專利名稱：閉孔型微孔海綿橡膠外層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域是橡膠外層，特別是用于充氣輪胎、鞋底和其他應(yīng)用方面的閉孔型微孔海綿橡膠外層。
背景技術(shù)：
按照通常的做法，充氣輪胎的外層都毫無例外地使用相對較硬的耐用固體橡膠來制造，但是，這種相對較硬的非海綿(“固體”)橡膠的特性不適合某些運(yùn)動(dòng)車輛的特殊需要，例如山地自行車、自行車越野賽(“bmx”)交通工具、越野自行車、全地形交通工具(“ATV”)和微型賽車等。同樣的，這種相對較硬的非海綿(“固體”)橡膠的特性也不適合某些特殊類型車子的要求，這包括，例如輪椅、兒童推車、滑板、滑輪鞋(rollerblades)、小型摩托車、越野車等等。
充氣山地自行車的輪胎的外層通常是用相對較硬的耐用固體橡膠來制造。充氣山地自行車的輪胎的外層之所以通常用相對較硬的耐用固體橡膠來制造是因?yàn)橐话阏J(rèn)為，山地自行車的輪胎要經(jīng)受劇烈的摩擦，而相對較硬的耐用固體橡膠將能夠經(jīng)受得起長時(shí)間的磨損。
然而，對于這種輪胎來說，會(huì)產(chǎn)生許多的問題。例如，在大多數(shù)情況下，相對較硬的耐用固體橡膠并不具有較高的摩擦系數(shù)，橡膠越硬，它的摩擦系數(shù)就越低。因此，大多數(shù)相對較硬的耐用固體橡膠并不能提供良好的摩擦特性。
具有相對較硬的耐用固體橡膠外層的充氣輪胎的另一個(gè)問題是它們不具有良好的減震特性。拿山地自行車來說，在設(shè)計(jì)這類自行車時(shí)，減震是一個(gè)關(guān)鍵的因素。山地自行車的價(jià)格會(huì)是一般街道上所使用的自行車的10倍之多，其成本的大部分是用于針對自行車的各種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來提供非常高級的減震特性。在很高級的減震性自行車框架上花費(fèi)數(shù)千美元后，那些裝有采用相對較硬的橡膠制造的充氣輪胎的山地自行車卻會(huì)表現(xiàn)出減震特性不足的特點(diǎn)，它們會(huì)在行駛中彈跳。
軟橡膠的摩擦系數(shù)要比硬橡膠高，但是，軟橡膠不耐磨損，并且與硬橡膠相比，其減震作用也不是非常明顯。
海綿橡膠具有很好的減震作用和很高的摩擦系數(shù)，但是，使用非常軟的橡膠所制成的海綿橡膠不具有充氣輪胎所必須的那種耐用性。
如同充氣輪胎的橡膠外表面一樣，橡膠的外表面，也就是橡膠的外層，在那些例如鞋底外層常常要經(jīng)受高磨損、高摩擦情況的使用情況下，按照那種相對較硬的耐用固體橡膠能夠經(jīng)受長時(shí)間磨損的傳統(tǒng)的看法，都是采用相對較硬的耐用固體橡膠來制造的。但是，對于那些按照傳統(tǒng)的看法制造出來的輪胎、鞋底的外表面和其他的橡膠外表面并不具有高的摩擦系數(shù)或減震特性。
發(fā)明概述本發(fā)明提供了一種使用相對較硬的橡膠來配制成可以用作例如充氣輪胎的外層(“輪胎外部”)，或鞋底外層一部分的閉孔型微孔海綿橡膠的方法。該方法是使用閉孔型微孔海綿發(fā)泡誘導(dǎo)劑來對具有第一個(gè)硬度測量值的相對較硬的非海綿(或“固體”)橡膠進(jìn)行發(fā)泡處理，以便得到具有第二個(gè)硬度測量值的閉孔型微孔海綿橡膠。這里，第二個(gè)硬度測量值要小于第一個(gè)硬度測量值。
這里所使用的術(shù)語“外部”是指一個(gè)外層。對于充氣輪胎而言，是指將一個(gè)橡膠外層(輪胎的“外部”)粘接到一個(gè)非拉伸或有限拉伸的充氣輪胎的襯墊上。對于鞋底而言，是指將一種鞋底材料的外層(鞋底的外部，在制鞋行業(yè)中有時(shí)是指鞋的外底)固定到或硫化到鞋幫上，或者是固定到或硫化到鞋底中部或鞋幫上。將輪胎外層固定到充氣輪胎襯墊上的方法不構(gòu)成對于本發(fā)明的限制。將鞋底外層固定或硫化到鞋幫，或鞋底中部和鞋幫，或任何其他鞋底內(nèi)部、鞋底中部和鞋幫的結(jié)構(gòu)上不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。
在本發(fā)明的說明中，“非海綿”和“固體”兩詞可以互換使用。那些具有普通橡膠技術(shù)知識的人將能理解，使用閉孔型微孔海綿發(fā)泡誘導(dǎo)劑來對相對較硬的非海綿固體橡膠進(jìn)行發(fā)泡處理，將會(huì)得到比生產(chǎn)出海綿橡膠的那種固體橡膠具有更高的減震特性和更高摩擦系數(shù)的閉孔型微孔海綿橡膠。這樣制作出來的輪胎外層將可以用于任何類型車輛的充氣輪胎上，包括但是不限于例如山地自行車、越野自行車、全地形交通工具(“ATV”)、越野車輛、微型賽車、輪椅、兒童推車、滑板、輪滑鞋、小型摩托車，以及其他各種車輛。
本發(fā)明還提供了一種制造充氣輪胎的方法，該方法是對由相對較硬的非海綿橡膠配制成的閉孔型微孔海綿橡膠輪胎外層進(jìn)行硫化處理，然后將此輪胎外層粘貼到一個(gè)非拉伸或有限拉伸的充氣輪胎的襯墊上。那些通常由尼龍材料制成的充氣輪胎襯墊有時(shí)被稱為“非拉伸的襯墊”。但是，那些具有普通輪胎制造技術(shù)知識的人將能理解，尼龍和其他充氣輪胎襯墊材料具有有限的拉伸程度。因此，這里所述的“非拉伸”或“有限拉伸”的充氣輪胎襯墊材料是指像尼龍這樣的材料，它們僅僅具有有限的拉伸程度。
本發(fā)明還提供了一種制造充氣輪胎的方法，該方法是對由相對較硬的非海綿橡膠配制成的閉孔型微孔海綿橡膠輪胎外層進(jìn)行硫化處理，該外層由非海綿橡膠構(gòu)成，然后將該外層粘貼到非拉伸或有限拉伸的充氣輪胎的襯墊上去。
本發(fā)明還提供了一種制造充氣輪胎的方法，該方法是用模塑由相對較硬的非海綿橡膠配制成的閉孔型微孔海綿橡膠輪胎外層，再將這個(gè)模制出的外層粘貼到非拉伸或有限拉伸的充氣輪胎的襯墊上去。
本發(fā)明還提供了一種制造充氣輪胎的方法，該方法是將由相對較硬的非海綿橡膠配制成的閉孔型微孔海綿橡膠輪胎外層粘貼到非拉伸或有限拉伸的充氣輪胎的襯墊上去。
本發(fā)明還提供了一種制造充氣輪胎的方法，該方法是將含有由相對較硬的非海綿橡膠配制成的閉孔型微孔海綿橡膠并進(jìn)一步含有非海綿橡膠的輪胎外層粘貼到非拉伸或有限拉伸的充氣輪胎的襯墊上去。本發(fā)明還提供了一種充氣輪胎，該充氣輪胎具有由用相對較硬的非海綿橡膠配制成的閉孔型微孔海綿橡膠構(gòu)成的輪胎外層，其中此外層被粘貼到非拉伸或有限拉伸的充氣輪胎的襯墊上。
本發(fā)明還提供了一種充氣輪胎，該充氣輪胎具有含有用相對較硬的非海綿橡膠配制成的閉孔型微孔海綿橡膠并進(jìn)一步含有非海綿橡膠的輪胎外層，其中該外層被粘貼到非拉伸或有限拉伸的充氣輪胎的襯墊上。
本發(fā)明還提供了一種制造鞋底外層的方法，該方法是在鞋底外層模具中，用非海綿橡膠對用相對較硬的非海綿橡膠配制成的閉孔型微孔海綿橡膠進(jìn)行硫化處理。
本發(fā)明還提供了一種制造鞋底外層(有時(shí)也指鞋跟)的方法，該鞋底外層含有由相對較硬的非海綿橡膠配制成的閉孔型微孔海綿橡膠，以及進(jìn)一步含有非海綿橡膠。


本發(fā)明的種種特點(diǎn)在下面有關(guān)本發(fā)明的實(shí)施例中會(huì)得到更加充分的說明。該說明參照附圖進(jìn)行，這些附圖是圖1是高水平的流程圖，它敘述了確定用于制造打算用于特定用途的發(fā)泡劑和橡膠配方比例的邏輯步驟。
圖2是說明極端放大情況下，氣泡分布不均勻的情況的示意圖，這種不均勻有時(shí)候會(huì)由閉孔型微孔海綿橡膠的硫化產(chǎn)生。
圖3是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中的輪胎外層模子的橫截面示意圖，將橡膠放入該模子以形成輪胎外層。
圖4是本發(fā)明的一個(gè)單橡膠輪胎外層實(shí)施方案中的單橡膠輪胎外層的橫截面示意圖，其中閉孔型微孔海綿橡膠構(gòu)成了輪胎的外層。
圖5是本發(fā)明的第一個(gè)多橡膠輪胎外層的實(shí)施方案中的多橡膠輪胎外層的橫截面示意圖，其中非海綿橡膠形成了輪胎的外部胎面花紋塊，而閉孔型微孔海綿橡膠形成了輪胎的內(nèi)部胎面花紋塊。
圖6是本發(fā)明的第二個(gè)多橡膠輪胎表面層實(shí)施方案中的多橡膠輪胎外層的橫截面示意圖，其中非海綿橡膠形成了輪胎的內(nèi)部胎面花紋塊，而閉孔型微孔海綿橡膠形成了輪胎的外部胎面花紋塊。
圖7是一種裝配好的自行車輪胎的橫截面示意圖，它具有本發(fā)明的第一個(gè)可選實(shí)施方案中的多橡膠輪胎外層。
圖8是一種用于舉例說明的鞋子模子的頂視圖。
圖9是一種用于舉例說明的鞋子模子的部分橫截面示意圖。
圖10是含有閉孔型微孔海綿橡膠和非海綿橡膠的鞋底外層的部分橫截面示意圖。
圖11是含有閉孔型微孔海綿橡膠和非海綿橡膠的鞋底外層的底視圖。
本發(fā)明詳述在橡膠制造領(lǐng)域中，海綿橡膠的制造方法是眾所周知的。在橡膠配制過程中，可以使用各種各樣的發(fā)泡劑中的一種，以便在最終的橡膠產(chǎn)品中產(chǎn)生出大量的氣泡。
按照本發(fā)明，不使用軟橡膠，而是將發(fā)泡劑加入到相對較硬的固體橡膠配方中來產(chǎn)生一種相對較硬橡膠的海綿橡膠。然后，這種相對較硬橡膠的海綿橡膠就可以用來制造充氣輪胎的外層。下面舉例說明配制和制造用于山地自行車輪胎的方法，但本發(fā)明并不僅僅限于這種方法。
各種發(fā)泡劑會(huì)產(chǎn)生不同的結(jié)果。在相同比例的情況下，某些發(fā)泡劑會(huì)產(chǎn)生數(shù)量較少而尺寸較大的空氣泡或氣體泡，而其他一些發(fā)泡劑則會(huì)產(chǎn)生數(shù)量更多，而尺寸較小的空氣泡或氣體泡。
某些發(fā)泡劑會(huì)產(chǎn)生在橡膠制造領(lǐng)域中所謂的“開孔型(open cell)”海綿。這些發(fā)泡劑所產(chǎn)生的氣泡是開放的。當(dāng)橡膠被擬用于制造吸水產(chǎn)品的時(shí)候，這種開放型空氣泡是很有用的。
其他的發(fā)泡劑會(huì)產(chǎn)生所謂的“閉孔(close cell)”海綿。這些發(fā)泡劑在橡膠中所產(chǎn)生的氣泡是被橡膠所封閉著的。
本發(fā)明中，使用能夠產(chǎn)生閉孔型微孔海綿的發(fā)泡劑對相對較硬的固體橡膠進(jìn)行發(fā)泡。在一本題名為1997年藍(lán)皮書橡膠工業(yè)的材料、配料成分、機(jī)械和服務(wù)(Blue Book 1997Materials，compoundingingredients，machinery and services for the rubber industry)的書(出版者為Job H.Lippincott，由Lippincott&Peto出版社的橡膠世界雜志發(fā)行)的312～318頁上，列出了一個(gè)橡膠發(fā)泡劑的表。其中的具體內(nèi)容，如同這里所全部敘述的和下面所提供的部分選用的具體內(nèi)容，在本文中都作為各種目的參考。
該藍(lán)皮書列出了一系列發(fā)泡劑的商標(biāo)、成分和供應(yīng)商，對于所列出的每種發(fā)泡劑都給出了它的性質(zhì)、功能和組分。該藍(lán)皮書所列出的發(fā)泡劑是非常廣泛的，舉例使用的發(fā)泡劑的成分將在下面相應(yīng)地予以說明。下面給出的閉孔型微孔海綿發(fā)泡誘導(dǎo)劑成分表是用于舉例說明的，本發(fā)明所使用的發(fā)泡劑并不僅限于該表。
在藍(lán)皮書中所列出的那些能夠產(chǎn)生閉孔型微孔海綿的發(fā)泡劑的成分的例子包括偶氮二甲酰胺(包括活性和改性形式)、對甲苯磺酰肼(TSH)、碳酸氫鈉和二亞硝基五亞甲基四胺(DNPT)。那些對于橡膠制造領(lǐng)域具有普通知識的人知道，在不偏離本發(fā)明精神的情況下，可以使用其他的閉孔型微孔海綿發(fā)泡誘導(dǎo)劑成分。那些對于橡膠制造領(lǐng)域具有普通技能的人還知道，對于發(fā)泡劑選擇的考慮還包括優(yōu)選的形態(tài)(粉末、糊狀物等)、特定橡膠配方的硫化溫度等。此外，對于每一種發(fā)泡劑的成分，以及在某種程度上，對于在藍(lán)皮書中所列出的以每一種商標(biāo)所銷售的配方，其性能和組分的要求也都是特定的。那些對于橡膠制造領(lǐng)域具有普通知識的人將會(huì)理解發(fā)泡劑特定的性能和組分的要求。
藍(lán)皮書給出了一些可以購買活性偶氮二甲酰胺的商標(biāo)，其中包括Celogen754(供應(yīng)商為Uniroyal Chemical公司)、Celogen785A(供應(yīng)商為Uniroyal Chemical公司)、Celogen700(供應(yīng)商為UniroyalChemical公司)。藍(lán)皮書給出了一些可以購買偶氮二甲酰胺的商標(biāo)，其中包括Celogen AZ(供應(yīng)商為Uniroyal Chemical公司)、ExpancelAZ(供應(yīng)商為Proquitec Industrie)、Profor ADC/F(供應(yīng)商為BayerFibers，Organics & Rubber Division)、Profor ADC/M(供應(yīng)商為BayerFibers，Organics & Rubber Division)，以及Unicell D(供應(yīng)商為DongJin，美國)。藍(lán)皮書給出了一些可以購買改性偶氮二甲酰胺的商標(biāo)，其中包括Ficel(供應(yīng)商為Schering Berlin)和Unicell DX(供應(yīng)商為Dong Jin，美國)。在藍(lán)皮書的316頁，給出了一種以Profor ADC/M商標(biāo)出售的偶氮二甲酰胺成分的性質(zhì)是“SP gr.(比重)1.6。黃色粉末。分解溫度不低于205℃。所釋放的氣體的體積為220ml/g。”在藍(lán)皮書的316頁，給出了Profor ADC/M的性能和配料是“用于制造無味的、微孔硫化橡膠的氮?dú)忉尫虐l(fā)泡劑。特別適用于制造在比較高的溫度下進(jìn)行硫化的制品(例如在LCM裝置中的微孔成型)?！彼{(lán)皮書給出了一些可以購買對甲苯磺酰肼的商標(biāo)，其中包括Biofoam SH(供應(yīng)商為Rit-Chem)、Celogen TSH(供應(yīng)商為UniroyalChemical公司)、Expencel TSH(供應(yīng)商為Proquitec Industira)和UnicellH(供應(yīng)商為Dong Jin，美國)。在藍(lán)皮書的314頁描述了前面舉例說明的TSH發(fā)泡劑中的一種(Celogen TSH)的性質(zhì)是“SP gr.(比重)1.42。奶油色結(jié)晶狀粉末。熔點(diǎn)為125～150℃(257～302°F)。分解范圍為110～120℃(230～250°F)。氮?dú)饬?15cc/gm STP?！痹谒{(lán)皮書的314頁還進(jìn)一步描述了前面舉例說明的TSH發(fā)泡劑中的一種(Celogen TSH)的性能和配料是“用于NR、SBR、NBR、LLR、SR和硅橡膠的低溫發(fā)泡劑。氮?dú)獍l(fā)泡劑。能夠生產(chǎn)無味的微孔橡膠制品。不變色和不著色。對于硫化有輕微的反應(yīng)。對于在室溫下液態(tài)多硫化物橡膠的膨脹而言，Celogen TSH是一種優(yōu)秀的發(fā)泡劑?！彼{(lán)皮書給出了一些可以購買碳酸氫鈉的商標(biāo)，其中包括Dynacarb(供應(yīng)商為Littlern Corporation)。在藍(lán)皮書的314頁描述了Dynacarb的性質(zhì)是“SP gr.2.18。流動(dòng)性良好的、無粉塵的白色細(xì)粉粒?！痹谒{(lán)皮書的314頁描述了Dynacarb的性能和配料是“用于海綿狀物的小顆粒物?！彼{(lán)皮書給出了一些可以購買二亞硝基五亞甲基四胺(DNPT)的商標(biāo)，其中包括Opex(供應(yīng)商為Uniroyal Chemical公司)和Unicell G(供應(yīng)商為Dong Jin，美國)。在藍(lán)皮書的316頁描述了Opex的性質(zhì)是“借助于惰性載體的DNPT-80％活性。淡黃色粉末。Opex是可燃性物質(zhì)，應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)離所有的熱源、明火和火花。強(qiáng)酸和酸性鹽將造成Opex迅速的分解。與氧化劑和還原劑不能并存?！痹谒{(lán)皮書的314頁描述了Opex的性能和配料是“應(yīng)用于SBR、CR、NBR和EPDM的壓力所產(chǎn)生的閉孔特別有效。同時(shí)，在擠塑過程中會(huì)產(chǎn)生微小的氣泡結(jié)構(gòu)。硫化溫度為130℃(288°F)或更高。Opex和它的某些分解產(chǎn)物在天然和合成海綿橡膠中會(huì)顯示一定的硫化活化作用?？梢杂糜谥圃烀芏确秶艽蟮?、結(jié)構(gòu)均勻的閉孔型和開孔型海綿橡膠?！彼褂玫陌l(fā)泡劑的比例，以及所使用的特定的橡膠配方?jīng)Q定了所生產(chǎn)的海綿橡膠的最終的減震性能和摩擦系數(shù)。對于所生產(chǎn)橡膠的目標(biāo)用途的理想特性對發(fā)泡劑的比例和所使用的配方起到指導(dǎo)作用。
橡膠的硬度可以用本領(lǐng)域稱之為“硬度計(jì)”的裝置來測定。在技術(shù)上，標(biāo)準(zhǔn)的硬度標(biāo)度在本領(lǐng)域稱之為“肖氏A”硬度。在本發(fā)明的一個(gè)示范性實(shí)施方案中，一種具有肖氏A硬度為65～70的橡膠采用了閉孔型微孔海綿發(fā)泡誘導(dǎo)劑來發(fā)泡，直到所產(chǎn)生的海綿橡膠的硬度達(dá)到肖氏A硬度大約為35～40。
圖1是一個(gè)高水平的流程圖，它說明了確定發(fā)泡劑比例和制造所希望性質(zhì)的橡膠的配方的邏輯步驟。在第一步里，本發(fā)明為打算用于充氣輪胎的橡膠提供了一組所希望的性能參數(shù)，這組性能參數(shù)由回彈系數(shù)、減震系數(shù)和相對硬度系數(shù)等構(gòu)成。在第二步中，確定橡膠的配方，它給出了相應(yīng)于所述的回彈系數(shù)的橡膠回彈水平。在第三步中，確定發(fā)泡橡膠的配方，它將具有相應(yīng)于所述的減震系數(shù)的減震水平和相應(yīng)于所述的相對硬度系數(shù)的硬度測量值。然后，在第四步中將閉孔型微孔海綿發(fā)泡誘導(dǎo)劑用于所確定的橡膠配方中，來產(chǎn)生出發(fā)泡橡膠的配方，它具有相應(yīng)于所述的減震系數(shù)的減震水平和相應(yīng)于所述的相對硬度系數(shù)的硬度測量值。這里所使用的橡膠可以包括SBR(來自于各個(gè)供應(yīng)商的一種合成“天然”橡膠)、Stealth grade C4(供應(yīng)商為Stone Age Equipment公司，美國加州Redlands)、Stealth grade S1(供應(yīng)商為Stone Age Equipment公司，美國加州Redlands)和天然橡膠(可以從各個(gè)供應(yīng)商那里得到)。
在一個(gè)輪胎外層的實(shí)施方案中，發(fā)泡劑Celogen AZ(供應(yīng)商為Uniroyal Chemical公司)用來對肖氏A硬度大約為79的Stealth grade C4(供應(yīng)商為Stone Age Equipment公司，美國加州Redlands)橡膠進(jìn)行發(fā)泡后，其肖氏A硬度降低到大約為40。在第二個(gè)輪胎外層的實(shí)施方案中，發(fā)泡劑Celogen AZ(供應(yīng)商為Uniroyal Chemical公司)用來對肖氏A硬度大約為72的Stealth grade S1(供應(yīng)商為Stone AgeEquipment公司，美國加州Redlands)橡膠進(jìn)行發(fā)泡后，其肖氏A硬度降低到大約為40。在第三個(gè)輪胎外層的實(shí)施方案中，發(fā)泡劑CelogenAZ(供應(yīng)商為Uniroyal Chemical公司)用來對肖氏A硬度大約為70的SBR橡膠(來自于各個(gè)供應(yīng)商的一種合成“天然”橡膠)橡膠進(jìn)行發(fā)泡后，其肖氏A硬度降低到大約為40。
例如，在山地自行車下坡比賽的場合里，根據(jù)本發(fā)明，使用了閉孔型微孔海綿發(fā)泡誘導(dǎo)劑來對一種比較硬的、低回彈量、高減震的橡膠進(jìn)行了發(fā)泡，以便制造出閉孔型微孔海綿的輪胎外層。在一個(gè)下坡比賽用的山地自行車輪胎的實(shí)施方案中，對一種具有肖氏A硬度大約為60～65的橡膠用閉孔型微孔海綿發(fā)泡誘導(dǎo)劑進(jìn)行了發(fā)泡，直到所得的海綿橡膠的肖氏A硬度達(dá)到大約30～35。然后，根據(jù)本發(fā)明，將這個(gè)輪胎外層粘貼到一個(gè)非拉伸或有限拉伸的充氣輪胎的襯墊上。這種非拉伸或有限拉伸的充氣輪胎的襯墊通常用尼龍制造。關(guān)于如何將橡膠層粘貼到一個(gè)非拉伸或有限拉伸的充氣輪胎的襯墊上的方法，輪胎制造領(lǐng)域內(nèi)的人士是非常了解的。
在越野自行車比賽的場合里，希望輪胎具有很低的滾動(dòng)阻力。按照本發(fā)明，使用了閉孔型微孔海綿發(fā)泡誘導(dǎo)劑來對一種比較硬的、高回彈量的橡膠進(jìn)行了發(fā)泡，以便制造出閉孔型微孔海綿的輪胎外層。在一個(gè)越野比賽自行車輪胎的實(shí)施方案中，用閉孔型微孔海綿發(fā)泡誘導(dǎo)劑對一種具有肖氏A硬度大約為70～75的橡膠進(jìn)行了發(fā)泡，直到所得的海綿橡膠的肖氏A硬度達(dá)到大約40～45。然后，根據(jù)本發(fā)明，將這個(gè)輪胎外層粘貼到一個(gè)非拉伸或有限拉伸的充氣輪胎的襯墊上。
在潮濕路面騎自行車兜風(fēng)的場合下，希望有最大的表面接觸。按照本發(fā)明，使用了閉孔型微孔海綿發(fā)泡誘導(dǎo)劑來對一種比較硬的、非海綿的橡膠進(jìn)行了發(fā)泡，以便使得它的肖氏A硬度得到降低。結(jié)果是得到了一種具有高密度的閉孔型微孔海綿橡膠。在一個(gè)潮濕路面騎行的自行車輪胎的實(shí)施方案中，對一種具有大約為60～65肖氏A硬度的橡膠用閉孔型微孔海綿發(fā)泡誘導(dǎo)劑進(jìn)行了發(fā)泡，直到所產(chǎn)生的海綿橡膠的肖氏A硬度達(dá)到大約30～35。然后，根據(jù)本發(fā)明，將這個(gè)輪胎外層粘貼到一個(gè)非拉伸或有限拉伸的充氣輪胎的襯墊上。
作為對于按照本發(fā)明所制造的閉孔型微孔海綿橡膠硫化工藝的一部分，有時(shí)會(huì)在橡膠的外表面上形成一層“皮膚”，有時(shí)候，這層皮膚中所含有的閉孔型微孔要比更深層的橡膠中所含的氣泡少。圖2表示出了極端放大的情況下氣泡分布不均勻的情況。圖2表示出了在一個(gè)示例的閉孔型微孔海綿橡膠硫化過程中，從橡膠內(nèi)部5到外部6的氣泡密度減少的情況。在一些其他替代的閉孔型微孔海綿橡膠硫化過程中，氣泡的密度或多或少地分布得要均勻些。
圖3是一個(gè)示例外胎模子10-10’的橫截面圖，在模子10～10′中放置了橡膠來形成本發(fā)明實(shí)施方案所述的輪胎外層。如圖3所示，一個(gè)典型的輪胎模子是由放置在一起的l0和10′兩部分所構(gòu)成的。在本發(fā)明的單橡膠外層實(shí)施方案中，將閉孔型微孔海綿橡膠放在模子中以便形成輪胎的外層。如同具有橡膠領(lǐng)域普通技術(shù)知識的人所理解的那樣，預(yù)硫化橡膠是粘土狀物。為了形成輪胎的外層，要對放入模子中的橡膠施加壓力，使得橡膠能“流”到模子中去，然后再進(jìn)行硫化處理。
圖4是一個(gè)單外層橡膠輪胎20的剖面示意圖，其中，閉孔型微孔海綿橡膠80在本發(fā)明的單外層橡膠輪胎的實(shí)施方案中形成了輪胎的外層。如圖4所示，如同自行車輪胎制造領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所理解的那樣，一個(gè)珠子，例如用Kevlar或其他芳族聚酰胺纖維制成的30和31，被放入到模子10中的橡膠里去(圖3)。進(jìn)一步，如圖3所示，示例的模子10具有鉤爪14，利用它來形成輪胎外部的突出部，例如圖4到圖7所示的32和33。
對于本領(lǐng)域那些普通技術(shù)人員來說，上述實(shí)施方案的那些不違背本發(fā)明精神的其他改動(dòng)和變形是顯而易見的。例如，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員會(huì)理解，不違背本發(fā)明的精神，由多種橡膠構(gòu)成的輪胎外層，其中在輪胎外表面的一個(gè)或多個(gè)特定區(qū)域提供的每種橡膠，都可以通過硫化加以制造出來。圖5是在本發(fā)明第一個(gè)多橡膠輪胎外層的實(shí)施方案中，多橡膠外層40的剖面示意圖，其中，硬的非海綿橡膠60形成了輪胎的外部胎面花紋塊，分別是70和71；而閉孔型微孔海綿橡膠80形成了輪胎的內(nèi)部胎面花紋塊50。
為了形成如圖5例示的多橡膠輪胎外層40，將閉孔型微孔海綿橡膠80放入到圖3所示的輪胎外層模子10中的內(nèi)部胎面花紋鋸齒塊11上，將硬的非海綿橡膠60放入到圖3所示的輪胎外層模子10中的外部胎面花紋鋸齒塊12上，然后通過硫化將模中的橡膠加以硬化。根據(jù)本領(lǐng)域的已知標(biāo)準(zhǔn)對由閉孔型微孔海綿橡膠80和硬的非海綿橡膠60構(gòu)成的橡膠進(jìn)行選擇，使得橡膠80和60結(jié)合在一起形成長鏈。
選擇將橡膠80和60結(jié)合在一起的一種選擇標(biāo)準(zhǔn)可以是使用閉孔型微孔海綿發(fā)泡誘導(dǎo)劑來對與非海綿橡膠60具有同樣成分的橡膠進(jìn)行發(fā)泡，以便產(chǎn)生閉孔型微孔海綿橡膠80。
圖6是在本發(fā)明第二個(gè)多橡膠輪胎外層的實(shí)施方案中的多橡膠輪胎外層100的剖面示意圖，其中，硬的非海綿橡膠60形成了內(nèi)部的胎面花紋塊50，而閉孔型微孔海綿橡膠80形成了外部的胎面花紋塊70～71。
一旦根據(jù)本發(fā)明形成了輪胎的外層，例如20、40、100，那么外層，例如20、40、100就可以粘貼到一個(gè)非拉伸或有限拉伸的充氣輪胎的襯墊上。如圖7所示，所構(gòu)成的粘貼輪胎組件200就可以與其他的組件組合在一起，例如與輪緣120組合在一起形成如圖7所示的自行車輪胎300。圖7是在本發(fā)明第一個(gè)選擇性實(shí)施方案中，組合在一起的有內(nèi)胎的自行車輪胎300的剖面示意圖，該輪胎是將一個(gè)多橡膠外層40粘貼到一個(gè)充氣輪胎的襯墊上而形成一個(gè)粘貼輪胎組件200。如圖7所示，內(nèi)胎140內(nèi)充有空氣來使得外面的粘貼輪胎組件200膨脹起來。在無內(nèi)胎的充氣輪胎中(沒有圖示出來)，用來膨脹外面的粘貼輪胎組件200的空氣被密封在輪緣120和輪胎的外突出部分32和33之間。
本發(fā)明還提供了制造如圖10～11所示的鞋底外層220的一種方法。本發(fā)明所給出的鞋底外層如220是通過對閉孔型微孔海綿橡膠222(如圖10～11所示)進(jìn)行硫化得到的，而222則是通過在鞋底外層模子210(如圖8～9所示)中的比較硬的非海綿橡膠與非海綿橡膠221(如圖10～11所示)配制而成的。
圖8是鞋底模子的頂視圖，而圖9是鞋底模子的部分橫截面示意圖。與上面所述的將粘土狀的未硫化橡膠放入到模子中的方法一樣，將未硫化的固體橡膠放入到模子200中的鞋底“花紋”鋸齒201中去，將未硫化的閉孔型微孔海綿橡膠放入到模子200中此前放入的未硫化的固體橡膠上面。然后施加壓力使得橡膠流入模子里去。接著對已經(jīng)成型的鞋底外層進(jìn)行硫化，使得非海綿的固體橡膠與閉孔型微孔海綿橡膠“編織”在一起。圖10是由閉孔型微孔海綿橡膠和非海綿的固體橡膠構(gòu)成的鞋底外層的部分剖面示意圖。圖11是由閉孔型微孔海綿橡膠和非海綿的固體橡膠構(gòu)成的鞋底外層的底視圖。在鞋底外層的實(shí)施方案中，使用了發(fā)泡劑Celogen AZ(供應(yīng)商為Uniroyal Chemical公司)來對肖氏A硬度大約為72的Stealth grade S1(供應(yīng)商為Stone AgeEquipment公司，美國加州Redlands)橡膠進(jìn)行發(fā)泡后，其肖氏A硬度降低到大約為50。
在另一個(gè)鞋底外層的實(shí)施方案中，將未硫化的閉孔型微孔海綿橡膠放入到模子200的鞋底“花紋”鋸齒201中去，而將未硫化的固體橡膠放到模子200中此前放入的未硫化閉孔型微孔海綿橡膠的上面。
舉例的實(shí)施方案盡管本發(fā)明已經(jīng)在某些特殊的實(shí)施方案中加以了說明，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，可以進(jìn)行多方面的更改和變化是顯而易見的。因此，可以理解，本發(fā)明不僅僅限于上面所特別描述的那些實(shí)施方法。所以，這里所敘述的本發(fā)明的那些實(shí)施方案的所有的方面，都是舉例的說明，而不是對于實(shí)施的限制，本發(fā)明的范圍取決于附在后面的權(quán)利要求，而不是前面的說明。
權(quán)利要求
1.一種用相對較硬的固體橡膠調(diào)制用作充氣輪胎外層的閉孔型微孔海綿橡膠的方法，該方法包括用閉孔型微孔海綿發(fā)泡誘導(dǎo)劑對一種具有第一硬度測量值的相對較硬的固體橡膠進(jìn)行發(fā)泡，來生產(chǎn)出閉孔型微孔海綿橡膠，其中，第二硬度測量值要小于第一硬度測量值。
2.一種制造充氣輪胎的方法，該方法包括對含有由相對較硬的固體橡膠配制成的閉孔型微孔海綿橡膠的輪胎外層進(jìn)行硫化；以及將該外層粘貼到一個(gè)有限拉伸的充氣輪胎的襯墊上。
3.權(quán)利要求2的方法，其中所述的輪胎外層進(jìn)一步含有非海綿橡膠。
4.一種制造充氣橡膠輪胎的方法，該方法包括用模子制作由相對較硬的固體橡膠配制成的閉孔型微孔海綿橡膠輪胎外層；以及將用模子制作出來的該輪胎外層粘貼到一個(gè)有限拉伸的充氣輪胎的襯墊上。
5.一種制造充氣橡膠輪胎的方法，該方法包括將由相對較硬的固體橡膠配制成的閉孔型微孔海綿橡膠輪胎外層粘貼到一個(gè)有限拉伸的充氣輪胎的襯墊上。
6.權(quán)利要求5的方法，其中所述的輪胎外層進(jìn)一步含有非海綿橡膠。
7.一種充氣橡膠輪胎，該充氣橡膠輪胎包括含有由相對較硬的固體橡膠配制成的閉孔型微孔海綿橡膠輪胎外層，其中該外層被粘貼到一個(gè)有限拉伸的充氣輪胎的襯墊上。
8.權(quán)利要求7的充氣輪胎，其中所述的輪胎外層進(jìn)一步含有非海綿橡膠。
9.一種制造充氣橡膠輪胎外層的方法，該方法包括對由相對較硬的固體橡膠配制成的閉孔型微孔海綿橡膠輪胎外層進(jìn)行硫化處理。
10.權(quán)利要求9的方法，其中所述的輪胎外層進(jìn)一步含有非海綿橡膠。
11.一種充氣橡膠輪胎的輪胎外層，該外層包括由相對較硬的固體橡膠配制成的閉孔型微孔海綿橡膠。
12.權(quán)利要求11的輪胎外層，其中所述的輪胎外層進(jìn)一步含有非海綿橡膠。
13.一種制造閉孔型微孔海綿橡膠的方法，該方法包括根據(jù)充氣輪胎的使用意圖確定一組希望具有的性能參數(shù)，該組性能參數(shù)包括回彈系數(shù)、減震系數(shù)和相對硬度系數(shù)；確定具有與所述的回彈系數(shù)對應(yīng)的回彈量水平的橡膠配方；確定具有與所述的減震系數(shù)對應(yīng)的減震量水平的發(fā)泡橡膠配方；以及確定具有與所述的相對硬度系數(shù)對應(yīng)的硬度測量值的發(fā)泡橡膠配方。
14.權(quán)利要求13的方法，所述的方法進(jìn)一步包括使用閉孔型微孔海綿發(fā)泡誘導(dǎo)劑對所確定的橡膠配方制品進(jìn)行發(fā)泡，以便生產(chǎn)出具有與所述的減震系數(shù)對應(yīng)的減震量水平、以及具有與所述的相對硬度系數(shù)相對應(yīng)的減震值水平的發(fā)泡橡膠制品。
15.一種制造鞋底外層的方法，該方法包括使用閉孔型微孔海綿發(fā)泡誘導(dǎo)劑對相對較硬的固體橡膠進(jìn)行發(fā)泡，以生產(chǎn)出閉孔型微孔海綿橡膠；在鞋底外層模子中用非海綿橡膠對所述的閉孔型微孔海綿橡膠進(jìn)行硫化處理。
16.一種鞋底外層，該外層包括閉孔型微孔海綿橡膠，以及非海綿橡膠。
17.一種鞋底外層，該外層包括在鞋底外層模子中用非海綿橡膠硫化的閉孔型微孔海綿橡膠。
18.一種橡膠外層，該外層包括閉孔型微孔海綿橡膠，以及非海綿橡膠。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在充氣輪胎上制作閉孔型微孔海綿橡膠輪胎外層的方法，以及制作上述產(chǎn)品的方法。
文檔編號B29D30/06GK1630682SQ01818845
公開日2005年6月22日 申請日期2001年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月14日
發(fā)明者查爾斯·D·科爾三世 申請人:查爾斯·D·科爾三世