用于基于弹性体混合物生产的成型条带的挤出设备
阅读说明：本技术 用于基于弹性体混合物生产的成型条带的挤出设备 (Extrusion device for profiled strips produced on the basis of elastomer mixtures ) 是由 H·因克 A·勒托卡特 C·乌吉耶 于 2019-04-04 设计创作，主要内容包括：一种用于生产成型条带(例如由通过共挤的弹性体混合物制成的胎面)的挤出设备(1),包括用于向挤出机头供给弹性体混合物的多台挤出机(10,20,30,40,50,60),所述挤出机头包括分配通道,用于将来自每台挤出机的弹性体混合物的流体经由专用分配通道输送到模具,所述模具限定第一共挤型材的形状。根据本发明,所述设备包括至少一个第二挤出机头(2’),所述第二挤出机头(2’)能够取代第一挤出机头连接到所述设备的挤出机(10,20,30,40,50,60),并且其生产成使得来自所述设备的至少两台挤出机的弹性体混合物的流体在到达模具(3’)之前被输送到共用的分配通道(5c)中,所述模具(3’)限定第二共挤型材的形状。(An extrusion apparatus (1) for producing profiled strips, for example treads made of elastomer mixture by coextrusion, comprises a plurality of extruders (10,20,30,40,50,60) for supplying the elastomer mixture to an extruder head comprising a distribution channel for conveying the fluid of the elastomer mixture coming from each extruder via a dedicated distribution channel to a die defining the shape of a first coextrusion profile. According to the invention, the apparatus comprises at least one second extruder head (2 '), which second extruder head (2') can be connected to the extruders (10,20,30,40,50,60) of the apparatus in place of the first extruder head, and which is produced in such a way that the fluids of the elastomer mixtures from at least two extruders of the apparatus are conveyed into a common distribution channel (5c) before reaching a die (3 '), the die (3') defining the shape of the second coextruded profile.)
技术领域
本发明涉及用于制造轮胎的弹性体化合物的挤出的领域。更具体地说，本发明涉及基于弹性体化合物的共挤复合成型元件条带(例如形成轮胎胎面的条带)的制造。
背景技术
众所周知，轮胎胎面是通过使用连接到共用的挤出机头的多个挤出机共挤弹性体化合物(其中大多数具有不同的成分)而以复合成型元件的形式生产的。众所周知，挤出机是由静止的圆柱体或筒体形成的，并且在其内部存在与筒体的纵轴同轴并且被驱动以绕着所述轴旋转的阿基米德螺杆。挤出机的目的是使引入其中的橡胶化合物均匀化并且将所述化合物推向挤出机头的出口模具。在复杂产品的情况下，出口模具接收并排排列并在出口之前连接在一起的多个不同成分的弹性体化合物。模具包括出口孔，所述出口孔的几何形状确定共挤橡胶条带的轮廓。这种轮廓可以限定在与旋转滚轴或与固定壁配合的固定成型叶片之间。
为了使用共挤方法制造胎面，通常是每种类型的弹性体化合物使用一台挤出机(类型表示的是所述化合物的成分)，挤出机的尺寸(挤出螺杆的直径)是根据挤出的化合物的体积来选择的。例如，在用于行驶的外部占80％的体积并且添加了占大约15％的体积的子层和总共占剩余的5％的两个侧边的胎面的情况下，通常使用三台挤出机：较大的第一台挤出机的螺杆直径为250mm，用于子层的第二台具有200mm的螺杆直径，第三台小型挤出机具有120mm的直径。
现在存在一种通过使用较复杂的胎面来改进轮胎性能的方法，所述胎面包含更多数量的组分(例如多达七个不同的组分)，各个组分之间具有非常多变的体积比例。每一组分具有其自身明确定义的特性，例如，位于成型条带外侧的胎面部分包括含有二氧化硅的弹性体组合物(其具有良好的滚动阻力特性)，由具有减震特性的不同成分的弹性体条带支撑，一小段导电弹性体化合物条带***前述两条带中，所有这些都由子层以及侧边支撑，所述子层与径向位于生胎内侧的组分具有良好的粘合特性，所述侧边由与前述化合物不同的化合物或者甚至是含有混合边角料的化合物制成。因此，由于每种化合物具有与另一种化合物不同的特性，因此为了制造出这样一种复杂的胎面，显然有必要增加挤出机的数量。
图1示出了现有技术的挤出设备的示例，其中，制成图2中所示的胎面的每个产品使用一台挤出机。组成所述设备的挤出机的纵轴在不同的平面上并且朝向共用的挤出机头会聚。可以看出，像这种具有七台挤出机(一个排列在另一个上面)的设备是非常庞大的。
这样一台复杂的设备代表着轮胎制造中的重大投资，因此能够充分利用其潜能是有利的。换句话说，目的是使用同一设备不仅生产复杂的共挤胎面(例如具有七个组分)，而且还生产不太复杂的共挤胎面(例如包括三个组分)。
已知文件DE102012111439描述了一种挤出设备，所述设备使用位于同一挤出机头的同一侧的五台相邻的挤出机，其中，五台挤出机中的两台布置在同一平面上并且协同生产同一产品。不可否认，这种布置确实可以优化挤出机头一侧的可用空间。然而，所述设备不能提供足够的灵活性以使其能够适应共挤产品的结构变化，而共挤产品需要容易地改变组分的数量。
发明内容
本发明的一个目的是克服本文所述的缺点并且提出一种结构优化的挤出设备，其在使用方面高度灵活，能够使用组成所述设备的所有挤出机轻松地从复杂产品的挤出转换为较简单的产品的挤出。
这一目的通过本发明来实现，本发明提出一种用于基于通过共挤的弹性体化合物制造成型元件条带(例如胎面)的挤出设备，所述设备包括第一挤出机头以及向所述第一挤出机头供给弹性体化合物的多台挤出机，所述第一挤出机头包括分配管道，所述分配管道允许来自每台挤出机的弹性体化合物的流体经由专用分配管道而引导至模具，以使挤出机挤出的各种弹性体化合物在到达所述模具之前不会接合在一起，所述模具限定第一共挤成型元件的形状，所述设备的特征在于，其包括至少一个第二挤出机头，所述第二挤出机头能够连接到所述设备的挤出机而取代第一挤出机头，并且所述第二挤出机头生产成使得来自所述设备的至少两个挤出机的弹性体化合物的流体在到达模具之前被引导到共用的分配管道中，所述模具限定第二共挤成型元件的形状。
换句话说，本发明的设备一方面包括一定数量的挤出机，这些挤出机的选择方式使得能够通过使用第一挤出机头制造出组分的数量等于设备的挤出机的数量的复杂产品，另一方面，本发明的设备包括第二挤出机头，第二挤出机头生产成使得当安装在第一挤出机头的位置时，至少两台挤出机协同工作。这使得使用同一台设备，既可以制造轮胎胎面类型的共挤成型元件的高度复杂的条带，也可以制造较简单的产品。
优选地，共用的分配管道是这样的管道：其在与来自所述至少两台挤出机的弹性体化合物的流体流动的方向基本垂直的方向上延伸。这样的解决方案使得可以在两种化合物之间获得更好的内聚性，并避免它们之间的界面处出现任何问题。
有利地，挤出机相对于穿过模具的出口孔的对称平面布置在机头的两侧。这种解决方案可以更好地平衡来自各种挤出机的流体。
在本发明的变化形式中，来自两台挤出机的两股纵向流一起汇合在纵向收集管道中，所述纵向收集管道通向共用的分配管道。
在本发明的另一变化形式中，来自两台挤出机的两股纵向流一起汇合在横向收集管道中，所述横向收集管道通向共用的分配管道。
在又一变化形式中，来自三台挤出机的三股纵向流经由纵向收集管道和横向收集管道一起汇合到共用的分配管道中。
优选地，挤出机头(在本例中为第一挤出机头)、第二挤出机头分别直接连接到挤出机，两者之间不存在弹性体化合物传输管道。更优选地，所述第一挤出机头和第二挤出机头的每一者被布置为能够依次直接连接到挤出机，而在所述挤出机和所讨论的挤出机头之间不存在弹性体化合物传输管道。因此，每台挤出机的螺杆末端基本上到达挤出机头中的相应入口孔，这大大降低了压降。因此，剩余的体积可以用于在挤出机头中形成比现有技术的挤出机更宽的入口管道，从而可以降低化合物被加热的程度，并且提高机器的生产率。
有利地，所述共用的分配管道位于与模具的出口相对的第二挤出机头中。因此，使得来自不同挤出机的流体在模具的出口之前尽可能早地汇合到共用的分配管道中，从而使得化合物之间可以具有更好的内聚性。
优选地，挤出机是相同的。因此，使得设备的维护更容易。
有利地，挤出机头(无论其是第一挤出机头和/或第二挤出机头)包括并排布置的多个可拆卸的板的集合。这种包括可拆卸的板的结构使得可以获得具有简化和灵活结构的挤出机头。
本发明的目的还通过一种方法来实现，所述方法通过利用多台可互换的挤出机的共挤而基于不同成分的多种弹性体化合物来制造成型元件条带(例如胎面)，所述多台可互换的挤出机向挤出机头供给弹性体化合物，所述方法的特征在于：
-选择适合于待共挤的成型元件的第一挤出机头并将其引入设备中为此目的而提供的支架中，将所述第一挤出机头连接到所述设备的挤出机，以将来自每台挤出机的弹性体化合物的流体经由专用的分配管道引导至模具；
-使用快速装配装置将所述第一挤出机头锁定到位；
-共挤成型元件条带；
-移除第一挤出机头并替换为另一挤出机头，从而形成第二挤出机头，所述第二挤出机头适合于新的成型元件并且能够将来自设备的至少两台挤出机的弹性体化合物的流体在到达模具之前引导到共用的分配管道中。
附图说明
从以下附图支持的说明书的其余部分将更好地理解本发明：
-图1是根据现有技术的挤出设备的示意性立体图；
-图2是胎面的第一示例的立体图；
-图3是胎面的第二示例的立体图；
-图4是本发明的挤出设备的立体图；
-图5是图4的设备的纵剖面的示意图；
-图6是根据本发明第一示例性实施方案的挤出设备的纵剖面的示意图；
-图7是根据本发明第二示例性实施方案的挤出设备的纵剖面的示意图；
-图8是根据第三示例性实施方案的挤出设备的纵剖面的示意图。
在各个附图中，等同或相似的元件具有相同的附图标记。因此，不会系统地重复这些元件的描述。
具体实施方式
图1示出了根据现有技术的挤出设备，所述设备使用多个挤出机A、B、C、D、E、F、G，这些挤出机共同会聚在同一挤出机头T中，以通过共挤来生产形成轮胎胎面100'的复杂成型产品。胎面100'在图2中更清晰可见，其中，形成胎面的各个组分已经通过对应于所述组分出自的挤出机的字母进行标识。因此，子层来自挤出机A，子层上面的相邻层来自挤出机B，外层来自挤出机C。来自挤出机E、F的两个成型元件使外层完整，所述外层另外包含来自挤出机D的两个导电***件。最终通过来自挤出机G的两个侧边完成组装。
可以通过多种方式体现本发明的挤出设备。所述设备能够生产图2中所示类型的复杂成型产品，也可以生产图3中所示类型的较简单的成型产品。
图4示出了本发明的挤出设备1，包括多个挤出机10、20、30、40、50、60，用于在共用的挤出机头2中通过共挤来制造成型产品。所获得的成型产品是胎面100并且包括来自不同挤出机的弹性体材料制成的多个组分(在示出的示例中为6个)。示意性地示出了挤出机10、20、30、40、50、60，仅仅描述了它们各自的螺杆，但是将理解的是，以众所周知的方式，每台挤出机的螺杆在圆柱形筒体内旋转，所述筒体配备有弹性体化合物进料口和通向挤出机头2的出口。每台挤出机的螺杆由电机驱动以围绕其纵轴旋转，所述电机位于螺杆的与到达挤出机头的一端相对的另一端，从而使螺杆在其各自的筒体内旋转，以向挤出机头供应已经均匀化并准备由所述机头成形的弹性体化合物。
挤出机10、20、30、40、50、60设置在挤出机头2的两侧，并且螺杆的纵轴位于胎面100的对称平面P内。当产品为对称产品时，对称平面P是穿过条带的重心的竖直平面，而在非对称产品的情况下，所述平面穿过产品的惯性中心。位于挤出机头的两侧的挤出机是指通过设置在与对称平面P垂直的竖直平面的两侧并且穿过挤出机头2的中心而面向彼此的挤出机。这种布置可以平衡来自通过挤出机头的各台挤出机的流体。
在操作中，当向每台挤出机供给弹性体化合物时，由挤出机10、20、30、40、50、60挤出的各种化合物沿着挤出机头2(在本例中为第一挤出机头2)中为此目的而设置的分配管道流动而不混合，并且朝着使产品(在本例中为胎面100)最终成形的模具3会聚。
因此，来自所述挤出机10、20、30、40、50、60中的一个的每一弹性体化合物沿着专用于其的分配管道穿过第一挤出机头2，并且对于来自设备1的挤出机中的一个的每一弹性体化合物，允许所述弹性体化合物与来自其他挤出机的其他弹性体化合物分开运送到模具3，以使得所述弹性体化合物在到达模具3之前不能与来自其他挤出机并由其他专用分配管道运送的任何其他弹性体化合物接触。
例如，像这样的不同的弹性体化合物是基于用于制造胎面组件的弹性体或橡胶的化合物，例如：由100％天然橡胶制成的第一材料，以形成子层，然后是由100％合成橡胶制成的第二材料，例如含有二氧化硅，以形成胎面的外部，以及不含二氧化硅但具有吸收特性的第三材料，其次是第四材料和第五材料，以形成侧边并且例如由天然/合成橡胶的化合物(包含20％至80％天然橡胶)制成，第六材料是导电化合物，含有天然/合成橡胶和炭黑的混合物。
如图4至图8所示，挤出机10、20、30、40、50、60设置为使它们的纵轴11、21、31、41、51、61相互平行并且垂直于挤出机头2、2’、2”、2”’的侧壁22和23，三台挤出机10、30、50位于挤出机头的竖直中间平面的右侧，其他三台挤出机20、40、60位于所述平面的左侧。右侧的挤出机和左侧的挤出机面向彼此；它们成对地位于同一高度，它们的纵轴位于同一平面上。然而，右侧的挤出机可以与左侧的挤出机设置在不同的高度。在一种变化形式中，挤出机的纵轴不是平行的，而是彼此成一定角度，两台相邻的挤出机的纵轴所形成的角度可以与其他两台相邻的挤出机的纵轴所形成的角度不同。在另一种变化形式中，可以设想右侧的挤出机的数量与位于机头的左侧的挤出机的数量不同。
挤出机头2由若干块板的堆叠组成，图5所示的示例中为七块：板2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g彼此平行并且平行于挤出机头的侧壁22、23，并且垂直于挤出机10、20、30、40、50、60的纵轴。板2a至板2g的长度等于或略短于机头的侧壁22、23的长度，并且在它们之间限定了横向分配管道5a、5b、5c、5d、5f、5g，这些管道将来自设备的挤出机的弹性体化合物朝向出口模具3运送。板2a至板2g是可拆卸的并且被固定在一起，例如通过螺钉固定(未描述)附接到挤出机头的侧壁。图2的设备可以制造图4的六组分胎面100。
根据本发明，所述设备包括可拆卸的第二挤出机头，其允许来自所述设备的至少两个挤出机的弹性体化合物的流体在到达出口模具之前被引导至共用的分配管道中。
在第一示例性实施方案中并且在图6中更清晰可见，以如下方式生产第二挤出机头2'：面向彼此的两台挤出机50和60通过它们各自筒体的出口孔分别连接到第二挤出机头2'中的入口孔52和62而输送到纵向收集管道6中。每台挤出机50、60分别向第二挤出机头2'输送沿着挤出机的纵轴方向进入机头的物料流F50和F60，两股流F50和F60在收集管道6中汇合在一起，然后一起突然改变方向，基本垂直于挤出机50、60的纵轴，沿着共用的横向分配管道5c而朝向模具3’。在图6的示例中，两股纵向流F50和F60汇合在一起并形成同一股横向流，通过前述两股流的组合而获得物料的合成流Fc。关于面向彼此的挤出机，应当理解的是，挤出机50和60的每一者分别安装在第二挤出机头2'的入口孔52、62处，入口孔52和62在挤出机头2'中面向彼此，或者位于挤出机头的中间平面的两侧。
在如图7所示的本发明的第二示例性实施方案中，以如下方式生产第二挤出机头2”：两台叠置的挤出机40和60输送到与共用的横向分配管道5d直接连通的横向收集管道7中，在所述共用的横向分配管道中，化合物的流体在到达模具3”之前汇合在一起并且沿着所述分配管道一起流动。更具体地说，每台挤出机40、60分别向第二挤出机头2”输送沿着挤出机的纵轴方向进入机头的物料流F40和F60。纵向流F40和F60在接触到板2d时分别突然改变方向，基本上垂直于挤出机40、60的纵轴。两股流在入口孔42处汇合在一起并且沿着共用的横向分配管道5d而朝着模具3的方向流动。在图7的示例中，两股纵向流F40和F60汇合在一起并形成同一股横向流，通过前述两股流的组合而获得物料的合成流Fc。叠置的挤出机的意思是，挤出机40和60(指其纵轴)布置在水平或倾斜的平面上，但彼此相距一垂直距离。因此，相对于第二挤出机头2”的中间平面观察，第二挤出机头2”的各个入口孔42、62位于挤出机头2”的同一侧上彼此相距一垂直距离。
在如图8所示的本发明的第三示例性实施方案中，以如下方式生产第二挤出机头2”’：面向彼此的两台挤出机50和60输送到纵向收集管道6中并且两台叠置的挤出机40、60输送到纵向收集管道7中，这意味着来自三台挤出机的合成流形成直接到达共用的横向分配管道5c中的同一股流。由此获得的流体在到达模具3”’之前沿着分配管道5c流动。更具体地说，每台挤出机50、60分别向第二挤出机头2”’输送沿着挤出机的纵轴方向进入机头的物料流F50和F60，两股流F50和F60在纵向收集管道6中汇合在一起，然后一起突然改变方向，基本垂直地沿着共用的横向分配管道5c而朝向模具3”’。来自挤出机40的纵向流和离开挤出机60的一部分流体在离开挤出机时以基本上垂直于挤出机的纵轴改变方向，并且与来自纵向收集管道的物料流汇合在一起，从而导致三股纵向流在共用的横向管道7中汇合。通过组合三股流F50、F60和F40而获得的同一股流Fc沿着分配管道5c流动以到达模具3”’。
因此，当向面向彼此的两台挤出机50和60，或叠置的两台挤出机40、60，或面向彼此的挤出机和叠置的挤出机的任何组合供给同一材料(指相同成分的弹性体化合物)时，就有可能获得较简单的共挤产品(因为其包含较少的组分)，使用的设备与能够生产较复杂的共挤产品的设备相同。当图4的设备的六台挤出机制造为成对协作时，就有可能生产出包含三个组分a、b和c的胎面200(如图3所示)。
根据本发明的一个有利方面，挤出机头是可互换的并且直接连接到挤出机10、20、30、40、50、60，而两者之间没有任何弹性体化合物传输管道。因此，通过装配合适的挤出机头，然后根据将要获得的产品的几何结构操作挤出机来作出使两台挤出机相互协作的选择。通过调整挤出机螺杆的旋转速度来调节输送至模具的产品的量。此外，挤出机10、20、30、40、50、60直接输送至挤出机头2(即第一挤出机头)，或者分别输送至第二挤出机头(当后者取代第一挤出机头时)，从而显著限制压降。
根据本发明的一个有利方面，使分别要协作的化合物流F50和F60或者F40和F60尽可能早地在挤出机头的底部或其相对部分汇合以经由模具3’、3”到达出口。这样做的好处是形成单一组分的两种化合物之间具有良好的内聚性，从而避免了两种材料之间的界面处的脱粘问题。
根据本发明的另一有利方面，设备1的挤出机10、20、30、40、50、60是相同的。例如，它们具有直径为100mm的挤出螺杆。这意味着它们可以很容易地进行协作，以满足将要制造的产品的需求。因此，使得设备的维护更容易。
此外，“面向彼此”的布置是有利的，因为它减小了空间工装(尤其是挤出机头)的尺寸，从而提供了更好的人体工程学，同时使其能够减轻其重量。
在本发明的一种变化形式中，设备1的所有挤出机10、20、30、40、50、60都是采用阿基米德螺杆的挤出机。在本发明的另一种变化形式中，设备1的至少两台挤出机是正排量挤出机，例如，具有包含配对齿廓的紧密啮合的螺杆螺纹的正排量对转双螺杆挤出机类型。
在操作中，选择第一挤出机头2并将其引入设备1中为此目的而提供的支架中，所述第一挤出机头2能够通过来自挤出机10、20、30、40、50、60的弹性体化合物的共挤而基于不同成分的多种弹性体化合物来制造复杂胎面100。使用快速装配装置(图中未示出)将第一挤出机头锁定到位。执行挤出操作。当需要改变胎面的类型(结构、成分)时，选择第二挤出机头2’、2”并将其引入设备1中为此目的而提供的支架中，所述第二挤出机头2’、2”通过来自挤出机10、20、30、40、50、60的弹性体化合物的共挤而基于不同成分的多种弹性体化合物以适用于新胎面200，然后使用快速装配装置将所述第二挤出机头锁定到位。新胎面200比第一种胎面包含更少的组分，但是由相同的挤出机供料，其中一些挤出机在到达出口模具之前将同一种化合物输送到挤出机头内的共用的分配管道中。
在不脱离本发明的权利要求的范围的情况下，可以设想本发明的其它变化形式和实施方案。
因此，可以在挤出机头的两侧或者甚至在挤出机头的其它面上布置六个以上的挤出机，只要所述面一方面未指定用于挤出模具到达化合物的出口，另一方面未指定用于机头的抓取部以使其可以在周围移动，挤出机中的至少两个采用不同的化合物工作，而另一些则采用同一弹性体化合物工作。
有利地，无论设备1中包括的挤出机的数量是多少，本发明允许使用同一组的多台挤出机10、20、30、40、50、60来制造复杂的第一成型元件，或者比所述复杂的成型元件简单的第二成型元件，这取决于是否与所述同一组的多台挤出机联合使用或协同使用：
-第一挤出机头2，用于形成复杂的第一成型元件，并且对于一组的多台挤出机的每台挤出机，从所述挤出机一直到模具3，限定用于相关的弹性体化合物的专用的流通路径，所述流通路径由相应的专用分配管道实现并且与来自所述同一组的多台挤出机的其他挤出机的弹性体化合物的流体所采用的其他路径隔离开，以使弹性体化合物的流体在直到模具3的通路上始终彼此分离，所述流体在模具3处汇合以形成第一成型元件；
-或第二挤出机头2’、2”、2”’，其用于形成较简单的第二成型元件，并且其中，与第一挤出机头相比，分别来自所述同一组的多台挤出机的至少两台挤出机的至少两条路径在汇流区中汇合，所述汇流区位于所述第二挤出机头内，在流动方向上的模具3’、3”、3”’的上游，与所述模具相距一定距离，以使至少两条相应的弹性体化合物的流体在到达所述模具之前汇合在一起，然后从它们的汇流区直到所述模具，一起沿着由相应的共用分配管道实现的同一条共享路径，因此，所述两台挤出机共用所述分配管道。