[发明专利]具有通气性能的轮胎硫化模具

说明书

本发明涉及一种用于充气车辆轮胎的制造的硫化模具，该模具具有多个通气孔，其数量在1000至3000范围内。

众所周知，任何轮胎硫化模具都必须通气，以便使得未硫化的轮胎在从内侧吹制的过程中可以与硫化模具的成形工具紧密接触。在此过程中，未硫化的轮胎的外侧将空气沿径向向外推挤。当此空气不能被排出时，它就会被压缩到正好小于所施加的吹制压力。虽然施加压力会导致橡胶内空气吸附能力的增加，但是，空气吸附能力仍相当低。既没有被排出也没有被溶解的在橡胶材料内的余下的空气，会在硫化模具的内轮廓和未硫化的轮胎的外轮廓之间形成局部的缓冲空间。在硫化模具和未硫化的轮胎之间的这些局部位置处的错位接触不仅会导致在这些部位处在未硫化的轮胎内形成凹陷，而且会因空气相对于硫化模具的金属的热传递系数的大大减小而减小其受热程度。这会导致橡胶的不充分的硫基硫化，从而导致材料在使用时的失效。

因此，所有的轮胎制造商都对硫化模具的通气问题给予极大的关注。

轮胎胎面的胎纹一般来说是非常繁多的，它们包括纵向的和横向的沟槽以及多条切纹，有时候还有均匀的弯曲切纹，它们形成象履带板和撑条那样的不同的正部分。至于充气性能方面，形成轮胎胎面的负部分的硫化模具的多个凸起部，一般沿径向向内将要消除的空气体积分成众多隔离开的槽腔，每个槽腔要求将其内的空气体积除去或排出，因此，每个槽腔要求有至少一个通气孔。

根据最老的并且目前仍然流行的技术，采用了多个细小的孔来使硫化模具通气，这些细小的孔大致地垂直于所要形成的表面延伸。这些孔这样安置在成形工具上，使得它们通向硫化模具的外侧部件的通气孔。这些孔具有大致0.7-1.5mm的直径，这取决于孔的深度和轮胎的尺寸。典型的客车轮胎的硫化模具具有大致1500个通气孔；典型的雪地轮胎的硫化模具具有多于2500个通气孔。

这些孔对要被排出的空气呈现了最小的流阻。但是，对于粘性橡胶的流阻也是最小的，因此，在吹制压力产生之后，直至足够的交联(硫化)防止了橡胶材料的进一步流动为止，大量的橡胶会流入通气孔内。一般来说，可以通过调节硫化的速度，选择温度随时间变化的过程，以及选择促进剂和硫的剂量，通气孔的直径，以及胎面上硫化的毛状过量橡胶的断裂稳定性，来防止在将轮胎从模具中取出的过程中过量的橡胶断裂。如果过量的橡胶断裂了，毛状的凸起部会滞留在相应的通气孔中，从而阻止了在另一个轮胎硫化的过程中硫化模具的良好的通气。

但是，特别是对于高档轮胎来说，许多客户并不喜欢所生产轮胎的毛状的外观。因此，在许多的情况下，在将轮胎分运到轮胎销售商的手上之前，要将毛状物去掉。已知有各种各样的技术来这样做，这些技术类似于切屑工艺，刨削工艺或磨削工艺。还知道可以对毛状物进行过度冷却，以便在轮胎的胎面上制出光洁的切纹边缘。但是，所有的这些技术都要求相当大的成本。

因此，长期以来，人们的目的是要提供生产没有毛状过量橡胶的轮胎的装置和/或方法，而不需要硫化后进行的处理步骤。为了解决这个目的，现有技术中已知有多种建议。

从美国专利US 3377662中可以知道在每个通气孔中插入一个销，该销的横截面基本上是星形的，该星的外包络形要稍稍大于通气孔的内径，以便使每个销可以通过压配合固定到相应的通气孔内。因此，最初具有较大横截面积的通气孔就分隔成具有较小的横截面积的多个较小的槽腔。这样形成的各个槽腔的横截面积的总和是这样节流的通气孔的横截面积的大约1/10，从而使得每个槽腔的横截面积是初始横截面积的大约100分之一。这个方法是基于这样的已知的知识，即钻孔工具不能超过关于工具的长度与所钻的直径的比值的某个限定值，因为超过了这个限定值，钻头就会断裂。因此，通气孔的直径不可能选择得象所要求的那样小。

但是，为了达到要求的通气功能，流动横截面基本上要比钻孔工具所能钻出的孔小。因此，往外压出的毛状橡胶材料的直径就会非常小。本发明的基本构思是：通过将用常规钻孔工具钻出的直径较大的孔分隔成多个狭窄的通道的方式，使孔的横截面积大大地减小。欧洲专利0518899提出的是基本上同样的方法。

欧洲专利申请0311550揭示了将基本上是圆形的销插入已知的通气孔中的方法，该销具有稍稍小于在成形轮胎的硫化模具的侧面处的通气孔的内径的外径。在径向向外的局部区域，通气通道设置有将相应的销通过压配合固定住的突起部。