Способ структурирования и расширения заготовки предохранительной опоры для пневматической шины и устройство для его осуществления (варианты) и предохранительная опора
Изобретение относится к шинной промышленности и может быть использовано в пневматических шинах, для продолжения движения транспортного средства после прокола покрышки пневматической шины. Способ предусматривает изготовление по меньшей мере одной структурированной заготовки, предназначенной для формирования в структурированном и расширенном состоянии всей или части предохранительной опоры из эластомера, обладающей ячеистой структурой с замкнутыми ячейками. Предохранительная опора предназначена для установки на монтажный обод колеса внутри покрышки пневматической шины. Способ содержит этап расширения, заключающийся в том, что помещают упомянутую опору или каждую их таких опор в ванну текучей среды под избыточным давлением, содержащейся во внутренней полости камеры. Температура ванны имеет максимальную величину, находящуюся в диапазоне от 110°С до 210°С, а абсолютное давление в ванне имеет величину, по меньшей мере, равную или превышающую 5 бар. Затем изменяют дискретно или непрерывно абсолютное давление в ванне до окончательной величины расширения, по существу равной 1 бар, для осуществления расширения заготовки, или каждой из заготовок, таким образом, чтобы увеличение объеме этих заготовок не было ограничено камерой. Изобретение предусматривает устройство для осуществления способа с отсеками введения заготовок, вулканизации, извлечения и чередующейся передачи текучей среды. Изобретение предусматривает конструкцию предохранительной опоры, имеющей промежуточный слой, плотностью меньшей плотности сердцевины участка. Изобретение позволяет создать предохранительную опору, которая не разрушится от внутреннего нагрева и позволяет минимизировать поверхностное окисление в корпусе вулканизованной пневматической шины. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 6 табл., 7 ил.
Предлагаемое изобретение относится к способу расширения по меньшей мере одной поддающейся структурированию или структурированной заготовки, которая предназначена для формирования в структурированном и расширенном состоянии всей или только части предохранительной опоры из эластомера ячеистой структуры с замкнутыми ячейками, причем упомянутая опора предназначена для установки на монтажный обод колеса внутри покрышки пневматической шины.
Предлагаемое изобретение касается также способа структурирования и расширения упомянутой заготовки или каждой такой заготовки, а также устройства, предназначенного для осуществления упомянутого способа расширения или структурирования/расширения, и, наконец, участка структурированной и расширенной опоры и самой такой опоры, полученной этим способом.
Предохранительные опоры в соответствии с предлагаемым изобретением находят применение для оснащения пневматических шин, используемых, например, на двухколесных транспортных средствах, на автомобилях различного назначения или на транспортных средствах большой грузоподъемности.
Использование предохранительных опор, изготовленных из эластомера с замкнутыми ячейками, хорошо известно, в частности, для соревновательных или спортивных пневматических шин, предназначенных для движения на сильно пересеченных участках местности типа "ралли-рейд".
Эти предохранительные опоры ячеистой структуры, обычно имеющие по существу тороидальную форму, как принято считать, обеспечивают возможность продолжения движения данного транспортного средства после значительного падения давления в пневматической шине на дистанции, величина которой зависит, в частности, от более или менее тяжелых условий, характеризующих это движение, например, после прокола покрышки данной пневматической шины.
Такие предохранительные опоры изготавливаются обычно путем экструзии поддающейся структурированию и расширению каучуковой композиции, которая подвергается специальной термомеханической обработке для получения заготовки, и последующего структурирования и расширения этой заготовки, причем упомянутое расширение имеет в своей основе термическое разложение агента вздутия или разбухания, первоначально присутствующего в упомянутой каучуковой композиции.
Более конкретно, на первом этапе упомянутой термомеханической обработки применяют пластификацию или вальцевание упомянутой каучуковой композиции, которая содержит, в частности, диеновый эластомер, такой, например, как бутиловый каучук (сополимер изопрена и изобутилена), подкрепляющий наполнитель, например, типа газовой сажи, упомянутый агент вздутия, предназначенный для обеспечения на последующих этапах возможности получения расширенной ячеистой структуры, и системы структурирования.
На втором этапе обработки выполняют экструзию упомянутой каучуковой композиции, полученной на первом этапе, для получения заготовки предварительно определенной формы, поддающейся структурированию и расширению.
На третьем этапе, реализуемом в сушильной камере, осуществляют предварительный нагрев полученной таким образом заготовки до температуры, величина которой обычно заключена в диапазоне от 70°С до 100°С.
В процессе выполнения четвертого этапа, реализуемого в специальной форме, осуществляют по меньшей мере частичное структурирование упомянутой предварительно нагретой заготовки при температуре, величина которой обычно заключена в диапазоне от 130°С до 150°С.
На пятом этапе, осуществляемом в сушильной камере, извлеченную из формы заготовку подвергают расширению при атмосферном давлении и при температуре, которая обычно имеет величину в диапазоне от 130°С до 150°С.
После выполнения всех этих операций получают структурированную и расширенную опору.
Во французской патентной заявке FR-A-2095535 описан способ, предназначенный для обеспечения вспенивания и отверждения эластомерного материала заполнения типа полиизопрена, диметилметилвинила полисилоксана или полибутадиена внутри смонтированной системы, образованной предварительно вулканизированной покрышкой пневматической шины, которая установлена на монтажный обод колеса.
Этот материал заполнения предназначен для оснащения пневматических шин, используемых на транспортных средствах типа грузовых автомобилей большой грузоподъемности. Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы минимизировать поверхностное окисление в корпусе вулканизированной покрышки пневматической шины.
Эта задача в соответствии с упомянутым выше документом достигается путем использования способа, состоящего в нагревании внутри пропарочной камеры смонтированной системы посредством насыщенного водяного пара при температуре, составляющей примерно 149°С, после чего осуществляют либо извлечение этой смонтированной системы из этой пропарочной камеры, либо реализуют в этой камере несколько циклов нагревания с последующим удалением водяного пара внутри упомянутой камеры для обеспечения разбухания или вздутия этого материала заполнения.
Следует отметить, что эта смонтированная система предназначена для формирования камеры типа литейной формы для материала заполнения, который содержится в этой системе, вследствие того, что пенообразный материал в процессе его разбухания или вздутия упирается в стенки этой смонтированной системы.
Следует также отметить, что этот пенообразный материал, который упирается в стенки упомянутой смонтированной системы, представляет собой очаг локальных химических реакций на месте расположения стенки упора (монтажный обод или покрышка пневматической шины), что приводит к неоднородности структуры окончательно сформированной пены.
Традиционные способы структурирования/расширения, в которых для структурирования используется литейная форма, обладают существенным недостатком, который связан с характеристиками плотности полученных таким образом структурированных и расширенных опор.
Действительно, структурированные и расширенные опоры, которые получаются в результате осуществления этих способов с использованием литейной формы, обычно характеризуются наличием промежуточного слоя, обладающего определенно более высокой плотностью (обычно в соотношении 1,5) по сравнению с плотностью сердцевины или центра данной опоры.
На фиг.5 схематически представлен вид поперечного сечения такой опоры, обладающей, в радиальном направлении внутрь от своей наружной поверхности (на месте которой располагается поверхностный слой или корка А данной опоры), таким промежуточным слоем В и упомянутой сердцевиной С.
Однако опыт показывает, что этот градиент плотности расположен в основе повышенного распространения в направлении сердцевины опоры деформаций, которые возникают в этой опоре в процессе движения с нулевым давлением в пневматической шине, что приводит, соответственно, к повышению внутреннего нагрева этой опоры, который может вызвать ее разрушение за относительно короткий период движения в таких условиях.
Задача данного изобретения состоит в том, чтобы предложить способ расширения по меньшей мере одной частично структурированной заготовки, которая предназначена для формирования в полностью структурированном и расширенном состоянии всей или части предохранительной опоры из эластомера ячеистой структуры с замкнутыми ячейками, причем упомянутая или каждая такая опора предназначена для установки на монтажный обод колеса внутри покрышки пневматической шины, который позволяет устранить отмеченный выше недостаток по сравнению с использованием литейной формы для структурирования.
Для достижения поставленной задачи способ расширения в соответствии с предлагаемым изобретением состоит в вулканизации упомянутой или каждой такой заготовки в ванне текучей среды при повышенном давлении, содержащейся внутри камеры, причем температура этой ванны имеет максимальную величину в диапазоне от 110°С до 210°С, и абсолютное давление в этой ванне имеет величину, по меньшей мере равную или превышающую 5 бар, и окончательную величину разрежения, по существу равную 1 бар, для расширения упомянутой или каждой такой заготовки таким образом, чтобы увеличение объема этой заготовки не было ограничено размерами упомянутой камеры.
В соответствии с примером реализации предлагаемого изобретения этот способ расширения состоит в изменении, дискретным или непрерывным образом, упомянутого абсолютного давления упомянутой текучей среды в диапазоне между максимальной величиной, не превышающей 26 бар, и величиной, меньшей, чем упомянутая максимальная величина.
В соответствии с предлагаемым изобретением этот способ расширения состоит в использовании жидкой текучей среды типа воды, или газообразной текучей среды типа горячего воздуха, водяного пара или азота, для вулканизации упомянутой или каждой такой заготовки.
В соответствии с факультативной характеристикой предлагаемого изобретения этот способ расширения состоит в охлаждении упомянутой ванны до температуры, не превышающей 100°С, и снижении абсолютного давления до величины, заключенной в диапазоне от 1 бар до 26 бар, после вулканизации упомянутой или каждой такой заготовки.
В соответствии с еще одной характеристикой предлагаемого изобретения этот способ расширения состоит в вулканизации в упомянутой ванне нескольких заготовок прямолинейной и/или искривленной формы.
Здесь следует отметить, что опоры или части этих опор, полученные таким образом, могут иметь формы и размеры, изменяющиеся в функции различных вариантов их применения.
Объектом предлагаемого изобретения также является способ структурирования и расширения по меньшей мере одной поддающейся структурированию и расширению заготовки, которая предназначена для формирования в структурированном и расширенном состоянии всей или части предохранительной опоры из эластомера ячеистой структуры с замкнутыми ячейками, причем упомянутая опора предназначена для установки на монтажный обод колеса внутри покрышки пневматической шины.
Этот способ структурирования и расширения в соответствии с предлагаемым изобретением позволяет также устранить упомянутый выше недостаток, связанный с использованием литейной формы для структурирования, и в соответствии с этим способом:
- упомянутое структурирование состоит в вулканизации упомянутой или каждой из таких поддающихся расширению или уже расширенных заготовок в ванне текучей среды под повышенным давлением, содержащейся внутри замкнутого пространства или камеры, таким образом, чтобы упомянутая заготовка или каждая из таких заготовок взаимодействовала с упомянутой ванной независимо от упомянутой камеры, причем температура упомянутой ванны имеет максимальную величину, заключенную в диапазоне от 110°С до 210°С, и абсолютное давление в упомянутой ванне имеет величину, по меньшей мере равную или превышающую 14 бар;
- упомянутое расширение состоит в применении к упомянутой или к каждой из поддающихся структурированию или структурированных заготовок способа расширения в соответствии с предлагаемым изобретением, о котором было сказано выше.
Здесь следует отметить, что в приведенном ниже описании предлагаемого изобретения под заготовкой, поддающейся структурированию, следует понимать заготовку, которая может быть структурирована в еще большей степени независимо от предшествующей термической обработки, которая могла вызвать начало такого структурирования.
Учитывая вышеизложенное, здесь в качестве поддающейся структурированию рассматривается, например, такая заготовка, которая предварительно была подвергнута термической обработке, вызвавшей ее поверхностное структурирование. Такая термическая обработка может представлять собой предварительный нагрев в печи экструдированной заготовки и/или даже выполнение операции придания формы этой заготовке в том случае, когда речь идет, например, о процессе литья под давлением или процессе литьевого прессования.
Здесь также следует отметить, что этот способ структурирования и расширения в соответствии с предлагаемым изобретением позволяет освободиться от обычной тороидальной геометрии заготовки, которая традиционно задается при использовании литейной формы, и что этот способ позволяет также обеспечить получение структурированных и расширенных опор или частей этих опор, представляющих достаточно сложную геометрию, вследствие чего их было бы трудно извлечь из литейной формы в удовлетворительных условиях, содержащую, например, канавки и/или лепестки и/или выемки, ориентированные в любом направлении в данной опоре или в части такой опоры.
Здесь также следует отметить, что эта операция структурирования и расширения без использования литейной формы для структурирования позволяет получить упомянутые опоры или части таких опор, не содержащие плоскости стыка, что повышает прочность соответствующей опоры или части такой опоры.
В соответствии с одним из вариантов реализации предлагаемого изобретения этот способ структурирования и расширения может состоять:
- на первом этапе, в том, чтобы подвергнуть упомянутую заготовку, или каждую такую заготовку, поддающуюся структурированию и расширению, упомянутому структурированию для получения в результате практически полностью структурированной и поддающейся расширению заготовки;
- после этого, на втором этапе, в том, чтобы подвергнуть упомянутую заготовку или каждую такую заготовку, практически полностью структурированную, поддающуюся расширению и полученную в процессе выполнения первого этапа, упомянутому расширению для получения соответствующей структурированной и расширенной предохранительной опоры или части такой опоры.
В соответствии с другим возможным вариантом реализации предлагаемого изобретения этот способ структурирования и расширения может состоять:
- на первом этапе, в том, чтобы подвергнуть упомянутую заготовку, или каждую из таких заготовок, поддающихся структурированию и расширению, упомянутому расширению для получения в результате этой операции поддающейся структурированию и практически полностью расширенной заготовки;
- а затем, на втором этапе, в том, чтобы подвергнуть упомянутую или каждую такую поддающуюся структурированию и практически полностью расширенную заготовку, упомянутому структурированию для получения соответствующей всей или части упомянутой полностью структурированной и расширенной предохранительной опоры.
В предпочтительном варианте реализации способ структурирования и расширения в соответствии с предлагаемым изобретением состоит в использовании одной или нескольких заготовок, каждая из которых выполнена на основе сополимера изопрена и изобутилена (бутиловый каучук или IIR).
Этот эластомер обладает, в частности, пониженной проницаемостью для воздуха.
В соответствии с другими примерами реализации предлагаемого изобретения можно также использовать для одной или нескольких заготовок галогенированные версии этого сополимера, в частности, галогенированный или бромированный сополимер (каучуки типа BIIR или CIIR, то есть, соответственно, бромбутиловый и хлорбутиловый каучуки), сополимеры диенов и альфа-олефинов, например, терполимеры этилена, пропилена и диена (EPDM), полихлорпрен (CR), а также купаж или смесь природного каучука (NR) и полибутадиена (BR) по существу в идентичных пропорциях.
В соответствии с одним из примеров реализации предлагаемого изобретения устройство вулканизации в соответствии с этим изобретением, предназначенное для осуществления упомянутого способа структурирования и расширения, содержит камеру, которая снабжена по меньшей мере одним отверстием, предназначенным для введения и извлечения заготовки или каждой такой заготовки, средства приема заготовки или каждой такой заготовки, средства заполнения камеры жидкой или газообразной текучей средой, и средства нагревания и создания давления текучей среды, содержащейся внутри камеры.
Это устройство выполнено таким образом, что камера содержит:
- отсек введения, снабженный на своем входе отверстием, предназначенным для введения в этот отсек комплекта поддающихся структурированию и расширению заготовок для их вулканизации, причем отверстие введения снабжено средством его перекрытия;
- отсек вулканизации, предусмотренный позади отсека введения и снабженный на своем входе первой подвижной перегородкой, предназначенной для обеспечения сообщения этой камеры с камерой введения, причем камера вулканизации выполнена таким образом, чтобы иметь возможность содержать нагретую текучую среду под давлением для получения комплекта структурированных и поддающихся расширению заготовок; отсек извлечения, предусмотренный позади отсека вулканизации и снабженный на своем входе второй подвижной перегородкой, предназначенной для обеспечения ее сообщения с отсеком вулканизации, и снабженный на своем выходе отверстием сообщения с атмосферным давлением, для получения комплекта структурированных и расширенных заготовок и их извлечения из камеры, причем отверстие извлечения снабжено средством его перекрытия;
- средства, предназначенные для передачи чередующимся образом текучей среды под избыточным давлением из отсека извлечения в отсек введения, и из этого отсека введения в отсек извлечения.
Следует отметить, что упомянутые выше отсеки позволяют обеспечить структурирование и расширение заготовок в непрерывном режиме, включая автоматизированное перемещение каждой из этих заготовок внутри одного и того же отсека и/или из одного отсека в другой, при помощи отверстий и перегородок.
Действительно, эти перегородки и отверстия, в том случае, когда они находятся в закрытом положении, позволяют обеспечить формирование тамбуров на месте отсеков введения и извлечения, и в том случае, когда отверстия находятся в закрытом положении и перегородки находятся в открытом положении, формировать поочередно в одном или в другом из упомянутых отсеков введения или извлечения (который в данном случае заполнен текучей средой) равновесие давления со смежным отсеком вулканизации, который постоянно заполнен текучей средой.
Следует также отметить, что полное объемное расширение заготовок обеспечивается в отсеке извлечения в том случае, когда абсолютное давление в этом отсеке снова устанавливается равным атмосферному давлению (посредством отверстия извлечения, которое в этом случае находится в открытом положении, создавая таким образом равновесие давления с окружающим воздухом).
В то же время, следует отметить, что предлагаемое устройство структурирования и расширения в соответствии с данным изобретением благоприятным образом может быть интегрировано в общий используемый в непрерывном режиме процесс изготовления опор или участков опор, то есть может быть установлено непосредственно после постов формования, например, путем экструзии или путем литья под давлением, и предварительного нагрева используемых заготовок в печи.
Само собой разумеется, что устройство для вулканизации в соответствии с предлагаемым изобретением может иметь в своем составе любые подходящие в данном случае автоматизированные средства, предназначенные для управления и контроля различных параметров осуществления данного способа структурирования и расширения, таких, в частности, как температура, давление и расход воды для вулканизации.
В соответствии с другим примером реализации предлагаемого изобретения устройство для вулканизации, предназначенное для осуществления упомянутого способа структурирования и расширения и содержащее камеру, которая снабжена средствами, предназначенными для введения и извлечения заготовки или каждой такой заготовки, средствами приема заготовки или каждой такой заготовки, средствами заполнения камеры жидкой или газообразной текучей средой, и средствами нагрева и создания давления текучей среды, содержащейся во внутренней полости камеры, выполнено таким образом, что камера снабжена несколькими средствами приема, предусмотренными соответственно для приема нескольких заготовок, причем средства приема установлены вплотную друг к другу на канале, предназначенном для заполнения текучей средой камеры и проходящем внутри нее.
В соответствии с еще одной характеристикой этого примера реализации камера содержит выходной канал, связанный со средствами приведения в движение текучей среды в направлении средств заполнения этой камеры.
В соответствии с еще одним примером реализации предлагаемого изобретения устройство для вулканизации, предназначенное для осуществления описываемого способа структурирования и расширения и содержащее камеру, которая снабжена по меньшей мере одним отверстием, предназначенным для введения и извлечения заготовки или каждой из таких заготовок, средствами приема заготовки или каждой из таких заготовок, средствами заполнения камеры жидкой или газообразной текучей средой и средствами нагрева и создания необходимого давления этой текучей среды, содержащейся во внутренней полости камеры, выполнено таким образом, что:
- средства заполнения камеры представляют собой канал, открывающийся в отверстие камеры, причем канал снабжен средством, скользящим герметичным образом по внутренней поверхности стенки этого канала для создания давления текучей среды, содержащейся во внутренней полости камеры, причем этот канал также выполнен с возможностью обеспечения возможности для очистки или опорожнения камеры;
- средства нагрева текучей среды смонтированы вокруг камеры и вокруг канала.
Следует отметить, что в этом примере реализации скользящее средство, предназначенное для создания во внутренней полости камеры соответствующего давления, может быть выполнено в виде поршня, причем средства нагрева могут содержать, например, змеевик, по которому проходит теплонесущая текучая среда, или электрический резистивный нагревательный элемент.
Что касается текучей среды, используемой в этом примере реализации, то она предпочтительным образом представляет собой жидкость, причем точка кипения этой жидкости располагается выше той температуры, которая используется для вулканизации и может иметь величину в диапазоне от 110°С до 210°С.
Однако в данном случае можно использовать и газ, но при условии использования такого газа, удельный вес которого по отношению к воздуху будет приспособлен таким образом, чтобы обеспечить возможность создания давления в камере при помощи канала заполнения/опорожнения.
Участок предохранительной опоры в соответствии с предлагаемым изобретением, или такая опора целиком, также в соответствии с предлагаемым изобретением изготавливаются при помощи описанного выше способа структурирования и расширения, причем упомянутый участок образован структурированной и расширенной каучуковой композицией, имеющей ячеистую структуру с замкнутыми ячейками.
Благоприятным образом как эти участки предохранительной опоры, так и опоры этого типа целиком, в структурированном и расширенном состоянии в соответствии с предлагаемым изобретением могут содержать, изнутри в радиальном направлении от их наружной поверхности, некоторый промежуточный слой, толщина которого имеет величину в диапазоне от 5% до 30% от наименьшего размера поперечного сечения упомянутого участка опоры или упомянутой опоры целиком и плотность которого имеет величину, меньшую, чем плотность сердцевины упомянутого участка опоры или упомянутой опоры целиком.
Следует отметить, что этот градиент плотности не может быть получен при использовании обычных упомянутых выше способов, то есть при структурировании в литейной форме с последующим расширением при атмосферном давлении.
Этот промежуточный слой малой плотности позволяет минимизировать внутренний нагрев данной предохранительной опоры при движении с нулевым давлением в пневматической шине.
В соответствии с еще одной характеристикой предлагаемого изобретения полученные участки опор или опоры целиком в структурированном и расширенном состоянии представляют максимальную плотность в поверхностном слое на месте расположения их наружной поверхности, которая располагается в радиальном направлении снаружи от промежуточного слоя.
Следует отметить, что этот поверхностный слой, который характеризуется достаточно высокой плотностью, близкой к плотности соответствующей заготовки, не подвергавшейся расширению, придает данной опоре или участку такой опоры прочность поверхности, которая адаптирована, с одной стороны, к ее непосредственному монтажу на обод, а с другой стороны, к повторяющимся контактам с рельефом внутренней поверхности покрышки данной пневматической шины.
В соответствии с еще одной характеристикой предлагаемого изобретения полученные участки опоры или опоры целиком в структурированном и расширенном состоянии представляют среднюю плотность, величина которой заключена в диапазоне от 0,04 до 0,4 и, например, составляет по существу 0,13.
Следует отметить, что средняя плотность, близкая к значению 0,04, позволяет иметь опору, характеризующуюся удовлетворительной амортизацией ударов и минимизированным внутренним нагревом. Такая опора специфическим образом предназначена для оснащения пневматических шин типа "ралли-рейд" и подразумевает ее временное использование.
Средняя плотность, близкая к значению 0,4, позволяет придать повышенную структурную жесткость соответствующей опоре, которая специфическим образом предназначена для оснащения пневматических шин, несущих тяжелую нагрузку.
Что касается средней плотности, близкой к значению 0,13, то она позволяет придать сердцевине соответствующей опоры удовлетворительную жесткость, например, для того, чтобы минимизировать деформации этой опоры в процессе движения, обусловленные центробежными силами, в том случае, когда данная пневматическая шина работает под соответствующим давлением накачивания и когда основание этой опоры жестко связано с ободом, например, при помощи специальной арматуры или другого средства связи с этим ободом. Такая опора специфическим образом предназначена для оснащения автомобильных пневматических шин.
В соответствии с еще одной характеристикой предлагаемого изобретения диаметры упомянутых ячеек в среднем имеют величину в диапазоне от 0,1 мм до 2 мм на поперечном сечении упомянутой опоры или ее участка.
В предпочтительном варианте реализации упомянутый участок предохранительной опоры или такая опора целиком в структурированном и расширенном состоянии изготовлена на основе сополимера изопрена и изобутилена.
В соответствии с примером реализации предлагаемого изобретения упомянутый участок предохранительной опоры или такая опора целиком в структурированном и расширенном состоянии содержит в качестве подкрепляющего наполнителя смесь от 10 до 30 pce двуокиси кремния и от 10 до 30 pce газовой сажи (здесь pce означает количество весовых частей на сто весовых частей одного или нескольких эластомеров).
Двуокись кремния, которая может быть использована в данном случае, представляет собой любую подкрепляющую двуокись кремния, известную специалисту в данной области техники, в частности, любую осажденную или пирогенную двуокись кремния, представляющую поверхность BET, а также удельную поверхность СТАВ, причем обе эти поверхности имеют величину менее 450 м2/г, даже если предпочтение отдается осажденной и хорошо рассеиваемой двуокиси кремния.
В приведенном здесь изложении удельная поверхность BET определяется известным образом в соответствии с методом Brunauer-Emmet-Teller, описанным в "The Journal of the American Chemical Society", Том 60, стр.309, февраль 1938 г. и соответствующим норме AFNOR-NFT-45007 (ноябрь 1987 г.);
удельная поверхность СТАВ представляет собой внешнюю поверхность, определяемую в соответствии с той же нормой AFNOR-NFT-45007 от ноября 1987 г.
Под обладающей высокой способностью к рассеиванию двуокисью кремния здесь следует понимать любую двуокись кремния, обладающую весьма значительной способностью к дезагломерации и к рассеиванию в эластомерной матрице, наблюдаемой известным образом при помощи исследования с использованием электронных или оптических микроскопов на тонких срезах.
В качестве не являющихся ограничительными примеров таких предпочтительных марок двуокиси кремния, обладающих высокой способностью к рассеиванию, можно упомянуть двуокись кремния марки Ultrasil VN3 фирмы Degussa, а также двуокись кремния марок Zeosil 1165 МР и 1115 МР фирмы Rhodia.
Само собой разумеется, что здесь под двуокисью кремния также следует понимать смеси различных марок этой двуокиси кремния, в частности, таких марок двуокиси кремния, которые обладают высокой способностью к рассеиванию и о которых было сказано выше.
В качестве газовой сажи могут быть использованы любые марки этой газовой сажи, в частности, сажа марок HAF, ISAF, SAF, обычно используемых при изготовлении пневматических шин, в частности, при изготовлении беговых дорожек протекторов пневматических шин.
В качестве не являющихся ограничительными примеров такой газовой сажи можно упомянуть сажу марок N115, N134, N234, N339, N347, N375.
Массовая доля газовой сажи, присутствующей в усиливающем наполнителе, может изменяться в широких пределах, причем эта доля в предпочтительном варианте реализации имеет величину в диапазоне от 40% до 60% при том, что массовая доля двуокиси кремния составляет в этом случае соответственно от 60% до 40%.
В соответствии с примером реализации предлагаемого изобретения предохранительная опора или участок такой опоры, которая содержит основание, предназначенное для установки на монтажный обод колеса, и гребень, предназначенный для упора в беговую дорожку протектора покрышки пневматической шины в случае падения давления во внутренней полости этой пневматической шины, выполнена таким образом, что она содержит по меньшей мере одну продольную канавку, проходящую на гребне по существу перпендикулярно к нему и в направлении длины опоры или участка такой опоры.
В соответствии с другим вариантом реализации предлагаемого изобретения предохранительная опора или участок такой опоры выполнена таким образом, что она содержит по меньшей мере одну продольную выемку в ее массе, которая проходит в продольном направлении этой опоры или участка такой опоры.
Следует отметить, что два эти примера профилей предохранительной опоры или участка такой опоры, которые могут быть получены при использовании способа структурирования и расширения в соответствии с предлагаемым изобретением, не могут быть получены в удовлетворительных условиях при использовании традиционных способов, в которых для структурирования заготовки применяется литейная форма. Действительно, эти специфические профили делают операцию извлечения из литейной формы особенно затруднительной.
Описанные выше характеристики предлагаемого изобретения, а также другие его особенности и преимущества поясняются приведенным ниже описанием нескольких не являющихся ограничительными примеров его реализации, со ссылками на чертежи, на которых:
- Фиг.1 представляет собой схематический вид, иллюстрирующий пример реализации устройства, предназначенного для осуществления способа структурирования и расширения в соответствии с предлагаемым изобретением;
- Фиг.2 и 3 представляют собой схематические виды в разрезе, иллюстрирующие другой пример реализации устройства для вулканизации, предназначенного для осуществления способа структурирования и расширения в соответствии с предлагаемым изобретением соответственно в двух положениях функционирования;
- Фиг.4 представляет собой частичный схематический вид в разрезе другого примера реализации устройства для вулканизации в соответствии с предлагаемым изобретением, предназначенного для осуществления упомянутого способа;
- Фиг.5 представляет собой схематический вид в разрезе предохранительной опоры, полученной в результате осуществления способа структурирования и расширения в соответствии с предлагаемым изобретением.
- Фиг.6 и 7 представляют собой схематически два примера реализации профилей структурированных и расширенных опор, полученных способом согласно настоящему изобретению.
Устройство для вулканизации, схематически представленное на фиг.1, содержит камеру 1, которая снабжена по меньшей мере одним отверстием 2, 3, предназначенным для введения и извлечения комплектов 4, содержащих несколько заготовок 5а, 5b, средства приема каждой заготовки 5а, 5b, средства заполнения камеры 1 жидкой или газообразной текучей средой 6 и средства нагревания и создания давления этой текучей среды 6, содержащейся во внутренней полости упомянутой камеры, управление которыми обеспечивается при помощи соответствующих средств управления (средства приема, заполнения, нагревания и создания давления, а также средства управления не показаны на этой фигуре для упрощения чертежа).
Камера 1, схематически представленная на этой фиг.1, имеет в своем составе:
- отсек введения 7, снабженный в своей входной части отверстием 2, предназначенным для введения комплекта 4 поддающихся структурированию и расширению заготовок 5а, причем это отверстие введения 2 снабжено средством 2а, предназначенным для его открытия или закрытия (на фиг.1 это отверстие 2 показано в его перекрытом положении);
- отсек вулканизации 8, расположенный позади описанного выше отсека введения и снабженный в своей входной части первой подвижной перегородкой 9, предназначенной для обеспечения его сообщения с отсеком введения 7 (эта перегородка 9 на фиг.1 представлена в положении герметичного изолирования данного отсека). Этот отсек вулканизации 8 предназначен для содержания в нем текучей среды 6, нагретой и находящейся под соответствующим давлением для обеспечения получения по меньшей мере одного комплекта 4 структурированных и расширенных заготовок 5b (в примере реализации, не являющемся ограничительным и схематически представленном на фиг.1, этот отсек 8 предназначен для приема двух таких комплектов 4);
- отсек извлечения 10, расположенный позади описанного выше отсека и предназначенный для приема комплекта 4 уже структурированных и расширенных заготовок 5b. Этот отсек 10 снабжен в своей входной части второй подвижной перегородкой 11, предназначенной для обеспечения его сообщения с отсеком вулканизации 8 (эта подвижная перегородка также представлена на фиг.1 в положении герметичного изолирования данного отсека), и снабжен в своей выходной части отверстием 3, предназначенным для извлечения из камеры 1 комплекта 4 уже структурированных и расширенных заготовок 5с, причем отверстие извлечения 3 (показанное на фиг.1 в своем открытом положении) снабжено средством 3а, предназначенным для его открытия или перекрытия;
- средства 12, предназначенные для поочередной передачи текучей среды 6 под избыточным давлением из отсека извлечения 10 в отсек введения 7 и обратно (на фиг.1 схематически представлен орган 12а, предназначенный для приведения в движение текучей среды и представляющий собой, например, насос).
Операция структурирования, которая осуществляется в отсеке вулканизации 8, состоит в вулканизации каждого комплекта 4 поддающихся структурированию и расширению заготовок 5а в ванне текучей среды 6 под давлением таким образом, чтобы каждая заготовка взаимодействовала с ванной 6 независимо от отсека 8, причем температура ванны 6 имеет максимальную величину, заключенную в диапазоне от 110°С до 210°С, и абсолютное давление в ванне 6 имеет величину, по меньшей мере равную или превышающую 14 бар.
Что касается операции расширения, то она инициируется в отсеке вулканизации 8 в процессе структурирования (соответствующий агент вздутия, присутствующий в каждой заготовке, разлагается, что инициирует формирование ячеек), однако, фактическое расширение (в обычном понимании увеличения объема, которое придается данному термину в приведенном здесь описании), по существу имеет место только в отсеке извлечения 10 в том случае, когда этот отсек освобожден от текучей среды 6 и находится под атмосферным давлением.
Более конкретно, температура ванны 6, расположенной в отсеке вулканизации 8, имеет максимальную величину, заключенную в диапазоне от 110°С до 210°С, и абсолютное давление в этой ванне 6 имеет величину, по меньшей мере равную или превышающую 5 бар.
В соответствии с предлагаемым изобретением расширение каждой уже структурированной заготовки 5b, которое происходит при окончательном падении абсолютного давления до величины 1 бар, осуществляется таким образом, чтобы соответствующее увеличение объема каждой заготовки 5b не ограничивалось размерами отсека 10 для данной предохранительной опоры, или части такой опоры 5с, в ее структурированном и расширенном состоянии.
Это устройство может функционировать в непрерывном режиме, располагаясь в предпочтительном варианте реализации непосредственно позади постов формования заготовок (представляющих собой, например, экструдеры) и постов предварительного нагрева этих отформованных заготовок в печи и обеспечивая воспроизведение в темпе общего цикла функционирования следующих операций.
Из отсека извлечения 10 удаляют комплект 4 предохранительных опор, или участков таких опор, в уже структурированном и расширенном состоянии 5с под номером n, a затем переводят перегородку 11 в положение открытия для заполнения текучей средой 6 этого отсека 10 после перекрытия ее отверстия 3 таким образом, чтобы иметь возможность переместить на одну позицию каждый комплект 4, находящийся в камере 1. При этом комплект с номером n+1 уже структурированных и поддающихся расширению заготовок 5b оказывается расположенным в упомянутом отсеке 10 для его последующего расширения.
При этом параллельно вводят комплект 4 с более высоким номером (это номер n+3 в представленном на фиг.1 примере реализации) в отсек введения 7, предварительно открытый для атмосферного давления, после чего перекрывают отверстие 3 отсека 10 для передачи в направлении отсека 7 текучей среды 6, содержащейся в отсеке извлечения 10, как это показано стрелкой А на фиг.1 (при этом перегородка 11 отсека 10 предварительно переводится в положение закрытия).
Затем открывают отверстие 3 отсека извлечения 10 для обеспечения возможности расширения заготовок 5b комплекта 4 с номером n+1 вследствие уравновешивания с атмосферным давлением, а затем выполняют извлечение структурированных и расширенных заготовок 5с этого комплекта.
Параллельным образом осуществляют перемещение соответствующего номера комплектов 4, как об этом было сказано выше, внутри камеры 1, причем выравнивание давления между отсеками 7 и 8, с одной стороны, и отсеками 8 и 10, с другой стороны, делает возможным такое перемещение (стрелка В на фиг.1 иллюстрирует передачу текучей среды 6 из отсека 7 в отсек 10), и так далее.
На фиг.2 и 3 схематически представлен другой пример реализации устройства вулканизации в соответствии с предлагаемым изобретением, предназначенного для структурирования и расширения комплекта 4 заготовок 5а.
Это устройство вулканизации содержит отверстие 2, предназначенное для введения комплекта 4 поддающихся структурированию и расширению заготовок 5а (см. фиг.2) и для извлечения соответствующего комплекта 4 предохранительных опор, или участков таких опор, 5с в структурированном и расширенном состоянии, которые схематически представлены пунктиром на фиг.3 (в процессе операции расширения). Это устройство содержит также средства заполнения камеры 1, которые представляют собой канал 13, открывающийся отверстием 14 в камеру 1.
Канал 13 снабжен средством 15, которое имеет возможность скольжения герметичным образом по внутренней поверхности его стенки для создания давления текучей среды 6, содержащейся внутри камеры 1 (см. стрелку С на фиг.3, на которой отверстие 2 закрыто для заполнения камеры 1 текучей средой 6). Это средство 15 может быть выполнено, например, в виде поршня.
Текучая среда 6, используемая в данном примере реализации предлагаемого изобретения, предпочтительным образом представляет собой жидкость, причем точка кипения этой жидкости располагается выше температуры, используемой для структурирования и расширения, которая может иметь величину, изменяющуюся в диапазоне от 110°С до 210°С.
Кроме того, канал 13 выполнен с возможностью обеспечения возможности опорожнения или освобождения от этой текучей среды камеры 1.
Это устройство вулканизации содержит также средства нагрева 16 текучей среды 6, которые установлены вокруг камеры 1 и вокруг канала 13. Эти средства нагрева 16 могут представлять собой змеевик, по которому проходит теплонесущая текучая среда, или резистивный электрический нагревательный элемент.
Само собой разумеется, что устройство вулканизации, схематически представленное на фиг.2 и 3, содержит средства приема заготовок 5а внутри камеры 1, а также средства управления параметрами типа давления и температуры.
Другой пример реализации устройства вулканизации в соответствии с предлагаемым изобретением схематически представлен на фиг.4.
Это устройство вулканизации образовано в основном камерой 21, которая снабжена каналом подачи текучей среды 23 (см. стрелку D), открывающимся во внутреннюю полость камеры 21 на своем конце 23а, причем этот канал 23 связан с контуром нагрева и созданием давления в ванне 6 текучей среды, содержащейся в камере 21, и каналом выхода текучей среды, отличным от канала подачи 23 (этот контур нагрева и система создания давления, а также упомянутый канал выхода, не представлены на приведенных в приложении фигурах).
Само собой разумеется, что данное устройство содержит также средства, предназначенные для введения поддающихся структурированию и расширению заготовок 5а во внутреннюю полость камеры 21, а также средства, предназначенные для извлечения соответствующих предохранительных опор, или участков таких опор, 5с в уже структурированном и расширенном состоянии.
В примере реализации, представленном на фиг.4, входной канал 23 приспособлен для удержания с равномерными по высоте интервалами пластин 25, каждая из которых предназначена для приема одной заготовки 5а для ее последующего структурирования и расширения.
На фиг.4 схематически представлены заготовки 5а в целом тороидальной формы. Однако следует отметить, что каждая пластина 25 может принимать заготовки 5а, имеющие и любую другую форму, например, линейную, для получения линейных участков предохранительных опор вместо опор тороидальной формы.
Каждая пластина 25 снабжена средствами 26, предназначенными для центрирования соответствующей заготовки 5а в процессе ее установки. В примере, показанном на фиг.4, эти средства 26 образованы клином центрирования, вокруг которого должна быть размещена заготовка 5а.
В каждом из двух описанных выше примеров реализации устройства в соответствии с предлагаемым изобретением, с одной стороны, со ссылками на фиг.2 и 3, а с другой стороны, со ссылками на фиг.4, это устройство функционирует следующим образом.
Наподобие того, что было описано выше со ссылками на фиг.1, операция структурирования состоит в вулканизации поддающихся структурированию и расширению заготовок 5а в ванне 6 текучей среды под давлением таким образом, чтобы каждая заготовка взаимодействовала с ванной 6 независимо от стенок камеры 1, 21. Более конкретно, температура ванны 6 имеет максимальную величину в диапазоне от 110°С до 210°С и ее абсолютное давление имеет величину, по меньшей мере равную или превышающую 14 бар.
Что касается операции расширения, то она инициируется в упомянутой ванне 6 в условиях, когда температура этой ванны имеет максимальную величину в диапазоне от 110°С до 210°С и когда ее абсолютное давление имеет величину, по меньшей мере равную или превышающую 5 бар, а увеличение объема заготовки 5а, являющееся следствием расширения, фактически осуществляется после того, как эта заготовка снова оказывается под атмосферным давлением при помощи отверстия в камере 1, 21 (см. опоры 5с, представленные пунктиром на фиг.3 и 4).
Как уже было сказано выше со ссылками на фиг.1, здесь также следует отметить, что это расширение не ограничивается стенками камеры 1, 21.
Касаясь устройства вулканизации, представленного схематически на фиг.4, следует отметить, что вулканизация в ванне 6 благоприятным образом может быть осуществлена в непрерывном потоке текучей среды вследствие постоянной циркуляции этой текучей среды между упомянутым выходным каналом и упомянутым входным каналом 23.
Первая серия испытаний для структурирования и расширения
Было выполнено несколько испытаний с использованием для формирования заготовок двух поддающихся структурированию и расширению каучуковых композиций. Обе эти композиции выполнены на основе бутилового каучука и отличаются друг от друга главным образом в том смысле, что первая композиция А содержит подкрепляющий наполнитель, представляющий собой газовую сажу, тогда как вторая композиция В содержит подкрепляющий наполнитель, который представляет собой смесь газовой сажи и двуокиси кремния.
В таблице 1 детально представлены эти основные различия двух композиций.
| Таблица 1 (рсе: количество весовых частей на сто частей эластомера) | ||
| Компоненты, вводимые в смеситель | Композиция А (содержание в рсе) | Композиция В (содержание в рсе) |
| Газовая сажа N683 | 40 | 20 |
| Двуокись кремния "Zeosil 1165 МР" | - | 20 |
| Агент вздутия (азобисформамид) | 13 | 13 |
Каждая заготовка подвергалась предварительному нагреву при помощи горячего воздуха в электрической печи без давления на протяжении 70 минут до температуры 90°С.
Операция структурирования и расширения осуществлялась с использованием воды в качестве текучей среды вулканизации.
Использовалось устройство типа того, которое было описано выше со ссылками на фиг.4, таким образом, чтобы расход циркуляции воды между выходным каналом и входным каналом 23 поддерживался на уровне 15 литров воды в минуту.
В таблице II представлены специфические эксплуатационные условия, которые относятся к каждому выполненному испытанию перед окончательным снижением давления во внутреннем пространстве камеры 21 до атмосферного давления для реализации расширения структурированных заготовок.
Со ссылками на один эксплуатационный уровень предварительно определенной продолжительности (в минутах) указаны величины относительного давления в камере 21 (в барах) и соответствующей температуры (в °С). То же самое сделано для этапа окончательного охлаждения.
Касаясь опорожнения камеры 21, которое позволяет перевести давление во внутренней полости этой камеры от упомянутой избыточной величины до окончательной величины падения давления с целью осуществления расширения структурированных заготовок (то есть до атмосферного давления), следует отметить, что расход опорожнения регулируется таким образом, чтобы переход от упомянутой последней величины избыточного давления к атмосферному давлению осуществлялся за достаточно продолжительное время, которое в выполненных здесь испытаниях составляло по меньшей мере 30 секунд.
| Таблица II | |||||
| Испытание | Поддающаяся структурированию и расширению композиция | Длина заготовки (мм) | Первый уровень (бар, мин., °С) | Второй уровень (бар, мин., °С) | Охлаждение (бар, мин., °С) |
| 1 | А | 412 | 12-90-142 | - | 12-20-20 |
| 2 | А | 355 | 23-90-142 | - | 23-20-20 |
| 3 | А | 275 | 23-50-142 | - | 23-10-20 |
| 4 | А | 275 | 16-90-142 | - | 16-20-20 |
| 5 | А | 275 | 23-60-142 | 9-40-142 | 9-20-20 |
| 6 | А | 275 | 16-90-142 | 9-40-142 | 9-20-20 |
| 7 | А | 275 | 23-60-142 | 12-40-142 | 9-20-20 |
| 8 | В | 275 | 23-60-142 | 9-40-142 | 9-20-20 |
Затем был выполнен анализ предохранительных опор, которые были получены в результате этих испытаний. В таблице III перечислены размерные характеристики и характеристики ячеистой структуры полученных таким образом опор.
Каждая из этих структурированных и расширенных опор характеризуется, с одной стороны, промежуточным слоем В толщиной в несколько миллиметров, располагающимся изнутри в радиальном направлении от ее наружной поверхности, а с другой стороны, поверхностным слоем А, располагающимся на месте упомянутой наружной поверхности (см. фиг.5).
Касаясь измерения размерных параметров ячеек в центральном слое С каждой опоры, различают размеры в сердцевине и размеры на половине толщины.
Касаясь измерения размерных параметров ячеек в промежуточном слое В (последний столбец в таблице III), следует отметить, что речь идет о максимальных размерах на расстоянии 5 мм от наружной поверхности (поверхностный слой А) каждой опоры.
| Таблица III | |||||
| Структурированные и расширенные опоры | Ширина (мм) | Высота (мм) | Максимальные диаметры ячеек в сердцевине (мм) | Максимальные диаметры ячеек на половине толщины (мм) | Максимальные диаметры ячеек в слое В (мм) |
| 1 (выполнено | 115 | 63 | Не измерены | Не измерены | Не измерены |
| 2 опоры) | 165 | 110 | |||
| 2 | 182 | 123,5 | 0,2 | 0,2 | 0,3-0,5 |
| 3 | 105 | 50 | Не измерены | Не измерены | Не измерены |
| 4 | 190 | 130 | 0,3 | 0,3 | 0/5 |
| 5 | 193 | 106 | 0,5 | 0,5 | 0,5 |
| 6 | 197 | 111 | 1 | 1 | 0,7 |
| 7 | 192 | 121 | 0,3 | 0,3 | 0,4 |
| 8 | 208 | 118 | 1,8 | 1,3 | 0,7 |
Опора, полученная в испытании №1, представляет недостаточное структурирование вследствие недостаточной величины использованного в данном случае давления, то есть величины, которая не соответствует предлагаемому изобретению (12 бар относительного давления).
Опора, полученная в испытании №2, которая соответствует использованию относительного давления в камере 23 бар (максимальная величина давления, использованного во всей совокупности испытаний), представляет размеры ячеек в соответствии с предлагаемым изобретением (поскольку эти размеры заключены в диапазоне от 0,1 мм до 2 мм).
Опора, полученная в испытании №3, представляет недостаточное структурирование и расширение вследствие слишком короткого времени пребывания в ванне вулканизации. Это недостаточное расширение является результатом преждевременного прекращения реакции разложения агента вздутия.
Нетрудно понять, что увеличение времени пребывания заготовки в ванне вулканизации позволяет, в частности, придать данной опоре повышенное расширение по сравнению с расширением опоры, полученной, например, в испытании №3.
Опора, полученная в испытании №4 (с использованием единственного уровня относительного давления 16 бар), представляет удовлетворительное структурирование и расширение, вследствие чего размеры ее ячеек соответствуют условиям предлагаемого изобретения.
Опора, полученная в испытании №5 (с использованием двух различных уровней, значения относительного давления на которых составляют соответственно 23 бар и 9 бар), также представляет удовлетворительное структурирование и расширение.
Опора, полученная в испытании №6 (с использованием двух различных уровней, на которых величины относительного давления составляют соответственно 16 бар и 9 бар), представляет повышенное расширение по сравнению с расширением предыдущей опоры (полученной в испытании №5), о чем говорит по существу удвоенный размер ячеек.
Опора, полученная в испытании №7 (с использованием двух уровней, на которых величины относительного давления составляют соответственно 23 бар и 12 бар), также представляет удовлетворительные характеристики структурирования и расширения.
Что касается опоры, полученной в испытании №8 и содержащей смесь газовой сажи и двуокиси кремния в качестве подкрепляющего наполнителя, то она также представляет удовлетворительные характеристики структурирования и расширения. Кроме того, в данном случае это расширение является очень высоким в сердцевине полученной опоры.
Следует отметить, что каждая из опор, полученных при использовании способа в соответствии с предлагаемым изобретением характеризуется относительно близкими друг к другу значениями диаметров их ячеек от сердцевины к поверхности этих опор.
В то же время замечено, что промежуточный слой В в каждой опоре, выполненной в соответствии с предлагаемым изобретением, имеет толщину, меньшую, чем толщина аналогичного слоя в известных опорах подобного типа, выполненных при использовании традиционных способов, и что этот промежуточный слой В характеризуется общей плотностью, меньшей, чем плотность соответствующего слоя В в упомянутых известных опорах.
Здесь также следует отметить, что средний размер ячеек в поперечном сечении опоры является наиболее крупным в том случае, когда значения относительного давления на первом и втором уровнях составляют соответственно 16 бар и 9 бар (см. испытание №6), тогда как этот средний размер ячеек, наоборот, оказывается самым малым в случае использования одного единственного уровня относительного давления, величина которого составляет в данном случае 23 бар (испытание №2).
Вторая серия испытаний для структурирования и расширения
Было выполнено несколько испытаний в соответствии с предлагаемым изобретением с использованием для изготовления заготовок 4 каучуковых композиций, содержащих упомянутые выше композиции А и В, а также две другие поддающиеся структурированию и расширению композиции С и D, которые также выполнены на основе бутилового каучука.
В приведенной ниже таблице IV даны соответствующие составы этих каучуковых композиций С и D.
| Таблица IV (рсе: количество весовых частей на сто частей эластомера) | ||
| Компоненты, вводимые в смеситель | Композиция С (содержание в рсе) | Композиция D (содержание в рсе) |
| Газовая сажа N683 | 40 | 40 |
| Двуокись кремния «Zeosil 1165 МР» | - | - |
| Агент вздутия (азобисформамид) | 12 | 11 |
Каждая заготовка предварительно подвергалась нагреву при помощи горячего воздуха в вентилируемой печи на протяжении 70 минут и при температуре окружающего воздуха 100°С.
Операция структурирования и расширения, как и в предыдущем случае, выполняется при помощи непрерывного потока воды, создаваемого посредством устройства типа того, которое схематически представлено на фиг.4, таким образом, чтобы расходы циркуляции и опорожнения (для структурирования и расширения соответственно) поддерживались на уровне 15 литров воды в минуту.
В приведенной ниже таблице V указаны специфические эксплуатационные условия, которые относятся к каждому выполненному испытанию перед осуществлением снижения давления во внутреннем пространстве камеры 21 до атмосферного давления для осуществления расширения уже структурированных заготовок.
Со ссылками на эксплуатационный уровень предварительно определенной продолжительности (в минутах) в этой таблице указаны соответствующие величины давления (в барах) и температуры (в °С). Аналогичным образом приведена информация для этапа окончательного охлаждения.
| Таблица V | ||||||
| Испытание | Поддающаяся структурированию и расширению композиция | Периметр заготовки (мм) | Масса заготовки (г) | Первый уровень (бар, мин., °С) | Второй уровень (бар, мин., °С) | Охлаждение (бар, мин., °С) |
| 9 | А | 871 | 2785 | 23-95-142 | 23-15-20 | |
| 10 | А | 868 | 2738 | 23-55-146 | ||
| 11 | А | 859 | 2755 | 23-60-142 | 12-50-142 | 12-20-20 |
| 12 | А | 870 | 2782 | 23-60-142 | 9-40-142 | 9-20-20 |
| 13 | А | 856 | 2748 | 16-60-142 | 9-50-142 | 9-20-20 |
| 14 | А | 872 | 2778 | 16-60-142 | 12-40-142 | 12-20-20 |
| 15 | А | 867 | 2768 | 23-60-142 | 9-40-142 | 9-20-20 |
| 16 | А | 873 | 2768 | 23-60-142 | 9-40-142 | 9-20-20 |
| 17 | А | 869 | 2728 | 16-60-142 | 12-50-142 | |
| 18 | А | 856 | 2754 | 23-30-142 | 12-40-142 | 12-20-20 |
| 19 | А | 866 | 2763 | 23-60-142 | 9-40-142 | 9-20-20 |
| 20 | А | 868 | 2768 | 23-60-142 | 9-40-142 | 9-20-20 |
| 21 | А | 869 | 2772 | 23-60-142 | 9-40-142 | 9-20-20 |
| 22 | А | 867 | 2784 | 23-30-142 | 12-80-142 | 12-20-20 |
| 23 | D | 876 | 2765 | 23-60-142 | 9-40-142 | 9-20-20 |
| 24 | С | 976 | 1140 | 23-30-142 | 9-30-146 | 9-10-20 |
| 25 | С | 982 | 1144 | 23-30-146 | 9-40-146 | 9-20-20 |
| 26 | В | 814 | 2726 | 23-60-142 | 9-60-142 | 9-20-20 |
| 27 | В | 848 | 2746 | 23-60-142 | 9-50-142 | 9-20-20 |
| 28 | В | 865 | 2738 | 23-60-142 | 9-60-142 | 9-20-20 |
Затем был выполнен анализ опор, которые были получены в результате этих испытаний. В таблице VI указаны размерные характеристики и характеристики ячеек полученных таким образом опор.
Объемы полученных структурированных и расширенных опор были определены с использованием коэффициента формы, равного 0,8 (отношение фактического поперечного сечения опоры к прямоугольному поперечному сечению, в которое вписывается это фактическое поперечное сечение).
| Таблица VI | ||||||
| Структурированная и расширенная опора | Масса опоры (г) | Наружный периметр (мм) | Внутренний периметр (мм) | Ширина (мм) | Объем (литров) | Средняя плотность |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 9 | 2755 | 1907 | 1110 | 170 | 26,489 | 0,104 |
| 10 | 2708 | - | - | - | - | - |
| 11 | 2725 | 2007 | 1275 | 178 | 28,362 | 0,096 |
| 12 | 2752 | 2018 | 1300 | 178 | 28,212 | 0,098 |
| 13 | 2718 | 1987 | 1230 | 175 | 28,024 | 0,097 |
| 14 | 2748 | 1978 | 1190 | 163 | 26,211 | 0,105 |
| 15 | 2738 | 2002 | 1295 | 181 | 28,212 | 0,097 |
| 16 | 2738 | 2028 | 1320 | 185 | 29,414 | 0,093 |
| 17 | 2698 | 2050 | 1225 | 177 | 31,024 | 0,087 |
| 18 | 2724 | 1975 | 1236 | 183 | 28,885 | 0,094 |
| 19 | 2733 | 2022 | 1300 | 180 | 28,749 | 0,095 |
| 20 | 2738 | 2060 | 1345 | 182 | 29,602 | 0,092 |
| 21 | 2742 | 2048 | 1330 | 184 | 28,846 | 0,092 |
| 22 | 2754 | 1975 | 1203 | 173 | 27,757 | 0,099 |
| 23 | 2735 | 1800 | 1200 | 171 | 20,905 | 0,131 |
| 24 | 1110 | 2005 | 1455 | 87,5 | 10,085 | 0,110 |
| 25 | 1114 | 2033 | 1474 | 89 | 10,574 | 0,105 |
| 26 | 2696 | 1850 | 1020 | 170 | 26,034 | 0,104 |
| 27 | 2716 | 1900 | 1200 | 173 | 24,964 | 0,109 |
| 28 | 2708 | 1942 | 1185 | 160 | 24,500 | 0,111 |
Следует отметить, что средняя плотность структурированной и расширенной опоры, выполненной в соответствии с предлагаемым изобретением, может изменяться в широком диапазоне, простирающемся от 0,04 до 0,4, причем эти значения средней плотности, близкие к 0,04 или близкие к 0,4, могут быть получены соответственно с использованием способов, известных специалисту в данной области техники, путем увеличения или уменьшения содержания агента вздутия в составе соответствующей каучуковой композиции.
Следует также отметить, что средняя плотность, близкая к 0,13, которая была получена, например, в результате проведения испытания №23, позволяет придать сердцевине соответствующей опоры такую жесткость, которая адаптирована для минимизации ее деформации в процессе движения в результате возникающих при этом центробежных сил.
Результаты измерения объема полученной опоры, приведенные в таблице VI, показывают, что опоры в соответствии с испытаниями №11-28 представляют удовлетворительные характеристики структурирования и расширения, причем этому удовлетворительному расширению способствует указанный второй уровень давления, составляющий 9 бар или 12 бар (реализуемый вслед за первым уровнем, составляющим 23 бар или 16 бар и обеспечивающим возможность структурирования).
Также можно видеть, что каждая опора, выполненная в соответствии с предлагаемым изобретением, характеризуется значениями диаметров ячеек, весьма близкими друг к другу от сердцевины к поверхности этих опор.
В то же время можно видеть, что промежуточный слой В, который представлен в каждой опоре, выполненной в соответствии с предлагаемым изобретением, имеет толщину, по меньшей мере равную 5 мм, в отличие от значений толщины аналогичного слоя в опорах, выполненных традиционным способом, которые обычно имеют величину в диапазоне от 8 мм до 25 мм (для опор, имеющих значения ширины и высоты, составляющие соответственно примерно 200 мм и 120 мм), что позволяет минимизировать распространение в сердцевине данной опоры деформаций, связанных с напряжениями сдвига, и, соответственно, внутренний нагрев в этой сердцевине в процессе движения при нулевом давлении во внутренней полости соответствующей пневматической шины.
На фиг.6 и 7 схематически представлены два примера реализации профилей структурированных и расширенных опор, которые могут быть получены в результате использования способа структурирования и расширения в соответствии с предлагаемым изобретением, то есть при использовании способа, обеспечивающего возможность отказаться от литейной формы для осуществления структурирования заготовки.
В соответствии с примером реализации, схематически представленным на фиг.6, сформированная опора 5с содержит основание 30, которое предназначено для установки на соответствующий монтажный обод колеса либо непосредственно, либо при помощи специальной соединительной арматуры или другого средства связи, и гребень 31, который предназначен для упора во внутреннюю сторону беговой дорожки протектора покрышки пневматической шины в случае падения давления во внутренней полости этой пневматической шины.
В данном примере реализации эта опора 5с содержит несколько продольных канавок 32, проходящих на этом гребне 31 по существу перпендикулярно по отношению к нему и в направлении длины этой опоры 5с.
Здесь следует отметить, что способ в соответствии с предлагаемым изобретением позволяет также обеспечить получение профилей опоры 5с, содержащих, в дополнение к упомянутым канавкам 32, другие продольные канавки (не показаны на приведенных фигурах) по меньшей мере в одном из двух других направлений этой опоры 5с (например, канавки, выполненные на поверхности 33 данной опоры, соединяющей друг с другом ее основание 30 и ее гребень 31).
В соответствии с примером реализации, схематически представленным на фиг.7, полученная опора 5с содержит между своим основанием 40 и свои гребнем 41 выполненную в массе этой опоры продольную выемку 42, которая проходит в направлении длины упомянутой опоры.
Здесь следует отметить, что два упомянутых выше примера реализации профилей опор не могут быть получены в удовлетворительных условиях при использовании традиционных способов, в которых для структурирования заготовки применяется литейная форма, поскольку их соответствующие геометрические параметры не позволяют обеспечить извлечение таких опор из этой литейной формы в удовлетворительных условиях, то есть без того, чтобы снизить прочность опоры, извлеченной из такой формы.
1. Способ изготовления по меньшей мере одной частично структурированной заготовки (5b), предназначенной для формирования в структурированном и расширенном состоянии всей или части предохранительной опоры из эластомера (5с), обладающей ячеистой структурой с замкнутыми ячейками, причем предохранительная опора (5с) предназначена для установки на монтажный обод колеса внутри покрышки пневматической шины, отличающийся тем, что содержит этап расширения, заключающийся в том, что помещают упомянутую заготовку или каждую из таких заготовок (5b) в ванну (6) текучей среды под избыточным давлением, содержащейся во внутренней полости камеры (1, 21), причем температура ванны (6) имеет максимальную величину, находящуюся в диапазоне от 110 до 210°С, а абсолютное давление в ванне (6) имеет величину, по меньшей мере равную или превышающую 5 бар, изменяют дискретно или непрерывно абсолютное давление в ванне до окончательной величины расширения, по существу равной 1 бар, для осуществления расширения заготовки или каждой из заготовок (5b) таким образом, чтобы увеличение объема этих заготовок не было ограничено камерой (1, 21).
2. Способ изготовления по п.1, отличающийся тем, что изменяют дискретным или непрерывным образом абсолютное давление текучей среды в диапазоне между его максимальной величиной, меньшей или равной 26 бар, и величиной, меньшей, чем максимальная величина этого давления.
3. Способ изготовления по п.1, отличающийся тем, что используют жидкую текучую среду для вулканизации заготовки или каждой из таких заготовок (5b).
4. Способ изготовления по п.1, отличающийся тем, что используют газообразную текучую среду для вулканизации заготовки или каждой из таких заготовок (5b).
5. Способ изготовления по п.1, отличающийся тем, что охлаждают ванну (6) до температуры, величина которой меньше или равна 100°С, и при абсолютном давлении, величина которого находится в диапазоне от 1 до 26 бар.
6. Способ изготовления по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что вулканизируют в ванне (6) несколько заготовок (56) линейной и/или искривленной формы.
7. Способ изготовления по п.1, отличающийся тем, что перед этапом расширения проводят этап структурирования, в процессе которого вулканизируют поддающуюся расширению или расширенную заготовку или каждую такую заготовку (5а) в ванне (6) текучей среды под давлением, содержащейся внутри камеры (1, 21), таким образом, чтобы упомянутая или каждая такая заготовка (5а) взаимодействовала с ванной (6) независимо от камеры (1, 21), причем температура ванны (6) имеет максимальную величину, находящуюся в диапазоне от 110 до 210°С, и абсолютное давление в этой ванне (6) имеет величину, по меньшей мере равную или превышающую 14 бар.
8. Способ изготовления по п.1, отличающийся тем, что после этапа расширения проводят этап структурирования, в ходе которого вулканизируют поддающуюся расширению или расширенную заготовку или каждую такую заготовку в ванне текучей среды под давлением, содержащейся внутри камеры таким образом, чтобы упомянутая или каждая такая заготовка взаимодействовала с ванной независимо от камеры, причем температура ванны имеет максимальную величину, находящуюся в диапазоне от 110 до 210°С, и абсолютное давление в этой ванне имеет величину, по меньшей мере равную или превышающую 14 бар.
9. Устройство структурирования и расширения по меньшей мере одной частично структурированной заготовки (5b), содержащее камеру (1), снабженную по меньшей мере одним отверстием (2, 3), предназначенным для введения и извлечения упомянутой заготовки или каждой такой заготовки (5а, 5с), средствами приема (25) упомянутой заготовки или каждой такой заготовки (5а), средствами заполнения (13) камеры (1) жидкой или газообразной текучей средой и средствами нагрева (16) и создания давления (15) текучей среды, содержащейся внутри камеры (1), отличающееся тем, что камера (1) содержит отсек введения (7), снабженный в своей входной части отверстием (2), предназначенным для введения в этот отсек (7) комплекта (4) поддающихся структурированию и расширению заготовок (5а) для их вулканизации, причем отверстие введения (2) снабжено средством (2а) его перекрытия, отсек вулканизации (8), выполненный позади отсека введения (7) и снабженный в своей входной части первой подвижной перегородкой (9), предназначенной для установления сообщения этого отсека с отсеком введения (7), причем отсек вулканизации (8) предназначен для содержания нагретой и находящейся под давлением текучей среды для получения комплекта (4) структурированных и расширенных заготовок (56), отсек извлечения (10), выполненный позади упомянутого отсека вулканизации (8), снабженный в своей входной части второй подвижной перегородкой (11), предназначенной для установления сообщения этого отсека с отсеком вулканизации (8), и снабженный в своей выходной части отверстием (3) для установления его сообщения с атмосферным давлением для извлечения из камеры (1) комплекта (4) структурированных и расширенных заготовок (5с), причем отверстие извлечения (3) снабжено средством (3а), предназначенным для его перекрытия, и средства (12), предназначенные для чередующейся передачи текучей среды под избыточным давлением из отсека извлечения (10) в отсек введения (7) и обратно из отсека введения (7) в отсек извлечения (10).
10. Устройство структурирования и расширения по п.9, отличающееся тем, что средства заполнения (13) камеры (1) выполнены в виде канала, открывающегося в отверстие (14) камеры (1), причем этот канал (13) снабжен средством (15), выполненным с возможностью скольжения герметичным образом по внутренней поверхности стенки этого канала для создания давления текучей среды, содержащейся внутри камеры (1), причем этот канал (13) также выполнен с возможностью опорожнения камеры (1), при этом средства нагрева (16) текучей среды установлены вокруг камеры (1) и вокруг канала (13).
11. Предохранительная опора (5с) или участок опоры (5с), предназначенный для пневматической шины, причем упомянутая опора или участок такой опоры (5с) изготовлен из структурированной и расширенной каучуковой композиции, имеющей ячеистую структуру с замкнутыми ячейками, и эта опора (5с) предназначена для установки на монтажный обод колеса внутри покрышки пневматической шины, отличающаяся тем, что она содержит изнутри в радиальном направлении от ее наружной поверхности промежуточный слой (В), толщина которого имеет величину в диапазоне от 5 до 30% от наименьшего размера поперечного сечения участка (5с) и плотность которого меньше плотности сердцевины (С) участка (5с).
12. Предохранительная опора (5с) или участок опоры (5с) по п.11, отличающаяся тем, что она имеет максимальную плотность в поверхностном слое (А) на месте расположения ее наружной поверхности и снаружи в радиальном направлении от промежуточного слоя (В).
13. Предохранительная опора (5с) или участок опоры (5с) по п.12, отличающаяся тем, что она имеет среднюю плотность в диапазоне от 0,04 до 0,4 кг/дм3.
14. Предохранительная опора (5с) или участок опоры (5с) по п.13, отличающаяся тем, что она имеет среднюю плотность, по существу составляющую 0,13 кг/дм3.
15. Предохранительная опора (5с) или участок опоры (5с) по п.14, отличающаяся тем, что соответствующие диаметры ячеек изменяются в среднем в диапазоне от 0,1 до 2 мм на поперечном сечении опоры или ее участка (5с).
16. Предохранительная опора (5с) или участок опоры (5с) по п.11, отличающаяся тем, что она выполнена из одной или нескольких заготовок (5а), каждая из которых изготовлена на основе сополимера изопрена и изобутилена.
17. Предохранительная опора (5с) или участок опоры (5с) по п.16, отличающаяся тем, что она содержит в качестве подкрепляющего наполнителя смесь, содержащую от 10 до 30 pce двуокиси кремния и от 10 до 30 pce газовой сажи.
18. Предохранительная опора (5с) или участок опоры (5с) по п.11, содержащая основание (30, 40), предназначенное для установки на монтажный обод колеса, и гребень (31, 41), предназначенный для упора в беговую дорожку протектора пневматической шины в случае падения давления внутри этой пневматической шины, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере одну продольную канавку (32), расположенную на гребне (31) этой опоры по существу перпендикулярно ему и в направлении длины опоры или участка опоры (5с).
19. Предохранительная опора (5с) или участок опоры (5с) по п.11, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере одну продольную выемку (42) в своей массе, которая проходит в направлении длины опоры или участка опоры (5с).
20. Предохранительная опора (5с) или участок опоры (5с) по п.11, отличающаяся тем, что она имеет по существу тороидальную форму.
21. Предохранительная опора (5с) или участок опоры (5с) по п.11, отличающаяся тем, что она имеет по существу форму участка тора.
22. Предохранительная опора (5с) или участок опоры (5с) по п.11, отличающаяся тем, что она имеет по существу линейную форму.
