BR102016015396B1

BR102016015396B1 - aparelho de bocal e rolo e método para formação de uma tira elastomérica

Info

Publication number: BR102016015396B1
Application number: BR102016015396-4A
Authority: BR
Inventors: Gary Robert Burg; Christopher David Dyrlund
Original assignee: The Goodyear Tire & Rubber Company
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2016-06-30
Publication date: 2021-07-06
Also published as: AR105077A1; BR102016015396A2; CN106427000A; BR102016015396A8; CN106427000B

Abstract

MÉTODO PARA FORMAÇÃO DE UMA TIRA ELASTOMÉRICA Trata-se de um método para aplicar uma tira de material elastomérico a uma superfície. O método para formar uma tira de material elastomérico inclui as etapas de: bombear um material elastomérico através de um bocal, posicionar uma abertura de um bocal em engate casado com um rolo giratório, girar o rolo de modo que a rotação do rolo puxe o material elastomérico através da saída do bocal, formando uma tira.

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[001]A presente invenção refere-se a um método destinado à formação de uma tira elastomérica.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002]Conhece-se bem na técnica anterior a fabricação de componentes de pneu a partir de folhas elastoméricas de borracha que são, então, cortadas em um comprimento com as extremidades unidas entre si por uma volta ou emenda de topo sobre um tambor de construção cilindricamente conformado. Visto que os componentes de pneu são montados planos em um tambor de construção de pneu cilíndrico e, então, expandidos em um formato toroidal, sendo que cada componente deve ser colocado em tensão ou compressão antes de ser moldado. Esse esticamento das várias partes causa deslizamento entre as várias partes de borracha à medida que os componentes se aquecem durante a vulcanização. Realizaram-se tentativas de minimizar o deslizamento das várias partes. Outra desvantagem é que o pneu tem componentes que são emendados, em que as emendas contribuem para a não- uniformidade do pneu.

[003]Os fabricantes de pneus estão se esforçando crescentemente em eliminar as não-uniformidades de pneus. Mais recentemente, os fabricantes de pneus estão fabricando componentes de pneu a partir de uma tira contínua de borracha não-vulcanizada. Uma tira delgada e estreita de borracha não-vulcanizada é circun- ferencialmente enrolada varias vezes sobre um tambor giratório ou núcleo com formato toroidal, em que as tiras são sucessivamente dispostas em camadas ou empilhadas a fim de formar o formato desejado do componente de pneu. Vide, por exemplo, as Patentes nos US 6.372.070 e US 4.963.207. A tira de borracha é tipicamente extrudada diretamente sobre um tambor de construção de pneu ou núcleo com formato toroidal usando um dispositivo de extrusão. Alternativamente, as tiras podem ser formadas a partir de calandragem e, então, transportadas ao tambor ou núcleo de pneu.

[004]Esse método de laminação de tira para formar componentes de pneu apresenta a vantagem de eliminar emendas porque o componente de pneu anular é tipicamente formado por uma tira contínua. A laminação de tira tem a vantagem adicional de permitir flexibilidade na fabricação, visto que o perfil de componente de pneu pode ser alterado de pneu para pneu.

[005]Conhece-se a extrusão da borracha através de um bocal ou matriz de conformação e a aplicação da tira de borracha usando um rolo ou rolete a um tambor de construção de pneu. No entanto, esses sistemas tipicamente apresentam a desvantagem de induzir alta pressão e alta temperatura da borracha no sistema devido à abertura de área de saída pequena. Se o tempo de permanência da borracha for muito lento através do sistema, a borracha pode ser queimada se a temperatura for muito alta. Logo, deseja-se ter um sistema aperfeiçoado que reduz a temperatura e a pressão do sistema enquanto se forma o formato desejado da tira de borracha.

DEFINIÇÕES

[006]“Razão de aspecto” do pneu significa a razão entre sua altura de seção (SH) e sua largura de seção (SW).

[007]“Axial” e “axialmente” significam linhas ou direções que sejam paralelas ao eixo geométrico de rotação do pneu;

[008]“Talão” significa que parte do pneu que compreende um membro de tensão anular com ou sem outros elementos de reforço, como cobre talões, reforços de arame na área do talão, enchimentos, anteparos reforçados e elementos anti- fricção, para encaixar o aro de design;

[009]“Estrutura de reforço de correia” significa pelo menos duas camadas de lonas de cordoneis paralelos, tecidos ou não-tecidos, sustentando a banda de roda-gem, não ancoradas ao talão, e tendo ângulos de cordonel esquerdo e direito na faixa de 17 graus a 27 graus em relação ao pano equatorial do pneu;

[010]“Carcaça” significa a estrutura de pneu separada da estrutura de correia, banda de rodagem, sob a banda de rodagem, e borracha de costado sobre as lonas, mas incluindo os talões;

[011]“Circunferencial” significa linhas ou direções estendendo-se ao longo do perímetro da superfície da banda de rodagem anular perpendicular à direção axial;

[012]“Elementos antifricção” se referem a tiras estreitas de material colocadas na parte externa do talão para proteger as lonas de cordonel do aro, distribuir flexão acima do aro, e vedar o pneu;

[013]“Reforço de arame na área do talão” significa uma estrutura de reforço situada na porção de talão do pneu;

[014]“Cordonel” significa um dos fios de reforço a partir dos quais as lonas no pneu são compostas;

[015]“Aro de design” significa um aro tendo uma configuração e largura específicos. Para os propósitos deste relatório descritivo, o aro de design e a largura de aro de design são conforme especificado pelos padrões industriais em vigor no local cujo o pneu é fabricado. Por exemplo, nos Estados Unidos, os aros de design são conforme especificado pela Tire and Rim Association. Na Europa, os aros são conforme especificado na European Tyre and Rim Technical Organization - Standards Manual e o termo aro de design significa o mesmo que os aos de medição padrão. No Japão, o órgão regulador é a The Japan Automobile Tire Manufacturer's Association.

[016]“Plano equatorial (eP)” significa o plano perpendicular ao eixo geométrico de rotação do pneu e passando através do centro de sua banda de rodagem;

[017]“Impressão do desenho da rodagem” significa a superfície de contato ou área de contato da banda de rodagem do pneu com uma superfície plana em velocidade zero e sob carga e pressão normais;

[018]“Forro interno” significa a camada ou camadas de elastômero ou outro material que forma a superfície interna de um pneu sem câmara de ar e que contém o fluido de inflação dentro do pneu;

[019]“Razão neto a bruto” significa a razão da borracha da banda de rodagem do pneu que faz contato com a superfície rodoviária enquanto na impressão do desenho da rodagem, dividida pela área da banda de rodagem na impressão do desenho da rodagem, incluindo porções sem contato, tais como entalhes;

[020]“Diâmetro de aro normal” significa o diâmetro médio do flange de aro no local onde a porção de talão do pneu se assenta;

[021]“Pressão de inflação normal” se refere à pressão de inflação de design específica e a carga atribuída pelo órgão regulador apropriado para a condição de serviço para o pneu;

[022]“Carga normal” se refere à pressão de inflação de design específica e a carga atribuída pelo órgão regulador apropriado para a condição de serviço para o pneu;

[023]“Lona” significa uma camada contínua de cordoneis paralelos revestidos com borracha;

[024]“Radial” e “radialmente” significam as direções radialmente em direção do eixo geométrico de rotação do pneu ou afastando-se do mesmo;

[025]“Pneu de lona radial” significa um pneu pneumático cintado ou circun- ferencialmente restringido no qual os cordoneis de lona que se estendem a partir do talão ao talão são dispostos em ângulos de cordonel entre 65 graus e 90 graus em relação ao plano equatorial do pneu;

[026]“Altura de seção” (SH) significa a distância radial a partir do diâmetro de aro nominal até o diâmetro externo do pneu em seu plano equatorial; e,

[027]“Largura de seção” (SW) significa a distância linear máxima paralela ao eixo geométrico do pneu e entre a parte externa de seus costados quando e após o mesmo ter sido inflado em pressão normal durante 24 horas, mas não carregado, excluindo elevações dos costados devido a etiquetagem, decoração ou bandas protetoras.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[028]A invenção será descrita a título de exemplo e com referência aos desenhos anexos, em que:

[029]A Figura é uma vista em perspectiva de um aparelho aplicador de borracha da presente invenção.

[030]A Figura 2 é uma vista em perspectiva aproximada de um rolo e bocal do aparelho aplicador de borracha da presente invenção.

[031]A Figura 3 é uma vista em corte transversal lateral do aparelho da Figura 1.

[032]A Figura 4 é uma vista lateral do rolo e bocal em que o bocal é mostrado com metade do bocal removido;

[033]A Figura 5 é uma vista lateral do bocal;

[034]A Figura 6 é uma vista em perspectiva da saída de bocal;

[035]A Figura 7 é uma vista de extremidade da saída do bocal;

[036]A Figura 8 é uma vista lateral do aparelho aplicador de borracha mostrado aplicando uma tira de borracha a um tambor de construção de pneu.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[037]Apresenta-se uma primeira modalidade de um aparelho aplicador de borracha 100 nas Figuras 1 a 7. O aparelho aplicador 100 proporciona um aparelho inovador para formar componentes elastoméricos de pneu de modo rápido e eficiente a partir de uma única tira continuamente enrolada ou a partir de múltiplas tiras de borracha não-vulcanizada. Uma tira contínua de borracha não-vulcanizada pode ser aplicada diretamente sobre uma superfície de construção de pneu, tal como um tambor de construção de pneu A conforme mostrado na Figura 8, ou um núcleo em formato toroidal (não mostrado).

[038]Conforme mostrado na Figura 1, o aparelho aplicador 100 inclui uma armação de suporte 110 (partes da mesma foram removidas por motivos de clareza), e um rolo bocal 200. A armação de suporte pode incluir, ainda, trilhos de suporte para transladar todo o aparelho aplicador na direção X,Y e Z (não mostrada). Uma ligação giratória 111 é montada à armação de suporte 110, e funciona para articular o rolo 300 ao redor de um ponto fixo 114 conforme mostrado na Figura 4. A ligação giratória 111 é conectada ao braço atuador 112 que se translada para frente e para trás para articular a ligação giratória 111 ao redor do ponto fixo 114.

[039]Conforme mostrado na Figura 3, a armação de suporte 110 inclui um flange de montagem 102 para se conectar a um meio de bombeamento de borracha, tal como uma extrusora, uma bomba de engrenagem, uma combinação de extrusora e bomba de engrenagem, ou um injetor de borracha (não mostrado). Uma extrusora adequada para uso na invenção é produzida junto a AZ Formen und Maschienenbau de Munique, Alemanha. A borracha ou elastômero produzida a partir do meio de bombeamento de borracha é carregada em uma passagem interna 103 do flange de montagem e, então, em um membro de transição 120. O membro de transição 120 tem um canal interno 126 tendo uma extremidade de entrada 122 e uma extremidade de saída 124. A extremidade de entrada 122 tem, de preferência, uma área maior do que a extremidade de saída 124, resultando em uma área de diminuição ou em um canal com formato de funil 126. O canal 126 também é angulado para baixo na faixa de cerca de 30 a cerca de 75 graus em relação ao eixo geométrico X, mais tipicamente, cerca de 45 a 60 graus. A extremidade de saída 124 do membro de transição é conectado a uma extremidade de entrada 202 de um bocal 210.

[040]O bocal 210, conforme mais bem mostrado nas Figuras 3 a 7, tem um corpo externo conformado de modo genericamente cilíndrico 211 terminando em uma face angulada 212 na saída de bocal 223. O bocal tem um canal interno 221 que tem uma área de diminuição a partir da extremidade de entrada 202 até o orifício de saída 223 do bocal. A face angulada 212 do bocal termina em uma borda 214. A borda 214 forma uma junção entre a face angulada 212 e uma superfície de saída curvada 230 do bocal. A superfície inferior da borda 214 tem uma superfície de matriz conformada 216 que coopera com a superfície externa curvada do rolo 300 para formar a saída de bocal. A superfície de matriz conformada 216 nesse exemplo, tem uma borda plana 217 com extremidades chanfradas opostas 218, 219 que formam uma tira com bordas chanfradas. O formato de matriz não se limita à configuração mostrada, e pode formar outros formados conforme desejado. A superfície inferior curvada 230 do bocal é conformada para cooperar com a superfície externa do rolo 300 a fim de formar a tira. A superfície inferior do bocal tem uma abertura 231 que tem preferencialmente um formato em v. A abertura 231 tem uma largura axial A e um comprimento longitudinal L, em que o comprimento é maior que 1,5 vez da largura axial A. A abertura 231 é ampla para permitir que a borracha se engate à superfície externa do rolo 300 antes de sair pela saída 232. A abertura ampla permite que a borracha ou elastômero se engatem à superfície externa do rolo. À medida que o rolo 300 gira, a superfície externa do rolo 300 engata a borracha que flui através do bocal, e puxa a borracha em direção à saída de bocal 232. O puxamento da borracha pelo rolo reduz a pressão e temperatura internas da borracha à medida que se desloca através do sistema 100. As temperaturas de extrusão inferiores reduzem o esticamento da borracha. À medida que a borracha é puxada em direção à saída de bocal 232, a mesma é conformada pelas superfícies de matriz 217, 218, 219 da borda superior 214 e da superfície externa de rolo 300.

[041] As superfícies de matriz de saída 217, 218, 219 do bocal são mostradas com um formato trapezoidal, no entanto, outras configurações podem ser usa- das, como, sem limitação, quadrada, retangular, triangular, etc. A largura da tira de borracha produzida a partir do orifício de bocal tem tipicamente cerca de 15 mm de largura, mas pode variar na faixa de cerca de 5 mm a cerca de 30 mm. O bocal 212 pode ser opcionalmente aquecido até uma temperatura na faixa de 0 a cerca de 93,33°C (200°F) usando aquecedores externos ou internos (não mostrados).

[042]Conforme mostrado na Figura 8, o bocal 210 é orientado em relação ao núcleo do tambor de construção de pneu A (não mostrado) ou outra superfície de aplicação tipicamente em um ângulo β na faixa de cerca de 0 a cerca de 50 graus, mais tipicamente, na faixa de cerca de 20 a 35 graus. A borracha proveniente do bocal é primeiramente aderida ao rolo 300, e, em seguida, empurrada através da saída de bocal e, então, aplicada pelo rolo giratório 300 ao tambor de construção de pneu A, conforme mostrado na Figura 8. Um rolete 400 é posicionado adjacente ao rolo 300, e aplica pressão para prender a tira sobre o tambor. O rolete 400 é fixado ao braço de ligação 402 que é conectado de modo articulado à armação de suporte 110. O rolete 400 é conectado ao braço atuador 404 conectado ao atuador 406.

[043]De preferência, a montagem de rolo 300 tem aquecedores internos que servem para aquecer a superfície externa na faixa de cerca de 93,33°C a cerca 204,44°C (200°F a cerca de 400°F), e, com mais preferência, na faixa de cerca de 176,66°C a cerca de 204,44°C (350°F a cerca de 400°F). Logo, o rolo funciona como uma faca quente, amolecendo e untando a borracha recentemente depositada, derretendo e misturando as tiras adjacentes de borracha entre si, em uma massa homogênea. A temperatura de rolo superior não influencia a cura da borracha devido ao tempo de permanência curto. A montagem de rolete 400 realiza uma função de rolete devido à pressão do rolo contra o tambor, removendo as bolsas de ar. A su-perfície externa do rolo também a ajuda a conformar o componente formado.

[044]De preferência, a montagem de rolo 300 é conectada a um sistema de ligação 500 conectado a um cilindro de ar conforme mostrado na Figura 4, de modo que o rolo 300 possa ser elevado e rebaixado.

[045]As etapas a seguir descrevem a formação de um componente de pneu, tal como um costado, elemento antifricção, forro ou outro artigo elastomérico. A borracha ou elastômero é carregado a um meio de bombeamento, tal como um in- jetor, uma bomba de engrenagem, uma extrusora ou uma combinação desses. O extrudado de borracha é bombeado no aparelho aplicador de borracha através do meio de bombeamento. No aparelho aplicador, o material elastomérico é carregado a partir da extrusora ou meio de bombeamento (não mostrado) em uma passagem interna do membro de transição. A passagem interna do membro de transição diminui em área e utiliza gravidade para empurrar a borracha ao longo da passagem interna. O fluxo de elastômero ou borracha sai da passagem interna e entra em um bocal. O bocal tem uma superfície inferior curvada tendo uma abertura que é posicionada em engate casado com o rolo. A abertura na superfície curvada inferior do bocal tem uma área ampla que pressiona a borracha diretamente sobre a superfície do rolo. À medida que o rolo gira, o mesma puxa a borracha através do bocal em direção a saída de bocal. A ação de puxamento pelo rolo reduz a temperatura e a pressão da borracha, visto que uma pressão de extrusora menor é necessária para bombear a borracha através do sistema. À medida que a borracha sai do bocal, a mesma é conformada à medida que passa através da saída de bocal pelas superfícies de matriz 217, 218, 219 formando uma tira conformada de borracha. A tira de borracha é, então, imediatamente aplicada a um mandril ou superfície de construção de pneu. A montagem de bocal é capaz de se transladar em três dimensões em posições de índice discreto a fim de aplicar precisamente a borracha à superfície de construção. A superfície de suporte pode ser um núcleo com formato toroidal ou um tambor de construção de pneu com formato cilíndrico, ou qualquer outro formato desejado. A vantagem primária de aplicar a tira a uma superfície com formato toroidal é que a parte acabada é precisamente posicionada em um estado não-curado verde na orientação apropriada a ser moldada sem requerer alterações em orientação a partir da condição cuja tira foi inicialmente formada.

[046]O extrudado sai do bocal em uma forma de tira, tendo o formato desejado do orifício de saída do bocal. Se um tambor ou toróide for usado como uma superfície aplicadora, à medida que o tambor ou núcleo gira, pode-se formar uma tira anular contínua. O bocal pode ser indexado axialmente de modo a formar o formato desejado do componente. O bocal pode ser controlado por um sistema de controle em que o movimento do bocal de modo que múltiplas camadas de tira definam o formato do componente de pneu desejado.

[047]Variações na presente invenção são possíveis tendo em vista a descrição fornecida no presente documento. Muito embora determinadas modalidades representativas e detalhes tenham sido mostrados pelo propósito de ilustrar a invenção em questão, ficará aparente aos indivíduos versados na técnica que várias alterações e modificações podem ser feitas sem divergir do escopo da invenção em questão. Portanto, deve-se compreender que alterações podem ser feitas nas modalidades particulares descritas que estarão totalmente no escopo pretendido da invenção conforme definido pelas reivindicações anexas.

Claims

1. Aparelho de bocal e rolo, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende um rolo (300) giratório tendo uma superfície externa e um bocal (210) tendo uma entrada e uma saída, o bocal (210) tendo uma superfície curva (230) tendo uma abertura (231), em que a superfície curva (230) e a abertura (231) estão posicionadas em engate casado com uma superfície externa do rolo (300) giratório e a superfície curva (230) é conformada para cooperar com a superfície externa do rolo (300) giratório para formar uma tira, em que a abertura (231) é em forma de V quando vista em uma vista superior sobre a superfície curva (230) e sobre a abertura (231), e em que o comprimento longitudinal (L) da abertura (231) é maior do que 1,5 vezes a largura axial (A) da abertura (231).

2. Aparelho de bocal e rolo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a saída do bocal (210) inclui ainda uma matriz.

3. Aparelho de bocal e rolo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a saída do bocal (210) é formada entre a superfície externa do rolo e a superfície curva do bocal (210).

4. Aparelho de bocal e rolo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2 ou 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o rolo (300) é montado de forma articulada para que possa girar em torno de um ponto fixo.

5. Método para formar uma tira de material elastomérico, CARACTERIZADO pelo fato do método compreender as etapas de:posicionar uma superfície inferior curvada (230) de um bocal (210) em engate casado com um rolo (300) giratório;bombear um material elastomérico preferencialmente fundido através de do bocal (210), o referido bocal tendo uma saída (231) na superfície inferior curvada (230),extrusão do material elastomérico preferencialmente fundido sobre a superfície externa do rolo e através a saída (231) do bocal (210) formando o tira moldada;em que a saída (231) do bocal (210) na superfície inferior curvada (230) é em forma de V quando visto em vista de cima na superfície inferior curvada (230) e a saída do bocal (231) e o comprimento longitudinal (L) da abertura (231) é maior que 1,5 vezes a largura axial (A) da abertura (231).

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito bocal (210) comprime o dito material elastomérico diretamente sobre a superfície externa do rolo (300).

7. Método, de acordo com a reivindicação 5 ou 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o material elastomérico se encontra em um estado fundido no bocal.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5, 6 ou 7, CARACTERIZADO pelo fato do material elastomérico se encontra em um estado quando aplicado na superfície externa do rolo.

9. Método, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o bocal (210) tem uma superfície de matriz conformada que coopera com a superfície externa curvada do rolo (300) para formar uma saída de bocal.

10. Método, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a superfície externa do rolo tem uma temperatura na faixa de 93°C a 177°C.