专利名称：将胎面固定到轮胎胎体上的分步硫化的制作方法
将胎面固定到轮胎胎体上的分步硫化技术领域
本发明主要涉及轮胎的胎面翻新，尤其涉及用预硫化胎面对轮胎胎体进行胎面 翻新。
背景技术：
通常，用旧了的胎体上磨损的胎面可被打磨掉以形成适于安装新胎面或者适于 进行胎面翻新的轮廓形状。然后，预硫化和经过打磨处理的胎面通过一层胶合在胎面和 胎体之间的未硫化的缓冲橡胶粘附在胎体外围的周围。具有向内开口 U形径向横截面的 外部环形弹性硫化封套可被定位在新胎面和胎体的一部分外部胎侧上。一对环形弹性密 封环可被固定到胎体的内部周边的胎圈的周围并与硫化封套一起包围轮胎胎体的外部胎 侧。在硫化封套中可经由阀门而抽得真空，以便使封套拉伸为与胎面的所有表面紧密接 触。然后轮胎可在高温/高压下被放入压热器中数小时，从而使缓冲橡胶得到硫化并且 确实地(positively)将胎面结合到所述轮胎胎体上面。硫化封套和密封环可被移除且准备 好翻新过的轮胎以备使用。因此，翻新封套已使用了多年，且典型地由耐热的混合材料 组成并浇铸为环状构型，所述环状构型覆盖了外围胎面和胎体的两个相对的胎侧。
更具体而言，预硫化橡胶胎面被施加在所述轮胎胎体的胎冠区域上面，其中一 层基于可硫化橡胶的材料或者缓冲橡胶被插置在所述胎面与所述轮胎胎体之间。柔性的 气密构件或封套随后被放置在所述胎面上面，从而盖住所述轮胎胎体的胎侧的至少一部 分。封套可向所述胎面提供压力从而增强所述胎面与所述轮胎胎体的结合。硫化封套可 以跨接所述胎面的沟纹区并且与所述胎面的剩余部分相对的是，致使更低的压力被施加 在花纹沟底部。这种不相等的压力可能会导致产生不规则性，如防滑性能的降低、胎面 扭曲变形等等。
从腔室硫化压力的降低的压力处流体压力可被施加到硫化封套上。在封套和腔 室的压力之间可保持大约15psi的压差，由此减弱了封套的桥接影响。此外，在硫化周 期中，缓冲橡胶可以不横跨粘合线均勻地发生软化、流动、且硫化。粘合线是胎面和胎 体之间轴向上的横截面分界面。因此，粘合线从一个轴向胎面边缘延伸到另一个轴向胎 面边缘。因此与粘合线相关的不均勻性可导致胎面扭曲变形和胎面到胎体粘合性能的降 低。
此外，在胎面和胎体之间可能产生空气、蒸汽或其它污染物的渗入，由此影响 它们之间的结合和/或翻新轮胎的使用寿命。结果是，柔性硫化封套可覆盖胎面和轮胎 胎体的两个胎侧的至少一部分。发明内容
根据本发明的轮胎胎面翻新系统包括用于容纳布置在轮胎胎体的胎冠部分上的 预硫化胎面的组件的腔室和用于在第一预定时间量确定腔室内的第一预定温度的控制 器。该控制器随后在第二预定时间量确定腔室内的第二预定温度。所述第二预定温度小于所述第一预定温度。
根据本发明的另一方面，轮胎胎面翻新系统进一步包括连接到用于从组件中抽 空流体压力的歧管的装置。
根据本发明的又一方面，轮胎胎面翻新系统进一步包括用于从组件中抽空流体 压力的装置。
根据本发明的又一方面，所述第一预定温度在四0° F-330。F的范围内。
根据本发明的又一方面，所述第二预定温度在210° F-260。F的范围内。
根据本发明的又一方面，所述第一预定时间量在35分钟-80分钟的范围内。
根据本发明的又一方面，所述第二预定时间量在50分钟-100分钟的范围内。
以下是对附图的简要说明，其中使用相同的参考标记表示附图中的相同部件， 其中
图1为本发明使用的胎面/胎体/封套组件的部分横截面的示意图。
图2为本发明使用的轮胎胎面翻新系统的示意图。
图3为本发明使用的一种可选轮胎胎面翻新系统的示意图。
图4为本发明使用的另一种可选轮胎胎面翻新系统的示意图。
定义
以下定义可适用于本说明书，包括权利要求书，其中
这里使用的“轴向”和“轴向地”是指平行于轮胎转动轴线的方向和/或位移。
“径向”和“径向地”是指离开轮胎转动轴线的方向和/或位移。
“内部”是指朝向轮胎内部的方向和/或位移，而“外部”是指朝向轮胎外部 的方向和/或位移。
具体实施方式
参考图1，图中示出了具有径向地向外远离轮胎胎体10的胎冠部分14布置的预 硫化橡胶胎面12的常规的胎体10的部分横截面视图。胎体10和胎面12之间插入一层 可硫化的材料，已公知为缓冲橡胶16，用于将胎面12粘附在胎体10上。柔性的气密构 件，已公知为硫化封套18，可径向向外放置在胎面12上并延伸至包围胎体10的至少一部 分胎侧20，从而包围在硫化封套之下的区域22。硫化封套18可进一步具有使用流体压 力源连接硫化封套的输入装置对。
硫化封套18可采用适当的方法进行附接，如锁定到胎圈区域(未示出)或胎体 10的胎侧20。预硫化胎面12可以是具有一个或多个接合部分的标准预硫化胎面或其可以 是整体式无接合的预硫化胎面。当整个组件被放置在腔室内且轮胎腔室内温度增加时， 热量可传递到胎面/轮胎组件使得那里的温度增加。在胎面/轮胎组件内温度的增加主 要取决于胎面和胎体的厚度、与表面的距离，和腔室内的温度。通常，温度首先在外表 面上升然后向内渗透。在缓冲橡胶粘合线26处，在胎面12和胎体10之间的接触面，在 胎面边缘观首先接收到的热可引起温度上升，其随后轴向向内从那里穿过。在给定温度下，缓冲橡胶16可能开始发生软化和流动。此外，这首先在胎面边缘观处发生并轴向 向内从那里进行传导。这些热，随着不一致的压力，可引起缓冲橡胶16从胎面12下不 均衡地流动，这可引起胎面扭曲变形。
当腔室内的温度继续上升时，缓冲橡胶16开始硫化、由此其流动停止。如同缓 冲橡胶16最初的变软和流动一样，所述硫化首先在胎面边缘观处开始并从那里轴向向内 进行。因此，由于遍及缓冲橡胶16的一些区域的温度不一致，因此在一些区域内发生硫 化而在另一些区域内恰好开始流动。可能的结果是缓冲橡胶16的厚度不一致。例如其 在胎面边缘观处较薄而在轴向内部胎面花纹沟下较厚。
参考图2和3，图中示出了翻新轮胎的常规系统的示意图。压力腔室或压热器 50的内部52可接收用于胎面翻新的多个胎面/胎体硫化封套组件56。压力腔室50的内 部52可由流体压力源M加压。流体可在引入腔室50之前被加热，也可在腔室内通过加 热器进行加热。所述流体可以是热空气、蒸汽、热水等等。
每个组件56的硫化封套18可通过加工管道、导管、软管60等等经由腔室50的 外壁62连接到歧管58。三通阀64可布置为沿着管道60到达歧管58。阀64可关闭、 打开(允许流体经过管道60穿过)、或流体可与大气相通。另一种可选方式是，三通阀 64可由两个双向阀和一个T形管代替一个用于通气的阀和另一个用于打开/关闭将歧 管58连接到硫化封套18上的管道的阀。
流体可从供给装置66经由导管68供给歧管58。供给装置66可连接到如腔室 50使用的任一个外部流体压力源70，或可连接到腔室以排出在腔室内使用的一些流体。 供给装置66可包括串联连接的电磁阀72和调节阀74。供给装置66还可包括“流率可 变”阀75用于控制流体的流率。如果流体源在外部时这可能是有用的，如在车间内供 给，如与腔室压力相对。
提供温度传感器76用于感测腔室50的温度。温度传感器76可通过定时装置连 接到控制器78。温度传感器76可包括在特定设置下打开和关闭的温度开关或向控制器 78提供温度信息的热电偶。
在硫化周期开始时，可向腔室50的内部52供给流体压力和热。腔室50的温度 可能增加直到腔室50的正常操作温度或硫化温度达到某一点时，通常保持该温度直到胎 面12到胎体10的硫化完成。然而，直到达到第一温度点或设置时，组件56的封套18 可与大气相通。
封套18与大气相通可以多种不同的方式实施。一种方式是使用三通阀64或两 个双向阀的组合通过设置它们到通气位置直到由控制器78致动从而移动到打开或关闭位 置。另一种方式是设置阀64(三通阀或双向阀的组合)到打开位置以允许空气从封套18 到歧管58流通。电磁阀80则可连接到歧管58在致动时打开以与大气相通。
可提供封套18与大气相通的连续过程用来最大化施加到胎面边缘观的压力。一 旦腔室50的温度达到预定温度，定时传感器76可执行一段预定长的时间。该段预定长 的时间可确保胎面边缘观密封并开始硫化。另一种可选方式是，时间的长度可以设置为 一旦硫化周期开始就开始。然而，不论发生哪一种情况，定时作用和温度设置都必须在 下一个步骤可能发生之前得到满足。如本文中使用的，胎面边缘观的密封意味着缓冲橡 胶16已经发生软化并开始硫化，这样空气不会透入粘合线沈。这并不一定意味着缓冲橡胶16在胎面边缘观处已经完全硫化。如果在腔室50达到完全硫化压力之前发生泄漏， 该系统可自动与大气相通且胎面翻新应不会受到影响。
一旦时间和温度条件已经得到满足，可停止与大气的通气并且可允许流体穿过 调节阀74和电磁阀72的顺序组合以将流体填充歧管58和封套18。在封套18内的流体 可提供对粘合线26更均勻的力。封套18内的压力可能不会超过但可等于腔室50内的压 力。然而，压差通常小于腔室压力，例如小于腔室压力15psi的压力。范围可小于腔室 压力大约15psi到大约3psi。
压力调节阀74可供给流体达到其设定点。因此，压力调节阀74可设置为小于 如上所述的腔室50硫化压力的值。如果在一个或多个封套18内发生泄漏，当流体从腔 室50进入封套18时，歧管58内的压力可开始增加。附接到歧管58的压力释放阀82可 释放这些额外的压力。如果泄漏足够大以至于确定为封套18泄漏，组件56的相应的三 通阀64可与大气相通。然而，“流率可变”阀81可提供给歧管58以释放引起压力释放 阀82执行的压力，但是其不够大得以便使与泄漏组件56相关的三通阀64与大气相通。
现在特别参考图3，在一些情况下更优选在至少两个阶段操作翻新系统。在两阶 段的系统中，彼此串联的额外的压力调节阀83和电磁阀84可并行地连接第一组调节阀74 和电磁阀72。第二调节阀83可设置为压力明显地小于整个腔室压力或腔室硫化压力，且 小于第一调节阀74的设置。例如，第二调节阀83可设置为压力等于或小于腔室硫化压 力的50%。无论如何，所选压力必须不会引起空气渗透到胎面/胎体粘合处。进一步应 该注意，在给定时间处该设置不应该大于腔室压力。这可通过压力开关86来防止，其设 置为等于或大于第二调节阀83的压力设置。压力开关86可连接到控制器78以防止电磁 阀84允许流体进入封套18。因此，封套18不会被加压超过腔室压力。
常规硫化周期的操作可从流体添加到腔室50开始。当腔室50内的压力和温度 增加时，封套18可与大气相通，如上所述。一旦已经达到第一温度设置时，封套18的 通气可停止且电磁阀84可打开，允许流体经过第二调节阀83在由调节阀83设置的第一 压力水平处填充封套18。在经过应该确保胎面边缘观已经密封的一段时间长度之后，电 磁阀84关闭且电磁阀72打开使封套压力达到第一调节阀74的更高设置。在硫化周期结 束时，封套18的吹风可通过电磁阀80完成。压力可进一步从供给装置66通过沿着具有 打开、关闭和通气位置的外部流体压力源70增加三通电磁阀90来通气。
例如，对于85psig的硫化压力而言，常规的翻新系统可将调节阀83设置为 65psig和将调节阀74设置为82psig。对于具有沈0° F的硫化温度的系统而言，温度设 置可为大约235° F-240。F且在系统保持65psig的时间段大约为15分钟。
参考图4，示出了具有两个歧管100、102的常规系统。在一些翻新腔室中，腔 室内的温度不可能精确一致。在这些情况下，首先在较热的区域使那些轮胎/胎体组件 活化会更好，因此它们首先达到预定温度，然后在稍后时间在较冷的区域使它们活化。 例如，在一些腔室中，腔室的中心部分104比端部106加热慢。在这些情况下，翻新系 统可具有中心歧管100，在中心区域104提供翻新组件。端部的组件可通过具有第一部分 102a和第二部分10 的分裂的歧管102来供给。两个部分10&、102b可通过导管108 连接。每个歧管100、102可通过导管114、116分别连接到相应的供给装置110、112。 供给装置110、112可以是具有调节阀118和电磁阀120的单个阶段系统或上述具有额外的并行于第一设置118、120的调节器和电磁阀的双阶段系统。
按照这种方式，一个歧管100或102的轮胎/胎体组件可独立于其它歧管102或 100的轮胎/胎体组件活化。每个歧管100、102可要求至少一个温度传感器122以使该 系统的相应部分104、106活化。多个歧管、供给装置、温度传感器等等可用来要求降低 腔室内温度波动的影响。
一种减少硫化时间的翻新轮胎的方法可节约能量消耗，同时增加每个单位 时间内翻新轮胎的产量。根据本发明的这种方法通过在相对高的温度范围，如在 290° F-330。F之间，或更具体而言是300° F，初始化硫化过程减少硫化时间。在硫 化完成之前，温度可逐步降低到较低的温度范围，如在210° F_260° F之间，或更具体 而言是225° F，以完成硫化。在较高温度的加热/硫化时间可在50分钟到100分钟的 范围内，或更具体而言是90分钟，在较低温度的硫化时间可在35分钟到80分钟之间， 或更具体而言是44分钟。这是对整个硫化周期标准腔室硫化温度070° F)的独特的改 进。
根据本发明的方法通过使胎面/胎体“热一点快一点”改善了在翻新硫化腔室 内翻新轮胎的硫化效率，从而在硫化周期内提早初始化硫化过程和以更快的速率获取相 当的硫化。这允许更短的硫化时间并增加了产量和减少了能量使用。
以下是根据本发明的分步硫化方法的一个实例的成本和时间节省示例图。硫化 分步温度为300° F和225° F。
产品模拟试验-分步硫化节省情况
硫化周期时间的节省
硫化方法加热硫化时间吹风
标准硫化 401505
分步硫化90 (步骤1) 65 (步骤2) 5
硫化节省时间
硫化周期节省时间——17.9%
能量的节省
硫化方法 蒸汽状态/硫化电力成本/硫化$.061/KWH)
标准硫化方法 3741bs$0.823
分步硫化方法 3321bs$0.670
节省能量 421bs的蒸汽$0.153
节省蒸汽——蒸汽使用量减少11.2%
节省电力——节省18.6%成本
尽管为了说明本发明的目的示出了具体实施例和细节，但在不偏离本发明和以 下权利要求书的范围内得到的各种改变和改进对本领域技术人员来说是显而易见的。总时间 195分钟 160分钟 35分钟
权利要求
1.一种轮胎胎面翻新系统，其特征在于，腔室，所述腔室用于容纳布置在轮胎胎体的胎冠部分上的预硫化胎面的组件；和 控制器，所述控制器用于在第一预定时间量确定腔室内的第一预定温度，该控制器 随后在第二预定时间量确定腔室内的第二预定温度，所述第二预定温度小于所述第一预 定温度。
2.如权利要求1所述的系统，进一步地其特征在于，连接至用于从组件中抽空流体压 力的歧管的装置。
3.如权利要求1所述的系统，进一步地其特征在于，用于从组件中抽空流体压力的装置。
4.如权利要求1所述的系统，进一步地其特征在于，所述第一预定温度在 290° F-330。F的范围内。
5.如权利要求4所述的系统，进一步地其特征在于，所述第二预定温度在 210° F-260。F的范围内。
6.如权利要求1所述的系统，进一步地其特征在于，所述第一预定时间量在35分 钟-80分钟的范围内。
7.如权利要求6所述的系统，进一步地其特征在于，所述第二预定时间量在50分 钟-100分钟的范围内。
全文摘要
本发明涉及将胎面固定到轮胎胎体上的分步硫化。一种轮胎胎面翻新系统包括用于容纳布置在胎体的胎冠部分上的预硫化胎面的组件的腔室和用于在第一预定时间量确定腔室内的第一预定温度的控制器。该控制器随后在第二预定时间量确定腔室内的第二预定温度。第二预定温度小于第一预定温度。
文档编号B29D30/56GK102019704SQ201010520488
公开日2011年4月20日 申请日期2010年9月10日 优先权日2009年9月10日
发明者J·M·小阿尔真奇亚 申请人:固特异轮胎和橡胶公司