ESTRUCTURA COMPUESTA DE ELASTOMERO.(ES2187959)

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OFICINA ESPAÑOLA DE
PATENTES Y MARCAS
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kInt. Cl. : B29C 70/20
11 Número de publicación:
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ESPAÑA
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//B29K 21:00
TRADUCCION DE PATENTE EUROPEA
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kNúmero de solicitud europea: 98918295.1
kFecha de presentación: 17.04.1998
kNúmero de publicación de la solicitud: 1 015 233
kFecha de publicación de la solicitud: 05.07.2000
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54 Tı́tulo: Estructura compuesta de elastómero.
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73 Titular/es: THE GOODYEAR TIRE &
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72 Inventor/es: Prakash, Amit;
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74 Agente: Morgades Manonelles, Juan Antonio
30 Prioridad: 29.05.1997 US 865449
RUBBER COMPANY
1144 East Market Street
Akron, Ohio 44316-0001, US
45 Fecha de la publicación de la mención BOPI:
16.06.2003
45 Fecha de la publicación del folleto de patente:
ES 2 187 959 T3
16.06.2003
Aviso:
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Oare, Thomas Reed;
Tubb, Gary Edwin y
Hall, Robert Edward
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En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicación en el Boletı́n europeo de patentes,
de la mención de concesión de la patente europea, cualquier persona podrá oponerse ante la Oficina
Europea de Patentes a la patente concedida. La oposición deberá formularse por escrito y estar
motivada; sólo se considerará como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de
oposición (art. 99.1 del Convenio sobre concesión de Patentes Europeas).
Venta de fascı́culos: Oficina Española de Patentes y Marcas. C/Panamá, 1 – 28036 Madrid
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DESCRIPCION
Estructura compuesta de elastómero.
La presente solicitud de Patente de Invención
consiste, conforme indica su enunciado, en una
“Estructura compuesta de elastómero”, cuyas
nuevas caracterı́sticas de construcción, conformación y diseño cumplen la misión para la que
especı́ficamente ha sido proyectada, con una seguridad y eficacia máximas y proporcionando numerosas ventajas tal como se detallará en la presente memoria.
La presente invención se refiere a artı́culos de
caucho reforzados con cordones.
Son bien conocidos en la técnica materiales
elastómeros reforzados con series de capas paralelas yuxtapuestas para conseguir una mayor resistencia a la tracción.
A modo de ejemplo, en la patente americana
n◦ 5.244.436 de Kurokawa se describen unas cintas de transmisión de potencia. Esta patente describe una cinta en V que comprende una pluralidad de cordones de transferencia de carga que se
extienden longitudinalmente encastrados en una
capa de caucho adhesivo; una sección de compresión que presenta una pluralidad de cordones
que se prolongan lateralmente encastrados en una
segunda capa de caucho; y una capa de caucho de
refuerzo intercalada entre dichas capas para mantener un espacio entre ellas y evitar ası́ el contacto
involuntario entre los cordones que se extienden
lateralmente y los cordones de transferencia de
carga.
Otros productos tales como cintas transportadoras, neumáticos y mangueras también se refuerzan de manera similar con cordones.
La patente americana n◦ 3.607.592 describe
una plataforma de caucho portátil que presenta
una tela de cordón de acero cauchutado (3) y
(6) separada por una capa de elementos textiles
transversales para conseguir una rigidez longitudinal en un solo sentido. Esa invención se referı́a a
unas plataformas portátiles adecuadas para utilizarse, por ejemplo, como puentes temporales, pasarelas y otros tipos de puentes, ası́ como calles
temporales sobre suelo no firme o pantanos.
De acuerdo con esa invención, una plataforma
portátil comprendı́a una composición textil que
presenta encastrada en la misma un refuerzo compuesto que comprende un refuerzo textil junto
con por lo menos dos capas de cordones metálicos
substancialmente inextensibles transversales y flexibles individualmente, disponiéndose los cordones metálicos de cada capa substancialmente paralelos entre sı́ y substancialmente en ángulo recto
respecto a la longitud de la plataforma, siendo la
separación de las capas de cordones metálicos suficiente para conferir un grado substancial de rigidez transversal sobre la plataforma en conjunto,
y quedando dispuesto un constituyente textil del
refuerzo compuesto intercalado entre cada capa
de cordones metálicos transversales y la capa de
cordones metálicos transversal contigua.
De acuerdo con un aspecto de esa invención,
una plataforma portátil tal como se ha descrito
anteriormente presentaba un refuerzo compuesto
que incluye una capa de cordones metálicos longitudinales substancialmente inextensibles que se
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disponen substancialmente paralelos entre sı́ y a
la longitud de la plataforma, quedando dispuesta
dicha capa de cordones metálicos longitudinales
entre un constituyente textil intercalado del refuerzo compuesto y la capa de cordones metálicos
transversales que se dispone más cerca de la superficie de soporte de cargas de la plataforma.
Los cordones metálicos longitudinales eran
continuos o bien discontinuos. Si son discontinuos, pueden disponerse en paralelo, superponiéndose entre sı́. Los cordones metálicos discontinuos pueden presentar cualquier longitud adecuada.
Habitualmente, los cordones metálicos son
cordones de acero. Los cordones de acero se componen de filamentos de cable de acero retorcidos
entre sı́; por ejemplo, los cordones pueden estar
compuestos de seis a 24 hilos de cable de acero de
un diámetro de aproximadamente 0,001 a 0,010
pulgadas (0,025 mm a 0,25 mm). Los cordones
se disponı́an normalmente apretados unos junto
a los otros y pueden quedar dispuestos apropiadamente en una densidad de ocho a 24 cordones
por pulgada (3 a 10 cordones por cm).
Preferiblemente, el refuerzo compuesto consistı́a en dos capas de cordones de acero transversales con una única capa de refuerzo textil entre
ellas y una capa de cordones de acero longitudinales dispuestas entre la capa textil y la capa
de cordones de acero transversales que se dispone
más cerca de la superficie de soporte de cargas de
la plataforma.
Esta invención de la técnica anterior disponı́a
una plataforma portátil que puede levantarse simplemente aplicando una tensión moderada, por
ejemplo de unas 50 a 80 libras por pulgada (9
a 14 kg/cm) desde los soportes en los extremos.
La plataforma presenta una excepcional rigidez
transversal, de manera que no se produce alabeo de los bordes en cualquier grado no deseado
cuando una persona o vehı́culo se encuentra sobre la plataforma o se desplaza a lo largo de la
misma con el peso actuando en los bordes de la
plataforma, y de modo que la torsión de la plataforma se limita. La plataforma puede enrollarse
y transportarse en rodillos apropiados.
Además, la capa de cordones metálicos longitudinales por encima del refuerzo textil proporciona una rigidez longitudinal respecto a las cargas que actúan sobre la superficie de soporte de
cargas de la plataforma.
Pueden añadirse también cordones metálicos
longitudinales continuos a la resistencia a la
tracción de la plataforma, mientras que cuando se
utilizaban cordones metálicos longitudinales discontinuos, aunque proporcionaban rigidez longitudinal a la plataforma, la resistencia a la tracción
solamente la proporcionaba entonces el refuerzo
textil. Debido a la naturaleza substancialmente
inextensible de los cordones longitudinales no
puede producirse alabeo incluso si los cordones
metálicos son discontinuos, a menos que el refuerzo textil por debajo de los cordones metálicos
longitudinales discontinuos se estire de manera
apreciable lo cual requiere una fuerza considerable. No obstante, la plataforma puede enrollarse
con facilidad con la superficie de soporte de cargas
más exterior en el rodillo debido a que el doblado
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de la plataforma en esta dirección simplemente requiere una compresión circunferencial del refuerzo
textil por debajo de los cordones metálicos inextensibles.
La presente invención descrita aquı́ ha descubierto una manera nueva y útil de crear una estructura compuesta que presenta una diferencia
en rigidez a la flexión creada por un cambio en el
módulo de resistencia entre dos series distintas y
separadas de cordones paralelos o por un cambio
en el porcentaje de elongación de los cordones.
Una estructura reforzada con cordones de
elastómero compuesta (45) presenta una primera
superficie exterior (42) y una segunda superficie
exterior (44). La primera y la segunda superficie
(42, 44) se encuentran separadas. En el interior
de la estructura de elastómero (45) se encuentran
dos series distintas de cordones paralelos (41, 43).
La primera serie de cordones paralelos (41) presenta un primer módulo E de X. La segunda serie
de cordones paralelos (43) presenta un segundo
módulo E mayor que X, preferiblemente aproximadamente 10 gPa. Los cordones (41, 43) de la
primera y segunda serie se encuentran encapsulados en el material elastómero. Los cordones (41,
43) de ambas series son substancialmente paralelos y quedan separados de la otra serie. La primera serie de cordones (41) se encuentran situados cerca de la primera superficie (42), mientras
que la segunda serie de cordones (43) se encuentran situados cerca de la segunda superficie (44).
La estructura compuesta (45) presenta una rigidez a la flexión transversal a la serie de cordones
(41, 43) y generalmente normal a la primera y
la segunda superficie (42, 44) es mayor en una
dirección que en la otra.
El número de cordones (41) de la primera serie
puede ser mayor, el mismo o menor que el número
de cordones (43) de la segunda serie.
Preferiblemente, los cordones (43) de la segunda serie son substancialmente inextensibles y
presentan un porcentaje de elongación bajo carga
menor que los cordones (41) de la primera serie.
Las figuras n◦ 1A y 1B muestran la estructura
compuesta que está siendo cargada transversalmente sobre cada primera y segunda superficie
(25) respectivamente.
Las figuras n◦ 2A, 2B muestran vistas en
sección transversal de un neumático (10) que utiliza la estructura compuesta de la invención;
Las figuras n◦ 3A, 3B y 3C muestran las estructuras de los flancos compuestos en una vista
esquemática de los neumáticos de las figuras n◦
2A, 2B de un neumático de la técnica anterior.
Para una mejor apreciación del concepto inventivo se construyó una estructura de muestra
de prueba (45) tal como se muestra en las figuras n◦ 1A y 1B. Por simplificación, las capas de
caucho eran todas del mismo tipo con las mismas
propiedades. Los cordones paralelos de refuerzo
(41) se colocaron a una profundidad (D1) de 3,1
mm y eran cordones de rayón con un módulo de
13 GPa y presentaban un recuento de hilos por
pulgada (epi) de 30 (11,8 hilos por cm). Los cordones paralelos de refuerzo (43) eran cordones de
acero de una configuración 1 + 5 x 18 mm a 18
epi (7,1 hilos por cm) y estaban orientados paralelos a los cordones de rayón (41) y quedaban
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(41), estando también los cordones de acero (43)
a una distancia (D3) de 8,32 mm desde el fondo
de la muestra (45). La muestra de prueba (45)
presentaba un tramo o longitud de prueba (L) en
puntos de carga de 2,4 mm y una anchura (W) de
38 mm. El espesor de (10) era la suma de (D1,
D2, D3).
La muestra de prueba rectangular (45) fue
cargada primero tal como se muestra en la figura
n◦ 1A y en una desviación de 10 mm se registró
una carga de 64 N (newtons). La muestra (45)
fue cargada después como en la figura n◦ 1B. La
inversión de la carga superior e inferior en la desviación resultante a 10 mm requirió una carga de
136N (newtons). Una segunda muestra de prueba
idéntica a la primera muestra pero con solamente
dos capas de cordones de rayón (41) fue cargada
como en la figura n◦ 1A, siendo la carga resultante
solamente de 20N (newtons).
Toda la muestra de tela de rayón (45) es similar a las estructuras de la técnica anterior. Esta
prueba demostró que un compuesto que presenta
dos capas de cordones de módulo de resistencia
muy diferente puede dar lugar a una gran diferencia en rigidez a flexión dependiendo de la dirección de la carga. La carga en las figuras n◦ 1A
y 1B generó el tensionamiento o compresión de
los cordones (41, 43) dependiendo de la dirección
en la que se aplicó la carga.
Se probó seguidamente la aplicación de este
principio en un neumático de prueba de tamaño
P235/55R17. El neumático (100) de la figura
n◦ 3A, que es el neumático de la técnica anterior similar al neumático (20) de la figura n◦ 2A,
pero presentando solamente cordones de rayón
(410, 410) en telas (380, 400), se utilizó como
neumático de control. En la configuración de la
figura n◦ 3B se analizó un neumático de igual configuración y tamaño en la que los cordones (43) de
la tela (40) eran cordones de acero 1 + 5 .18 mm
que presentan un epi de 18 que se colocó radialmente hacia fuera de las cuerdas de rayón (41) de
la tela (38) que era la misma que la tela (380) del
neumático de la técnica anterior.
Todos los otros materiales de construcción
eran los mismos para el neumático de control
(200) y el primer neumático de prueba (20). El
neumático de control de tela de rayón (200) presentaba una constante de muelle eficaz a 26 psi
(1,8 bar) de 1516 libras/pulgada (271 Kg/cm),
a 35 psi (2,4 bar) una constante de muelle de
1787 libras/pulgada (319 Kg/cm). El primer
neumático de prueba presentaba una constante
de muelle inflado a 26 psi (1,8 bar) de 1541
libras/pulgada (275 Kg/cm) y a 35 psi (214
bar) una constante de 1816 libras/pulgada (324
Kg/cm). En un inflado a 0 psi (0 bar) la constante
de muelle del primer neumático de prueba era de
773 libras/pulgada (138 Kg/cm). Se construyó un
segundo neumático de prueba en el que los cordones de rayón (41) se colocaron en la tela (40) y
quedaron radialmente hacia afuera de los cordones de acero (43) de la tela (38) tal como se muestra en la figura n◦ 3C. Este segundo neumático de
prueba presentaba constantes de muelle a 26 psi
(1,8 bar) y 35 psi (2,4 bar) de 1557 (278 Kg/cm) y
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1847 (330 Kg/cm), respectivamente. A un inflado
de 0 la constante de muelle del segundo neumático
de prueba era de 789 libras/pulgada (141 Kg/cm).
Tal como puede apreciarse de la aplicación del
concepto, no es necesario que la serie de cordones
(41) queden separados de manera uniforme desde
la serie de cordones (43) con el fin de conseguir
el diferencial de rigidez a flexión, sin embargo la
posición de separación máxima conseguirá o será
la posición de máxima rigidez.
Tal como puede apreciarse adicionalmente de
la aplicación en un neumático, la estructura compuesta puede ser curvada o no lineal.
Este principio inventivo general, cuando se
aplica a un artı́culo de elastómero, significa que
podrı́an realizarse muelles compuestos o artı́cu-
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los de amortiguación de choques similares que
presenten constantes de muelle direccionales en
función del módulo de resistencia o la elongación
del cordón.
Tal como puede apreciarse también, el eje de
flexión (A) de las estructuras está situado más
cerca de los cordones de módulo de resistencia
más elevado.
Descrito suficientemente en qué consiste la
presente invención en correspondencia con los dibujos adjuntos, se comprenderá que podrán introducirse en la misma cualquier modificación de detalle que se estime conveniente, siempre y cuando
las caracterı́sticas esenciales de la invención resumidas en las siguientes reivindicaciones no sean
alteradas.
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REIVINDICACIONES
1. Estructura compuesta de elastómero que
comprende:
una primera superficie exterior (42) y una segunda superficie exterior (44), quedando separada
la segunda superficie exterior (44) de la primera
superficie exterior (42), estando caracterizada
la estructura compuesta de elastómero (45) en
que comprende:
una primera serie de cordones paralelos (41)
que presenta un primer módulo de resistencia E
de X y una segunda serie de cordones paralelos
(43) que presenta un segundo módulo E mayor
que X, quedando encapsulados los cordones (41)
de la primera serie y la segunda serie en el material elastómero, siendo los cordones (41) de la
primera serie substancialmente paralelos y orientados de manera similar respecto a los cordones
(43) de la segunda serie, quedando la primera serie de cordones (41) más cerca de la primera superficie exterior (42), quedando la segunda serie
de cordones (43) cerca de la segunda superficie
exterior (44); y
en que la estructura compuesta (45) presenta
una rigidez a flexión transversal a la primera y
la segunda serie de cordones (41, 43), siendo la
rigidez a flexión cuando se aplica una carga a la
primera superficie exterior (42) substancialmente
diferente que cuando se aplica la carga a la segunda superficie exterior.
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2. Estructura compuesta de elastómero según
la reivindicación 1, caracterizada en que el
número de cordones (41) de la primera serie es
mayor que el número de cordones (43) de la segunda serie.
3. Estructura compuesta de elastómero (45)
según la reivindicación 1, caracterizada en que
los cordones (41) de la primera serie presentan un
porcentaje de elongación mayor que los cordones
(43) de la segunda serie.
4. Estructura compuesta de elastómero (45)
según la reivindicación 3, caracterizada en que
los cordones (43) de la segunda serie son substancialmente inextensibles.
5. Estructura compuesta de elastómero (45)
según la reivindicación 1, caracterizada en que
la primera serie cordones (41) no se encuentra separada de manera uniforme de dicha segunda serie de cordones (43).
6. Estructura compuesta de elastómero (45)
según la reivindicación 1, caracterizada en que
la estructura compuesta (45) es no lineal.
7. Estructura compuesta de elastómero (45)
según la reivindicación 6, caracterizada en que
la estructura compuesta es un componente de tela
para un neumático, presentando el componente
telas reforzadas con cordones, presentando una
tela cordones (41) de un módulo de resistencia
E de X y presentando otra tela cordones (43) de
módulo de resistencia E mayor que X.
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NOTA INFORMATIVA: Conforme a la reserva
del art. 167.2 del Convenio de Patentes Europeas (CPE) y a la Disposición Transitoria del RD
2424/1986, de 10 de octubre, relativo a la aplicación
del Convenio de Patente Europea, las patentes europeas que designen a España y solicitadas antes del
7-10-1992, no producirán ningún efecto en España
en la medida en que confieran protección a productos quı́micos y farmacéuticos como tales.
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Esta información no prejuzga que la patente esté o
no incluı́da en la mencionada reserva.
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