專利名稱：彈性復合結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及簾線增強的橡膠制品。
背景技術：
由平行并置的層所構成的陣列來提高拉伸強度的彈性材料在有關技術領域是周知的。
授予Kurukow的美國專利No.5244436中所述的動力傳遞帶是這方面的例子之一。該專利公開的三角皮帶包括埋設于粘合橡膠層中的一批沿縱向延伸的承載簾線，具有一批埋設于第二橡膠中沿橫向延伸的簾線的壓縮部，以及插設于以上兩層之間用以保持其間空隙由此來防止橫向延伸的簾線和承載簾線間偶然接觸的增強橡膠層。
其他的產品例如輸送帶、輪胎和軟管，類似地是由簾線增強。
美國專利No.3607592公開的便攜式橡膠平臺具有由一層橫向編織件分開的橡膠鋼絲簾線3與6的簾布層，以取得單向的縱向剛性。該發(fā)明涉及到的便攜式平臺適用于例如臨時性便橋、橋形通道和其他人行道以及在不結實地面或沼地上的臨時道路。
該項發(fā)明的便攜式平臺包括的繞性結構中埋設有復合增強件。后者具有編織增強件以及至少兩層各是撓性的橫向實質上非延伸性的金屬簾線，各層中的金屬簾線基本上相互平行排列且大致垂直于平臺的長向。這些橫向金屬簾線層相互分開到足以使作為整體的平臺具有顯著程度的剛性，而此復合增強件中插設的編織成份則設在各橫向金屬簾線層和毗連的橫向金屬簾線層之間。
根據(jù)上述發(fā)明的一個方面，所述的便攜式平臺具有的復合增強件包括一層縱向的實質上非延伸的金屬簾線，這些簾線基本上相互平行并與平臺的長向平行，這一縱向金屬簾線層設在此復合增強件的插入的編織成份和挨近平臺承載面鋪設的橫向金屬簾線層之間。
縱向金屬簾線可以是連續(xù)的或不連續(xù)的。當它們是不連續(xù)的時，它們可以成相互平行、疊置的關系。這些不連續(xù)的金屬簾線可取任意方便長度。
通常，這種金屬簾線是鋼絲簾線。此鋼絲簾線最好具有＜5％的百分伸長率。適用的簾線包括鋼絲的纏結股線，例如這種簾線可以包括6～24股直徑約0.001～0.010英寸的鋼絲。這些簾線通常排列成緊密的并列關系，也可以適當?shù)嘏帕谐擅繒r有8～24簾線的密度。
這種復合增強件最好包括兩層橫向鋼絲簾線而于這兩層之間有單層的編織增強件，另在這編織層與更接近平臺承載面的橫向鋼絲簾線層之間設置有縱向的鋼絲簾線層。
上述先有技術的發(fā)明提供的便攜式平臺只需從兩端的支承處施加例如約50～80lbs./in的中等大小的張力就可使之裝配起。這樣的平臺具有相當大的剛度，能在人或車輛停在或沿平臺行進而以其重量作用于平臺邊緣上時，不會使邊緣發(fā)生任何形式的彎垂，約束了平臺的撓曲。這種平臺能夠卷攏起以方便的或卷形式運送。
此外，在編織增強件之上的縱向金屬簾線層能相對于向下作用到平臺承載面的載荷提供縱向剛度。
當采用了不連續(xù)的縱向金屬簾線時，盡管它們能為平臺提供縱向剛度，但還添加了連續(xù)的縱向金屬簾線來賦予平臺以抗張強度，此時的抗張強度是完全由編織增強件提供的。由于金屬簾線具有實質上的非延伸性，即使是當金屬簾線是不連續(xù)的時，也不會發(fā)生金屬簾線的縱向彎垂，除非是在這種不連續(xù)縱向金屬簾線下的編織增強件顯著地伸展時，而這是需要相當大的力的。但是，此平臺可以使承載面處于最外面容易地卷攏成卷，這是由于平臺在此方向的彎曲只要求在此非延伸性金屬簾線下的該編織增強件有切向壓力。
這里所描述的本發(fā)明已發(fā)現(xiàn)了一種新穎和有效的方法來構成一種在彎曲剛性上有差別的復合結構，此差別是通過平行簾線的兩個相分開的不同陣列間模量的變化或通過簾線百分伸長率的變化而形成的。
本發(fā)明的概述一種復合的彈性簾線增強結構45具有第一外表面42和第二外表面44。此第一與第二外表面42、44是分開的。在彈性結構45內有平行簾線41，43的兩個不同陣列。平行簾線41的第一陣列具有為X的第一模量E。平行簾線43的第二陣列具有的第二模量E在于X而最好是約為10GP1。第一與第二陣列的簾線41、43內彈性材料密封。這兩個陣列的簾線41、43大致平行并與其他陣列分開。簾線41的第一陣列位于第一表面42附近，而簾線43的第二陣列位于第二表面44附近。復合結構45具有橫切簾線41、43的陣列且大致垂直于第一和第二表面42、44的彎曲剛性，在一個方向上的大于沿另一個方向上的。
第一陣列中的簾線41的數(shù)量可以大于、同于或小于第二陣列中的簾線43的數(shù)量。
第二陣列中的簾線43最好是大致非延伸的，并在荷載下具有小于第一陣列中簾線41的百分延伸率。
附圖簡述

圖1A和1B示明的復合結構分別在其各個第一和第二表面上橫向地加載。
圖2A、2B示明采用了本發(fā)明的復合結構的輪胎的橫剖圖。
圖3A、3B與3C示明了在圖2A、2B的輪胎和先有技術輪胎示意圖中的復合胎壁結構。
本發(fā)明的詳細說明為能夠更好地理解本發(fā)明的原理，構造了圖1A和1B中所示的復合試驗樣品結構45。為簡明起見，所用的橡膠層都屬同一類型且具有同樣的性質。增強平行簾線41的定位深度D1為3.1mm，是具有模量13GPa的人造絲簾線并具有30計數(shù)的每英寸經(jīng)紗數(shù)(epi)。這些增強平行簾線43是構成18epi的1+5×0.18mm的鋼絲簾線，定向成與人造絲簾線41平行，埋設于橡膠中而與人造絲簾線41分開6.34mm的距離D2，鋼絲簾線43則與試樣45的底面分開8.23mm的距離D3。試樣45具有在負荷作用點下的試樣跨距或長度為152.4mm，具有的寬度為38mm，厚度則是D1、D2與D3的和。
此矩形試樣45首先如圖1A所示加載，在10mm撓曲下記錄的荷載為64N(牛頓)。然后將試樣45按圖1B所示加載。所換向的頂部與底部加載造成10mm撓曲需要的荷載為136N。第二個試樣與第一試樣的一致但具有兩層人造絲簾線如圖1A所示地加載，最終的荷載只有20N。
這種全人造絲簾布層試樣45與先有技術的結構類似。上述試驗證明，具有兩層模量顯著差別的簾線的復合件，取決于加載方向能使彎曲剛度有很大不同。圖1A與1B中的加載形式形成的簾線41、43的張緊或受壓狀態(tài)與所加荷載的方向有關。
下述的試驗是把上述原理用于規(guī)格P235/55R17的試驗輪胎。圖3A的輪胎100是先有技術輪胎，類似于圖2A的輪胎10，但在簾布層380、400中只有人造絲，在此用作對比輪胎。在圖3B的結構中試驗了相同結構與規(guī)格的輪胎，其中簾布層40的簾線43是具有epi為18的1+5×0.18mm的鋼絲簾線，沿徑向設于與先有技術輪胎的簾布層380相同的簾布層38中人造絲簾線41之外。其地所有結構材料與對比與對比輪胎100和第一試驗輪胎10的相同。人造絲簾布層的對比輪胎100具有的有效剛性度在26psi下為1516lbs./in，在35psi下為1787lbs./in。第一試驗輪胎具有充氣至26psi時的剛性度1541lbs./in和在35psi下的剛性度1816 lbs./in。在Opsi充氣壓力下，第一試驗輪胎的剛性度為773lbs./in。第二試驗輪胎構造成使其中的人造絲簾線41位于簾布層40內并沿徑向在簾布層38的鋼絲簾線43之外，如圖3C所示。此第二試驗輪胎的剛性度在26psi和35psi分別為1557與1847。在O充氣壓力下，此第二試驗輪胎的剛性度為789lbs./in。
從上述原理的應用中可以看出，簾線41的陣列為了獲得彎曲剛度差并不需要與簾線43的陣列均勻地分開，但最大間隔的地點將是取得或即使最大剛度的位置。
從在輪胎的應用中還可看到，這種復合結構可以是曲線式或非直線式的。
本發(fā)明的一般性原理當應用到彈性制品上時，可以將復合式的彈簧或類似的阻尼器制成為具有能作為簾線模量或伸長率函數(shù)的方向剛性度。
還可以看到，這種復合結構的彎曲軸線A位于最靠近有最高模量的簾線處。
為闡明本發(fā)明，上面示明了幾個有代表性的實施例，但應認識到，內行的人在不脫離本發(fā)明的精神與范圍的前提下是可以作出種種改變與調整的。
權利要求
1.一種復合結構，此復合結構具有彈性結構，此結構具有第一外表面和第二外表面，此第二外表面與第一外表面相隔開，此復合結構的特征在于具有第一模量E為X的平行簾線的第一陣列和具有第二模量E大于X的平行簾線的第二陣列，此第一和第二陣列中的簾線密封于彈性材料中，這兩個陣列中的簾線大致地平行并與其他陣列相隔開，此第二陣列鄰近上述第二外表面；其中此復合結構具有的橫切所述簾線陣列且相對于所述第一和第二表面的彎曲剛度，在一個方向上大于另一個方向上。
2.權利要求1所述的復合結構，其中第一陣列中的簾線數(shù)量大于第二陣列中的簾線數(shù)量。
3.權利要求1所述的復合結構，其中第一陣列中簾線的百分伸長率大于第二陣列中的簾線。
全文摘要
具有兩個陣列平行簾線(41,43)的彈性復合結構(45),各陣列的簾線(41,43)具有不同的模量或百分伸長率。簾線(41,43)的陣列相隔開,提供了有加載方向有關的不同的彎曲剛度。
文檔編號B60C9/04GK1258246SQ98805525
公開日2000年6月28日 申請日期1998年4月17日 優(yōu)先權日1997年5月29日
發(fā)明者A·普拉卡斯, T·R·奧爾雷, G·R·圖布, R·E·哈爾 申請人:固特異輪胎和橡膠公司