專利名稱：處理輪胎制造中使用的冷卻液的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施方案涉及工業(yè)流體的凈化，并且特別是涉及在輪胎制造過程中使用的冷卻液的凈化。
背景技術(shù)：
輪胎的制造涉及多個步驟，典型地包括混合橡膠組分、壓延加工、擠出、裝配、硫化、檢查以及如果需要時的修理。輪胎制造過程中的某些步驟涉及使用流體來冷卻加熱的橡膠組合物。例如，典型地使用直接接觸冷卻系統(tǒng)來控制胎面和胎線(tire line)的冷卻。這些冷卻系統(tǒng)是輪胎制造過程的重要部分。
這些冷卻流體的液體載體通常是水，包括軟化水或者去離子水(DI)。不幸地是，輪胎制造過程中使用的冷卻流體，尤其是水基流體易受細菌、藻類、真菌類、酵母、霉菌和其它由微生物引起的繁殖的影響。生物學(xué)污染通常與生物薄膜的形成有關(guān)。如下面更詳細地討論，這些流體的生物學(xué)污染可能是損失大且危險的，因此需要對這些流體進行一些生物學(xué)控制。
為了處理這個問題，輪胎制造工業(yè)已經(jīng)典型地依靠使用殺微生物劑，例如異噻唑啉和戊二醛來控制直接接觸冷卻系統(tǒng)中的細菌和藻類的水平。但是，使用殺微生物劑會產(chǎn)生附加的問題。
例如，處理殺微生物劑對工人們是有危害的。另外，因為要處理的水是相對小體積的，難以人工或者自動向冷卻系統(tǒng)進行殺微生物劑的給藥。此外，殺微生物劑典型地間歇給藥，從大約每周一次到每周達到幾次。因此，給藥的劑量并不總是在一致且可預(yù)測的基礎(chǔ)上。
另外，殺微生物劑化學(xué)品的過度使用是不可取的。因為它可能影響水的化學(xué)性質(zhì)，包括pH。水的化學(xué)性質(zhì)的改變會反過來影響所制造的輪胎的質(zhì)量和/或制造設(shè)備。例如，當(dāng)使用氧化性的殺微生物劑例如氯或溴時，過量的這些化合物對制造系統(tǒng)冶金是腐蝕性的。
當(dāng)化學(xué)方法可以在一定程度上控制循環(huán)的水細菌時，微生物克服殺微生物劑和流體中的微生物的降解和污染物導(dǎo)致工作環(huán)境中的惡臭氣味。此外，甚至使用微生物控制，使用殺微生物劑仍會導(dǎo)致典型地在整個系統(tǒng)中形成的生物沉淀物的顯著積累和成塊。因此，系統(tǒng)通常必須人工清潔每年至少一次并且通常為每年至少兩次。典型地涉及從污水坑(sump)中抽出積累的淤泥并且對其進行適當(dāng)?shù)靥幚怼?br> 除了微生物繁殖外，輪胎制造中使用的冷卻液還趨向于積聚淤泥、沉淀物和在污水坑中定期收集的其它材料(例如橡膠)。當(dāng)可以使用殺微生物劑來處理微生物繁殖時，它們對減少在冷卻液中積聚的其它材料例如橡膠是無效的。
為了獲得輪胎制造的冷卻液的長期使用，需要發(fā)展不會改變其所需組成或特性的流體處理方法。當(dāng)冷卻液的變化不利地影響制造設(shè)備或成品輪胎的質(zhì)量時，該方法尤其是適用的。因此，本領(lǐng)域需要有效的且新的方法來處理在輪胎制造過程中使用的冷卻液而不用使用大量的殺微生物劑，并且可以提供隨時間變化而一致的保護、或者基本上一致的保護。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決這些問題，優(yōu)選的實施方案包括處理輪胎制造的冷卻液的方法，該方法包括使所述冷卻液同時暴露于微氣泡和100kHz或更高頻率的超聲下。在更具體的方面，微氣泡基本上由環(huán)境空氣組成。在其它方面，所述微氣泡的直徑小于大約30或50微米。
本文的其它方面涉及減少活的微生物在輪胎制造的冷卻液中存在的設(shè)備，其包括用來容納輪胎制造的冷卻液的貯液池的隔間、配置成向所述隔間中發(fā)射頻率高于100kHz的超聲信號的超聲發(fā)射器、以及配置成向包含冷卻液的隔間中的超聲場中發(fā)射平均直徑小于1mm的微氣泡的微氣泡發(fā)射器。在一些有利的實施方案中，微氣泡不是臭氧微泡。在甚至更具體的方面，微氣泡選自空氣微泡和氧氣微泡。在再更具體的方面，所述微泡的直徑小于大約30或50微米。
可以將處理設(shè)備配置成當(dāng)向隔間中發(fā)射超聲時所述設(shè)備不會產(chǎn)生駐波場現(xiàn)象，并且可以附加包含電磁輻射發(fā)射器來向超聲場中發(fā)射可見范圍的電磁輻射。
另外，處理輪胎制造的冷卻液的方法可以包括從流體流路中收集輪胎制造的冷卻液、使所述冷卻液注入隔間中、以及使所述隔間中的冷卻液同時暴露于微氣泡和100kHz或更高頻率的超聲下。
進一步的實施例包括設(shè)備，其包括輪胎制造系統(tǒng)、與該輪胎制造系統(tǒng)連接的冷卻液流路、用來容納冷卻液的貯液池的隔間(其中所述冷卻液經(jīng)過所述冷卻液的貯液池進行輸送)、配置成向所述隔間中發(fā)射頻率高于100kHz的超聲信號的超聲發(fā)射器、以及配置成向包含冷卻液的隔間中的超聲場中發(fā)射平均直徑小于1mm的微氣泡的微氣泡發(fā)射器。
本文中說明的方法和裝置可以包括旋流分離器(有時稱作離心分離器)。在優(yōu)選的實施方案中，旋流分離器使用離心力從冷卻液中分離固體，例如橡膠或其它沉淀物。


圖1是表示本文所述的超聲/微泡裝置的一個實施方案的圖。
圖2是表示配置有使用超聲處理裝置處理冷卻液的輪胎制造系統(tǒng)的圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的實施方案包括處理輪胎制造的冷卻液的方法和裝置。在一個實施方案中，所述方法包括將所述冷卻液同時暴露于微氣泡和高頻超聲下。在另一個實施方案中，所述裝置包括用來容納輪胎制造的冷卻液的貯液池的隔間、配置成向所述隔間中發(fā)射高頻超聲信號的超聲發(fā)射器、以及配置成向包含冷卻液的隔間中的超聲場中發(fā)射微氣泡的微氣泡發(fā)射器。
本文所述的方法和裝置提供了對許多輪胎制造系統(tǒng)中的微生物的驚人有效且廣泛的控制。這就導(dǎo)致通過濁度和其它分析技術(shù)測定的水的清潔度的改善。當(dāng)本文中都使用術(shù)語“凈化”或“處理”時，這些術(shù)語包括使用公開的方法和裝置抑制輪胎制造的冷卻液中的污染。
另外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)本文提供的方法和裝置在除去工業(yè)輪胎制造線路中存在的生物薄膜、延長這些工藝中使用的冷卻液的使用壽命、以及降低或消除在輪胎制造工藝中使用的重污染的或殺微生物劑處理的冷卻液對工人們造成的危險方面是非常有效的。更具體地說，本文的實施方案防止在固體表面上顯著地形成生物薄膜，或者如果所述生物薄膜在本發(fā)明技術(shù)的高頻/低功率超聲輻射開始之前已經(jīng)存在，則顯著減少了生物薄膜。在進一步的實施方案中，本文的教導(dǎo)還可以凈化沒有通過超聲室的顆粒。例如，在工業(yè)線路中，通過所公開方法的延遲生物化學(xué)機制的作用，該線路偏遠的部分可以沒有生物薄膜。
通過取消了微生物處理化學(xué)品的使用，本發(fā)明給輪胎制造商節(jié)省了化學(xué)品成本，并且消除了與處理和存儲化學(xué)殺微生物劑相關(guān)的潛在安全性和環(huán)境關(guān)注。在附加的有利方面中，大大減少了處理和更換在輪胎制造工藝中使用的被污染的冷卻液的成本。
本文的方法和裝置可以處理包含淤泥、沉淀物和典型地需要定期且頻繁地從污水坑中清理出的其它材料(例如橡膠)的水基流體。在某些實施方案中，本文所述的方法和裝置可以使積聚在傳統(tǒng)輪胎制造系統(tǒng)中的污泥減少大約80-100％。
與其它傳統(tǒng)的系統(tǒng)相比，本文提供的裝置和方法還可以用于減少從胎面線(tread line)和其它橡膠組分中所制備的次品的數(shù)量。本文的教導(dǎo)還可以顯著地減少更換安裝的用于過濾胎面線水的濾袋的成本，節(jié)省了更換濾袋的人力和一次性濾袋的成本。
本文所述的方法和裝置還提供了一種環(huán)境友好的解決方案來滿足最嚴格的環(huán)境和健康規(guī)定。下面更詳細地說明具體的實施方案。
可以用于輪胎制造環(huán)境的超聲裝置的實施方案可以在授予Cordemans等的美國專利第6,736,979號和美國專利第6,540,922號中發(fā)現(xiàn)。圖1中顯示了可以用于處理輪胎制造的冷卻液的裝置的一個具體實施方案。要處理的輪胎制造的冷卻液可以包含微生物并且還可以包含其它固體物質(zhì)，例如橡膠。
本文的方法和裝置可以與使用冷卻液的橡膠制造或控制工藝，包括輪胎制造工藝一起使用。例如，本文所述的方法和裝置可以結(jié)合授予Bohm等的美國專利第4,285,654號中公開的輪胎制造工藝使用。由于本文提供的設(shè)備和方法不局限于具體類型的輪胎制造工藝，下面更詳細地說明鋼帶子午輪胎制造中典型使用的六個基本過程。
第一個步驟涉及混合炭黑、彈性體和化學(xué)品來形成橡膠混合物。第二個步驟涉及壓延加工織物和鋼絲簾線并且用橡膠涂覆它們。對于第三個步驟，擠出胎面和胎側(cè)組件。在第四個步驟期間，在輪胎成型機上制造“胎坯”組件。第五個步驟涉及用熱和壓力固化或者硫化輪胎。然后，采取最后的完成步驟，包括檢查、存儲和裝運。
可以使用圖2中公開的系統(tǒng)來進行這些通用的輪胎制造步驟。如下面將更詳細地討論一樣，優(yōu)選的輪胎制造系統(tǒng)20可以包括橡膠混合器22、壓延機24、擠出機26、加熱器和/或冷卻器28、高頻超聲裝置30、一個或多個輪胎成型機32、硫化機34和最后的檢查裝置36。
混合輪胎可以用橡膠混合物結(jié)合許多不同的成分。這些混合物可以非排他地包括抗氧化劑、抗臭氧劑、固化劑、彈性體、硫增強劑、鈷、氧化鎂、橡膠、碳酸鈣、氧化鋅、炭黑和加工助劑?？梢酝ㄟ^在混合器22中機械混合來使橡膠機械破裂，從而獲得均勻的均相物質(zhì)、或者相對均勻的均相物質(zhì)來制備混合物。然后，可以將所得物質(zhì)形成容易擠出或者壓延以用于輪胎成型的橡膠板。在優(yōu)選的實施方案中，根據(jù)本文的教導(dǎo)處理過的冷卻液將不會有害地改變這些橡膠組合物。
壓延一般而言，壓延過程涉及用橡膠喂料(rubber stock)涂覆簾線(fabric cord)和鋼絲簾線。胎體簾線層(body plies)和加強帶可以結(jié)合用粘合劑液體涂覆的聚酯簾線。典型地使簾線在壓延機24的大加熱輥之間通過?？梢韵嗨频刂苽錂C織織物并且壓延以用于防擦帶(antichafing strip)。因為橡膠典型地不附著于裸露的鋼，所以可以用黃銅薄層涂覆用于鋼帶的鋼絲簾線。這些涂覆了黃銅的包住橡膠的鋼絲簾線(多絞線)成為鋼帶。
典型地將這些線放在線架室(creel room)中的輥子裝置上，線架室的溫度和濕度受到控制和監(jiān)控。然后，簾線典型地經(jīng)過打開設(shè)備(openplant)從線架室中到達壓延機。在橡膠和帶線之間強的結(jié)合在制造鋼帶子午輪胎中是有利的。鋼線典型地經(jīng)過對準梳(aligning comb)從輥上的線架室進入壓延機，在那里用敷涂橡膠喂料(skim stock rubber)的薄片涂覆鋼線。優(yōu)選地，橡膠還應(yīng)該滲透鋼絲簾線來最大程度附著。典型地以指定的角度和寬度切割聚酯簾線和鋼絲簾線以用于輪胎成型。
擠出通過擠出未固化的橡膠形成一些輪胎組件。一般而言，通過使未固化的橡膠混合物通過擠出機以定型胎面或胎側(cè)輪廓來制備例如胎面和胎側(cè)的輪胎組件。輪胎制造過程中的擠出機通常是螺桿型系統(tǒng)，主要由擠出機料筒(extruder barrel)和擠出機機頭組成。典型地，將橡膠混合物加料到擠出機料筒中，在那里經(jīng)過加熱、混合和增壓過程。然后，橡膠混合物流到擠出機機頭，在那里在壓力下成型。擠出是輪胎制造過程中最重要的操作之一，因為擠出加工了大部分由混合操作產(chǎn)生的橡膠混合物，然后制備出用于最終輪胎成型操作的各種組件。
胎面或者輪胎與路面接觸的部分由胎面自身、胎肩和胎面基部組成。因為可以有三種不同的橡膠混合物用于形成這種復(fù)合胎面輪廓，所以擠出機系統(tǒng)通常包括三個共享一個擠出機機頭的不同擠出機。通常，從不同的擠出機同時擠出三種橡膠混合物，然后合并入共享的擠出機機頭中。典型地，下一步驟是將橡膠混合物轉(zhuǎn)移至形成形狀和尺寸的模板中，然后經(jīng)過長的加熱和/或冷卻線路28來進一步控制并穩(wěn)定尺寸。冷卻線路通常涉及冷卻液例如水，并且冷卻線路通常有100-200英尺長。在線路末端，根據(jù)所制造的輪胎的穩(wěn)定長度和重量切割胎面。
分別通過用于此目的本領(lǐng)域公知的任意合適的方法，例如蒸汽、熱空氣、噴霧、或者水浴可以完成加熱和冷卻橡膠組分過程。本文的方法可以用來處理這些類型的加熱器和/或冷卻器中任一種內(nèi)的流體。
圖1描述了可以用來處理輪胎制造系統(tǒng)中冷卻液的高頻超聲裝置30的一個實例。參照該圖，此處所述的裝置可以包括隔間2，優(yōu)選是圓柱形或者矩形橫截面形狀。在進一步的實施方案中，隔間2可以與容納要處理的冷卻液的貯液池(未顯示)連通。術(shù)語“貯液池”被廣義地理解，并且一般涉及包含冷卻液的設(shè)備。在具體的實施方案中，本文提供的裝置通過污水坑與再循環(huán)的冷卻液連接(例如借助側(cè)流)。在進一步的實施方案中，本文提供的裝置不與貯液池連通并且直接與要處理的冷卻液連接。
在進一步的實施方案中，隔間2包含(例如沿著其壁)一個或多個向隔間2內(nèi)(優(yōu)選向該隔間2的中央)發(fā)射超聲4的高頻超聲發(fā)射器1。在其它實施方案中，容器還可以具有一個或多個發(fā)射微氣泡5的微泡發(fā)射器3，布置這些發(fā)射器使之可以向在隔間2中發(fā)射的超聲4的場中發(fā)射微氣泡5。
本文使用的術(shù)語“微泡”指平均直徑小于1mm的氣泡。在一些實施方案中，直徑小于或者等于50μm。在其它的實施方案中，微泡具有小于大約30μm的直徑。在某些實施方案中，微泡選自空氣微泡、氧氣微泡和臭氧微泡。為了降低操作成本，使用不是臭氧微泡的微泡，例如空氣微泡是有利的。
術(shù)語“微生物”與微生物(microbes)是同義詞，并且一般指對輪胎制造設(shè)備(例如機器、工具等)、人、哺乳動物或者任何其它動物引起有害作用的致病或非致病的微生物。舉例來說，這些微生物可以包括需氧的和厭氧的細菌、病毒、原生生物(例如霉菌、藻類)等。
在具體的實施方案中，本文的方法和裝置包括低功率、高頻、超聲來處理冷卻液。術(shù)語“高頻”指高于100kHz并且達到幾MHz的步驟。在某些實施方案中，使用的高頻介于200kHz和10MHz之間。在不同的實施方案中，超聲頻率可以在200kHz和3MHz之間。在另一個實施方案中，使用的頻率介于200kHz和1.8MHz之間。
在本文所述的方法和裝置的各個實施方案，在隔間2的基底11(即隔間2的底部)布置發(fā)射微氣泡5的微泡發(fā)射器3，從而微泡通過自然上升或者通過冷卻液流中氣體的夾帶而移動。
在再進一步的實施方案中，本文提供的裝置和方法抑制、處理或者阻止微生物在冷卻液中生長。盡管本發(fā)明的教導(dǎo)決不受它們的精確作用機制限制，但是在更具體的實施方案中，本文提供的裝置可以產(chǎn)生例如ROO-、H-、-OH和HOO-的自由基。這些自由基還可以形成H2O2，它以及自由基對微生物都是有毒的并且可以使它們失活和/或被破壞。
有利地，如本文中所述，如果在微泡的存在下實施所述過程，降低了產(chǎn)生這些有毒物種類所需的能量。
最近已經(jīng)認識到通過微泡疊加到超聲誘導(dǎo)的空穴氣泡上，微泡注入超聲場中引起聲致發(fā)光現(xiàn)象的增加，激發(fā)的和有毒物種類的數(shù)量可能增加。當(dāng)超聲處理與適當(dāng)尺寸的微泡存在協(xié)同結(jié)合時，在宏觀水平上觀察到這種現(xiàn)象。
直接輻射(例如超聲、激光、光)對特定分子(例如經(jīng)典的光敏劑和聲敏劑)的影響是產(chǎn)生高活性的氧的種類，例如單線態(tài)氧、過氧化物自由基、或者脂肪酸自由基，它們特別是在源于氧化應(yīng)激(oxidativestress)的生化過程中，可以在所處理的冷卻介質(zhì)的殺菌性質(zhì)方面起著重要的作用。具體地說，例如單線態(tài)氧可以氧化許多細胞成分，例如蛋白質(zhì)、類脂、氨基酸和核苷酸。
非常有活性的氧類種類，例如過氧化物自由基或單線態(tài)氧的產(chǎn)生可能導(dǎo)致一系列對細菌、真菌、藻類和霉菌細胞是非常有毒的生物化學(xué)反應(yīng)。
在某些實施方案中，輪胎制造工藝中使用的水是去離子的或者軟化的。
各個實施方案都涉及不需要加入化學(xué)產(chǎn)品例如殺微生物劑、光敏劑和/或聲敏劑的情況下來抑制、阻止細胞生長和/或從冷卻液介質(zhì)中除去細胞的裝置和方法。當(dāng)本文提供的裝置和方法可以結(jié)合其它藥物例如光敏劑、聲敏劑使用時，重要的是注意所提供的方法和裝置在處理活細胞時的有效性與其它化學(xué)品、試劑或藥物的使用無關(guān)。因此，可以在沒有加入化學(xué)品或者試劑，包括殺微生物劑或者其它抗微生物劑的情況下使用本文所述的方法和裝置。但是在其它實施方案中，可以結(jié)合加入化學(xué)試劑使用本文的方法和裝置。
在另外的實施方案中，因為觀察到處理系統(tǒng)通過將原位形成的產(chǎn)物(例如信使分子)、ROS(活性的氧的種類)、自由基和形成的H2O2向要處理的冷卻液的貯液池進行擴散來起作用，所以本文提供的裝置和方法具有不需要將超聲專用于特定區(qū)域的優(yōu)點。
在進一步的實施方案中，使本文所述的裝置中的一個或多個超聲4的發(fā)射器1排列以限制駐波現(xiàn)象。例如，在某些實施方案中，一個或多個超聲發(fā)射器可以相對隔間2的軸9(不與該軸9垂直的銳角)并且相對冷卻液流和微泡5的流傾斜排列。這種特征可以以統(tǒng)計上相同的方式處理隔間2中的所有微泡2，而不會在所述隔間2中產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)區(qū)域。因此，本文的某些實施方案涉及隨著時間的消逝提供一致的處理、或者基本上一致的處理和保護的裝置和方法。
根據(jù)其它實施方案，本文所述的裝置和方法可以向隔間2的超聲4的場中發(fā)射頻率主要在可見范圍內(nèi)的輻射的光發(fā)射器12(即電磁輻射發(fā)射器)。但是，對于某些應(yīng)用，為了除去某些特殊的微生物，例如作為紫外輻射(例如UVA、UVB或UVC型)、紅外、激光、微波等，發(fā)射頻率主要是不可見的電磁輻射是有利的。
包括向結(jié)合了超聲和光輻射的場中發(fā)射微泡的處理在使冷卻液中存在的微生物失活和除去，并且防止它們生長方面是特別有效的。聲致發(fā)光現(xiàn)象可以促進產(chǎn)生非常有活性的氧化類型(通常稱作ROS活性氧類型)，例如過氧化物自由基、-OH或單線態(tài)氧，它們可以導(dǎo)致對于某些微生物非常有毒的一系列生物化學(xué)反應(yīng)。
在其它實施方案中，本文所述的裝置和方法可以包括用來再循環(huán)冷卻液的泵或者其它裝置，以及用于回收冷卻液中存在的微生物的裝置?；厥瘴⑸锏姆桥潘难b置的實例包括過濾、離心和沉淀設(shè)備(例如旋流分離器等)。在某些實施方案中，在包含要處理的冷卻液的貯液池和隔間2之間布置用于回收的泵和/或裝置。
在進一步的實施方案中，可以通過重力流、速度流、或者溝槽(例如傳送溝槽)來收集冷卻液。在具體的實施方案中，在收集了冷卻液后，冷卻液可以根據(jù)本文提供的方法處理并且在整個冷卻系統(tǒng)中再循環(huán)。
使用本文的方法和裝置可以用來實際處理能夠用于橡膠制造業(yè)或者制造例如輪胎制造的任意合適設(shè)備(例如機器)的任意類型的冷卻液，并且可以用來處理目前在輪胎制造業(yè)中使用或者未來可獲得的任何適當(dāng)類型的冷卻液。實際上，任意冷卻液，包括在制造工藝中使用的任意下面一般種類的流體都可以與本文所述的裝置和方法一起使用含水介質(zhì)、乳液、分散液或溶液。術(shù)語“冷卻液”應(yīng)廣泛理解，并且一般涉及在冷卻過程任意步驟中使用的流體。在本文所述的每個方法和設(shè)備實施方案中，術(shù)語“冷卻液”可以用包括用來在輪胎制造業(yè)工藝中加熱橡膠組分的流體的術(shù)語“加熱液”替代。
基于上述功能，在輪胎制造業(yè)工藝中使用的適當(dāng)處理過的冷卻液可以使設(shè)備的壽命更長和成品輪胎的質(zhì)量提高。
在進一步的實施方案中，本文的裝置和方法可以結(jié)合一種或多種防止微生物繁殖的方法使用例如包括離心、過濾、充氣、清潔污水坑、清除固體和添加殺微生物劑。因此，在某些實施方案中，本文的裝置和方法涉及在一種或多種上述處理方法、或者其它抗微生物處理之前、之后或者期間施用高頻超聲。
輪胎成型大多數(shù)鋼帶子午輪胎在輪胎成型機(tire building machine)32的輔助下手工組裝。第一階段成型機典型地在圓柱形旋轉(zhuǎn)鼓上構(gòu)造輪胎。通常，在輪胎成型過程的第一階段，通過第一階段輪胎成型機來組裝內(nèi)襯、胎體簾線層、胎圈、胎圈加強帶和胎側(cè)。在第二階段輪胎成型期間，應(yīng)用鋼帶和胎面。稱作“胎胚”組件的輪胎組件通過其粘性機械地固定在一起。在組裝胎體簾線層和鋼胎面之前，將各組件存儲在大的輥上。在將各組件轉(zhuǎn)移至成型機之前，各組件通常以這種輥軋的結(jié)構(gòu)(rolled configuration)存儲。在輥軋材料層之間放置機織織物襯里以防止組件粘附到一起。
硫化(加熱/固化)在硫化過程期間，將“胎胚”放在模具中并且放在可膨脹的橡膠氣囊上。典型地，硫化機34是兩片金屬模具。氣囊通過使輪胎對著模具、形成胎側(cè)花紋和胎面花紋來工作。典型地通過使用氣囊內(nèi)部的蒸汽壓或者熱水來完成模制。
通常通過在高溫和壓力下在模具和氣囊中加熱產(chǎn)生的蒸汽來硫化輪胎的橡膠組件。這種加熱導(dǎo)致橡膠混合物中的化學(xué)和物理變化。在分子水平上，在硫化期間發(fā)生重要的化學(xué)變化。一般來說，“胎胚”橡膠混合物從塑性稠度轉(zhuǎn)變成成品輪胎中的稠度。硫化過程通過化學(xué)方法和物理方法連接各個組件，形成應(yīng)該是幾乎不可分的結(jié)合。較短的橡膠分子與長的聚合物鏈接分子連接。
當(dāng)各種組件中的分子正確鍵合時，消除了界面，形成成品胎坯。作為硫化的結(jié)果，橡膠變成基本上不溶的，并且不能通過在成型過程期間用來處理“胎胚”的任何方法加工。
最后檢查和修理在硫化后，在將輪胎送到倉庫前，通常視覺檢查輪胎并且將其放在輪胎均衡機(tire uniformity machine)(TUG)上。當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常時，典型地可以將輪胎送到分選器以修理、報廢輪胎、或者對輪胎進行進一步檢查。這些修理可以包括拋光和打磨。輪胎可以現(xiàn)場硫化或者由修理工修理，從而不會看見修理。在最后檢查/修理后。將輪胎送到倉庫，在倉庫在輪胎上面放上胎面標(biāo)記，然后將它們送至零售商處。
可以使用各種儀器和機器來檢查所制造的輪胎。非排他的實例包括外觀檢查裝置、平衡檢查裝置、力和力矩檢查裝置以及X-射線機。在優(yōu)選的實施方案中，本文的設(shè)備包括這些檢查儀器和機器。在另外的實施方案中，本文公開的處理冷卻液的方法可以與包括檢查機器和/或儀器的設(shè)備一起使用。在圖2中描述的輪胎制造系統(tǒng)中顯示了最終檢查裝置36。
當(dāng)前面的說明書詳述了本文教導(dǎo)的某些實施方案時，但是應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會無論前述內(nèi)容在文中描述得如何詳細，都可以以許多方式實踐本文的裝置和方法。如上面所述，應(yīng)當(dāng)指出，在說明本文教導(dǎo)的某些特征或方面時使用特殊的術(shù)語不意味著該術(shù)語在本文中被重新定義為限制于包括該術(shù)語相關(guān)的本文教導(dǎo)的特征或方面的任何具體特征。因此，應(yīng)該根據(jù)所附的權(quán)利要求書及其任何等價物解釋本文教導(dǎo)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種處理在輪胎制造中使用的冷卻液的方法，其包括使所述冷卻液同時暴露于微氣泡和100kHz或更高頻率的超聲下。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述微氣泡基本上由環(huán)境空氣組成。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述微氣泡的直徑小于大約50微米。
4.一種減少輪胎制造的冷卻液中活的微生物存在的設(shè)備，其包括用來容納所述冷卻液的貯液池的隔間；超聲發(fā)射器，配置成向所述隔間中發(fā)射頻率高于100kHz的超聲信號；以及微氣泡發(fā)射器，配置成向包含所述冷卻液的所述隔間中的超聲場中發(fā)射平均直徑小于1mm的微氣泡。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的設(shè)備，其中所述微氣泡不是臭氧微泡。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的設(shè)備，其中所述微氣泡選自空氣微泡和氧氣微泡。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的設(shè)備，其中所述微氣泡的平均直徑小于50微米。
8.根據(jù)權(quán)利要求4的設(shè)備，其中所述微氣泡的平均直徑小于30微米。
9.根據(jù)權(quán)利要求4的設(shè)備，其中配置所述設(shè)備，從而使發(fā)射入所述隔間中的超聲不會產(chǎn)生駐波場現(xiàn)象。
10.根據(jù)權(quán)利要求4的設(shè)備，其還包含配置成向所述超聲場中發(fā)射在可見范圍的電磁輻射的電磁輻射發(fā)射器。
11.根據(jù)權(quán)利要求4的設(shè)備，其中所述微生物是細菌。
12.一種處理輪胎制造中使用的冷卻液的方法，其包括從流體流路中收集所述冷卻液；使所述冷卻液注入隔間中；以及使所述隔間中的所述冷卻液同時暴露于微氣泡和100kHz或更高頻率的超聲下。
13.權(quán)利要求12的方法，其中所述微氣泡基本上由環(huán)境空氣組成。
14.權(quán)利要求12的方法，其中所述微氣泡的直徑小于大約50微米。
15.一種設(shè)備，包括輪胎制造系統(tǒng)；與該輪胎制造系統(tǒng)連接的冷卻液流路；用來容納所述冷卻液的貯液池的隔間，其中經(jīng)過所述冷卻液的所述貯液池輸送所述冷卻液；超聲發(fā)射器，配置成向所述隔間中發(fā)射頻率高于100kHz的超聲信號；以及微氣泡發(fā)射器，配置成向包含所述冷卻液的所述隔間中的超聲場中發(fā)射平均直徑小于1mm的微氣泡。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的設(shè)備，其中所述微氣泡不是臭氧微泡。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的設(shè)備，其中所述微氣泡選自空氣微泡和氧氣微泡。
18.根據(jù)權(quán)利要求15的設(shè)備，其中所述微氣泡的平均直徑小于50微米。
19.根據(jù)權(quán)利要求15的設(shè)備，其中所述微氣泡的平均直徑小于30微米。
20.根據(jù)權(quán)利要求15的設(shè)備，其中配置所述設(shè)備，從而使發(fā)射入所述隔間中的超聲不會產(chǎn)生駐波場現(xiàn)象。
21.根據(jù)權(quán)利要求15的設(shè)備，其還包含配置成從所述冷卻液中離心分離固體顆粒的旋流分離器。
22.根據(jù)權(quán)利要求15的設(shè)備，其還包含配置成向所述超聲場中發(fā)射在可見范圍的電磁輻射的電磁輻射發(fā)射器。
23.一種輪胎制造設(shè)備，包括橡膠混合器；擠出機；冷卻?。慌c所述冷卻浴流體連接的超聲和微泡處理設(shè)備；及輪胎成型機。
全文摘要
本發(fā)明提供了通過高頻、低功率超聲在輪胎制造中使用的冷卻液中處理微生物、防止所述微生物的生長并抑制微生物的裝置和方法。在一個實施方案中，所述方法包括將所述冷卻液同時暴露于微氣泡和高頻超聲下。在另一個實施方案中，提供一種裝置，所述裝置包括用來容納制造輪胎的冷卻液的貯液池的隔間、配置成向所述隔間中發(fā)射高頻超聲信號的超聲發(fā)射器、以及配置成向包含冷卻液的隔間中的超聲場中發(fā)射微氣泡的微氣泡發(fā)射器。
文檔編號C02F1/74GK101061071SQ200580039301
公開日2007年10月24日 申請日期2005年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月17日
發(fā)明者埃里克·科爾德曼斯·德莫伊勒內(nèi)爾, 博杜安·阿內(nèi)卡爾, 凱文·M.·戈特沙爾克 申請人:亞什蘭許可和知識產(chǎn)權(quán)有限公司