhesion of the two materials.
  • a.2 Pressure parameter in double and third pressure systems In the case of pressurization systems where the air bag the tire undergoes the action of two inflation pressures, the first being the need to keep the envelope tightly sealed at the rim of the tire. retaining the structural conformation of the tire shall be the upper pressure of the process, the other shall be the pressure inside the autoclave which compresses the envelope against the tire as a function of the atmosphere between the tire and the envelope being connected to the external atmosphere of the tire. Autoclave causing a negative pressure differential between the interior of the machine and the external environment connected by the hose hose which is connected to the ambient pressure. Autoclave pressure parameters are pressures normally ranging from 4 to 6 kg / cm2, where the recommended pressure differential between autoclave and tire air bag is in the range of 1, 5 and 3.0 kg / cm2. cm2.
  • Vulcanization Temperature Parameter Correct application of temperature (or a temperature range) is critical for the rubber to be brought into a state in which elastic properties are imparted or restored or improved.
  • temperature or a temperature range
  • vulcanization temperatures in the range of 100 ° C having been established in the retreading area. up to 150 ° C as vulcanization temperature parameters where virtually the full range of commercially used materials are vulcanized.
  • Autoclave Preheat Time This is the time when the equipment rises from room temperature to pre-set vulcanization temperature. This does not mean that the tire follows this temperature, it merely refers to the reading of the temperature inside the equipment. This time varies greatly depending on the installation conditions of the equipment, ambient temperature, model of the equipment, heat exchange systems, etc., where the acceptable retreading time is within a range of 15 to 45 minutes,
  • Vulcanization time comprises the time between the end of the preheat period with temperature stabilization at the operating limits and the time required for all areas of the tire that need vulcanization. In the area of cargo tires the times vary depending on the mounting methods from 105 to 180 minutes, where in the evolution of this time the following vulcanization phases are defined:
  • Preliminary phase defined by the time when no vulcanization occurs. During this period the rubber behaves thermoplasticly and reduces its viscosity due to the combined effect of heating and macromolecular splitting.
  • the onset of vulcanization may be rapid or delayed. In molding processes, compound flow must be maintained until all tire cavities are filled and air is allowed to escape. Very rapid vulcanization onset is not advisable in most cases as it will interfere with processing safety and may eventually lead to vulcanization beginning before the tire or mold cavities are completely filled.
  • Boiler is a metal container whose function is the generation of steam by heating the water. Direct steam is typically used in equipment such as autoclaves where steam is directly injected into the pressure vulcanization chamber and it comes into direct contact with the rubber to be vulcanized.
  • Indirect steam is used in structures with different shapes and may mention the most common: copper, iron or steel coils circulating the steam and transmitting heat to its surface and transferring it to the environment directly in the case of autoclaves heating the mold in which This is fused to your body or forming a wrap around the mold to be heated.
  • Vulcanization chamber is arranged around the vulcanization mold to which steam circulates and heats it;
  • Autoclave is the metal container where pressure and temperature are applied for a predetermined time to perform the vulcanization process of the "prepared tire", which is its main components:
  • Ventilation system composed of electric motor, propeller and air conductors along the inner wall of the autoclave whose function is to convect the heated air and maintain a homogeneous air temperature at all vulcanization points.
  • Airbag Inflation System Internal piping and hose systems that are used to maintain and control the compressed air of tires when they are fitted with air bags.
  • -Envelope inflating system piping system and inner hoses connected to the tire envelopes whose main function is to maintain and control the pressure exerted by the envelopes on the tire by the differential pressure existing between the pressurized autoclave atmosphere and the ambient atmosphere. by controlled injection of compressed air to adjust the force of compression exerted on the tire reducing it.
  • Envelope vacuum system plumbing system in conjunction with or in parallel with the envelope inflating system whose function is to maintain or control the vacuum pumping of the envelopes allowing increased air removal from the envelope and consequently increasing the compression force over the tire or avoiding its drastic reduction in case of accidental holes in the envelope.
  • -Heating system are the components designed to vulcanize the tire can be made by various methods that are direct or indirect steam, electricity, thermal fluid.
  • Mono-pressure system developed by mounting tires with only innerlop or conjugate envelopes or vulcanizing rim assemblies, this system uses only the differential pressure between the autoclave's inner atmosphere and the atmospheric pressure of the The use of this environment is restricted to radial steel tire as diagonal or structurally constructed tires with textile tarpaulins such as nylon, rayon or polyester need to be fitted. wheel gearing and application of internal pressure to avoid damage, shape, structure or conformation by applying temperature on its components.
  • Double pressure system developed through the assembly of wheel, air bag, protector and wheel that allows the application of pressure in the air bag, creating a differential atmosphere between the tire and the internal environment of the autoclave.
  • Higher air bag pressure has the function of sealing the envelope as well as maintaining the original structure, shape and shape of the product in case of tires with textile canvas such as nylon, rayon or polyester, which are sensitive to temperature increase.
  • Third pressure system similar to the double pressure system, differing in that it has a control system of injection of compressed air returning by piping the envelopes that maintains the differential pressure of this with the atmosphere of the autoclave, whose The function is to provide variation of the differential pressure, reducing it to reduce the wear caused by the envelope forming pressure on the tread designs that cause thinning of the envelope wall and its consequent tear, hole, deformation and stretching.
  • Boiler efficiency determined by the following parameters:
  • metals such as copper and iron
  • copper and iron have their last unstable electronic layer, that is, this last layer has a great facility for losing electrons. These free electrons wander from atom to atom, with no definite direction. Since electrons have no definite direction, the atom that has lost electrons easily regain them from neighboring atoms. Because they are so easy to lose electrons, metals are widely used in the manufacture of electrically conductive and electro-electronic wires. The loss of electrons allows us to state that metals have a good flow of electrons inside them.
  • Rubbers may have a wide variety of eietric properties (including electricity and magnetic) and the suitable composition may be highly conductive or fully insulating. Rubbers do not allow electrons to pass through. Their atoms have great difficulty giving or receiving electrons in their valence shell. To promote electrical conductivity in rubbers, different materials such as metallic particles, intrinsic conductive polymers (PCI) and carbon black have been added to material formulations in order to create the necessary electrical properties of rubbers.
  • PCI intrinsic conductive polymers
  • carbon black particles tend to form conductive tracks in the insulating matrix, which depend on the amount of charge used.
  • the resistivity of the compositions is essentially that of the insulating medium.
  • percolation composition a critical concentration value is reached from which resistivity begins to decrease rapidly, called percolation composition, due to the formation of a conductive path within the insulating matrix.
  • electromagnetic induction it is the fundamental principle on which transformers, generators, electric motors and most other electric machines operate.
  • a "magnetic field" is created by a magnet-induced current in a circular loop.
  • a moving magnet relative to the loop
  • the magnet causes the magnetic flux out of the north pole of the magnet to enter more or less intensely into the loop and with the magnet stopped the flux is constant.
  • the direction of the electric current presents itself in a particular direction, and when the same pole moves away, the direction of the current reverses.
  • the magnetic induction system causes heating from an electric current that generates an electromagnetic field triggered by the presence of a metal body placed on its base, where the vibration of the molecules that generates heat.
  • Induction heating is usually achieved when a current passes through a generally copper metal coil.
  • a current passes through a generally copper metal coil.
  • the movement of current through these coils creates a magnetic field which surrounds the metal material, producing an electric current within the material and this generates heat.
  • induced currents are produced not only in the conductor wires, but in any massive conductor, moving in a magnetic field or traversing a variable magnetic flux.
  • induced currents are produced not only in the conductor wires, but in any massive conductor, moving in a magnetic field or traversing a variable magnetic flux.
  • eddy currents are defined as currents that circulate in metallic nuclei subject to a variable magnetic field, presenting the form of small concentric circles where at each point inside the nucleus the current is null because the effect of one current is nullified by another. However, this does not happen in the periphery. Then the currents, all with the same meaning, add up and circulate around the periphery of the nucleus. This causes the core to warm up by the Joule effect, requiring additional power from the source. These currents can reach very high values, causing the material to heat up, where only this heating is undesirable, the phenomenon called “eddy losses" occurs.
  • Voltage inverters are static converters designed to control the flow of electricity between a direct voltage source and a single- or multi-phase alternating current load, with control of the effective value of the voltage and frequency, depending on Inductive heating is one of the most commonly used applications for this type of technology.
  • Second condition in diagonal or radial textile tires because they have nylon, rayon or polyester tarpaulin construction they only get induction in the rubber, depending on the formulation and the conductivity of the material of the tire structure.
  • Third condition There may be cases where there are induction difficulties (on a timely or general basis) that may be partially or fully alleviated or compensated at the perimeter of the tire by applying the envelope with extremely conductive materials surrounding the tire and performing driving across the surface. internal or external, as there are types of envelopes that cover all areas of the tire manufactured normally requiring only changes in their formulations.
  • the induced current density in the super- The workpiece surface is raised and decreases as the distance to the surface increases. This phenomenon is known as SKIN EFFECT.
  • the depth of penetration is of utmost importance for inductive heating engineering because it is through the depth of penetration that approximately 90% of the total energy is induced in the part or region to be heated.
  • the penetration depth value (d) depends on the material resistivity [r (in ohm meter)] and relative permeability (m r) and the heating current frequency [f (in Hertz - hz).
  • inductive heating is limited to the surface layers, and the tire core must remain unchanged, where this condition has advantages in energy conservation and reduced distortion to which the tire part is exposed. , (which is found when compared to conventional systems where the part undergoes prolonged and total heating time.)
  • the ideal frequency does not always represent the selection with the lowest cost benefit.
  • the selection of the power operating frequency is influenced by other factors such as the extent of the range of the various cross sections to be heated and the proportion they represent in the total volume produced.
  • Another factor to be considered is the process formulations of rubber that may influence the conduction and the heating coefficient.
  • the part is not deformed because the forces produced on the surface do not change the shape of the core that remains cold
  • the autoclave does not need to absorb and homogenize the heated mass and is no longer a source of heat and therefore energy;
  • Figure 2 is a longitudinal sectional view showing areas of vulcanization of a tire
  • Figure 3 is a block diagram representation showing the step flow of the vulcanization process where the last step relates to that provided with an autoclave induction heating system;
  • Figure 4 is a block diagram representation showing the flow of the vulcanization step of the tire with autoclave induction heating system
  • Figure 5 is a front view representation of a tire-loaded autoclave apparatus revealing its basic constructivity of the induction heating system
  • Figure 6 is a longitudinal sectional view of a tire-loaded autoclave apparatus revealing its basic constructivity of the induction heating system.
  • the basic parameters of the induction heating autoclave vulcanization process to succeed in the tire vulcanization process the basic variables involved in the process are: pressure; temperature and time.
  • a pressure in the range 2 to 6 kg / cm2 is defined;
  • a pressure in the range of 4 to 7 kg / cm2 is set in the air bag, a pressure in the range of 6 to 9 kg / cm2 and a differential pressure between air bag and autoclave in the range of 1.5 is further defined. 3 kg / cm2 higher in the air bag;
  • a pressure in the range of 4 to 7 kg / cm2 is defined in the autoclave, a pressure in the range of 6 to 9 kg / cm2 and in the envelope a pressure in the range of 5 8 kg / cm2, where differential pressure between air bag and autoclave in the range of 1, 5 to 2.5 kg / cm2 higher in the air bag and differential pressure between envelope and autoclave in the range of 0.7 to 1, 5 Kg / cm2
  • Vulcanization time parameter varies according to material formulations, material conductivity and material thickness of tire components, where this rule defines whether induction will be applied directly or indirectly, usually through heat conduction, emphasizes Regardless of the formulation, the materials vary in vulcanization over a period of 5 to 30 minutes / mm applied thickness, considering the positions of the heat sources in the carcass structure.
  • Vulcanization temperature parameter Normally the applied temperature is in the range of 75 to 150 ° C for the vast majority of materials, such as bonding rubber in general, tread compound, laminated rubber, anti-corrosion compound. fatigue,
  • variable speed is low
  • industrial machinery it is recommended to apply a temperature in the range of 130 to 150 ° C, without many risks or quality implications.
  • Rubber devulcanization process Using the same means of induction application, the vulcanization process can be reversed, mainly aiming at reversing the structural chain formed by the canvas and the volume around its structure so that the Devulcanization fully and partially affects the bonding of the rubber with the tarpaulin to facilitate the extraction of large layers of rubber to recycle the material, especially radial tires whose complex rubber-combined steel wire chain makes the extraction process very difficult. of material.
  • the tires will be autoclave-loaded without any kind of fitting, fitting at most as similar product lines as possible for standardization of time and temperature.
  • Conductivity of applied materials There are two types of tire construction which are the radial tire, usually made up of metal pads and the diagonal tire, usually made up of textile pads like nylon, polyester.rayon.
  • the qualification of the material to be applied must be taken into account to obtain through them the conductivity necessary for the indirect heating.
  • the envelope and the inner lining of the conductive rubber mounted internally on the tire due to its constructive characteristics, it undergoes deformation with heat and as a result normally the induction devices can only operate on the outside of the tire. as there is a need to vulcanize the fitted tire. In this case the induction will be applied directly by driving the mounting materials and accessories, as well as on specific parts of the tire that enable the application of the induction.
  • Structural components of the tire radial tires usually feature steel wires throughout their construction, which greatly facilitates the inductive process, their structure is not easily deformed by the action of heat. envelope system with sealing rims or rubber inner sealing with the inner side free, which facilitates induction positioning from the inner side of the tire as an option for installation. In this case the induction will be applied to the structure of the carcass which, being made with metal components, makes the process easier and more economical to manufacture the autoclave.
  • Suitable induction systems basically an induction system, is composed of power source of the most varied models in function of the necessary power and frequency of the inductor that will be conformed to the dimensional specifications of the tire and accessories such as concentrator of field.
  • the appropriate induction frequencies to be applied are determined, where this varies directly depending on the formulation of the materials as rubber that can receive different conductive components and at different concentrations. which will influence the choice of the appropriate power sources for the heating. as well as in the inductor and eventually field concentrator.
  • the ideal frequency does not always represent the most cost-effective selection since other factors such as the extent of the range a of the various cross sections to be heated, the proportion in the total volume produced, the temperature that in the case of rubber is much smaller than comparatively if it is used in metal components.
  • Induction application methods can be classified into:
  • the external inductors (le), located in the outer areas of the tire (Pn), including a continuous ring in the radial direction of the tire (Pn) comprising the two beads are considered.
  • inductor components notably external inductor (le), internal inductor (In) and central inductor (Ic) components
  • FP power source
  • the inductive tire components (Pn) receive the inductive loading action, which can be as follows: external inductors (le), located in the outer areas of the prepared tire (Pp). ), including forming a continuous ring in the radial direction of the tire (Pn) encompassing the two beads (T1); internal inductors (li) located in the inner areas of the prepared tire (Pp) and central inductors (Ic) located in the bead (Tl) areas of the prepared tire (Pp).
  • This step by significantly reducing energy consumption
  • Heat transfer occurs between the tire components (Pn) undergoing induction process, where this step is characterized by the lower fatigue between the tire components during the induction process;
  • Tire cooling (5) occurs by conduction and convection process, where this stage is characterized by giving a final finish of the tire in less time.

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Abstract

Uma etapa de vulcanização de pneus em autoclave com sistema de aquecimento for indução aplicada em processo de vulcanização/recauchutagem de pneus representa uma solução inventiva baseada no principío que materiais condutivos, metal e borracha, podem ser aquecidos através da tecnologia de indução de calor nas lonas de aço, ou na borracha dependendo das características construtivas e estruturais do tipo de pneu a ser vulcanizado e ainda dependendo do nível de condutividade e materiais empregados em sua fabricação, onde dentro deste novo processo tem-se que para uma peça na forma de pneu, o aquecimento indutivo é limitado às camadas superficiais deste e seu núcleo deve permanecer inalterado, onde esta condição apresenta vantagens na conservação de energia e na distorção reduzida à que fica exposta a peça "pneu", onde a penetração de calor nas áreas a serem vulcanizadas será efetuada por condução exigindo assim apenas tempo necessário para o calor atingir tal área. Em derradeiro uma vez carregado o equipamento autoclave com pneus preparados (Pp) a vulcanização do pneu pode ser obtida por indução externa (Ie), indução interna (Ii) e indução central (Ic), onde a escolha do tipo de indução aplicada é definida por parâmetros previamente conhecidos para o pneu preparado (Pp), tal como condutividade dos materiais aplicados e montados para auxiliar o processo de vulcanização; condutividade dos componentes estruturais do pneu; sistemas de indução adequados e posicionamento dos dispositivos de indução.

Description

"ETAPA DE VULCANIZAÇÃO DE PNEUS EM AUTOCLAVE COM SISTEMA DE AQUECIMENTO POR INDUÇÃO APLICADA EM PROCESSO DE VULCANIZAÇÃO/RECAUCHUTAGEM DE PNEUS"
O presente pedido de patente de invenção do titulo em epígrafe e objeto de descrição e reivindicação nesta cártula trata de uma solução inventiva no campo de aplicação ditado pela indústria de pneus e recauchutagem de pneus, a qual se caracteriza por lançar mão do consagrado processo de vulcanização de material elastomérico, também denominado de borracha.
A invenção converge para uma explicita evolução do processo de vulcanização de pneus, onde o mesmo é diferenciado de tudo que se conhece no estado da técnica por apresentar a etapa de vulcanização em autoclave realizada por aquecimento balizado em inédito sistema de indução, a qual irá provocar a vulcanização propriamente dita de um pneu pre- parado para recauchutagem, por exemplo.
Por este principio a inédita etapa de vulcanização se apresenta especialmente útil quando do processo de recauchutagem de pneus radiais, onde, no entanto, seus resultados positivos e diferenciados são aferidos também para outros tipos de pneus.
Ao lançar mão deste inédito conceito de vulcanização com aquecimento por tecnologia de indução o requerente agrega valor à emergente atividade de recauchutagem de pneus, pois consegue um explicita melhoria de produtividade no processo de vulcanização propriamente dito, sem que se faça comprometer a qualidade do produto final obtido, na figu- ra de um pneu, pois com a nova etapa de vulcanização por indução se faz evitar a ocorrência de oxidação da superfície dos componentes metálicos que compõem a estrutura física de um pneu, e evitando ou ai menos minimizando possíveis deformações do pneu ao final do processo.
Ainda sob a óptica do processo de vulcaniza- ção propriamente dito, a etapa de vulcanização em autoclave com sistema de aquecimento por indução passa a se caracterizar por aferir um controle perfeito da temperatura no interior da autoclave.
Em derradeiro é possível afirmar que o inédito processo ora reivindicado é caracterizado por ser uma solução ecologicamente correta, pois se trata de uma tecnologia limpa, que não descarta material residual do processo de vulcanização do pneu.
Assim, é conclusivo que a etapa de vulcani- zação em autoclave com sistema de aquecimento por indução, que é parte vital do processo de vulcanização de pneus ditos recauchutados, é provido de inovação, com atividade inventiva e aplicabilidade industrial, atendendo aos requisitos de patenteabilidade, notadamente como patente de invenção, conforme disposto no artigo 8o da Lei 9.279.
FUNDAMENTOS PA TÉCNICA: a fim de propiciar veracidade ao contexto explicitado no quadro introdutório será apresentada uma completa explanação sobre o estado da técnica para o processo de vulcanização de pneus convencional, onde será possível a um técnico versado no assunto reconhecer seus aspectos limitantes, para em momento pos- terior discorrer sobre as vantagens agregadas com a introdução da inédita etapa de vulcanização em autoclave provida de sistema de aquecimento com tecnologia de indução.
Do conceito construtivo de um pneu: o pneu radial apresenta uma estrutura complexa, revelada através da figura 1 , que permite a descrição dos seguintes componentes principais:
- Banda de rodagem (P1 ): trata-se da área de contato do pneu com o solo;
- Ombro (P2): trata-se da área de transição da banda de rodagem para os flancos do pneu;
- Flancos (P3): trata-se área de sustentação da estrutura do pneu.
- Talão (P4): trata-se da área de contato e fixação do pneu com a roda para sua montagem.
- Lona da carcaça (P5): consiste na estrutura de aço ou têxtil que conforma o pneu, em pneus radiais é exclusivamente metálico, ou misto, têxtil com metal, com construção diferenciada do pneu diago¬ nal cuja estrutura é normalmente têxtil e tem angulação de lona e formatação diferente. - Lonas de trabalho (P6): são as lonas da banda de rodagem que tem a função de conformação, estruturação e movimentação do pneu.
- Lona de proteção (P7): são lonas cuja fun- ção é proteger a estrutura da banda de rodagem; e
- Área interna da carcaça (P8): área onde se aloja o saco de ar ou o ar diretamente em pneus sem câmara.
Do conceito de vulcanização: datado de 1839 pelo inventor estadunidense Charles Goodyear que consiste geralmente na aplicação de calor e pressão à uma composição de borracha, a fim de dar a forma e propriedades do produto final. A borracha é aquecida na presença de enxofre e agentes aceleradores e ativadores, formando ligações cruzadas nas moléculas do polímero individual, responsáveis pelo desenvolvimento de uma estrutura tridimensional rígida com resistência proporcional à quantidade destas ligações. Ressalta-se aqui existem também processo de vulcanização a frio.
Do conceito de recauchutagem de pneus: é um processo de reaproveitamento de um pneu usado, no qual sao definidas áreas principais de vulcanização, tal como revelado na figura 2, a saber:
- Área (A1 ): Borracha de ligação sobre a banda de rodagem nova aplicada. Constitui-se da borracha a ser vulcanizada que une a carcaça aos novos materiais aplicados sob a área da banda de rodagem.
- Área (A2): área de consertos e escariações, onde serão aplicados borracha para preenchimento desta bem como man- chões para reforço interno.
- Área (A3): borracha de ligação sobre os manchões, que é a borracha a ser vulcanizada que une o a estrutura interna da carcaça ao manchão que tem a finalidade de reforçar-la onde foi danificada.
- Área (A4): Borrachas com compostos diversos sujeitos a vulcanização em áreas diversas do pneu como forma de reparação e consertos, ou mesmo a recauchutagem propriamente dita.
Do processo de recauchutagem: a vulcanização é aplicada para se adicionar borracha sobre um "pneu usado", visando sua reutilição visto que em setores de carga, máquinas e agrícolas a estrutura do pneu corresponde a uma faixa de até 82% da estrutura da carcaça representando um grande desperdício sua não reutilização. O "pneu preparado" representa o produto final já preparado para receber o procedimento de vulcanização, onde neste é aplicada uma nova "banda de rodagem" (alternativamente o pneu pode ser preparado para reparar parcialmente em alguma parte de sua estrutura que foi danificada durante seu ciclo de rodagem), onde para viabilizar este reaproveitamento é definida a seguinte sequencia de etapas para o processo de recauchutagem, tal como definido no diagrama de blocos revelado através da figura 3, onde é possível descrever as etapas:
Etapa de preparação do pneu (1 ): também denominada de "envelope", constituindo-se da aplicação de um envoltório de borracha que recobre toda a área externa do pneu tendo sua terminação vedada no talão do pneu com a roda ou com a lateral do pneu dependendo do comprimento da aba da roda que caso seja comprido exigirá uso de envelope denominada envelope aro e se for curto assumirá formato de uma flange que recobre parte da lateral do pneu e exige um comprimento menor do envelope para seu recobrimento e vedação sendo denominada no mercado de envelope flangeado.
A função da aplicação do elemento envelope reside em de isolar o pneu usado propriamente dito da amosfera interna do equipamento autoclaveonde em complemento o envoltório possui um bico que tem por função prover a sua conexão a uma mangueira no interiuor do próprio autoclave.
Dos tipos de envelope utilizados:
1. Envelope flanaeado e talão: diferenciam- se basicamente pelo comprimento da aba que quando é comprido pode ser u- tilizado em montagens com aro de vedação ou com roda de abas curtas;
2. Envelope conjugado ou "innerlop": este tipo dispensa a montagem com aros ou roda sendo sua vedação executada por e-lemento de borracha que reveste a parte interna do pneu substuindo a camará de ar e direnciam-se pelo fato do conjugado possuir apenas um ponto de vedação e innerlop é vedado em cada uma dos lados laterais do pneu.
A ligação do bico do envelope à mangueira interna do autoclave mantêm a atmosfera do pneu sob o controle da pressão externa da mesma, portanto ao se pressurizar o ambiente interno da autoclave este provoca um diferencial de pressão negativo fazendo com o que o ambiente externo a que o pneu esta conectado esteja sempre com uma pressão menor que o ambiente interno da autoclave , tendo como consequência principal o fato de que como este envoltório é constituído de uma formulação de borracha extremamente flexível o diferencial de pressão provoca a saida de ar retida entre o envelope e o pneu fazendo com que o envelope exerça uma compressão sobre toda a periferia do pneu abran- -gida pelo memo , possibilitando assim que a nova banda de rodagem ou qualquer borracha a ser vulcanizada receba uma pressão adequada para que haja uma união entre as partes.
Normalmente o nível de pressão negativa contido no interior do envelope com o pneu pode ser controlado através da injeção de ar pela mangueira de contato com a atmosfera, e com a aplicação de ar comprimido pode se controlar o nível de pressão mecânica exercida pelo envelope sobre o pneu.
- Etapa de montagem do pneu com roda (2): usa-se para um sistema denominado de "dupla-pressao" neste caso é utilzado um componente "saco de ar" que é uma camará de ar reforçada cuja função reside em prover resistência à alta pressão e temperatura, onde para tal faz com que o ar comprimido contido em seu interior exerça pressão nas laterais e o talão do pneu contra a roda provocando a vedação do envelope com o ambiente interno da autoclave. Para se obter tal efeito é necessário que a pressão do saco de ar seja sempre mais alta para se obter o diferecial que manterá a vedação do envelope sobre o pneu. É prpevisto ainda o uso de um componente "protetor", que é um elemento de borracha montado entre a roda e o saco de ar.
Por sua vez a roda é um elemento metálico montado entre os talões do pneu cuja função reside em manter o saco de ar no interior do pneu comprimido pela pressão aplicada em seu interior e exercer uma função de vedação das bordas do envelope vulcanização;
Em derradeiro na montagem do pneu junto à roda, é montado um elemento "aro de vedação", que é um elemento metálico montado individualmente em cada um dos talões do pneu substituindo a função exercida pela roda de vedar a superfície externa do pneu envolvida pelo envelope de vulcanização, dispensando o uso de camará de ar e do protetor de borracha utilizado entre a roda e a camará de ar.
Etapa de vulcanização em autoclave (3): o pneu preparado é introduzido no interior de um equipamento "autoclave", onde o mesmo é exposto à condições especiais de pressão, temperatura e tempo de vulcanização.
-Etapa de descarregamento do autoclave (4);
- Etapa de desmontagem do pneu (5); e
- Etapa de resfriamento do pneus (6).
Dos parâmetros básicos da etapa de vulcanização em autoclave: para se obter sucesso no processo de vulcanização de pneus as variáveis básicas envolvidas no processo são:
a. Pressão de vulcanização: a pressão e- xercida sobre os compostos sujeitos a vulcanização é um elemento imprescindível na união de duas superfícies em vista da estrutura do material e das condições de uso do pneu que necessita de uma forte ligação entre a superfície do pneu e a nova borracha aplicada a ser vulcanizada.
Normalmente a ação da pressão sobre o composto de borracha a ser vulcanizado na autoclave é efetuada pelo ar comprimido do interior da autoclave que atua sobre o pneu pelo diferencial de pressão exercido pela aplicação do envelope vedado sobre o pneu que pode ser montado com um saco de ar ou vedado por aros de vedação.
a.1 Parâmetro pressão no sistema mono- pressão: também conhecido como "desmontado" encontramos diferencial de pressão apenas entre o envelope e o pneu, então o que determina a compressão dos materiais é o ar comprimido do interior da autoclave e o diferencial de pressão resultante da conexão do envelope com a atmosfera externa da autoclave. Considera-se como parâmetros de pressurização da autoclave: 4 a 6 kg/cm2 A pressão diferencial existente entre o ambiente interno da autoclave e o interior do envelope é normalmente dada pela pressão do interior da auto- clave, ligada ao ambiente externo da autoclave e que pode ser reduzida durante o processo, por meio da injeção de ar comprimido, mantendo-se o mesmo diferencial existente entre a autoclave e o saco de ar, visto que a equalização das duas pressões provocaria a perda da compressão do envelope sobre o pneu prejudicando a adesão dos dois materiais.
a.2 Parâmetro pressão nos sistemas de dupla e terceira pressão: em se tratando de sistemas de pressurização onde o saco de ar o pneu sofre a ação de duas pressões de inflagem, sendo a primeira pela necessidade de manter o envelope firmemente vedado na borda do talão e de manter a conformação estrutural do pneu deve ser a pressão superior do processo, a outra é a pressão do interior da autoclave que comprime o envelope contra o pneu em função da atmosfera existente entre o pneu e o envelope estar ligado à atmosfera externa da autoclave provocando um diferencial negativo de pressão entre o interior da máquina e o ambiente externo conectado pela mangueira quina que se encontra ligado à pressão ambiente. Considera-se como parâmetros de pressão da autoclave, pressões que variam normalmente de 4 a 6 kg/cm2, onde o diferencial de pressão recomendável entre autoclave e saco de ar do pneu se situa numa faixa entre 1 ,5 e 3,0 kg/cm2.
b. Parâmetro temperatura de vulcanização: a aplicação correta da temperatura (ou uma faixa de temperatura) é fundamental para que a borracha seja conduzida a um estado no qual as propriedades elásticas são conferidas ou restabelecidas ou melhoradas. No setor de recauchutagem existe uma gama de materiais empregados em várias partes do pneu e com uma variedade de formulações adequadas ás aplicações e usos do pneu junto ao consumidor final, sendo que se estabeleceu na área de recauchutagem temperaturas de vulcanização na faixa de 100°C ate 150°C como parâmetros de temperatura de vulcanização onde praticamente toda a gama de materiais comercialmente utilizados são submetidos à vulcanização. c. Tempos de vulcanização no processo de vulcanização por autoclave:
d . Tempo de pré-aauecimento da autoclave: compreende o tempo em que o equipamento sai da temperatura ambiente e atinge a temperatura de vulcanização pré-definida. Isto não significa que o pneu acompanhe esta temperatura, referindo-se apenas a leitura da temperatura existente no interior do equipamento. Este tempo varia bastante em função das condições de instalação do equipamento, temperatura ambiente, modelo do equipamento, sistemas de troca de calor, etc, onde o tempo aceitável no processo de recauchutagem se situa em uma faixa que varia de 15 a 45 minutos,
c.2 Tempo de vulcanização: compreende o período de tempo entre o fim do período de pré-aquecimento com estabilização da temperatura nos limites de operação e o tempo necessário para que todas as áreas do pneu que necessitam de vulcanização. Na área de pneus de carga os tempos variam dependendo dos métodos de montagem entre 105 a 180 minutos, onde na evolução deste tempo são definidas as seguintes fases de vulcanização:
1. Fase preliminar, definida pelo tempo onde não ocorre vulcanização. Neste período a borracha comporta-se termoplasti- camente e reduz a sua viscosidade devido ao efeito combinado do aquecimento e cisão macromolecular. Dependendo da escolha do sistema de vulcanização, o início da vulcaniza- -ção pode ser rápido ou retardado. Nos processos de moldagem, é preciso manter o fluxo do composto até que sejam preenchidas todas as cavidades do pneu e se permita que o ar se escape. Um início de vulcanização muito rápido, não é aconselhável na maior parte dos casos visto que vai interferir com a segurança do processamento podendo em última instância, originar ocasionalmente o começo da vulcanização antes do total preenchimento das cavidades do molde ou do pneu.
2. Fase da sub-cura, onde ocorre o processo de reticulação, onde a maioria das propriedades da borracha não está completamente desenvolvida. 3. Fase de cura ótima, com obtenção do grau máximo de reticulação. Como nem todas as propriedades dos vulcanizados atingem o seu valor ótimo a este nível de cura, é necessário encontrar um compromisso entre o estágio de cura ou uma ligeira sobrecura.
4. Fase de sobre-cura, caracterizada por prolongando o aquecimento (vulcanização) das borrachas para além do tempo de cura ótima.
Dos equipamentos geradores de aquecimento no processo de vulcanização de pneus:
1. Caldeira: é um recipiente metálico cuja função é a geração de vapor, através de aquecimento da água. Utiliza-se vapor direto normalmente em equipamentos como autoclaves onde o vapor é diretamente injetado dentro da câmara de vulcanização sob pressão e este entra em contato direto com a borracha a ser vulcanizada.
O vapor indireto é utilizado em estruturas com formas diferentes podendo citar as mais comuns: serpentinas de cobre, ferro ou aço circulando o vapor e transmitindo o calor para sua superfície e transferindo-o para o ambiente diretamente no caso de autoclaves aquecendo o molde em que este é fundido em seu corpo ou formando um envoltório em tomo do molde a ser aquecido.
2. Câmara de vulcanização: fica disposta em torno do molde de vulcanização ao qual circulam o vapor e o aquecem;
3. Sistema de resistência elétrica;
4. Autoclave: é o recipiente metálico onde são aplicados pressão e temperatura, por tempo pré determinado para se realizar o processo de vulcanização do "pneu preparado" sendo que este seus componentes principais:
- Sistema de ventilação: composto de motor eletrico, hélice e condutores de ar ao longo da parede interna da autoclave cuja função é efetuar a convecção do ar aquecido e manter a temperatura do ar homogénea em todos os pontos de vulcanização.
- Sistema de inflaaem da autoclave: sua função é manter e controlar o ar comprimido no interior da camará de vulcanização.
-Sistema de inflagem do saco de ar: sistema de encanamentos e mangueira internas que são utilizadas para manter e controlar o ar comprimido dos pneus quando estes são montados com sacos de ar.
-Sistema de inflagem dos envelopes: sistema de encanamentos e mangueiras internas conectadas aos envelopes dos pneus cuja função principal é manter e controlar a pressão exercida pelos envelopes sobre o pneu pela pressão diferencial existentes entre a atmosfera pressurizada da autoclave e a atmosfera ambiente, sendo possível pela injeção controlada de ar comprimido de se ajustar a força da compressão exercida sobre o pneu reduzindo-o.
- Sistema de vácuo dos envelopes: sistema de encanamento conjunto ou em paralelo com o sistema de inflagem dos envelopes cuja função é manter ou controlar bombeamentode vácuo nos envelopes possibilintado-se o aumento da retirada de ar do envelope e consequentemente aumentando a foça de compressão sobre o pneu ou evitando sua redução drástica em caso de furos acidentais no envelope.
-Sistema de aquecimento: são os componen- tes destinados a vulcanizar o pneu podendo ser efetuados por diversos métodos que são vapor direto ou indireto, eletricidade, fluido térmico.
-Sistemas de controle do processo: são painéis elétricos ou eletrônicos que controlam todas as variáveis de tempo, pressão e temperatura do processo de vlucanização, sendo que alguns registram eventos para posterior verificação.
- Sistemas de pressurização de autoclave:
1. Sistema de mono-pressão: desenvolvido com a montagem dos pneus apenas com envelope denominados " innerlop" ou envelope conjugado ou montagem com aros de vulcanização, este sistema utiliza apenas a pressão diferencial entre a atmosfera interna da autoclave e a pressão da atmosférica do ambiente sendo sua utilização está restrita a pneu radial de aço visto que pneus diagonais ou com constituição estrutural com lonas de tecido têxtil como nylon, rayon ou poliéster necessitam de monta- gem com roda e aplicação de \pressão interna visando não danificar, formato, estrutura ou conformação com a aplicação de temperatura sobre seus componentes.
2. Sistema de dupla pressão: desenvolvido através da montagem de roda, saco de ar, protetor e roda que propicia a aplicação de pressão no saco de ar, criando-se uma atmosfera diferencial entre o pneu e o ambiente interno da autoclave sendo que a pressão maior do saco de ar tem a função de vedação do envelope bem como a de manter a estrutura, formato e conformação originais do produto em caso de pneus com lonas têxteis como nylon, rayon ou poliéster, que são sensíveis ao aumento de temperatura.
3. Sistema de terceira pressão: semelhante ao sistema de dupla pressão diferenciando-se pelo fato de se possuir um sistema de controle de injeção de ar comprimido retornando pelo encanamento dos envelopes que mantém a pressão diferencial deste com a atmosfera da auto-clave, cuja função reside em prover variação da pressão diferencial, re- duzindo-a para reduzir o desgaste provocado pela pressão de conformação do envelope sobre os desenhos da banda de rodagem que provocam afinamento da parede do envelope e seu consequente rasgo, furo, deformações e estiramentos.
Análise crítica do processo de vulcanização de pneus por autoclave: embora o atual processo cumpra com sua função primária de prover vulcanização em pneus, notadamente em procedimento de recauchutagem de pneus, um estudo detalhado deste processo permite aferir uma série de aspectos restritivos, tanto do ponto de vista do processo propriamente dito como sob a óptica do produto final obtido.
O nível de complexidade exigido da instala ção até a efetiva operação envolvidos em um processo de vulcanização e recauchutagem de pneus por vulcanização é relativamentè grande e as variáveis de erro e decisão envolvidas muitas vezes estão aquém da capacidade técnica do usuário final envolvido, e principalmente no setor de recauchutagem onde a qualidade da mão-de-obra não é qualificada, mesmo em empresas de porte relativamente grande os níveis de acerto quando se questiona eficiência e sustentabilidade são bastante sofríveis, onde se pode observar que a variável custo é bastante afetada, pelo fatores diversos, tais como:
a. ) Eficiência da caldeira, determinada pelos seguintes parâmetros:
a1. Temperatura dos gases (temperatura da chaminé);
a2. Especificações do combustível;
a3. Ar excesso;
a4. Temperatura do ar ambiente;
a5. Perdas por radiação e convecção;
b-) Perdas nas tubulações de vapor;
b1.) layout inadequado;
b2.) Dimensionamento errado de tubulações; b3.) Qualificação de materiais;
b.4) Isolamento insuficiente;
b.6) Ausência de manutenção nas tubulações; b.7) Operação inadequada;
c) Perdas relativas a equipamentos de vulcanização de pneus:
c.1 ) instalação mal dimensionada;
c.2) Isolamento deficiente e ou inadequado; c.3) Deficiência na qualificação de acessórios como válvulas, controladores, etc;
c.4) Dimensionamento errado equipamento; c.5) Falta de manutenção;
c.6) Operação inadequada.
Consolidação da análise crítica do processo de vulcanização convencional: a leitura dos aspectos que comprometem a eficácia do processo de vulcanização permite afirmar que o dentre os inúmeros aspectos elencados, tem-se que o dispêndio de energia se apresenta como de grande relevância.
O dispêndio de energia é sempre grande dado que para se transferir calor nas modalidades citadas invariavelmente a temperatura dos elementos de aquecimento operam numa temperatura bem mais alta para possibilitar as trocas de calor entre os corpos num tempo determinado desejável.
Todos os sistemas de aquecimento de auto- clave praticados no mercado atualmente funcionam pelo principio da convecção e condução, onde se encontram troca de calor entre os componentes do pneus, sendo que para tal necessita de transformações e mudanças de estado dos materiais envolvidos, o que sem dúvida provoca grandes perdas de efi- ciência em função das maquinas, mão-de-obra, processos, materiais, ambiente, etc, onde a técnica de transferência de calor por convecção é realmente um processo dispendioso visto as dificuldades que gera para controlar o desperdício de energia.
Já do ponto de vista da estrutura física do pneu, é fato que ao lançar mão do processo de vulcanização por princípios de convecção e condução, tem-se que este implica na obtenção de uma vulcanização extremamente lenta, onde por sua vez o material pré-moldado devidamente aplicado sobre a banda de rodagem do pneu sofre um processo de vulcanização mais lento, pois este se dá pela realização de irradiação na superfí- cie externa do pneu e do pré-moldado cuja espessura pode variar de 12 a 25 mm, obrigando assim o calor a penetrar neste material notadamente mal condutor de calor, retardando a vulcanização, e provando grande imprecisão. Dentro deste conceito tradicional, se faz aferir um elevado tempo de aquecimento, não inferior a 180 minutos (3 horas), e por consequência convergindo para uma baixa produtividade no processo de recauchutagem.
PROPOSTA DA INVENÇÃO: diante do exposto nos fundamentos da técnica o requerente identificou uma necessidade latente de aprimoramento do processo de vulcanização de pneus em autocla- ve, onde em especial o desenvolvimento deste aprimoramento deve ser bali- zado em:
a. otimização do sistema de aquecimento do autoclave;
b. otimização do tempo no ciclo de vulcaniza- cão do pneu que sofre processo de recauchutagem; e
c. Garantia e melhoria do qualidade final do pneu recauchutado obtido.
Com o objetivo de otimizar as condições de vulcanização de borracha, notadamente em processo de recauchutagem de pneus, especialmente para recauchutagem de pneus radiais metálicos, que se caracteriza pela vulcanização de material pré-moldado, aplicado sobre a banda de rodagem do pneu, o requerente idealizou a inédita etapa de vulcanização em autoclave com sistema de aquecimento por indução.
Para uma consolidada compreensão dos resultados diferenciados obtidos no processo de vulcanização, recauchutagem de pneus levados à processo de aquecimento em auíoclave por sistema de indução, o requente faz uma ampla descrição do conceito de condutividade elétrica embarcada nos componentes de um pneus.
Do conceito de condutividade elétrica: é usada para especificar o caráter elétrico de um material. Ela é simplesmente o recíproco da resistividade, ou seja, inversamente proporcionais e é indicativa da facilidade com a qual um material é capaz de conduzir uma corrente elétrica. A unidade é a recíproca de ohm-metro, isto é, [(Q-m)-1].
Da condutividade elétrica dos materiais : os materiais sólidos exibem uma espantosa faixa de condutividades, classificados em diferentres grupamentos de acordo com a facilidade com que conduzem uma corrente elétrica, a saber: materiais condutores, materiais semicondutores e materiais isolantes. A condutividade elétrica dos materiais está baseada no fato de os elementos possuírem a última camada eletrônica instável, ou seja, os elétrons da sua camada de valência têm grande facilidade de se deslocar ente os átomos vizinhos.
Das propriedades elétricas dos metais: al- guns metais, como o cobre e o ferro possuem a sua última camada eletrônica instável, ou seja, essa última camada possui uma grande facilidade para perder elétrons. Esses elétrons livres ficam vagando de átomo para átomo, sem direção definida. Como os elétrons não têm direção definida, o átomo que perdeu elétrons volta a readquiri-los com facilidade dos átomos vizinhos. Por possuírem uma grande facilidade de perder elétrons, os metais são utilizados largamente na fabricação de fios condutores de eletricidade e eletroeletrônicos. A perda de elétrons permite afirmar que os metais possuem um bom fluxo de elétrons em seu interior.
Das propriedades eletricas da borracha: podem apresentar uma larga variedade de propriedades eiétricas incluindo a eletricidade e a magnética) e pela composição adequada pode ser altamente condutiva ou totalmente isolante. As borrachas não permitem a passagem dos elétrons. Os seus átomos possuem grande dificuldade em ceder ou receber elétrons em sua camada de valência. Para promover condutividade elétrica em borrachas, diferentes materiais como partículas metálicas, polímeros condutores intrínsecos (PCI) e negro de fumo têm sido adicionados na formulações de materiais com o intuito de se criar as propriedades eiétricas necessárias ás borrachas
Nos compósitos de borracha com negro de fumo as partículas de negro de fumo tendem a formar na matriz isolante, trilhas condutoras, que dependem da quantidade da carga utilizada. Em baixas concentrações de negro de fumo, a resistividade das composições é essencial- mente a do meio isolante. Com aumento do teor de carga de nego de fumo, um valor de concentração crítica é atingida, a partir do qual a resistividade começa a decrescer rapidamente, chamado composição de percolação, devido à formação de um caminho condutor dentro da matriz isolante.
Do conceito de indução magnética: é o fenómeno que origina a produção de uma força electromotriz ( f.e.m. ou voltagem) num meio ou corpo exposto a um campo magnético variável, ou bem num meio móvel exposto a um campo magnético estático. É assim que, quando o dito corpo é um condutor, produz-se uma corrente induzida. Este fenómeno foi descoberto por Michael Faraday que o expressou indicando que a magnitude da tensão induzida é proporcional à variação do fluxo magnético (Lei de Faraday). Por outro lado, Heinrich Lenz comprovou que a corrente devida ao f.e.m. induzida se opõe à mudança de fluxo magnético, de forma tal que a corrente tende a manter o fluxo. Isto é válido tanto para o caso em que o a intensidade do fluxo varie, ou que o corpo condutor se mova em relação a ele.
Do conceito de indução eletromagnética: é o princípio fundamental sobre o qual operam transformadores, geradores, motores elétricos e a maioria das demais máquinas elétricas. Conceitualmente é criado um "campo magnético" por meio de uma corrente induzida por um ímã numa espira circular. Para que isto ocorra, utiliza-se um ímã em movimento (em relação a espira) para fazer variar o fluxo magnético das linhas de indução que atravessam a superfície da espira. Quando o ímã está em movimento faz o fluxo magnético que sai do pólo norte do ímã entrar com mais ou menos intensidade na espira e com o ímã parado o fluxo é constante. Quando um pólo se aproxima da espira, o sentido da corrente eléctrica se apresenta em um sentido particular, e quando o mesmo pólo se afasta, o sentido da corrente se inverte.
O sistema de indução magnética provoca o aquecimento a partir de uma corrente elétrica que gera um campo eletromag- nético acionado pela presença de um corpo metálico colocado sobre sua base, onde a vibração das moléculas que gera calor.
Normalmente o aquecimento por indução é conseguido quando uma corrente passa através de uma bobina de metal geralmente de cobre. Assim o movimento da corrente através dessas bobinas cria campo magnético, o qual envolve o material metálico, produzindo uma corrente elétrica dentro do material e isso gera calor.
Acrescenta-se que as correntes induzidas são produzidas não somente nos fios condutores, mas em qualquer condutor maciço, em movimento, num campo magnético ou atravessado por um fluxo magnético variável. Dentro de um material condutor podemos encontrar vários percursos fechados para a circulação de uma corrente em cada percurso fechado o fluxo magnético varia com o tempo; portanto tensões induzidas fazem circular correntes induzidas no interior do material condutor maciço.
No aquecimento por indução convencional todas as três maneiras e transferência de calor (condução, convecção e radia¬ ção) estão presentes, sendo que as transferências de calor por convecção e radiação refletem os valores de perda de calor.
Do conceito das correntes de Foucault: também denominadas de "correntes parasitas" são definidas como correntes que circulam em núcleos metálicos sujeitos a um campo magnético variável, apre- sentando a forma de pequenos círculos concêntricos onde em cada ponto no interior do núcleo a corrente é nula, pois o efeito de uma corrente é anulado por outra. No entanto, isso não acontece na periferia. Aí as correntes, todas com mesmo sentido, se somam e circulam pela periferia do núcleo. Isso faz com que o núcleo se aqueça por efeito Joule, exigindo uma energia adicional da fonte. Estas correntes podem atingir valores muito elevados, provocando a- quecimento do material, onde s este aquecimento for indesejado, ocorre o fenómeno denominado de "perdas foucault".
Respeitando as perdas em função da frequência, sabendo escolher a frequência correta para a aplicação, são idealizados equipamento adequados aos materiais que se deseja tratar termicamente.
Já os inversores de tensão são conversores estáticos destinados a controlar o fluxo de energia elétrica entre uma fonte de tensão continua e uma carga em corrente alternada monofásica ou poli- fásica, com controle dos níveis do valor eficaz da tensão e da frequência, de- pendendo da aplicação, o aquecimento indutivo é uma das aplicações modernamente muito comum, para este tipo de tecnologia.
Do processo de recauchutagem de pneus por aquecimento em autoclave com sistema de aquecimento por indução: baseado no principio que materiais condutivos, metal e borracha, podem ser aquecidos através da indução de calor nas lonas de aço, ou na borracha dependendo das características construtivas e estruturais do pneu e dependendo do nível de condutividade e materiais empregados em sua fabricação.
Primeira condição: em pneus radiais por possuírem estrutura com cordonéis em aço podem facilmente receber indução em sua estrutura ou nos componentes de borracha.
Segunda condição: em pneus diagonais ou radiais têxteis pelo fato de os mesmos possuírem construção de lonas de n- ylon, rayon ou poliéster recebem indução somente na borracha, dependendo da formulação e da condutividade que o material apresenta estrutura do pneu.
Terceira condição: podem ocorrer casos onde exista dificuldades de indução (de forma pontual ou geral) que poderá ser atenuada ou compensada parcial ou integralmente no perímetro do pneu com a aplicação do envelope com materiais extremamente condutivos envolvendo o pneu e executando a condução por toda superfície do pneu, seja interna ou externa, pois existem tipos de envelope que recobrem todas as áreas do pneu fabricados normalmente necessitando-se apenas de alterações em suas formulações.
Quarta condição: em casos onde há necessidade do aquecimento localizado em alguma área especifica da estrutura que necessite maior condução da temperatura, caso em que é viável a aplicação localizada de perfil de borracha com propriedades condutivas que auxilia o aquecimento mais rápido do local desejado.
No processo de vulcanização por indução o calor é gerado diretamente na carcaça do pneu dispensando o aquecimento do corpo da autoclave que tem uma superfície de aquecimento e condução de calor grande e este fica circunscrito a lonas internas e o material aplicado, dispensando a condução pela espessura do novo material, gerando calor praticamente no centro da estrutura e conduzindo de dentro para fora, se vulcanizado assim as áreas importantes e que estão próximas a estrutura da carcaça, recebendo calor com maior intensidade e tempo provocando uma vulcanização extremamente rápida, segura, limpa e com menor transmissão de calor para o meio ambiente.
Da lógica da etapa de vulcanização por autoclave com sistema de aquecimento por indução: quando uma peça de metal é colocada no interior de uma bobina indutiva, que se alimenta por corrente alternada (CA), as duas peças são interligadas por um campo eletro- magnético alternado, desta forma o campo magnético que é absorvido pela peça transforma-se em campo elétrico, que por sua vez gera a corrente induzida a qual irá aquecer a peça.
A densidade da corrente induzida na super- fície da peça é elevada e diminui conforme aumentada a distância em relação a superfície. Esse fenómeno é conhecido como efeito pelicular (SKIN EFFECT). A profundidade da penetração é de extrema importância para a engenharia de aquecimento indutivo, pois é através da profundidade de pene- tração que aproximadamente 90% da energia total é induzida na peça ou região a ser aquecida.
Já o valor da profundidade da penetração ( d ) depende da resistividade do material [ r (em ohm metro ) ] e da permeabilidade relativa ( m r ) e da frequência da corrente de aquecimento [ f ( em Hertz - hz ).
Para uma peça na forma de pneu, o aquecimento indutivo é limitado às camadas superficiais, sendo que o núcleo do pneu deve continuar sem alterações, onde esta condição apresenta vantagens na conservação de energia e na distorção reduzida à que fica exposta a peça "pneu", ( que é encontrada quando comparada a sistemas convencionais em que a peça sofre tempo prolongado e total de aquecimento.)
Por sua vez a penetração de calor nas á- reas a serem vulcanizadas será efetuada por condução exigindo apenas tempo necessária para o calor atingir tal área.
Na prática a frequência ideal nem sempre representa a seleção com o menor custo beneficio. A seleção da frequência de funcionamento da potência é influenciada por outros fatores tais como a extensão da faixa das várias secções transversais a serem aquecidas e da proporção que elas representam no total do volume produzido. Outro fator a ser considerado são as formulações da borracha aplicada no processo que poderá influenciar na condução e no coeficiente de aquecimento.
Vantagens agregadas com a etapa de vulcanização de pneus por autoclave com sistema de aquecimento por indução:
1. Pertinentes à qualidade do pneu recau- chutado:
- evita a oxidação da superfície do metal, gra- cãs ao reduzido tempo de aquecimento (de 1 a 10 segundos), onde dito aquecimento é uniforme e reproduzível; - a estrutura cristalográfica de aço se mantém inalterada, mesmo em processos de forja e laminação a temperaturas extremamente altas;
- como consequência do item anterior, a peça não fica deformada porque as forças produzidas na superfície não chegam a alterar a forma do núcleo que permanece frio,
2. Pertinentes ao processo de vulcanização do pneu recauchutado:
- permite controle de tempo e temperatura de aquecimento, possibilitando aplicação de calor de forma pontual, com grande exatidão das áreas que devem receber vulcanização;
- a transferência de energia por unidade de superfície tomando como referência 450 khz;
- geração de calor por indução na própria na peça no caso do aço aproximadamente 10 vezes maior que a geração dede um forno a gás;
- redução do espaço físico nas áreas de geração de calor;
- não existe nenhum tipo de aquecimento seja por convecção, radiação ou por chama, que apresente valores tão elevados de transferência de potência como o aquecimento por indução;
- comparando um aquecimento por resistências elétricas com o aquecimento indutivo consegue-se transferir, por indução, na prática até 4000 vezes mais potência por cm2(w/cm2), com indução na faixa de 1.000 - 3.000 W/cm2;
- economia de energia visto que o processo gera calor conduzindo pela parte interna do pneu muito próxima do ponto de união entre os dois materiais que devem ser vulcanizados, não necessitando de caldeira, resistência elétrica ou outras fontes para aquecer, provo- cando grande economia pertinente a: espaço, limpeza, administração, manutenção de equipamentos e de pessoal;
- elevada produtividade, pois a espessura de borracha não produz grande diferenciais de tempo de vulcanização entre pneus de tamanhos diferentes, o que efetivamente possibilita a vulcanização de uma gama de pneus de aplicações as mais diversas em um mesmo ciclo de processo.
- como consequência do item anterior, com redução significativa do tempo de vulcanização, tempo de uso de compressores e caldeira ligados;
- a autoclave não necessita absorver e ho- mogeinizar a massa aquecida, deixando de ser uma fonte consumidora de calor e portanto de energia;
- menor agressão á estrutura da carcaça e consequente reaproveitamento visto que se mantém o pneu menos tempo aquecido para se obter a vulcanização;
- processo sem etapa de pré-aquecimento, pois o sistema trabalha por condução e não por convecção e este não dificulta a indução das partes que necessitam ser vulcanizadas;
- as perdas do processo de indução são peque nas visto que o envoltório das lonas metálicas é uma estrutura de borracha que resistirá a saída do calor e como a vulcanização é necessária no âm- bito interno da carcaça ou seja na base do pré-moldado , nos consertos efetu- ados nas lonas da carcaça , e nos manchões aplicados internamente nas lonas de corpo do pneu radial, conclui-se que o calor aplicado está em seu ponto ótimo de transmissão; e
- processo ecologicamente sustentável, pois não agride a natureza, preserva materiais, irradia menos calor no ambiente de trabalho, não é poluente, não provoca processo de queima de materiais.
DESCRIÇÃO DAS FIGURAS: a complementar a presente descrição de modo a obter uma melhor compreensão das características do presente pedido de invenção, acompanha esta, em anexo, um conjunto de desenhos e diagramas de blocos, onde de maneira exemplificada, embora não limitativa, se representou uma forma de realização de uma edificação balizada na técnica onde se faz uso do sistema de formas com dispositivo de cunha ora reivindicado, onde: A figura 1 é uma representação em vista perspectiva da estrutura de um pneu, revelando assim suas principais partes componentes;
A figura 2 é uma representação em vista de corte longitudinal, revelando áreas passíveis de vulcanização de um pneu;
A figura 3 é uma representação na forma de diagrama de blocos, revelando o fluxo de etapas do processo de vulcanização onde a última etapa reporta à provida de sistema de aquecimento por indução de autoclave;
A figura 4 é uma representação na forma de diagrama de blocos, revelando o fluxo da etapa de vulcanização do pneu com sistema de aquecimento por indução de autoclave;
A figura 5 é uma representação em vista frontal de um equipamento autoclave carregado com pneus, revelando sua construtividade básica do sistema de aquecimento por indução; e
A figura 6 é uma representação em vista de corte longitudinal, de um equipamento autoclave carregado com pneus, revelando sua construtividade básica do sistema de aquecimento por indução.
DESCRIÇÃO DETALHADA: a seguinte des- crição detalhada deve ser lida e interpretada com referência aos desenhos e diagramas de blocos apresentados, onde estes são altamente diagramáticos, representando uma forma de realização preferida para a etapa de vulcanização de pneus em autoclave com sistema de aquecimento por indução, não sendo intencionados a limitar o escopo do invento, este sim limitado apenas ao expli- citado no quadro reivindicatório.
Dos parâmetros básicos do processo de vulcanização em autoclave com sistema de aquecimento por indução: para se obter sucesso no processo de vulcanização de pneus as variáveis básicas envolvidas no processo são: pressão; temperatura e tempo.
1. Parâmetro Pressão:
1.1 Para um sistema de mono-pressão, é de finida uma pressão na faixa de 2 a 6 kg/cm2;
1.2 Para um sistema de dupla pressão é defi- nida na autoclave uma pressão na faixa de 4 a 7 kg/cm2, no saco de ar, uma pressão na faixa de 6 a 9 Kg/cm2 e ainda é definida uma pressão diferencial entre saco de ar e autoclave na faixa de 1 ,5 a 3 Kg/cm2 maior no saco de ar;
1.3 Para um sistema de terceira pressão é definida é definida na autoclave uma pressão na faixa de 4 a 7 kg/cm2, no saco de ar, uma pressão na faixa de 6 a 9 Kg/cm2 e no envelope uma pressão na faixa de 5 a 8 kg/cm2, onde pressão diferencial entre saco de ar e autoclave na faixa de 1 ,5 a 2,5 Kg/cm2 maior no saco de ar e pressão diferencial entre envelope e autoclave na faixa de 0,7 a 1 ,5 Kg/cm2
2. Parâmetro tempo de vulcanização: varia em função das formulações do material, condutividade do material e espessura do material dos componentes do pneu, onde esta regra define se a indução será aplicada de forma direta ou indireta, normalmente através da condução de calor, ressalta-se que independente da formulação os materiais variam sua vul- canização em tempo compreendido na faixa de 5 a 30 minutos/milímetro aplicado de espessura, considerando-se as posições das fontes geradoras de calor na estrutura da carcaça
3. Parâmetro de temperatura de vulcanização: normalmente a temperatura aplicada se situa numa faixa de 75 a 150°C, para a grande maioria dos materiais, quais sejam borracha de ligação em geral, compostos de banda de rodagem, borracha laminada, compostos anti-fadiga,
Por razoes de qualidade para pneus de passeio, caminhonetes e de carga, é recomendado aplicar temperaturas em torno de 100°C (75°C a 110°C) cujo resultado prático converge em uma maior pre- servação das qualidades da borracha.
Em derradeiro, para aplicações onde a variável velocidade é baixa, como maquinas agrícolas de terraplanagem, máquinas industriais, é recomendado aplicar temperatura que se situa numa faixa de 130 a 150°C, sem muitos riscos ou implicações de qualidade.
Processo de desvulcanização da borracha: utilizando-se dos mesmos meios de aplicação de indução pode-se reverter o processo de vulcanização visando principalmente reverter a cadeia estrutural formada pelas lonas e pelo volume em volta de sua estrutura de forma que a desvulcanização atinja tanto integral como parcialmente a ligação da borracha com a lona para facilitar a extração de grandes camadas de borracha para efetuar a reciclagem do material , principalmente os pneus radiais cuja complexa cadeia de arame de aço combinada com borracha torna muito difícil o processo de extração do material.
O processo em si é bastante simples em relação ao processo anterior pois basta se executar o ajuste na temperatura normalmente acima de 200°C até 400°C e aplicar-se coeficiente de tempo para sobre-cura que facilmente poderemos obter os resultados desejados.
Os pneus serão carregados na autoclave sem nenhum tipo de montagem adequando-se quando muito linhas de produto os mais semelhantes possíveis para padronização de tempo e temperatura
Diretrizes que norteiam a especificação do processo de montagem de autoclave provido de sistema de indução: para se montar sistema de indução em autoclave é fundamental se determinar os seguintes parâmetros condutividade dos materiais aplicados e montados para auxiliar o processo de vulcanização; condutividade dos componentes estruturais do pneu; sistemas de indução adequados e posicionamento da indução.
1. Condutividade de materiais aplicados: Existe dois tipos de construção de pneu que são o pneu radial, normalmente composto de lonas metálicas e o pneu diagonal, normalmente composto de lonas têxteis como nylon, poliéster.rayon.
Em função da condutividade dos materiais serem distintas, onde os pneus diagonais apresentam dificuldades de indu- ção ,deve-se levar em consideração as qualificações do material a ser aplicado para se obter através deles a condutividade necessária para o aquecimento que se efetuará de forma indireta através dos materiais aplicados,do envelope e de revestimento interno de borracha condutiva montado internamente no pneu, em função de suas características construtivas sofre deforma- ções com o calor e em função disto normalmente os dispositivos de indução somente poderão operar pelo lado externo do pneu, visto que há a necessidade de se vulcanizar o pneu montado. Neste caso a indução será aplicada indi- retamente por condução dos materiais e acessórios de montagem, bem como em partes especificas do pneu que se possibilite a aplicação da indução.
2. Componentes estruturais do pneu: os pneus radiais apresentam normalmente em sua estrutura arames de aço em toda extensão de sua construção o que facilita enormemente o processo indutivo, sua estrutura não se deforma facilmente pela ação do calor.razão pela qual se pode utilizar o sistema de envelope com aros de vedação ou "inner- lop" com vedação de borracha ficando o lado interno livre , o que facilita o posicionamento da indução pelo lado interno do pneu , como opção de instala- ção. Neste caso a indução será aplicada na estrutura da carcaça que por ser fabricado com componentes metálicos torna o processo mais fácil e económico, na fabricação da autoclave.
3. Sistemas de indução adequados: basicamente um sistema de indução, é composto de fonte de potência dos mais variados modelos em função da potência e frequência necessária do indutor que será conformado de acordo com as especificações dimensionais do pneu e acessórios como por exemplo concentrador de campo. Avaliando-se a condutividade dos materiais e os componentes estruturais do pneu necessário se faz determinar as frequências adequadas de indução que serão aplicadas, onde isto varia diretamente em função da formulação dos materiais como borracha que pode receber componentes condutivos diversos e em concentrações diversas, o que influenciará na escolha das fontes de potência adequada para o a- quecimento.bem como no indutor e eventualmente concentrador de campo.
Na prática a frequência ideal nem sempre re- presenta a seleção com melhor custo beneficio visto que outros fatores tais como a extensão da faixa a das varias secções transversais a serem aquecidas, a proporção no volume total produzido, a temperatura que no caso da borracha é bem menor do que comparativamente, se é utilizado em componentes metálicos.
4. Posicionamento da indução: os métodos de aplicação da indução pode ser classificados em:
4.1 Estacionário: quando se aquece apenas o local pré definido. 4.2 Giratório: o componente de secção circular gira a uma velocidade estabelecida empiricamente.enquanto o aquecimento é efetuado.
4.3 Progressivo: método direcionado ao trata- mento de grande porte onde diversos indutores são montados em diferentes pontos girando o pneu ao mesmo tempo em que o indutor sofre deslocamento.
Posição de aplicação dos indutores: tal como revelado nas figuras 5 e 6 são considerados os indutores externos (le), localizados nas áreas externas do pneu (Pn) , formando inclusive um anel continuo no sentido radial do pneu (Pn) englobando os dois talões (Tl); indutores internos (li), localizados nas áreas internas do pneu (Pn), e indutores centrais (Ic) localizados nas áreas do talão (Tl) do pneu (Pn).
Do processo de vulcanização em autoclave com sistema de aquecimento por indução: revelado através do diagrama de blocos da figura 4, este é definido pelas etapas:
- carregar autoclave (1 ): onde o autoclave, tal como revelado nas figuras 5 e 6 respectivamente, o qual apresenta constru- tividade balizada em uma carcaça (Ca) provida de tampa de acesso (Ta) cujo interior é provido de um eixo central (Ex) cujo movimento de rotação é dado pelo motor (Mt), onde os pneus preparados (Pp) são devidamente carregados. Já a estrutura dos pneus preparados (Pp) é dada pelo pneu (Pn), ao qual é montada uma roda (Ro), em sua região central, onde em adição em sua periferia é vestida pelo envelope (EP). Por sai vez são montados componentes indutores, notadamente componentes indutores externos (le), indutores internos (In) e indutores centrais (Ic), conectados a uma fonte de potencia (FP), que irão atuar no pneu preparado (Pp) em conformidade com os parâmetros de:
a. condutividade dos materiais aplicados e montados para auxiliar o processo de vulcanização;
b. condutividade dos componentes estruturais do pneu;
c. sistemas de indução adequados; e d. posicionamento da indução. Nesta etapa se verifica ganhos no ciclo de carregamento, mais rápido;
- Set up da autoclave (2): onde o operador da autoclave define os parâmetros de pressão, temperatura e tempo de vulcanização;
- Indução da carga nos componentes (3): os componentes indutivos do pneu (Pn), recebem a ação de carga indutiva, a qual pode se dar da seguinte forma: indutores externos (le), localizados nas áreas externas do pneu preparado (Pp) , formando inclusive um anel continuo no sentido radial do pneu (Pn) englobando os dois talões (Tl); indutores internos (li), localizados nas áreas internas do pneu preparado (Pp), e indutores centrais (Ic) localizados nas áreas do talão (Tl) do pneu preparado (Pp).
Esta etapa pela redução significativa do consumo de energia;
- transferência de calor entre componentes (3): ocorre a transferência de calor entre os componentes do pneu (Pn) que sofrem processo de indução, onde esta etapa se caracteriza pela menor fadiga entre os componentes do pneu durante o processo de indução;
- vulcanização dos componentes (4): ocorre a vulcanização propriamente dita dos componentes do pneu (Pn) que sofrem os efeitos da indução, onde esta etapa é caracterizada pelo tempo de vulcanização reduzido, sendo que ao final da etapa o pneu (Pn) se apresenta aquecido, porém a uma temperatura menor do que aquela aferida em processo de vulcanização por condução de calor; e
-· resfriamento do pneu (5): ocorre por processo de condução e convecção, onde esta etapa se caracteriza por conferir um acabamento final do pneu em menor tempo.
A forma de realização do processo descrita neste tópico de detalhamento construtivo do invento é fornecida apenas a título de exemplo. Alterações, modificações e variações podem ser realizadas para outras quaisquer formas de realização construtiva particulares por aqueles com habilidade na arte sem, no entanto divergir do objetivo revelado no pedido de patente, o qual é exclusivamente definido pelas reivindicações anexas. Verifica-se pelo que foi descrito e ilustrado que a "ETAPA DE VULCANIZAÇÃO DE PNEUS EM AUTOCLAVE COM SISTEMA DE AQUECIMENTO POR INDUÇÃO APLICADA EM PROCESSO DE VULCANIZAÇÃO/RECAUCHUTAGEM DE PNEUS" ora reivindicado se enqua- dra às normas que regem a patente de invenção à luz da Lei de Propriedade Industrial, merecendo pelo que foi exposto e como consequência, o respectivo privilégio.

Claims

REIVINDICAÇÃO
1a) "ETAPA DE VULCANIZAÇÃO DE PNEUS EM AUTOCLAVE COM SISTEMA DE AQUECIMENTO POR INDUÇÃO APLICADA EM PROCESSO DE VULCANIZAÇÃO DE PNEUS", sendo que dito processo de recauchutagem implica em uma etapa de preparação de pneus (1 ), com aplicação de também denominada de "envelope", onde é aplicado de um envoltório de borracha que recobre toda a área externa do pneu tendo sua terminação vedada no talão do pneu com a roda ou com a lateral do pneu dependendo do comprimento da aba da roda, uma etapa de montagem do pneu com roda (2), onde é utilizado um componente "saco de af e um componente "protetor", de borracha montado no interior do pneu comprimido, sendo que em derradeiro na montagem do pneu junto à roda, é montado um elemento "aro de vedação"; e uma etapa de vulcanização em autoclave (3), onde o pneu preparado (Pp) é introduzido no interior de um equipamento "autoclave", onde ocorre a vulcanização do pneu; uma etapa de descarregamento do autoclave (6) e uma etapa de desmontagem do pneu (7); sendo a etapa de vulcanização em autoclave (3), diferenciada por ser caracterizada por descrever o seguinte processo de vulcanização:
- carregar autoclave (1): onde o eixo central (Ex) do autoclave é carregado com pneus preparados (Pp) são devidamente carregados, os quais ficam expostos à uma pluridade de componentes indutores;
- Set up da autoclave (2): onde o operador da autoclave define os parâmetros de pressão, temperatura e tempo de vulcanização;
- Indução da carga nos componentes (3): onde os componentes indutivos do pneu (Pn), recebem a ação de carga indutiva, a qual pode se correr por indutores externos (le), localizados nas áreas externas do pneu preparado (Pp), formando inclusive um anel continuo no sentido radial do pneu (Pn) englobando os dois talões (Tl); indutores internos (li), loca- lizados nas áreas internas do pneu preparado (Pp), e indutores centrais (Ic) localizados nas áreas do talão (Tl) do pneu preparado (Pp);
- transferência de calor entre componentes (3): ocorre a transferência de calor entre os componentes do pneu (Pn) que sofrem processo de indução;
- vulcanização dos componentes (4): ocorre a vulcanização propriamente dita dos componentes do pneu (Pn) que sofrem os efeitos da indução.
2a) "ETAPA DE VULCANIZAÇÃO DE PNEUS EM AUTOCLAVE COM SISTEMA DE AQUECIMENTO POR INDUÇÃO APLICADA EM PROCESSO DE VULCANIZAÇÃO DE PNEUS", de acordo com a reivindicação 1 , onde na etapa carregar do autoclave (1 ) o interior do autoclave em nos componentes indutores que irão atuar no pneu preparado (Pp) são caracterizados por serem in- dutores externos (le), indutores internos (In) e indutores centrais (Ic);
3a) "ETAPA DE VULCANIZAÇÃO DE PNEUS EM AUTOCLAVE COM SISTEMA DE AQUECIMENTO POR INDUÇÃO APLICADA EM PROCESSO DE VULCANIZAÇÃO DE PNEUS", de acordo com a reivindicação 2, onde a escolha do tipo de indutores é caracterizada pelos parâmetros: condutividade dos materiais aplicados e montados para auxiliar o processo de vulcanização; condutividade dos componentes estruturais do pneu; sistemas de indução adequados e posicionamento dos dispositivos de indução;
4a) "ETAPA DE VULCANIZAÇÃO DE PNEUS EM AUTOCLAVE COM SISTEMA DE AQUECIMENTO POR INDUÇÃO APLICADA EM PROCESSO DE VULCANIZAÇÃO DE PNEUS", de acordo com a reivindicação 1 , onde a etapa de set up da autoclave (2), para um sistema de mono-pressão o parâmetro pressão é caracterizada por ser definida na faixa de 2 a 6 kg/cm2;
5a) "ETAPA DE VULCANIZAÇÃO DE PNEUS EM AUTOCLAVE COM SISTEMA DE AQUECIMENTO POR INDUÇÃO APLICADA EM PROCESSO DE VULCANIZAÇÃO DE PNEUS", de acordo com a reivindicação 1 , onde na etapa de set up da autoclave (2), para um sistema de dupla -pressão o parâmetro pressão é caracterizada por ser definida na autoclave uma pressão na faixa de 4 a 7 kg/cm2, no saco de ar, uma pressão na faixa de 6 a 9 Kg/cm2 e ainda é definida uma pressão diferencial entre saco de ar e autoclave na faixa de 1 ,5 a 3 Kg/cm2 maior no saco de ar;
6a) "ETAPA DE VULCANIZAÇÃO DE PNEUS EM AUTOCLAVE COM SISTEMA DE AQUECIMENTO POR INDUÇÃO APLICADA EM PROCESSO DE VULCANIZAÇÃO DE PNEUS", de acordo com a reivindicação 1 , onde na eta- pa de set up da autoclave (2), para um sistema de terceira -pressão é definido o parâmetro pressão caracterizada por ser definida na autoclave uma pressão na faixa de 4 a 7 kg/cm2, no saco de ar, uma pressão na faixa de 6 a 9 Kg/cm2 e no envelope uma pressão na faixa de 5 a 8 kg/cm2, onde pressão diferencial entre saco de ar e autoclave na faixa de 1 ,5 a 2,5 Kg/cm2 maior no saco de ar e pressão diferencial entre envelope e autoclave na faixa de 0,7 a 1 ,5 Kg/cm2; parâmetro tempo de vulcanização;
7a) "ETAPA DE VULCANIZAÇÃO DE PNEUS EM AUTOCLAVE COM SISTEMA DE AQUECIMENTO POR INDUÇÃO APLICADA EM PROCESSO DE VULCANIZAÇÃO DE PNEUS", de acordo com a reivindicação 1 , onde na etapa de set up da autoclave (2), o parâmetro tempo de vulcanização é caracterizado por ser compreendido na faixa de 5 a 30 minutos/milímetro aplicado de espessura, considerando-se as posições das fontes geradoras de calor na estrutura da carcaça;
8a) "ETAPA DE VULCANIZAÇÃO DE PNEUS EM AUTOCLAVE COM SISTEMA DE AQUECIMENTO POR INDUÇÃO APLICADA EM PROCESSO DE VULCANIZAÇÃO DE PNEUS", de acordo com a reivindicação 1 , onde na etapa de set up da autoclave (2), o parâmetro temperatura de vulcanização é caracterizado por ser compreendido numa faixa de 75°C a 150°C;
9a) "ETAPA DE VULCANIZAÇÃO DE PNEUS EM AUTOCLAVE COM SISTEMA DE AQUECIMENTO POR INDUÇÃO APLICADA EM PROCESSO DE VULCANIZAÇÃO DE PNEUS", de acordo com a reivindicação 8, onde na etapa de set up da autoclave (2), quando da aplicação em pneus de veículos de passeio, caminhonetes e carga, cuja variável velocidade é alta o parâmetro temperatura de vulcanização é caracterizado por ser aplicada temperatura que se situa numa faixa de 75°C a 110°C;
10a) "ETAPA DE VULCANIZAÇÃO DE PNEUS EM AUTOCLAVE COM SISTEMA DE AQUECIMENTO POR INDUÇÃO APLICADA EM PROCESSO DE VULCANIZAÇÃO DE PNEUS", de acordo com a reivindicação 8, onde na eta- pa de set up da autoclave (2), quando da aplicação em pneus de maquinas agrícolas de terraplanagem, máquinas industriais, cuja variável velocidade é baixa o parâmetro temperatura de vulcanização é caracterizado por ser aplicada temperatura que se situa numa faixa de 130°C a 150°C; 11a) "ETAPA DE VULCANIZAÇÃO DE PNEUS EM AUTOCLAVE COM SISTEMA DE AQUECIMENTO POR INDUÇÃO APLICADA EM PROCESSO DE VULCANIZAÇÃO DE PNEUS", de acordo com a reivindicação 1 , onde na etapa de vulcanização dos componentes é caracterizada pelo pneu (Pn) se apre- senta aquecido, porém a uma temperatura reduzida;
12a) "ETAPA DE VULCANIZAÇÃO DE PNEUS EM AUTOCLAVE COM SISTEMA DE AQUECIMENTO POR INDUÇÃO APLICADA EM PROCESSO DE VULCANIZAÇÃO DE PNEUS", de acordo com a reivindicação 1 , onde na etapa de vulcanização dos componentes é caracterizada pelo pneu (Pn) se apre- senta aquecido, porém a uma temperatura reduzida;
13a) "ETAPA DE VULCANIZAÇÃO DE PNEUS EM AUTOCLAVE COM SISTEMA DE AQUECIMENTO POR INDUÇÃO APLICADA EM PROCESSO DE VULCANIZAÇÃO DE PNEUS", de acordo com a reivindicação 1 , onde a vulcanização do pneu por indução é caracterizada por gerar calor diretamente na carcaça do pneu, dispensando a condução pela espessura do novo material, gerando calor praticamente no centro da estrutura do pneu (Pn) que é conduzido de dentro para fora, se vulcanizado assim as áreas importantes e que estão próximas a estrutura da carcaça do pneu (Pn);
14a) "ETAPA DE VULCANIZAÇÃO DE PNEUS EM AUTOCLAVE COM SIS- TEMA DE AQUECIMENTO POR INDUÇÃO APLICADA EM PROCESSO DE DESVULCANIZAÇÃO VULCANIZAÇÃO DE PNEUS", onde para um processo de desvulcanização da borracha por aquecimento por indução, notadamente para pneus radiais que apresentam complexa cadeia de arame de aço é caracterizado por reverter a cadeia estrutural formada pelas lonas e pelo volume em volta de sua estrutura atingindo tanto integral como parcialmente a ligação da borracha com a lona extraindo grandes camadas de borracha;
15a) "ETAPA DE VULCANIZAÇÃO DE PNEUS EM AUTOCLAVE COM SISTEMA DE AQUECIMENTO POR INDUÇÃO APLICADA EM PROCESSO DE DESVULCANIZAÇÃO VULCANIZAÇÃO DE PNEUS", de acordo com a rei- vindicação 14, onde o processo de desvulcanização é caracterizado por ter o parâmetro temperatura na faixa de 200°C até 400°C e aplicar-se coeficiente de tempo para sobre-cura; e
16a) "ETAPA DE VULCANIZAÇÃO DE PNEUS EM AUTOCLAVE COM SIS- TEMA DE AQUECIMENTO POR INDUÇÃO APLICADA EM PROCESSO DE DESVULCANIZAÇÃO VULCANIZAÇÃO DE PNEUS", de acordo com a reivindicação 14, onde o processo de desvulcanização é caracterizado pelos pneus serem carregados na autoclave sem nenhum tipo de montagem.
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