硫化销材料优化制造技术

一种硫化不均匀橡胶制品的方法，其在模具中使用一个或多个高热扩散系数的销以将热量导入到所述制品的硫化限制部分中，从而减少模具中的总的硫化时间并且提高制品的硫化均匀性。在基本上不改变制品的功能或者降低其性能的条件下，实现直至２０％或者更高的硫化时间的缩短。该方法特别地用来硫化轮胎和用于轮胎的胎面。可以使用有限元分析或热电偶探头来确定轮胎或胎面的硫化限制部分。使用这种知识，一个或多个高热扩散系数的销放置在模具中适当位置以将热量传递到硫化限制部分中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】硫化销材料优化
本专利技术处于硫化橡胶制品的领域，并且更特别地处于硫化例如轮胎和用于轮胎的 胎面这样的不均勻的橡胶制品的领域。
技术介绍
例如轮胎这样的橡胶制品多年来一直在压力机(press)中进行硬化或硫化，其中 热量在外部通过轮胎模具而提供，在内部通过硫化囊或其它装置而提供，所述热量提供一 段长度的时间以实现所述制品的硫化。用于轮胎的压力机在本领域中是已知的，并且一般 使用具有成形或硫化机构的可分离的模具半部或者部分(包括组合模具部分)并且使用 囊，成形、加热和冷却流体或者介质被引入到所述囊中以用于硫化轮胎。上述的硫化压力机 典型地被机械定时器或者可编程逻辑控制器(PLC)控制，它们使压力机通过不同的步骤循 环运行，在从压力机卸载之前，所述轮胎在运行的过程中被成形、加热并且在一些过程中被 冷却。在硫化过程中，所述轮胎在预定的一段时间内受到高压和高温的作用，所述时间设置 成为轮胎的最不均勻部分提供充分的硫化。所述硫化过程通常在压力机的外部持续到完 成。橡胶化学家要面对预测时间周期的问题，橡胶制品的每一部分在所述时间周期内 将会圆满地硫化，并且一旦这样的时间周期被确定，则所述制品在这一时间周期内被加热。 这是硫化橡胶制品的相对直接的过程，所述橡胶制品相对较薄并且整体具有均勻的几何形 状和/或相似的成分。当其不是例如硫化像轮胎这样的合成制品时，就会是更加困难的过 程。当硫化例如卡车轮胎、工程轮胎、农用轮胎、飞机轮胎或者推土机轮胎这样的大型轮胎 时，这一点是特别切实的。在这些类型的轮胎中的硫化的状态和程度不只受到轮胎中的部 分与部分间的几何形状的变化的影响，还受到成分改变和分层结构的影响。虽然所述时间 控制方法已经被用于硫化成千上万的轮胎，但是由于轮胎中的改变的成分和几何形状，轮 胎的某些部分倾向于比其它部分受到更多的硫化。通过设置时间周期来硫化最难硫化的部 分，某些部分可能会发生过度的硫化；并且硬化机器上的生产时间被浪费并且生产效率降 低。已提出用于硫化压力机的各种设计以及各种硫化方法，从而向厚的橡胶制品提供 更加均勻的硫化。某些方法使用不同的模具构造材料、绝缘材料、轮胎的各部分的不同成 分、多个硫化区域，因此热量可以提供更久的时间，或者向橡胶制品的最厚或者最复杂的部 分传导更多的热量的方法。然而，上述方法或装置没有一种已经被证明完全令人满意，并且 时间控制仍然是硫化不均勻的厚橡胶制品的典型方法。因此，橡胶工业面对着以更快的时 间周期生产均勻硫化的轮胎的问题。
技术实现思路
本专利技术涉及一种改进的硫化橡胶制品的方法，特别地涉及一种改进的硫化不均勻 橡胶制品的方法，所述不均勻橡胶制品例如轮胎或者用于轮胎的胎面。所述方法使用至少一个高热扩散系数(thermal diffusivity)的销，所述销放置在模具中一个位置，以在所述 制品的硫化限制部分将热量传递到所述制品中。所述方法不只导致所述制品的短得多的硫 化时间，其还导致该橡胶制品的更均勻的硫化状态。所述销的使用产生小孔，所述小孔基本 上看作是所述制品中的销孔，所述销在销孔处伸入到所述制品中。因为这些孔是小孔，所以 它们并不改变所述制品的有关功能和性能。可以使用传统的硫化模具和压力机。通过添加至少一个高热扩散系数的销而使传 统的模具受到调整或者制造新的模具，所述销放置在所述模具中的至少一个位置，所述销 在该位置上将热量导入到所述橡胶制品的硫化限制部分中。所述模具和所述硫化装置作 为整体只是被轻微地改变，所述橡胶制品的成分未被改变或调整。实现了所述模具中的总 硫化时间的直至20%或者更多的缩短，其提高了生产率而并未添加昂贵的模具和硫化压力 机。附图说明图1示出了用于试验销的结构的材料的铝制模具14、16。所述销的位置12a、12b、 12c在模具14的顶部。图2示出了在橡胶块15中的销的位置12a、12b、12c，以及在橡胶块15中的热电偶 5-11的位置，以记录所述块中的不同位置处的温度。图3示出了当使用不同材料制成的销时在距离销给定距离的位置在橡胶块中达 到一定温度的时间。图4示出了当使用不同材料制成的销时在距离销不同距离的位置在橡胶块中达 到alpha = 0.9的硫化状态的时间的缩短。图5为典型的卡车轮胎胎肩区域的部分剖面，示出了该轮胎的不均勻性。图6示出了当使用传统的时间控制方法硫化图5中的卡车轮胎时该卡车轮胎剖面 的胎肩中的热剖面。图7A示出了用于轮胎的胎肩区域的模具部分，其已经修改为包括多个销1000，这 些销具有大约22mm的高度。在胎肩处产生横向凹槽的模具部分具有大约24mm的高度610。图7B示出了具有高热扩散系数材料芯材1020的销的横截面视图，所述芯材在其 侧面包有高屈服强度、低热扩散系数材料的外壳1010。图8A示出了当使用销来硫化时的卡车轮胎的胎面的外观。在胎肩块70中易于看 见销孔50。图8B示出了凹槽60和销孔50的横截面并且示出了每一者的相对深度。具体实施方式在硫化橡胶制品的过程中，特别是在硫化例如轮胎或者用于轮胎的胎面这样的不 均勻的橡胶制品的过程中，其挑战在于提供一种硫化方法，这种硫化方法向所述橡胶制品 的硫化限制部分提供足够的热能，以在不使所述制品的其它部分过度硫化的条件下实现所 述部分的充分的硫化，并且挑战在于以高产、高效的方式进行所述硫化。本专利技术的方法使用一个或者多个销，所述销由高热扩散系数材料制成，所述销从 模具的表面伸出并且伸入到橡胶制品的硫化限制部分中，以使所述模具中的硫化时间缩短 达20%或者更多。所述销由高热扩散系数材料制成。这种材料的热扩散系数值被定义为“导热系 数+ (密度X比热)”。所述销的这种材料的热扩散系数值为4X10_5m2/s (平方米每秒) 或者更高。具有高热扩散系数值的材料的例子是银、金、铜、镁、铝、钨、钼、铍和锌。也可以 使用这些金属的合金，只要所述合金的热扩散系数值为4X10_5m2/S或者更高。因为所述销在用于橡胶制品的模具中被使用并且受到高压、高温和潮湿作用，所 以所述销必须被选择成特别是在硫化的过程中不会与模具或者橡胶制品及其成分发生反 应。这意味着所述销的材料应当(a)与模具的材料相容并且不会在所述销与模具的交界处 产生氧化腐蚀或者电化腐蚀，并且(b)不会与橡胶及其成分发生反应，特别是在如在轮胎 模具中发现的热的、潮湿的环境中。因此，在一些情况下，例如充分纯的铜、镁和锌这样的高 热扩散系数材料可能不是作为用于销的材料的最佳选择，因为这些材料可能会与未硫化的 橡胶制品及其成分发生反应。然而，即使高热扩散系数材料可能会与橡胶制品及其成分发 生反应，但是如果所述材料被完全包在例如不锈钢这样的非反应材料的外壳中的话，所述 反应材料也仍然能够被用作销。所述的非反应材料外壳使反应的高热扩散系数材料芯材避 开橡胶制品及其成分，但是仍然能够缩短硫化时间。另外，在一些情况下，例如银、金、镁、钼和铍这样的高热扩散系数材料可能不是作 为用于销的材料的最佳选择，因为这些材料制成的销由于所述高热扩散系数材料的低屈服 强度或脆性可能会经不起模塑和脱模的压力作用。然而，如果低屈服强度或者脆的高热扩 散系数材料被完全包在或者所述材料在其侧面被包在例如钢这样的高屈服强度、有机械弹 性的材料的外壳中，那么所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硫化轮胎的方法，包括以下步骤：　　（ａ）将未硫化的轮胎放置在模具的内部；　　（ｂ）将一个或多个高热扩散系数的销在所述轮胎的一个或多个硫化限制胎面块或肋处插入到所述轮胎中，插入的深度为所述块或肋的胎面深度的大约５０％到大约１１０％之间；（ｃ）向所述模具和所述一个或多个销供热直至所述轮胎达到所确定的硫化状态；和　　（ｄ）将所述一个或多个销从所述轮胎移除并且将已硫化的轮胎从所述模具移除。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：CS马登，
申请(专利权)人：米其林研究和技术股份有限公司，米其林技术公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]