专利名称：弹性复合结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及帘线增强的橡胶制品。
背景技术：
由平行并置的层所构成的阵列来提高拉伸强度的弹性材料在有关技术领域是周知的。
授予Kurukow的美国专利No.5244436中所述的动力传递带是这方面的例子之一。该专利公开的三角皮带包括埋设于粘合橡胶层中的一批沿纵向延伸的承载帘线，具有一批埋设于第二橡胶中沿横向延伸的帘线的压缩部，以及插设于以上两层之间用以保持其间空隙由此来防止横向延伸的帘线和承载帘线间偶然接触的增强橡胶层。
其他的产品例如输送带、轮胎和软管，类似地是由帘线增强。
美国专利No.3607592公开的便携式橡胶平台具有由一层横向编织件分开的橡胶钢丝帘线3与6的帘布层，以取得单向的纵向刚性。该发明涉及到的便携式平台适用于例如临时性便桥、桥形通道和其他人行道以及在不结实地面或沼地上的临时道路。
该项发明的便携式平台包括的绕性结构中埋设有复合增强件。后者具有编织增强件以及至少两层各是挠性的横向实质上非延伸性的金属帘线，各层中的金属帘线基本上相互平行排列且大致垂直于平台的长向。这些横向金属帘线层相互分开到足以使作为整体的平台具有显著程度的刚性，而此复合增强件中插设的编织成份则设在各横向金属帘线层和毗连的横向金属帘线层之间。
根据上述发明的一个方面，所述的便携式平台具有的复合增强件包括一层纵向的实质上非延伸的金属帘线，这些帘线基本上相互平行并与平台的长向平行，这一纵向金属帘线层设在此复合增强件的插入的编织成份和挨近平台承载面铺设的横向金属帘线层之间。
纵向金属帘线可以是连续的或不连续的。当它们是不连续的时，它们可以成相互平行、叠置的关系。这些不连续的金属帘线可取任意方便长度。
通常，这种金属帘线是钢丝帘线。此钢丝帘线最好具有＜5％的百分伸长率。适用的帘线包括钢丝的缠结股线，例如这种帘线可以包括6～24股直径约0.001～0.010英寸的钢丝。这些帘线通常排列成紧密的并列关系，也可以适当地排列成每时有8～24帘线的密度。
这种复合增强件最好包括两层横向钢丝帘线而于这两层之间有单层的编织增强件，另在这编织层与更接近平台承载面的横向钢丝帘线层之间设置有纵向的钢丝帘线层。
上述先有技术的发明提供的便携式平台只需从两端的支承处施加例如约50～80lbs./in的中等大小的张力就可使之装配起。这样的平台具有相当大的刚度，能在人或车辆停在或沿平台行进而以其重量作用于平台边缘上时，不会使边缘发生任何形式的弯垂，约束了平台的挠曲。这种平台能够卷拢起以方便的或卷形式运送。
此外，在编织增强件之上的纵向金属帘线层能相对于向下作用到平台承载面的载荷提供纵向刚度。
当采用了不连续的纵向金属帘线时，尽管它们能为平台提供纵向刚度，但还添加了连续的纵向金属帘线来赋予平台以抗张强度，此时的抗张强度是完全由编织增强件提供的。由于金属帘线具有实质上的非延伸性，即使是当金属帘线是不连续的时，也不会发生金属帘线的纵向弯垂，除非是在这种不连续纵向金属帘线下的编织增强件显著地伸展时，而这是需要相当大的力的。但是，此平台可以使承载面处于最外面容易地卷拢成卷，这是由于平台在此方向的弯曲只要求在此非延伸性金属帘线下的该编织增强件有切向压力。
这里所描述的本发明已发现了一种新颖和有效的方法来构成一种在弯曲刚性上有差别的复合结构，此差别是通过平行帘线的两个相分开的不同阵列间模量的变化或通过帘线百分伸长率的变化而形成的。
本发明的概述一种复合的弹性帘线增强结构45具有第一外表面42和第二外表面44。此第一与第二外表面42、44是分开的。在弹性结构45内有平行帘线41，43的两个不同阵列。平行帘线41的第一阵列具有为X的第一模量E。平行帘线43的第二阵列具有的第二模量E在于X而最好是约为10GP1。第一与第二阵列的帘线41、43内弹性材料密封。这两个阵列的帘线41、43大致平行并与其他阵列分开。帘线41的第一阵列位于第一表面42附近，而帘线43的第二阵列位于第二表面44附近。复合结构45具有横切帘线41、43的阵列且大致垂直于第一和第二表面42、44的弯曲刚性，在一个方向上的大于沿另一个方向上的。
第一阵列中的帘线41的数量可以大于、同于或小于第二阵列中的帘线43的数量。
第二阵列中的帘线43最好是大致非延伸的，并在荷载下具有小于第一阵列中帘线41的百分延伸率。
附图简述
图1A和1B示明的复合结构分别在其各个第一和第二表面上横向地加载。
图2A、2B示明采用了本发明的复合结构的轮胎的横剖图。
图3A、3B与3C示明了在图2A、2B的轮胎和先有技术轮胎示意图中的复合胎壁结构。
本发明的详细说明为能够更好地理解本发明的原理，构造了图1A和1B中所示的复合试验样品结构45。为简明起见，所用的橡胶层都属同一类型且具有同样的性质。增强平行帘线41的定位深度D1为3.1mm，是具有模量13GPa的人造丝帘线并具有30计数的每英寸经纱数(epi)。这些增强平行帘线43是构成18epi的1+5×0.18mm的钢丝帘线，定向成与人造丝帘线41平行，埋设于橡胶中而与人造丝帘线41分开6.34mm的距离D2，钢丝帘线43则与试样45的底面分开8.23mm的距离D3。试样45具有在负荷作用点下的试样跨距或长度为152.4mm，具有的宽度为38mm，厚度则是D1、D2与D3的和。
此矩形试样45首先如图1A所示加载，在10mm挠曲下记录的荷载为64N(牛顿)。然后将试样45按图1B所示加载。所换向的顶部与底部加载造成10mm挠曲需要的荷载为136N。第二个试样与第一试样的一致但具有两层人造丝帘线如图1A所示地加载，最终的荷载只有20N。
这种全人造丝帘布层试样45与先有技术的结构类似。上述试验证明，具有两层模量显著差别的帘线的复合件，取决于加载方向能使弯曲刚度有很大不同。图1A与1B中的加载形式形成的帘线41、43的张紧或受压状态与所加荷载的方向有关。
下述的试验是把上述原理用于规格P235/55R17的试验轮胎。图3A的轮胎100是先有技术轮胎，类似于图2A的轮胎10，但在帘布层380、400中只有人造丝，在此用作对比轮胎。在图3B的结构中试验了相同结构与规格的轮胎，其中帘布层40的帘线43是具有epi为18的1+5×0.18mm的钢丝帘线，沿径向设于与先有技术轮胎的帘布层380相同的帘布层38中人造丝帘线41之外。其地所有结构材料与对比与对比轮胎100和第一试验轮胎10的相同。人造丝帘布层的对比轮胎100具有的有效刚性度在26psi下为1516lbs./in，在35psi下为1787lbs./in。第一试验轮胎具有充气至26psi时的刚性度1541lbs./in和在35psi下的刚性度1816 lbs./in。在Opsi充气压力下，第一试验轮胎的刚性度为773lbs./in。第二试验轮胎构造成使其中的人造丝帘线41位于帘布层40内并沿径向在帘布层38的钢丝帘线43之外，如图3C所示。此第二试验轮胎的刚性度在26psi和35psi分别为1557与1847。在O充气压力下，此第二试验轮胎的刚性度为789lbs./in。
从上述原理的应用中可以看出，帘线41的阵列为了获得弯曲刚度差并不需要与帘线43的阵列均匀地分开，但最大间隔的地点将是取得或即使最大刚度的位置。
从在轮胎的应用中还可看到，这种复合结构可以是曲线式或非直线式的。
本发明的一般性原理当应用到弹性制品上时，可以将复合式的弹簧或类似的阻尼器制成为具有能作为帘线模量或伸长率函数的方向刚性度。
还可以看到，这种复合结构的弯曲轴线A位于最靠近有最高模量的帘线处。
为阐明本发明，上面示明了几个有代表性的实施例，但应认识到，内行的人在不脱离本发明的精神与范围的前提下是可以作出种种改变与调整的。
权利要求
1.一种复合结构，此复合结构具有弹性结构，此结构具有第一外表面和第二外表面，此第二外表面与第一外表面相隔开，此复合结构的特征在于具有第一模量E为X的平行帘线的第一阵列和具有第二模量E大于X的平行帘线的第二阵列，此第一和第二阵列中的帘线密封于弹性材料中，这两个阵列中的帘线大致地平行并与其他阵列相隔开，此第二阵列邻近上述第二外表面；其中此复合结构具有的横切所述帘线阵列且相对于所述第一和第二表面的弯曲刚度，在一个方向上大于另一个方向上。
2.权利要求1所述的复合结构，其中第一阵列中的帘线数量大于第二阵列中的帘线数量。
3.权利要求1所述的复合结构，其中第一阵列中帘线的百分伸长率大于第二阵列中的帘线。
全文摘要
具有两个阵列平行帘线(41,43)的弹性复合结构(45),各阵列的帘线(41,43)具有不同的模量或百分伸长率。帘线(41,43)的阵列相隔开,提供了有加载方向有关的不同的弯曲刚度。
文档编号B60C9/04GK1258246SQ98805525
公开日2000年6月28日 申请日期1998年4月17日 优先权日1997年5月29日
发明者A·普拉卡斯, T·R·奥尔雷, G·R·图布, R·E·哈尔 申请人:固特异轮胎和橡胶公司