[发明专利]硫化充气轮胎的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种硫化充气轮胎的方法和装置。

背景技术

一般地，在制造车轮充气轮胎的过程中，在装配各个元件形成胎坯之后执行模制和硫化处理，其中每个元件具有其自身的弹性体成分，一些元件还具有合适的增强结构；所述处理旨在通过使所述弹性体成分交联来确定轮胎的结构稳定性，同时一般要求能够在轮胎上形成期望的胎面花纹，以及在轮胎侧壁上形成可能的特殊的图形符号。

为此，要将胎坯放置到适当供热的硫化模具中，该模具的型腔形状与将要赋予给轮胎本身的最终形状一致。

在关闭模具之后，使胎胚压靠在型腔的支撑壁上，同时施加对轮胎本身进行硫化所需的热。为此，例如通过使带压的蒸汽进入环形结构的气囊(bladder)中并使气囊在轮胎内膨胀，从而使气囊接触轮胎的内表面，并使轮胎压靠在型腔的支撑壁上。

进入轮胎中的膨胀气囊内的带压蒸汽还被用于提供硫化所需的部分热。另一部分热从轮胎的外部通过模具提供，该模具可通过使蒸汽或其它供热流体循环的布置在硫化装置中的管路进行适当地供热。

通常，按照基于实验数据获得的预先设定的程序来控制蒸汽供给的温度、压力和在硫化模具中轮胎的停留时间，从而使具有不同弹性体成分的轮胎元件达到期望的交联度。

当完成硫化时，停止供热，打开模具，取出轮胎，然后使模具执行新的模制/硫化循环。

然而，这种做法很容易发生轮胎或其部件的过硫化和/或不充分硫化的现象。例如，这些现象可能会随着用于供热模具的蒸汽温度的变化而发生。此外，模具的温度还可能例如由于环境温度的变化而变化，或者由于供热流体的温度和在单位时间内模具散发的热量和/或在硫化步骤结束和下一个轮胎的硫化开始之间的打开时间的变化而变化。

在消除上述问题的尝试中，专利US-3,718,721提出了一种方法，即在对轮胎供热的过程中控制至少一部分轮胎的硫化状态，为此可将用于温度检测的探头布置在预定的轮胎区域中。

在对轮胎进行供热的过程中，在探头附近实时地对弹性体材料的温度进行检测，以计算在插入探头的轮胎部分所达到的真实硫化状态。当达到预定的交联度时，停止供热。

根据US-3,718,721的教导，待检测的用于测量温度的探头布置在非常难以进行热传递的轮胎区域中，或者布置在处理结束时所达到的交联度预计最小的任何地方。如果在不同的轮胎区域布置了几个探头，则根据检测到最小交联度的探头发送的数据中断供热。使所述轮胎区域达到合适的交联度将确保其余的轮胎部分充分地硫化。

然而，申请人还注意到，在US-3,718,721中公开的方法不能够保证对硫化处理的最佳控制。

实际上申请人观察到，对整个硫化时间的影响是由多个几乎不可预测的和不可控的因素导致的。取决于温度，这些因素会显著地影响在不同轮胎区域中进行供热所依据的动态特性。例如，申请人观察到，在硫化步骤开始时在胎坯中弹性体元件的温度会显著地影响在不同轮胎区域中进行供热所依据的动态特性。

另一个重要因素是室外环境温度，因为放置到模具内的胎坯的温度会取决于该环境温度，因此在不同轮胎区域中温度梯度也取决于该环境温度，特别是在硫化处理的初始步骤中。

此外，根据申请人的理解，在US-3,718,721中公开的方法在生产率和成本方面似乎也是不利的，因为每个轮胎的硫化需要的时间基本上比必需的时间更长。

重要的是在轮胎生产过程中，在不包括存储半成品的生产过程中(例如参见同一申请人的文献WO01/32409)，另一个几乎不可控的因素是在生产每个轮胎元件和将胎坯放置到模具中之间经历的时间。实际上在该临时步骤中，弹性体元件会受到冷却，冷却的程度取决于室外温度以及特别是取决于上述时间间隔。

在打开模具自身取出成品轮胎和放置一个新的胎坯之间所经历的过程中，室外温度也会影响模具的散热。

申请人认为，按照US-3,718,721的教导对硫化处理的控制可能决定轮胎的生产。在某些区域，该轮胎具有足够的交联度以确保轮胎行驶安全而需要的结构完整性，但是在性能方面不是最佳的。例如，取决于各种情况，弹性体元件在胎面带的径向外部或胎圈处的交联度可能大于或者相反小于最佳性能所要求的最佳交联度。

这种情况提出了一个非常重要的问题，特别是在制造用于具有较高和极高性能和/或用于竞赛的跑车和/或摩托车的轮胎中，其中在性能方面需要极高的质量。

申请人认为，通过监控在至少两个轮胎区域中达到的交联度，能够显著地改进现有的硫化方法。