硫化銷材料優化制造技術

一種硫化不均勻橡膠制品的方法，其在模具中使用一個或多個高熱擴散系數的銷以將熱量導入到所述制品的硫化限制部分中，從而減少模具中的總的硫化時間并且提高制品的硫化均勻性。在基本上不改變制品的功能或者降低其性能的條件下，實現直至２０％或者更高的硫化時間的縮短。該方法特別地用來硫化輪胎和用于輪胎的胎面?？梢允褂糜邢拊治龌驘犭娕继筋^來確定輪胎或胎面的硫化限制部分。使用這種知識，一個或多個高熱擴散系數的銷放置在模具中適當位置以將熱量傳遞到硫化限制部分中。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】硫化銷材料優化
本專利技術處于硫化橡膠制品的領域，并且更特別地處于硫化例如輪胎和用于輪胎的 胎面這樣的不均勻的橡膠制品的領域。
技術介紹
例如輪胎這樣的橡膠制品多年來一直在壓力機(press)中進行硬化或硫化，其中 熱量在外部通過輪胎模具而提供，在內部通過硫化囊或其它裝置而提供，所述熱量提供一 段長度的時間以實現所述制品的硫化。用于輪胎的壓力機在本領域中是已知的，并且一般 使用具有成形或硫化機構的可分離的模具半部或者部分(包括組合模具部分)并且使用 囊，成形、加熱和冷卻流體或者介質被引入到所述囊中以用于硫化輪胎。上述的硫化壓力機 典型地被機械定時器或者可編程邏輯控制器(PLC)控制，它們使壓力機通過不同的步驟循 環運行，在從壓力機卸載之前，所述輪胎在運行的過程中被成形、加熱并且在一些過程中被 冷卻。在硫化過程中，所述輪胎在預定的一段時間內受到高壓和高溫的作用，所述時間設置 成為輪胎的最不均勻部分提供充分的硫化。所述硫化過程通常在壓力機的外部持續到完 成。橡膠化學家要面對預測時間周期的問題，橡膠制品的每一部分在所述時間周期內 將會圓滿地硫化，并且一旦這樣的時間周期被確定，則所述制品在這一時間周期內被加熱。 這是硫化橡膠制品的相對直接的過程，所述橡膠制品相對較薄并且整體具有均勻的幾何形 狀和/或相似的成分。當其不是例如硫化像輪胎這樣的合成制品時，就會是更加困難的過 程。當硫化例如卡車輪胎、工程輪胎、農用輪胎、飛機輪胎或者推土機輪胎這樣的大型輪胎 時，這一點是特別切實的。在這些類型的輪胎中的硫化的狀態和程度不只受到輪胎中的部 分與部分間的幾何形狀的變化的影響，還受到成分改變和分層結構的影響。雖然所述時間 控制方法已經被用于硫化成千上萬的輪胎，但是由于輪胎中的改變的成分和幾何形狀，輪 胎的某些部分傾向于比其它部分受到更多的硫化。通過設置時間周期來硫化最難硫化的部 分，某些部分可能會發生過度的硫化；并且硬化機器上的生產時間被浪費并且生產效率降 低。已提出用于硫化壓力機的各種設計以及各種硫化方法，從而向厚的橡膠制品提供 更加均勻的硫化。某些方法使用不同的模具構造材料、絕緣材料、輪胎的各部分的不同成 分、多個硫化區域，因此熱量可以提供更久的時間，或者向橡膠制品的最厚或者最復雜的部 分傳導更多的熱量的方法。然而，上述方法或裝置沒有一種已經被證明完全令人滿意，并且 時間控制仍然是硫化不均勻的厚橡膠制品的典型方法。因此，橡膠工業面對著以更快的時 間周期生產均勻硫化的輪胎的問題。
技術實現思路
本專利技術涉及一種改進的硫化橡膠制品的方法，特別地涉及一種改進的硫化不均勻 橡膠制品的方法，所述不均勻橡膠制品例如輪胎或者用于輪胎的胎面。所述方法使用至少一個高熱擴散系數(thermal diffusivity)的銷，所述銷放置在模具中一個位置，以在所述 制品的硫化限制部分將熱量傳遞到所述制品中。所述方法不只導致所述制品的短得多的硫 化時間，其還導致該橡膠制品的更均勻的硫化狀態。所述銷的使用產生小孔，所述小孔基本 上看作是所述制品中的銷孔，所述銷在銷孔處伸入到所述制品中。因為這些孔是小孔，所以 它們并不改變所述制品的有關功能和性能。可以使用傳統的硫化模具和壓力機。通過添加至少一個高熱擴散系數的銷而使傳 統的模具受到調整或者制造新的模具，所述銷放置在所述模具中的至少一個位置，所述銷 在該位置上將熱量導入到所述橡膠制品的硫化限制部分中。所述模具和所述硫化裝置作 為整體只是被輕微地改變，所述橡膠制品的成分未被改變或調整。實現了所述模具中的總 硫化時間的直至20%或者更多的縮短，其提高了生產率而并未添加昂貴的模具和硫化壓力 機。附圖說明圖1示出了用于試驗銷的結構的材料的鋁制模具14、16。所述銷的位置12a、12b、 12c在模具14的頂部。圖2示出了在橡膠塊15中的銷的位置12a、12b、12c，以及在橡膠塊15中的熱電偶 5-11的位置，以記錄所述塊中的不同位置處的溫度。圖3示出了當使用不同材料制成的銷時在距離銷給定距離的位置在橡膠塊中達 到一定溫度的時間。圖4示出了當使用不同材料制成的銷時在距離銷不同距離的位置在橡膠塊中達 到alpha = 0.9的硫化狀態的時間的縮短。圖5為典型的卡車輪胎胎肩區域的部分剖面，示出了該輪胎的不均勻性。圖6示出了當使用傳統的時間控制方法硫化圖5中的卡車輪胎時該卡車輪胎剖面 的胎肩中的熱剖面。圖7A示出了用于輪胎的胎肩區域的模具部分，其已經修改為包括多個銷1000，這 些銷具有大約22mm的高度。在胎肩處產生橫向凹槽的模具部分具有大約24mm的高度610。圖7B示出了具有高熱擴散系數材料芯材1020的銷的橫截面視圖，所述芯材在其 側面包有高屈服強度、低熱擴散系數材料的外殼1010。圖8A示出了當使用銷來硫化時的卡車輪胎的胎面的外觀。在胎肩塊70中易于看 見銷孔50。圖8B示出了凹槽60和銷孔50的橫截面并且示出了每一者的相對深度。具體實施方式在硫化橡膠制品的過程中，特別是在硫化例如輪胎或者用于輪胎的胎面這樣的不 均勻的橡膠制品的過程中，其挑戰在于提供一種硫化方法，這種硫化方法向所述橡膠制品 的硫化限制部分提供足夠的熱能，以在不使所述制品的其它部分過度硫化的條件下實現所 述部分的充分的硫化，并且挑戰在于以高產、高效的方式進行所述硫化。本專利技術的方法使用一個或者多個銷，所述銷由高熱擴散系數材料制成，所述銷從 模具的表面伸出并且伸入到橡膠制品的硫化限制部分中，以使所述模具中的硫化時間縮短 達20%或者更多。所述銷由高熱擴散系數材料制成。這種材料的熱擴散系數值被定義為“導熱系 數+ (密度X比熱)”。所述銷的這種材料的熱擴散系數值為4X10_5m2/s (平方米每秒) 或者更高。具有高熱擴散系數值的材料的例子是銀、金、銅、鎂、鋁、鎢、鉬、鈹和鋅。也可以 使用這些金屬的合金，只要所述合金的熱擴散系數值為4X10_5m2/S或者更高。因為所述銷在用于橡膠制品的模具中被使用并且受到高壓、高溫和潮濕作用，所 以所述銷必須被選擇成特別是在硫化的過程中不會與模具或者橡膠制品及其成分發生反 應。這意味著所述銷的材料應當(a)與模具的材料相容并且不會在所述銷與模具的交界處 產生氧化腐蝕或者電化腐蝕，并且(b)不會與橡膠及其成分發生反應，特別是在如在輪胎 模具中發現的熱的、潮濕的環境中。因此，在一些情況下，例如充分純的銅、鎂和鋅這樣的高 熱擴散系數材料可能不是作為用于銷的材料的最佳選擇，因為這些材料可能會與未硫化的 橡膠制品及其成分發生反應。然而，即使高熱擴散系數材料可能會與橡膠制品及其成分發 生反應，但是如果所述材料被完全包在例如不銹鋼這樣的非反應材料的外殼中的話，所述 反應材料也仍然能夠被用作銷。所述的非反應材料外殼使反應的高熱擴散系數材料芯材避 開橡膠制品及其成分，但是仍然能夠縮短硫化時間。另外，在一些情況下，例如銀、金、鎂、鉬和鈹這樣的高熱擴散系數材料可能不是作 為用于銷的材料的最佳選擇，因為這些材料制成的銷由于所述高熱擴散系數材料的低屈服 強度或脆性可能會經不起模塑和脫模的壓力作用。然而，如果低屈服強度或者脆的高熱擴 散系數材料被完全包在或者所述材料在其側面被包在例如鋼這樣的高屈服強度、有機械彈 性的材料的外殼中，那么所本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種硫化輪胎的方法，包括以下步驟：　　（ａ）將未硫化的輪胎放置在模具的內部；　?。ǎ猓⒁粋€或多個高熱擴散系數的銷在所述輪胎的一個或多個硫化限制胎面塊或肋處插入到所述輪胎中，插入的深度為所述塊或肋的胎面深度的大約５０％到大約１１０％之間；（ｃ）向所述模具和所述一個或多個銷供熱直至所述輪胎達到所確定的硫化狀態；和　?。ǎ洌⑺鲆粋€或多個銷從所述輪胎移除并且將已硫化的輪胎從所述模具移除。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】

【專利技術屬性】
技術研發人員：CS馬登，
申請(專利權)人：米其林研究和技術股份有限公司，米其林技術公司，
類型：發明
國別省市：CH[瑞士]