專利名稱：用于擠出橡膠混料的方法和組件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于擠出橡膠混料的方法和組件。更具體而言，本發(fā)明涉及用于均勻 地擠出輪胎元件的方法和組件。當擠出成形涉及沿著正在擠出的元件材料的橫截面的尺寸 發(fā)生明顯變化時，例如當沿著橫截面的尺寸變化范圍為從1到2、優(yōu)選從1到5、或者更優(yōu)選 至少從1到10時，本發(fā)明的方法和組件是特別有用的。這樣的橫截面形狀通常是細長的且 高度或標準尺寸以明顯的方式沿著細長的橫截面形狀發(fā)生變化。因此，在本發(fā)明的一個優(yōu) 選方面中，本發(fā)明涉及使沿著橡膠混料的橫截面的尺寸發(fā)生變化的用于擠出橡膠混料的方 法和組件，更具體而言，本發(fā)明涉及使沿著輪胎元件的橫截面的尺寸發(fā)生變化的用于均勻 地擠出輪胎元件的方法和組件。
背景技術：
已公知在現(xiàn)有技術輪胎元件擠出成形工藝中，擠出特點為沿其橫截面的標準尺寸 發(fā)生較大變化的輪胎元件是困難的。當輪胎元件不具有任何對稱面時，該難度將會進一步 增大。這樣的輪胎元件例如為三角膠(apexes)或楔形體(wedges)。潛在的問題在于對 于流動通過模具的橫截面開口的較大部分的橡膠混料而言，該橡膠混料物流比流動通過模 具橫截面開口的更小部分的橡膠混料具有更高的速度。因此，在擠出之后，擠出的輪胎元件 可被扭曲或者被彎曲。例如，這種現(xiàn)象發(fā)生在擠出三角膠的情況下。該輪胎元件的特點在 于具有厚邊和薄邊；因此，被擠出的物料選擇流阻最小的路徑并且因此在模具開口較大時 會聚在一起。這樣就會造成過量物料圍繞在厚邊周圍，薄邊周圍給料較少并且模具附近速 度場存在較大的差異。因此，擠出物發(fā)生較大程度的變形并且擠出物具有發(fā)生如圖1所示 的彎曲的傾向，圖1中示意性地示出了橡膠流流動通過現(xiàn)有技術擠出組件6，且發(fā)生彎曲和 變形的三角膠元件5通過由模具輪廓4限定的空間被擠出?？梢栽诂F(xiàn)有技術中找到一些改進特點在于橫截面兩端標準尺寸變化較大的輪胎 元件的擠出的提議GB-A-661, 556中提到了在模具開口橫截面的較小部分旁邊設置排氣孔的可能性， 這有助于獲得更加均勻的通過模具開口的整個橫截面的橡膠混料流的速度場。另人遺憾的 是，生產(chǎn)出過量的橡膠混料物料，這些橡膠混料物料之后必須進行再循環(huán)處理，成本高昂?？梢栽鰪娤鹉z混料流的均勻性的另一種可能性是利用預成型機。預成型機被定位 在橡膠混料的流動路徑中直接位于模具開口的上游，從而使得橡膠混料的流速適當?shù)厥艿?影響，從而改善輪胎元件的擠出均勻性。例如，圖2中示出了用于所謂的NAKATA擠出機的模具(下游視圖位于左手側(cè)上) 和預成型機(上游視圖位于右手側(cè)上)組件。如圖中所示，該預成型機11具有一定形狀以 改善朝向模具開口 14的流動。該模具輪廓的厚度被定制成較薄，其中模具開口 14較??；且 該模具輪廓的厚度被定制成較厚，其中模具開口 14較厚。換言之，該預成型機11使得橡膠 混料能夠更容易地在模具開口較狹窄的部分中進行流動。這種解決方案的缺點在于組件的 幾何復雜性，這是因為必須要定制模具和預成型機的各種組合。
特別是，對于較厚楔形體的擠出成形而言，通常使用如圖3所示的預成型機。圖3 示出了通過包括由預成型機21和模具輪廓24限定的空間的現(xiàn)有技術擠出組件的橡膠混料 流。被設置在模具開口 24上游和給料通道26下游的橡膠混料流中的預成型機21主要特 點在于其橫截面具有相對于模具開口 24形狀而言的倒置形狀。因此，實際上橡膠混料在側(cè) 面被推向模具的邊緣，并且模具開口橫截面的所有部分處的速度場更加均勻。然而，預成型 機21構成嚴格的流阻器，因此有時也被稱作“閘”。這種解決方案的缺點在于產(chǎn)生大量的 粘性發(fā)熱，從而導致擠出物的溫度產(chǎn)生不利地升高?？傮w上，壓力降增大并且橡膠混料的總 速度明顯地受到干擾，從而導致產(chǎn)量顯著降低。GB-A-661, 556中還教導使用頭部尖拱形狀的導流板以影響通過位于模具開口前 面用于擠出成形輪胎胎面的通道的橡膠流的速度。該導流板的表面具有錐形形狀，設有遠 離模具的其更小的端部并且因此面向要被擠出的物料流。這種導流板的明顯缺點在于它 不適合多種模具開口形狀，從而使得例如在擠出成形三角膠或楔形體時不可能對橡膠混料 的流速進行調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于擠出橡膠混料的組件，所述組件包括模具，所述模具包括具 有橫截面的模具開口，所述橫截面包括尺寸大于所述橫截面剩余區(qū)域的第一區(qū)域；包括模 具的流動通道，其中所述流動通道被構造用以與擠出機相連接；和被成形為實在障礙物且 被定位在模具上游和模具開口橫截面的第一區(qū)域前面的流動通道中的導流板。導流板沿其 橫截面的尺寸小于相對應的模具開口橫截面的第一區(qū)域的尺寸，從而使得在模具橫截面的 第一區(qū)域前面橡膠混料流減慢速度。在本發(fā)明的一個方面中，提供一種用于擠出沿其橫截面尺寸發(fā)生變化的輪胎元件 的組件，所述組件包括模具，所述模具具有橫截面，所述橫截面包括尺寸大于(高于)所述 橫截面剩余區(qū)域的第一區(qū)域；連接所述模具與擠出機的流動通道；和被成形為實在障礙物 以被定位在模具上游和模具開口橫截面的第一區(qū)域前面的流動通道中的導流板，所述導流 板沿其橫截面的尺寸小于相對應的模具橫截面的第一區(qū)域的尺寸，從而使得在模具橫截面 的第一區(qū)域前面橡膠混料流減慢速度。術語“實在障礙物(positive obstacle) ”應被理解為實心的和/或沒有任何較大 開口的障礙物，從而使得僅僅通過繞過所述障礙物才能夠避免受到阻礙。這樣與集中橡膠 流的帶有面積有限的開口的現(xiàn)有技術流阻器是相對的。在本發(fā)明的一個方面中，模具橫截面的尺寸最小的區(qū)域在流動通道上游不設置導 流板。在本發(fā)明的另一個方面中，所述導流板的橫截面形狀與所述模具第一區(qū)域的形狀 相似，但尺寸更??；或者所述導流板的橫截面形狀與所述模具開口第一區(qū)域的形狀相類似， 但尺寸更小。在本發(fā)明的又一個方面中，所述第一區(qū)域跨過所述模具的橫截面從具有最大尺寸 的第一部位延伸至遠離具有最小尺寸的部位的第二部位。在本發(fā)明的又一個方面中，具有最小尺寸的區(qū)域在流動通道上游不設置障礙物。在本發(fā)明的又一個方面中，在所述模具的上游側(cè)處可插入或移除所述導流板。
在本發(fā)明的又一個方面中，所述導流板包括至少一個用于附接流動通道中的導流 板的連接器。在本發(fā)明的又一個方面中，就橡膠混料的流動方向而言，所述至少一個連接器比 所述導流板更短。在本發(fā)明的又一個方面中，所述模具的橫截面具有細長形狀，優(yōu)選為楔形或尖形。本發(fā)明還提供一種用于擠出橡膠混料的方法，所述方法包括以下步驟提供擠出 機，具有模具開口的模具，所述模具開口的橫截面包括尺寸大于所述橫截面剩余區(qū)域的第 一區(qū)域，和連接所述模具與擠出機的流動通道；利用擠出機產(chǎn)生橡膠混料流并且通過所述 流動通道和所述模具開口隨之擠出橡膠混料；并且在位于所述模具開口上游的流動通道中 設置被成形為實在障礙物的導流板，其中所述導流板被定位在模具開口橫截面的第一區(qū)域 前面并且其中所述導流板的橫截面的尺寸小于所述模具開口橫截面的第一區(qū)域的對應尺 寸，從而使得在模具橫截面的第一區(qū)域前面橡膠混料流減慢速度。在本發(fā)明的另一個方面中，本發(fā)明還提供一種用于擠出尺寸沿其橫截面發(fā)生變化 的輪胎元件的方法，所述方法包括以下步驟提供擠出機，模具，所述模具的橫截面包括尺 寸大于(高于)所述橫截面剩余區(qū)域的第一區(qū)域，和連接所述模具與擠出機的流動通道；利 用擠出機產(chǎn)生橡膠混料流并且通過所述流動通道和所述模具開口隨之擠出輪胎混料；并且 所述方法還包括在位于所述模具開口上游的流動通道中設置被成形為實在障礙物的導流 板，其中所述導流板被定位在所述模具橫截面的第一區(qū)域前面并且其中所述導流板的橫截 面的尺寸小于所述模具橫截面的第一區(qū)域的對應尺寸，所述模具橫截面的第一區(qū)域的尺寸 大于所述橫截面的剩余區(qū)域的尺寸，從而使得在模具橫截面的第一區(qū)域前面橡膠混料流減 慢速度。在本發(fā)明的又一個方面中，所述導流板的一種尺寸，優(yōu)選是厚度，沿著所述導流板 的橫截面大體上是恒定的。在本發(fā)明的又一個方面中，所述模具的橫截面形狀呈細長楔形且所述導流板的橫 截面形狀呈矩形。


下面結(jié)合附圖并通過實例對本發(fā)明進行描述，在所述附圖中，圖1(現(xiàn)有技術)是通過包括流動通道和產(chǎn)生彎曲和扭曲的尖形(apex shaped) 輪胎元件的模具輪廓的擠出組件的橡膠流的透視圖；圖2 (現(xiàn)有技術)是現(xiàn)有技術預成型機和對應的模具開口的透視圖；圖3(現(xiàn)有技術)是通過包括流動通道、具有嚴格流量限制的現(xiàn)有技術預成型機、 和產(chǎn)生擠出的厚楔形元件的模具輪廓的擠出組件的橡膠流的透視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的用于擠出輪胎元件的組件的分解透視圖，圖中示出了流動通 道內(nèi)位于模具開口上游的導流板；圖5是使用根據(jù)本發(fā)明的組件擠出成形的尖形輪胎元件的透視圖；圖6是從背面觀察到的包含位于模具開口上游的根據(jù)本發(fā)明的導流板的成型機 內(nèi)腔的透視圖；圖7是圖6透視圖中所示出的導流板的放大視 圖8是用于擠出厚楔形輪胎元件的組件的分解透視圖，所述組件設有位于模具開 口上游流動通道內(nèi)的導流板；圖9a是圖4,6,7'中所示出的導流板的另--可選實施例的透視圖
圖9b是圖4,6,7'中所示出的導流板的又--可選實施例的透視圖
圖9c是圖4,6,7'中所示出的導流板的又--可選實施例的透視圖
圖9d是圖4,6,7'中所示出的導流板的又--可選實施例的透視圖
圖9e是圖4,6,7'中所示出的導流板的又--可選實施例的透視圖
圖9f 是圖4,6,7'中所示出的導流板的又--可選實施例的透視圖
圖9g是圖4,6,7'中所示出的導流板的又--可選實施例的透視圖
圖9h是圖4,6,7'中所示出的導流板的又--可選實施例的透視圖。
具體實施例方式下面對實施本發(fā)明的當前預期的最佳(多種)模式進行描述。以下說明書用于舉 例說明本發(fā)明的一般性原理并且不應被理解為限制性意義。通過閱讀所附權利要求書可以 最準確地確定本發(fā)明的保護范圍。在附圖中所使用的附圖標記與說明書中出現(xiàn)的附圖標記 相同。如圖4所示出的本發(fā)明的特征在于在模具開口 4上游的流動通道2中帶有導流 板1的擠出組件6。使用箭頭表示在擠出過程中橡膠混料的流動方向。橡膠混料由擠出機 (圖中未示出)供給進入流動通道2中。隨后，橡膠混料沿流動通道2向下游流動通過導流 板1以便通過模具開口 4被擠出，從而形成擠出成形的輪胎元件。設置導流板1的目的在 于在模具4的橫截面的較大橫截面部分的前面使橡膠混料來流減速。因此，導流板1作為 橡膠混料流中的實在障礙物而被設置在流動通道2中。導流板1通過連接器3，3’得到保 持。導流板1具有與位于導流板1下游的模具開口 4的較大橫截面部分相類似的橫截面形 狀。連接器3，3’將導流板1連接到流動通道2的上壁和下壁上面。同樣有可能例如根據(jù) 特定的模具開口形狀或者所使用的橡膠混料僅設置一個連接器。此外，相對于橡膠混料的 流動方向而言，連接器3，3’比導流板1更短，從而導致連接器3，3’與橡膠混料流之間的相 互干擾更小。另外，連接器3，3’垂直于橡膠混料流動方向的橫截面比導流板1的橫截面更 窄，這同樣使得連接器3，3’與橡膠混料流之間的相互干擾更小。如圖4中所示，模具4的 橫截面粗略地講呈楔形形狀，且左側(cè)為橫截面的較薄部分，右側(cè)為橫截面的較寬部分。導流 板1的橫截面具有相似的形狀，即左側(cè)為橫截面的較薄部分，右側(cè)為橫截面的較寬部分，從 而形成導流板橫截面的楔形形狀。導流板的橫截面比模具4的橫截面小，從而允許橡膠混 料通過導流板1并且進入模具開口 4。更具體而言，導流板1被大致定位在模具開口 4上游 的流動通道2的中心。中心意味著從導流板的上表面和下表面到模具開口 4的內(nèi)表面的距 離是大致相同的。從導流板的左表面和右表面到模具開口 4的內(nèi)表面的距離也可以是大致 相同的，但是在如圖4所示的實例中，情況并不一定如此，這取決于導流板的形狀。在這里 應該強調(diào)的是導流板1與模具開口 4相比得到的精確比值一般為約1至約2，但是該比值 例如可以在約1-約1. 5至約1-約4的范圍內(nèi)變化。進一步地，所設置的連接器的形狀和個數(shù)可根據(jù)例如所使用的橡膠混料、擠出速 度、或模具開口形狀等因素而變化。導流板的形狀不一定精確地對應于模具的橫截面。實
6際上，如圖4中所示，導流板橫截面的薄端部分(圖4中左側(cè))呈矩形，而模具開口橫截面 的對應部分呈三角形形狀。在另一可選實施例(圖中未示出)中，導流板的矩形端部部分可被略去。在圖4 所示的實例中，導流板被成形從而在模具的特征為尺寸變化最大的橫截面的前面形成實在 障礙物或體積障礙物。在該實例中，該尺寸自然地為所述大致楔形形狀的標準尺寸或高度。圖5示出了組件中的橡膠流和通過圖4所示的模具開口擠出的附聯(lián)式三角膠5的 示意圖。由于導流板1位于流動通道內(nèi)部，因此在該圖中看不到導流板1。采用這樣一種 導流板1實現(xiàn)的擠出成形導致產(chǎn)生形狀更直的擠出三角膠5。此外，觀察不到擠出三角膠5 存在明顯的彎曲或扭曲。如圖中所示，借助于虛線所示，擠出方向垂直于模具4的橫截面。在圖6中示出了從后側(cè)觀察到的根據(jù)本發(fā)明的組件的透視圖，即帶有導流板1和 連接器3，3’的成型機6的內(nèi)腔2。更詳細地說，可在圖7中看到內(nèi)腔2中的導流板1，圖7 僅為圖6所示內(nèi)腔2和導流板1的放大視圖。導流板1被設置在流動通道2的后部。連接器3，3’被設計用以插入到成型機6的上壁和下壁中。根據(jù)多種參數(shù)，例如模 具開口 4的形狀，連接器3，3’也可以被設計用以被定位在流動通道的右壁和左壁上。該圖 中所示出的連接器3，3’具有的形狀呈矩形的類似立方體的形狀，且沿流動方向表面減小。 與導流板1相比，連接器3，3’沿橫向于橡膠流的方向變窄，從而將對流量的任何影響降至 最小程度。連接器3，3’沿流動方向同樣比導流板更短，這同樣是為了將對流量的任何影響 降至最小程度。連接器3，3’被設計成盡可能地遠離模具開口，從而允許連接器每一側(cè)上面 的橡膠混料物流在離開連接器時合為一體并且允許在到達模具開口之前實現(xiàn)穩(wěn)定地流動。圖6和圖7所示的連接器3，3’的上游前表面表現(xiàn)為帶有銳緣，但也可以經(jīng)過斜切 或者甚至成形以表現(xiàn)出異型表面。圖9a-圖9h示出了導流板的多個其它可選實施例，其中根據(jù)多種參數(shù)例如流速、 擠出過程中橡膠的粘度、模具開口的形狀、離模具開口的距離等，所述導流板的本體和連接 器呈不同的形狀。混料流動方向是從圖的正面流向背面。在圖9a中，連接器被斜切從而為 橡膠流呈現(xiàn)出剖面呈箭頭狀的前表面。連接器的下游表面未進行剖切。在圖9c中，下游表 面與上游表面相類似地進行剖切。在圖9b和圖9d中，連接器被制成更窄，其中上游端面帶 有斜面且圖9d中的下游端面同樣帶有斜面。在圖9e中，導流板是對稱的且具有楔形形狀。 連接器具有斜的上游端面和下游端面。圖9f中的導流板與圖9e中的導流板相似，但不是 對稱的。圖9g中的導流板基本上對應于圖9e中的導流板，其區(qū)別在于導流板的有效長度 在細長尺寸范圍內(nèi)發(fā)生變化。該實施例示例性地示出了一種狀態(tài)，其中需要附加柔性來調(diào) 節(jié)位于模具開口前面的橡膠流上面的減速/制動效應。在圖9h中，導流板與圖9f中的導 流板相似，不是對稱的，但是圖9h中的導流板具有兩對連接器3-3’，每一對連接器被定位 在楔形導流板的側(cè)部上面。在圖8中示出導流板31位于模具開口 34上游的成型機32的腔體中。導流板31 每一側(cè)上面各有一個的連接器33將導流板31連接至成型機32的底壁。模具開口 34與導 流板31是對稱的。根據(jù)特定輪胎元件的材料、擠出速度、形狀等參數(shù)，本領域的技術人員可 設置連接器33的許多其它位置和個數(shù)。導流板31的橫截面沿流動方向具有矩形形狀，但 是被設計成小于模具34的橫截面且窄于模具34的寬度，由此僅僅被定位在模具橫截面較寬部分的前面，從而使得導流板能夠在下游模具34的橫截面的較寬部分的前面使橡膠混 料的流動減速。圖8中示出的導流板的矩形形狀是經(jīng)過簡化的形狀，其特別適用于要被擠出的大 體上對稱的橫截面形狀。這種類型的導流板有利地沿著模具橫截面的主軸線居中設置并且 所述模具的具有最小尺寸的橫截面的兩個端部部分不得不在它們前面沒有設置導流板。在 圖8所示出的實例中，沿著模具的細長橫截面的厚度變化范圍為約1-10，并且沒有設置導 流板的端部部分對應于模具開口總長度的約1/10。導流板的這種經(jīng)過簡化的形狀隨后會 導致橡膠流產(chǎn)生普遍的制動效應，所述制動效應致使橡膠流在模具開口的較大部分前面減 速，由此補償橡膠流在具有最小厚度的端部部分處的自然減速。這種經(jīng)過簡化的形狀的優(yōu) 點在于它可用于不同的類似楔形形狀的模具開口。較厚楔形體的典型寬度為約100-120毫米。然而，根據(jù)較厚輪胎楔形體的施加目 的，所述楔形體也可以具有其它寬度。上面已經(jīng)結(jié)合最佳實施方式對本發(fā)明進行了描述。顯然，通過閱讀和理解本申請 的說明書，本領域的技術人員易于對本發(fā)明作出變化和變型。本發(fā)明旨在包括所有這些落 入所附權利要求書保護范圍內(nèi)或與本發(fā)明相等同的變化和變型。
權利要求
一種用于擠出橡膠混料的組件，其特征在于，所述組件包括模具，所述模具包括具有橫截面的模具開口，所述橫截面包括尺寸大于所述橫截面剩余區(qū)域的第一區(qū)域；包括模具的流動通道，其中所述流動通道被構造用以與擠出機相連接；和被成形為實在障礙物且被定位在模具上游和模具開口橫截面的第一區(qū)域前面的流動通道中的導流板，所述導流板沿其橫截面的尺寸小于相對應的模具開口橫截面的第一區(qū)域的尺寸，從而使得在模具橫截面的第一區(qū)域前面橡膠混料流減慢速度。
2.根據(jù)權利要求1所述的組件，其特征在于，模具開口橫截面的尺寸最小的區(qū)域在流 動通道上游不設置導流板。
3.根據(jù)權利要求1所述的組件，其特征在于，所述導流板的橫截面形狀與所述模具開 口第一區(qū)域的形狀相似，但尺寸更??；或者所述導流板的橫截面形狀與所述模具開口第一 區(qū)域的形狀相類似，但尺寸更小。
4.根據(jù)權利要求1所述的組件，其特征在于，所述第一區(qū)域跨過所述模具開口的橫截 面從具有最大尺寸的第一部位延伸至遠離具有最小尺寸的部位的第二部位。
5.根據(jù)權利要求4所述的組件，其特征在于，具有最小尺寸的部位在流動通道上游不 設置障礙物。
6.根據(jù)權利要求1所述的組件，其特征在于，在所述模具的上游側(cè)處可插入或移除所 述導流板。
7.根據(jù)權利要求1所述的組件，其特征在于，所述導流板包括至少一個用于附接流動 通道中的導流板的連接器。
8.根據(jù)權利要求1所述的組件，其特征在于，相對于橡膠混料的流動方向而言，所述至 少一個連接器比所述導流板更短。
9.根據(jù)權利要求1所述的組件，其特征在于，所述模具開口的橫截面具有細長形狀，或 者所述模具開口的橫截面具有楔形或尖形形狀，或者為細長楔形并且所述導流板的橫截面 形狀為矩形。
10.一種用于擠出橡膠混料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟提供擠出機；具有模具開口的模具，所述模具開口的橫截面包括尺寸大于所述橫截面 剩余區(qū)域的第一區(qū)域；和連接所述模具與擠出機的流動通道；利用擠出機產(chǎn)生橡膠混料流并且通過所述流動通道和所述模具開口隨之擠出橡膠混 料；并且在位于所述模具開口上游的流動通道中設置被成形為實在障礙物的導流板，其中所述 導流板被定位在模具開口橫截面的第一區(qū)域前面并且其中所述導流板的橫截面的尺寸小 于所述模具開口橫截面的第一區(qū)域的對應尺寸，從而使得在模具橫截面的第一區(qū)域前面橡 膠混料流減慢速度且模具開口橫截面的尺寸最小的區(qū)域在流動通道上游不設置所述導流 板。全文摘要
本發(fā)明涉及用于擠出橡膠混料的方法和組件。本發(fā)明涉及沿其橫截面方向尺寸發(fā)生較大變化的輪胎元件的擠出成形。本發(fā)明提供了一種用于利用擠出機擠出這樣的輪胎元件的方法和組件，所述擠出機利用下游模具開口供給流動通道，由此導流板被設置在位于所述模具開口上游的流動通道中，從而使得在下游模具橫截面的較寬部分前面橡膠流減慢速度，從而避免擠出的輪胎元件產(chǎn)生扭曲或彎曲。
文檔編號B29L30/00GK101885232SQ20101017676
公開日2010年11月17日 申請日期2010年5月13日 優(yōu)先權日2009年5月14日
發(fā)明者E·N·勒邁耶, J·L·多伊爾, M·莫尼耶 申請人:固特異輪胎和橡膠公司