KR100836520B1 - 무공압 주행 타이어 지지부 - Google Patents

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KR100836520B1
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릭엘. 태버
파트리치오쥬니어 지메네즈
웨인알. 윌콤
랠프디.쥬니어 프리스터
마티씨. 코넬
크리스피. 크리스텐슨
킴벌리에프. 베넷
페더이. 대닐슨
제프리디. 자위스자
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다우 글로벌 테크놀로지스 인크.
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Abstract

본 발명은 상대적으로 강성 형태로 형성되는 필라멘트 재질을 사용함으로써 단일의 무공압 주행 타이어(RFT) 보강재(16)를 제공한다. 상기 보강재는 RFT 지지부를 위한 몰드 안으로 삽입가능하고 이러한 삽입을 위해 필요한 구조적 강도를 유지할 수 있다. 또한, 본 발명은 성형되는 RFT 지지부를 제공하고 RFT 보강재를 포함한다. 본 발명은 타이어, 림, 및 상기 타이어와 림 사이의 RFT 지지부를 포함하는 휠 조립체를 제공하며, 여기서 상기 지지부는 RFT 보강재를 포함한다. RFT 지지부는 지지부의 하나 이상의 특성을 표시하기 위해 형성되거나 또는 후에 그에 적용된 착색 인디케이터를 가질 수 있다.
무공압 주행 타이어, RFT 지지부, 보강재, 휠 조립체, 착색 인디케이터

Description

무공압 주행 타이어 지지부{Run flat tire support}
본 발명의 분야는 공압 타이어(pneumatic tire)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 공압 타이어용 무공압 주행(run flat) 타이어 지지부에 관한 것이다.
다년간, 자동차 산업은 운행 도중에 구멍난 또는 바람빠진 타이어를 교체하기 위한 스페어 타이어를 제공하여 왔다. 그러나, 개선된 타이어 디자인을 제공함으로써 스페어 타이어에 대한 필요성을 제거하려는 노력이 이루어져오고 있다. 특히, 예를 들어, 타이어가 무공압 상태일 때, 미소한 공기압 또는 무공압으로 주행할 수 있는 안정적이고 경제적인 타이어를 제공하려는 노력이 이루어져 왔다. 이 노력은 "무공압 주행 타이어"(RFT) 기술이라는 명칭으로 알려져 있다. RFT 개념은 운전자가 타이어를 교체하거나 비상 원조를 청하기 위해 정지하지 않고, 연장된 시간 기간 동안 운전(driving) 또는 주행(rolling)을 지속할 수 있게 한다. 타이어는 추후, 보다 편리한 시간에 수리할 수 있다.
RFT 휠 조립체의 일 실시예는 림, 림상에 장착된 타이어, 및 타이어의 내면과 림의 외주면 사이에 개재된 지지부를 포함한다. 지지부는 타이어가 타이어의 각 에지를 따라 림으로부터 분리되지 않도록 타이어가 제한된 양만큼 편향될 수 있게 한다.
일반적으로 지지부를 위해 폴리머와 같은 합성 재료가 사용된다. 지지부 제조의 과제는 회전 동안, 외향 지향 원심력이 RFT 지지부를 현저히 변형시키지 않도록 충분한 강도를 가지도록 구성된 구조적 완전성을 제공하는 것이다. 또한, 지지부는 타이어가 구름에 따라 타이어와 지지부가 접촉할 때, 타이어 상의 차량의 중량을 지지할 수 있을 필요가 있다. 구조적 완전성은 구조적 유연성과 균형화를 이뤄 림에 타이어를 장착하기 이전에 통상적으로 타이어에 지지부를 삽입하기 위해 지지부가 약간 변형되게 된다.
RFT 지지부를 제조하는 공정은 통상적으로 소정 유형의 성형을 포함한다. 지지부를 위한 몰드(mold)는 몰드의 내주 또는 외주 둘레에 형성된, 폭이 약 3mm인 좁은 채널(channel)을 포함할 수 있다. 폴리머 지지부는 성형 공정에서 보강재를 제공함으로써, 악조건 하에서, 그 구조적 완전성을 유지하는 것을 돕도록 보강될 수 있다. 보강재는 성형 이전에 채널 내에 배치되고, 폴리머는 일반적으로 이를 통해 유동하여, 이 보강재를 성형된 RFT 지지부 내에 매립한다.
비용 효율적 제조를 돕기 위해서, RFT 지지부를 생성하기 위하여, RFT 보강재가 제조되어 몰드 내에 배치되는 속도 및 효율이 중요하다. 본 발명 이전에, 신속 배치에 적합한, RFT 보강재의 유리한 제조 방법은 출현되지 않았다.
종전의 노력은 맨드릴(mandrel: 링 또는 원통 모양의 단조품을 만들 때 구멍속에 넣어서 성형하는 봉모양 또는 원주 모양의 공구) 둘레에 원통형으로 다수회 감겨지고, 그후, 맨드릴로부터 제거된, 통상적으로 직조된 "직포(scrim)" 천(cloth)이라 공지된 보강 재료의 매시(mesh)를 사용하는 것에 집중되어 있다. 층의 수는 강도의 지표로서, 편향에 대한 보강재의 원하는 저항량에 의해 적어도 부분적으로 결정되며, 다른 파라미터가 일정할 때, 보다 많은 층은 보다 많은 강도를 제공하게 된다. 그후, 다층 구조의 직포 천 보강재는 몰드 채널에 채워 넣어지고, 폴리머가 몰드 내로 유입된다.
그러나, 표준 면포 천을 사용하면, 제조 공정의 복잡성을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, RFT 보강재를 형성하기 위해서는, 일반적으로 다층의 천이 필요하다. 층들은 함께 충분히 결합되는 것이 필요하므로, 얇은 층으로 갈라지지 않는다. 또한, 보강재가 매우 가요성이 있으므로 채널 안으로 삽입되기에 용이한 안정된 형태 또는 컴팩트한 두께를 가지지 않는다면, 보강재의 삽입 시간이 상대적으로 길어질 수 있다. 또한, 성형 재료는 일반적으로 지지부의 제조 동안 보강재의 구멍을 통해서 유동한다. 일반적으로, 여러층의 매쉬에서 구멍들을 정렬하여서, 성형 재료가 상기 구멍들을 통해서 용이하게 유동할 수 있는 것이 유익하다. 여러층들의 구멍들을 정렬하는 것은 공정 및 압형작업에 복잡성을 부가시킬 수 있다. 또한, 가요성 천 유형의 보강재는 개별 유닛에서 개별적으로 제조되어서 지지부에 비용을 부가시킨다.
또한, 다른 요인도 제조 효율에 영향을 미칠 수 있다. 재료, 특히, 섬유 재료는 개별 섬유가 인접 섬유로부터 이격 배치될 수 있는, 증가된 두께, 소위 "로프트(loft)"를 가질 수 있다. 로프트는 좁은 몰드 캐비티(mold cavity)에 재료를 넣기 어렵게 할 수 있다. 또한, 사용 중에 층이 서로 분리되거나, 박리되는 경우에, 직포 천의 다층 또는 다른 보강 재료는 몰드 내로 다수의 층을 삽입하기가 더 어려워질 수 있다.
따라서, 보강재가 지지부 몰드 내에 쉽게 삽입될 수 있고, 여전히 제조시 비용 효율적이며, 제조된 제품이 쉽게 식별될 수 있는 개선된 RFT 지지부 보강재 및 RFT 지지부에 대한 필요성이 남아있다. 자동 또는 수동 공정에서 보강재의 일관성있는 배치를 허용하기 위해 안정적이고, 비교적 강성인 보강재가 필요하다.
본 발명은 필라멘트 재질로써 비교적 강성인 형상으로 형성된 단일체 무공압 주행 타이어(RFT) 지지부 보강재를 제공한다. 일반적으로, 단일체 RFT 지지부 보강재는 접착제 등으로 함께 결합되어 하나의 유효 층을 형성하는 다층으로 형성될 수 있다. 하나의 유효 층은 보강재로 감겨진 필라멘트의 층을 포함할 수 있다. 보강재는 RFT 지지부를 위한 몰드 내로 삽입될 수 있고, 이런 삽입을 위해 소요되는 구조적 강도를 유지할 수 있다. RFT 보강재는 RFT 보강재의 중심축선이 중력에 수직선상에 있을 때, 약 2m 높이에서 경질 표면으로 떨어져서 약 20% 이하로 변형하기에 충분한 강도를 가질 수 있다.
또한, 본 발명은 성형된 RFT 지지부를 제공하며, 이는 RFT 보강재를 포함한다. 또한, 본 발명은 타이어, 림 및 타이어와 림 사이의 RFT 지지부를 포함하는 휠 조립체를 제공하고, 여기서, 지지부는 RFT 보강재를 포함한다. RFT 지지부는 하나 이상의 지지부의 속성을 나타내도록 지지부에 형성된, 또는, 적용된 착색 인디케이터(colored indicator)를 구비할 수 있다.
또한, RFT 보강재를 제조하는 방법이 제공되며, 이 방법은 하나 이상의 RFT 보강재를 RFT 지지부 몰드의 일부내로 배치하는 것과, 성형가능한 엘라스토머 또는 엘라스토머 형성 재료를 상기 몰드내로 주입하는 것과, 상기 성형가능한 재료를 상기 보강재의 적어도 일부를 통해 유동시키는 것과, 상기 성형가능한 재료가 응고되어 RFT 지지부를 형성할 수 있게 하는 것을 포함하며, RFT 보강재는 하나 이상의 필라멘트로 형성되고 단일체이며 RFT 보강재의 중심축선이 중력에 수직선상에 있을 때, 약 2m 높이에서 경질 표면으로 떨어져서, 약 20% 이하로 변형하기에 충분한 강도를 가질 수 있다.
또한, RFT 보강재의 제조 방법이 제공되며, 이 방법은 맨드릴 둘레에 하나 이상의 필라멘트들을 형성하는 것과; 상기 하나 이상의 필라멘트들의 적어도 한 부분을 필라멘트들의 다른 부분에 결합시켜서 관형 부재를 형성하는 것과; 선택적으로 관형 부재를 원통부로 절단함으로써 하나의 유효 층을 가지는 하나 이상의 단일체 RFT 보강재를 형성하는 것을 포함한다.
도 1은 휠 조립체의 개략적인 부분 단면도.
도 2는 RFT 지지부의 개략적인 사시도.
도 3은 RFT 지지부의 다른 실시예의 개략적인 측면도.
도 4는 RFT 보강재의 개략도.
도 5a는 RFT 지지부의 다른 실시예의 개략적인 사시도.
도 5b는 도 5a에 도시된 실시예에 형성된 구멍의 개략적인 부분 단면도.
도 6은 필라멘트가 권취된 RFT 보강재를 제조하기 위한 일 시스템의 개략도.
도 6a는 횡단 부재와 원주방향 부재 및 관련한 권취부의 일 실시예의 개략적인 세부도.
도 7은 맨드릴 둘레에 보강재 재료를 감싸는 것에 의해 RFT 보강재를 제조하기 위한 시스템의 다른 실시예의 개략도.
도 8은 RFT 보강재를 성형하기 위한 시스템의 다른 실시예의 개략도.
도 9는 종방향 부재를 가지는 보강재를 제조하기 위한 시스템의 다른 실시예의 개략도.
도 10은 접선방향 성형 공정을 사용하여 RFT 보강재를 제조하기 위한 시스템의 다른 실시예의 개략도.
도 11은 착색 인디케이터를 가지는 RFT 지지부의 개략적인 사시도.
도 12a 내지 도 12f는 RFT 지지부 상의 예시적인 착색 인디케이터의 개략적인 사시도.
본 발명은 일반적으로, 무공압 주행 타이어(RFT) 보강재와, RFT 보강재를 포함하는 RFT 지지부 및 RFT 지지부, 타이어 및 림을 포함하는 휠 조립체를 포함한다. 또한, 본 발명은 RFT 지지부 및 보강재를 제조하는 방법을 포함한다.
도 1은 휠 조립체의 개략적인 부분 단면도이다. 휠 조립체(10)는 림(12), 림상에 장착된 타이어(14) 및 타이어의 내주면과 림의 외주면 사이에 장착된 RFT 지지부(16)를 포함한다. 일부 실시예에서, 림(12)은 중심 지지부(24)를 포함할 수 있고, 이는 휠 조립체(10)의 차량(도시하지 않음)에 대한 부착을 허용한다. 중심 지지부(24)는 일반적으로, 웨브, 스포크 또는 다른 부착 소자일 수 있으며, 휠 조립체를 위한 상용 트럭 산업에 공지된 바와 같이, 별개의 다편(multi-piece) 소자를 포함할 수 있다. 또한, 림(12)은 제 1 림 플랜지(26)와 제 2 림 플랜지(28)를 포함한다. RFT 지지부(16)의 외경은 일반적으로 비드(30, 32)에서 타이어(14)의 내경과 실질적으로 동일하거나, 그보다 크다. RFT 지지부(16)는 실질적으로 림(12)상으로의 RFT 지지부의 삽입 이전에 RFT 지지부가 타이어(14)내에 삽입될 수 있도록 타원 형상으로 적어도 한 방향으로 실질적으로 원주방향으로 압축된다. 따라서, 지지부(16)는 무공압 상태에서 타이어의 부하를 지지하기 위해 비교적 강체이어야만 하지만, 또한, 설치를 위한 형상의 변경을 허용하도록 충분히 유연하여야 한다. RFT 지지부를 위한 재료가 도 2를 참조로 설명된다.
RFT 지지부(16)는 외부 후프(18), 내부 후프(20) 및 그 사이에 배치된 중심 웨브(19)를 포함한다. 또한, RFT 지지부(16)는 내부에 성형된 하나 이상의 RFT 보강재(22)를 포함한다. RFT 지지부는 도 11 내지 도 12를 참조로 보다 완전히 설명될 바와 같이, 하나 이상의 RFT 지지부 표면상에 착색 인디케이터를 구비할 수 있다.
RFT 지지부
도 2는 도 1에 도시된 RFT 지지부(16)의 개략적인 사시도이다. RFT 지지부(16)는 일 실시예에서, 실질적으로 도 1에 도시된 타이어(14)를 위한 타이어 지지면(15)을 가지는 외부 후프(18), 역시 도 1에 도시된 림(12)을 위한 림 지지면(21)을 가지는 내부 후프(20) 및 그 사이에 배치된 중심 웨브(19)를 포함한다.
하나 이상의 RFT 보강재(22)가 RFT 지지부 내로 성형된다. 비록, 보강재가 외부 후프(18)와 중심 웨브(19)를 포함하는 지지부의 다른 영역에 성형될 수 있지만, 일반적으로, RFT 보강재는 내부 후프(20)에 성형된다. 또한, 다수의 RFT 보강재가 RFT 지지부의 하나 이상의 위치에 성형될 수 있다. 예를 들어, 다수의 RFT 보강재는 RFT 지지부 내에서 측면끼리 나란히, 다른 측방향 간격 또는 다른 직경방향 간격 중 어느 한쪽의 방향으로 성형될 수 있다.
일반적으로, RFT 보강재는 단일 부재로 성형되며, 여기서, 보강재는 성형을 위해 몰드 내에 보강재를 삽입하기 이전에, 원통형 같은 하나의 유효 층을 갖는 실질적으로 연속적인 부재이다. RFT 보강재가 복수의 소자 또는 층으로 형성되는 경우에, 이때, 실질적으로 소자 또는 층은 기계적 부착, 바인더, 접착제 또는 둘 이상의 소자 또는 층 사이의 접착을 유발하는 다른 물질을 포함하는 코팅을 사용한 화학적 부착 또는 하나의 유효 층을 형성하기 위해 이런 부분들을 함께 결합하는 다른 방법을 통해 함께 결합된다. 보강재는 본 발명의 목적을 달성하기 위해 "하나의 유효 층"을 갖는 고려 대상의 외주 둘레에 결합할 필요는 없다. 오히려, 이런 용어는 보강재가 본원에 설명된 바와 같이 현저한 박리 없이 함께 유지될 수 있도록 함께 충분히 결합된다는 점에서 기능적으로 규정되고 있다. 보강재는 적어도 그 외주의 대부분 둘레에 결합되는 것이 적합하다. 일반적으로, 다수의 층들을 함께 결합시키는 것은 층이 박리되지 않도록 제조 공정의 일반적 취급 절차들을 진행하는 동안 손상되지 않은 상태로 남아있기에 충분하여야만 한다. 박리는 보강 부재의 RFT 지지부 몰드 내로의 삽입 동안 제조 공정의 지연을 유발할 수 있다.
RFT 보강재 내에 사용된 재료의 로프트는 일부 실시예에서, 특히, 재료의 두께를 감소시키기 위해 및/또는 인접 섬유에 대해 섬유를 유지시키기 위해 코팅을 사용할 때, 감소될 수 있다. 보강재(22)는 RFT 지지부 내의 균열 전파(crack propagation)에 대한 저항을 도우며, 특히, 도 1에 도시된 림(12)상에 지지부(16)가 장착되어 사용될 때, 지지부(16)의 구조적 완전성에 기여한다.
중심 웨브(19)는 중량 감소 및 재료 절감을 달성하기 위해 구멍(40)을 포함할 수 있다. 구멍(40)은 소정의 기하학적 형상이 될 수 있으며, 일반적으로, 라운드, 타원, 정사각형, 삼각형, 직사각형, 평행사변형, 마름모 또는 다이아몬드형이다. 중심 웨브(19)는 도 1을 참조로 설명된, 휠 조립체(10)내의 설치를 위한 지지부의 휨을 허용하도록 가요성 재료로 이루어질 수 있다.
지지부(16)는 성형을 통해 형성될 수 있고, 일 실시예는 당업자들에게 공지된 기술인 반응 사출 성형(RIM)을 통해 형성된다. 본 설명의 목적을 위해, RIM은 구조적 반응 사출 성형(SRIM) 및 보강 반응 사출 성형(RRIM) 같은 변형들을 비제한적으로 포함할 수도 있다. 다른 방법은 수지 전사 성형(RTM), 열가소성 사출 성형, 블로우 성형, 회전 성형, 발포 성형, 비드 발포 성형, 압축 성형, 프로파일 압출, 스핀 캐스팅을 포함할 수 있다. 이들 다양한 기술은 성형된 부품의 제조를 위해 본 산업에서 공지되어 있다. RFT 지지부를 위한 재료는 임의의 성형가능한 재료일 수 있다. 이들 RFT 지지부 제조에 사용하기에 적합한 재료는 예를 들어, "열가소성 엘라스토머의 핸드북(2판, 비.엠.워커(B.M Walker) 및 찰스 피. 레이더(Charles P. Rader) 편저, 반 노스트랜드 레인홀드(Van Nostrand Reinhold), 뉴욕, 1988)"에 따라 상업적으로 입수할 수 있는 열가소성 엘라스토머의 부류를 포함한다. 이들은, 스티렌 블록 공중합체, 고무-폴리올레핀 혼합물, 엘라스토머성 합금, 열가소성 폴리우레탄, 열가소성 코폴리에스터 및 열가소성 폴리아미드를 포함한다. 엘라스토머 합금의 카테고리하에는, 열가소성 가황체(TPV) 및 용융 가공성 고무(MPR)가 있다. 다른 유용한 재료에는 폴리염화비닐, 폴리에틸렌 공중합체(제한된 기하학적 형상을 갖는 촉매(CGC; constrained geometry catalysis)에 의한 에틸렌/스티렌 공중합체 포함), 수화 스티렌 블록 공중합체, 폴리유산(polylactic acid) 폴리머, 및, 에틸렌/카본 일산화물 공중합체가 포함된다.
또한, "고무 기술(3판, 엠.모튼(M. Morton) 편저, 클루워 아카데믹 퍼블리셔즈(Kluwer Academic Publishers), 보스톤, 1999)"에 따라 상업적으로 입수할 수 있는 다수의 열경화 또는 가황가능 엘라스토머도 RFT 지지부를 제조하기 위해 사용될 수 있다. 이들 엘라스토머는 천연 고무(시스(cis)-1,4-폴리이소프렌(polyisoprene)), 스티렌-부타디엔 고무, 폴리부타디엔 고무, 폴리이소프렌 고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 폴리클로로프렌 폴리머, 염화 폴리에틸렌, 염황화 폴리에틸렌, 실리콘 고무, 플루오르화카본 엘라스토머, 폴리우레탄 엘라스토머, 폴리설파이드 엘라스토머, 수화 니트릴 고무, 프로필렌 산화물 폴리머(PO 및 알릴 글리시딜 에테르의 가황가능 공중합체), 에피클로로하이드린 폴리머, 및, 에틸렌 아크릴릭 엘라스토머(단량체 삼중합체를 함유하는 에틸렌/메틸 아크릴레이트/카르복실산)를 포함한다. 다른 재료는 NYRIM® 같은 폴리코프로락탐/폴리에테르 공중합체이다. 적절한 경화는 자체 경화, 촉매 유도 경화, 열간 경화, 감광 경화, 자유 라디칼 개시 경화(free radically initiated cure), X-레이 경화 같은 방사선 경화, 전자 빔 경화, 마이크로파 경화, 및, 당업자들에게 공지된 다른 경화들을 통해 달성될 수 있다.
또한, RFT 지지부를 위해 적합한 예시적인 폴리우레탄에는 하나 이상의 폴리올, 하나 이상의 사슬 늘림 반응제(chain extender) 및 하나 이상의 이소시아네이트가 포함될 수 있다. 이런 폴리우레탄에는 본 발명의 양수인인 미국 미시간 미드랜드의 다우 케미칼 컴패니의 PCT 출원 WO 01/42000호의 내용에 따라 열거 및 준비된 재료를 포함한다.
PCT 공보 WO 01/42000호는 경량 타이어 지지부를 제조하기에 유용한 폴리우레탄-폴리머 합성물을 기술한다. 이 PCT 공보의 제 1 실시예는 비록 다른 재료가 사용될 수 있지만, 특히 유용할 수 있는 한가지 합성물을 기술한다. 제 1 실시예에서, 폴리우레탄-폴리머 합성물은 반응 사출 성형을 사용하여 폴리올측 스트림(polyol-side stream)과 이소시아네이트측 스트림을 혼합함으로써 제조된다.
폴리올측 스트림은 폴리올 조성을 포함한다. 폴리올 조성은 54.81중량%의 양의 폴리올과, 44.84중량%의 양의 사슬 늘림 반응제, 0.25 중량%의 양의 계면활성제, 및 0.1중량%의 양의 촉매를 포함한다.
이 폴리올 조성에서, 폴리올은 전체 합성물의 그램당 0.035 me(milliequivalent)의 최대 불포화도를 가지는 에틸렌-산화물이 씌워진(capped) 5,000 분자량 트리올이다(미국, 텍사스, 프리포트의 다우 케미칼 컴패니(Dow Chemical Company)로부터 입수가능). 사슬 늘림 반응제는 디에틸 톨루엔 디아민(3,5-diethyl-2,4- 및 2,6'-toluene dimine의 혼합물)이다(미국 텍사스 프리포트의 다우 케미칼 컴패니로부터 입수가능). 계면활성제는 실리콘 계면활성제(L-1000; 일리노이 시카고의 OSI 스페셜티즈(Specialties)/윗코 코포레이션(Witco Corp.)으로부터 입수가능)이다. 촉매는 트리에틸렌 디아민(Dabco 3LV)(미국 펜실바니아, 알렌타운의 에어 프로덕츠 앤드 케미컬즈, 인코포레이티드(Air Products and Chemicals, Inc.)로부터 입수가능)과, 디부틸 주석 딜라우레이트(Fomrez UL28)(미국 일리노이 시카고의 OSI Specialties/Witco Corp.로부터 입수가능)의 50 : 50합성물이다.
이소시아네이트측 스트림은 프리폴리머 조성을 포함한다. 프리폴리머 조성은 31.83중량%의 양의 제 1 이소시아네이트, 63.17중량%의 량의 폴리올 및 5.0중량%의 제 2 이소시아네이트를 포함한다.
프리폴리머 조성을 위하여, 제 1 이소시아네이트는 98% 순도 p,p'-MDI(Isonate 125M)(미국 텍사스 프리포트의 다우 케미칼 컴패니로부터 입수가능)이다. 폴리올은 총 합성물의 그램당 0.02me의 최대 불포화를 가지는 에틸렌-산화물이 씌워진(15%) 6,000 분자량 트리올이다(아사히(Asahi)로부터 입수가능). 그리고, 제 2 이소시아네이트는 50% p,p'-MDI 및 50%의 o,p-MDI(Isonate 50 OP)이다(미국 텍사스 프리포트의 다우 케미칼 컴패니로부터 입수가능).
이소시아네이트측 스트림과 폴리올측 스트림은 표준 반응-주입-성형 프로세스 조건을 사용하여 2:15:1(이소시아네이트 대 폴리올)의 중량비 혼합물로 조합된다.
당업자는 본 발명의 목적을 위해 이 실시예의 조성이 변화될 수 있다는 것을 인지할 것이다. 예를 들어, 시험 조건, 원재료의 조성의 공차, 처리의 변수가 허용가능 범위내에서 합성물을 변화시킬 수 있다. 또한, 이 조성은 사슬 늘림 반응제 및 폴리올의 비율의 변경, 제 2 이소시아네이트의 제거, 및 에틸렌-산화물이 씌워지지 않은 폴리올의 사용과 같이, 타이어 지지부의 특성의 변경을 위해 변형될 수 있으며, 이런 변경은 이것들에만 제한되는 것은 아니다. 또한, PCT 공보 WO 01/4200호에 주어진 범위도 다른 적절한 조성을 생성할 수 있다.
도 3은 RFT 지지부의 다른 실시예의 개략적인 측면도이다. 도 3에 도시된 실시예의 RFT 지지부(16)는 별개의 작업에서 성형될 수 있는 콤포넌트의 세트를 포함한다. RFT 지지부(16)는 외부 후프(18; outer hoop)와, 중심 웨브(19)와, 내부 후프(20)를 포함하고, 내부 후프는 하나 이상의 실시예에서, RFT 보강재(22)를 포함한다. 일부 실시예에서, 후프 및/또는 웨브는 엘라스토머 비드 발포체 같은 하나 이상의 열가소성 발포체로 형성될 수 있다. 선택적으로, 후프 및/또는 웨브는 비발포체일 수 있다. 예를 들어, 내부 후프(20)는 동적 열가소성 발포체로 형성될 수 있다.
밀도는 비교적 강성적인 내부 후프를 제공하도록 제어될 수 있다. RFT 보강재(22)는 섬유질 또는 다른 적절한 재료로 형성될 수 있으며, 하나 이상의 실시예에서는 내부 후프 내에 부착 또는 성형됨으로써 내부 후프에 결합된다. 중심 웨브(19)는 저밀도 동적 열가소성 발포체로 형성될 수 있다. 중심 웨브(19)는 중량 경감을 위해 선택적으로 부하를 지지하는데 최적화된 구멍(도시하지 않음)을 포함할 수 있다. 외부 후프(18)는 고밀도 동적 열가소성 발포체일 수 있다. 이러한 조합은 내부 후프(20)와 같은 내면에 대해 충분한 강도를 제공할 수 있으며, 또한 도 1에 도시된 바와 같이, 림(12)상 및 타이어(14)내로의 RFT 지지부의 설치를 위해 필요한 형상의 변화를 허용하기에 충분하다.
후프 및/또는 웨브는 당업자들에게 공지된 발포 또는 비드 발포 성형 기술을 사용하여 성형될 수 있다. 예를 들어, 내부 후프(20)의 일부가 형성되고, RFT 보강재(22)가 내부 후프를 형성하도록 상기 일부의 둘레에 배치될 수 있다. 내부 후프(20)는 선택적으로 프로파일 압출 시스템을 사용하여 제조될 수 있다. 내부 후프(20)는 그 내부에 성형된 RFT 보강재(22)에 의해 보강될 수 있다. 중심 웨브(19)는 내부 후프(20)와 RFT 보강재(22) 둘레에 성형될 수 있다. 외부 후프(18)는 중심 웨브(19) 둘레에 성형될 수 있다.
본 명세서를 읽은 당업자는 RFT 보강재(22)가 RFT 지지부(16)내의 다른 위치에 배치될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, RFT 보강재는 외부 후프(18) 또는 중심 웨브(19)에 인접하게, 또는 그 내부에 배치 또는 다르게는 형성될 수 있다.
RFT 보강재
도 4는 예시적인 강성의, 단일 RFT 보강재의 개략도이다. RFT 보강재(22)는 일반적으로, 하나 이상의 횡단 부재(42)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 제 2 횡단 부재(42a)는 횡단 부재(42)와 교차한다. 또한, RFT 보강재(22)는 하나 이상의 실질적인 원주방향 부재(44)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 횡단 부재(42, 42a)는 대칭적으로 권취, 즉, 중심축선(23)에 대하여 유사한 각도로 권취될 수 있다. 횡단 각도(α1, α2)는 각각 중심축선(23)에 대한 횡단 부재(42, 42a)의 각도를 설명하는데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 횡단 각도는 약 0도 이상 및 약 90도 미만이며, 바람직하게는 약 70도 내지 약 80도인 것이 적합하며, 구체적으로는 약 78도가 적당하다. 다른 방안으로는, 상기 각도들은 서로 다를 수 있다. 인접한 횡단 부재 사이의 하나의 예시적 간격(43)은 약 20mm 내지 약 30mm, 예를 들어, 약 24mm이다. 횡단 부재는 다양한 폭을 가질 수 있으며, 하나 이상의 실시예에서는 약 2mm 내지 약 5mm, 예를 들어, 약 3mm이다.
유사하게, 하나 이상의 실시예에서, 원주방향 부재(44)는 일반적으로 약 2mm 내지 약 10mm의 폭, 예를 들어, 약 5mm 내지 약 8mm의 폭일 수 있다. 원주방향 부재는 RFT 보강재의 폭을 가로질러 약 70mm 내지 약 120mm, 예를 들어, 약 90mm의 균등 또는 비균등 간격을 형성할 수 있다. 원주방향 각도(β)는 중심축선(23)에 대한 원주방향 부재(들)의 각도를 설명하는데 사용될 수 있으며, 비록, 약 0도 내지 약 90도 사이의 임의의 각도가 사용될 수 있지만, 일반적으로, 중심축선(23)에 거의 수직인 큰 각도가 사용된다. 하나 이상의 실시예에서, 각도(β)는 약 80도 내지 약 90도 사이에 있을 수 있다.
당업자는 상기 치수가 예시적이며, 각도, 균일 또는 비균일 간격, 크기, 부재의 수 및 기타 치수가 모두 재료, 원하는 강도, 조립의 용이성, 비용 및 강도와 같은 다양한 설계 파라미터에 따라서 변화할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 횡단 부재 및 원주방향 부재는 도 6에 관련하여 후술하는 바와 같이, 다른 필라멘트 또는 공통 필라멘트로 형성될 수 있다.
본 발명의 RFT 보강재는 종래의 시도에서 발견되는 것보다 높은 강도를 가진다. 보다 높은 강도는 보강재가 수동으로 또는 자동으로 취급될 수 있게 하며, 비교적 신속하게 RFT 지지부 몰드 내의 적소에 배치될 수 있게 한다. 속도 및 효율은 RFT 지지부의 생산성을 향상시키며, 이는 결국 운송 시장에 필요한 대량의 지지부의 경제적인 생산을 허용한다.
다수의 직포 천 층을 포함하는 종래 기술의 RFT 보강재는 일 비교예 테스트에서 RFT 지지부 몰드 내로 배치하는데 약 45초를 소요한다. 대조적으로, 본원에 공개된 RFT 보강재의 하나 이상의 실시예를 사용하는 일부 테스트는 몰드 내에 배치하는데 약 10-15초 이하, 즉, 종래 기술을 사용하는 시간의 1/3 미만이 소요된다. 더욱 양호하게는, 테스트들 결과는 이 시간을 약 2-5초 이하, 일반적으로 약 3초 이하로, 즉, 종래 기술로부터 큰 시간차 수준으로 감소시킬 수 있다는 것을 보여준다.
초기 테스트는 본원에 설명된 RFT 보강재를 몰드 내에 수작업으로 배치하여 수행되었다. 예를 들어, 제한없이, 로봇을 이용한 배치 또는 다른 자동 또는 반자동 배치 시스템을 통하여 본원에 설명된 RFT 보강재를 사용하는 자동 배치도 유리할 수 있다.
또한, RFT 보강재는 그를 관통해 형성된 구멍(46)을 포함할 수도 있다. 구멍들은 액체 반응제가 RFT 지지부의 성형 공정 동안 보강재를 관통할 수 있게 하고, 그래서, 액체 반응제가 응고될 때, 보강재가 RFT 지지부의 일체가 되게 한다. 보강재는 폴리머에 의해 실질적으로 매립되는 것이 적합하다.
RFT 보강재는 다양한 성형가능한 금속성 재료로 제조될 수 있다. 예를 들어, 횡단 부재 및/또는 원주방향 부재는 유리섬유, 탄소/흑연 섬유, 아라미드 섬유, 폴리에스터 섬유, 금속 섬유 및 다른 재료로 이루어질 수 있다. 이 유형의 섬유는 글래스, 탄소/흑연, 아라미드, 폴리에스터, 금속 및 기타 재료의 조합체를 포함하도록 합성물로 조합될 수 있다. 재료는 와이어 매시 또는 중실 링(solid ring)과 같은 금속성 천 재료를 포함할 수 있다. 섬유는 섬유의 가공, 결합 및 가열 밀봉을 용이하게 하기 위해, 바인더, 사이징(sizing), 드레싱(dressing) 또는 기타 코팅을 추가로 포함할 수 있다.
개별적인 섬유들은 필라멘트 또는 테이프로 형성될 수 있다. 섬유들은 불연속층(discrete layer)들로 절단되어서 절단 섬유를 제조하고 성형가능한 재료 내에 포함될 수 있다. 본 설명에서, 용어 "필라멘트"는 광범위하게 사용되며, 리본, 섬유, 테이프, 얀(yarn), 밧줄(tow), 조방사(roving) 및 맨드릴 둘레에 감겨지는 기타 개별적 또는 그룹의 재료를 포함한다. 본원에서, 명시적으로 기술되지 않는 한, 용어 "맨드릴"은 그 둘레에 필라멘트 또는 다른 재료가 감겨지거나 형성되는 부재를 포함한다. 맨드릴은 차후의 권취 또는 형성을 위해 재사용되거나, 예를 들어, RFT 지지부 또는 RFT 보강재의 일부로서 상기 부재를 절단함으로써, 동일 공정에서 RFT 보강재 및/또는 RFT 지지부로 일체화될 수 있다. 절첩형 맨드릴(collapsible mandrel)이 사용되어 RFT 보강재의 제거를 용이하게 하는 것이 유리하다.
보강재를 위한 부가적인 재료에는 소정 재료로 직조된 얇은 와이어 가닥들이 포함될 수 있다. 또한, 보강재는 시트, 일부 실시예에서는 적층된 시트로 이루어질 수 있다. RFT 보강재는 또한, 보강된 열가소성 보유 섬유로 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 열가소성의 섬유 합성물은 비록 다른 비율이 가능하지만, 약 20% 내지 약 99%의 범위일 수 있다. 일반적으로, RFT 보강재는 약 50g/m2 내지 약 1000g/m2의 중량을 가진다.
중요한 특징은 보강재가 몰드 내로의 비교적 신속하고 용이한 삽입을 허용하도록 충분히 강성적이면서, 여전히 도 1에 도시된 휠 조립체 내로의 RFT 지지부의 설치를 위한 RFT 지지부의 압축을 허용하기에 충분하게 유연하여야 한다는 것이다. 또한, 보강재는 지지부가 그 의도된 사용 동안 그 구조적 완전성을 실질적으로 유지하도록, 회전 동안 성형된 지지부의 기타 외향 팽창 및 동반되는 외향 원심력에 대한 구조적 저항을 제공하는 것을 돕도록 충분히 강성적이 될 수 있다. 여기서는, 이런 강도(stiffness)를 "후프 강도", 즉, 회전 반경방향 힘으로 인한 외향 팽창에 저항하는 능력이라 지칭한다.
후프 강도를 증가시키기 위해서, 섬유는 분무, 침지(dipping), 매립(encapsulating), 압출, 함침(impregnating), 막과의 조합, 또는 구조물이 외부 지지부가 없을 때 붕괴하지 않을 수 있는 자체-지지 구조물을 형성하도록 RFT 보강재에 대해 적절한 형상으로 섬유가 만들어지기 이전 및 이후에 사용가능한, 당업자들에게 공지된 기타 방법을 통해 적용된 코팅을 가질 수 있다. 또한, 보강재 재료는 맨드릴 둘레에 형성되기 이전에 응고물 침지 코팅(coagulation dip coating)으로 침지될 수 있으며, 안정적인 자체-지지 구조물을 제공하기 위해 수성 분산제로서 작용하도록 비교적 강성의 폴리머가 가해질 수 있다. 보강재는 주행 상태 동안 최종 RFT 지지부의 원심력 균형을 보조하기 위해 보강재 외주 둘레에 균형 조절용 추를 분포시키는 것이 적합하다.
RFT 보강재는 개별 유니트로서 이루어지거나, 관형 부재로서 제조되고, 하나 이상의 보강재 유니트가 이 관형 부재로부터 절단될 수 있다. RFT 보강재는 맨드릴 둘레에 감겨진 필라멘트일 수 있다. 다르게는, RFT 보강재는 예비제조된 천 또는 시트로 제조될 수 있으며, 이 예비 제조 천 또는 시트는 원하는 형상으로 감겨지고, 재료의 단부 또는 다른 부분이 서로 결합된다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "결합된(coupled)", "결합하는" 등 및 유사 용어들은 접착, 접합, 바인딩, 경화, 고정, 부착 및 일 부재를 다른 부재에 고정하기 위한 다른 형태들을 포함한다.
도 5a는 RFT 보강재(22)의 다른 실시예의 개략적인 사시도이다. 본 실시예에서, RFT 보강재(22)는 구멍(46; opening)이 천공될 수 있는 비교적 단단한 부재를 포함한다. 용어 "구멍" 및 유사 용어들은 넓은 뜻으로 사용되며, 구멍, 슬롯 및 다른 구멍부(aperture)와 같은 지지부 및/또는 보강재에 형성된 임의의 구멍부를 포함한다. 용어 "천공" 및 유사 용어들은 넓은 뜻으로 사용되며, 성형, 드릴링, 스탬핑, 펀칭, 용융 및 기타 구멍 형성 방법 같은 재료 내에 구멍을 형성하기 위한 임의의 방법을 포함한다.
구멍(46)은 성형 재료가 그를 통해 유동할 수 있게 한다. 구멍은 성형 재료가 보강재(22)를 통해서, 그리고, 그 주변으로 유동할 수 있게 하고, 그래서, 보강재(22)가 성형 재료에 의해 적어도 부분적으로 매립되거나, 바람직하게는, 실질적으로 매립되는 것이 적합하다. 구멍은 선택적이며, 다른 실시예는 많은 구멍을 갖지 않을 수 있다.
예를 들어, RFT 보강재는 펀칭, 드릴링, 커팅 또는 기타 구멍(46) 형성법에 의해 가공되며, 비교적 얇은 튜브 재료로부터 제조될 수 있다. 재료에는 금속, 합성물, 섬유 보강 합성물, 플라스틱, 또는, 실질적으로 원형인 형상으로 성형될 수 있는 다른 재료일 수 있다. 용어 "원형" 및 "원통형"은 넓은 뜻으로 사용되며, 원, 타원 및 불규칙하게 성형된 기하학적 형상체 같은 날카로운 모서리가 없는 폐곡선(loop)을 형성하는 소정 형상을 포함한다.
도 5b는 도 5a에 도시된 RFT 보강재 내에 형성된 구멍(46)의 부분적인 개략 단면도이다. RFT 보강재(22)의 표면(48)은 천공되어 있다. 하나 이상의 실시예에서, 표면(48)은 천공될 수 있고, 그래서, 탭(50)이 구멍(46)을 형성하도록 표면(48)에 인접하게 배치된다. 탭(50)은 도 1 및 도 2에 도시된 보강재를 둘러싸는 내부 후프(20)의 이후에 성형되는 재료에 대한 결합력을 증가시키는데 유용하게 사용될 수 있다. 탭은 또한 몰드 내에 보강재를 배치하는데 유용하다. 탭은 보강재의 중심을 향한 방향을 포함하는 임의의 방향으로 연장할 수 있다. 다른 실시예에서, 구멍(46)은 탭(50)을 만들지 않고 형성될 수 있다.
RFT 보강재(22)의 적절한 강도를 표시하는 한 특성은 낙하 테스트시의 변형을 측정하는 것에 의한 것이다. 보강재를 위한 테스트법은 원통형 보강재를 형성하고 보강재가 휴지(rest) 상태로 수평방향으로 놓여질 때, 일 측면으로부터 다른 측면까지 보강재의 평균 직경을 결정하는 것이다. 보강재가 수직방향으로 회전되고 즉, 도 4에 도시된 중심축선(23)이 중력에 대해 실질적으로 수직으로 들어올려져서, 보강재의 하부가 완충되지 않은 콘크리트 바닥 위 약 2m 높이에 있도록 들어올려진다. 나무, 금속 또는 비교적 강성의 폴리머 표면 같은 다른 경질의 표면도 사용될 수 있다. 보강재가 자유낙하되어서, 보강재가 다시 휴지 상태에서 수평방향으로 눕혀졌을 때, 자유낙하 이후 발생한 변형의 양을 테스트한다.
일반적으로, 결과적인 형상은 원형이 아닌 타원형이다. 결과인 타원의 치수는 보강재가 다시 휴지상태에서 수평으로 복원되었을 때 측정된다. 자유낙하후 보강재의 일 측면으로부터 다른 측면까지의 최종 치수는 자유낙하 방향으로 감소되거나, 자유낙하에 수직인 방향으로 대응하는 양만큼 증가한다. 원본 평균 직경에 비해 일 방향으로 감소된 양 또는 다른 방향으로 증가된 양 중 어느 한쪽 사이의 차이가 평균 변형 비율을 계산하기 위해 사용된다. 그후, 보강재는 다음 테스트 이전에 원형으로 재성형된다. 테스트는 수회 반복된다. 부가적으로, RFT 보강재가 몰드 내에 삽입되기 어렵게 하는 모든 박리(delamination)가 기록되었다.
휨 비율이 약 20% 이하인 경우에, 이때, 보강재가 일반적으로 지지부 몰드 내로 비교적 용이하게 삽입될 수 있게 하는 강도를 가지는 것으로 판명되었다. 당연히, 휨 비율이 더 증가되어도 사용할 수 있다. 양호한 비율은 약 10% 이하, 보다 양호한 비율은 약 5%이하이며, 더욱 양호한 비율은 약 1% 이하이다. 제조, 시험 및 지지부를 성형하기 위해 지지부 몰드 내로 삽입되는 다양한 보강재의 몇몇 실시예들이 본원에 설명되어 있다.
보강재는 몇가지 방법으로 제조될 수 있으며, 그 중 일부가 후술된다. 일반적으로, 보강재는 개별적으로 제조될 수 있거나, 관형 부재로서 제조되고 개별 보강재가 그로부터 절단될 수 있다. 여기서 사용된 "절단"은 일부분으로부터 다른 부분을 잘라내는(severing) 임의의 유형의 작업을 포함한다. 예를 들어, 비제한적으로, 절단은 하나 이상의 연마휠을 구비한 톱과 같은 절단기에 의해 수행될 수 있다.
도 6 내지 도 10은 보강재 형성의 적어도 5개의 변형예를 도시한다. 이 변형 중 일부는 예를 들어, 맨드릴 둘레에 권취된 필라멘트, 맨드릴 둘레에 소정의 재료를 감싸는 것, 다이 내에 보강재를 성형하는 것, 보강재를 감을 때 종방향 부재를 공급하는 것, 보강재를 접선방향 성형하는 것을 포함한다. 당연히, 다른 방법이 사용돌 수 있으며, 본원의 실시예들은 비제한적이다.
도 6은 필라멘트 권취법 및 시스템에 의해 도 1 내지 도 5b에 도시된 필라멘트가 감긴 RFT 보강재(22)를 제조하기 위한 일 시스템의 개략도이다. 시스템(60)은 지지부 맨드릴(62), 드럼 또는 릴 같은 하나 이상의 보강재 공급품(64, 66, 68), 가열기 또는 다른 경화 부재(들)(76)를 포함하고, 커터(80)를 포함할 수 있다. 지지부 맨드릴(62)은 그 둘레에 보강재 공급품으로부터의 필라멘트가 감길 수 있는 표면을 제공한다.
하나 이상의 실시예에서, 하나 이상의 보강재 공급품(64, 66)을 사용하여, 맨드릴의 중심축선에 대해 횡단 방향의 각도로 맨드릴 둘레에 필라멘트를 권취할 수 있다. 상기 각도는 보강재 공급품 및/또는 재료가 맨드릴의 축을 따라 이동하는 속도와 결부된 회전 맨드릴의 속도에 의존한다. 상기 각도는 약 0도와 약 90도 사이일 수 있고, 일반적으로 약 45도와 약 90도 사이이다. 또한, 교차하는 필라멘트 사이의 각도는 변화할 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 횡단 부재(42, 42a)는 약 0도 보다 크고, 약 180도보다 작은 각도로 교차할 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 보강재 공급품(68)은 필라멘트의 실질적인 원주 밴드(circumferential band)를 제공할 수 있다. 필라멘트로 이루어진 밴드는 도 4에 도시된 하나 이상의 원주방향 부재(44)를 형성한다. 일반적으로, 비록, 약 0도 내지 약 90도 사이의 임의의 각도가 사용될 수 있지만, 실질적으로 연속적인 필라멘트의 권취 및 맨드릴 둘레에 여러번 감긴 필라멘트의 간격을 형성하도록, 큰 권취 각도, 즉, 맨드릴 축에 대해 거의 수직인 각도로 필라멘트를 권취함으로써 도 4에 도시된 원주방향 부재(들)(44)가 형성된다. 따라서, 원주방향 부재(들)(44)는 하나 이상의 실시예에서, 맨드릴을 따라 점진적으로 감겨지는 연속적인 밴드일 수 있다. 또한, 원주방향 부재는 원주방향 부재의 후프 강도를 증가시키기 위해, 2회, 3회 또는 그 이상의 회수로 감는 것과 같이 1회 이상으로 감아 형성될 수 있다. 다른방안으로는, 필라멘트는 원주방향 부재를 형성하기 위해서, 개별적인 섹션들로 권취되고, 절단되며 그후 보강재 공급품(68)이 맨드릴을 따라 다른 원주방향 부재를 권취하도록 증분적으로(incrementally) 위치된다. 또한, 다양한 두께 및 폭의 원주방향 부재를 형성하도록 필라멘트가 다수의 층 및/또는 폭으로 권취되고 결합되어 본원에 설명된 하나의 유효 층을 형성할 수 있다. 또한, 필라멘트는 다른 횡단 속도(rate of transverse)로 권취될 수 있고, 그래서, 일부 필라멘트가 다른 필라멘트보다 근접하게 함께 권취될 수 있다. 일 실시예가 도 6a를 참조로 설명된다.
따라서, RFT 보강재는 횡단 및 원주방향 부재의 조립체로서 형성될 수 있다. 맨드릴 상에 권취된 필라멘트의 기하학적 형상은 RFT 지지부 성형시 성형이능 재료가 그를 통과하도록 구멍을 남길 수 있다. 또한, 단일체 RFT 보강재 또는 가공을 통해 개별 RFT 보강재로 절단될 수 있는 다중 폭의 RFT 보강재를 포함하는 다양한 길이의 RFT 보강재가 맨드릴 상에 제조될 수 있다.
권취의 변형예도 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 이해하여야 한다. 예를 들어, 본원에 설명된 다양한 특징 및 방법은 단독으로 또는 조합으로, 하나 이상의 보강재 공급품을 사용하여 하나 이상의 횡단 부재 및/또는 원주방향 부재의 다양한 조합을 형성할 수 있다. 또한, 다수의 보강재 공급품이 도시되었지만, 그 수는 한정되지 않으며, 다양한 성능 및 제조 요구조건에 의존하여 변할 수 있다. 또한, 다양한 공급품의 속도 및 공급은 본원에 포함된 본 발명의 설명을 이해한 당업자들에게 명백한 바와 같이, 원하는 두께, 간격 형상 등을 제조하기 위해 적절히 변경될 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 권취중에 일 방향으로 맨드릴을 횡단시키고, 그후, 다른 각도로 다른 횡단 부재를 제조하도록 다른 방향으로 횡단시킴으로써, 횡단 부재를 제조하기 위해 하나의 보강재 공급품이 사용될 수 있다. 또한, 동일 보강재 공급품을 사용하여 예를 들어, 횡단 부재들에 대한 횡단 또는 회전 속도를 원주방향 부재들과 비교하여 변화시킴으로써, 횡단 부재 또는 횡단부재 부재들과 원주방향 부재를 권취할 수 있다.
본 발명의 기본 목적 및 의도를 아는 당업자에 의해 수행될 수 있는 바와 같은, 본 발명의 기술 및 소정의 연계된 소프트웨어에 따른 이런 제조 성능이 제조 기계와 통합될 수 있다. 하나의 상업적으로 가용한 필라멘트 권취 시스템은 미국 캘리포니아의 라구나 비치 소재의 사이드와인더 필라멘트 시스템(Sidewinder Filament System)으로부터 입수할 수 있다.
도 6을 참조하면, 하나 이상의 보강재 공급품이 어플리케이터(applicator)를 통과할 수 있다. 예를 들어, 어플리케이터(70)는 보강재 공급품(64)에 연결되고, 어플리케이터(72)는 보강재 공급품(66)에 연결되며, 어플리케이터(74)는 보강재 공급품(68)에 연결된다. 필라멘트는 어플리케이터를 통과하고, 열가소성 또는 열경화성 폴리머 같은 재료로 피복되며, 그후, 맨드릴 상에 권취된다. 코팅 재료는 예를 들어, 비닐 에폭시 에스터 수지를 포함하는 에폭시 수지, 단량체, 단량체 혼합물, 폴리우레탄, 스티렌, 폴리에스터 수지, 페놀 수지, 폴리머 또는 다른 열경화성 수지, 열가소성 수지 또는 그 조합을 비제한적으로 포함할 수 있다. 어플리케이터(70, 72, 74)는 조(bath), 스프레이, 분말 코팅, 압출기 및 재료를 필라멘트 또는 천에 적용하기 위한 다른 형상을 포함할 수 있다. 폴리머 수지의 예시적 라인은 다우 케미칼 컴패니에 의해 제조되는 데라케인(Derakane)® 411,510N, 모멘텀(Momentum)과 같은 데라케인®이라 공지된 열경화성 비닐 에폭시 에스터 수지, 및 재료에 코팅되어 인접 재료에 접착이 이루어지게 하는데 적합한 수지의 라인이다.
그 적절한 경화 시스템에 사용되는 코팅 재료는 그후, 유도 활성화(induced activation)와 같은 능동적 방법, 또는 대기 조건에서 경화시키는 것과 같은 수동적 방법과 같은 활성화 방법을 통해 관형 부재(78)를 형성하도록 경화된다. 예를 들어, 활성화 방법에서, 열가소성 물질은 가열기 또는 방사선 방사원 같은 경화 소자(76)를 통해 맨드릴을 통과시킴으로써 교차-결합될 필요가 있을 수 있다. 열 또는 방사선 방사의 필요성 없이 다른 촉매 반응이 이루어질 수 있다. 또한, 몇몇 수지는 자외선 방사, X-레이 및 다른 경화가능 폴리머의 활성화 방법으로 경화될 수 있다.
관형 부재(78)는 임의의 원하는 길이일 수 있다. 예를 들어, 관형 부재는 다수의 섹션을 형성하기에 충분한 길이로 형성되고, 그후, 개별 보강재로 절단될 수 있다. 대안적으로, 관형 부재는 개별 보강재를 위해 충분한 길이로 형성될 수 있다. 어느 한쪽 대안이 여기에 기술된 방법 모두에 사용될 수 있다.
관형 부재(78)는 절단기(80)를 포함하는 시스템(60)의 절단 스테이션으로 가져가진다. 절단기(80)는 관형 부재(78)의 하나 이상의 부분을 절단하여 단일체인 비교적 강성의 보강재(82)를 형성한다. 관형 부재는 맨드릴 상에서 절단되거나, 자체-지지되고 절단 이전에 맨드릴로부터 제거될 수 있다. 그후, 보강재(82)는 도 1 내지 도 3에 도시된 RFT 지지부(16)의 형성시 사용될 수 있다.
도 6에 대하여 설명된 방법의 변형은 보강재 공급품(64, 66, 68)으로부터의 필라멘트를 권취하기 이전에, 맨드릴(62) 상에 열가소성 막 또는 다른 중합체 재료를 제공하는 것을 포함한다. 필라멘트는 필라멘트가 어플리케이터(70, 72, 74)를 통과시킬 필요없이 맨드릴(62)상에 권취된다. 달리 말하면, 코팅은 맨드릴 상의 중합체 재료로부터 필라멘트에 적용된다. 권취 및 코팅된 필라멘트는 상술한 바와 같이 경화될 수 있다. 다르게는, 맨드릴 상에 필라멘트 재료가 권취된 이후에 필라멘트 재료 위에 중합체 막을 도포하는 것, 분무, 침지, 또는 다르게 재료를 코팅하는 것을 포함하는 다양한 방법에 의해 중합체 재료가 제공될 수 있다.
다른 변형은 필라멘트를 권취하기 이전에 필라멘트에 중합체 재료 또는 다른 코팅이 적용되는 것이다. 예비-함침("pre-preg") 재료라 공지된 이런 재료는 부분적으로 경화되고, 그후, 조립 이후에 최종 경화될 수 있다. 수지는 반응, 자외선 또는 X-선 경화 같은 방사선 경화, 가열 또는 다른 경화 방법에 의해 경화될 수 있다.
일 실시예에서, 어플리케이터는 재료에 코팅을 도포하기 위해 인발성형(pultrusion)법을 사용할 수 있다. 당업자들에게 공지된 바와 같이, 인발성형법은 실질적으로 연속 성형 공정이다. 유리섬유 같은 보강 섬유 또는 다른 재료가 수지 조 또는 열가소성 압출기 같은 어플리케이터를 통해 인발되어 재료에 코팅을 도포한다. 그후, 재료는 RFT 보강재를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 이런 실시예에서, 하나 이상의 어플리케이터(70, 72, 74)는 코팅 공정을 통해 재료를 인발하는 구조를 포함할 수 있다.
또한, 코팅된 섬유의 시트를 형성하기 위한 공정이 사용될 수 있다. 결과적 으로 얻어진 시트가 맨드릴 둘레에 감겨지고, 그 시트 자체로 밀봉되어 관형 부재를 형성하며, 선택적으로 천공된다. 이 관형 부재로부터 하나 이상의 RFT 보강재가 절단될 수 있다.
도 6a는 횡단 부재(42, 42a) 및 원주방향 부재(44, 44a, 44b) 및 연계된 권선의 일 실시예의 세부사항의 개략도이다. 보강재 공급품(68)은 맨드릴(62)에 보강재를 공급하기 위해 맨드릴 길이를 따라 이동될 수 있다. 원주방향 부재의 수 및 간격은 최종 RFT 보강재의 총 길이, 보강재의 폭을 포함하는 구조적 특성, 비용 및 다른 인자들에 의존하며, 따라서, 때때로 제품들 사이에서 변화될 수 있다.
또한, 필라멘트는 다른 비율의 횡단 또는 회전 속도로 권취될 수 있으므로, 일부 필라멘트가 다른 필라멘트보다 근접하게 함께 권취될 수 있다. 따라서, 횡단 부재(42, 42a)와 원주방향 부재(44, 44a, 44b)는 권취 공정 동안 동일 재료로 형성될 수 있지만, 다른 권취 횡단 및/또는 속도로 형성될 수 있으므로, 여러 부재들을 제조하기 위해 간격이 변화될 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 하나 이상의 원주방향 부재(44a, 44b)가 RFT 보강재를 단위 길이로 절단한 이후에 RFT 보강재의 최종 에지에 인접하게 배치될 수 있다. 이런 에지는 배치, 안전성 및/또는 부가 공정을 도울 수 있다. 원주방향 부재(44a, 44b)는 사전결정된 간격으로 형성될 수 있으며, 여기서, 절단기(80)는 역시 도 6에 도시된 바와 같이, 접합된 횡단 및 원주방향 부재의 층을 하나 이상의 RFT 보강재(82)로 절단할 수 있다. 부재(44a, 44b)는 인접 원주방향 부재(44) 사이의 간격에 비해, 그들 사이에 비교적 작은 간격을 가지고, 또는, 간격 없이 형성될 수 있다. 따라서, RFT 보강재가 부재(44a, 44b) 사이에서 관형 부재(78)로부터 절단될 때, RFT 보강재는 각 절단 에지에 인접한 원주방향 부재와 함께 형성된다. 보강재의 에지 상의 원주방향 부재는 개선된 에지 평활도(smoothness)를 제공할 수 있다.
공급품(68) 같은 하나 이상의 보강재 공급품은 동일 재료를 사용하고, 여러 부재들 사이의 간격을 변경함으로써, 부재(42, 42a)들의 권취와 관련하여 맨드릴 상에 보강재 재료의 원주방향 부재(44a, 44b)를 권취할 수 있다. 대안적으로, 부재(44a, 44b)는 부재(42, 42a)와는 별개의 부재로 형성될 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 원주방향 부재(44a, 44b)는 권취의 대부분 사이에 작은 간격을 갖거나 간격 없는 상태로 단일 원주방향 부재로부터 형성될 수 있다. 부재가 함께 형성되는 경우에, 이때, 부재의 조합된 폭은 원주방향 부재(44)보다 점진적으로 넓어지게, 예를 들어, 폭의 두 배로 될 수 있다. 절단기(80)는 조합된 원주방향 부재를 절단하여 원주방향 부재(44)의 폭에 대응할 수 있는 절단 에지에 인접한 원주방향 부재를 가지는 RFT 보강재를 생산할 수 있다. 상기 실시예는 단지 예시일 뿐이며, 원주방향 부재(44a, 44b)의 폭, 양 및 배치는 원주방향 부재(44)에 대하여 변화될 수 있다.
도 7은 맨드릴 둘레에 보강재 재료를 감쌈으로써 RFT 보강재를 생산하기 위한 시스템의 다른 실시예의 개략도이다. 보강재 공급품(64)은 하나 이상의 필라멘트, 천 또는 다른 재료를 맨드릴(62)에 제공한다. 보강재 재료는 맨드릴 둘레에 일회 이상 감싸여지고, 절단기(88)에 의해 절단될 수 있다. 폴리머 공급품(90)은 예를 들어, 열가소성 막, 용융 웨브, 접착제 테이프 또는 보강재 재료에 대한 적용에 적합한 매체의 형태의 중합체 재료를 제공할 수 있다. 중합체 재료는 보강재 공급품(64)으로부터의 보강재 필라멘트와 함께 맨드릴 둘레에 권취될 수 있다. 중합체 재료는 절단기(92)에 의해 적절한 길이로 절단될 수 있다. 보강재 필라멘트와 폴리머는 맨드릴(62)에 대향하여 배치된 롤러(94)에 의해 함께 압착될 수 있다. 재료는 관형 부재(78)를 형성하고, 이는 경화될 수 있으며, 필요시 도 6에서 설명된 바와 같이 RFT 보강재를 형성하도록 적절한 길이로 절단될 수 있다. 재료의 순서는 반전될 수 있으며, 그래서, 필라멘트가 폴리머 다음에 감싸여질 수 있다. 따라서, 맨드릴 상에 감싸여지는 재료는 직접적으로 또는 간접적으로 맨드릴 상에 감싸여질 수 있다. 또한, 폴리머 공급품(90)은 예를 들어 스프레이로 유체를 공급할 수 있으며, 이 유체를 맨드릴 및/또는 보강재에 적용할 수 있다.
내부에 구멍이 형성되어 있는 예비제조 직포 재료가 RFT 보강재 재료로서 사용될 수 있다. 재료는 일회 이상 맨드릴 둘레에 감싸여지고, 따라서, 직포 재료 상의 구멍은 이전 층의 밑에 깔린 구멍과 정렬되지 않을 수 있다. 이 오정렬은 보강재를 통한 재료의 비의도적으로 구속된 유동을 유발할 수 있고, 그래서, 성형된 RFT 지지부의 구조적 완전성이 영향을 받을 수 있다. 따라서, 맨드릴은 섬유, 직조 재료 또는 맨드릴 상에 감겨지거나 다른 방식으로 배치되는 다른 재료를 정렬시키도록 인덱스된 "치형부"와 함께 사용할 수 있다. 대안적으로, 충분히 큰 구멍이 사용되어 구멍이 다양한 층을 통해 과도하게 제약되지 않게 할 수 있다.
대안적으로, 재료는 맨드릴 둘레에서 압력 감지 접착제로 처리되어, 재료가 그 자체로 결합되게 할 수 있다. 이 방법에서, 관형 부재를, 그리고, 궁극적으로, RFT 보강재를 형성하도록 재료가 그 자체로 접착될 수 있게 하기 위해, 적어도 하 나의 완전히 감싸여진 재료가 사용될 수 있다.
도 8은 RFT 보강재를 성형하기 위한 시스템의 다른 실시예의 개략도이다. 시스템(60)은 지지부 맨드릴(62)과, 하나 이상의 보강재 공급품(64, 66)을 포함한다. 보강재 공급품은 필라멘트 또는 천 같은 보강재 재료를 제공하여, 권취부(96)를 형성하도록 맨드릴(62) 둘레에 권취되게 한다. 권취부(96)는 내부 및/또는 외부 다이를 가지는 프로파일 압출 다이(98)에 공급된다. 예를 들어, 열가소성 압출기인 압출기(100)가 그에 대한 코팅으로서 성형 재료를 제공하기 위해 프로파일 압출 다이(98)에 연결된다. 발포제 공급품(102)도 프로파일 압출 다이(98)에 연결될 수 있다. 프로파일 압출 다이는 제어된 형상으로 권취부(96)에 성형이능 재료를 제공하고, 관형 부재(104)를 형성한다. 관형 부재(104)는 냉각기(106)를 통해 운반될 수 있고, 이 냉각기는 또한 냉각 공정에서 성형된 RFT 보강재를 위한 지지부를 포함한다. 필요시, 관형 부재(104)는 천공기(108)를 통과하여 관형 부재(104)를 위한 천공부를 제공할 수 있으며, 그래서, 도 1에 도시된 RFT 지지부(16)를 제조하기 위해 사용되는 성형이능 재료가 그를 통해 유동할 수 있다. 관형 부재(104)는 관형 부재의 일부를 하나 이상의 RFT 보강재(112)로 절단하기 위해 절단기(110)를 가지는 절단 스테이션으로 진행할 수 있다. 이 절단편은 필요시, 압축 또는 열간 성형을 경유하여 추가로 성형될 수 있다. 프로파일 압출 다이, 절단기, 냉각기 및 천공기의 순서는 RFT 보강재를 제조하기 위해 변화될 수 있다.
상기 방법의 변형은 압출 또는 예비제조된 열가소성 막과 비교적 평탄한 배향의 보강 섬유의 조합을 형성하는 것을 포함한다. 막과 섬유는 성형 장비(도시하 지 않음)를 사용하여 튜브로 롤링됨으로써 감겨지게 된다.
도 9는 종방향 부재를 가지는 보강재(82)를 제조하기 위한 시스템(60)의 다른 실시예의 개략도이다. 이 시스템은 도 6에 설명된 시스템과 유사하다. 이 시스템은 그 둘레에 감겨진 필라멘트의 매트릭스가 형성되어 있는 맨드릴(62)을 포함한다. 하나 이상의 보강재 공급품(64, 66)은 맨드릴(62) 둘레에 필라멘트 재료의 하나 이상의 횡단 부재를 제공한다. 또한, 하나 이상의 보강재 공급품(130, 132, 134, 136)은 하나 이상의 종방향 부재를 제공한다. 비록, 다양한 수의 보강재 공급품이 도시되어 있지만, 이 수는 여기서, 그리고, 여기에 설명된 소정의 다른 실시예에서, 하나에서 소정의 수까지 적절히 변화될 수 있다.
맨드릴(62)은 경화 이전에 필라멘트의 위치를 유지하기 위해서, 막, 용융 웨브 또는 접착제 테이프를 포함할 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 맨드릴은 종방향 부재가 배치되는 동안, 보강재 공급품(130, 132, 134, 136)에 대하여 회전하지 않는다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 보강재 공급품이 맨드릴 둘레로 회전할 수 있다. 또한, 다른 실시예에서, 맨드릴과 보강재 공급품 또는 공급품들 양자 모두가 회전할 수 있다.
보강재 공급품(64, 66)은 맨드릴 및/또는 보강재 공급품(64, 66)이 맨드릴에 대하여 회전할 때 맨드릴에 필라멘트 재료를 제공한다. 종방향 부재는 횡단 부재를 적소에 유지하기 위해 가요성 폴리머를 포함할 수 있다. 대안적으로, 어플리케이터(138)가 제공되어 권취부(140)에 재료를 분무, 유동 또는 다른 방식으로 적용한다. 권취부는 경화될 수 있다. 예를 들어, 열가소성 물질이 사용되는 경우에, 권취부(140)는 열가소성 물질을 용융(melt), 용해(fuse) 또는 교차-결합시키도록 경화 소자(76)내에 배치될 수 있다. 결과적인 관형 부재(142)는 맨드릴로부터 제거될 수 있고, RFT 보강재(82)를 형성하도록 불연속 섹션으로 절단될 수 있다.
도 10은 접선방향 성형 공정을 사용하여 RFT 보강재를 제조하기 위한 시스템의 다른 실시예의 개략도이다. 일반적으로, 접선방향 성형 공정은 몰드 내로 주입되는 열가소성 또는 다른 중합체 재료를 사용할 수 있다. 몰드의 하나 이상의 부분은 주입된 재료가 몰드의 외주 둘레로 힘을 받을 수 있도록 회전할 수 있다. 이 회전으로 인하여 폴리머가 몰드 원주를 따라서 유동하고 몰드의 원주를 따라 포획된 필라멘트를 정렬시킨다. 성형된 부분은 냉각 및 응고될 수 있고, RFT 보강재는 필라멘트가 적절히 정렬된 상태로, 몰드로부터 제거된다. 성형된 부품 내의 구멍은 후속 지지부 성형 공정에서 RFT 지지부를 위한 성형 재료가 그를 통해 유동할 수 있도록 형성될 수 있다.
몰드(116)는 하나 이상의 측벽(118), 저면(120) 및 상단부(124)를 포함할 수 있다. 지지부(122)는 몰드(116)의 하나 이상의 부분을 지지할 수 있다. 샤프트(126)는 상단부(124)를 통해 삽입될 수 있다. 밀봉부(115, 117, 119, 121) 같은 하나 이상의 밀봉부가 샤프트(126), 상단부(124), 측면(118) 및 저면(120) 사이의 다양한 경계면에 배치될 수 있다. 이 밀봉부(들)는 베어링을 포함할 수 있다. 하나 이상의 모터(123, 125)가 사용되어 몰드의 부분을 회전 및/또는 병진시킬 수 있다. 모터는 그 제어를 위한 제어기(127)에 연결될 수 있다. 몰드(116)의 하나 이상의 부분에 연결된 주입점(129)은 몰드 내로 성형 재료를 도입하기 위해 사용될 수 있다.
동작시, 성형 재료는 성형 재료 내로 도입되고, 샤프트가 회전된다. 회전 샤프트와 연계하여 성형 재료의 유체 특성은 성형 재료가 측면(118)에 인접하게 누적되게 한다. 성형 재료 내에 포획된 필라멘트도 측면(118)의 원주를 따라 정렬된다. 성형된 부품은 경화되고 몰드로부터 제거된다. 예를 들어, 저면(120)이 상단부(124)로부터 분리되고, 성형된 부분이 몰드로부터 제거될 수 있다.
변형이 가능하다. 비제한적인 예를 들어, 샤프트(126)는 고정될 수 있고, 측면(118) 같은 몰드(116)의 하나 이상의 다른 부분이 샤프트 둘레로 회전할 수 있다. 또한, 샤프트와 몰드의 하나 이상의 다른 부분이 함께 회전하거나, 반대 방향으로 회전할 수 있다. 샤프트(126)는 저면(120)을 통해 삽입될 수 있고, 측면은 상단부(124)에 연결될 수 있으며, 포트는 도면부호 129a, 129b, 129c 또는 그 조합과 같은 하나 이상의 대안적인 위치에 존재할 수 있다. 다수의 주입점이 사용될 수 있다. 주입점의 각도도 변화할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 주입점은 몰드 내로 도입될 때 재료의 예비 정렬을 돕기 위해 몰드의 측면을 따라 구부러질 수 있다. 주입은 광범위하게 사용되며, 여기서, 몰드 내로 성형 재료를 도입시키는 소정의 공지된 방법을 포함한다. 가열기, 냉각기 및 전기 제어부 같은 다른 장비(도시하지 않음)는 보강재의 생산을 변화시킬 수 있다. 접선방향 성형을 예시하기 위해 개략도가 사용되었으며, 이는 기초적 방법을 접선방향 성형 방법에 한정하지 않으며, 다수의 변형이 가능하다.
몰드 또는 샤프트 회전을 사용하는 또는 사용하지 않는 접선방향 지향 포트(들)을 사용하여 유사한 결과를 얻을 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 열가소성 물질은 포획된 필라멘트를 원주방향으로 정렬시키도록 폴리머가 보강재 후프 둘레로 유동하게 강요하는 방향으로 몰드 내로 주입될 수 있다. 몰드가 재료로 충전될 때, 필라멘트는 몰드의 원주 둘레로 유동할 수 있다. 성형된 부품은 그후 응고되게 되고, 몰드로부터 섬유가 적소에 배치된 RFT 보강재가 제거된다. 본 설명을 위해서, 접선방향 성형은 이런 변형들을 포함하는 것을 의미한다.
RFT 지지부를 위한 착색 인디케이터
여기에 설명된 바와 같이, RFT 지지부는 제조업자, 크기, 스타일 및 다른 속성에 의해 변화될 수 있다. 운반, 설치, 수리 및 다른 제조후 사용시 다른 RFT 지지부와의 혼란을 회피하기 위해 RFT 지지부의 속성 중 하나 이상을 일부 시각적 인디케이터를 사용하는 것이 유리하다. 본 발명은 현재까지 알려지지 않고, 사용되지 않은, RFT 지지부의 하나 이상의 속성을 나타내기 위한 착색 인디케이터(들)를 제공한다.
도 11은 축선(17), 외주(141), 내주(143), 측벽(144) 및 사전선택 착색 인디케이터(139)를 구비하는 예시적인 RFT 지지부(16)이다. 일부 실시예에서, 착색 인디케이터는 지지부의 하나 이상의 표면상에서 RFT 지지부에 적용될 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 착색 인디케이터는 RFT 지지부를 형성하기 위해 사용되는 재료 내에 통합될 수 있다. 예를 들어, 착색 인디케이터는 RFT 지지부의 성형 공정 동안 RFT 지지부 내에 형성될 수 있다. 착색 인디케이터는 착색 RFT 지지부를 제조하기 위해 RFT 지지부 콤포넌트와 혼합될 수 있다.
RFT 지지부가 폴리우레탄인 경우에, 이는 비제한적인 예를 들어, 반응 사출 성형(RIM) 공정에 의해 형성될 수 있다. 이 프로세스는 본 기술 분야에 잘 알려져 있으며, 콤포넌트가 혼합된 이후에, 일반적으로 고출력 고압 투입(dosing) 장치를 사용함으로써 매우 짧은 시간 내에 고반응성 개시 콤포넌트로 폐쇄된 몰드를 충전하는 것으로 이루어진다. 일 실시예에서, 반응 사출 성형 공정은 무습(moisture free) 상태하에서 충돌 혼합되는 둘 이상의 액체 스트림 (A) 및 (B)을 사용하는 것으로 이루어진다. 스트림(A)은 유기 폴리이소시아네이트, 통상적으로, 액체 폴리이소시아네이트를 포함한다. 스트림(B)은 통상적으로 폴리올 및/또는 아민 폴리에테르인 이소시아네이트-반응성 성분과, 일반적으로 아미노 및/또는 하이드록실 그룹을 포함하는 사슬 늘림 반응제를 포함한다. 그후, 혼합물은 몰드 내에서 경화되어 마감 제품이 된다. 냉각제가 "A" 콤포넌트 또는 "B" 콤포넌트 중 어느 한쪽에 추가될 수 있다. 대안적으로, 냉각제는 "A" 콤포넌트와 "B" 콤포넌트 양자 모두에 추가될 수 있다.
착색은 RFT 지지부의 하나 이상의 표면상에 시각적으로 명시될 수 있다. 또한, 착색은 특히, 착색이 콤포넌트와 실질적으로 균일하게 혼합된 경우에, RFT 지지부의 하나 이상의 표면을 가로질러 실질적으로 균일할 수 있다. 착색 인디케이터는 염료 같은 안정 또는 불활성 재료일 수 있거나, 화학적으로, 전기적으로, 광화학적으로, 열적으로 또는 성분이 반응하게 하는 소정의 다른 방법에 의해 활성화될 수 있는 반응성 성분일 수 있다. 또한, 반응성 성분은 하나 이상의 색상을 생성하도록 RFT 지지부의 성형 공정에 사용된 콤포넌트와 반응할 수 있다.
도 12a 내지 도 12f는 착색 인디케이터의 변형을 가지는 예시적인 RFT 지지 부이다. 착색 인디케이터는 상술한 바와 같은 RFT 지지부로 통합되는 착색 인디케이터 대신 또는 그에 추가하여 RFT 지지부와 함께 형성, 그에 적용 또는 기타의 방식으로 결합될 수 있다. 착색 인디케이터는 RFT 지지부의 하나 이상의 표면에 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, RFT 지지부는 착색 인디케이터로 실질적으로 덮혀질 수 있다. 또한, 현저한 피복범위는 가스 또는 액체 유체나 RFT 지지부에 영향을 주는 다른 물질에 대한 배리어를 형성할 수도 있다. 일부 실시예에서, 착색 인디케이터는 RFT 지지부의 하나 이상의 속성을 나타내기 위하여, 표지, 심볼 또는 다른 시각적으로 명백한 지표의 단일 표시 또는 복수의 표시들을 포함할 수 있다.
착색 인디케이터는 RFT 지지부의 하나 이상의 표면에 결합된 균일 색상이 될 수 있다. 대안적으로, 착색 인디케이터는 색상의 변형을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제조업자, 크기, 또는 다른 속성 같은 서로 다른 속성을 나타내는 다른 색상들과 함께 단일 인디케이터가 사용될 수 있다. 보다 복잡한 구조는 예를 들어, 하나 이상의 속성을 나타내기 위해 사용될 수 있는 다수의 색상을 가지는 다수의 착색 인디케이터와 함께 사용될 수 있다.
또한, 착색 인디케이터는 용도, 상태, 마모 및 다른 동작 관련 속성의 속성을 나타낼 수도 있다. 예를 들어, 착색 인디케이터는 RFT 지지부에 적용되고, 그후, 착색 인디케이터로부터 응답을 유발하는 동작 상태(들) 또는 사건(들) 같은 하나 이상의 동작 속성이 발생할 때, 색상이 변화할 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 착색 인디케이터는 장착된 타이어가 바람이 빠지고, 사용시 RFT 지지부에 기대어 구르게 될 때, 색상을 변경할 수 있다. 마모는 온도 상승, 마찰 또는 다른 현상을 유발할 수 있고, 착색 인디케이터에 일시적 또는 영구적 신호 변화를 유발할 수 있다. 유사하게, 착색 인디케이터는 동작 마모, 일반적으로 높은 응력 및 다른 동작 상태를 나타내기 위해 사용될 수 있다.
또한, 착색 인디케이터는 시간에 기반하여 또는 응력에 기반하여, 간헐적 사용, 평균 사용 및 강도높은 사용 같은 하나 이상의 동작 상태를 나타내기 위해 사용될 수 있으며, 이에만 한정되는 것은 아니다. 이런 지시는 예를 들어, 열의 양 또는 하나 이상의 사용 동안 발생되는 다른 동작 상태에 기초할 수 있다. 또한, 조건의 범위를 나타내도록 속성의 정도를 변화시키도록 반응하는 다수의 착색 인디케이터가 사용될 수 있다. 본 발명을 위해 사용될 수 있는 상업적으로 입수할 수 있는 신호 페인트의 예는 미국 뉴저지 사우스플레인필드의 템필 인코포레이티드(Tempil, Inc)에 의한 템프-알람(Temp-Alarm) 및 한국, 경기도, 부천시의 삼광 코포레이션에 의한 서모 페인트(Thermo-Paint)를 포함한다.
착색 인디케이터(150a-150f)는 지지부의 하나 이상의 표면상의 RFT 지지부에 형성, 고착, 배치 또는 기타의 방식으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 착색 인디케이터는 외주(141)에, 내주(143)에, 측벽(144)에 또는 그 조합에 결합될 수 있다.
또한, 스타일, 수, 형상, 위치 및 축선(17)에 대한 각도 및 다른 자료, 깊이, 폭 및/또는 RFT 지지부 상의 착색 인디케이터의 배치는 변할 수 있으며, 도시된 예는 제한적인 의미가 아니라 가능한 변형 중 단지 일부를 나타내는 것이다. 다른 변형이 존재할 수 있다. 변형은 상기 리스트 및 대시, 줄무늬, 기하학적 패턴 등 같은 다른 변형을 포함할 수 있다.
착색 인디케이터는 소정의 종래의 방법의 RFT 지지부의 성형 이후에 적용될 수 있다. 예를 들어, 그리고, 제한없이, 착색 인디케이터는 그라비어 공정, 롤링, 스피닝, 플로잉(flowing), 브러싱(brushing), 정전 증착, 침지, 분무, 함침, 분말 코팅 또는 다른 코팅/페인팅 방법에 의해 적용될 수 있다. 선택적으로, 착색 인디케이터는 RFT 지지부 상에 또는 그와 함께 경화될 수 있다. 또한, 착색 인디케이터는 성형 이전에, 성형 동안, 또는 성형 이후에 RFT 지지부 몰드에 적용될 수도 있다.
하기의 실시예는 비제한적이며, 단지 여기에 설명된 본 발명의 양태의 가능성을 대표하는 것이다.
제 1 실시예-RFT 지지부의 제조
이하는 RFT 지지부의 제조의 일 실시예이다. 당연히, 다른 절차가 사용될 수 있으며, 본 실시예는 다수의 가능성들 중 단지 하나를 포함하는 것을 의도한다. 예비 제조된 RFT 보강재가 몰드 폐쇄 이전에 RFT 지지부 몰드의 내부 반경내로 삽입된다. RFT 보강재는 핀 또는 다른 위치설정 장치에 의해 적소에 유지될 수 있다. 위치설정 장치는 RFT 보강재에 또는 몰드에 결합될 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 위치설정 장치는 RFT 보강재로부터 탭 또는 기타 소자가 연장할 때, RFT 보강재의 일체부일 수 있다.
RFT 지지부는 메틸렌 디페닐 이소시아네이트(MDI), 폴리에테르 폴리올, 디아민 사슬 늘림 반응제, 촉매 및 계면활성제에 기초한 폴리우레탄-포밍, 2-콤포넌트, 반응 사출 성형 조성을 사용하여 이 몰드 내로 반응 사출 성형(RIM)된다. 폴리올 조성 및 이소시아네이트 프리폴리머가 계량기를 사용하여 충돌 혼합헤드(impingement mixhead)내로 계량된다. 반응 액체는 중심의 저면 축방향 지향 탕구(sprue)내로 혼합헤드를 통과한다. 그후, 액체는 본 실시예에서 다수의 스포크 러너(spoke runner)내로 안내된다. 스포크 러너는 성형되는 RFT 지지부에 대하여 하부 내경 상에 위치된 원주방향 러너를 공급한다. 원주방향 러너는 반응 폴리머가 막 게이트 위로 성형 대상 RFT 지지부의 하부로 유동하게 한다. RFT 지지부 몰드 캐비티는 실질적으로 수평으로 배향, 즉, 몰드 충전 동안 중력에 실질적으로 평행한 축선과 수평으로 배향된다. 몰드의 상단부는 공기의 배출을 위한 배기구(release vent)를 포함한다. 반응 폴리머는 저면으로부터 상단부까지 몰드를 충전한다. 몰드는 반응 폴리우레탄의 도입 동안 약 70℃의 온도에서 유지된다. 혼합헤드는 몰드 충전시 폐쇄되고, 폴리머가 45초 동안 경화된다. 몰드 클램프는 개방되고, RFT 지지부가 제거된다.
이 몰드는 본 발명의 실시예와 비교예의 후술된 RFT 보강재를 사용하여 RFT 지지부를 형성하기 위해 사용되었다.
제 1 비교예-RFT 보강재 형성 및 강도 테스트(바인더를 사용하지 않은 AF-45 천)
"AF-45" 유리섬유/스테인레스 강 직포 천의 9cm 폭의 스트립을 48cm 원통형 맨드릴 둘레에 감아서 보강재가 제조되었다. AF-45 재료는 프랑스의 다 코마라트 & 시에(d'A. Chomarat & Cie)로부터 입수할 수 있다. 천의 유리섬유/스테인레스 강 함량은 약 94%이다. AF-45 유리섬유 천은 약 8mm x 8mm 구멍을 가지는 실질적인 직사각형 매시 패턴을 형성한다. 매시 내의 구멍을 형성하기 위해서, AF-45 천은 감겨진 스테인레스강 와이어를 가지는 두께가 약 0.3mm인 종방향으로 폭이 1.5mm인 다수의 섬유 번들로 제조된다. 천 내의 스테인레스 강은 그 형상을 부가적으로 지지하는 것을 돕는다. 대략 동일한 치수의 측방향 섬유 번들이 종방향 번들과 교차한다. AF-45 천은 일반적으로 약 176g/m2의 중량을 가진다.
여기서 설명된 양호한 양의 후프 강도를 제공하기 위해, 맨드릴 둘레에 감겨진 다섯 개의 층을 사용하여 보강재가 제조되었다. 각 층은 교차 필라멘트의 AF-45 천을 형성하기 위해 함께 열적으로 접합하도록 미리 가열되었지만, 층 사이에는 어떠한 현저한 접합도 존재하지 않는다. 상술된 시험을 사용하여, 제 1 자유낙하는 15%의 평균 변형을, 제 2 자유낙하는 30%의 평균 변형을 제 3 자유낙하는 23%의 평균 변형을 초래하였고, 조합 평균 변형은 약 23%였다. 또한, 제 3 자유낙하 이후, 보강재로부터 층들 중 두 개가 박리되었다.
동일한 방식으로 다른 보강재가 제조되고, RFT 지지부 몰드 내로 삽입되었다. 보강재는 적어도 부분적으로, 그 형상을 잃기 쉽고, 박리되기 쉽기 때문에, 수조작 삽입 시도시 약 45초가 소요되었다.
제 2 비교예-RFT 보강재 형성 및 강도 테스트(스프레이 바인더를 가진 AF-45 천)
AF-45 직포 천을 사용하여 다른 보강재가 제조되었다. 대략 다섯 개의 AF-45 천의 층이 약 50cm 직경을 가진 맨드릴 둘레에 감겨진다. 첫 번째 15cm의 천의 외 측은 3M Super 77 스프레이 접착제가 얇게 분무된다. 유사하게, 마지막 15cm의 내측이 동일 접착제로 얇게 분무된다. 맨드릴을 제거한 이후, 벨트가 약 15분 동안 대기 상태(ambient condition)에서 건조된다. 2m 고도에서 보강 벨트 상에 자유낙하 테스트가 수행된다. 벨트는 직경 둘레의 약 4 사분원에서 폭 및 두께가 측정되었다. 각 자유낙하 이후, 벨트가 검사되고, 하기의 표 1에 보고된 결과가 측정되었다. 벨트는 매우 유연하며, 각 자유낙하 테스트에서 약 95%만큼 변형되었고, 따라서, RFT 지지부의 설치 및 제조에 복잡함과 곤란성을 추가할 수 있다.
AF-45 벨트
벨트 상태 높이(in) 두께(mm)
원본 4 3 5/8 3 5/8 3 5/8 1.52 1.42 1.11 2.14
자유낙하#1 4 3 5/8 3 5/8 3 5/8 1.52 13.3 1.7 1.63
자유낙하#2 4 3 5/8 3 5/8 3 5/8 9.65 26.71 1.12 2.52
자유낙하#3 4 5 3 5/8 3 5/8 2.75 50.26 9.14 2.52
자유낙하#4 4 4 1/2 9 2.34 32.92 127 177.8
자유낙하#5 4 5 1/2 9 1/4 2.55 165.1 127 139.7
원래 구성에서, 벨트는 매우 유연하고, 벨트가 평탄하게 눕혀져 있고, 도 4에 도시된 중심축선(23)이 비교적 수직방향일 때 측정하면, 약 3 5/8in의 초기 높이를 가진다. 벨트는 약 1.1mm 내지 약 2.1mm의 초기 두께를 가진다.
자유낙하 #1이후, 벨트는 유사 높이를 유지하지만, 제 1 층은 하나 이상의 섹션에서 부분적으로 박리되었고, 그 섹션의 두께는 약 13mm이다. 달리 말해서, 박리는 외부층이 나머지 층으로부터 분리되게 하여 휴지 상태에서, 층을 함께 다시 재압축하지 않은 상태에서 층의 두께가 약 13mm가 되게 한다.
자유낙하 #2는 추가 박리를 유발하고, 벨트 두께가 약 27mm으로 증가되게 한다. 또한, 벨트의 다른 부분이 약 10mm의 두께로 박리되기 시작한다.
자유낙하 #3은 벨트의 하나 이상의 부분에서 3 5/8in의 정상 높이가 약 5in이 되도록 높이 변화를 초래하였다. 또한, 두께는 약 50mm으로 증가하였다.
자유낙하 #4 이후, 높이는 약 9in으로 증가하였고, 접착제를 가진 일 섹션을 제외한 실질적인 모든 층이 박리되었다. 두께는 2.3mm로부터 약 180mm로 변화하였다.
자유낙하 #5는 다층 보강재의 다른 부분 전반에 걸쳐 추가 박리를 유발하였다.
제 3 비교예-RFT 보강재 형성 및 강도 테스트(접착제를 가진 R-5 천)
프랑스의 다 코마라트 & 시에(d'A. Chomarat & Cie)로부터 입수할 수 있는 R-5 유리섬유 직포 천의 9cm 폭 스트립을 48cm 직경의 원통형 맨드릴 둘레에 감아 다른 보강재가 제조되었다. R-5 유리섬유 천은 약 7mm x 6mm 내지 10mm x 6mm 구멍을 가지는 실질적인 직사각형 매시 패턴을 형성한다. 매시내에 구멍을 형성하기 위해, R-5 천은 0.7mm 두께의 몇 개의 1.8mm 폭 종방향 섬유 번들과 약 2.8mm 폭 및 0.4mm 두께의 교차 섬유 번들로 이루어진다. 천의 유리섬유 함량은 약 66%이다. R-5 직포 천은 일반적으로 388g/m2의 중량을 가지며, 이는 테스트의 제 1 비교예에 기술된 보강재의 중량의 두 배를 넘는다.
직포 천이 맨드릴 둘레에 2회 감겨져서 제 1 비교예의 AF-45 천의 5 층과 비교적 대등한 후프 강도를 획득하였다. 단지 말단 15cm에 압력 감지 접착제를 적용하도록 3M Super 77 스프레이 접착제의 얇은 코팅이 분무되었다. 코팅된 직포 섹션은 그후 이전층 위에 배치되어 말단을 접합하도록 사용되었다. 동일 자유낙하 테스트가 수행되었다. 제 1 및 제 2 자유낙하 테스트는 9%의 평균 변형을 가졌다. 세 번째 시기의 자유낙하시, 보강재는 내부층을 따라 박리되었다.
제 1 실시예-RFT 보강재 형성 및 강도 테스트(코팅을 가지는 필라멘트 권취 RFT 보강재)
필라멘트 권취 시스템을 사용하여 단일체인 강성 RFT 보강재가 제조되었다. 필라멘트 권취 RFT 보강재는 횡단 부재와 원주방향 부재를 가지는 도 4에 도시된 구조와 유사하게 구성되었다. 일반적으로, 필라멘트는 약 50cm 직경의 맨드릴 둘레에 권취되고, 바인더 코팅이 필라멘트에 적용되고 경화되어 하나의 유효 층을 가지는 관형 부재를 형성하였으며, 이 관형 부재가 하나 이상의 RFT 보강재로 절단되었다.
특히, 필라멘트 권취 RFT 보강재는 450 일드(yield), 즉, 파운드당 약 450야드의 유리섬유로 이루어지고, 에폭시 데라케인® 수지 같은 바인더가 적용되었다. 바인더 및 유리섬유 일드는 변화할 수 있다. RFT 보강재 관형 부재는 강철 맨드릴 둘레에 유리섬유 필라멘트를 감도록 컴퓨터 프로그램을 사용하는 필라멘트 권취기 상에서 제조되었다. 본 실시예를 위해, 맨드릴은 결과적인 RFT 보강재의 내경이 대응 직경을 갖도록 491mm의 외경을 가진다. 컴퓨터 프로그램은 맨드릴 둘레에 나선형(횡단 부재) 권취(들)을 권취하기 시작하고, 그후, 동일 맨드릴 둘레에서 후프 사이에 간격을 가지는 상태로 나선부 위에 후프(원주방향 부재)를 권취한다. 프로그램의 나선부는 일반적으로 인접 횡단 부재 사이에 1in 또는 2in 간격 중 어느 하나를 가지는 횡단 부재를 초래하며, 비록 소정 각도로 조절될 수 있지만, 통상적으로 72 내지 78도의 각도를 가진다.
유리섬유 가닥은 나선 권취 및 후프 권취 양자 모두가 맨드릴 둘레에 권취되면서, 150 내지 180 fpm의 선속도로 맨드릴 상에 배설된다. 맨드릴은 약 25 내지 45의 rpm의 속도로 회전한다. 본 특정 실시예를 위하여, 횡단 부재 또는 나선형 부재는 약 30-35rpm의 맨드릴 회전 속도로 약 2-10fpm으로 맨드릴의 종방향 축을 따른 횡단 속도로 적용된 필라멘트가 권취되었다. 원주방향 부재 또는 후프는 약 30-35rpm의 회전속도를 가지는 맨드릴로, 약 0.05 내지 1.0fpm으로 맨드릴의 종방향 축을 따른 횡단 속도로 권취될 수 있다. 결과적인 패턴은 길이방향으로 약 25-60mm, 횡단 방향으로 약 4-8mm, 평균 약 30mm x 6mm의 부재들 사이의 세장형 사다리꼴 또는 육각형 간격을 초래한다. 일 실시예에서, 보강재는 8 후프로 이루어지며, 각 후프는 비록, 후프의 다른 수, 크기 및 간격이 선택될 수 있지만, 약 9 가닥의, 후프당 450 일드 유리섬유를 가진다. 본 실시예에서, 후프 사이의 간격은 약 1/8in 내지 3/8in이다.
형성시, 관형 부재는 약 5ft 길이이고, 경화되며, 맨드릴로부터 제거된다. 관형 부재는 테이블 상단에 평탄하게 놓여졌을 때, 약 110mm의 높이를 가지는 RFT 보강재를 산출하도록 단면이 사각형으로 절단되었다. 본 비제한적 실시예에서, 후프 및 나선형 권취를 만들기 위해 한가닥의 유리섬유를 사용하여 이 권취 프로그램 동안 관형 부재가 형성되었다. 컴퓨터 프로그램은 이 가닥을 전후로 이동시켜 맨드릴 상의 권취를 완성한다. 이 프로그램의 권취 동안 다수의 가닥의 유리섬유도 사용될 수 있다.
유사한 자유낙하 테스트가 2m 고도로부터 수행되었다.
필라멘트 권취 벨트
벨트 상태 직경(in) 높이(in) 두께(mm)
원본 19 1/2 3 7/16 2.22 3.86 2.84 1.44
벨트가 2m 고도로부터 5회 자유낙하된 이후, 어떠한 현저한 변화도 관찰되지 않았다. 직경, 높이 및 두께는 비교적 일정하다. 어떠한 현저한 박리 및 어떠한 현저한 변형도 존재하지 않았으며, 그래서, 보강재는 그 구조를 강성적인 하나의 유효 적층 구현체로서 유지하였다. 직경은 약 19 1/2 in이고, 높이는 약 3 7/16 in이며, 두께는 외주 둘레에서 약 1.4mm으로부터 약 3.9mm까지 변화하였다.
제 2 실시예-RFT 보강재 형성 및 강도 테스트(코팅을 가진 필라멘트 권취 보강재)
에폭시 수지 조를 통해 필라멘트를 통과시키고, 그후, 자동 제어식 필라멘트 권취기를 사용하여 48cm 직경 맨드릴 상에 필라멘트를 권취함으로써 유리섬유 필라멘트로 RFT 보강재가 제조된다. 맨드릴은 경화를 위해 약 70℃에서 오븐 내에 한시간 동안 배치되어 하나의 유효 층을 형성한다. 튜브에 감겨진 결과적인 필라멘트가 맨드릴로부터 제거되고, 밴드 톱을 사용하여 약 8cm 길이 섹션으로 절단되었다. 결과적인 RFT 보강재의 유리 섬유 함량은 약 62%이고, 약 35%의 바인더가 유리섬유 필라멘트에 적용되었다. RFT 보강재는 약 550g/m2의 중량을 가진다. 하나 이상의 실시예에서, 제조된 RFT 보강재는 약 160g 내지 약 200g의 질량을 가지고, 평균은 약 180g이다. 밀도, 질량 및 다른 파라미터의 값은 예시적이고, 비제한적이며, 적절히 주어진 서로 다른 응용분야 및 서로 다른 설계 파라미터에 따라 변화할 수 있다.
총 세 번의 자유낙하 동안의 자유낙하 테스트에서 평균 약 10% 미만의 변형, 일반적으로, 약 6%의 변형이 발생하였다. 이 구조는 반복된 취급 이후 박리되지 않았다. 보강재는 그 예비성형된 실질적인 강성적 구조로 인해 손으로 약 5초내에 RFT 지지부 내로 삽입되었다.
상술한 바는 본 발명의 다양한 실시예에 관련한 것이지만, 그 기본적 범주로부터 벗어나지 않고, 다른 부가적인 실시예들이 안출될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 다양한 방법 및 실시예는 기술된 방법 및 실시예는 서로의 조합에 포함되어 변형을 생성할 수 있다. 단일 소자에 대한 설명은 복수의 소자를 포함할 수 있고, 그 반대도 마찬가지이다. 또한, "상단부", "저면", "좌측", "우측", "상부", "하 부" 및 다른 방향 같은 도시 또는 설명된 소정의 방향 및 배향은 여기서, 도면에 대한 참조의 명확성을 위해 기술되며, 실제 장치 또는 시스템 또는 장치 또는 시스템의 용도를 한정하는 것은 아니다. 장치 또는 시스템은 다수의 방향 및 배향으로 사용될 수 있다. 또한, 단계의 순서는 특별히 제한되어 있지 않는 한, 순서의 변화가 이루어질 수 있다. 여기에 기술된 다양한 단계는 다른 단계와 조합될 수 있고, 기술된 단계 사이에 삽입될 수 있으며, 및/또는 다수의 단계로 분할될 수 있다. 부가적으로, 여기에서, 표제는 독자의 편의를 위한 것이며, 본 발명의 범주를 제한하는 것은 아니다.
또한, 본 특허 출원에 언급된 소정의 참조문헌 및 본 출원과 함께 원래 제출된 정보 기록에 나열된 모든 참조문헌은 본 발명(들)의 가능화를 지원하기 위해 필수적인 것으로 간주될 수 있은 정도로, 그 전체가 참조로 여기에 통합되어 있다. 그러나, 범위 선언은 본 발명(들)의 특허 획득에 부정적인 것으로 고려될 수 있으며, 이런 선언은 명백히 본 출원인에 의해 이루어진 바로서 간주되는 것을 의미하지 않는다.




Claims (43)

  1. 무공압 주행 타이어(RFT) 지지부용 RFT 보강재에 있어서,
    원통형 단일 섹션으로 성형된 하나 이상의 필라멘트를 포함하고,
    RFT 보강재의 중심축선(23)이 중력에 수직선상에 있을 때, 약 2m 높이에서 경질 표면으로 떨어져서, 약 20% 이하로 변형되기에 충분한 강도를 가지며,
    하나 이상의 필라멘트의 일부분들이 이 일부분들 사이에 구멍들을 형성하기 위하여 하나 이상의 필라멘트들의 다른 부분들을 소정 각도로 교차하며,
    상기 구멍들은 RFT 보강재가 내부에 성형된 RFT 지지부를 형성하기 위하여 성형 재료가 관통하여 유동하도록 구성된 RFT 보강재.
  2. 제 1 항에 있어서, 제 1 횡단 각도(α1), 제 2 횡단 각도( α2) 및 원주방향 각도(β)로 형성된 필라멘트들을 포함하는 RFT 보강재.
  3. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 횡단 부재와 하나 이상의 원주방향 부재를 포함하는 RFT 보강재.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 횡단 부재와 상기 원주방향 부재는 서로 다른 각도에서 동일 필라멘트로부터 형성되는 RFT 보강재.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 RFT 보강재는 하나 이상의 보강재와 동일한 길이를 가지는 관형 부재로부터 절단되고, 상기 원주방향 부재 중 하나 이상은 절단될 관형 부재 상의 위치 부근에서 폭이 증가되는 RFT 보강재.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 RFT 보강재는 하나 이상의 보강재와 동일한 길이를 가지는 관형 부재로부터 절단되고, 상기 관형 부재는 절단될 관형 부재 상의 위치 부근에서 둘 이상의 원주방향 부재를 가지는 RFT 보강재.
  7. 제 3 항에 있어서, 상기 횡단 부재 또는 원주방향 부재 중 하나 이상은 다른 부재에 비해 두께가 증가되는 RFT 보강재.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 두께는 필라멘트의 층을 선택적으로 권취할 때 증가되는 RFT 보강재.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 두께는 다른 횡단 또는 원주방향 부재들에 대하여 사용된 필라멘트의 두께가 다를 때 증가되는 RFT 보강재.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 필라멘트는 원통형으로 형성된 하나 이상의 코팅된 필라멘트를 포함하는 RFT 보강재.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 필라멘트는 맨드릴 상에 감겨지기 이전에 코팅되는 RFT 보강재.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 필라멘트는 맨드릴 상에 감겨진 이후에 코팅되는 RFT 보강재.
  13. 제 3 항에 있어서, 하나 이상의 종방향 필라멘트 부재를 추가로 포함하는 RFT 보강재.
  14. 제 1 항에 있어서, 막과 함께 성형된 필라멘트를 포함하는 RFT 보강재.
  15. 제 1 항에 있어서, 접선방향 성형 공정을 사용하여 형성되는 RFT 보강재.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 보강재의 표면으로부터 연장하는 탭(50)을 포함하는 RFT 보강재.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 RFT 보강재의 중심축선(23)이 중력에 수직선상에 있을 때, 약 2m 높이에서 경질 표면으로 떨어져서, 약 10% 이하로 변형되기에 충분한 강도를 가지는 RFT 보강재.
  18. 무공압 주행 타이어(RFT) 지지부에 있어서,
    a) 외주와 내주를 가지고, 타이어가 표면 상에서 구를 때 수축한 타이어를 지지하기 위해 휠 림에 장착되도록 구성된 성형된 부분과,
    b) 상기 성형된 부분내에 성형된, 제 1 항의 하나 이상의 RFT 보강재를 포함하는 RFT 지지부.
  19. 제 18 항에 있어서, 타이어의 내면과 림의 외부 경계부 사이에 상기 RFT 지지부가 배치되는 상태로 림 상에 장착된 타이어를 추가로 포함하는 RFT 지지부.
  20. 제 17 항에 있어서, 상기 RFT 지지부의 하나 이상의 특성을 나타내는, 상기 성형된 부분에 결합된 착색 인디케이터를 추가로 포함하는 RFT 지지부.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 착색 인디케이터는 상기 RFT 지지부의 하나 이상의 동작 특성을 표시하도록 구성된 RFT 지지부.
  22. 휠 조립체에 있어서,
    a) 타이어와,
    b) 림과,
    c) 제 18 항의 RFT 지지부를 포함하고,
    상기 RFT 지지부는 상기 타이어의 내면과, 상기 림의 외부 경계부 사이에 배치되도록 구성된 휠 조립체.
  23. 제 1 항에 있어서, 접선방향의 성형 공정을 사용하여 형성되는 RFT 보강재.
  24. 무공압 주행 타이어(RFT) 지지부의 제조 방법에 있어서,
    a) 제 1 항의 하나 이상의 RFT 보강재를 RFT 지지부 몰드의 일부내로 배치하는 것과,
    c) 성형가능한 엘라스토머 또는 엘라스토머 형성 재료를 상기 몰드내로 주입하는 것과,
    d) 상기 성형가능한 재료를 상기 보강재의 적어도 일부를 통해 유동시키는 것과,
    e) 상기 성형가능한 재료가 응고되어 RFT 지지부를 형성할 수 있게 하는 것을 포함하는 RFT 지지부의 제조 방법.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 RFT 지지부를 휠 림 상에 장착하는 것을 추가로 포함하는 RFT 지지부의 제조 방법.
  26. 제 24 항에 있어서, 상기 RFT 보강재의 중심축선(23)이 중력에 수직선상에 있을 때, 약 2m 높이에서 경질 표면으로 떨어져서, 약 10% 이하로 변형되기에 충분한 강도를 가지는 RFT 지지부의 제조 방법.
  27. 무공압 주행 타이어(RFT) 지지부를 위한 개별적인 RFT 보강재의 제조 방법에 있어서,
    a) 필라멘트들 사이에 구멍들을 형성하기 위하여, 하나 이상의 필라멘트들의 적어도 일부를 필라멘트들의 적어도 다른 부분에 대해서 일정한 각도로 맨드릴 둘레에 형성하는 것과,
    b) 관형 부재를 형성하기 위해 상기 하나 이상의 필라멘트의 적어도 일부를 상기 필라멘트들의 다른 부분에 결합하는 것과,
    c) 상기 관형 부재를 원통형 섹션으로 절단하는 것을 포함함으로써, 하나의 유효 층을 가지며, RFT 보강재가 내부에 성형된 RFT 지지부를 형성하기 위해, 성형 재료가 상기 구멍들을 통과하여 유동하도록 구성된 하나 이상의 단일 RFT 보강재를 형성하는 것을 포함하는 RFT 보강재의 제조 방법.
  28. 제 27 항에 있어서, 제 1 횡단 각도, 제 2 횡단 각도 및 제 3 원주방향 각도로 상기 필라멘트를 감는 것을 포함하는 RFT 보강재의 제조 방법.
  29. 제 27 항에 있어서, 상기 필라멘트를 형성하는 것은 상기 맨드릴 둘레에 하나 이상의 횡단 부재를 감는 것을 포함하는 RFT 보강재의 제조 방법.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 필라멘트를 형성하는 것은 상기 맨드릴 둘레에 하나 이상의 원주방향 부재를 감는 것을 포함하는 RFT 보강재의 제조 방법.
  31. 제 30 항에 있어서, 동일 필라멘트로부터 상기 횡단 부재와 상기 원주방향 부재를 감는 것을 추가로 포함하는 RFT 보강재의 제조 방법.
  32. 제 30 항에 있어서, 상기 필라멘트의 횡단 속도, 상기 맨드릴의 회전 속도 또는 상기 필라멘트의 횡단 속도 및 상기 맨드릴의 회전 속도의 조합을 변경하여 다른 각도로 상기 횡단 부재 및 원주방향 부재를 형성하는 것을 추가로 포함하는 RFT 보강재의 제조 방법.
  33. 제 30 항에 있어서, 상기 절단될 관형 부재 상의 위치 부근에서 폭이 증가되는 원주방향 부재를 감는 것을 추가로 포함하는 RFT 보강재의 제조 방법.
  34. 제 30 항에 있어서, 상기 절단될 관형 부재 상의 위치 부근에서, 둘 이상의 원주방향 부재를 감는 것을 추가로 포함하는 RFT 보강재의 제조 방법.
  35. 제 27 항에 있어서, 사전선택된 두께의 횡단 부재 또는 원주방향 부재를 형성하도록 상기 필라멘트의 증가된 층을 선택적으로 감는 것을 추가로 포함하는 RFT 보강재의 제조 방법.
  36. 제 27 항에 있어서, 상기 b) 단계에서 하나 이상의 필라멘트를 결합하는 것은 상기 필라멘트에 코팅을 도포하는 것을 포함하는 RFT 보강재의 제조 방법.
  37. 제 27 항에 있어서, 상기 필라멘트는 예비 함침된 필라멘트를 포함하는 RFT 보강재의 제조 방법.
  38. 제 27 항에 있어서, 상기 필라멘트를 결합하는 것은 에폭시 수지, 단량체(monomer), 단량체 혼합물, 폴리우레탄, 스티렌, 폴리에스테르 수지, 페놀 수지, 폴리머, 기타 열경화성 수지, 기타 열가소성 수지 또는 그것들의 조합물들을 적용하는 것을 포함하는 RFT 보강재의 제조 방법.
  39. 제 27 항에 있어서, 상기 필라멘트를 결합시키는 것은 중합성 막, 용융 웨브, 스프레이, 침지, 분말 코팅, 접착제 테이프 또는 그들 조합물들을 적용하는 것을 포함하는 RFT 보강재의 제조 방법.
  40. 제 27 항에 있어서, 상기 필라멘트들을 형성하고 이 필라멘트들을 결합하는 것은
    a) 압출기를 통해 상기 하나 이상의 필라멘트를 인발하는 것과,
    b) 상기 맨드릴 둘레에 상기 필라멘트를 형성하기 이전에 상기 압출기로부터 상기 재료로 코팅을 도포하는 것을 포함하는 RFT 보강재의 제조 방법.
  41. 제 27 항에 있어서, 상기 보강재를 천공하는 것을 추가로 포함하는 RFT 보강재의 제조 방법.
  42. 제 27 항에 있어서, 상기 필라멘트들을 형성하고 상기 필라멘트들을 결합하는 것은
    a) 상기 맨드릴 상에 상기 필라멘트들의 하나 이상의 층을 롤링하는 것과,
    b) 상기 필라멘트들을 절단하는 것과,
    c) 상기 맨드릴 상에 중합성 재료의 하나 이상의 층을 롤링하는 것과,
    d) 상기 중합성 재료를 절단하는 것과,
    e) 상기 보강 섬유 및 중합성 재료를 접합하여 하나 이상의 RFT 보강재를 형성하는 것을 포함하는 RFT 보강재의 제조 방법.
  43. 제 27 항에 있어서, 상기 단일의 RFT 보강재를 형성하는 것은 RFT 보강재의 중심축선(23)이 중력에 수직선상에 있을 때, 약 2m 높이에서 경질 표면으로 떨어져서, 약 20% 이하로 변형되기에 충분한 강도를 가지는 RFT 보강재를 형성하는 것을 포함하는 RFT 보강재의 제조 방법.
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