(57)【要約】【解決手段】  コンクリートミキサーは、内側表面と外側表面を有する胴部を含んでいる。ブレードは、コンクリートを混合するために内側表面から伸張しており、リングは、胴部を回転させるために、胴部の外側表面の回りに配置されている。膨張可能なジョイントは、胴部とリングの間の異なる熱係数に対応するため、リングと胴部の外側表面の間に、圧縮された状態で設けられている。【選択図】          図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１界面と、
第２界面と、
前記第１界面と前記第２界面の間に注入され、前記第１界面と前記第２界面に対して膨張し、固化する結合剤と、を備えている装置。
【請求項２】
前記結合剤は、独立気泡を有している、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記結合剤は、最小自由上昇密度が約０．４５ｇ／ｃｃであり、最大金型内密度が約１．０ｇ／ｃｃである、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記結合剤は均質である、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記結合剤は、第１材料とマイクロ繊維を含んでいる、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記結合剤は、前記第１界面と前記第２界面に押し付けられた状態で完全に硬化する、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記第１及び第２界面の間で固化した結合剤は、約３．５パーセント以下の圧縮を有している、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記第１界面により提供される外側表面を有するコンクリートミキサードラムを含んでいる、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記第２界面を提供するリングを含んでいる、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記結合剤は、界面活性剤を含んでいる、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１界面は第１の熱膨張係数を有する第１構造体によって提供され、前記第２界面は第２の異なる熱膨張係数を有する第２構造体によって提供される、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記第２界面は、前記第１界面とは反対側の、空洞の一部であり、前記固化した結合剤は、前記空洞を完全に満たす、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記空洞の第１の側から前記空洞の第２の反対の側へ伸張する構造体を含んでおり、前記結合剤は、気泡性であり、その自由上昇密度対その金型内密度の割合は、３３％から４７％であり、その自由上昇密度は０．４８から０．６ｇ／ｃｃの範囲にあり、その最大金型内密度は約０．９ｇ／ｃｃである、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記第１界面は金属材料で形成され、前記第２界面は非金属材料で形成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記結合剤は、ポリイソシアネート、ポリオール、及び核形成剤の組み合わせで形成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記核形成剤は、空気を備えている、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記結合剤は、ポリイソシアネート、ポリオール、及び揺変性成分の組み合わせで形成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
前記揺変性成分は、粉砕繊維を備えている、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記結合剤は、ポリイソシアネート、ポリオール、及び水の組み合わせで形成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項２０】
第１表面と、
前記第１表面と相対し、少なくとも部分的には第２表面によって形成されている空洞と、
前記第２表面の少なくとも一部分に塗布されている剥離剤と、
前記空洞に注入される結合剤であって、膨張して固化し、前記空洞を満たし、前記第１表面に接触する、結合剤と、を備えている装置。
【請求項２１】
前記結合剤は、約３．５パーセント未満の圧縮永久歪の下にある、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記結合剤を前記第１表面に固定する接着剤を前記第１表面上に含んでいる、請求項２０に記載の装置。
【請求項２３】
前記空洞の第１の側から、前記空洞の第２の反対の側に伸張する構造体を含んでおり、前記結合剤は、前記構造の回りに完全に伸張している、請求項２０に記載の装置。
【請求項２４】
内側表面と外側表面を有する胴部と、
前記内側表面から伸張しているブレードと、
前記胴部の回りのリングと、
前記リングと前記胴部の間で圧縮されているマイクロ気泡性ポリウレタンエラストマー材料と、を備えているコンクリート混合ドラム。
【請求項２５】
前記マイクロ気泡性材料は、前記胴部を取り囲んでいる、請求項２４に記載のドラム。
【請求項２６】
前記マイクロ気泡性材料は、前記胴部と前記リングの少なくとも一方に直接連結されている、請求項２４に記載のドラム。
【請求項２７】
前記リングは、前記胴部に相対している空洞を含んでおり、前記気泡性材料は、前記空洞内に受け入れられる、請求項２４に記載のドラム。
【請求項２８】
前記リングは、前記空洞の第１の側から前記空洞の第２の反対の側に伸張する構造を含んでおり、前記気泡性材料は、前記構造を取り囲んでいる、請求項２７に記載のドラム。
【請求項２９】
前記結合剤は、前記ドラムと前記リングの間に注入され、膨張し、固化することにより作り出される構成を有している、請求項２４に記載のドラム。
【請求項３０】
前記結合剤は、前記リングと前記胴部に対して固化する、請求項２９に記載のドラム。
【請求項３１】
前記結合剤は、前記ドラムと前記リングの間に注入され、固化することにより作り出される構成を有している、請求項２４に記載のドラム。
【請求項３２】
前記胴部は、第１の熱膨張係数を有しており、前記リングは、第２の異なる熱膨張係数を有しており、マイクロ気泡性材料は、第３の熱膨張係数を有している、請求項２４に記載のドラム。
【請求項３３】
前記胴部は非金属の外側構造層を有しており、前記リングは、前記胴部に相対する、金属の構造層を有している、請求項３２に記載のドラム。
【請求項３４】
前記リングは金属である、請求項３３に記載のドラム。
【請求項３５】
前記胴部の前記構造層は、繊維ガラスを含んでいる、請求項３３に記載のドラム。
【請求項３６】
前記胴部は、前記構造層の内側にポリマー層を含んでいる、請求項３５に記載のドラム。
【請求項３７】
前記ポリマー層は均質である、請求項３６に記載のドラム。
【請求項３８】
前記ポリマー層は、ポリウレタンを備えている、請求項３７に記載のドラム。
【請求項３９】
前記マイクロ気泡性材料は気泡を含んでおり、その自由上昇密度対その金型内密度の割合は、３３％から４７％であり、その自由上昇密度は０．４８から０．６ｇ／ｃｃの範囲にあり、その最大金型内密度は０．９ｇ／ｃｃである、請求項２４に記載のドラム。
【請求項４０】
前記マイクロ気泡性材料は、前記胴部と前記リングの間に注入され、膨張し、固化することにより作り出される構成を有する結合剤を備えている、請求項２４に記載のドラム。
【請求項４１】
前記結合剤は、独立気泡を有している、請求項４０に記載のドラム。
【請求項４２】
前記結合剤は、体積で５％以下の気泡を有している、請求項４０に記載のドラム。
【請求項４３】
前記結合剤は均質である、請求項４０に記載のドラム。
【請求項４４】
前記結合剤は、第１材料とマイクロ繊維を含んでいる、請求項４０に記載のドラム。
【請求項４５】
前記結合剤は、前記ドラムと前記リングに押し付けられた状態で完全に硬化する、請求項４０に記載のドラム。
【請求項４６】
前記結合剤は、ポリイソシアネート、ポリオール、及び核形成剤の組み合わせで形成されている、請求項４０に記載のドラム。
【請求項４７】
前記核形成剤は、空気を備えている、請求項４０に記載のドラム。
【請求項４８】
前記結合剤は、ポリイソシアネート、ポリオール、及び揺変性成分の組み合わせで形成されている、請求項４０に記載のドラム。
【請求項４９】
前記揺変性成分は、粉砕繊維を備えている、請求項４０に記載のドラム。
【請求項５０】
前記結合剤は、ポリイソシアネート、ポリオール、及び水の組み合わせで形成されている、請求項４０に記載のドラム。
【請求項５１】
内側表面と外側表面を有する胴部と、
前記内側表面から伸張しているブレードと、
前記胴部の回りのリングであって、前記リングの内側表面上には少なくとも部分的に剥離剤が塗布されている、リングと、
前記リングと前記胴部の前記外側表面との間で圧縮された状態にある膨張可能なジョイントと、を備えているコンクリート混合ドラム。
【請求項５２】
界面の間に結合剤を注入する段階と、
前記結合剤に核形成を起こさせ、前記結合剤を膨張させて、前記界面と接触させ、圧縮状態に置かれるようにする、結合剤に核形成を起こさせる段階と、
前記界面と接触している状態で前記結合剤を固化させる段階と、から成る方法。
【請求項５３】
前記結合剤に核形成を起こさせる段階は、前記結合剤内に拡散しているマイクロ繊維を撹拌する段階を含んでいる、請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
前記結合剤に核形成を起こさせる段階は、前記結合剤内の界面活性剤を撹拌する段階を含んでいる、請求項５２に記載の方法。
【請求項５５】
前記結合剤に核形成を起こさせる段階は、前記結合剤の中にガスを注入する段階を含んでいる、請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
前記結合剤に核形成を起こさせる段階は、前記結合剤が固化する前に、前記結合剤に水を加える段階を含んでいる、請求項５２に記載の方法。
【請求項５７】
前記結合剤に核形成を起こさせる段階は、前記結合剤内に気泡を形成する段階を含んでいる、請求項５２に記載の方法。
【請求項５８】
前記気泡は、前記結合剤の体積の５％以下を構成している、請求項５６に記載の方法。
【請求項５９】
前記界面は、
第１界面と、
前記第１界面と相対する空洞を形成している第２界面と、を含んでいる、請求項５２に記載の方法。
【請求項６０】
前記結合剤は、固化すると前記空洞を完全に満たす、請求項５８に記載の方法。
【請求項６１】
構造体は、前記空洞の第１の側から第２の反対の側に伸張し、前記結合剤は、固化すると前記構造体を完全に取り囲む、請求項５９に記載の方法。
【請求項６２】
前記界面は、ドラム表面を備えた第１界面を含んでいる、請求項５２に記載の方法。
【請求項６３】
前記界面は、リング表面を備えた第２界面を含んでいる、請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
前記ドラム表面は、構造体層に支持されており、前記構造体層と前記リング表面は、異なる熱膨張係数を有している、請求項６２に記載の方法。
【請求項６５】
前記リング表面は金属であり、前記構造体層は非金属である、請求項６３に記載の方法。
【請求項６６】
前記構造体層は、繊維ガラスを含んでいる、請求項６４に記載の方法。
【請求項６７】
第１界面を提供している外側表面を有するドラムを、第２界面を提供している内側環状表面を有するリング内に配置する段階を含んでいる、請求項５２に記載の方法。
【請求項６８】
前記リングは、前記ドラムの前記外側表面と接触していない、請求項６７に記載の方法。
【請求項６９】
前記結合剤の注入の間に、前記ドラムをサポートに載せ、前記リングを前記サポートに載せる段階を含んでいる、請求項６７に記載の方法。
【請求項７０】
リングを、コンクリート混合ドラムの胴部の回りに、そして前記胴部に接合させる方法において、
気泡性材料を、圧縮された状態で前記リングと前記胴部の間に配置する段階から成る、方法。
【請求項７１】
前記気泡性材料を、前記リングと前記胴部に接着させる段階を含んでいる、請求項７０に記載の方法。
【請求項７２】
前記気泡性材料を配置する前記段階は、前記リングと前記胴部の間に材料を注入する段階を含んでいる、請求項７０に記載の方法。
【請求項７３】
前記材料に核形成を起こさせ、前記材料内に気泡を形成する段階を含んでいる、請求項７０に記載の方法。
【請求項７４】
前記気泡は、前記材料の体積の５％以下である、請求項７３に記載の方法。
【請求項７５】
前記気泡性材料は、前記リングと前記胴部を間隔を空けて配置する、請求項７０に記載の方法。
【請求項７６】
前記リングの表面に剥離剤を塗布する段階を更に含んでいる、請求項７０に記載の方法。
【請求項７７】
前記気泡性材料は、約３．５パーセント未満の圧縮永久歪を有している、請求項７０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、膨張可能なジョイントに関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）（１）に基づき、２００５年１１月２１日出願の米国仮特許出願第６０／７３８，５２５号「膨張可能なジョイント」、及び２００５年１２月２０日出願の米国仮特許出願第６０／７５２，２４４号「膨張可能なジョイント」に対する優先権の恩典を請求する（それら全体を参考文献として援用する）。
【０００３】
２つ又はそれ以上の構造を互いに接合させることは、構造自体の性質又は特性が異なるために、時には難しいこともある。例えば、材料同士が、異なる熱膨張係数を有していることもある。その結果、一方の構造は第１程度膨張し、他方の構造は更に大きく第２程度膨張し、結合ポリマーは第３程度膨張することになる。これらの異なる膨張の程度は、２つの構造を分離させるかもしれないし、構造の間の接合を弱めるかもしれない。技術があれば、一方の界面対他方の界面の強度を好適に改良し、好適な界面において応力を無くすることができる。更に、先行技術のジョイントに付帯する困難を解決する膨張可能なジョイントを提供することが望ましい。また、衝撃吸収剤として働く材料の能力を高め、膨張可能な弾性ジョイントの衝撃及び疲労荷重を支え、これに耐えるために、膨張可能なポリマーの圧縮永久歪は、望ましくは２５％の撓みで約３．５％未満である膨張可能なジョイントを提供することが必要とされている。
【特許文献１】米国仮特許出願第６０／７３８，５２５号
【特許文献２】米国仮特許出願第６０／７５２，２４４号
【特許文献３】米国特許第６，７６４，０８５号
【特許文献４】国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ２００３／０２５６５４号
【特許文献５】米国特許出願第１１／２７５２９０号
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の装置は、第１界面と、第２界面と、前記第１界面と前記第２界面の間に注入され、前記第１界面と前記第２界面に対して膨張し、固化する結合剤と、を備えている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
図１は、２つの構造体１４、１６の間に接合部又はジョイント１２を有する装置１０の拡大部分断面図である。接合部又はジョイント１２は、構造体１４と１６が互いに対して膨張し収縮する間、構造１４と１６を互いに対して固定する。ジョイント１２は、一般に、界面１８、２０と結合剤２２を含んでいる。界面１８、２０は、構造１４及び１６の表面をそれぞれ備えており、それらの表面は、結合剤２２に接触しており、結合剤２２によって互いに対して保持されるか、又は間に空間があり、結合剤２２で埋められている。界面１８、２０は、概ね平坦で、平面状で、滑らかな表面であるように図示されているが、界面１８、２０は、複数の幾何学形状、肌理(texture)、及び構成を有していてもよい。１つの実施形態では、界面１８、２０の一方又は両方は、界面１８及び／又は界面２０の少なくとも一部が、結合剤２２によって連続して取り囲まれるように構成されている。別の実施形態では、界面１８、２０の一方又は両方は、ネック領域とヘッド領域を含んでおり、ヘッド領域又は界面１８又は界面２０の何れかは、結合剤２０によって部分的に取り囲まれて捕捉されるようになっている。界面１８、２０は、互いに平行且つ相対して伸張しているように示されているが、界面１８、２０は、代わりに、互いに非平行に又は垂直に伸張していてもよい。
【０００６】
結合剤２２は、一般的に、界面１８、２０の間に、流体の形態又は状態で注入されるように構成された１つ又は複数の材料の組成物を備えている。結合剤２２の組成物は、更に、結合剤２２が界面１８、２０に対して膨張し、固まるように構成されている。１つの実施形態では、結合剤２２は、界面１８、２０を越えて膨張するが、少なくとも部分的には界面１８、２０の間に在り、結合剤２２が圧縮されて、界面１８、２０に対して矢印２４で示されている様に外向きの力を働かせるように構成されている。結合剤２２は、界面１８、２０の間で圧縮されることによって、界面１８、２０の間の運動を自動的に調節し、又はこれに対応できるようになる。例えば、１つの実施形態では、界面１８、２０は、異なる熱膨張係数を有しており、そのため、界面１８、２０は、温度変動の際には互いから離れることになる。その様な環境において、結合剤２２は、望ましくは２５％の撓みで３．５％未満という低い圧縮永久歪値を有する圧縮状態では、運動に対応して界面１８、２０との接触を維持するように自動的に膨張する。その結果、結合剤２２と界面１８及び結合剤２２と界面２０の間の接合の完全性が維持される。或る特定の実施形態では、結合剤２２によって界面１８、２０に加えられる連続する正圧は、装置１０とその構造１４、１６を安定させ、堅固なものにする。
【０００７】
或る代表的な実施形態によれば、結合剤２２は、核形成を起こり易くして、結合剤２２が膨張して界面１８、２０と接触し圧縮状態に置かれるようにし、一方で、ポリウレタンの嵩密度を減らすことになる発熱による熱収縮を少なくする、組成物を備えている。１つの実施形態では、核が形成されると、結合剤２２は、その全体に亘って分散する多数の独立気泡(closedcell)２８を含有することになるので、概ね一様な性質になる。気泡２８は、結合剤２２が界面１８、２０に押し付けられて膨張するのを起き易くするが、低い自由上昇密度と高い金型内密度は、気泡の各壁の上に一体の皮を作るので、気泡の壁又は気泡の回りの皮は、固化し又は圧縮状態に置かれるときに、気泡が潰れる可能性を減じるか又は無くすほど構造的に強くなる。その結果、固化する間は、結合剤２２は、収縮がゼロであるか又は非常に少ないので、結合剤２２は、界面１８、２０に対して正圧を加え続けながら、界面１８、２０に押し付けられた状態で固化することができる。１つの実施形態では、気泡構造２８は、結合剤２２の約０．４５ｇ／ｃｃの最小自由上昇密度と、約１．０ｇ／ｃｃの最大金型内密度の結果である。別の実施形態では、気泡２８の構造的完全性は、ポリマーの結晶化度とその触媒作用によって与えられる、結合剤２２の残りの組成物に依って変化する。
【０００８】
１つの実施形態によれば、結合剤２２は、気泡２８を含むポリマー結合剤を備えている。１つの実施形態によれば、結合剤２２は、気泡２８を含む熱硬化性ポリマー材料を備えている。１つの特定の実施形態によれば、結合剤２２は、ガス、空気、二酸化炭素、フレオン、メチレン、塩化物などの核形成剤を含んでいる。
【０００９】
結合剤２２の１つ又は複数の材料に核形成剤を導入すること、又は結合剤２２の１つ又は複数の材料内で核形成剤を作り出すことは、幾つかの方法で達成することができる。１つの実施形態では、結合剤２２は、撹拌されると最終的結合剤製品内に空気核形成を作り出す界面活性剤を含んでいる。
【００１０】
別の実施形態によれば、界面活性剤が結合剤２２の残りの材料と混ぜ合わされる代わりに、揺変／補強剤が結合剤２２の残りの材料と撹拌又は混ぜ合わされる。揺変剤の１つの例は、粉砕繊維であり、ほぼ１／３２インチ（約０．８ｍｍ）の長さを有するガラスの様な非常に小さなすり砕いた繊維材料である。更に別の実施形態では、核形成剤又はガスは、材料自体の反応から化学的に導き出される。例えば、空気の様な酸素が存在する中で、ウレタンを形成する間に、水分又は既知の濃度の水（Ｈ２Ｏ）を導入すると、二酸化炭素が生成され、核形成剤として働いて、結合剤２２内に気泡２８を作り出す。上記各例において、核形成剤と共に使用されて結合剤２２を形成する材料の１つの例には、ポリイソシアネートとポリオールが含まれる。別の実施形態では、結合剤２２を形成するのに、他の材料が核形成剤と組み合わせられている。
【００１１】
１つの例の実施形態によれば、界面１８、２０は室温にある（例えば、結合剤２２が１平方インチ当たり約５０から６０ポンド（ｐｓｉ）（約３４５ｋＰａから４１４ｋＰａ）の圧力で界面１８、２０の間に注入されるとき、華氏７５から８５度（約２４℃から２９℃））。表面がこの温度にあるときに、界面１８、２０の間に結合剤を注入すると、ポリウレタンの様な結合剤が「ゲル化」する時間が長くなり、表面の浸潤性を高めて、界面１８、２０への結合剤の界面粘着力が改良されることが分かっている。
【００１２】
別の実施形態では、界面１８又は界面２０は、華氏約１１０から１３０度（約４３℃から５４℃）の間の範囲内の温度に加熱され、その間に、結合剤２２が、界面１８及び／又は２０からの熱のために短くなる硬化時間を補償するため、高圧で界面１８と２０の間に注入される。１つの実施形態では、結合剤２２は、約６０から８０ｐｓｉ（４１４ｋＰａから５５２ｋＰａ）の間の範囲内の圧力で注入される。硬化時間又はゲル化時間がの短縮化は、結合剤２２を界面１８、２０に対して高速で分配することによって補償されるので、結合剤２２と界面１８、２０の間の表面浸潤と粘着力は、維持され又は強化される。同時に、界面１８、２０の一方が加熱され、その後冷却されるようになっているので、界面１８と２０の間の空洞は、マイクロ気泡のエラストマーの鋳造工程の間に増大する。反応工程の間に界面が冷却されると、ポリマーは圧縮モードに維持され、従って、収縮が改良され、界面１８、２０の他方への接続が更に良くなる。例えば、１つの実施形態では、構造体１４は、ドラムを備えており、構造体１６は、ドラムの回りのリングを備えている。その様な実施形態では、構造体１６は、加熱され、その後冷却されるので、構造１６のリングは、構造１４のドラムの回りに収縮する。
【００１３】
或る特定の実施形態では、界面１８又は界面２０は、更に、洗浄され、粗され、又は連結剤で被覆されて、粘着性が高められる。或る実施形態では、プライマー（連結剤）が界面１８又は界面２０に塗布され、粘着性が高められている。例えば、１つの実施形態では、Akzo社製のAutocoatＣＩＰエポキシプライマーＬＶの薄い灰色が、界面１８、２０の一方又は両方に塗布され、ポリテトラメチレンエーテルグリコールベースのＭＤＩポリウレタンを備えた結合剤２２との粘着性を高めている。１つの実施形態では、プライマーは、重量比でプライマー２：硬化剤１の割合で塗布されている。別の実施形態では、その様なプライマーは、結合剤２２と界面１８、２０の一方又は両方の間では省かれている。別の実施形態では、PllySpec社製のポリスルフィドエポキシ表面被覆「Thiokol」の様な１００％固体連結剤が、粘着性を高めるのに用いられている。溶剤ベースの連結剤は、発熱が高いためにマイクロ気泡ポリマー界面を攻撃し、接着界面を弱めることもある、或る濃度の高蒸気圧高引火点の溶剤を捕捉することもある。連結剤「プライマー」内に捕捉された溶剤を全て取り除くため、予防措置を施さなければならない。或る好適な実施形態によれば、１００％固体連結剤は、界面の接着強度の一貫した完全性を維持するために用いられる。例えば、出願人は、Thiokol２２３３（１００％固体）剤は、より一貫した接着強度値と低い故障率を提供すると信じている（例えば、ＣＩＰプライマーの場合の約５％を超える故障率と比べると、約２％未満程度にある）。
【００１４】
全体として、結合剤２２は、構造体１４、１６の界面１８、２０をそれぞれ互いに対して堅固に保持する。結合剤２２は、界面１８、２０の間に流体状態で注入されるので、界面１８、２０の間の不規則な形状の領域を満たし、界面１８、２０の間の空隙を満たし、その結果、界面１８及び２０の大きな表面積が結合剤２２と接触し易くなる。結合剤２２は、硬化又は他の固化の間に殆ど又は全く収縮しないので、固化するとき界面１８及び２０と接触しまままである。その結果、結合剤２２と界面１８及び２０の間で広い表面積が接触した状態に維持され、連結部１２を弱くする界面１８及び２０の間の空隙の形成は、最小化され、又は排除される。結合剤２２は、１つの実施形態では、硬化又は固化が完了する時点で圧縮状態にあるので、界面１８、２０に対して正圧を加え続けるため、界面１８、２０が異なる熱膨張係数を有するというような要因で、界面１８、２０又は構造１４及び１６の互いに対する動きに対応する必要がある場合は、結合剤２２は、自動的に膨張する。その結果、その様な動きの間、結合剤２２は、その界面１８、２０と接触している表面積を、界面１８、２０から分離させることなく実質的に維持する。
【００１５】
図２と図３は、図１に示しているジョイント装置の適用の１つの例を示している。具体的には、図２と図３は、（図２に示す）コンクリート車又はミキサートラック１１０に図１のジョイント装置１２を使用した例を示している。コンクリートミキサートラック１１０は、車台１１２、運転室１１４、混合ドラム１１６、及び混合ドラム駆動機構１１８を含んでいる。車台１１２は、フレーム１２０、動力源１２２、駆動系１２４、及び車輪１２６を含んでいる。フレーム１２０は、ミキサートラック１１０に、コンクリートの重い荷重を支えるのに必要な構造的な支持と剛性を提供する。動力源１２２は、フレーム１２０に連結されており、一般的に、貯蔵エネルギー源から取り出される回転機械エネルギーの供給源を備えている。例には、限定するわけではないが、内燃ガソリン動力エンジン、ディーゼルエンジン、タービン、燃料電池被駆動モーター、電気モーター、又は機械エネルギーを提供することができる他の型式のモーターが含まれる。
【００１６】
駆動系１２４は、動力源１２２と車輪１２６の間に連結されており、動力（又は運動）を動力源１２２から車輪１２６に伝達して、トラック１１０を前又は後方向に推進する。駆動系１２４は、変速機１２５と、車輪端部減速ユニット１２７を含んでいる。変速機１２５と車輪端部減速ユニット１２７の両方は、一連又は一式の歯車を利用して、動力源１２２によって車輪１２６に送られるトルクを調節する。車輪端部減速ユニットの１つの例は、２００４年７月２０日発行の米国特許第６，７６４，０８５号「非接触ばねガイド」に記載されており、その開示全体を参考文献としてここに援用する。
【００１７】
運転室１１４は、車台１１２に連結され、取り囲まれた区域を含んでおり、そこから、トラック１１０の運転手は、トラック１１０の様々な機能の少なくとも幾つかを駆動し、制御する。
【００１８】
駆動アッセンブリ又は駆動機構１１８は、動力源１２２と混合ドラム１１６に作動的に連結されており、動力源１２２からの動力又は運動を使用して、混合ドラム１１６に回転力又はトルクを提供する。代替実施形態によれば、駆動機構は、トラック１１０に設けられている動力源１２２以外の供給源によって動力を供給してもよい。
【００１９】
次に図３と図４を参照すると、混合ドラム１１６は、胴部１３３、突起１３２、湾曲部１４０、ハッチカバーアッセンブリ１３７又は３００、駆動リング１３９、及びローラーリング１３５を含んでいる。胴部１３３は、概ね滴形又は梨形の容器であり、一端（小さい方の端部）の開口部１２８と、他方の大きい方の端部１３０又は胴部１３３に連結されている駆動リング１３９（以下に説明する）を有している。胴部１３３は、内側ドラム層１３４と外側ドラム層１３６を含んでいる。内側ドラム層１３４は、一体に「ねじ込まれ」又は嵌め合わされている２つの渦巻き形区画１４１と１４３で構成されている。区画１４１と１４３は、それぞれ、区画１４１と１４３が完全に組み立てられると胴部１３３の中心軸１３１になる軸の回りに渦巻き形に形成される実質的に平坦なパネルである。区画１４１と１４３は、それぞれ、胴部１３３の軸１３１と実質的に平行に伸張する（又は、中心軸の長さにほぼ沿って伸張する）幅Ｗと、軸１３１を実質的に囲むか、又は周回する長さを有している。１つの代表的な実施形態によれば、各区画の幅は、各区画の長さに沿って、例えば、約６インチから３６インチ（約１５ｃｍから約９１ｃｍ）の間で変化する。区画１４１と１４３は、それぞれ、区画の長さ分を伸張する第１縁部１４７と、区画の長さ分を伸張する第２縁部１４９を有している。区画１４１と１４３は、それぞれ、胴部１３３の軸１３１の回りに渦巻き形になっていて、区画の第１縁部１４７と同じ区画の第２縁部１４９の間には間隙がある。この間隙は、第１区画に他方の区画がねじ込まれ又は嵌め合わされるとき、他方の区画によって埋められることになる空間を提供している。従って、区画１４１と１４３が一体に組み立てられて内側ドラム層１３４を形成すると、区画１４１の縁部１４７は、区画１４３の縁部１４９に当接し、区画１４１の縁部１４９は、区画１４３の縁部１４７に当接する。継目１５８は、区画１４１と１４３の縁部が互いに当接するところに形成される。
【００２０】
内側ドラム層１３４の２つの区画が組み合わせられると、外側ドラム層１３６が、内側ドラム層１３４の外側表面の回りの連続する層として形成される。従って、外側ドラム層１３４は、胴部の一方の端部から他方の端部へ連続して伸張し、区画１４１と１４３の間の継目を跨ぐ。外側ドラム層１３６は、内側ドラム層１３４の外側表面の回りに樹脂被覆繊維を巻き付けることによって貼り付けられる繊維強化複合材料から作られた構造層である。１つの実施形態によれば、樹脂は、オハイオ州ダブリンのAshlandChemicalから販売されているHetron９４２又はHetron６５０５−Ｏ５７Ａであり、繊維は、ガラス繊維、望ましくは２４００ＴｅｘＥガラス（約２０６ヤード／ｌｂ（約４１４ｍ／ｋｇ））である。１つの実施形態によれば、繊維が主軸（胴部１３３が最大直径を有する場所）でドラムの回りに巻き付けられる角度は、胴部１３３の軸１３１に対して約１０．５度である。巻き付け工程の間に、樹脂被覆繊維が、概ねドラムの一方の端部から他方の端部まで巻き付けられる。１つの実施形態によれば、繊維は、幅が約２５０ミリメートルで、６４ストランドを含むリボン又は束で提供される。繊維のリボンは、ドラムの回りに、リボンの各経路の間で約５０％が重なるように巻き付けられる。繊維を端から端まで巻き付けるのは、ドラム１１６に構造的な支持を提供して、ドラム１１６に様々な異なる方向で加えられる様々な力に耐えられるようにする働きをする。
【００２１】
或る代表的な実施形態によれば、突起１３２と湾曲部１４０は、区画１４１及び１４３と単一の一体のものとして一体成形されている。各区画１４１と１４３と、対応する突起及び湾曲部は、射出成形工程を通して、スリップ剤が染み込んだポリウレタンから形成され、外側ドラム層１３６は、樹脂で被覆された繊維ガラス繊維を使って作られる。他の代替実施形態によれば、内側ドラム層及び／又は外側ドラム層は、限定するわけではないが、ポリマー、エラストマー、ゴム、セラミック、金属、複合材などを含む様々な異なる材料の内の１つ又はそれ以上から作ることができる。更に他の代替実施形態によれば、ドラムを構築するのに、他の工程又は構成要素が用いられている。例えば、様々な代替実施形態によれば、内側ドラム層は、単一の一体のものとして、又は任意の数の別々の部品、構成要素、又は区画から形成されている。他の代替実施形態によれば、内側ドラム層又は内側ドラム層の部分を構成する何れかの区画は、他の方法又は技法を使って作られている。更に別の代替実施形態によれば、外側ドラム層は、数多くの異なる方法又は技法の内の何れか１つ又はそれ以上を使って、内側ドラム層上に貼り付けられる。
【００２２】
これも図４に示すように、突起１３２ａと１３２ｂは、それぞれ区画１４１と１４３に連結されており、胴部１３３の中心軸１３１に向かって内向きに、各区画の長さに沿って伸張している。従って、２つの実質的に同一の突起１３２ａと１３２ｂは、内側ドラム層１３４に連結され、内側ドラム層１３４の内側表面の回りに、アーチ状正中渦巻き形となる。１つの実施形態では、突起１３２ａと１３２ｂは、胴部１３３の軸方向端部から、胴部１３３の軸方向中間点を越えて伸張している。突起１３２ａと１３２ｂは、軸１３１の回りに約１８０度だけ円周方向に間隔を空けて配置されている。突起１３２ａと１３２ｂは実質的に同一なので、突起１３２ａと１３２ｂの何れか（又は両方）について論じるときは、突起のことを、単に「突起１３２」と呼ぶことにする。
【００２３】
突起と１つ又は複数の湾曲部は、内側ドラム層１３４の各区画に連結されている。各区画に連結されている突起と湾曲部は、実質的に同一の造形と要素を含んでいるので、妥当な場合は、１つの区画に連結されている突起と湾曲部について述べて、他の区画の突起と湾曲部も実質的に同一であると理解するものとする。図５は、区画１４１に連結されている突起１３２と湾曲部１４０ａ及び１４０ｂを詳しく示している。
【００２４】
突起１３２（例えば、フィン、ブレード、羽根、スクリュー、構成体など）は、基部１４２、中間部分１４４、及び端部１４６を含んでいる。基部１４２は、区画１４１から内向きに、ドラム１１６の軸に向かって伸張し、区画１４１と突起１３２の中間部分１４４の間の移行領域として働いている。その様な移行領域は、コンクリートが突起１３２へ力を加えることによって基部１４２に生じる応力集中を下げる傾向があり、有用である。応力集中を下げることは、突起１３２が、疲労のために故障する公算を下げることになる。移行領域を提供するため、基部１４２は、突起１３２の各側で丸みが付いているか、又はテーパ形状になっており、区画１４１から中間部分１４４へ緩やかに移行するようになっている。硬化したコンクリートの望ましくない堆積を最小にするために、丸みの半径は、１０ミリメートルより大きいのが望ましい。代表的な１つの実施形態によれば、半径は約５０ミリメートルである。別の実施形態によれば、半径は、突起１３２の区画１４１に近接する各側で、突起１３２の中心線から約３インチ（約７６ｍｍ）のところで始まり、突起１３２の中間部分に近接する、突起１３２の高さＨ約５インチ（約１２７ｍｍ）のところで終っている。ドラム１１６は回転するので、突起１３２の何れの特定の部分の方向も絶えず変化する。従って、突起１３２の説明を簡潔にするため、「高さ」という用語は、突起１３２に関して用いる場合は、区画１４１に近い基部の中心から端部１４６の先端に向かって測定した、突起１３２のドラム１１６の中心軸に向かって内向きに伸張する距離を指すことにする。しかしながら、突起１３２の高さは、突起１３２の長さに沿って変わることに注目されたい。従って、半径又はテーパ部が始まり、及び／又は終る場所、又は半径又はテーパ部が伸張する距離は、突起の具体的な部分の高さ及び／又は場所次第である。様々な代替実施形態によれば、基部領域の半径は、一定でもよいし、変化してもよい。他の代替実施形態によれば、区画と、突起の中間部分との間の移行は、傾斜でもよいし、何らかの他の緩やかな移行形態を取ってもよい。更に、移行又はテーパ部が始まるか又は終る場所は、用いられている材料、内側ドラム壁の厚さ、突起の高さ、突起に掛かる荷重、ドラム内の突起の具体的な部分の場所、及び様々な他の要因に依って変わる。
【００２５】
何れの代表的な実施形態でも、テーパ部の特性は、コンクリートによって加えられる負荷を受けて、突起が少なくとも部分的には撓むようなものでなければならない。しかしながら、テーパ部が、過剰に突起が撓むようなものであれば、突起は直ぐに疲労する。逆に、テーパ部が、十分に突起が撓むことのできないものであれば、突起に働くコンクリートの力は、内側ドラム層１３４に梃子作用を及ぼし、内側ドラム層を外側ドラム層１３６から引きちぎることになる恐れがある。
【００２６】
突起１３２の中間部分１４４は、基部１４２と端部１４６の間を伸張している。１つの実施形態によれば、中間部分１４４は、約６ミリメートルの厚さを有しており、コンクリートからの力がそこに加えられると、撓むように設計されている。
【００２７】
突起１３２の端部１４６は、中間部分１４４からドラム１１６の軸に向かって伸張しており、支持部材１４８とスペーサー１５０を含んでいる。端部１４６の厚さは、一般に、中間部分１４４の厚さよりも厚い。端部１４６の特定の部分が、突起１３２の長さに沿って何処に設けられるかに依って、端部１４６の追加の厚さは、中間部分１４４に対して中心が一方の側又は他方の側にずれていてもよい。突起１３２の長さに沿った或る領域では、端部１４６は、中間部分１４４の一方の側（例えば、開口部１２８に近い側又は端部１３０に近い側）だけに設けられている。その様な構成では、端部１４６は、中間部分１４４の一方の側を覆って伸張するリップ又はフランジとして働き、端部１４６が覆って伸張している中間部分１４４の側面に接触してくるコンクリートを動かすか又は混ぜ合わせるように突起１３２の能力を改良する役目を果たす。中間部分１４４に対して端部１４６の厚さが増しているために、端部１４６は、中間部分１４４から端部１４６へ緩やかに移行する移行領域１４５を含んでいる。代表的な実施形態によれば、移行領域は、丸みが付けられている。代替実施形態によれば、移行領域は、傾斜が付けられているか、又はテーパ形をしている。コンクリートが端部１４６を越えて送られる結果として起こる摩耗又は堆積を最小にするために、突起１３２は、先端が丸い縁部１５２になっている。
【００２８】
様々な代替実施形態によれば、基部領域、中間領域、及び端部領域のそれぞれは、ドラムが使用される具体的な状況又は環境に依って、寸法、形状、厚さ、長さなどが異なっていてもよい。
【００２９】
図５は、支持部材１４８を詳細に示している。図５に示す様に、支持部材又はねじり棒１４８は、突起１３２に構造的な支持を提供するため突起１３２の端部１４６の中に埋め込まれた細長い円形のロッド又は梁である。ねじり棒１４８は、突起１３２の渦巻き状の形状に対応する形状を有しており、突起１３２の全長に亘って伸張している。棒１４８の両端は、内側ドラム層１３４内に埋め込まれているフレア状の繊維を有している。ねじり棒１４８は、コンクリートにより突起１３２に負荷が加えられるときに突起１３２の端部１４６が撓む能力を実質的に抑制して、突起１３２がコンクリートによって本質的に折り畳まれ又は曲げられるのを防ぐ役目を果たす。ねじり棒１４８は、突起１３２を支持できるほど剛性があるが、ねじりに対しても可撓性であるのが望ましい。ねじり棒１４８のねじり可撓性により、ねじり棒は、突起１３２の端部１４６のある種の撓みから生じるねじり負荷に耐えることができる。１つの代表的な実施形態によれば、支持部材１４８は、主に炭素又はグラファイト繊維と、ウレタンベース樹脂で作られた複合材料である。１つの代表的な実施形態によれば、炭素繊維対ウレタンベース樹脂の割合は、炭素繊維１１ポンドに対してウレタンベース樹脂９ポンドである。その様なウレタンベース樹脂の一例は、オーストラリアのEraPolymers Pty有限会社から販売されているErapol EXP02-320、又は米国のBASFから販売されているElastocast72006R（ポリオール成分）とElastocast55090T（イソシアネート成分）である。代替実施形態によれば、支持部材は、支持部材が所望の構造的支持を提供できると同時に、ねじり棒が、ねじり棒に加えられるねじり負荷に耐えられるような、どの様な材料の組み合わせからでも作ることができる。例えば、ねじり棒は、１つ又は複数の繊維ガラス繊維とエステルベース樹脂から作ることができる。別の代替実施形態によれば、支持部材の寸法と形状は、支持部材が用いられることになる具体的な環境に依って変わる。
【００３０】
或る代表的な実施形態によれば、支持部材１４８は、引き出し加工で作られる。引き出し加工は、繊維の束を集める段階と、繊維を樹脂の槽に通すか又はダイの中に注入する段階と、管を通して樹脂被覆繊維を引張る段階を含んでいる。支持部材１４８は、次に、適切に整形された心棒の回りに巻き付けられ、硬化させて支持部材１４８に所望の形状を与える。繊維は、管を通過させ繊維に連結されたウインチのケーブルによって、管を通して引っ張られる。ケーブルと繊維を連結し易くするため、繊維は折り重ねられ、ケーブルは、折り重ねられた繊維によって作られたループに取り付けられる。ウインチは、管を通してケーブルを引き戻し、すると、繊維が管を通して引っ張られることになる。１つの代表的な実施形態によれば、繊維は管に入る前にウレタンベース樹脂の中を通過するが、そのウレタンベース樹脂が、管を通して繊維が引っ張られるときに、管の長さに沿った様々な位置で管に注入される。代替実施形態によれば、支持部材は、どの様な１つ又はそれ以上の様々な異なる加工法によって作ることもできる。
【００３１】
１つの代表的な実施形態によれば、突起１３２と湾曲部１４０は、単一の一体になったものとして区画１４１及び１４３それぞれと一体に形成されており、区画１４１と１４３と共に作られている。先に述べた様に、各区画１４１及び１４３と、対応する突起１３２及び湾曲部１４０は、エラストマーが鋳型の間に注入される射出成型加工で作られるのが望ましい。支持部材１４８を突起１３２の端部１４６の中に埋め込むために、支持部材１４８は、エラストマーを注入する前に、突起３２の形状を画定する鋳型内に置かれる。注入工程の間に支持部材１４８を鋳型内の正しい場所に保持するため、螺旋ばね１５０として示されているスペーサーが、支持部材１４８の外周回りに巻き付けられ、支持部材１４８の長さに沿って断続的に間隔を空けて配置される。各ばね１５０は、ばね１５０の一端を他端に接続することにより、支持部材１４８の外周の回りに保持されている。注入工程の前に支持部材１４８とばね１５０が鋳型内に配置されるときに、ばね１５０は、鋳型１５４の内側表面と接触して、支持部材１４８を、鋳型内の正しい場所に保持する。
【００３２】
エラストマーが鋳型に注入されると、エラストマーは、ばね１５０を通って流れ、そのコイルそれぞれを取り囲む（例えば、包含する、カプセル封入するなど）。その結果、エラストマーはばね１５０を通って連続して流れるので、エラストマーがばね１５０のコイルに固く接着しなければ、ばね１５０が配置されている突起１３２に沿った区域は、ばねスペーサー１５０が無い突起１３２に沿った区域ほど弱くないことになる。様々な代替実施形態によれば、他の材料と構成がスペーサーとして用いられている。例えば、スペーサーは、ポリマー、エラストマー、金属、セラミック、木などを含め、どの様な１つ又はそれ以上の様々な材料で作ってもよい。スペーサーは、限定するわけではないが、円形、長方形、三角形、又は任意の他の形状を含め、どの様な１つ又はそれ以上の様々な異なる形状と構成であってもよい。更に、スペーサーは、支持部材を実質的に取り囲んでいなくともよく、支持部材の周辺の回りに断続的に設けられた１つ又はそれ以上の部材を含んでいてもよい。別の代替実施形態によれば、スペーサーは、鋳型の内側表面に接触する外径と、支持部材が通過する孔を有する平坦な円板又は円筒であってもよい。平坦な円板又は円筒は、更に、注入されたエラストマーが、円板の少なくとも或る区域を通って連続して流れることができる、貫通して伸張する複数の孔を含んでいてもよい。
【００３３】
ハッチカバーアッセンブリ１３７は、胴部１３３を貫通するハッチ開口部を開放可能に閉鎖又はカバーするように構成されている１つ又は複数の構造から成る装置を備えている。１つの実施形態では、ハッチカバーアッセンブリ１３７は、AnthonyKhouri、William Rogers、及びPeter Saadによる２００３年８月１５日出願の国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ２００３／０２５６５４号「混合ドラムハッチ」に示されているのと同様のハッチカバーアッセンブリを備えており、その様な出願の開示全体を、参考文献としてここに援用する。別の実施形態では、ハッチカバーアッセンブリ１３７は、他の構成を有している。或る実施形態では、胴部１３３がハッチを省いているので、ハッチカバーアッセンブリ３７は省かれている。
【００３４】
駆動リング１３９（スプロケット、スパイダー、デイジーなどとしても知られている）は、胴部１３３の端部に配置されており、ドラム１１６を駆動機構１１８と作動的に連結するよう構成されている。ローラーリング３６は、ドラム１１６が回転する際に、フレーム２０に連結されているローラー６４が乗る表面としての役目を果たすように構成されている。駆動リング１３９として考えられる構造の例は、AnthonyKhouri、William Rogers、及びPeter Saadによる２００３年８月１５日出願の国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ０３／２５６５６号「混合ドラム」に見ることができ、同出願の開示全体を参考文献としてここに援用する。駆動リング１３９の追加の例は、GeorgeAltounianによる２００５年１２月２１日出願の同時係属中の米国特許出願第１１／２７５２９０号「硬化可能なポリエステル樹脂組成物」に見ることができ、同出願の開示全体を参考文献としてここに援用する。
【００３５】
ローラーリング１３５は、一般には、胴部１３３の両端の間で、外側胴部１３３の回りに嵌合する円形又は環状の部材を備えている。ローラーリング１３５は、ドラム１１６が回転する際に、ローラー又は他の支承部材が乗る表面として働くように構成されている。ローラーリング１３５は、図１に関して先に述べた様に、結合剤２２によって胴部１３３に固定されている。
【００３６】
図６は、胴部１３３へのローラーリング１３５の固定を示している。図６に示す例では、ローラーリング１３５は、胴部サポート２１０の上に配置されている。胴部サポート２１０は、結合剤２２がローラーリング１３５と胴部１３３の間に注入されると、胴部１３３と係合し、これをローラーリング１３５に対して所定の位置に支持するように構成された１つ又はそれ以上の構造を備えている。具体的に示している実施形態では、胴部サポート２１０は、ローラーリング１３５も支持している。１つの実施形態では、胴部サポート２１０は、胴部１３３と係合する直径を有する内側円周表面２１２と、ローラーリング１３５が載る軸方向表面２１４とを有する環状サポート部材を備えている。１つの特定の実施形態では、胴部サポート２１０は、圧縮可能なリングを備えている。１つの特定の実施形態では、胴部サポート２１０は、膨らんだリングを備えており、胴部１３３はそれを通して部分的に配置され、その上にローラーリング１３５が支持されている。
【００３７】
胴部サポート２１０は、胴部１３３とローラーリング１３５の間に間隙２１６が形成されるように、ローラーリング１３５を胴部１３３に対して或る位置に支持している。図６に示している様に、結合剤２２（図１）を間隙２１６に注入するため、注入システム２２０が設けられている。注入システム２２０は結合剤２２の核形成をやり易くするので、結合剤２２は、間隙２１６内で膨張して、間隙２１６を部分的に形成する胴部１３３の外側表面２２４及びローラーリング１３５の表面２２６と接触し、これがドラム１３３の外側表面２２４とローラーリング１３５の表面２２６との間の界面としての役目を果たす。注入システム２２０は、結合剤２２を間隙２１６内に注入し続けるので、結合剤２２は、表面２２４と２２６の間に圧縮状態に置かれる。
【００３８】
図１に関して先に論じた様に、結合剤２２は、表面２２４及び２２６との接触を維持しながら固化し、胴部１３３とローラーリング１３５の間に信頼できるジョイントを提供して、胴部１３３とローラーリング１３５の間で熱膨張係数が異なっている場合でも、ローラーリング１３５が胴部１３３に固定された状態に維持されるよう、構成されている。先に論じた様に、図示の具体的な例では、胴部１３３は、実質的に非金属材料で形成されている。図示の具体的な例では、ローラーリング１３５は、１つ又は複数の金属材料又はその合金で形成されている。胴部１３３の非金属構造は、胴部１３３を、より経済的に、より軽量に、より洗浄し易く製造できるようにしている。同時に、ローラーリング１３５の金属構造は、ローラーリング１３５に、胴部１３３を支持するための強度を追加する。胴部１３３の非金属の性質とローラーリング１３５の金属の性質により、胴部１３３とローラーリング１３５は、熱膨張係数が全く異なるものとなっている。この様に差にも関わらず、結合剤２２は、温度が変動している間も、ローラーリング１３５を胴部１３３と堅く係合した状態に維持する。結合剤２２は、ローラーリング１３５に対して不均一に負荷が掛かっている間も、ローラーリング１３５を胴部１３３と堅く係合した状態に維持する。
【００３９】
図示の具体的な実施形態では、胴部１３３は、実質的に、１つ又は複数のポリウレタン層の上に１つ又は複数の繊維ガラス層を重ね合わせて形成されている。ローラーリング１３５は、アルミニウムで形成されている。別の実施形態では、胴部１３３は、他の非金属又は金属材料で形成してもよい。ローラーリング１３５は、他の金属又は非金属材料で形成してもよい。
【００４０】
注入システム２２０は、結合剤２２次第で、様々な構成となる。結合剤２２がマイクロ繊維を含んでいる１つの実施形態では、注入システム２２０は、結合剤２２内に分散しているマイクロ繊維を撹拌して、ガス又は空気が、結合剤２２内に導入されて結合剤２２に核形成を起こさせるように、構成されている。別の実施形態では、注入システム２２０は、ガスを結合剤２２内に注入して、結合剤２２の核形成を起こり易くするように構成されている。更に別の実施形態では、注入システム２２０は、結合剤２２が固化して結合剤２２の核形成が起きる前に、結合剤２２に水分又は水を注入又は追加するように構成されている。
【００４１】
図示の具体的な実施形態では、結合剤２２は、間隙２１６内に、胴部１３３の軸の回りに連続して注入される。別の実施形態では、結合剤２２は、代わりに、胴部１３３の軸の回りの場所に断続的に注入される。結合剤２２が間隙２１６内で固化すると、胴部サポート２１０は、胴部１３３から取り外される。別の実施形態では、ローラーリング１３５は、結合剤２２が注入される間、別の手段で胴部１３３に対して固定され、支持される。
【００４２】
１つの実施形態によれば、結合剤２２の注入前に、リング１３５と胴部１３３の間にシールが形成され、両者の間に閉じられた鋳型又は空洞が形成される。１つの実施形態では、シリコンシールが、閉じられた鋳型を形成するため、リング１３５と胴部１３３の間に装着される。厳密に制御された寸法を有するシール内の間隙は、結合剤２２を注入する間に、「鋳型」内の圧力を制御する通気孔としての役目を果たすように設けられている。１つの実施形態では、通気孔は、注入の間の鋳型内の背圧が約７から１０ｐｓｉ（約４８ｋＰａから６９ｋＰａ）となるように寸法が決められている。この背圧のために、注入される結合剤（或る実施形態では、ポリテトラメチレンエーテルグリコール（ＰＴＭＥＧ）ベースのＭＤＩポリウレタン）は、自由上昇密度より小さい鋳型内密度を有することになる。結果として、この工程は、水を使って核形成剤である二酸化炭素を形成すると同時に、結合剤２２に強度、独立気泡、及び各気泡に沿った一体の皮を付与する「ウォーターブローシステム」に良く適している。フレオンの様な他の核形成剤に比べると、水から形成される二酸化炭素は、低揮発性であり、扱い易い。１つの実施形態では、結合剤２２は、自由上昇密度が約０．４８から０．６０であり、鋳型内密度は０．９である。
【００４３】
以下の表１は、圧縮永久歪が２．６８％の結合剤２２を形成するための工程の一例である。別の実施形態では、結合剤２２は他の化学式を有しており、他の方式で形成される。
【００４４】
【表１】
2009516810.tif 000003
【００４５】
表２は、圧縮永久歪３．５７％の補強用粉砕繊維を有する結合剤２２を形成するための工程の例を提供している。
【００４６】
【表２】
2009516810.tif 000004
【００４７】
耐久試験手順の例は以下の通りで、ドラムミキサーは車台に搭載されている。ドラムミキサーは、２５，０００サイクル／日（例えば、約１７回転／分）の速度で回される。実行温度は、華氏９０°から１００°（約３２℃から３８℃）である。ミキサーには、水を多量に含んだ１．５”（約３８ｍｍ）の粉砕花崗岩が約２８，０００ｌｂｓ（約１４ｔ）装填されている。歪ゲージは、疲労による変形を測定するためドラムの外殻に取り付けられ、構造的完全性に関し有限要素解析と比較される。ドラム内の渦巻き形混合羽根の厚さは、２５０，０００サイクル毎に測定される。スチール製ドラムの寿命サイクルは、約１．２ＭＭサイクルであると考えられている。出願人は、この現下の画期的な技術の複合材ドラムの寿命は、約２ＭＭサイクルを超えると考えている。
【００４８】
図７−９は、ローラーリング１３５の１つの具体的な例（図７）と、その、結合剤２２による胴部１３３への固定（図８と図９）とを示している。図７は、胴部１３３に固定される前の６つの個別ローラーリング１３５の積み重ねを示している。図７に示している様に、各ローラーリング１３５は、アルミニウムの様な金属材料で形成されており、概ね逆Ｕ字形の断面を有している。図示の具体的な実施形態では、各ローラーリング１３５は、Π形構成を有している。図９に示している様に、各ローラーリング１３５は、多くの表面２３０、２３２、２３４、及び２３６を提供することによって、胴部１３３に相対する界面を含んでおり、結合剤２２は、間隙２１６に注入された後、それら表面に対して押し付けられ固化する。表面２３０は、胴部１３３の外側表面に面している。表面２３２と２３４は、表面２３０から非平行方向に伸張している。表面２３６は、表面２３２と２３４を相互接続して、間隙２１６の一部を形成する逆Ｕ字形チャネル２４０を形成する。
【００４９】
図７に示している様に、各ローラーリング１３５は、追加的に、複数の間隔を空けて配置されている、チャネル２４０を跨ぐリブ構造２４２を含んでいる。具体的には、各リブ構造体２４２は、表面２３２と２３４の間に伸張しており、表面２３６から間隔を空けて配置されている。１つの実施形態では、構造体２４２は、互いに反対側の両端が、例えば溶接によって、又は一体になった本体の一部としてローラーリング１３５の残りの部分と一体鋳造されることによって、表面２３２及び２３４と固定されている棒又はロッドを備えている。構造体２４２は、表面２３２と２３４を更に剛体化することによって、ローラーリング１３５を強化している。同時に、各リブ構造体２４２は、ローラーリング１３５と結合剤２２の間に機械的連結を提供する。具体的には、結合剤２２は、間隙２１６及びチャネル２４０に注入される間に、各リブ構造体２４２の回りに完全に流れ、各リブ構造体２４２を包み込む。結合剤２２は、リブ構造体２４２と接触している間に固化し、ローラーリング１３５を適所に係止する。
【００５０】
別の実施形態では、リブ構造体２４２は、別の形状と構成を有している。例えば、別の実施形態では、リブ構造体２４２は、交互に、表面２３６から突き出ており、狭いネック部分と広いヘッド部分を含んでおり、結合剤２２は、それらの回りに流れて固化し、ローラーリング１３５を機械的に捕捉又は係止する。別の実施形態では、リブ構造体２４２は省かれている。
【００５１】
図９に示している様に、結合剤２２は、固化すると、完全でなくても、実質的にチャネル２４０を含め間隙２１６を満たす。結合剤２２は、表面２３０と、胴部１３３の外側表面の間を伸張し、その両者と同時に接触する。結合剤２２は、更に、胴部１３３の表面２３６及び相対する外側表面と同時に接触する。更に、結合剤２２は、表面２３２及び２３４、並びにリブ構造２４２（図７）と同時に接触する（図７）。その結果、結合剤２２は、ローラーリング１３５及び胴部１３３と接触する比較的広い表面積を有し、ローラーリング１３５を胴部１３３に堅く保持する。更に、結合剤２２が間隙２１６を完全に満たすので、腐食又は材料劣化が起こる恐れのある空隙が減るか又は無くなる。先に述べた様に、結合剤２２は、胴部１３３とローラーリング１３５の間で圧縮された状態で固化するので、結合剤２２は、異なる熱膨張係数、又は不均一な荷重分布によって生じる、ローラーリング１３５の胴部１３３に対する動きに対応して、自動的且つ自然に膨張する。
【００５２】
図６−９に示している例では、結合剤２２は、ローラーリング１３５を胴部１３３の回り及び胴部１３３に固定するように示されている。別の実施形態では、結合剤２２は、リング又は他の環状部材を、瓶、流体タンク、ガスタンクなど様な他の構造の回り及びその構造に固定するのに用いられている。別の実施形態では、結合剤２２は、更に、他の帯又はリング状の構造（必ずしも円形又は環状でなくてもよい）を、他の構造の回り又は他の構造内及びその構造に固定するのに用いられている。部材の内の１つが他の部材の回りを完全に囲んでいるか、又はその回りを伸張している場合は、第１部材と第２部材を互いに固定する代わりに、他の隣接するか又は並んでいる構造に固定するのに、結合剤２２を用いてもよい。例えば、結合剤２２は、互いに反対方向に伸張するか、或いは互いに垂直又は斜めに伸張する界面又は表面を有する構造を固定するのに用いることもできる。
【００５３】
図１０Ａと図１０Ｂに示す例では、結合剤２２は、その圧縮永久歪値を試験するため懸架装置の上下動バンパーの形態に成形されている。結合剤２２は、２５％の撓みで約４から１．６８％の幾つかの圧縮永久歪値となるように開発し、室温で、約５０％の相対湿度で２２時間圧縮した。出願人は、約３．５％より高い圧縮永久歪を有する結合剤は、疲労で故障する（約２５，０００サイクル後）傾向があり、約２．６８％の圧縮永久歪を有する結合剤は、３ＭＭ以上の疲労サイクルに故障無く首尾よく耐えることを発見した。出願人は、結合剤の圧縮永久歪特性は、最小の永久変形でエネルギーを吸収及び放出する（衝撃吸収器効果）ポリマーの能力を示す傾向があると考えている。永久変形は、疲労が引き起こす収縮と考えられる。収縮は、マイクロ気泡のポリマー結合剤材料と基材の間の界面応力を増大させる傾向があり、そのことは、接着強度を弱める傾向にある。
【００５４】
図１１Ａと図１１Ｂに示している例では、出願人の有限要素解析によれば、結合剤材料が界面１３５及び１３３の両方の界面で良く接着されていれば、結合剤２２は、界面１３５及び／又は１３３に応力が生じ、それは、発熱反応によって引き起こされる熱収縮（例えば、約０．５％の熱収縮）によると考えられる。出願人は、両方の界面が結合剤材料に接着されていることによって生じる応力は、３００ｐｓｉ（平方インチ当たりのポンド）（約２０６８ｋＰａ）（図１１Ａの代表的なイメージに示している）にもなり、結合剤材料が１つの界面で故意に「剥離されている」場合、反対側の界面の表面の応力レベルは大幅に下がる（例えば、約３００ｐｓｉから約６０ｐｓｉ（約２０６８ｋＰａから約４１４ｋＰａ）の応力低下）（図１１Ｂの代表的なイメージに示している）と考えている。市販されているドラムミキサーの１つの実施形態によれば、ドラムの表面（即ち、ドラム複合材表面）における界面１３３の界面特性を高めることが望ましい。結合剤材料とドラム界面１３３の間の応力を下げるために、出願人は、結合剤材料とローラーリングの間で界面１３５を剥離させておくのは、非常に成功の見込みが高いと考えている。界面１３５での剥離状態を実現する１つの方法は、鋼製のローラーリングに、プライマーの様な剥離剤を塗布し、ローラーリングとドラム表面の間の空洞に結合剤材料を注入する前に、プライマーを事前硬化させることである。別の実施形態によれば、界面を効果的に剥離させるために、他の材料と工程が用いられている。
【００５５】
図１２Ａと図１２Ｂでは、連結剤は、界面１３３における、ジョイントの結合剤材料とドラムの表面との間の粘着性を高めるために用いられている。例えば、出願人は、エポキシ連結剤をドラム表面に使用すると、ローラーリングとドラム表面の間で約７００ｐｓｉ（約４８２６ｋＰａ）の界面引張粘着強度が得られることを発見した（図１２Ｂでは、ローラーリングがドラム表面から引き離されて、ドラム表面の界面部分が離層されている）。これと対照的に、出願人は、連結剤を使用しなければ、結合剤材料を有するローラーリングとドラム表面の間の界面引張粘着強度が約３００ｐｓｉ（約２０６８ｋＰａ）下がることを発見した（図１２Ａでは、ローラーリングがドラム表面から引き離されて、ドラム表面の界面の離層が最小になっている）。
【００５６】
以上、本開示を、例示的な実施形態を参照しながら説明してきたが、当業者には理解頂けるように、請求されている主題の精神及び範囲から逸脱すること無く、形態及び細部に変更を加えることができる。例えば、１つ又はそれ以上の利点を提供する１つ又はそれ以上の特徴を含め、異なる例示的な実施形態について説明してきたが、説明した各特徴は、互いに取り替えることもできるし、或いは、説明した例示的な実施形態又は他の代替実施形態で、互いに組み合わせることもできる。本開示の技術は比較的複雑なので、技術における全ての変化を予測できるものではない。例示的な実施形態に関連付けて説明し、特許請求の範囲に記載している本開示は、できるだけ広義であることを明白に意図している。例えば、特に他に記載されていなければ、１つの特定の要素について記載している請求項は、複数のその様な特定の要素も包含している。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】１つの代表的な実施形態によるジョイントの部分断面図である。
【図２】図１のジョイントの１つの例を形成しているローラーリングとドラム胴部を有するコンクリートミキサー車の１つの例の側面立面図である。
【図３】図２のドラムの斜視図である。
【図４】図３のドラムの断面図である。
【図５】図４のドラムの一部分の拡大部分断面図である。
【図６】断面で示している部分が、胴部とローラーリングを接合させる図１のジョイントの形成を概略的に示している側面立面図である。
【図７】代表的なローラーリングの積み重ねの斜視図である。
【図８】図１の胴部に固定されている図７のローラーリングの１つを示す斜視図である。
【図９】図８の胴部に固定されているローラーリングの、９−９線に沿う部分断面図である。
【図１０】図１０Ａと図１０Ｂは、結合剤のマイクロ気泡ポリウレタンエラストマーの圧縮疲労特性を評価する圧縮永久歪試験を概略的に示している。
【図１１】図１１Ａと図１１Ｂは、結合剤材料が界面でローラーリングと接着される第１状態と、結合剤材料が界面でローラーリングから剥離される第２状態から、結合材料とドラム表面の間の界面における代表的な応力レベルの低下を表示している有限要素解析を概略的に示している。
【図１２】図１２Ａと図１２Ｂは、カップリング剤を備えた第１状態と、カップリング剤（例えば、ドラム表面上のエポキシカップリング剤）を備えていない第２状態での、結合剤材料とドラム表面の間の界面における代表的な接着強度の影響を概略的に示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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