用于制造轮胎的复合橡胶轮廓的共挤出方法

摘要

本发明涉及复合橡胶轮廓的共挤出方法。所述方法可以共挤出具有第三材料的至少一个插入物(28)的具有第一材料的底层和具有第二材料的胎面，所述至少一个插入物(28)插入底层和胎面之间的中断(D20)中。所述方法包括如下连续的步骤：a)不连续地挤出第一材料；b)首先成型第一材料；c)在第一材料上不连续地挤出第二材料；d)不连续地成型第一材料和第二材料，并在每个中断(D20)中挤出第三材料；以及e)最终成型具有纵向沟槽(26)的第一材料、第二材料和第三材料，纵向沟槽(26)在轮廓(20)中紧邻第三材料的每个插入物(28)。

说明书

技术领域

本发明落入轮胎制造的领域，更准确地，落入复合橡胶成型元件的共挤出的领域。

背景技术

复合橡胶成型元件意指由不同弹性体配混物制得的不同成型元件组成并相互组装而成的成型元件。

当制造胎坯时，采取从复合且未硫化的橡胶成型元件切出的部分的形式的胎面成型元件铺设在成型的胎体上。

更具体地，如图1中所示，复合橡胶成型元件的该部分10包括横向连续的底层12，在底层12上叠置另一横向连续的层14。该另一层14是指胎面，因为其旨在在轮胎沿着地面行驶的过程中与地面接触。因为底层12不旨在与地面接触，其由与胎面14不同的弹性体配混物制得，并且例如不具有相同的组成或相同的特征和性能。

根据已知的制造方法，此复合橡胶成型元件由共挤出获得。使用此技术，复合成型元件的不同配混物的各种成型元件在单一制造机器上同时挤出并组装。

共挤出还允许复合成型元件的制造具有底层12、胎面14和叠置在胎面14的横向端部上且由组成和特性不同于底层配混物和胎面配混物的特性的第三种弹性体配混物制得的其他保护成型元件。

然而，与底层12和胎面14类似，这些保护成型元件是横向连续的。

由于用于生产底层12和胎面14的弹性体配混物的较差的导电率，已经研发出这样的共挤出机，其允许底层12和胎面14与穿过它们的由导电的弹性体配混物制得的插入物共挤出。

这种共挤出机例如描述在欧洲专利EP1448355中。

根据该文献EP1448355，此机器包括主挤出机，该主挤出机包括具有用于底层橡胶配混物和胎面橡胶配混物的流动的至少两个管的挤出头，管打开至挤出孔，底层和胎面两种橡胶配混物通过该挤出孔排放，挤出孔通过第一壁和第二壁限定。

为了通过共挤出的复合成型元件的底层和胎面产生导电插入物，挤出头还包括导电的第三橡胶配混物的至少一个微挤出机，此微挤出机的挤出头装配在其具有喷嘴的端部，所述喷嘴穿过两个流动管使得导电的第三橡胶配混物插入挤出孔的上游的底层和胎面橡胶配混物。

第一个缺点是在文献EP1448355中描述的喷嘴不适用于挤出由弹性体配混物制得的插入物，所述弹性体配混物提供大的刚度或至少大于底层和胎面各自的配混物赋予底层和胎面的每一个上的刚度的刚度。这是由于这种配混物需要相比于用于挤出底层和胎面配混物的挤出压力而言过高的挤出压力，这可能降低共挤出的复合成型元件的品质，特别是造成挤出这样的插入物，其远比导电所需的更宽，或可以具有沿着成型元件的长度随机变化的横截面。

另一缺点在于，无论通过此喷嘴挤出的第三配混物是否赋予配混物高刚度，此喷嘴不允许挤出第三材料，该第三材料具有在复合成型元件的横向平面中的精确的横截面。此外，此喷嘴也不可能产生在侧面与胎面和底层任意一侧连接的插入物。

目前，巧合的是，随着越来越多地使用由弹性体配混物制成的胎面，这些胎面的刚度越来越低，因而迟滞性也越来越高，目前在轮胎制造工业中存在通过插入物使得复合胎面成型元件变硬的需求，所述插入物具有在复合成型元件的横向平面中的精确的横截面，且在侧部不连接胎面和底层的任意一侧，且由这样的弹性配混物制得：其赋予插入物比底层和胎面各自的配混物赋予底层和胎面的刚度更高的刚度。

发明内容

因此，本发明的目的是克服在现有技术中识别的至少一个缺点，并符合上述工业需求。

为此，本发明的一个主题是用于轮胎制造的复合橡胶成型元件的共挤出方法，所述复合橡胶成型元件在其高度上包括被称为底层的具有第一橡胶材料的第一层和叠置在底层上的具有第二橡胶材料的被称为胎面的第二层。

根据本发明，此胎面和此底层具有在复合成型元件的宽度上的至少一个中断，所述中断在横向方向延伸，从而在共挤出的过程中具有第三橡胶材料的至少一个插入物可以插入到胎面和底层中的中断中。

仍然根据本发明，所述方法是在给定的共挤出宽度上并在垂直于共挤出的成型元件的横向平面的共挤出的纵向方向上挤出并成型多种橡胶材料，所述方法包括如下步骤：

a)挤出第一材料，其在整个共挤出宽度上不连续地进行，

b)第一材料的第一成型，其在整个共挤出宽度上不连续地进行，

c)挤出第二材料，其在整个共挤出宽度上不连续地进行，并以将第二材料叠置在第一材料上的方式进行，

d)第一材料和第二材料的成型，其在整个共挤出宽度上不连续地进行，并与使第三材料进入到第一材料和第二材料的每个中断中的挤出结合进行，以及

e)根据最终轮廓对第一、第二和第三材料进行最终成型，其在整个共挤出宽度上不显示出中断，但产生在成型元件中的纵向沟槽，此沟槽在横向上紧邻源自步骤d)中的第三材料的挤出的每个插入物设置。

附图说明

本发明的其它特征和优点将通过以下的描述变得显而易见。通过非限制性示例给出的该描述参考附图，其中：

-图1为根据现有技术的复合橡胶成型元件的横截面示意图，

-图2为根据可以通过根据本发明的共挤出头的第一替代形式生产的复合橡胶成型元件的第一替代形式的横截面示意图，

-图3为根据可以通过根据本发明的共挤出头的第二替代形式生产的复合橡胶成型元件的第二替代形式的横截面示意图，

-图4为具有根据本发明的共挤出头的共挤出机的示意性侧视图，

-图5为具有根据本发明的共挤出头的第一替代形式的立体图，

-图6为具有根据本发明的共挤出头的第一替代形式的详细主视图；

-图7为具有根据本发明的共挤出头的第二替代形式的立体图，

-图8为具有根据本发明的共挤出头的第二替代形式的详细主视图；

-图9为具有根据本发明的共挤出头的第二替代形式的立体横截面视图，

-图10为具有根据本发明的共挤出头的第二替代形式的在纵向截面中的第一视图，

-图11为具有根据本发明的共挤出头的第二替代形式的在纵向截面中的第二视图，

-图12为具有根据本发明的共挤出头的第二替代形式的在纵向截面中的第三视图，以及

-图13为具有根据本发明的共挤出头的第二替代形式的在纵向截面中的第四视图。

具体实施方式

图2和图3示意地显示用于制造轮胎并可以通过使用本发明的共挤出制造的复合橡胶成型元件的两个替代形式。

在这两个替代形式的每一个中，复合橡胶成型元件20沿着其高度H20包括具有第一橡胶材料的被称为底层的第一层22和叠置在底层22上具有第二橡胶材料的被称为胎面的第二层24。

橡胶材料意指未硫化的弹性体配混物。在本发明的范围中，底层22和胎面24由不同材料制得，因此由不具有相同组成和/或相同特性的弹性体配混物制得。

此外，为了产生未来轮胎的周向空隙，复合橡胶成型元件20还包括纵向沟槽26。在图2和图3中所示的两个替代形式的每一个中，复合橡胶成型元件20包括三个纵向沟槽26。这三个纵向沟槽26在被视为沿着复合成型元件20的长度的纵向方向DL上彼此平行地延伸。这三个纵向沟槽26在被视为横跨复合成型元件20的宽度W20的横向方向DT上间隔开。这三个纵向沟槽26在深度上延伸进入复合成型元件20的高度H20，而不穿过复合成型元件20。这三个纵向沟槽26在胎面24的上表面S24上打开。这三个纵向沟槽26将成型元件分为四个纵向花纹块30，其中将模制未来轮胎的胎面花纹。两个中心花纹块30具有在复合成型元件20的横向平面PT中的基本上为平行六边形的剖面，而端部花纹块30具有在复合成型元件20的横向平面PT中的基本上为梯形的剖面和在横向方向DT上向着复合成型元件20的横向端部32的尖端。

根据本发明，此胎面24和此底层20在复合成型元件20的宽度W20上具有至少一个中断D20，使得具有第三橡胶材料的至少一个插入物28在共挤出时插入到胎面24和底层22的每个中断D20中。

由于在图2和图3中所示的两个替代形式的每一个中复合橡胶成型元件20包括三个纵向沟槽26，胎面24和底层22显示出在复合成型元件20的宽度W20上的三个中断D20和在这些中断D20的每一个中的至少一个插入物28。

制成插入物28的第三橡胶材料与底层22和胎面24的材料不同。插入物28的该第三材料是具有与形成底层和胎面的配混物不同的组成和/或不同的特性的弹性体配混物。有利地，该插入物28的第三材料提供比底层22和胎面24的材料更高的刚度。因此，插入物28可以使纵向花纹块30变硬，由此可以使用较小刚度且为未来轮胎提供更好的抓地力性能的材料用于产生胎面24。

更具体地，每个插入物28在复合成型元件20的整个高度H20上延伸。每个插入物28具有在成型元件20的横向平面PT中的精确的横截面。因此，横向平面PT中的插入物28的横截面包括至少一个三角形分部。

在成型元件20的第一替代形式中，横向平面PT中的插入物28的横截面包括位于三角形分部以下的平行六边形分部，同一插入物28可以包括在横向方向上相互远离并通过此平行六边形分部结合在一起的两个三角形分部。在成型元件20的该第一替代形式中，纵向沟槽26的底部由插入物28的平行六边形分部组成。

在成型元件20的第二替代形式中，横向平面PT中的插入物28的横截面是三角形。仍然在成型元件20的此第二替代形式中，具有三角形横截面的两个插入物28可以铺设在同一中断D20中，同时在横向方向DT上相互远离。在成型元件20的此第二替代形式中，且在具有三角形横截面的两个插入物28铺设在同一中断D20但相互远离的情况中，纵向沟槽26的底部由具有胎面24的材料的基本上为平行六边形横截面的带38组成。

在成型元件20的每个替代形式中，每个插入物28形成花纹块30的侧壁34。因此，延伸进入成型元件20的高度H20的插入物28的第一面F1紧密地靠近底层22和胎面24的材料，延伸进入成型元件20的高度H20的插入物28的第二面F2形成花纹块30的侧壁34，插入物28的第三面F3与底层22以及在成型元件20的横向端部32处可能的胎面24形成成型元件20的下表面36。

为了共挤出复合成型元件20的这两种替代形式，本发明提出共挤出头50。在图5和图6中详细显示的此共挤出头50的第一替代形式旨在用于共挤出复合成型元件20的第一替代形式，而在图7和图8中所示的此共挤出头50的第二替代形式旨在用于挤出复合成型元件20的第二替代形式。

在其每个替代形式中，如图4中所示，共挤出头50旨在安装在具有圆柱形辊54的共挤出机52上。为此，共挤出头50具有圆柱形轮廓的下壁56，所述圆柱形轮廓的下壁56围绕中心轴线AC1在纵向方向DL1上以径向纵长延伸且在平行于中心轴线AC1且垂直于纵向方向DL1的横向方向DT1上以线性横向延伸。此下壁56旨在附接至圆柱形辊54的外壁58，从而可以共挤出复合成型元件20。在共挤出机的操作过程中，圆柱形辊54是围绕中心轴线AC1旋转的R1。

根据本发明，在其每个替代形式中类似地，共挤出头50从圆柱形轮廓的下壁56的上游至下游在纵向方向DL1上包括：

a)第一挤出管60，其打开进入共挤出头的下壁56，此第一挤出管60在横向方向DT1上分成多个分管60-1、60-2、60-3、60-4，

b)第一成型托板62，其限定第一成型轮廓P62，第一成型轮廓P62在横向方向DT1上是不连续的，且在径向上超过在横向方向DT1上间隔的共挤出头的下壁56设置，

c)第二挤出管64，其打开进入共挤出头的下壁56，此第二挤出管64在横向方向DT1上分成多个分管64-1、64-2、64-3、64-4，

d)第二成型托板66，其限定第二成型轮廓P66，所述第二成型轮廓在横向方向DT1上是不连续的，且在径向上超过在横向方向DT1上间隔的共挤出头的下壁56设置，此第二成型托板P66结合至少第三挤出管68-1、68-2、68-3和此第三挤出管的至少一个出口70-1、70-2、70-3，第三挤出管68-1、68-2、68-3打开至共挤出头的下壁56，此第三挤出管的至少一个出口70-1、70-2、70-3设置在分隔器72-1、72-2、72-3的纵向方向DL1的延长线上，分隔器72-1、72-2、72-3将第一挤出管60在横向方向DT1上分成分管60-1、60-2、60-3、60-4，在横向方向上DT1在第一成型托板62的第一成型轮廓P62中产生中断，并将第二挤出管64在横向方向DT1上分成分管64-1、64-2、64-3、64-4，以及

e)第三成型托板74，其限定在径向上超过共挤出头的下壁56设置的最终成型轮廓P74，此最终成型轮廓P74不具有在横向方向DT1上的中断，但包括在横向方向DT1上的第三挤出管68-1、68-2、68-3的每个出口70-1、70-2、70-3前方并紧靠该出口的突出齿74-1、74-2、74-3，每个齿74-1、74-2、74-3在径向上向内延伸但不达到共挤出头的下壁56。

在第一挤出管60允许挤出底层22的第一材料的同时，分管60-1、60-2、60-3、60-4允许在共挤出头50的整个共挤出宽度L50上不连续地挤出此第一材料。因此，此第一材料一经挤出，分管60-1、60-2、60-3、60-4就可以在底层22中产生中断D20。

接着，不连续的第一成型托板62包括突出形状62-1、62-2、62-3，突出形状62-1、62-2、62-3在径向上向内延伸直至下壁56，并允许底层22的第一材料成型，同时维持由分管60-1、60-2、60-3、60-4在此底层中的上游产生的中断D20。

在第二挤出管64允许挤出胎面24的第二材料的同时，分管64-1、64-2、64-3、64-4允许在共挤出头50的整个共挤出宽度L50上不连续地挤出此第二材料。因此，此第二材料一经挤出，分管64-1、64-2、64-3、64-4就可以在胎面24中产生中断D20。

然后不连续的第二成型托板66具有突出形状66-1、66-2、66-3，突出形状66-1、66-2、66-3在径向上向内延伸直至下壁56，并允许底层22的第一材料和胎面24的第二材料成型，同时维持由第一管60的分管60-1、60-2、60-3、60-4和第二管64的分管64-1、64-2、64-3、64-4在此底层22和此胎面24中的上游产生的中断D20。

因为其设置在分隔器72-1、72-2、72-3的延长线上，每个第三挤出管68-1、68-2、68-3的出口70-1、70-2、70-3允许第三材料挤出进入底层22和胎面24的中断D20中，并因此允许此第三材料的插入物28在底层22和胎面24中产生。

第三成型托板74完成第三材料的成型并赋予成型元件20所需的最终离开剖面。此第三托板74的每个齿74-1、74-2、74-3允许在复合成型元件20中紧密地靠近横向方向DT1中的一个或两个插入物28产生沟槽26。

在根据本发明的共挤出头50中，第一成型托板62的每个突出形状62-1、62-2、62-3和第二成型托板66的每个突出形状66-1、66-2、66-3各自形成部分的分隔器72-1、72-2、72-3。

当共挤出头50安装在共挤出机52上时，管60、64和分管60-1、60-2、60-3、60-4、64-1、64-2、64-3、64-4打开进入下壁56，因此抵住辊54的外壁58，第一成型托板和第二成型托板的成型轮廓P62和P66通过辊54的外壁58而关闭。

为了为成型元件20的横向平面PT中的插入物28的横截面提供至少一个三角形分部，在共挤出头50的每个替代形式中，每个第三挤出管68-1、68-2、68-3的出口横截面具有在垂直于纵向方向DL1的横向平面PT50中的至少一个三角形分部。更具体地，此三角形分部的一个顶点从共挤出头的下壁56在径向上向外延伸。

为了为成型元件20的横向平面PT中的插入物28的横截面在其三角形分部以下提供至少一个平行六边形分部，在共挤出头50的第一替代形式中，在横向平面PT50中第三挤出管68-1、68-2、68-3的出口横截面包括在径向上位于三角形分部以下且在横向方向DT1上延伸超过此三角形分部的平行六边形分部。

为了为成型元件20的横向平面PT中的插入物28的横截面提供在成型元件20的横向方向DT上相互远离并由此平行六边形分部连接的两个三角形分部，在共挤出头50的第一替代形式中，在横向平面PT50中第三挤出管68-1、68-2、68-3的出口横截面具有由平行六边形分部连接的两个三角形分部。

为了为成型元件20的横向平面PT中的插入物28的横截面提供在成型元件20的横向方向DT上相互远离的两个三角形分部，在共挤出头50的第二替代形式中，在横向平面PT50中第三挤出管68-1、68-2、68-3的出口横截面具有在横向方向DT1上相互远离且不相互连接的两个三角形分部。

仍然在共挤出头50的第二替代形式中，为了在铺设在同一中断D20中同时相互远离的具有三角形横截面的两个插入物28之间挤出具有基本上平行六边形横截面的胎面24的带38，在分隔器72-1的延长线上设置出口横截面为相互远离的两个三角形分部的第三挤出管68-1的出口70-1，分隔器72-1具有将第二挤出管64的至少一个分管64-1、64-2(优选地两个分管64-1、64-2)连接至共挤出头的下壁56的内管76，此内管76在纵向方向DL1上在第三挤出管68-1的出口70-1的上游且在横向方向DT1上在此出口70-1的两个三角形分部之间打开进入此下壁56。

如图9中所示，此内管76通过分隔器72-1制得，分隔器72-1将第二挤出管64分成两个分部64-1、64-2，在分隔器72-1的延长线上设置出口横截面具有相互远离的两个三角形分部的第三挤出管68-1的出口70-1。优选地，且为了确保内管76供应有胎面24材料，此内管76包括分别连接至两个分管64-1和64-2的两个入口78-1、78-2。

有利地，如图10中的纵向截面中所示，共挤出头50包括井80，井80打开进入内管76并能够接收用于管理此内管76中的胎面24材料的流动的螺栓82。

在所示的每个替代形式中，共挤出头50在横向方向DT1上包括三个分隔器72-1、72-2、72-3，这三个分隔器将第一挤出管60分成四个分管60-1、60-2、60-3、60-4，在第一成型托板62的第一成型轮廓P62中产生三个中断，并将第二挤出管64分成四个分管64-1、64-2、64-3、64-4。第一成型托板62的突出形状62-1、62-2、62-3形成这些分隔器72-1、72-2、72-3的主要部分。

仍在所示的每个替代形式中，共挤出头50包括在横向方向DT1上的两个连续的分隔器72-3、72-2，其每一个通过具有单一三角形分部的第三挤出管68-3、68-2的出口70-3、70-2在纵向方向DL1沿循，第三分隔器72-1通过具有两个三角形分部的第三挤出管68-1的出口70-1在纵向方向DL1沿循。

为了挤出胎面24、底层22和插入物28的各种材料的目的，如图4、图9、图11至图13所示，第一管60连接至第一挤出机E60，第二管64连接至第二挤出机E64，第二成型托板66的第三挤出管68-1、68-2、68-3连接至第三挤出机E68。

更具体地，第二成型托板66的第三挤出管68-1、68-2、68-3通过导管84、86连接至第三挤出机E68，导管84、86打开至共挤出头50的上表面88，与内管76的井80类似。

如图11中所示，第一挤出管60属于第一挤出单元B60，此第一挤出管60打开至共挤出头50的后表面90，其中第一挤出管60连接至第一挤出机E60。第二挤出管64属于第一挤出单元B64，此第二挤出管64打开至共挤出头50的后表面90，其中第二挤出管64连接至第二挤出机E64。

如图9中所示，第二成型托板66的第三挤出管68-1、68-2、68-3在该第二成型托板66的本体92中制造，将它们连接至第三挤出机E68的导管84、86制造穿过第二挤出单元B64。

此外，共挤出头50通过组装第一挤出单元B60、第一成型托板62、第二挤出单元B64、第二成型托板66和第三成型托板74组装而形成。

所述的共挤出头50可以进行旨在用于制造轮胎的复合橡胶成型元件20的共挤出方法。

根据本发明，所述方法是在给定的共挤出宽度L50上并垂直于共挤出的成型元件的横向平面PT的共挤出的纵向方向DL1中挤出并成型此成型元件20的各种橡胶材料，所述方法包括如下连续步骤：

a)挤出第一材料，其在整个共挤出宽度L50上不连续地进行，

b)第一材料的第一成型，其在整个共挤出宽度L50上不连续地进行，

c)挤出第二材料，其在整个共挤出宽度L50上不连续地进行，并以将第二材料叠置在第一材料上的方式进行，

d)第一材料和第二材料的成型，其在整个共挤出宽度L50上不连续地进行，并与使第三材料进入到第一材料和第二材料的每个中断D20中的挤出结合进行，以及

e)根据最终轮廓P74对第一、第二和第三材料进行最终成型，其在整个共挤出宽度L50上不显示出中断，但产生在成型元件20中的纵向沟槽26，此沟槽在横向上紧邻源自步骤d)中的第三材料的挤出的每个插入物28设置。

有利地，通过在所述共挤出方法的结尾处挤出插入物28的第三材料，经挤出的插入物28的几何形状免受上游挤出的第一材料和第二材料的流动。

为了为成型元件20的横向平面PT中的插入物28的横截面赋予至少一个三角形分部，在步骤d)的过程中，通过包括至少一个三角形分部的横向平面PT50中的出口横截面挤出第三材料。

为了为成型元件20的横向平面PT中的插入物28的横截面在其三角形分部以下提供至少一个平行六边形分部，在步骤d)的过程中，通过在横向平面PT50中的出口横截面挤出第三材料，所述出口横截面包括位于三角形分部以下且在挤出的横向方向DT1上延伸超过此三角形分部的平行六边形分部。

为了为成型元件20的横向平面PT中的插入物28的横截面提供在成型元件20的横向方向DT上相互远离并由此平行六边形分部连接的两个三角形分部，在步骤d)的过程中，通过具有通过平行六边形分部连接的两个三角形分部的横向平面PT50中的出口横截面挤出第三材料。

为了为成型元件20的横向平面PT中的插入物28的横截面提供在成型元件20的横向方向DT上相互远离的两个三角形分部，在步骤d)的过程中，通过包括在挤出的横向方向DT1上相互远离的两个三角形分部的横向平面PT50中的出口横截面挤出第三材料。

为了挤出在铺设在成型元件20的同一中断D20中的具有三角形横截面同时相互远离的两个插入物28之间的具有基本上为平行六边形的横截面的胎面24的带38，在进行步骤c)的同时，第二材料的流的一部分转向朝向在步骤a)、b)和c)的过程中在叠置的第一材料和第二材料中在挤出的横向方向DT1上第三材料的两个远离的三角形出口分部之间产生的中断D20。

为了将插入物28插入成型元件20的三个纵向沟槽26中，在步骤a)至d)的过程中，在挤出的横向方向DT1上在第一材料和第二材料中产生三个中断。

因为所述方法在具有辊54的共挤出机52上实施，共挤出的纵向方向DL1围绕中心轴线AC1在径向上延伸。

优选地，所述方法的挤出和成型步骤在辊54和挤出头50之间进行，挤出头50具有与辊的外壁58合作的圆柱形轮廓的下壁56。

本发明还涉及通过上述方法例如使用所述的共挤出头获得的复合橡胶成型元件。

同时，本发明还涉及由所述方法获得的复合橡胶成型元件所制造的轮胎。