CN1031495C

CN1031495C - 橡胶聚氨酯复合轮胎的生产方法

Info

Publication number: CN1031495C
Application number: CN 90110295
Authority: CN
Inventors: 孙振环
Original assignee: JIANHUA POLYURETHANE PRODUCT FACTORY QIQIHAR CITY
Current assignee: JIANHUA POLYURETHANE PRODUCT FACTORY QIQIHAR CITY
Priority date: 1990-12-28
Filing date: 1990-12-28
Publication date: 1996-04-10
Anticipated expiration: 2005-12-28
Also published as: CN1062692A

Abstract

一种涉及橡胶聚氨酯复合轮胎的生产方法。它是将新、旧橡胶轮胎壳表面经处理后，放入模具中加温后抽真空，同时将经加温脱气的液体聚氨酯灌满刷有脱模剂的真空模腔中，经加压、保压、熟化、降温和脱模即为成品。经本发明以橡胶壳为基，CPU为胎面的聚氨酯或经挂顶、翻新后的复合轮胎，使用寿命相当于橡胶新轮胎的5-10倍。

Description

橡胶聚氨酯复合轮胎的生产方法

本发明涉及一种橡胶聚氨酯复合轮胎的生产方法及装置，特别是以新、旧橡胶胎体为基，聚氨酯胎面真空灌注成型新工艺生产的复合长寿轮胎。

目前，一只橡胶新轮胎的使用寿命仅为0.5至1年，在机动车辆的使用年限内，常需更换新胎5至6次。因此，国内、外数十亿只废旧轮胎因无处存放而成灾。上述报废轮胎，只是因胎面磨损已尽，其轮胎壳体仍完好无损，造成轮胎壳的剩余值大，而胎面使用价值过小的矛盾。为此，国内外先后研制成修复和更新轮胎的主要方法和设备，热塑性TPU溶剂法：它是将热塑性聚氨脂(TPU)固体加热溶解于有机溶剂中，使其形成糊状物，涂于经处理后的轮胎表面，待溶剂挥发后即可形成有一定弹性的聚氨酯涂层。此种方法其一由于采用大量有机溶剂，特别是在加热条件下使热塑性聚氨酯(TPU)固体溶解，若用开口容器加热搅拌，则会造成环境严重污染，且易燃易爆，同时也损害了操作者的健康，其二由于溶剂全部挥发后即得成品，致使涂刷太厚造成原料流失浪费，太薄又很难达到轮胎固有的物理性能，其三它是将原料合成为-OH封端的TPU液体，然后再搅成片状物，经冷却变成固体。再经粉碎或挤出造粒，干燥后加入有机溶剂，经加热、搅拌、溶解、涂刷和干燥即为成品，工艺过程复杂、不易掌握，且不安全，其四是热塑性TPU溶剂法，尽管应用面广，但大都用于涂层较薄的产品中。固体含量一般不超过30％。否则粘度过大无法流平和施工，或者不采用真空涂刷会在施工中带入大量气泡。影响质量。综上所述，此种方法工艺复杂，不易掌握；污染环境，且不安全；涂层薄厚不均，产品性能差；几乎无法实现大批量生产，很难推广使用。粘合剂法：它是将旧轮胎经表面处理，放入模具内并在室温下充填聚氨酯，无需加温加压即可固化。这种方法其一是用粘合剂做胎面，必然导致成本过高，用户难以接受，既使粘合剂性能好，但总体很难满足轮胎固有性能的需要，其二从聚氨酯弹性体角度出发，冷熟化工艺是不可取的，因旧轮胎经处理后，必然要接触空气，特别是潮湿空气，如不加温干燥并保热。必然会使胎面附有水分子，而水和聚氨酯中的-NCO基团极易发生反应生成CO₂气体，这样就造成了旧轮胎和聚氨酯弹性体之间夹有且小又多的微孔气泡，而这些气泡象隔离层一样，将旧胎面与弹性体隔开，特别是在轮胎使用时，由于和地面磨擦生热，小气泡遇热澎胀，经碾压后气泡合并变大，造成界面间粘结强度和削离强度严重下降，严重时会导致胎体分离脱壳。其三冷熟化工艺，熟化时间长。若要缩短时间必然要加入催化剂。导致付反应增多。弹性体总体性能变坏。上述方法成本高，物性差、工艺保证条件不充分，很难推广应用。

本发明的目的是提供一种工艺流程短、简单易行，产品适用性强，可连续化生产，不但可生产出以橡胶胎壳为基，CPU为胎面的聚氨酯长寿轮胎，同时也可以采用废旧轮胎经处理后，制造出聚氨酯翻新再生长寿轮胎的橡胶聚氨酯复合轮胎的生产方法。

本发明的要点是将新或旧橡胶轮胎壳表面打磨露出带毛刺的新胎面，放入钢模中加热至100-140℃出炉抽真空，将混合好的并经脱气的加热至80-90℃液体聚氨酯原料灌入刷有脱模剂的真空模腔中，待灌满后再加压0.1-0.3MPa，并保压入100-130℃恒温炉经4-6小时熟化后，降温、脱模即为成品。

液体聚氨酯原料是将碳黑经干燥、过筛定量加入已溶化的聚酯醇(PA)中，再经脱水与熔解后的MDI加入反应釜中，搅拌、抽真空再加热至80—85℃保温做预聚体1.5—2.5小时，在真空条件下一次全部加入补助材料搅拌5—10分钟解除真空立即浇注，

液体聚氨酯原料中补助材料的成份及用量范围为：扩链剂：乙二醇30-50％(占交、扩链剂总重量)，交联剂：三羟甲基丙烷或丙三醇：50-70％(占交、扩链剂总重量)而交、扩链剂的总重量占聚酯醇

总重量的3.8％。

本发明所使用的聚氨酯原料的选择：

1.聚酯醇(PA)可以是仲羟基线型己二酸乙二醇酯Mn(平均分子量)1500-2000。

2.异氰酸酯可以是4.4二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)。

以上两种原料国内均有生产厂家，年产量几万吨易购买，选用MDI的原因是分子量大、对称性强，产品机械强度好，应注意的是MDI加入量的控制，也就是游离氰酸根-NCO含量的控制，当-NCO增加时，除伸长率降低外，其它性能均有提高，当-NCO含量下降时伸长率增加，其它性能降低较严重，经上百次试验测得最佳-NCO含量为4-6％之间均可采用。MDI游离-NCO含量4-6％(重量)。

3.扩链剂的选择：热固性灌注聚氨酯(CPU)一般原则如用TDI大都采用胺类扩链剂(MCOA等)，由于MDI和MOCA等胺类扩链剂反应过快工艺上几乎无法实施，再加上TDI的性能大大低于MDI同时也由于TDI挥发度极大的污染空气严重对操作者身体健康会造成极大危害，当采用MDI时大都用醇做扩链剂。可做扩链剂的醇类很多。如丙二醇、乙二醇、一缩丙二醇、二乙二醇等等。本发明选择乙二醇，经试验得知乙二醇做扩链剂的弹性体，永久变形量最低，仅有3-5％，而一般轮胎橡胶永久变形量达35-40％，此外，乙二醇扩链的弹性体，滞后现象小，温升低，含量应在交、扩链剂总量的30—50％。

4.交联剂的选择：CPU弹性体中利用三官能团的三羟甲基丙烷或丙三醇等做交联剂，使弹性体中含有一定数量的交联结构，可改变其弹性体的某些物理性能，特别是提高热稳定性能，这一点对轮胎来讲尤为重要，但控制交联度的百分含量也很重要。如果含量过高或过低均影响弹性体抗张强度，断裂伸长、质量、硬度、断裂强度等物理性能的变化。本发明认为含量应在交、扩链剂总量50—70％区间内均可。要达到一定交联度的途径有两点，其一选用带有一定侧基链段的聚酯醇，其二是采用交联剂，本发明采用第二种方法控制交联度。

生产过程：

恒温炉

预聚物温度 75-85℃

模具温度 100-140℃

真空度 200-800KPa

根据实施例应为：聚氨酯原料配制：

聚酯醇(PA) Mn1500-2000 100重量份MDI游离-NCO含量4-6％(重量)29重量份，乙二醇(扩链剂)占扩、交联剂总量30-50％三羟甲基丙烷或丙三醇(交联剂)占扩、交联剂总量的50-70％。(交、扩链剂总量占聚酯醇总重量3.8％)。

扩联系数 85-95％

碳化二亚胺(防水剂) 2-5％(占原料总重量)

碳黑 2-5％(占原料总重量)

物理性能

扯断强度 200-260Kg/cm²

扯断伸长 550-600％

永久变形 3-5％

硬度邵氏A 60-70

密度 1.28-1.32克/cm³

磨耗(阿克隆)cm³/1.61km0.03

本发明提供一种由异氰酸酯，多元醇和扩链剂一起反应制取聚氨基甲酸酯弹性体的方法，可以采用全预聚体法或拟预聚体法，无论采用上述那种方法做预聚体，均要求反应釜内温度恒定，搅拌均匀。特别是当扩链剂加入以后，由于受到搅拌时间的限制。一定要在短时间内搅拌均匀。否则弹性体的不同部位有不同硬度，物理性能差异较大。

PA为己二酸乙二醇1.2丙二醇酯多元醇。常温下为白色或乳白色固体，经溶化脱水后方可使用。MDI也为白色固体，经溶化(温度40-50℃)按配方计算值。并经精确计量后方能加入反应釜，边抽真空边搅拌。抽真空的目的是防止空气，特别是潮湿空气的存在而增加不理想的付反应。混合物需在75-85℃下完成预聚反应，如作全预聚体一定要控制好游离-NCO的含量在4-6％，作拟预聚体时也要精确控制-NCO的含量，一般要求反应时间在2-3小时即可，然后在不解除真空条件下，(在抽真空处)吸入补助材料。上述配方提供的是不加或加入微量催化剂T-12，这要根据操作者熟练程度和生产效益而定。若要求脱模时间短，在不影响弹性体物理性能基础上，可适量加入催化剂。

控制要点：

1.反应物体积不得超过反应釜体积的2/3。

2.全部反应均在搅拌、加热、真空条件下进行。

3.全部投料要求精确计量。

4.PA溶化脱气后加入MDI前，温度不得超过60℃。(因加入MDI时要放出反应热，会使物料温度急骤升高难以控制)。

5.预聚物粘度与PA含水量、反应釜体积、搅拌转数、温度高低等因素有关。

本发明把二次混合、灌注合并为一次混合灌注，简化了工艺条件；由于原料先真空脱气，并在真空条件下充满模具，解决了潮湿空气的混入。模具灌满后加压并保压直至固化，增加了原料密实度，并使液料与胎面的粘合力大有提高，增加了胎面的机械强度和性能；为大量遗弃的废旧轮胎的修复、翻新提供了一种新方法；本发明生产的轮胎寿命相当于橡胶轮胎的5～10倍，提高了机动车使用的经济效益；还可为国家减少进口橡胶每年支付的大量外汇。

以下将结合附图对本发明生产825-16橡胶聚氨酯复合轮胎的生产方法装置作进一步详细描述。

附图为要发明生产橡胶聚氨酯复合轮胎装置的示意图。

先将旧825—16橡胶轮胎(6)表面打磨露出带毛刺的新胎面，装于与水平呈现15～45°角的密封模具(5)内，入炉加热至100～140℃备用。将碳黑500克干燥过筛混入10kg溶化的己二酸乙二醇1.2丙二醇酯(PA)中经脱水后，加入兼作反应釜的混料注射机缸体(13)中，事先将装于缸体(13)下部的出料阀门(18)关闭，4.4二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)2.9kg溶解后也加入缸体(13)中，由电机(8)开动缸体(13)内的搅拌浆(14)，并由设于缸盖(12)上的抽真空口(加料口)(10)接真空泵抽真空，(11)为视孔，并由装于缸体(13)上部的热电偶(9)和电热板(15)控制加热至80～85℃，并保温做预聚体1.5～2.5小时，在真空条件下，通过加料口(10)一次全部加入补助材料：扩链剂乙二醇150g，交联剂丙三醇230g，防水剂碳化二亚胺500g，催化剂二月桂酸二丁基锡(T-12)10g，并保持真空度(200～800KPa)，严防进空气搅拌5～10分钟，解除真空御下缸盖(12)，调整可调螺杆(2)，使其注塞(1)至注射缸体(13)上部入口，开启注塞(1)上的通气阀门(4)放气并开动油压机(3)，缓慢将注塞(1)压至液料平面关闭阀门(4)由PU材料制成的注塞(1)与混料缸体(13)呈过盈配合。在上述过程中，将模具(5)空腔中的气体由模具上端的阀门(7)接真空泵抽真空，即开启模具上端的阀门(7)和下端的阀门(16)，胶管(17)连接阀和阀(18)。抽真空后并闭阀(7)保住真空，同时开启缸体(13)下部的出料阀门(18)并开动油压机(3)缓慢将液体原料压注到模腔中，待模腔充满原料后，油压机(3)增压0.1～0.3Mpa，关闭阀(16)放下起落架(19)，模具(5)入炉加热至100～130℃恒温4-6小时后出炉、脱模、检查、再熟化。

Claims

1.一种橡胶聚氨酯复合轮胎的生产方法，以旧橡胶轮胎经表面处理后放入摸具中再充填聚氨酯经固化、脱模制成翻新轮胎，特征在于：

a.以新或旧橡胶轮胎壳表面经打磨露出带毛刺的新胎面，放入钢模中加热至100-140℃出炉抽真空，将混合好的并经脱气的加热至80-90℃的液体聚氨酯原料灌入刷有脱模剂的真空模腔中，待灌满后再加压0.1-0.3MPa并保压入100-130℃恒温炉经4-6小时(固)熟化后，降温/脱模即为成品，

b.液体聚氨酯原料是将碳黑经干燥、过筛定量加入已溶化的聚酯醇(PA)中，再经脱水与熔解后的MDI加入反应釜中，搅拌、抽真空再加热至80—85℃保温做预聚体1.5—2.5小时，在真空条件下一次全部加入补助材料搅拌5—10分钟解除真空立即浇注，

C.液体聚氨酯原料中补助材料的成份及用量范围为：扩链剂：乙二醇30-50％(占交联剂、扩链剂总重量)，交联剂：三羟甲基丙烷或丙三醇：50-70％(占交联剂、扩链剂总重量)，而交、扩链剂的总重量占聚酯醇总重量的3.8％。