[发明专利]可膨胀隔离膜组件

说明书

可用作经受重复变形的制品中的隔离部件的隔离层组件。所述隔离层组件具有支撑层和膜层。所述隔离层组件具有双向波纹表面。所述表面可以是外表面或内表面，并由无槽纹型沟槽限定。

发明人：Edward N.Kresge和Peter W.Manders

要求相关申请的优先权

本申请要求2014年12月19日提交的美国临时申请系列号62/094,699的优先权，其公开内容通过引用全部并入本文。

发明领域

本发明涉及可膨胀隔离膜组件和制造这样的隔离膜组件的方法。所述隔离膜组件可用于非线性结构中，从而为该结构提供柔韧性。

发明背景

许多半结晶性热塑性树脂，例如聚酰胺和乙烯乙烯醇(EVOH)已经被并入各种隔离应用中，包括轮胎内衬，其中使用这样的半结晶性热塑性聚合物的相对薄的膜代替相对更厚的相对更高透过性的橡胶层。薄膜的使用允许轮胎制造商降低轮胎内衬部分的重量分量并获得内衬层更高的气密性特性。然而，因为与形成轮胎的其它弹性体和增强弹性体层相比，含有热塑性树脂的膜是相对刚性和非弹性的，因此使用热塑性树脂作为内衬层膜或用于轮胎的内衬组合物中是有问题的；因此当用作隔离膜提供与更常规的弹性体内衬所显示的保留率相当的或更好的空气或其它流体保留率时，得不到最佳的结果。

具有期望的阻隔性能的热塑性树脂或聚合物通常是半结晶性的，并且从扩散气体分子由于结晶区域中的低自由体积在结晶区域中具有低溶解度和低扩散速率这一事实得到它们的不可透过性。已经发现，热塑性树脂的半结晶性质导致在载荷下屈服，这是导致材料中显微结构变化的耗散机理，这与交联橡胶形成对比，其中变形基本上是可逆的。因此，热塑性聚合物膜在重复载荷或变形下经受疲劳退化，这可能导致包含热塑性膜的隔离层的阻隔性能过早的失效。这样的失效包括薄膜与下面的轮胎主体之间的相对高剪切应力的形成，其可能随后在大面积上分层，从而导致空气保留率的降低。该剪切应力随着隔离层刚性的增加而增加。

在隔离层中使用热塑性树脂的另一个益处是相对于常规的弹性体复合内衬可以在减少质量的同时得到相当的或提高的流体保留率，这可以通过降低轮胎的质量而转化为提高的燃料效率。另外，隔离层中热塑性树脂的更高的刚性(其是模量和截面的乘积)转变为相对于弹性体内衬能够承载更多载荷的隔离层。然而，热塑性树脂的更高的刚性，加上可能是滞后的或非弹性的内在的屈服行为，导致更高的滚动阻力，这对于内衬的性能是有害的。为了最小化滚动阻力，并且防止或至少减小衬垫内的塑性变形(这可能是导致引起疲劳载荷下耐久性降低的滞后损耗的根本原因)，期望最小化内衬中的滞后损耗。

当刚性膜例如热塑性树脂膜固定于更柔顺的基底上，然后受压时，刚性膜可能屈曲或折痕。类似地，当轮胎的胎壁弯折时，使内层和最内表面受压，刚性内衬膜可能屈曲或皱折；参见图1a和1b。在这样的压缩变形下，可以形成沟(sulcus)(由凹槽底部的至少一个锐角侧面或尖锐的拐点所限定的深的窄槽；其复数形式是sulci)，形成应力和应变奇点。如轮胎转动期间可能经历的，在经历重复的这样的变形后，在内衬膜中在沟的底部位置开始形成裂纹。当刚性膜内衬中形成裂纹时，其可以导致在与相邻更软的弹性体层的界面处的高剪切应力集中，并可能引起膜内衬的分层。