漏气保用轮胎支架的制作方法

专利名称：漏气保用轮胎支架的制作方法
技术领域：
本发明涉及充气轮胎，特别涉及充气轮胎的漏气保用轮胎支架。
RFT的车轮组件的一个实施方案包括一个轮辋、一个安装在轮辋上的轮胎和一个夹在轮胎内表面与轮辋外周表面之间的支架。该支架允许轮胎有限地变形，使得轮胎不会沿其各个边与轮辋分离。
该支架一般采用一种合成材料，比如一种聚合物。生产该支架的一个挑战是需要提供具有足够强度的一体的结构，使得在转动过程中的向外离心力不会使RFT支架有较大的变形。此外，当轮胎转动轮胎接触到支架时，该支架需要能够支承轮胎上车辆的重量。结构一体性与结构柔韧性相平衡，这是因为将轮胎安装到轮辋上之前，该支架轻微变形而嵌入到轮胎中。
生产RFT支架的典型工艺包括一些类型的模制。该支架的模具可以包括一个大约3mm宽的狭窄通道，其加工在模具的内部和外围附近。在模制工艺过程中通过提供加强件，该聚合物支架可以被加强以有利于在不利的情况下保持其结构的一体性。加强部分在模制前置于通道中，聚合物通过通道流入，将加强部分封入模制的RFT支架中。
对于生产费用的经济性的支持而言，重要的是RFT加强件能够被生产和置于模具中而形成RFT支架的速度和效率。RFT加强件的成本和布置需要的相应时间可以由仪器控制，来确定RFT支架的生产是否能够赢利。在本发明之前，尚没有一种制造适合于快速放置的RFT加强件的能赢利的生产方法。
先前技术主要采用一种加强材料网格，典型地被称之为机织“粗织纱稀平布”，其绕心轴缠绕多次形成一个圆柱形，然后切开，从心轴上取下。其缠绕层数至少部分由所希望的，作为强度指示的抵制变形的加强件的量来决定，当其它参数是常数时，层数越多提供的强度越大。多层的粗织纱稀平布加强件接着被“塞”入模具通道中，然后聚合物流入模具。
然而，如果加强件特别柔软而没有使其方便嵌入到通道的稳定的形状或压实度，加强件嵌入时间可能相对较长。而且，柔软的布类型的加强件通常是以单独的单元形成的，会增加支架的费用。
其它参数也可以影响生产效率。材料，尤其是纤维材料，可以具有称之为“顶层”(loft)的延伸厚度，其单个纤维与相邻纤维分开一定的空间。顶层在将材料嵌入到狭窄的模具空腔中时可以产生困难。并且，如果在使用中各层相互分开或分成更细层，则多层粗织纱稀平布或其它加强材料可能增加将多层材料嵌入到模具中的难度。
因此，需要一种改进的RFT支架加强件和RFT支架。其加强件能够很容易地嵌入到支架模具中，而且是费用经济地制造的，其制造产品可以很容易识别。需要一种稳定、刚性较强的加强件，允许自动和手动过程时加强件的协调放置。
此外，本发明提供一种模制的RFT支架，其包括该RFT支架加强件。本发明还涉及一种车轮组件，其包括一个轮胎、一个轮辋和一个在轮辋和轮胎之间的RFT支架，其中支架包括RFT加强件。这种RFT支架可以具有一种着色指示物，其形成或足够应用于指示该支架的一个或多个属性。
有利的是，在至少一个实施方案中，本发明提供了一种制造RFT加强件的方法，其包括绕心轴缠绕一根细丝材料形成一个管状元件，将细丝材料连在一起，以及剪开材料形成至少一个整体RFT加强件。RFT加强件可以提供给模具从而形成RFT支架。
本发明还提供一种制造RFT支架的方法，其包括将至少一个RFT加强件放置到一个RFT支架模具的部分中，加强件是整体的，且当从大约两米高处降落到一个硬表面上时，当RFT加强件的轴线基本上垂直重力时，具有足够的刚度，使之变形大约20％或更少，将可模制弹性体或弹性体形成材料注射到模具中；可模制材料流过至少一个加强件的部分；允许可模制材料至少部分固化形成RFT支架。
本发明还提供了一种制造RFT加强件的方法，其包括形成一种环绕心轴的加强材料；连接至少一部分加强件材料和另一部分加强件材料；选择性地将加强件材料切成圆柱形的段；因此形成至少一个整体的具有一个有效层的RFT加强件。
本发明还提供一种制造RFT加强件的方法，其包括提供一种管形元件，将管形元件切成更短的圆柱段，形成一个或更多的整体的RFT加强件。
而且，本发明还提供了一种制造RFT加强件的方法，包括提供一个用于RFT加强件的模具，将细丝混合到可模制材料中，通过绕圆形模具切向模制，注射可模制材料沿周向对齐可模制材料中的细丝，形成RFT加强件。
图2是RFT支架的立体简图。
图3是RFT支架的另一实施方案的侧视简图。
图4是RFT加强件的简图。
图5A是RFT支架的另一实施方案的立体简图。
图5B是图5A所示实施方案的开口型式的局部剖视简图。
图6是一种生产细丝缠绕的RFT加强件的系统的简图。
图6a是横向元件和环向元件及相应的绕组的一个实施方案的详解图。
图7是通过用加强材料包裹心轴而生产一种RFT加强件的系统的另一实施方案的简图。
图8是模制一种RFT加强件的系统的另一实施方案的简图。
图9是生产具有纵向元件的加强件的系统的另一实施方案的简图。


图10是采用切向模制工艺生产RFT加强件的系统的另一实施方案的简图。
图11是具有一个着色指示物的RFT支架的立体简图。
图12a-12f是RFT支架的着色指示物示例的立体简图。
图1是一车轮组件的局部剖视图。一个车轮组件10包括一个轮辋12、一个安装在轮辋上的轮胎14，以及安装在轮胎内侧表面和轮辋外侧表面之间的RFT支架16。在一些实施方案中，轮辋12可以包括一个中心支架24，其允许将车轮组件10安装到车辆上(未示出)。中心支架24通常可以是一个辐板、辐条或其它附加部件，可以包括一个分离的多片部件，如在商用卡车工业的车轮组装中所熟知的。轮辋12还包括一个第一轮缘26和一个第二轮缘28。RFT支架16的外径一般等于或大于胎圈30和32处的轮胎14的内径。RFT支架16通常从至少一个方向上被从圆周方向压缩成椭圆形，所以RFT支架通常可以在将其插入到轮辋12上之前被嵌入到轮胎14中。因此，支架16刚性比较好，可以轮胎在未充气时支撑载荷，但其又有足够的柔韧性，以便改变形状进行安装。RFT支架的材料参考图2进行说明。
RFT支架16包括一个外环18，一个内环20和置于它们之间的一个中心辐板。并且，RFT支架16包括至少一个在其内部模制出的RFT加强件22。RFT支架可以在一个或多个RFT支架表面上具有一个着色指示物，将参考图11-12对此进行更详细的描述。
RFT支架图2是图1中所示的RFT支架16的立体图。在一个实施方案中，RFT支架16包括一个外环18，其通常具有图1所示的轮胎14的一个轮胎支架表面15；一个内环20，其通常具有图1所示轮辋12的轮辋支架表面21；还包括一个置于其间的中心辐板19。至少一个RFT加强件22模制在RFT支架之中。通常，RFT加强件模制在内环20之内，尽管加强件可以在支架的其它区域模制，包括外环18和中心辐板19。而且，多个RFT加强件可以在RFT支架中的不只一个位置模制成型。例如，多个RFT加强件可以以不同的径向间隔，或者不同的横向间隔，比如并排模制在RFT支架中。
通常，RFT加强件形成一个整体的部件，这是由于加强件是一个坚固连续的部件，比如一个圆柱体，在将加强件嵌入到模具中模制之前具有一个有效层。如果RFT加强件由多个部件或层形成，而通常这些部件或层通过机械或化学方式联结起来，比如包括结合件、粘结剂以及其它材料的覆料，其在至少两个部件或层之间产生粘和力，或通过其它方法，连接这些部件形成一个有效层。为了本发明的目的，这种加强件不需要沿整个边缘结合以作为“一个有效层”。实际上，该术语的定义是功能性的，即加强件被充分地结合在一起，可以保持在一起而没有严重的分层，如此处所述。有利的是，加强件可以其至少大部分边缘结合起来。通常，在制造工艺的通常的处理过程中，多层结合在一起应足够保持其完整性，使这些层不会分层。分层会使加强件嵌入到RFT支架模具过程的制造工艺受到延误。
在一些实施方案中，尤其是当覆料用来减少原料的厚度和/或使纤维与相邻的纤维保持固定时，用于RFT加强件的原料的顶层可以减少。较薄的原料有利于放置在模具中。加强件22有利于阻止RFT支架中的裂纹扩散，从而使支架16保持其结构一体性，尤其当支架16被安装在图1所示的轮辋12上，且在使用中时。
中心辐板19可以设有孔40，其目的是减少重量和节省材料。孔40可以是任何几何形状，不过通常加工成圆形、椭圆形、正方形、三角形、矩形、平行四边形、菱形或钻石形状的。中心辐板19可以由挠性材料制成，使得安装图1所示的车轮组件10时允许支架变形。
支架16可以通过模制加工，一个实施方案是通过一种该领域技术人员熟悉的反应喷射成型(RIM)。为了实现本发明的目的，反应喷射成型也可以非限定性地包括，比如结构反应喷射成型(SRIM)和加强反应喷射成型(RRIM)等变化形式。其它方法可以包括树脂转移成型(RTM)、热塑注射成型、吹塑成型、旋转成型、泡沫成型、胎圈泡沫成型(foam molding)、挤压成型(compression molding)、成型挤压以及旋转模制。上述各种技术在制造模制部件的工业中都是被人熟知的。用于RFT支架的材料是任何可成型材料。用于制备这些RFT支架的合适的材料包括，比如热塑性弹性材料，其可以根据B.M.Walker和Charles P.Rader编写的，1988年纽约Van Nostrand Reinhold出版的“热塑性弹性材料手册”(“Handbook of Thermoplastic Elastomers”)的第二版买到。这些材料有聚苯乙烯纤维嵌段共聚物(styrenic blockcopolymers)、橡胶-聚烯烃混合物(rubber-polyolefin)、弹性合金、热塑性聚亚安酯、热塑性共聚多酯和热塑性聚酰胺。弹性合金的项目包括热塑性硫化橡胶(TPVs)和可熔化加工橡胶(MPRs)。其它有用的材料可以包括聚氯乙稀、聚乙烯共聚物(包括通过约束的几何催化作用的乙烯/苯乙烯共聚物)、氢化苯乙烯嵌段聚合物(hydrogenated styreneblock copolymers)、多乳酸聚合物(Polylactic acid polymers)以及乙烯/一氧化碳聚合物。
根据M.Morton编写，波士顿(Boston)的Kluwer AcademicPublishers在1999年出版的“橡胶技术(Rubber Technology)”第三版可以买到很多热固性或可硫化的弹性材料，这些材料可以用来准备RFT支架。这些弹性材料包括天然橡胶(cis-1，4-聚异戊乙烯)、苯乙烯-丁二烯橡胶、聚丁二烯橡胶、聚异戊二烯橡胶、乙烯-丙稀橡胶、氯丁橡胶聚合物、氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、硅树脂橡胶、氟化硅弹性材料、聚亚安酯弹性材料、聚硫弹性体、氢化腈橡胶、环氧丙烷聚合物(一氧化硫的可硫化共聚物和烯丙基缩水甘油醚)、表氯醇聚合物和乙烯丙烯弹性体(包含乙烯/丙烯酸甲酯/羧基酸单体的三元共聚物)。另一种材料是polycoprolactam/聚醚共聚物，比如NYRIM。适当的固化可以通过自固化、催化感应固化、热固化、光感应固化、自由辐射触发固化，光化学固化，比如X-射线固化、电子束固化、微波固化和其它该领域技术人员熟悉的固化方法来完成。
而且，适合于RFT支架的作为样品的聚亚安酯可以包括至少一种多烃基化合物，至少一种链式添加剂(chain extender)和至少一种异氰酸酯。该种聚亚安酯包括根据PCT申请WO 01/42000中公布的内容中所引用的材料，该申请是由本发明的代理人—美国密西根Midland的陶氏化学公司申请的。
PCT申请WO 01/42000描述聚亚安酯聚合物，其用于制造轻型轮胎支架。该PCT申请中的例1描述了一种特别有用的混合物，尽管也可以采用其它材料。在例1中，使用反应-喷射成型通过混合多烃基流和异氰酸流，制备聚亚安酯聚合物。
多烃基流包括一个多烃基聚合物的配方。多烃基公式包括一个占54.81wt％的多烃基化合物，一个占44.84wt％的链式添加剂，占0.25wt％的表面活性剂和占0.1wt％的催化剂。
对于多烃基聚合物的配方，多烃基聚合物是一种覆有5,000个分子重量的三元醇的乙撑氧，三元醇具有整个混合物内0.035每毫克当量的最大未饱和量(可以从德克萨斯州自由港的陶氏化学公司得到)。链式添加剂是二乙烃甲苯酰胺(一种3，5-二乙基2，4-和2，6’-甲苯二胺的混合物)(可以从德克萨斯州自由港的陶氏化学公司得到)。表面活性剂是一种硅树脂表面活性剂(L-1000，可以从伊利诺州芝加哥的OSISpecialties/Witco.得到)。催化剂包括一种50∶50的三乙撑二胺(Dabco3LV)(可以从宾夕法尼亚州的阿灵顿的Air Products and Chemicals，Inc.得到)和二丁基二月桂酸锡(Fomrez UL28)(可以从伊利诺州芝加哥的Witco Chemical Co.得到)的混合物。
异氰酸流包括一种预聚物配方。预聚物配方包括占31.83wt％的第一种异氰酸，占重量的63.17wt％的多烃基化合物，和占重量5.0wt％的第二种异氰酸。
对于预聚物配方，第一种异氰酸是98％纯度的p，p’-MDI(Isonate125M)(可以从德克萨斯州自由港的陶氏化学公司得到)。多烃基化合物是一种覆有(15％)6,000个分子重量的三元醇的乙撑氧，三元醇具有整个混合物内0.02每毫克当量的最大未饱和量。(可以从Asahi得到)。第二异氰酸是50％的p，p’-MDI和50％的o，p-MDI(Isonate 50 OP)(可以从德克萨斯州自由港的陶氏化学公司得到)。
异氰酸流和多烃基化合物流通过标准的反应-喷射成型工艺条件以2∶15∶1(异氰酸流与多烃基化合物流之比)的重量比例混合。
熟悉该领域技术的人会认为这一例子中的配方可以根据本发明的目的有所改变。例如，测试条件、原材料的配方的允许变化量以及工艺过程的变化都可以在可接受的范围内改变其成份。另外，可以改变配方以改变轮胎支架的特性，比如，但不仅限于改变链式添加剂和多烃基化合物的比例，除去第二种催化剂，以及采用没有戴乙撑氧帽的多烃基化合物。而且，PCT申请WO 01/42000给出的范围还能生产出其它合适的配方。
图3是该RFT支架的另一实施方案的侧视图。示于图3中的该实施方案的RFT支架16包括一组可被分别模制出来的部件。RFT支架16包括一个外环18、一个中心辐板19和一个内环20，其在至少一个实施方案中包括一个RFT加强件22。在一些实施方案中，这些环和/或辐板可以由热塑性泡沫，比如弹性胎圈泡沫形成。不过，这些环和辐板也可以是非泡沫的，例如，内环20可以由跌落热塑性泡沫形成。
可以控制密度以提供一种相对刚性的内环。RFT加强件22可以由纤维或其它合适的材料形成，并且在至少一个实施方案中通过粘贴或模制联结到内环上。中心辐板19可以由较低密度的跌落热塑性泡沫形成。中心辐板19可选择包含为减少重量而设置的优化的承受载荷的孔洞(未示出)。外环18可以是较高密度的跌落热塑性泡沫。这种组合可以使内表面，比如内环20具有足够强度，而且在将RFT支架安装在轮胎14内和轮辋12上时还完全能够产生必要的变形，如图1所示。
这些环和/或辐板可以采用传统模制法成型，比如该领域技术人员熟知的泡沫或胎圈泡沫模制(bead foam molding technique)技术。例如，内环20的一部分可以加工好，RFT加强件22围绕该部分放置以形成内环。内环20可以选择采用成型挤压系统来制造。内环20可以通过其内部模制成型的RFT加强件22而加固。中心辐板19可以围内环20和RFT加强件22模制成型。外环18可以围绕中心辐板19模制成型。
熟悉该领域技术人员通过阅读说明书可以知道，RFT加强件22可以置于RFT支架16的其它位置。例如，RFT加强件可以置于或形成在外环18或中心辐板19内或它们附近。
RFT加强件图4是一典型的刚性、整体的RFT加强件的简图。RFT加强件22一般包括至少一个横向元件42。在所示的实施方案中，一个第二横向元件42a横过横向元件42。并且，加强件22可以包括至少一个基本上是环向元件44。在至少一个实施方案中，横向元件42和42a可以是对称缠绕的，也就是说，分别与中心轴线23形成相同的夹角。横向夹角α1、α2可以用来描述横向元件42、42a分别相对于中心轴23的夹角，在一个实施方案中，横向夹角可以大于0度角或小于90度角，最好是在大约70度与80度之间，比如78度。这些角度也可以彼此互不相同。相邻横向元件之间的一个典型的间距43可以是大约20mm到30mm，比如24mm。横向元件的宽度可以变化，在至少一个实施方案中为从大约2mm到大约5mm，比如3mm。
相同地，在至少一个实施方案中，环向元件44的宽度通常在大约2mm到10mm之间，比如5mm到8mm。在大约70mm到120mm之间，比如90mm的RFT加强件的宽度上，环向元件等间距或不等间距分布。环向角β可以被用于描述环向元件的角度，并且尽管可以采用0度到90度之间的任意角度，但其通常是个较大的角，也就是说，基本上垂直于轴线23。在至少一个实施方案中，角β可以在大约80度到大约90度之间。
熟悉该领域技术人员清楚上面的尺寸是示范性的，角度、相同或不同的间隔、尺寸、部件数量和其它尺寸都可以根据不同的设计参数，比如材料、设计刚度、组装方便程度、成本以及强度而不同。并且，横向元件和环向元件可以由不同的细丝或相同的细丝形成，如图6所示。
本发明的RFT加强件具有比现有结构刚度大的优点。较大的刚度允许加强件手动或自动操作，较快地放置到RFT支架的模具中。速度和效率提高RFT支架的产量，又可以经济地进行运输市场需要的支架的大批量生产。
现有技术的RFT加强件包括多层粗织纱稀平布，在一比较测试中，其用了45秒钟放置到RFT支架模具中。相反，应用此处公布的RFT加强件的至少一个实施方案的一些测试只需花费10-15秒或更少的时间放置到模具中，也就是，只需花费现有技术所需时间的1/3。更有利的是，这些测试显示有可能将时间减少到2-5秒或更少，一般为3秒或更少，也就是与现有技术所需的时间差一个数量级。
初始测试采用手动将RFT加强件放置到模具中。此处描述的RFT加强件对自动放置也有好处。比如，但不限于通过机器人放置或其它自动或半自动放置系统。
RFT加强件也可以在上面包含孔洞46。这些孔洞允许在RFT支架的模制过程中让液体反应物穿过加强件，所以，当液体反应物固化后，加强件变成RFT支架的整体的一部分。加强件优先被聚合物充分密封起来。
RFT加强件可以由各种可模制材料和金属材料制成。例如，横向元件和/或环向元件可以由玻璃纤维、碳/石墨纤维、芳族聚酰胺纤维、聚酯纤维、金属纤维和其它材料制造。这些纤维可以合成为包括玻璃、碳/石墨、芳族聚酰胺、聚酯、金属和其它材料。这些材料可以包括金属布料，比如金属网或固体圈。这些纤维可以另外包括粘和剂、胶料、装饰料或其它覆料以有利于纤维的工艺处理、粘接或热封。
单个纤维可以形成细丝或带材。纤维可以被裁成分开的很多层以生成剪裁过的纤维，并且可以包含在可模制材料中。在这一公布中，术语“细丝”应用广泛，其包括丝带、纤维、带材、丝、麻绳、粗纱或其它单个的或成组的缠绕在心轴上的材料。此处，除了明确说明，术语“心轴”包括一个上面缠有细丝或其它材料的部件。心轴可以重新用于随后的缠绕和成型中，或在相同的工艺过程中与RFT加强件和/或RFT支架为一体。比如，通过把该部件裁成RFT支架或RFT加强件的一部分。一种可折叠心轴可以有利于RFT加强件的移动。
用于加强件的附加材料可以包括编织成原料的细金属丝。并且，加强件可以由一些片状物形成，在一些实施方案中由一些分层的薄片形成。RFT加强件也可以由热塑性强化纤维形成。例如，热塑性材料的纤维成份的范围可以由大约20％到大约99％，尽管也可能是其它比例。通常，加强件加强件包括大约每平方米50到1000克的重量。
一个重要方面是加强件具有足够的刚度以允许其较快和较容易嵌入到模具中，同时还需要足够弹性以允许压缩加强结构支架而将其安装到车轮组合件中，如图1所示。而且，加强件可以形成足够的刚度克服旋转过程中模具的支架的向外扩展以及向外的离心力。这样，支架在其欲得到的应用中基本保持结构的一体性。为了达到此处的目的，这种刚度将被作为“环强度”，即抵制由于旋转的径向力引起的向外变形的能力。
为了增加环的强度，纤维可以具有通过喷射、浸蘸、灌封、挤压、注入、与胶片混合或其它该领域技术人员熟悉的方法应用的覆料。这些方法可以在纤维加工成适当形状的RFT加强件从而形成自支架结构之前或之后采用，使得结构在没有外部支架时不会塌架。并且，加强件材料可以在绕心轴形成之前浸入凝固覆料中，而且施加以刚性较强的聚合物用作水溶剂，提供合适的自支承结构。加强件优选在加强件圆周上具有平衡分配重量，有助于保持驱动状态下最后的RFT支架的平衡离心力。
RFT加强件可以加工成单个或管状部件，一个或多个加强件由管状部件上切割下来。RFT加强件可以是缠绕在心轴上的细丝。或者，RFT加强件可以由特制的布或薄片料制成，这些布或薄片料卷成想要的形状，材料的端部和其它部分联结在一起。术语“已联结”、“联结”和此处应用的类似术语意思包括粘和、结合、键联、固化、紧固、附连和其它将一片固定在另一片上的型式。
图5A是RFT加强件22的另一实施方案的立体图。在这一实施方案中，RFT加强件22包括一个较坚固的部件，其上加工有孔洞46。术语“孔洞”和类似术语被广泛使用，并且包括加工在支架和/或加强件上的任何孔隙，比如孔、槽或其它孔隙。术语“打孔”和类似术语被广泛使用，并且包括在材料上形成孔洞的任何方法，比如模制、钻孔、模冲、冲压、熔化以及其它孔加工方法。
孔46允许可模制材料通过。具有优势的是，这些孔允许可模制材料流过并且围住加强件22，因此加强件22至少部分通过可模制材料灌封，优选大部分被灌封。应该明白这些孔是可有可无的，其它实施方案可以没有真正的孔。
作为一个例子，RFT加强件可以由较细的管材加工，并且通过冲压、钻孔、切割或其它加工孔46的方法处理。材料可以是金属、混合物、纤维增强混合物、弹性体或其它可以形成圆形件的材料。术语“圆形”和“圆柱形”被广泛采用，包括没有硬角的环形的任何形状，比如圆形、椭圆形和非规则几何形状。
图5B是加工在图5A所示的RFT加强件上的孔46的局部剖视图。RFT加强件22的表面48已经被打有孔。在至少一个实施方案中，表面48可以被加工有孔，因此一个突起50靠近表面48形成孔46。该突起50可以有利于增加联结到内环20的连续可模制材料的力，内环20围绕加强件，如图1和图2所示。该突起也可以有利于使加强件在模具中定位。该突起在任何方向上延伸，包括朝加强件的中心方向。在其它实施方案中，孔46可以在没有突起50的情况下形成。
指示RFT加强件22的适当刚度的性质是通过在跌落测试中测量其变形。加强件的测试方法是形成一个圆柱形加强件，当加强件在静止状态下水平地放置时，确定从加强件一端到另一端的平均直径。加强件垂直旋转，即其图4中所示的轴线23，基本上垂直于重力且被向上架高，因此加强件的较低部分处于高出无垫混凝土地面大约两米的高度。也可以采用其它硬表面，比如木质、金属或较硬的聚合物表面。加强件被跌落，当加强件再次在静止状态下水平放置时，测量跌落发生后的变形量。
通常，最后的形状是椭圆形而不是圆形。当加强件再次在静止状态下水平放置时，在其形状恢复后测量其最终椭圆的尺寸。跌落后加强件从一端到另一端的最终尺寸通常是在跌落方向上减少，而在垂直于跌落方向上增加相应的量。一个方向上减少的量或另一方向上增加的量与初始的平均直径的差值通常用来计算平均变形率。加强件在下次测试前被重新形成圆形的。这种测试重复多次。另外，注意，任何细分层会导致RFT加强件难以进入到模具中。
可以发现，如果变形率大约是20％或较少，加强件通常刚性较好也因此容易进入支架模具中。自然的，变形率可以更大些，也可以使用。一个具有优势的百分比是大约10％或更少，更有优势的百分比是大约5％或更少，而更加有优势的百分比是大约1％或更少。各种不同的加强件的一些例子被制备、测试以及加入到支架模具中以模制一个此处描述的支架。
加强件可以通过几种方法制造，下面描述其中的几种。通常，加强件可以单独制造，或由管制部件和从上面切割下的单个加强件来制造。此处用的“切割”一词包括从一个上面切下一片的任何方式。比如，但不限于此，切割可以由切割器，比如有一个和多个砂轮的锯。
图6-10示出至少5个不同型式的加强件。其中一些型式包括，比如绕心轴缠绕细丝、用材料包裹心轴、在模具中成型加强件、在加强件的缠绕中提供纵向元件，以及切向模制加强件。自然，其它方法也是可以的，此处的例子并不是限制。
图6是通过细丝缠绕方法和系统制造缠绕图1-5B所示的RFT加强件22的细丝的一个系统的简图。系统60包括一个支架心轴62，一个和多个加强件进料装置64、66和68，比如鼓或卷轴，一个加热器或其它固化部件76，还可以包括一个切割器80。支架心轴62提供一个被来自加强件进料装置的细丝缠绕的表面。
在至少一个实施方案中，一个或多个加强件进料装置64和66可以用来使细丝缠绕心轴，其缠绕方向以一定角度横过心轴的中心轴线。这个角度根据旋转心轴的速度和加强件进料装置和/或材料沿心轴轴线移动的速度而定。这个角度通常在0度和90度之间，一般在45度与90度之间。并且，相交叉的细丝的角度可以是变化的。比如，图4所示的横向元件42、42a可以交叉一个大于0度小于180度的角度。
在至少一个实施方案中，加强件进料装置68可以提供一个大致环形的细丝带。细丝带形成一个或多个环向元件44，如图4所示。通常，尽管可以采用0度到90度之间的任何角度，环向元件44可以通过将细丝以一个大的缠绕角度即基本上垂直于心轴的方向缠绕，绕心轴多圈的细丝形成大体连续的多圈细丝缠绕以及多个间隔。这样，在至少一个实施方案中，环向元件44可以是一个连续带，其沿着心轴累进被缠绕。并且，环向元件可以由一层或多层包裹，比如两层、三层或更多以增加环向元件的环的强度。
或者，细丝可以被缠绕在离散部分，然后切割成一个环向元件，接着加强件进料装置68逐渐进给沿心轴缠绕另一环向元件。并且，细丝可以缠绕很多层和/或宽度形成各种厚度和宽度的环向元件，并联结生成一个此处描述的有效层。而且，细丝可以不同的穿过率缠绕，因此有些细丝缠绕的比其它细丝更紧密。图6a示出其中一个例子。
因此，RFT加强件可以形成一个横向元件和环向元件的组件。缠绕在心轴上的细丝的几何形状可以留有孔使在模制RFT支架过程中可模制材料通过该孔。而且，RFT加强件的各种长度可以在心轴上形成，包括单个RFT加强件或宽度方向上多个RFT加强件，其可以通过处理切割成单个RFT加强件。
应理解，本发明可以实现各种不同的缠绕方式。比如，此处描述的各个图和方法可以使用一个或多个加强件进料装置，单个或组合形成一个或多个横向和/或环向元件的各种组合件。而且，示出几种加强件进料装置，但其数量并不限制，可以根据生产率和产量的不同而不同。而且，不同进料装置的进给和速度可以改变以适合生产想要的厚度、间隔、形状等，通过此处的描述，该领域技术人员可以很容易理解。
在至少一个实施方案中，一个加强件进料装置可以通过缠绕横过正在缠绕的心轴的一个方向生产一个横向元件。通过横过另一个方向生产另一不同角度的横向元件。并且，比如通过改变与横向元件与环形元件比较的穿过或旋转速度，相同的加强件进料装置可以缠绕一个或多个横向元件和环向元件。
根据本发明的教示和任何该领域技术人员可以执行的相关软件的生产能力，作为本发明的最重要的目的和意图，可以包括一个制造机器。一种细丝缠绕系统可以从美国加利福尼亚的Laguna Beach的Sidewinder Filament Winding Systems买到。
回到图6，一个或多个加强件进料装置可以通过涂覆机。比如一个涂覆机70联在加强件进料装置64上，一个涂覆机72联在加强件进料装置66上，另一个涂覆机74联在加强件进料装置68上。细丝通过这些涂覆机后被涂覆上材料，比如热塑性或热固性聚合物，然后缠到心轴上。涂覆材料可以包括，比如但不仅限于，一种环氧树脂，包括一种乙烯基环氧酯树脂、单体、单体混合物、聚亚安酯、苯乙烯、聚酯树脂、酚树脂、聚合物或其它热固性树脂、热塑性树脂或混合物。涂覆机70、72和74可以包括浸沐、喷射、粉末涂覆、挤压机和其它将材料涂覆到细丝或布上的型式。聚合物树脂的一种示范用的绳是一种称为Derakane树脂的热固性乙烯基环氧酯树脂的绳，其由陶氏化学公司生产，比如Derakane411，510N，Momentu和适合涂覆材料并对相邻材料产生粘和力的其它树脂。
用于它们适当的热固性系统的涂覆材料允许通过一些主动方法，比如感应驱动固化形成一个管状部件78，也可以通过被动方法，比如允许在周围环境中固化。比如，在主动方法中，热塑性可能需要通过使心轴穿过固化部件76，比如一个加热器或光化学辐射源交叉耦合。其它接触反应可以在不必要热或光化学辐射的情况下发生。而且，一些树脂可以在可固化树脂受到紫外线辐射、X-射线和其它主动方法时被固化。
管状部件78可以是想要的任何长度。比如，管状部件可以加工成足够的长度，生成多个部分然后切割成单个加强件。或者，管状部件可以形成一个单个加强件所需的足够长度。可选择此处描述的任何一种方法。
管状部件78可以放置到包括切割器80的系统60的切割位置。切割器80切割管状部件78的一个或更多部分形成一个单个的较硬的加强件82。管状部件可以在心轴上被切割，或自支承，然后在切割前从心轴上取下。加强件82然后可以用来形成图1-3所示的RFT支架16。
图6中描述的方法的变化包括在从加强件进料装置64、66和68上缠绕细丝之前，为心轴62上提供热塑性薄膜或其它聚合物材料。细丝可以不必要通过涂覆机70、72和74缠绕到心轴62上。缠绕和涂覆的细丝可以如上面所述被固化。或者，聚合物材料可以在细丝材料被缠绕到心轴上后被提供，其主要通过一些方法，包括在细丝材料上提供一种聚合物薄膜，喷射、浸蘸或其它涂覆材料方法。
另一变化是在缠绕细丝前，涂覆聚合物材料或其它覆料到细丝上。这些被称作预先浸渍树脂材料的材料，可以部分被固化，然后在组装后完全固化。树脂可以通过反应和光化学固化，比如紫外线或X-光固化，加热或其它固化方式。
在一个实施方案中，涂覆机可以通过pultrusion方法将覆料涂覆到材料上。如该领域技术人员熟知的，pultrusion方法是必须连续模制工艺。强化纤维，比如玻璃纤维或其它材料被挤压通过涂覆机，比如树脂浸沐或热塑挤压器，使覆料涂覆在材料上。然后材料可以用来形成RFT加强件。在这一实施方案中，一个或多个涂覆机70、72和74可以包括使材料通过涂覆工序的结构。
而且，该工艺可以用来形成涂覆纤维的薄片。最后的薄片可以被缠绕在心轴上，密封住自己形成一个管状部件，也可以打上孔。一个或多个加强件可以从管状部件上切割下来。
图6a是横向元件42、42a和环向元件44、44a和44b以及相关的绕制的一个实施方案的详细表述图。一个加强件进料装置68可以沿心轴长度方向移动为心轴62提供加强件。间隔和环向元件的数量根据最终的RFT加强件的总体长度和结构特点，包括加强件的宽度、费用和其它参数来决定，因此它们可以根据时间和产品来变化。
而且，细丝可以以不同的穿过和旋转速度缠绕，因此一些细丝绕制得必其它细丝更近。这样，横向元件42、42a和环向元件44、44a和44b可以在绕制过程中由相同的材料，但不同的缠绕穿过方法和/或速度形成，因此可以改变间隔生产出不同的部件。
在至少一个实施方案中，将RFT加强件切割成长形后，一个或多个环向元件44a，44b可以被放置在靠近RFT加强件的最终边缘的位置。该边缘有利于放置、安全和/或其它工艺。环向元件44a和44b可以以预先确定的间隔形成，切割器80在预先确定的间隔处将一层粘在一起的横向元件和环向元件切割成至少一个RFT加强件82，如图6所示。与相邻的环向元件44的间隔相比，部件44a、44b可以以较小的间隔或甚至没有间隔形成。因此，当RFT加强件从部件44a和44b之间的管状部件78上切下时，RFT加强件形成，环向元件靠近每一切割边。加强件边上的环向元件可以使边的光洁度得到改善。
一个或多个加强件进料装置，比如进料装置68，其应用相同的材料以及改变不同部件之间的间隔，可以将加强件材料的环向元件44a和44b和部件42、42a缠绕到心轴上。或者，部件44a和44b可以由与部件42和42a分离的部件形成。
在至少一个实施方案中，环向元件44a和44b可以由单个环向元件形成，该环向元件上的大部分绕组之间可以有也可以没有小间隔。如果这些部件一起形成，则这些部件的组合宽度可以增加到比环向元件44更宽，比如其两倍的宽度。切割器80能够切割联在一起的环向元件来生产RFT加强件，其具有与切割边相邻的环向元件，切割边对应于环向元件44的宽度。上面的实施方案仅仅是示范性的，环向元件44a和44b的宽度、质量和布置可以相对于环向元件44变化。
图7是通过用加强材料包裹心轴生产RFT加强件的系统的另一实施方案的简图。一个加强进料装置64为心轴62提供加强材料，比如一个或多个细丝、布或其它材料。加强材料包覆在心轴上一次或多次，然后被切割器88切割开。一种聚合物进给器90提供一种聚合物材料，其形式为例如热塑性薄膜、熔铸网、胶带或其它用于涂覆在加强材料上合适的介质。聚合物材料可以和来自加强件进给64的加强细丝一起缠绕在心轴上。聚合物材料可以被切割器92切割成合适的长度。加强细丝和聚合物可以被靠在心轴62上的辊子94挤压在一起。这些材料形成管状部件78，其可以被固化。并且，如果必要的话，可以切割成适当的长度，形成RFT加强件，如图6所示。材料的顺序可以相反，因此细丝在聚合物之后被包裹。这样，包裹在心轴上的材料可以直接或间接包裹在心轴上。并且，聚合物进给器90可以提供一种比如雾状的液体，将这种液体涂覆在心轴和/或加强件。
一种其上有孔的预制的粗织纱稀平布材料可以用于RFT加强件的材料。这种材料可以多次包裹住心轴，这样，粗织纱稀平布上的这一层的孔可能对不齐上一层的孔。这种对不齐可以限制材料流过加强件，这是不期望出现的，因此模制的RFT支架的结构完整性受到影响。因此，心轴可以采用标注“齿”来对齐纤维、织物材料或缠绕或布置在心轴上的其它材料。或者，可以采用足够大的孔，这样，这些孔不会在不同层之间被不合理地限制住。
可选择地，材料可以被绕心轴的压力感应胶处理，使材料粘在一起。在该方法中，材料的至少一个完整的包覆过程允许一些表面区域，通过该表面区域，材料能够粘在一起，形成一个管状部件，最终形成RFT加强件。
图8是模制RFT加强件的系统的另一实施方案的简图。系统60包括一个支承心轴62和一个或多个加强件进给器64和66。加强件支架提供加强件材料，比如细丝或布，使其缠绕在心轴62上制造出缠绕部分96。缠绕部分96具有一个成型挤压模98，其具有一个内模和/或外模。比如热塑性挤压机的挤压机100联在成型挤压模98上提供作为覆料的可模制材料。吹塑剂供给器102也可以联在成型挤压模98上。
成型挤压模为缠绕部分96提供可控制形状的可模制材料，生产管状部件104。该管状部件104可以被运输通过一个冷却器106，该冷却器也可以包括冷却过程中的模制RFT加强件的支架。如果需要，管状部件104可以通过打孔器108，为管状部件104打孔，这样用于制造图1所示的RFT支架16的可模制材料可以通过这些孔。
管状部件104可以进给到一个具有切割器110的切割位置，将管状部件的一部分切成一个或多个RFT加强件112。如果需要，切下的部分可以通过挤压或热加工进一步成型。成型挤压模、切割器和打孔器的顺序可以改变，以生产RFT加强件。
上述方法的变型可以包括形成挤压或预制的热塑性薄膜与较平位置的加强织物的组合。薄膜和织物可以应用成型设备(未示出)通过卷绕形成一个管。
图9是生产具有纵向元件的加强件82的系统60的另一实施方案的简图。系统与图6表述的系统相同。系统包括一个心轴62，形成一个绕制细丝的模具。一个或多个加强件支架64和66提供一个或多个绕心轴62的细丝材料的横向元件。而且，一个或多个加强件支架130、132、134和136提供一个或多个纵向元件。尽管显示了各种不同数量的加强件支架，但数量是可以从一变化到任何此处和其它实施方案公布的合适的数量的。
心轴62可以包括一个薄膜、一个熔化网或固化前保持细丝位置的胶带。在至少一个实施方案中，当布置了纵向元件时，心轴并不相对加强件支架130、132、134和136旋转。在其它实施方案中，一个或多个加强件进给可以绕心轴旋转。而且，在其它实施方案中，心轴和加强件进给器都可以旋转。
当心轴和/或加强件进给器64和66相对心轴旋转时，加强件进给64和66为心轴提供细丝材料。纵向元件可以包括一种可熔聚合物使横向元件保持在一定位置。另一种情况下，一个涂覆机138喷射、流过或涂覆材料到缠绕部分140上。缠绕部分允许固化。比如，如果采用热塑性材料，缠绕部分140可以放置到固化部件76中使热塑性材料熔化，熔合或交联。最终管状部件142可以从心轴移开，切割成分开的部分形成RFT加强件82。
图10是采用切向模具工艺生产RFT加强件的系统的另一实施方案的简图。通常，切向模具工艺可以采用热塑性或其它聚合物材料，它们可以注射到模具中。模具的一个或多个部分可以旋转因此使注塑材料置于模具的周边。该旋转使聚合物流满模具沿模具的周向对齐带进的细丝。模制部分可以冷却和固化，然后RFT加强件靠恰当定位的细丝从模具中取出。可以形成模制部分中的孔，在随后的支架模具过程中，用于RFT的可模制材料流经这些孔。
模具116可以包括一个或多个边118，一个底120和一个顶124。支架件122可以支架模具116的一个或多个部分。一根轴126可以穿过顶124。一个或多个密封件，比如115、117、119和121可以放置在轴126、顶124、侧边118和底120的各个界面上。这些密封件可以包括轴承。一个或多个电机123和125可以用于模具部分的旋转和/或直线运动。这些电机可以联结到控制器127上用于控制。联结到模具116的一个或多个部分上的一个注塑点129可以用于将可模制材料引入模具中。
在操作中，可模制材料被引入模具中，且轴是可以旋转的。可模制材料的液体性质与旋转轴一起使可模制材料积靠在侧边118附近。带入可模制材料中的细丝也可以沿侧壁118的圆边对齐。模制部分可以被固化和从模具中取出。比如，底120可以从顶124和从模具中取出的模制部分分离。
变型是可能的。比如但不仅限于，轴126可以是静止的，模具116的一个或多个部分，比如侧边118可以绕轴旋转。而且，轴和模具的一个或多个其它部分可以一起旋转或以相反方向旋转。轴126可以穿过底120，侧边可以联结到顶124，出口可以位于一个或多个可替换的位置比如129a、129b和129c或它们的组合位置。也可以采用多个注塑点。这些注塑点的角度也可以变化。比如，当注塑材料引入到模具中时，一个或多个注塑点沿模具的侧边形成一个角度，帮助材料预定位。注塑被广泛采用，其包括将模制材料引入模具中的任何已知方法。其它设备(未示出)，比如加热器、冷却器和电子控制器可以改变加强件的生产。示意图用于阐述切向模制方法，并不限于基本的切向模制方法，许多变形是可能的。
可以明白相同的结果可以包括采用一个切向直接出口，其模具或轴可以旋转，也可以不旋转。比如，一种热塑性材料可以从一个方向被注射入模具，使聚合物流满加强环，环向定位带入的细丝。当模具填满材料时，细丝可以围绕模具圆周流动。模制部分继而可以允许固化，RFT加强件从适当位置具有纤维的模具中取出。此处公布的目的是，切向模制包括这些变化。
RFT支架的着色指示物此处所描述的RFT支架可根据制造商、尺寸、样式和其他属性而变化，RFT支架中一个或多个属性的一些可视指示物对装船、安装、维修和其他制造后的使用很有用，以避免与其他RFT支架相混淆。本发明提供一种迄今为止还是未知和未被使用的着色指示物，以指示出RFT支架的一个或多个属性。
图11是一个典型的RFT支架16，其有一个轴17，一个外周缘141，一个内周缘143，多个侧壁144和一个预选着色指示物139。在一些实施方案中，着色指示物可被用于RFT支架的一个或多个表面上。在至少一个实施方案中，着色指示物可被加到用于形成RFT支架的材料中。例如，在RFT支架的模压成形过程中可将着色指示物成形到RFT支架中。着色指示物可与RFT支架组分相混合以产生彩色RFT支架。
此处的RFT支架是一种聚氨脂，例如但并不限于，它可用反应喷射成形(RIM)工艺来制成。此工艺在本领域中是已知的，其一般包括在高活性液态组分被混合后，用高输出量、高压力的分配装置，将组分在短时间内填入闭合的模中。在一个实施方案中，反应喷射成形工艺包括使用至少两种液体流(A)和(B)，这两种液体流是在去湿条件下进行震动混合而成。液体流(A)包括有机聚异氰酸酯，一般是一种液态聚异氰酸酯。液体流(B)包括异氰酸酯活性组分，其一般为一种多元醇和/或一种胺聚醚，流(B)还包括一种扩链剂，其包括氨基和/或烃基物组。然后将混合物在模中固化以成为最终产品。着色剂可被加入“A”组分或“B”组分中。可选择地，着色剂也可被加入“A”和“B”组中。
在RFT支架的一个或多个表面上，颜色在视觉上是很明显的。而且，颜色在RFT支架的一个或多个表面上是基本均匀的，特别是在颜色与元件均匀地混合时。着色指示物可以是稳定或惰性的材料，如染料，或者也可以是活性成份，其能用化学反应、电学反应、光化学反应、热反应或其他使成份反应的方式来发生反应。另外，活性成份可与用于RFT支架成形工艺中以产生一种或多种颜色的组分反应。
图12a-12f是典型的RFT支架，其带有不同着色指示物。除了以上所述的将着色指示物加入RFT支架以外，可另外将着色指示物与RFT支架一起成形、或涂在RFT支架上、或与RFT支架相连接，也可用这几种方法来代替它。着色指示物可与RFT支架的一个或多个表面相结合。在有些实施方案中，RFT支架可基本上被着色指示物覆盖。这种覆盖还能对气态或液态流体或其他影响RFT支架的物质形成阻挡。在有些实施方案中，着色指示物可包括记号、符号或其他视觉明显的指示的单个或多个代表物，以指示出RFT支架的一个或多个属性。
着色指示物也可是与RFT支架的一个或多个表面相连的均一颜色。可选择地，着色指示物可包括颜色的变化。例如，单个指示物可与不同颜色一起使用，这些不同颜色指示不同属性，如制造商、尺寸、或其他属性。还可以有更复杂的配置，如具有多种颜色的多个着色指示物可用来指示出一个或多个属性。
着色指示物还可指示出用途、状况、磨损、和其他与运行相关的属性。例如，着色指示物可用于RFT支架中，当一个或多个工作属性发生时，如一个或多个工作条件、一个或多个事件发生时，着色指示物可以改变颜色，这将产生来自着色指示物的响应。在至少一个实施方案中，在使用时，当一个已安装的轮胎泄气并滚到抵住RFT支架时，着色指示物就可以改变颜色。磨损将导致热量增加、磨擦、或其他现象，并使着色指示物暂时或永久性地改变信号。同样地，着色指示物一般可用于指示运行磨损，非正常的高压力，或其他工作状况。
另外，着色指示物可用于指示运行条件的一个或多个程度，例如但并不限于，基于时间或基于压力的间歇使用、一般使用、和高强度使用。这些指示可以以例如一个或多个使用过程中产生的热量或其他运行条件为基础。另外，可用多个着色指示物来反应属性的不同程度，以指示出条件的变化范围。同样地，可用多个着色指示物来指示多个与运行有关的属性。例如本发明中或使用一种商用信号油漆，其包括美国新泽西South Plainfield的Tempil，Inc.生产的Temp-Alarm，和韩国Kyonggi-Do，Buchon-City的Samkwang Corp.生产的Thermo-Paint。
着色指示物150a-f可形成、粘附、放置或结合到RFT支架的一个或多个表面上。例如，着色指示物可与外周缘141、内周缘143、侧壁144、或上述的组合相连。
另外，相对于轴17来说，指示物的样式、数量、形状、位置和角度以及其他数据、深度、宽度、和/或着色指示物在RFT支架上的放置都是可变的，而且，图示的例子并不限定，只是仅代表可能的几种变化。其他的变化也可存在。这些变化可包括上述所列的变化和其他一些变化，如虚线、条纹、几何图案等等。
着色指示物可在以任何传统方式成形RFT支架后再加上去。例如但不限于，着色指示物可通过凹版印刷工艺、滚压、旋压、刷光、静电沉积、浸渍、喷涂、浸泡、粉末涂料或其他的涂镀/油漆方法来加上。可选地，着色指示物可固化在RFT支架上或与RFT支架一起固化。着色指示物也可在模压前、模压中、或模压后用于RFT支架模中。
下面的例子不是限定性的，仅代表本发明此处所揭示的几种可能的方面。
例1-RFT支架的生产下面是一个关于RFT支架生产的例子。自然，其他过程也是可用的，且本例子只是许多可能性中的一种。在闭合模之前，可将预制的RFT加强件插入RFT支架模的内径中。RFT加强件可通过销或其他定位装置定位在模中。定位装置可与模相连或与RFT加强件相连。在至少一个实施方案中，定位装置可以是RFT加强件的一个整体部件，有突出部分或其他元件从RFT加强件中伸出。
将RFT支架在此模中反应喷射成形，用聚氨脂成形，有两个组分，反应喷射成形配方基于亚甲基联苯异氰酸酯(MDI)、聚醚多元醇、二(元)胺扩链剂、催化剂和表面活性剂。多元醇和异氰酸盐(或酯)聚合物被计量机器分配进震动混合头。反应流体从混合头中穿过进入到位于中心、底部、轴向处的注入口。流体再从注入口被导进本例中的多个轮辐流道中。从轮辐流道反馈到一个环向流道，该环向流道相对于被成形的RFT支架来说，位于一个较低的内径。环向流道允许反应聚合物流过一个模口(film gate)到被成形RFT支架的下部。RFT支架型腔基本上是水平的，即，在填模过程中，轴大约与重力的方向平行。模的顶部有放气口用于排出空气。反应聚合物从底部到顶部填入模中。在产生反应聚氨脂的过程中，模保持在70℃的温度下。在填入模后，混合头关闭，允许聚合物固化45秒。模钳打开，RFT支架被取出。
使用在下面的比较实验中和本发明的例子中所述的加强件来形成RFT支架。
比较实例1-RFT加强件成形和刚性测试无粘结剂的AF-45布将9cm宽的带状“AF-45”玻璃纤维/不锈钢粗支纱稀平布绕在一个直径48cm的圆柱形心轴上来形成加强件。AF-45材料由法国的d’AChomarat & Cie提供，布中的玻璃纤维/不锈钢含量约94％。AF-45玻璃纤维布形成一个大体上方形的有约8mm×8mm开口的网状图案。为形成网中的开口，AF-45由几个轴向1.5mm宽的纤维束做成，其与缠绕的不锈钢导线一起厚约0.3mm。布中的不锈钢可帮助保持形状。然后用约同样尺寸的纤维束与轴向的束交叉。AF-45布一般重为每平方米约176克。
此处所述，通过绕心轴缠绕5层来实现加强，以提供要求的环向硬度。每一层都先加热到热结合在一起以形成十字交叉细丝的AF-45布，但层与层之间没有结合。用上述测试法，第一次跌落导致平均15％的变形，第二次跌落导致平均30％的变形，第三次跌落导致平均23％的变形，组合平均变形为23％。另外，在第三次跌落后，加强件中的各层中的两层开始分层。
另一个加强件是用同样的方法来完成的，并将其插入RFT支架模中，因为它容易变形和分层。需部分用手至少插入约45秒。
比较实例2-RFT加强件成形和刚性测试有喷涂粘结剂的AF-45布另一种加强件是用AF-45粗支纱稀平布来制备的。绕直径约50cm的心轴大约缠绕5层AF-45布。布的第一个15cm的外侧稍喷涂有3MSuper 77喷涂粘着剂。类似地，15cm端部的内侧也轻微喷涂园圃同样的粘着剂。在取下心轴后，带在周围的环境下干燥约15分钟。在2米高处对增强带进行跌落测试。在直径的约四个象限处测量带的宽度和厚度。在每一次跌落后，带的检测结果见下面的表1。带的柔性导致在每一次跌落测试中都变形约95％，这样就增加了安装和生产RFT支架的复杂性和困难性。
表1AF-45带带的状态 高度(英寸) 厚度(mm)初始 4 1.5235/81.4235/81.1135/82.14跌落#14 1.5235/813.335/81.735/81.63跌落#24 9.6535/826.7135/81.1235/82.52跌落#34 2.755 50.2635/89.1435/82.52跌落#44 2.3441/232.929 127177.8跌落#54 2.5551/2165.191/4127139.7在初始结构中，带非常柔软且初始高度为约35/8英寸，是在带平放且中心轴23如图4所示相对垂直时测得的。带的初始厚度约1.1mm到约2.1mm。
在跌落#1完成后，带保持在近似的高度，但第一层在至少一个区段有部分分层，此区段厚度为约13mm。换句话说，分层导致外层从其他层上脱开以，因而，在静止状态时，在不将各层再压缩回一起时，层的厚度约13mm。
跌落#2导致进一步的分层，并使带的厚度增加到约27mm。另外，带的其他部分开始分层，厚度约为10mm。
跌落#3导致高度变化，带的至少一个部分中的正常高度35/8英寸变为5英寸，另外，厚度增加到约50mm。
在跌落#4后，高度增加到约9英寸且基本上全部层都分离开了，除了部分还粘在一起外。厚度从2.3mm变为180mm。
跌落#5导致多层加强件其他部分进一步的彻底分离。
比较实例3-RFT加强件成形和刚性测试带有粘着剂的R-5布另一个加强件是通过将9cm宽的由法国d’A.Chomarat & Cie提供的带状R-5玻璃纤维粗支纱稀平布绕在直径48cm的圆柱形心轴上来制备的。R-5玻璃纤维布大体上形成长方形的网状图案，带有7mm×6mm到10mm×6mm大小的开口。为形成网中的开口，R-5布由几个1.8mm宽、约0.7mm厚的轴向纤维束和约2.8mm宽0.4mm厚的交叉纤维束做成。布中玻璃纤维的含量约66％。R-5粗支纱稀平布一般重量为每平方米388克，是比较测试1中所述的加强件重量的两倍以上。
粗支纱稀平布绕心轴缠绕两次，以获得与比较例子1中的5层AF-45布相当的环向硬度。只有末端的15cm喷有一层较轻的3M Super77喷涂粘接剂膜，以涂上压敏胶。带涂层的粗支纱稀平布区域用于将末端结合定位在前一层上。然后进行同样的跌落测试。第一次和第二次跌落测试的平均变形为9％，在第三次跌落后，加强件才沿着内层分离。
例1-RFT加强件成形和刚性测试带有涂层的细丝缠绕RFT加强件整体的、刚性的加强件是通过用细丝缠绕系统来完成的。细丝缠绕RFT加强件的构成与图4所示的构成相似，图4中的结构有横向元件和周向元件。通常，细丝绕着一个直径约50cm的心轴缠绕，粘结剂加在细丝上且固化以形成管状元件，管状元件有一个有效层，且将管状元件切成一个或多个RFT加强件。
更具体地说，细丝缠绕RFT加强件时用450得量，即，每磅450纱，玻璃纤维和粘结剂，如使用epoxy Derakane树脂。粘结剂和玻璃纤维得量可变化。RFT增强管状元件由细丝缠绕机来制成，该机器使用计算机程序来将玻璃纤维细丝绕在钢制心轴上。此例中，心轴外径为491mm，以使最终的RFT加强件的有相应的内径。程序开始绕心轴进行螺旋状的(横向元件)缠绕，然后绕同一心轴在螺旋状绕线上进行环向的(环向元件)缠绕，且在环向之间留空。程序中的螺旋状部分一般会导致在相邻横向元件之间有1英寸或2英寸的空间，相邻横向元件的角度一般为72度到78度之间，虽然这一角度可以调整为任一角度。
在绕着心轴以螺旋状和环状缠绕时，玻璃纤维绳以每分钟150到180英尺(fpm)的线速度绕在心轴上。心轴的旋转速度为每分钟约25到45转(rpms)。对于此具体例子来说，被绕横向元件或螺旋元件被细丝以一横向速度沿着心轴的纵轴缠绕，此横向速度为2-10(fpm)，心轴的转速为30-35rpms。环向元件或周向元件被以一横向速度沿着心轴的纵轴绕心轴缠绕，此横向速度为0.05-1.0(fpm)，心轴的转速为30-35rpms。元件之间产出的最终图案伸长的梯形或六角形空间约为25-60mm长和约4-8mm宽，平均为约30mm×6mm。在一个实施方案中，加强件由8个环圈做成，每个环圈中有约9股每环450得量的玻璃纤维，虽然环圈的数量、尺寸、和空间可以选择。在此实例中，环圈间的空间约为1/8英寸到3/8英寸。
成形后，管状元件约为5英尺长，且被固化并从心轴上移走。管状元件被直角地切为多段，以形成RFT加强件，平放在桌顶上时，其高度为约110mm。在此非限定性的例子中，在缠绕的程序中，管状元件只用用于环状和螺旋状缠绕的玻璃纤维中的一股来制成。计算机程序让该股来回移动，以完成在心轴上的缠绕。在此程序的缠绕部分中也可用多股玻璃纤维。
同样对它在2米高处进行跌落测试。
表2细丝缠绕带带的状态 直径(英寸) 高度(英寸)厚度(mm)原始 191/237/162.223.862.841.44带在2米高处5次掉下后可以看出，基本没有变化。直径、高度、和厚度相对恒定。基本没有分层和变形。因此加强件将此结构保持为刚性，是一个有效的层实施方案。直径为约191/2英寸，高度为约37/16英寸，且绕周缘的厚度从1.4mm变到3.9mm。
例2-RFT加强件成形和刚性测试带有涂层的丝缠绕加强件RFT加强件是通过将细丝穿过环氧树脂浴槽，然后用计算机控制细丝缠绕机将细丝绕在直径48cm的心轴上来制备的。心轴放在约70℃的炉中一小时，以固化形成一个有效层。最终将细丝缠绕管从心轴上拿走，并用带锯切成约8cm长的段。最终RFT加强件中玻璃纤维含量约为62％，且约35％粘结剂被用于玻璃纤维细丝。RFT加强件的重量约为每平方米550克。在至少一个实施方案中，制造的RFT加强件的质量为约160克到约200克，平均为约180克。密度、质量、和其他参数值只是示例性的且并不限定，可以根据不同的应用和不同的设计参数进行适当的变化。
共三次跌落的跌落测试中平均变形少于10％，一般为约6％。在重复处理后结构没有分层。因为它的预定形的刚性的结构，用手将加强件插进RFT支架模中约需5秒。
例3-RFT加强件成形和刚性测试带有粘结剂的R-5布加强件加强件是通过将9英寸宽的两层带状R-5玻璃纤维粗支纱稀平布绕直径48cm的圆柱形心轴缠绕而成。所选层数是为了提供与上述5层AF-45布相当的环向硬度。粗支纱稀平布外径的第一个15cm和粗支纱稀平布内径的最后一个15cm喷有轻型3M Super 77喷涂粘结剂涂层，总共约占加强件边缘区面积的20％。用压敏胶将它粘在相邻的层上以形成有效层。
跌落测试的结果导致如下的平均10％或更少的变形。跌落1导致了6％的平均变形。跌落2导致7％的平均变形。跌落3导致6％的平均变形。总平均约为6％。在此例中可增加压敏胶的应用，以获得层间的足够粘着，允许此方法在批量生产中被用于制作潜在可行的加强件。加强件被插进模中约15秒或更少，在此实施方案中基本没有分层。
例4-RFT加强件成形和刚性测试有粘结剂的R-5布加强件另一个典型的RFT加强件是通过使用R-5粗支纱稀平布制成的。约有两层R-5布绕在直径50cm的心轴上。布的第一个15cm的外边轻喷有3M Super 77喷涂粘结剂涂层。同样地，末端15cm的内侧也喷有同样的粘着剂，以形成一个有效层。在将带从心轴上拿走后，带在周围环境中干燥约15分钟。在2米高处对增强带进行跌落测试。测试结果如下表所示。在直径的约四个象限处测得带的宽度和厚度。在每一次跌落后，所检测的结果如表3中所报告。
表3R-5带带的状态 直径(英寸) 高度(英寸)厚度(mm)原始 193/445/8 1.1645/8 1.8245/8 1.8245/8 2.04跌落#1 20 45/8 2.0719 45/8 1.845/8 2.0545/8 1.97跌落#2 193/445/8 1.6191/245/8 2.3445/8 1.9645/8 1.9跌落#3 19 45/8 2.05201/245/8 1.9345/8 1.9845/8 2.5945/8 2.13跌落#4 181/445/8 1.76203/445/8 2.3845/8 2.5945/8 2.13跌落#5 201/245/8 2.78181/245/8 1.6745/8 2.4545/8 1.67R-5带在原始状态下测得直径大约193/4英寸，高度约为45/8英寸，厚度约从1.2mm到2.0mm。
在跌落#1后，除了在形状上圆得少一些，椭圆得多一些外，看不到明显变化。带基本保持其高度和厚度，其中高度为约45/8英寸，厚度为从约1.8mm到2.1mm。
在跌落#2后，直径和高度还是近似相同，带的内层有轻微分离，所以至少在一个区段上厚度增加到约2.3mm。
在跌落#3后，厚度还是2.6mm或更少。
在跌落#4后，结果轻微圆形减少且更椭圆，直径从约181/4英寸到203/4英寸，高度为45/8英寸。厚度增加到约2.6mm。
在跌落5后，直径和宽度没有明显的变化，厚度增加到约2.8mm，加强件的平均初始厚度和跌落#5后的最终平均厚度之间的差说明厚度增加约25％。然而，即使在5次跌落后，分离也不是很严重，加强件还是小到足以很容易地将其插入RFT支架模中形成有效层。
此例中平均变形约为5％或更小，用初始“直径”和最终“直径”差的百分比来表示。
例5-RFT加强件成形和刚性测试带有浸渍层的AF-45布加强件加强件通过将9cm宽的带状AF-45玻璃纤维/不锈钢粗支纱稀平布绑上并浸入180克带苯乙烯的不饱和聚脂溶液中。此溶液为来自IllinoisTool Works的Fibre Glass Evercoat。聚脂含有60滴的甲基乙基酮过氧化物催化剂和180克的丙酮。浸渍过的5层粗支纱稀平布在直径约42cm的圆柱形心轴上滚绕，心轴上涂有一层聚脂膜。加强件用丙酮和树脂来浸透，允许在排气罩处干燥5分钟，并将增强元件放在90℃的炉子中一个小时，以固化形成几层中的一个有效层。增强元件从炉子中拿走后以冷却，然后从心轴上取下。聚合物膜被抛弃。
最终的增强元件是自支持的，其轴垂直或平行于重力方向。全部3个跌落测试中的平均变形可以忽略，即约0％。因为加强件有预定的形状和基本刚性的结构，故用手将增强元件插入RFT支架模中不到5秒，一般为3秒，基本没有出现分层。
例6-RFT加强件成形和刚性测试钢网加强件此加强件是通过提供一个焊接的不锈钢导线网来制备的，该线网有约12mm的孔，且线股的直径约为0.58mm。不锈钢线网一次绕在直径约41mm的心轴上，线网用导线连接在一起，以形成一个圆筒，其高度约12cm。用手将加强件插入模中不到5秒。
虽然前述为本发明直接的变化实施方案，其他的和进一步的实施方案也并不脱离本发明的保护范围。例如，本发明的变化方式和实施方案可彼此包含，以得到本发明所揭示方法和实施方案的各种变化。单个元素的讨论也可包括多个参数，反之亦然。另外，参考附图所示出的或所述的方向，如“顶部”、“底部”、“左边”、“右边”、“上部”、“下部”和其他方向，是为了清楚地说明，而并不限定实际装置或系统，或者装置、或系统的使用。装置或系统可在多个方向或方位使用。另外，步骤顺序也可发生变化，除非另有特殊限定。此处所描述的各种步骤可与其他步骤一起使用，也可与其他规定步骤相嵌入，和/或分成多个步骤。另外，此处的标题也只是为了方便读者，并不限定本发明的保护范围。
另外，本专利申请中所提及的任何参数，以及原始提交的申请中所列信息中的所有参数，以完整的形式在此作为参考，以支持本发明的实施。然而，如果这些表述之间可能存在不一致而影响本申请(以及其它申请)的专利性，则这些表述的这种表达并非本申请人的原意。
权利要求
1.一种用于RFT支架的漏气保用轮胎(RFT)加强件，所述RFT加强件包括一种材料形成的整体的、大体上圆柱形的段，并且，当RFT加强件的轴基本与重力垂直，从2米高处落到硬表面上时，其刚性足以使它只变形20％或更少。
2.如权利要求1所述的RFT加强件，其中，所述RFT加强件包括一个或多个开口，开口在该段的至少一部分贯通。
3.如权利要求1所述的RFT加强件，其中，所述RFT加强件适于被放在用于RFT支架的模的一个部分，从将RFT加强件放在模的上方到将加强件插入模的型腔中的时间为15秒或更少。
4.如权利要求1所述的RFT加强件，其中，所述RFT加强件包括一个或多个有涂层的细丝，细丝缠绕在一个心轴上。
5.如权利要求4所述的RFT加强件，其中，所述细丝在被绕在心轴上之前被镀上涂层。
6.如权利要求4所述的RFT加强件，其中，所述细丝在被绕在心轴上之后被镀上涂层。
7.如权利要求4所述的RFT加强件，其中，有涂层的细丝包括一个或多个横向元件及一个或多个环向元件。
8.如权利要求7所述的RFT加强件，其中，所述横向元件和环向元件由同样的细丝做成。
9.如权利要求4所述的RFT加强件，还包括一个或多个纵向细丝元件。
10.如权利要求1所述的RFT加强件，其中，所述RFT加强件由一种加强布做成。
11.如权利要求1所述的RFT加强件，其中，所述RFT加强件包括一种涂有薄膜的细丝。
12.如权利要求1所述的RFT加强件，其中，所述RFT加强件包括一种金属元件。
13.如权利要求1所述的RFT加强件，其中，所述RFT加强件包括多个从加强件表面伸出的突出物。
14.一种漏气保用轮胎(RFT)支架，包括a)具有外周缘和内周缘，且适于装在车轮轮辋上，当轮胎在表面上滚动时以支持泄气的轮胎的模制部分；以及b)至少一个如权利要求1所述的、至少部分模制在该模制部分中的RFT加强件。
15.如权利要求14所述的RFT支架，其中，所述RFT加强件包括一个或多个开口，开口在该段的至少一部分贯通。
16.如权利要求14所述的RFT支架，其中，当RFT加强件的轴基本与重力垂直，从2米高处落到硬表面上时，其刚性足以使它只变形10％或更少。
17.如权利要求14所述的RFT支架，还包括一个装在轮辋上的轮胎，所述RFT加强件介于轮胎内表面和轮辋的外周缘之间。
18.如权利要求14所述的RFT支架，还包括一个中心辐板，该辐板形成于紧邻外周缘的外环和紧邻内周缘的内环之间。
19.如权利要求14所述的RFT支架，还包括一种结合在该模制部分上的着色指示物，该着色指示物能指示出RFT支架的至少一种属性。
20.如权利要求19所述的RFT支架，其中，该着色指示物适于指示出RFT支架的至少一个运行属性。
21.一种车轮装置，包括a)轮胎；b)轮辋；和c)如权利要求14所述的RFT支架，其中，所述RFT支架至少部分介于轮胎内表面和轮辋外周缘之间。
22.如权利要求1所述的RFT加强件，其中，当RFT加强件的轴基本与重力垂直，从2米高处落到硬表面上时，其刚性足以使它只变形10％或更少。
23.如权利要求1所述的RFT加强件，其中，该加强件用切向模制工艺制成。
24.一种制造漏气保用轮胎(RFT)支架的方法，包括a)将如权利要求1所述的RFT加强件放入RFT支架模的一个部分中；c)将可模制的弹性材料或弹性成形材料注入到模中；d)将可模制的材料流过加强件的至少一部分；以及e)让可模制的材料至少部分固化以形成RFT支架。
25.如权利要求24所述的方法，还包括提供车轮轮辋，用于在其上放置RFT支架。
26.一种制造用于RFT支架的漏气保用轮胎(RFT)加强件的方法，包括a)围绕心轴形成一种加强材料；b)将加强材料的至少一部分结合到加强材料的另一部分上以形成管状元件；以及c)可选择性地将管状元件切成圆柱形的段；因此形成至少一个整体RFT加强件，该加强件有一个效层。
27.如权利要求26所述的方法，其中，连接有涂层的加强材料的过程包括给材料涂上涂层。
28.如权利要求26所述的方法，其中，绕着心轴形成加强材料的过程包括将细丝材料绕在心轴上。
29.如权利要求28所述的方法，其中，缠绕细丝材料的过程包括绕心轴缠绕至少一个横向元件。
30.如权利要求29所述的方法，其中，缠绕细丝材料的过程包括绕心轴缠绕至少一个环向元件。
31.如权利要求30所述的方法，其中，所述横向元件和环向元件由同样的细丝绕成。
32.如权利要求27所述的方法，其中，绕心轴形成加强材料的过程包括绕心轴缠绕加强布。
33.如权利要求26所述的方法，其中，绕心轴形成加强材料的过程包括绕心轴滚动一种片形加强材料。
34.如权利要求26所述的方法，其中，所述材料包括在RFT加强件边缘中的一个或多个开口。
35.如权利要求34所述的方法，还包括绕心轴形成多层材料，且将多层材料的开口绕心轴对齐。
36.如权利要求26所述的方法，其中，所述加强材料包括预浸渍材料。
37.如权利要求26所述的方法，其中，结合加强材料的过程包括将加强材料的边缘区的至少20％连接在一起。
38.如权利要求26所述的方法，其中，将加强材料结合在一起的过程包括涂上一种环氧树脂、单体、单体混合物、聚亚安酯、苯乙烯、聚脂、酚树脂、聚合物、其他热固性树脂、其他热塑性树脂、或它们的组合。
39.如权利要求26所述的方法，其中，将加强材料结合在一起包括涂上一种聚合膜、溶铸网、喷涂、浸渍或粉末涂层、一种胶带、或它们的组合。
40.如权利要求26所述的方法，其中，绕心轴形成加强材料和结合加强材料的过程包括a)将加强材料拉过挤压机；以及b)在材料绕在心轴上之前，从挤压机上给材料涂膜。
41.如权利要求26所述的方法，其中，绕心轴形成加强材料和结合加强材料的过程包括a)在心轴上绕预制布加强材料；b)提供一种涂层材料；c)切割布材料和涂层材料；以及d)将布材料和涂层材料一起模制。
42.如权利要求26所述的方法，还包括给加强件打孔。
43.如权利要求26所述的方法，其中，绕心轴形成加强材料和连接加强材料的过程包括a)将至少一层加强材料滚绕在心轴上；b)切割加强材料；c)将至少一层聚合材料滚绕在心轴上；d)切割聚合材料；e)将增强纤维和聚合材料粘在一起以形成至少一个RFT加强件。
44.如权利要求43所述的方法，其中，所述聚合材料包括一种膜，所述加强材料包括玻璃纤维。
45.如权利要求26所述的方法，其中，绕心轴形成加强材料和连接加强材料的过程包括a)给纤维增强织物涂上一种粘结剂或粘着剂；以及b)将织物绕在心轴上以形成整体RFT加强件。
全文摘要
本发明提供一个整体的漏气保用轮胎(RFT)(16)加强件，其加工成刚度较大的形状。加强件嵌入到(RFT)支架的模具中，能够保持这种嵌入的所需要的结构刚度。并且，本发明提供一种模制的RFT支架，且其包括RFT加强件。本发明还提供一个车轮组件，其包括轮胎、轮辋和轮胎和轮辋之间的RFT支架，其中支架包括RFT加强件。RFT支架具有一个着色指示物(139)，其用于指示支架的一个或多个性质。
文档编号B29C35/02GK1455745SQ01815494
公开日2003年11月12日 申请日期2001年9月6日 优先权日2000年9月11日
发明者R·L·泰伯, P·小希门尼斯, W·R·维尔科姆, R·D·小普里斯特, M·C·康耐尔, C·P·克里斯腾松, K·F·贝内特, P·E·丹尼尔森, J·D·扎维沙 申请人:陶氏环球技术公司