專利名稱：：用于硫化諸如輪胎的非均勻橡膠制品的改進(jìn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明處于硫化非均勻橡膠制品的領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明處于硫化諸如卡車輪胎的輪胎的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：多年來，橡膠制品，例如輪胎，被在壓力機(jī)中硬化(vulcanized)或者硫化(cured)，在壓力機(jī)中從外部通過輪胎模具并且從內(nèi)部通過硫化膠囊(bladder)或者其他裝置施加熱量某一段時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)制品的硬化。用于輪胎的壓力機(jī)在本領(lǐng)域中是眾所周知的，一般地，壓力機(jī)采用具有成形或者硫化機(jī)構(gòu)的可分的模具半部(moldhalves)或者部分(包括分段的模具部分)，并且使用膠囊來硫化輪胎，成形、加熱以及冷卻液體或者媒介被引入該膠囊。典型地，上述的硫化壓力機(jī)由機(jī)械定時(shí)器或者可編程邏輯控制器(PLC)控制，其通過各種步驟使壓力機(jī)循環(huán)，在這些步驟的過程中，輪胎被成形、被加熱并且在一些工藝中輪胎在從壓力機(jī)上卸載之前被冷卻。在硫化工藝過程中，輪胎在預(yù)置時(shí)間段內(nèi)承受高壓和高溫，該預(yù)置時(shí)間段的設(shè)置使得輪胎的大部分非均勻部分被充分地硫化。硫化工藝通常在壓力機(jī)外部繼續(xù)完成。橡膠化學(xué)家面臨著預(yù)測(cè)橡膠制品的每一部分能夠被符合要求地硫化的時(shí)間段的問題，并且一旦這樣的時(shí)間段被確立，制品就被加熱那段時(shí)間。這是用于硫化整體上相對(duì)細(xì)長(zhǎng)并且具有均勻幾何形狀和/或相似成分的橡膠制品的相對(duì)直接的分析。當(dāng)不是這種情況時(shí)，例如硫化一個(gè)諸如輪胎的復(fù)雜制品時(shí)，分析會(huì)更加困難。當(dāng)硫化大型輪胎時(shí)，諸如卡車輪胎、越野車輪胎、農(nóng)用輪胎、飛行器輪胎以及重型推土機(jī)輪胎，特別是這樣。對(duì)這些類型的輪胎的硫化的狀態(tài)和程度不僅僅被輪胎中部分到部分的幾何形狀變化影響，還被成分變化以及分層結(jié)構(gòu)影響。雖然時(shí)間控制方法已被用于硫化數(shù)百萬計(jì)的輪胎，由于輪胎成分和幾何形狀的變化，輪胎的一些部分傾向于比其他部分需要更多的硫化。由于設(shè)定時(shí)間段以硫化最難硫化的部分，一些部分會(huì)發(fā)生過度硫化；并且浪費(fèi)了硬化機(jī)械的生產(chǎn)時(shí)間，降低了生產(chǎn)效率。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例是使用傳統(tǒng)硫化模具和壓力機(jī)硫化輪胎、輪胎胎面和其他非均勻制品的改進(jìn)方法，該改進(jìn)方法通過添加位于模具中的至少的一個(gè)位置的至少一個(gè)銷型熱傳遞元件而制造或者改造模具，該銷型熱傳遞元件能夠被單獨(dú)地加熱。更具體地，所述銷型熱傳遞元件位于熱量直接進(jìn)入橡膠制品的硫化限制部分的位置。所述方法不僅僅導(dǎo)致制品更短的硫化時(shí)間，還導(dǎo)致橡膠制品的更均勻的硫化狀態(tài)。銷的選擇、定位和使用不會(huì)極大地改變功能或者極大地降低橡膠制品的性能。銷在諸如胎面塊的被作用的部分的表面積上留下小孔隙。(見圖3，示出了具有孔隙50的塊20)。由于使用一個(gè)或多個(gè)所述銷導(dǎo)致的所述部分的表面積的減少為被作用的部分的表面積的大約0.1。％到大約1.0%。特別注意的是，作為一個(gè)整體的模具和硫化裝置僅僅是稍微地改變了，橡膠制品的成份不必改變或者調(diào)整。硫化狀態(tài)的改進(jìn)實(shí)現(xiàn)了在模具中總硫化時(shí)間的減少，從而增加了生產(chǎn)率。本發(fā)明的另一實(shí)施例是制造或者改造用于硫化輪胎、胎面或者其他非均勻制品的模具的方法，包括固定至少一個(gè)可單獨(dú)地加熱的銷型熱傳遞元件到模具的內(nèi)表面上從而在硫化過程中強(qiáng)擠入制品的至少一個(gè)部分的步驟。具體實(shí)施例中在模具的表面上的位置上布置一個(gè)或者多個(gè)銷型熱傳遞元件，從而當(dāng)橡膠制品被布置到模具中時(shí)，在所述制品的硫化過程中所述銷型熱傳遞元件突出進(jìn)入制品中需要附加的熱量的那些部分。這對(duì)于輪胎模具是特別有用的。當(dāng)輪胎被布置到模具中時(shí)，該模具具有位于輪胎的硫化限制部分的一個(gè)或者多個(gè)可單獨(dú)地加熱的銷型熱傳遞元件，可獲得更短的硫化時(shí)間和輪胎的所有部分更加均衡的硫化。圖1示出了用于制造翻新輪胎的硫化胎面的傳統(tǒng)扁平胎面模具的頂部片段。該頂部部分生成胎面刻紋。No.(10)表示使得胎面花紋具有大的"全深度"凹槽的模具片段，該凹槽形成胎面塊(20)。圖2示出了使用傳統(tǒng)方法硫化的用于翻新輪胎的胎面的硫化胎面花紋。大的縱向凹槽(10)和胎面塊(20)被示出。胎面從它的底面到胎面塊的上表面具有大約25mm(30)的厚度。橫向凹槽的深度是大約22mm(40)。圖3示出了用于翻新輪胎的胎面的硫化胎面花紋，其使用銷型熱傳遞元件硫化。圖2與圖3中所示的硫化胎面花紋之間的唯一區(qū)別是"銷孔"(50)的存在。圖中的銷孔具有從胎面塊的上表面大約14mm的深度。圖4示出了對(duì)于圖2和圖3中所示的硫化胎面，在胎面中的熱電偶探頭的不同位置上的作為時(shí)間的函數(shù)的硫化速率。第一探頭設(shè)置在距離胎面塊的上表面1mm的深度處；第二探頭設(shè)置在距離相同的胎面塊的上表面8mm的深度處；第三探頭設(shè)置在距離相同胎面塊的上表面14mm的深度處。對(duì)于由圖4中的位置100、110和120標(biāo)示的使用沒有銷的傳統(tǒng)硫化方法硫化的胎面，以及由圖4中的位置200、210和220標(biāo)示的使用銷硫化的胎面，在1mm深度、8mm深度和14mm深度處示出硫化速率。圖5示出了對(duì)于如圖2和3所示的硫化胎面，在26分鐘的固定壓力機(jī)硫化時(shí)間后，在距離胎面塊的上表面1mm、6mm、10mm、14mm、18mm以及22mm的熱電偶探頭深度處的硫化狀態(tài)(alpha)。對(duì)于由圖4中的位置300、310、320、330、340和350標(biāo)示的使用沒有銷的傳統(tǒng)硫化方法硫化的胎面，以及由圖5中的位置400、410、420、430、440和450標(biāo)示的使用銷硫化的胎面，在上述深度處示出硫化狀態(tài)。圖6示出了對(duì)于圖2和圖3中所示的硫化胎面，達(dá)到在上述圖5中給出的在相同的熱電偶胎面深度處alpha=0.9的硫化狀態(tài)在壓力機(jī)中需要的硫化時(shí)間，硫化時(shí)間以秒為單位。對(duì)于使用傳統(tǒng)硫化方法硫化的胎面在每個(gè)深度處達(dá)到alpha二0.9的時(shí)間如折線no.(500)所示，使用銷而硫化的胎面在每個(gè)深度處達(dá)到alpha=0.9的時(shí)間如折線no.(510)所示。圖7是典型卡車輪胎胎肩區(qū)域的局部剖面，其示出了輪胎的復(fù)雜性和非均勻性。圖8示出了當(dāng)將輪胎從壓力機(jī)中移除并且使用傳統(tǒng)時(shí)間控制方法硫化時(shí)，圖7中的卡車輪胎剖面的胎肩中的熱量曲線(thermalprofile)。圖9(a)示出了卡車輪胎的模具片段，其被改造為包括具有大約22mm的高度的多個(gè)銷型熱傳遞元件(1000)。在胎肩處生成橫向凹槽的模具片段具有大約24mm(610)的高度。圖9(b)示出了可單獨(dú)地加熱的銷型熱傳遞元件的橫截面，并且示出了作為加熱源的電阻。圖10(a)示出了硫化卡車輪胎的胎面塊(20)中的多個(gè)銷孔(50)的位置。圖10(b)示出了在胎面塊(20)中的銷孔(50)的深度。具體實(shí)施例方式在硫化輪胎、輪胎胎面或者其他非均勻橡膠制品的工藝中，對(duì)工業(yè)的挑戰(zhàn)是提供一種硫化工藝，其提供足夠數(shù)量的熱量到制品的非均勻部分，從而在沒有過度硫化制品的其他部分的情況下實(shí)現(xiàn)所述部分的充分硫化，并且以多產(chǎn)的、節(jié)約時(shí)間的方式完成該工作。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該方法使用一個(gè)或多個(gè)可單獨(dú)地加熱的銷型熱傳遞元件，其從模具的表面突出，并且硬擠入橡膠制品從而導(dǎo)致模具內(nèi)更短的硫化時(shí)間。在本發(fā)明的方法的一個(gè)具體實(shí)施例中，首先確定非均勻橡膠制品的哪個(gè)(些)部分需要附加的熱量從而影響所述部分的有效的以及充分的硫化。這能夠使用已知技術(shù)，例如有限元分析(FEA)或者熱電偶探頭，來確定制品的每個(gè)區(qū)域的硫化狀態(tài)。知道了這些區(qū)域和成分的硫化速率，為了向制品提供更短的硫化時(shí)間和更均衡的硫化，制品的不同部分被識(shí)別以接收增強(qiáng)的熱傳遞。本發(fā)明使用銷作為完成該目標(biāo)有效的和實(shí)用的構(gòu)件。使用該方法導(dǎo)致諸如輪胎或者胎面的非均勻制品所有部分的硫化的更均勻狀態(tài)，導(dǎo)致在壓力機(jī)內(nèi)硫化時(shí)間的減少。能夠獲得在壓力機(jī)內(nèi)的硫化時(shí)間的高達(dá)10%或者更多的減少。另外，這種改進(jìn)硫化方法的使用不會(huì)改變制品的功能，并且對(duì)制品的性能基本上沒有負(fù)面的影響。因此，本發(fā)明的具體實(shí)施例是硫化非均勻橡膠制品的方法，包括以下步驟將制品布置到模具內(nèi)；將一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)加熱的銷型熱傳遞元件插入制品的一個(gè)或多個(gè)硫化限制部分內(nèi)，到制品全部厚度的大約25%和大約60%之間的深度處；施加熱量到模具和銷型熱傳遞元件，直到制品達(dá)到限定的硫化狀態(tài)；從制品上移除一個(gè)或者多個(gè)銷型熱傳遞元件；并且從模具上移除制品，其中一個(gè)或者多個(gè)銷型熱傳遞元件在模具的內(nèi)表面處的總橫截面積為制品的一個(gè)或者多個(gè)硫化限制部分的總表面積的大約0.1%和大約1.0%之間，一個(gè)或者多個(gè)銷型熱傳遞元件插入該制品的一個(gè)或者多個(gè)硫化限制部分中。本發(fā)明的另一實(shí)施例具體地可應(yīng)用為硫化輪胎的方法，包括以下步驟將輪胎布置到模具內(nèi)；將一個(gè)或多個(gè)可單獨(dú)地加熱的銷型熱傳遞元件插入輪胎的一個(gè)或多個(gè)硫化限制胎面塊或者肋內(nèi)，到塊或者肋的胎面深度的大約50。％和大約110%之間的深度處；施加熱量到模具和銷型熱傳遞元件，直到輪胎達(dá)到限定的硫化狀態(tài)；從輪胎上移除一個(gè)或者多個(gè)銷型熱傳遞元件；并且從模具上移除輪胎，其中一個(gè)或者多個(gè)銷型熱傳遞元件在模具的內(nèi)表面處的總橫截面積為輪胎的一個(gè)或者多個(gè)硫化限制胎面塊或者肋的總表面積的大約0.1。％和大約1.0%之間，一個(gè)或者多個(gè)銷型熱傳遞元件插入該輪胎的一個(gè)或者多個(gè)硫化限制胎面塊或者肋中。本發(fā)明的另外的實(shí)施例包括用于硫化輪胎、輪胎胎面以及其他非均勻橡膠制品的模具，其中模具的銷型熱傳遞元件可單獨(dú)地加熱，即能夠通過熱源而不是通過經(jīng)由模具的熱傳導(dǎo)來加熱。因此，模具具有至少一個(gè)與制品接觸的內(nèi)表面，該內(nèi)表面具有至少一個(gè)從模具的內(nèi)表面向外突出的銷型熱元件，由此在硫化過程中熱通過銷并且穿過銷被傳遞到制品。本發(fā)明的另一具體實(shí)施例是通過本發(fā)明的方法制造的輪胎或者輪胎胎面。有限元分析根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，對(duì)在硫化過程中發(fā)生的到達(dá)制品的多個(gè)部分的熱傳遞進(jìn)行評(píng)估，所述制品例如為使用傳統(tǒng)方法的輪胎或者胎面。一種已知的確定熱傳遞的方法是制造輪胎，在輪胎或胎面中布置熱電偶，并且記錄硫化過程中的熱量曲線。知道了熱量曲線，就能夠使用反應(yīng)動(dòng)力學(xué)確定整個(gè)輪胎的硫化狀態(tài)。另一個(gè)已知的方法是使用有限元分析(FEA)，包括制品的計(jì)算機(jī)模型，它承受外部加載(即熱量)并且被分析以得到結(jié)果。熱傳遞分析對(duì)制品的傳導(dǎo)性或者熱動(dòng)力學(xué)進(jìn)行建模。參見，JainTong等人的，"輪胎硫化工藝的有限元分析(FiniteElementAnalysisofTireCuringProcess)"，增強(qiáng)塑料和合成物期刊(JournalofReinforcedPlasticsandComposites)，第22巻，第11/2003號(hào)，第983至1002頁。硫化狀態(tài)和alphaalpha是橡膠合成物的硫化狀態(tài)的度量值，通過下面的等式給出alpha=(硫化時(shí)間)/t99這里t99是完成硫化的99%的時(shí)間，該時(shí)間通過流變儀曲線示出的扭矩所測(cè)量。ASTMD2084禾BISO3417描述了如何使用振蕩流變儀(oscillatingrheometer)測(cè)量橡膠化合物的硫化時(shí)間(時(shí)間tO表示硫化開始，時(shí)間t99表示完成硫化的99%)。這些標(biāo)準(zhǔn)以參考的形式并入本文。現(xiàn)將描述本發(fā)明的方法，從而說明它如何不同于傳統(tǒng)硫化工藝和模具。本發(fā)明的方法涉及硫化諸如輪胎和輪胎胎面的非均勻橡膠制品。"非均勻"意味著(a)制品中幾何厚度的變化，(b)制品中材料成分的變化，(C)制品中分層結(jié)構(gòu)的存在，和/或(d)上述所有情況。典型的大輪胎，例如卡車輪胎、越野車輪胎、農(nóng)用輪胎、飛行器輪胎以及重型推土機(jī)輪胎，是非均勻橡膠制品的良好實(shí)例。然而，任何非均勻橡膠制品，例如軟管、帶狀物、防震架以及緩沖器等，能夠使用本發(fā)明的方法進(jìn)行有效地硫化。在使用傳統(tǒng)模具的傳統(tǒng)硫化方法中，也能夠?qū)ο鹉z制品的所有部分的加熱速率進(jìn)行分析。然而，即使知道這個(gè)，結(jié)果是硫化制品的總硫化時(shí)間段通過充分硫化橡膠制品的"硫化限制"部分所用的時(shí)間表示。"硫化限制"意味著由于制品的非均勻性而需要用最長(zhǎng)時(shí)間來硫化的制品的部分，該制品的非均勻性例如成分的熱傳遞和硫化速率特性、制品的厚度和/或復(fù)雜性。因此，由于設(shè)置用來硫化該硫化限制部分的總硫化時(shí)間段，所以會(huì)使用較長(zhǎng)的硫化時(shí)間，這至少導(dǎo)致沒有有效地使用硫化裝置。本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)了(a)減少了在壓力機(jī)中的總硫化時(shí)間段，(b)在基本上沒有改變功能或者降低制品的相對(duì)性能的情況下，獲得了更均衡的硫化狀態(tài)。如在傳統(tǒng)硫化工藝中，本發(fā)明的方法能夠使用已知的FEA分析、熱電偶分析或其他方式來確定輪胎的部分中各種硫化速率和硫化狀態(tài)。在本方法中，銷型熱傳遞元件的長(zhǎng)度、直徑和構(gòu)造被限定，其有效地減少總硫化時(shí)間，并且在基本上沒有改變功能或者降低制品的相對(duì)性能的情況下，獲得更均勻的硫化狀態(tài)。銷型熱傳遞元件能夠由任何與模具相兼容的熱傳導(dǎo)材料制成；典型地由鋼或鋁制成。用已知的方法能夠添加一個(gè)或多個(gè)銷到模具上，例如通過焊接、通過穿過模具打孔并且將銷插入穿過模具從而從模具的表面向外突出，或者銷能夠設(shè)計(jì)到新的模具中。因此，通過小的資本支出能夠獲得更大的硫化能力。銷型熱傳遞元件能夠具有任何橫截面形狀，例如圓形、正方形、三角形、六邊形、八邊形、長(zhǎng)方形或者橢圓形。銷能夠按照它們名義上的"x-y"幾何形狀(即銷在二維"x和y"平面上的形狀)被考慮。如果水平"x和y"平面尺寸基本對(duì)稱(即"x和y"尺寸大體相等)，銷就基本是圓形的、正方形、六邊形、八邊形等。如果銷具有不對(duì)稱的形狀(即"x和y"尺寸基本不同)，銷就基本是長(zhǎng)方形、橢圓形等。銷型熱傳遞元件在模具的內(nèi)表面處的橫截面積為被作用的部分(例如輪胎塊或者肋)的表面積的大約0.1%到大約1.0%。因此，銷的使用只是在制品的表面留下了小孔隙。如果使用多于一個(gè)的銷型熱傳遞元件，全部銷的組合的橫截面積仍然為被作用的部分(例如輪胎塊或者肋)的總的表面積的大約0.1%到大約1.0%。作為銷型熱傳遞元件的尺寸的例子，具有塊類型胎面花紋的卡車輪胎具有胎面塊的典型名義表面積是大約900mm2(即大約30mm乘以30mm)到大約5625mm2(即75mm乘以75mm)。在這種情況下，橫截面積為胎面塊的表面積的大約0.1%到大約1.0%的銷，能夠具有大約1mm到大約7mm的銷的"x禾口/或y"尺寸。銷型熱傳遞元件在垂直的"z"尺寸上(即進(jìn)入被作用的部分的方向)的長(zhǎng)度使得它們延伸進(jìn)入制品為制品的全部厚度的大約25。％到大約60%。對(duì)于輪胎，銷具有延伸大約25%到大約110%的胎面深度的"z"尺寸；更優(yōu)選地，大約50%到大約90%的胎面深度。例如，對(duì)于具有大約26mm的名義胎面深度厚度的典型卡車輪胎，銷的"z"尺寸(長(zhǎng)度)在大約5mm到大約28mm的范圍內(nèi)；優(yōu)選地從13mm至lj24mm。對(duì)于輪胎胎面，其基本具有幾何形狀的非均勻性(但還能夠具有成分的非均勻性)，使用一個(gè)或者多個(gè)銷是有效的，該銷具有"z"尺寸從而突出進(jìn)入胎面塊為大約25%到大約50%的胎面的總厚度。因此，對(duì)于具有28mm的總厚度的典型胎面行駛面，銷應(yīng)具有從大約7mm到大約14mm的"z"尺寸(長(zhǎng)度)。銷型熱傳遞元件的"z"尺寸(長(zhǎng)度)能夠垂直于"x和y"尺寸突出到制品內(nèi)，或者能夠是傾斜的。銷還能夠在頂部和底部逐漸變細(xì)，或者在"z"尺寸上具有一個(gè)形狀，例如顯示"逐步降低"或者在底部顯示類似蘑燕形狀的圓形"頭部"。有時(shí)優(yōu)選地使用在模具的內(nèi)表面處具有更小的橫截面積(即每個(gè)是大約0.1%到大約0.4%的被作用的部分的表面積)的多個(gè)銷型熱傳遞元件，而不是使用一個(gè)或者多個(gè)在模具的內(nèi)表面處具有較大橫截面積(即每個(gè)是大約0.5%到大約1.0%的被作用的部分的表面積)的銷。當(dāng)擔(dān)心較大的銷會(huì)在塊的表面上留下的孔隙大到積聚石頭和碎片的時(shí)候或者當(dāng)輪胎具有與塊設(shè)計(jì)相對(duì)的肋設(shè)計(jì)的時(shí)候，就是這種情況。如果使用了多于一個(gè)的銷，優(yōu)選地，使銷以7倍銷的平均尺寸的距離相互隔開。對(duì)于典型的卡車輪胎胎面塊，銷之間的距離會(huì)是大約10mm或者更大。在一個(gè)諸如重型推土機(jī)輪胎的非常大的輪胎被硫化時(shí)，實(shí)際上可以使用一個(gè)或者多個(gè)較大的銷。銷型熱傳遞元件是可單獨(dú)地加熱的。這意味著銷能夠提供它們自身的熱而附加于并且獨(dú)立于經(jīng)由來自模具的傳導(dǎo)而傳遞到銷上的熱。這還減少了在模具中硫化制品到所需硫化狀態(tài)的時(shí)間。銷的加熱能夠通過已知的方法實(shí)現(xiàn)，例如在制品被插入到模具前使用加熱器傳送地將熱量施加到銷上。具體實(shí)施例涉及使用電阻以加熱銷。這能夠在圖9(b)中看到。能夠在制品的硫化過程中延續(xù)銷的加熱。銷被加熱到一個(gè)溫度，該溫度是選擇來用于硫化的模具溫度的大約90%到大約110。％。對(duì)于輪胎和胎面，銷被加熱到大約110攝氏度到大約170攝氏度。因此，很明顯本發(fā)明的方法使得為了獲得所需的硫化結(jié)果，專業(yè)人員可靈活地選擇銷型熱傳遞元件的"x"、"y"和"z"尺寸，并且靈活地選擇銷的形狀、數(shù)量和構(gòu)造。將針對(duì)在硫化輪胎和胎面中本發(fā)明的方法的用途對(duì)本發(fā)明的方法進(jìn)行進(jìn)一步的描述。然而，應(yīng)了解該方法能夠用于其他非均勻橡膠制品。在輪胎上使用銷的影響如上所述，銷型熱傳遞元件突出進(jìn)入輪胎肋或者胎面塊在肋或者塊的表面上形成孔隙。為了使得使用銷型熱傳遞元件對(duì)輪胎的功能和性能的影響最小化，銷或者多個(gè)銷作用的輪胎肋或者胎面塊的總表面積的減小，為被作用的胎面塊或者肋的表面積的大約0.1%到大約1.0%，優(yōu)選地大約0.1。％到大約0.5。％。另外，為了使輪胎以它的預(yù)期的方式起作用，輪胎胎面塊或者肋的剛度基本上不應(yīng)該被由銷型熱傳遞元件造成的孔隙降低。對(duì)于輪胎胎面，這意味著在使用銷后，胎面塊應(yīng)該保持與在如果不使用銷時(shí)的它的剛度相似的剛度。剛度的變化涉及到被作用的部分在體積上的減少率，其由使用銷型熱傳遞元件造成。對(duì)于本發(fā)明，使用一個(gè)或者多個(gè)銷應(yīng)該引起胎面塊計(jì)算剛度的6%或者更少的總降低，優(yōu)選地2%或者更少的總降低。剛度的降低通過公式"由銷產(chǎn)生的孔隙的體積"除以"被銷作用的制品的部分的總體積"計(jì)算。當(dāng)剛度計(jì)算應(yīng)用到輪胎胎面塊的時(shí)候，要應(yīng)用一個(gè)乘數(shù)。對(duì)1到5mm的深度的第一增量，乘數(shù)值是"1";對(duì)于超過5到10mm的深度的第二增量，乘數(shù)是"2";對(duì)超過10到15mm的深度的第三增量，乘數(shù)是"4";對(duì)超過15mm的深度或者更多的任何其他增量，乘數(shù)是"8"。如果多于一個(gè)增量被引入(在更長(zhǎng)的銷的情況下)，對(duì)每個(gè)增量計(jì)算剛度，并且加上獲得的數(shù)值從而給出剛度的總降低。例如，如果使用圓柱形銷型熱傳遞元件，其突出進(jìn)入胎面塊14mm，這在塊中留下對(duì)應(yīng)于銷的直徑和長(zhǎng)度的"圓柱形孔"。所以，對(duì)第一個(gè)五mm增量的孔的體積進(jìn)行剛度計(jì)算并且乘數(shù)是"1"。對(duì)第二個(gè)五mm增量，對(duì)第二增量的孔的體積進(jìn)行另一剛度計(jì)算并且乘數(shù)是"2"。對(duì)最后四mm的增量，對(duì)這個(gè)增量進(jìn)行再一次剛度計(jì)算并且乘數(shù)是"4"。然后，將三次計(jì)算結(jié)果加到一起從而得到由銷引起的剛度的總降低。如果使用了多于一個(gè)的銷，對(duì)每個(gè)銷進(jìn)行剛度計(jì)算。然后將計(jì)算結(jié)果加到一起從而獲得剛度的降低的合成數(shù)值。對(duì)銷型熱傳遞元件的所有形狀使用相同的處理方式。下面的描述說明了本發(fā)明的方法。實(shí)例。用于翻新輪胎的胎面的硫化。銷型熱傳遞元件的使用通過用于翻新輪胎的胎面的硫化而說明。圖1示出了用于預(yù)硫化輪胎胎面的傳統(tǒng)扁平胎面有刻紋的模具片段。圖2示出了使用圖1的模具并且使用傳統(tǒng)成型工藝而形成的用于胎面的有刻紋的胎面花紋。圖3示出了添加銷型熱傳遞元件到圖1的模具而形成的有刻紋的胎面花紋。在限定銷的相對(duì)位置時(shí)，首先確定在胎面花紋的x-y平面上的最小硫化狀態(tài)位置。然后使用這個(gè)位置作為比較Z方向(或者穿過胎面塊的厚度)上的硫化狀態(tài)的基礎(chǔ)。本發(fā)明的工藝能夠用于均勻成分胎面或者用于諸如在第二胎面層上使用的第一胎面層的非均勻胎面。在商用平板預(yù)硫化翻新胎面壓力機(jī)(platenprecureretreadpress)中，頂部和底部平板由循環(huán)的熱油系統(tǒng)加熱。平板被構(gòu)造有內(nèi)部油管，該內(nèi)部油管被設(shè)計(jì)以提供均衡的能量分布。使用合適的熱交換系統(tǒng)和油溫調(diào)節(jié)，平板溫度能夠控制在正負(fù)3攝氏度的目標(biāo)范圍內(nèi)。用于這個(gè)實(shí)例的胎面花紋在圖2中示出。由于大的胎肩塊，在平板壓力機(jī)中使用傳統(tǒng)硫化條件，在壓力機(jī)中需要的硫化時(shí)間是25分鐘。為了量化胎面的所有區(qū)域的硫化狀態(tài)，在胎面中布置探針。第一探針布置在胎面的上表面下方大約1mm的位置。第二探針布置在胎面的上表面下方大約8mm的位置；第三探針布置在接近胎面的中心，上表面下方大約14mm的位置。對(duì)于這三點(diǎn)(見圖4)生成溫度曲線。在冷卻后胎面的所有區(qū)域的硫化狀態(tài)應(yīng)該是alpha>0.9。硫化工藝的固有的事實(shí)是橡膠是非常差的熱的導(dǎo)體，并且經(jīng)常地不可避免的，經(jīng)常獲得非均勻的硫化狀態(tài)。對(duì)于這個(gè)實(shí)例，使用傳統(tǒng)硫化方法，在壓力機(jī)中，大約800秒時(shí)在1mm處的胎面塊的表面達(dá)到充分硫化的狀態(tài)(100)，而在14mm處的塊的中心需要大約1800秒的硫化時(shí)間(120)。模具被改造為在選定的胎面塊中添加一個(gè)2mm直徑的鋼銷型熱傳遞元件的組合。使用鋼銷的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是能夠改造現(xiàn)有的模具。因?yàn)槟＞呤怯善降匿X制區(qū)域構(gòu)成的，容易從模具的背部穿過到胎面成型表面布置并且鉆出精確的孔。然后銷能夠被穿過孔而布置并且固定到適當(dāng)?shù)奈恢?。在圖3中示出了這個(gè)胎面設(shè)計(jì)的銷的圖案。銷被定位在模具中，從而它們能夠以五個(gè)銷的圖案并且垂直于胎面塊的表面突出進(jìn)入大的胎肩塊中。銷突出進(jìn)入胎面塊大約14mm的深度(胎面的全部厚度的50%)。圖4示出了對(duì)于胎面中的熱電偶探頭的各個(gè)位置的硫化，該硫化作為時(shí)間的函數(shù)。第一探頭設(shè)置在距離胎面塊的上表面大約1mm的深度處；第二探頭設(shè)置在距離相同胎面塊的上表面大約8mm的深度處；第三探頭設(shè)置在距離相同胎面塊的上表面大約14mm的深度處。對(duì)于使用沒有銷的傳統(tǒng)硫化方法硫化的胎面(100)、(110)和(120)，以及使用具有銷的本發(fā)明的方法硫化的胎面(200)、(210)和(220)，圖4示出了在lmm深度、8mm深度和14mm深度處的硫化速率。明顯地，在塊中鄰近底部和頂部平板的胎面橡膠硫化得最快，而鄰近中間的橡膠硫化得最慢。對(duì)比14mm處的中間位置的硫化速率，(120)禾P(220)，對(duì)于在標(biāo)準(zhǔn)模具中硫化的胎面和對(duì)于在用銷改造了的模具中硫化的胎面，注意到銷的添加減少了壓力機(jī)中硫化胎面的時(shí)間大約三分鐘，減少了12%的硫化時(shí)間。當(dāng)銷型熱傳遞元件被單獨(dú)地加熱時(shí)，模具中硫化胎面的時(shí)間會(huì)進(jìn)一步減少。圖5示出了在硫化結(jié)束時(shí)貫穿胎面塊厚度的硫化狀態(tài)。曲線越平坦，貫穿胎面塊的硫化狀態(tài)越均衡。該圖說明銷型熱傳遞元件的添加極大地增加了貫穿胎面塊的硫化的均勻性(將400、410、420、430、440和450與300、310、320、330、340和350進(jìn)行對(duì)比)。相似地，圖6示出了對(duì)于胎面塊中的不同深度，達(dá)到alpha=0.90的限定的硫化狀態(tài)所必須的時(shí)間?？梢钥吹戒N型熱傳遞元件的添加減少了硫化到alpha=0.90的總時(shí)間大約3分鐘(參見在10mm位置處510對(duì)比500)。當(dāng)銷型熱傳遞元件被單獨(dú)地加熱時(shí)，硫化胎面到alpha=0.90的總時(shí)間會(huì)進(jìn)一步減少。被作用的胎面塊具有大約6075mn^的名義表面積。因此，由使用2mm直徑、五個(gè)銷構(gòu)造引起的胎面塊的表面積的減少率大約是0.2%。由使用五個(gè)14mm長(zhǎng)的銷引起的胎面塊的計(jì)算的剛度降低小于2%?？ㄜ囕喬ド鲜褂娩N通過在典型的充氣卡車輪胎(圖7示出了這樣的輪胎的胎肩部位)的胎面塊中布置銷，能夠?qū)崿F(xiàn)減少模具硫化時(shí)間。胎面塊的深度是28mm，橫向凹槽的深度是24mm。這個(gè)輪胎的硫化被胎肩區(qū)域的硫化限制。例如，使用傳統(tǒng)方法，這個(gè)輪胎的硫化時(shí)間是56分鐘，然而胎圈獲得0.9的硫化狀態(tài)的典型時(shí)間是39分鐘，對(duì)于胎側(cè)該時(shí)間是22分鐘。因此，典型地，輪胎的胎圈部分具有17分鐘的附加加熱，胎側(cè)具有34分鐘的附加加熱。圖8示出了熱"曲線"，其在使用傳統(tǒng)方法硫化圖7的輪胎的胎肩部位時(shí)形成。可以看到，在壓力機(jī)硫化結(jié)束時(shí)，在胎面胎肩塊的中心之內(nèi)的溫度比胎面塊的表面處的溫度低15。C。圖9(a)示出了使用銷型熱傳遞元件改造的模具的實(shí)例，銷型熱傳遞元件能夠用來將熱引入到輪胎的胎面塊中。圖9(b)示出了使用可單獨(dú)地加熱的銷型熱傳遞元件改造的模具的實(shí)例。銷型熱傳遞元件的不同的形狀、直徑和長(zhǎng)度，以及多個(gè)銷能夠被用來在基本上沒有改變胎面塊的剛度的前提下傳遞熱量到卡車輪胎的硫化限制區(qū)域，并且減少總硫化時(shí)間?？ㄜ囕喬サ匿N型熱傳遞元件(見圖10)能夠具有從大約14mm到大約29mm(從50%到大約110%的胎面深度)變化的長(zhǎng)度，以及從大約2mm到大約4mm變化的直徑。輪胎的硫化時(shí)間能夠通過使用可單獨(dú)加熱的銷型熱傳遞元件而變短。使用較長(zhǎng)的銷、較大直徑的銷和/或使用多個(gè)銷也能夠縮短硫化時(shí)間。輪胎的胎面塊的名義表面積是大約4200mm2。因此，由銷引起的胎面塊的計(jì)算的表面積減少是大約0.1%到大約0.7%，由銷引起的胎面塊的計(jì)算的剛度降低是大約0.3%到大約5.5%。計(jì)算結(jié)果如下所總結(jié)。表l不同銷的計(jì)算結(jié)果總結(jié)<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>目的是在沒有極大地降低輪胎的性能或者功能的前提下減少在壓力機(jī)中的硫化時(shí)間。因此，選擇銷型熱傳遞元件，以保持表面積減少低于1。％并且計(jì)算的剛度降低低于6%。加熱銷型熱傳遞元件本發(fā)明的具體實(shí)施例的方法使用可單獨(dú)地加熱的銷型熱傳遞元件，其在經(jīng)由通過模具傳導(dǎo)提供的熱之外施加附加的熱量至物品。當(dāng)輪胎被從模具上移除時(shí)，模具的加熱停止并且模具保持打開一段時(shí)間。模具冷卻，并且如果在模具中有銷型熱傳遞元件，銷冷卻。當(dāng)另一輪胎被布置到模具中并且模具關(guān)閉時(shí)，模具開始加熱，經(jīng)由模具的熱通過傳導(dǎo)加熱銷型熱傳遞元件。然而，為了獲得更短的硫化時(shí)間，使用諸如電阻的單獨(dú)熱源單獨(dú)地加熱銷型熱傳遞元件。銷被單獨(dú)地加熱到一個(gè)溫度，該溫度是為制品硫化而選擇的模具溫度的大約90%到大約100%。對(duì)于輪胎或者胎面，這個(gè)溫度在大約110攝氏度到大約170攝氏度的范圍內(nèi)。權(quán)利要求1、一種硫化輪胎的方法，包括以下步驟將輪胎布置到模具內(nèi)；以及將一個(gè)或者多個(gè)單獨(dú)地加熱的銷型熱傳遞元件插入輪胎內(nèi)。2、一種硫化輪胎的方法，包括以下步驟將輪胎布置到模具內(nèi)；將一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)地加熱的銷型熱傳遞元件以所述塊或者肋的胎面深度的大約50%和大約110%之間的深度，在輪胎的一個(gè)或多個(gè)硫化限制胎面塊或者肋處插入輪胎內(nèi)；施加熱量到所述模具和所述銷型熱傳遞元件，直到所述輪胎達(dá)到限定的硫化狀態(tài)；從所述輪胎上移除所述一個(gè)或者多個(gè)銷型熱傳遞元件；并且從所述模具上移除所述輪胎；其中所述一個(gè)或者多個(gè)銷型熱傳遞元件在所述模具的內(nèi)表面處的總橫截面積為所述輪胎的一個(gè)或者多個(gè)硫化限制胎面塊或者肋的總表面積的大約0.1%到大約1.0%，所述一個(gè)或者多個(gè)銷型熱傳遞元件插入所述輪胎的一個(gè)或者多個(gè)硫化限制胎面塊或者肋中。3、如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述輪胎選自于由卡車輪胎、農(nóng)用輪胎、越野車輪胎、重型推土機(jī)輪胎或者飛行器輪胎組成的群組。4、如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述輪胎是卡車輪胎。5、如權(quán)利要求2所述的方法，其中由所述一個(gè)或者多個(gè)銷型熱傳遞元件引起的所述輪胎胎面塊或肋的計(jì)算的剛度降低率是大約6%或者更少。6、如權(quán)利要求2所述的方法，其中由所述一個(gè)或者多個(gè)銷引起的所述胎面塊或肋的計(jì)算的剛度降低率是2%或者更少。7、如權(quán)利要求2所述的方法，其中由所述一個(gè)或者多個(gè)銷引起的所述胎面塊或肋的表面積減少率是r^或者更少。8、如權(quán)利要求2所述的方法，其中由所述一個(gè)或者多個(gè)銷引起的所述胎面塊或肋的表面積減少率是0.5%或者更少。9、如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)地加熱的銷型熱傳遞元件是圓柱形銷，其具有大約1毫米到大約7毫米的直徑以及一個(gè)深度從而突出進(jìn)入所述胎面塊或者肋的硫化限制部分為胎面深度的大約50%到大約90%;并且所述銷型熱傳遞元件被單獨(dú)地加熱到大約130攝氏度到大約170攝氏度之間的溫度。10、如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述一個(gè)或多個(gè)銷被單獨(dú)地加熱到模具溫度的大約90%到大約110°%之間。11、如權(quán)利要求1所述的方法，其中在輪胎硫化的時(shí)間的至少部分中所述一個(gè)或者多個(gè)銷的加熱繼續(xù)進(jìn)行。12、如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述銷型熱傳遞元件被加熱到大約130攝氏度到大約170攝氏度之間的溫度。13、一種硫化非均勻橡膠制品的方法，包括如下步驟將所述制品布置到模具內(nèi)；以及將一個(gè)或者多個(gè)單獨(dú)地加熱的銷型熱傳遞元件插入所述制品內(nèi)。14、一種硫化非均勻橡膠制品的方法，包括如下步驟將制品布置到模具內(nèi)；將一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)地加熱的銷型熱傳遞元件以所述制品的總厚度的大約25%和大約60。％之間的深度，插入制品的硫化限制部分內(nèi)；施加熱量到所述模具和所述銷型熱傳遞元件，直到所述制品達(dá)到從所述制品上移除所述一個(gè)或者多個(gè)銷型熱傳遞元件；并且從所述模具上移除所述制品；其中所述一個(gè)或者多個(gè)銷型熱傳遞元件在所述模具的內(nèi)表面處的總橫截面積為所述制品的一個(gè)或者多個(gè)硫化限制部分的總表面積的大約0.1%到大約1.0%，所述一個(gè)或者多個(gè)銷型熱傳遞元件插入所述制品的一個(gè)或者多個(gè)硫化限制部分中。15、如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述銷型熱傳遞元件被單獨(dú)地加熱到所述制品硫化所選擇的模具溫度的大約90%到大約110%之間。16、如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述制品是用于輪胎的胎面。17、如權(quán)利要求14所述的方法，其中由所述一個(gè)或者多個(gè)銷引起的被作用的所述制品的部分的計(jì)算的剛度降低率是大約6%或者更少。18、如權(quán)利要求14所述的方法，其中由所述一個(gè)或者多個(gè)銷引起的被作用的所述制品的部分的計(jì)算的剛度降低率是2%或者更少。19、如權(quán)利要求14所述的方法，其中由所述一個(gè)或者多個(gè)銷引起的被作用的所述制品的部分的表面積減少率是1%或者更少。20、如權(quán)利要求14所述的方法，其中由所述一個(gè)或者多個(gè)銷引起的被作用的所述制品的部分的表面積減少率是0.5%或者更少。21、如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述一個(gè)或多個(gè)銷型熱傳遞元件是圓柱形銷，其具有大約1毫米到大約7毫米的直徑以及一個(gè)深度從而強(qiáng)擠入所述制品的硫化限制部分為所述制品的所述部分的厚度的大約25%到大約50%;并且所述銷型熱傳遞元件被加熱到大約130攝氏度到大約170攝氏度之間的溫度。22、如權(quán)利要求13所述的方法，其中通過熱源而不是模具，所述一個(gè)或多個(gè)銷型熱傳遞元件被單獨(dú)地加熱到大約130攝氏度到大約170攝氏度之間的溫度。23、一種模具，包括一個(gè)或多個(gè)可單獨(dú)地加熱的銷型熱傳遞元件。24、如權(quán)利要求21所述的模具，其中所述模具用于輪胎或者輪胎胎面。25、一種輪胎，包括胎面，該胎面具有胎面塊、胎面肋或者這兩者的結(jié)合，其中一個(gè)或者多個(gè)所述胎面塊或者肋具有一個(gè)或者多個(gè)孔隙，一個(gè)或者多個(gè)孔隙的總橫截面積是具有孔隙的一個(gè)或者多個(gè)胎面塊或者肋的總表面積的大約0.1%到1.0%;所述輪胎通過權(quán)利要求2所述的方法生產(chǎn)。26、一種胎面，包括胎面塊、胎面肋或者這兩者的結(jié)合，其中一個(gè)或者多個(gè)所述胎面塊或者肋具有一個(gè)或者多個(gè)孔隙，一個(gè)或者多個(gè)孔隙的總橫截面積是具有孔隙的一個(gè)或者多個(gè)胎面塊或者肋的總表面積的大約0.1%到1.0%;所述胎面通過權(quán)利要求14所述的方法生產(chǎn)。27、一種輪胎，包括如權(quán)利要求26所述的胎面。全文摘要一種硫化非均勻橡膠制品的方法，使用可單獨(dú)地加熱的銷型熱傳遞元件，以提供減少模具中制品的總硫化時(shí)間并且在基本上沒有改變功能或者降低制品的性能的前提下優(yōu)化制品的硫化狀態(tài)的有效的且實(shí)用的方式。能夠?qū)崿F(xiàn)10％或者更多的硫化時(shí)間的減少。該方法對(duì)硫化輪胎和輪胎胎面尤其有益。有限元分析或熱電偶探頭能夠被用于確定輪胎或者輪胎胎面的每一部分的硫化狀態(tài)。由于對(duì)硫化限制部分的這種認(rèn)知，一個(gè)或者多個(gè)單獨(dú)地加熱的銷型熱傳遞元件被添加到輪胎或者胎面模具的內(nèi)表面上，從而將熱量傳遞到硫化限制部分內(nèi)并且提供更加均勻的硫化狀態(tài)。文檔編號(hào)B29C35/02GK101563199SQ200780046846公開日2009年10月21日申請(qǐng)日期2007年11月8日優(yōu)先權(quán)日2006年12月20日發(fā)明者C·S·馬登,M·J·呂諾申請(qǐng)人:米其林技術(shù)公司;米其林研究和技術(shù)股份有限公司