CN110948764B - 一种聚氨酯轮胎胎面及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚氨酯轮胎胎面及其制备方法，轮胎胎面采用液体聚氨酯为原材料，通过旋转浇注或直线浇注成型，该工艺可实现轮胎胎面结构的多样化。与传统轮胎相比较，使用聚氨酯材料替换橡胶材料，其胎面的性能更加卓越。生产工艺较传统轮胎步骤大幅简化，且对产品品质的控制更加精确。本发明所提供的聚氨酯胎面直接由液态聚氨酯浇注而成，制作完成后与轮胎的其他部件结合组成整条轮胎。

Description

一种聚氨酯轮胎胎面及其制备方法

技术领域

本发明涉及轮胎技术领域，具体涉及一种聚氨酯轮胎胎面及其制备方法。

背景技术

如图1所示，传统轮胎胎面分为三个部分，胎面胶a、基部胶b和粘合胶片c，三层胶料从外到内依次分布，其中各部分的作用如下：

胎面胶a是轮胎直接与地面接触的部分，在轮胎滚动过程中直接受力，其性能要求是整个轮胎中最为全面的。

基部胶b是用于缓冲胎面冲击力及胎面撕裂后部分替代胎面功能，是胎面胶与带束层之间的过渡部分。

粘合胶片c是连接整个胎面和轮胎带束层之间的部件，其作用为粘合整个胎面部件与带束层。

传统轮胎胎面，其性能较差，使用寿命较短，从而需要经常更换轮胎。

轮胎胎面是轮胎最外层与路面接触而表面印有花纹的一层胶料，能使轮胎具有牵引力，缓冲行驶时的冲击和摇摆，防止帘线层的割破和刺穿等。当前，轮胎的胎面制作分成两种方式：一种是整胎生产时，通过密炼、压延、成型、硫化等工序，最终在轮胎形成胎面；一种是轮胎翻新时，通过模具直接制作条状预硫化胎面，缠绕到胎体上后整体硫化，形成胎面。

以上两种方式均采用传统的制作工艺，其胶料通过密炼工序制备，最终通过硫化得到硫化橡胶胎面。

这种产品制作工艺复杂，生产过程中能耗大，污染重。技术方面，因胎面胶一般较厚，橡胶导热缓慢，胎面过厚使硫化时间较长且里外硫化程度不均匀，造成材料里外特性不同，在行驶过程中极易破损。此类问题是橡胶材料的本身属性造成的，虽然各厂家通过调整配方、调整结构及工艺，整体技术在不断改善，但是无法从根本上解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚氨酯轮胎胎面及其制备方法，轮胎胎面采用液体聚氨酯为原材料，通过旋转浇注或直线浇注成型，该工艺可实现轮胎胎面结构的多样化。与传统轮胎相比较，使用聚氨酯材料替换橡胶材料，其胎面的性能更加卓越。生产工艺较传统轮胎步骤大幅简化，且对产品品质的控制更加精确。本发明所提供的聚氨酯胎面直接由液态聚氨酯浇注而成，制作完成后与轮胎的其他部件结合组成整条轮胎。

聚氨酯胎面的结构组成与传统轮胎的组成方式不同，因不同配方聚氨酯皆具有较强的力学性能，且其原料本身为液态，组成的胎面可以只有一层或两层，也可分成多个功能层，其中可包括耐磨层，防刺扎层，缓冲层，防水层，防撕裂层，耐腐蚀层等等，根据实际使用情况的不同，可以对各功能层进行自由的组合和增减。与传统橡胶各层部件依次排列的方式不同的是，聚氨酯各个分层的形状除了可以按照传统橡胶的方式依次排列以外，还可根据需要在模具中增加分隔而将截面调整成各种直线，曲线等几何线条。且根据用户的使用场景，对各层、各模块的性质做出调整后使得各种功能的材料布置在其最合理的位置上或根据某些特定环境做出特定的功能模块，如防水、防腐蚀等，从而提高整个胎面的性能和寿命。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种聚氨酯轮胎胎面，其外侧为一层聚氨酯材料制成的胎面层。

作为优选，所述的聚氨酯轮胎胎面还包括：

由聚氨酯材料制成的过渡层，其设置在所述胎面层和轮胎内侧之间。

作为优选，所述胎面层为耐磨层；

该聚氨酯轮胎胎面还包括：

由聚氨酯材料制成的防刺扎层，其设置在所述耐磨层和所述过渡层之间。

作为优选，所述防刺扎层设置在轮胎花纹沟沟底的位置。

作为优选，所述耐磨层与防刺扎层的分界线为上弧线型，耐磨层的两侧厚度高于中间厚度。

作为优选，所述耐磨层与防刺扎层的分界线为下弧线型，耐磨层的中间厚度高于两侧厚度。

作为优选，所述的聚氨酯轮胎胎面还包括：

由聚氨酯材料制成的防腐蚀层，其设置所述防刺扎层和所述过渡层之间。

作为优选，所述的聚氨酯轮胎胎面还包括：

由聚氨酯材料制成的防撕裂层，其设置在所述耐磨层外表面上或者设置在所述耐磨层和防刺扎层之间。

作为优选，所述耐磨层、防刺扎层、过渡层的两侧设置有保护装甲。

上述任一项所述的聚氨酯轮胎胎面，其制备方法为整圆型胎面或条型拼接胎面，其中，

整圆型胎面的步骤为：

将拼接或整体的刻有轮胎花纹的胎面模具安装在带有电机驱动的旋转装置上，使整个系统可以以卧式或立式旋转，在离心力的作用下，液体聚氨酯材料均匀的分布于胎面模具表面，随着时间延长，浇注量逐渐增大，胎面厚度增大，直到达到设计要求；

浇注过程中，也可根据实际需求使用多台浇注设备进行多次浇注，将胎面分成多层；

或者采用旋转方式，在密闭的型腔中，将料先填入，再旋转成型也可以进行胎面的成型；

其中，多次浇注，将胎面分成多层；

其中，在多次浇注过程中通过模具隔断或刮片等方式将型腔分隔成各种形状的胎面结构；

其中，对旋转装置进行变速变频处理。对浇注头和引流装置进行变流量，增减或改变引流道的工艺处理；

其中，在密闭的型腔中，将料先填入，再旋转成型；

其中，通过电机等驱动设备直接或间接驱动模具进行卧式或立式旋转；

其中，对模具采用外罩或外套式加热保温装置和在模具内加入各种型式的发热装置或对整个系统采用外罩式加热保温装置，其加热方式为电加热，蒸汽加热，过热水加热，电磁加热等；

其中，模具型腔为开放式设计，模具采用非密封的形式，不开设流道而采用料流从开放空间直接注入型腔的方式；

其中，将带束层部件提前嵌入模具后闭合模具再浇注成型；

其中，聚氨酯轮胎胎面完成后通过喷涂、刷涂等工艺附着粘合剂后再与轮胎的其他部件结合；

其中，将料流通过软质或硬质的引流装置进行料流引流，且引流后注入点为模具型腔表面或模具开放型腔上方；

其中，引流装置中增加或减少引流通道数量以及在现有引流装置的基础上做出的改进；

其中，在引流装置中使用超声波，慢速高剪切装置，料仓搅拌，抽真空等方式进行脱泡等操作；

其中，在引流装置中进行添加用于提高聚氨酯性能的各种材质的微纤维、微珠、粉末及色浆等材料的操作；

条型拼接胎面的步骤为：

将表面刻有轮胎花纹的模具平放在平台上，浇注头开始浇注后与模具在平面方向上进行相对运动，根据不同的胎面花纹和厚度，以及聚氨酯材料的反应速度，设置不同的运动速度，使得胎面材料在模具中从胎面的最外侧均匀的逐渐加厚至要求厚度；

浇注过程中，也可根据实际需求多次浇注，将胎面分成多层；浇注完成后，根据生产需要，将条形胎面通过粘合结合缠绕在已制作完成的其他部件上；

浇注过程中，也可根据实际需求多次浇注，将胎面分成多层。

其中，多次浇注，将胎面分成多层；

其中，在多次浇注过程中通过模具隔断或刮片等方式将型腔分隔成各种形状的胎面结构；

其中，对平移装置进行变速变频处理。对浇注头和引流装置进行变流量，增减或改变引流道的工艺处理；

其中，在密闭的型腔中，将料先填入，再旋转成型；

其中，通过电机等驱动设备直接或间接驱动模具进行平移；

其中，对模具采用外罩或外套式加热保温装置和在模具内加入各种型式的发热装置或对整个系统采用外罩式加热保温装置，其加热方式为电加热，蒸汽加热，过热水加热，电磁加热等；

其中，模具型腔为开放式设计，模具采用非密封的形式，不开设流道而采用料流从开放空间直接注入型腔的方式；

其中，将带束层部件提前嵌入模具后闭合模具再浇注成型；

其中，聚氨酯轮胎胎面完成后通过喷涂、刷涂等工艺附着粘合剂后再与轮胎的其他部件结合；

其中，将料流通过软质或硬质的引流装置进行料流引流，且引流后注入点为模具型腔表面或模具开放型腔上方；

其中，引流装置中增加或减少引流通道数量以及在现有引流装置的基础上做出的改进；

其中，在引流装置中使用超声波，慢速高剪切装置，料仓搅拌，抽真空等方式进行脱泡等操作；

其中，在引流装置中进行添加用于提高聚氨酯性能的各种材质的微纤维、微珠、粉末及色浆等材料的操作。

本发明所提供的聚氨酯轮胎胎面及其制备方法，具有下述技术效果：

1、使用聚氨酯胎面比传统胎面耐磨性提高3-8倍，防扎刺能力提高3-5倍，省油约10％，轮胎寿命整体提高20％。

2、聚氨酯的固化反应与橡胶硫化反应相比，反应更加均匀且不受材料厚度的影响，这使得制造超大型轮胎或轮胎厚部件的制作优势明显。

3、胶料从浇注头混合流出时，其固化成型反应就已经开始，这使得整个胎面的固化成型效率较传统轮胎提高了5-10倍。

4、其制造过程绿色环保，其生产过程无粉尘，无废气，无废水，无噪音且能耗较传统轮胎大大降低。

5、其制造工序比传统轮胎大大减少，只需一步工序即可直接完成最终制品

6、该工艺可以根据需要对轮胎胎面结构中各个功能层的长度，厚度，形状，排列方式以及各功能层的性能进行调整。提高了产品的多样性

7、因胎面结构及胎面结构中的各功能层根据路况和使用场景调整定制，使得聚氨酯胎面的寿命大大提高。

8、胎面结构及胎面结构中的各功能层根据路况和使用场景调整定制，可获得良好的驱动及抓地性能、操控性能，提高司机驾驶车辆的舒适性，获得较高的客户满意度。

9、使用本工艺，在离心力的作用下，材料中的气泡可以完全脱除，避免了因气泡造成的品质下降等问题(气泡在轮胎运动的过程中会产生材料破损的初始裂口，导致磨耗下降)。

10、传统橡胶轮胎硫化过程中压力约为1.8MPa，轮胎胎面在压力的作用下会产生较大的形变或出现各类诸如漏基部胶等病象，液体聚氨酯浇注为常压固化成型，其最终产品避免了因胶料挤压造成各种病象。

11、聚氨酯浇注轮胎成型过程不需要高压，所以最终产品各部位的形状与工程人员设计图中的形状偏差很小，因此产品能够更好的表现出设计的性能并更便于改进。

12、整个浇注过程从轮胎胎面的最外侧开始浇注，胎面的成型时间可以根据需要进行自由调整，其单位时间内的流量不必随胎面体积的增加而增大，这使得大型聚氨酯全钢轮胎的胎面制作不再受浇注机大小的限制。可以大幅降低生产设备的成本。

13、该生产工艺最终生产的操作要求简单，与自动化生产的对接度极高，对工人操作复杂度的要求和工人熟练度的要求大大的降低。

14、该工艺使得聚氨酯胎面的成型过程从外向内进行，胎面最内侧的胶料最后从浇注头流出，反应时间最短，从而保证了胎面与轮胎其他部件复合时的粘合性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1传统橡胶胎面结构图；

图2为本发明实施例提供的单层材料聚氨酯胎面结构图；

图3为本发明实施例提供的双层材料聚氨酯胎面结构图；

图4为本发明实施例提供的多层耐磨聚氨酯胎面结构图；

图5为本发明实施例提供的多层防扎刺聚氨酯胎面结构图；

图6为本发明实施例提供的多层防两侧偏磨聚氨酯胎面结构图；

图7为本发明实施例提供的多层防中心偏磨聚氨酯胎面结构图；

图8为本发明实施例提供的多层防腐蚀聚氨酯胎面结构图；

图9为本发明实施例提供的多层高强度聚氨酯胎面结构图；

图10为本发明实施例提供的异型浇注模具内部隔断示意图；

图11为本发明实施例提供的多材料异型装甲聚氨酯胎面结构图；

图12为本发明实施例提供的多材料抗撕裂聚氨酯胎面结构图；

图13为本发明实施例提供的旋转浇注工艺示意图；

图14为本发明实施例提供的模具引流装置示意图；

图15为本发明实施例提供的条形胎面浇注工艺示意图。

附图标记说明：

a、胎面胶；b、基部胶；c、粘合胶片；

1、胎面层(耐磨层)；2、过渡层；3、防刺扎层；4、轮胎花纹沟沟底；5、防腐蚀层；6、防撕裂层；7、保护装甲。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。

如图1至15所示，一种聚氨酯轮胎胎面及其制备方法，轮胎胎面采用液体聚氨酯为原材料，通过旋转浇注或直线浇注成型，该工艺可实现轮胎胎面结构的多样化。与传统轮胎相比较，使用聚氨酯材料替换橡胶材料，其胎面的性能更加卓越。生产工艺较传统轮胎步骤大幅简化，且对产品品质的控制更加精确。本发明所提供的聚氨酯胎面直接由液态聚氨酯浇注而成，制作完成后与轮胎的其他部件结合组成整条轮胎。

聚氨酯胎面的结构组成与传统轮胎的组成方式不同，因不同配方聚氨酯皆具有较强的力学性能，且其原料本身为液态，组成的胎面可以只有一层(图2)或两层(图3)，也可分成多个功能层，其中可包括耐磨层，防刺扎层，缓冲层，防水层，防撕裂层，耐腐蚀层等等，根据实际使用情况的不同，可以对各功能层进行自由的组合和增减，如图4-图9所示。与传统橡胶各层部件依次排列的方式不同的是，聚氨酯各个分层的形状除了可以按照传统橡胶的方式依次排列以外，还可根据需要在模具中增加分隔(如图10)而将截面调整成各种直线，曲线等几何线条。且根据用户的使用场景，对各层、各模块的性质做出调整后使得各种功能的材料布置在其最合理的位置上或根据某些特定环境做出特定的功能模块，如防水、防腐蚀等，从而提高整个胎面的性能和寿命，如图11-图12所示。

实施例一

如图2所示，一种聚氨酯轮胎胎面，其外侧为一层聚氨酯材料制成的胎面层1。

单层材料聚氨酯胎面(图2)：结构为单层胎面，只使用一种材料构成胎面。此胎面加工工艺简单，加工成本低，该结构性能单一所以只能应对普通的使用条件。此胎面应用场景为日常路面条件较好，轮胎承载力较小的施工现场。

实施例二

一种聚氨酯轮胎胎面，其由外至内依次为聚氨酯材料制成的胎面层1和过渡层2，过渡层2设置在所述胎面层1和轮胎内侧之间。

双层材料聚氨酯胎面(图3)：结构从外到内第一层是胎面层1，第二层是过渡层2。在胎面层1下增加过渡层2，增强了胎面与轮胎其他部件的结合度，使得整个轮胎的载荷可以增大，此胎面应用场景为正常承载情况下，路况较好的施工现场。

实施例三

一种聚氨酯轮胎胎面，其由外至内依次为聚氨酯材料制成的胎面层1、防刺扎层3和过渡层2。所述胎面层1为耐磨层，防刺扎层3设置在所述耐磨层和所述过渡层2之间。

多层耐磨聚氨酯胎面(图4)结构从外到内第一层是耐磨层1，第二层是防刺扎层3，第三层是过渡层2。此结构除具备普通轮胎胎面的功能外，耐磨、防扎刺的能力更加突出。此胎面应用场景为路况较恶劣的施工现场。

实施例四

在实施例三的结构基础之上，如图5所示，将所述防刺扎层3设置在轮胎花纹沟沟底4的位置。

多层防刺扎聚氨酯胎面(图5)结构从外到内第一层是耐磨层1，第二层是防刺扎层3，第三层是过渡层2。此结构以多层耐磨聚氨酯胎面结构(图4)为基础，耐磨、抗刺扎的能力突出。轮胎沟底裂是常见病象(花纹沟底部如图5所示)，严重影响轮胎使用寿命，本胎面结构将防刺扎层3设置在轮胎花纹沟沟底4的位置，可以有效的增强轮胎花纹块的抗撕裂效果，杜绝沟底裂病象的产生。此胎面应用场景为各类日常条件下的施工现场及各类易于出现轮胎花纹块撕裂的使用现场如碎石路等路面，其性能因特设的抗撕裂沟底设计，可以有效的提升轮胎寿命。

实施例五

在实施例三或四的结构基础之上，如图6所示，所述耐磨层1与防刺扎层3的分界线为上弧线型，耐磨层1的两侧厚度高于中间厚度。

多层防偏磨聚氨酯胎面(图6)结构从外到内第一层是耐磨层1，第二层是防刺扎层3，第三层是过渡层2。轮胎的使用过程中经常出现两边磨损过快或中间磨损过快的偏磨现象，造成车辆的重心向磨损处转移，加速该部位磨损，导致轮胎寿命大大降低。此结构以多层防刺扎聚氨酯胎面结构(图5)为基础，将各个部位耐磨层的厚度进行了调整，用于防止胎面耐磨层磨损后产生的偏磨问题。根据实际使用条件的不同，图6中耐磨层1与防刺扎层3的分界线为上弧线型，特点为两侧耐磨层厚度高于中间厚度，重点解决轮胎胎面两侧偏磨的情况。其中图6特别适用于港口，仓库等转向较多的复杂路况。

实施例六

在实施例三或四的结构基础之上，如图7所示，所述耐磨层1与防刺扎层3的分界线为下弧线型，耐磨层的中间厚度高于两侧厚度。

多层防偏磨聚氨酯胎面(图7)结构从外到内第一层是耐磨层1，第二层是防刺扎层3，第三层是过渡层2。轮胎的使用过程中经常出现两边磨损过快或中间磨损过快的偏磨现象，造成车辆的重心向磨损处转移，加速该部位磨损，导致轮胎寿命大大降低。此结构以多层抗刺扎聚氨酯胎面结构(图5)为基础，将各个部位耐磨层的厚度进行了调整，用于防止胎面耐磨层磨损后产生的偏磨问题。根据实际使用条件的不同，图7中耐磨层与抗刺扎层的分界线为下弧线型，特点为中间耐磨层厚度高于两侧厚度，重点解决轮胎胎面中心偏磨的情况。防偏磨胎面主要用于高载荷长时间运作，道路情况崎岖不平的载重车辆轮胎。图7特别适用于超载情况严重的地区。

实施例七

如图8所示，一种聚氨酯轮胎胎面，其由外至内依次为聚氨酯材料制成的胎面层1、防刺扎层3、防腐蚀层5和过渡层2。所述胎面层1为耐磨层，防刺扎层3设置在所述耐磨层1和所述防腐蚀层5之间，防腐蚀层5设置所述防刺扎层3和所述过渡层2之间。

多层防腐蚀聚氨酯胎面(图8)结构从外到内第一层是耐磨层1，第二层是防刺扎层3，第三层是防腐蚀层5，第四次是过渡层2。化学腐蚀性物质(如汽柴油、强酸、强碱、酸雨、动物尿液等)对轮胎损坏效果极大，加速轮胎老化。一旦出现刺扎刺露现象，腐蚀性物质通过刺扎伤口渗透到轮胎内部，引起钢丝生锈，造成轮胎使用过程中出现爆胎，胎面脱离等恶性事故。此结构以多层耐磨聚氨酯胎面结构(图5)为基础，在其中增加了防腐蚀层5，用于解决在腐蚀性环境中，腐蚀性物质渗透到轮胎中腐蚀带束层、胎体钢丝及轮胎其他部位，导致轮胎寿命降低，出现恶性事故的问题。此胎面主要用于长期处于腐蚀性环境的轮胎，如化工厂，炼油厂，养殖场，油罐车及危化品运输车辆等。

实施例八

如图9所示，一种聚氨酯轮胎胎面，其由外至内依次为聚氨酯材料制成的胎面层1、防撕裂层6、防刺扎层3和过渡层2。所述胎面层1为耐磨层，防撕裂层6设置在所述耐磨层1和防刺扎层3之间。

多层高强度聚氨酯胎面(图9)结构从外到内第一层是耐磨层1，第二层是防撕裂层6，第三层是防刺扎层3，第四次是过渡层2。此结构分别设置了防撕裂层6和防刺扎层3，而且将防撕裂层6设置在轮胎花纹沟的沟底，并在防撕裂层6下设置了防刺扎层3。有针对性的提高了胎面在使用过程中易出现的撕裂损伤和刺扎损伤，使得整个胎面的强度进一步增加。此胎面主要用于长期处于上下坡道路较多，道路情况恶劣，有大量大型石块和尖锐物体路面的轮胎，如山区或大型露天矿坑等。

实施例九

如图11所示，一种聚氨酯轮胎胎面，其由外至内依次为聚氨酯材料制成的胎面层1、防刺扎层3和过渡层2。所述胎面层1为耐磨层，防刺扎层3设置在所述耐磨层1和过渡层2之间。所述耐磨层1、防刺扎层3、过渡层2的两侧设置有保护装甲7。

多材料异型装甲聚氨酯胎面(图11)结构分成两侧和中间两种结构，中间的结构从外到内第一层是耐磨层1，第二层是防刺扎层3，第三层是过渡层2。在胎面两侧设置侧面保护装甲7结构，该处保护装甲7使用专用的胶料，用于防止在轮胎在大型矿山作业中，工程车进入装载工位时，爆破产生的大型石块对胎面侧面产生的撕裂和剥落。以及井下作业轮胎在运动过程中频繁磕碰较窄的井下通道两侧所造成的侧面撕裂和损伤。此胎面主要用于长期处于大型矿山或井下矿，需频繁进入爆破作业区域活动和井下狭窄通道活动的轮胎。

实施例十

如图12所示，一种聚氨酯轮胎胎面，其由外至内依次为聚氨酯材料制成的防撕裂层6、胎面层1、防刺扎层3和过渡层2。所述胎面层1为耐磨层，防撕裂层6设置在所述耐磨层1外表面上。

多材料抗撕裂聚氨酯胎面(图12)结构在多层抗刺扎聚氨酯胎面(图4)的轮胎耐磨层的外侧增加了一层附在耐磨层1上均匀厚度的防撕裂层6，在轮胎运动的过程中表面的防撕裂层6磨损后，花纹沟沟底4的防撕裂层6仍然存在，用于防止花纹块撕裂。大型轮胎的运输、安装极为不便，需要动用铲车、夹具等重型装备，因此在生产、运输、安装的过程中胎面经常容易出现磕碰、刺伤等机械伤害，一旦出现此类现象，就会造成轮胎损伤的初始裂口，使整个轮胎的寿命下降或出现客户要求退货的情况。胎面抗撕裂层能够保护轮胎胎面的表面免收此类伤害。此胎面主要用于日常使用中撕裂损伤较多的轮胎及规格特大的轮胎。

上述中任一项所述的聚氨酯轮胎胎面，其制备方法为整圆型胎面或条型拼接胎面，其中，

整圆型胎面的步骤为：

将拼接或整体的刻有轮胎花纹的胎面模具安装在带有电机驱动的旋转装置上，使整个系统可以以卧式或立式旋转，如图13所述。为保证浇注过程的温度，装置上安装保温系统-保温罩。聚氨酯物料从浇注头流出后，通过引流装置(详细结构如图14)处理并分散料流或直接进入开放的胎面模具型腔中，根据不同的胎面花纹和厚度，以及聚氨酯材料的反应速度，设置不同的转动速度，同时浇注头根据需要在模具型腔上来回移动。在离心力的作用下，液体聚氨酯材料均匀的分布于胎面模具表面，随着时间延长，浇注量逐渐增大，胎面厚度增大，直到达到设计要求。浇注过程中，也可根据实际需求使用多台浇注设备进行多次浇注，将胎面分成多层。

且在浇注的过程中根据材料和工艺的需求，对旋转装置进行变速变频处理。对浇注头和引流装置进行变流量，增减或改变引流道的工艺处理。这使得整个浇注过程的能量消耗更为降低。而在多层浇注时，不同的配方的聚氨酯材料粘度不同，因此不同粘度的液体聚氨酯材料需要选择不同的转速，一般粘度较大的材料需要使用更高的转速。

另外采用旋转方式，在密闭的型腔中，将料先填入，再旋转成型也可以进行胎面的成型。

其中多次分层浇注特别适合大型轮胎胎面的浇注。

例如在24.00R35型号轮胎的浇注过程中，其胎面胶料的重量为815公斤，采用本工艺后，模具旋转速度为60-80转/分，浇注头移动速度为5厘米/秒，流速为20公斤/分。此过程浇注30分钟后，浇注头关闭，引流装置转出，进行余料清理，同时热刀探入内表面进行除气泡操作。设备继续旋转5分钟后，另一台设备的浇注头及其引流装置进料，模具转速调整为90-100转/分，浇注头固定不移动，浇注速度为10公斤/分，浇注20分钟后，浇注头暂停浇注，设备继续旋转10分钟后，浇注头重新开放浇注至整个胎面完成。

其中，多次浇注，将胎面分成多层。

其中，在多次浇注过程中通过模具隔断或刮片等方式将型腔分隔成各种形状的胎面结构(如图10)。

其中，对旋转装置进行变速变频处理。对浇注头和引流装置进行变流量，增减或改变引流道的工艺处理。

其中，在密闭的型腔中，将料先填入，再旋转成型。

其中，通过电机等驱动设备直接或间接驱动模具进行卧式或立式旋转。

其中，对模具采用外罩或外套式加热保温装置和在模具内加入各种型式的发热装置或对整个系统采用外罩式加热保温装置，其加热方式为电加热，蒸汽加热，过热水加热，电磁加热等。

其中，模具型腔为开放式设计(模具采用非密封的形式，不开设流道而采用料流从开放空间直接注入型腔的方式)。

其中，将带束层部件提前嵌入模具后闭合模具再浇注成型。

其中，聚氨酯轮胎胎面完成后通过喷涂、刷涂等工艺附着粘合剂后再与轮胎的其他部件结合。

其中，将料流通过软质或硬质的引流装置进行料流引流，且引流后注入点为模具型腔表面或模具开放型腔上方。

其中，引流装置中增加或减少引流通道数量以及在现有引流装置的基础上做出的改进。

其中，在引流装置中使用超声波，慢速高剪切装置，料仓搅拌，抽真空等方式进行脱泡等操作。

其中，在引流装置中进行添加用于提高聚氨酯性能的各种材质的微纤维、微珠、粉末及色浆等材料的操作。

作为优选，所述聚氨酯胎面上设置有不同形状的花纹。

条型拼接胎面的步骤为：

将表面刻有轮胎花纹的模具平放在平台上，浇注头开始浇注后与模具在X向和Y向进行相对运动(在平面进行相对运动)，如图15所示。根据不同的胎面花纹和厚度，以及聚氨酯材料的反应速度，设置不同的运动速度，使得胎面材料在模具中从胎面的最外侧均匀的逐渐加厚至要求厚度。浇注过程中，也可根据实际需求多次浇注，将胎面分成多层。浇注完成后，根据生产需要，将条形胎面通过粘合结合缠绕在已制作完成的其他部件上。

浇注过程中，也可根据实际需求多次浇注，将胎面分成多层。

且在浇注的过程中根据材料和工艺的需求，可以对平移装置进行变速变频处理。对浇注头和引流装置进行变流量，增减或改变引流道的工艺处理。这使得整个浇注过程的能量消耗更为降低。

同时采用压力方式，在密闭的型腔中，将料先填入，再挤压成型也可以进行胎面的成型。

其中，多次分层浇注特别适合大型轮胎胎面的浇注。

其中，多次浇注，将胎面分成多层。

其中，在多次浇注过程中通过模具或刮片等方式将型腔分隔成各种形状。

其中，对平移装置进行变速变频处理。对浇注头和引流装置进行变流量，增减或改变引流道的工艺处理。

其中，在密闭的型腔中，将料先填入，再挤压成型。

其中，通过电机等驱动设备直接或间接驱动模具进行各个方向的平移或相对运动。

其中，对模具采用外罩或外套式加热保温装置和在模具内加入各种型式的发热装置或对整个系统采用外罩式加热保温装置，其加热方式为电加热，蒸汽加热，过热水加热，电磁加热等。

其中，模具型腔为开放式设计(模具采用非密封的形式，不开设流道而采用料流从开放空间直接注入型腔的方式)。

其中，将带束层部件提前嵌入模具后闭合模具再浇注成型。

其中，聚氨酯轮胎胎面完成后通过喷涂、刷涂等工艺附着粘合剂后再与轮胎的其他部件结合。

其中，将料流通过软质或硬质的引流装置进行料流引流，且引流后注入点为模具型腔表面或模具开放型腔上方。

其中，引流装置中增加或减少引流通道数量以及在现有引流装置的基础上做出的改进。

其中，在引流装置中使用超声波，慢速高剪切装置，料仓搅拌，抽真空等方式进行脱泡等操作。

其中，在引流装置中进行添加用于提高聚氨酯性能的各种材质的微纤维、微珠、粉末及色浆等材料的操作。

作为优选，所述聚氨酯胎面上设置有不同形状的花纹。

上述聚氨酯轮胎胎面及其制备方法，具有下述技术效果：

1、使用聚氨酯胎面比传统胎面耐磨性提高3-8倍，防扎刺能力提高3-5倍，省油约10％，轮胎寿命整体提高20％。

2、聚氨酯的固化反应与橡胶硫化反应相比，反应更加均匀且不受材料厚度的影响，这使得制造超大型轮胎或轮胎厚部件的制作优势明显。

3、胶料从浇注头混合流出时，其固化成型反应就已经开始，这使得整个胎面的固化成型效率较传统轮胎提高了5-10倍。

4、其制造过程绿色环保，其生产过程无粉尘，无废气，无废水，无噪音且能耗较传统轮胎大大降低。

5、其制造工序比传统轮胎大大减少，只需一步工序即可直接完成最终制品

6、该工艺可以根据需要对轮胎胎面结构中各个功能层的长度，厚度，形状，排列方式以及各功能层的性能进行调整。提高了产品的多样性

7、因胎面结构及胎面结构中的各功能层根据路况和使用场景调整定制，使得聚氨酯胎面的寿命大大提高。

8、胎面结构及胎面结构中的各功能层根据路况和使用场景调整定制，可获得良好的驱动及抓地性能、操控性能，提高司机驾驶车辆的舒适性，获得较高的客户满意度。

9、使用本工艺，在离心力的作用下，材料中的气泡可以完全脱除，避免了因气泡造成的品质下降等问题(气泡在轮胎运动的过程中会产生材料破损的初始裂口，导致磨耗下降)。

10、传统橡胶轮胎硫化过程中压力约为1.8MPa，轮胎胎面在压力的作用下会产生较大的形变或出现各类诸如漏基部胶等病象，液体聚氨酯浇注为常压固化成型，其最终产品避免了因胶料挤压造成各种病象。

11、聚氨酯浇注轮胎成型过程不需要高压，所以最终产品各部位的形状与工程人员设计图中的形状偏差很小，因此产品能够更好的表现出设计的性能并更便于改进。

12、整个浇注过程从轮胎胎面的最外侧开始浇注，胎面的成型时间可以根据需要进行自由调整，其单位时间内的流量不必随胎面体积的增加而增大，这使得大型聚氨酯全钢轮胎的胎面制作不再受浇注机大小的限制。可以大幅降低生产设备的成本。

13、该生产工艺最终生产的操作要求简单，与自动化生产的对接度极高，对工人操作复杂度的要求和工人熟练度的要求大大的降低。

14、该工艺使得聚氨酯胎面的成型过程从外向内进行，胎面最内侧的胶料最后从浇注头流出，反应时间最短，从而保证了胎面与轮胎其他部件复合时的粘合性。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (1)

1.一种聚氨酯轮胎胎面的制备方法，所述聚氨酯轮胎胎面外侧为一层聚氨酯材料制成的胎面层，还包括：由聚氨酯材料制成的过渡层，其设置在所述胎面层和轮胎内侧之间；所述聚氨酯轮胎胎面直接由液态聚氨酯浇注而成；多次浇注，将胎面分成多层；所述胎面层为耐磨层；

该聚氨酯轮胎胎面还包括：

由聚氨酯材料制成的防刺扎层，其设置在所述耐磨层和所述过渡层之间；

由聚氨酯材料制成的防腐蚀层，其设置所述防刺扎层和所述过渡层之间；

由聚氨酯材料制成的防撕裂层，其设置在所述耐磨层外表面上或者设置在所述耐磨层和防刺扎层之间；

所述防刺扎层设置在轮胎花纹沟沟底的位置；

所述耐磨层与防刺扎层的分界线为上弧线型，耐磨层的两侧厚度高于中间厚度；

所述耐磨层、防刺扎层、过渡层的两侧设置有保护装甲；其特征在于：

为整圆型胎面或条型拼接胎面，其中，

整圆型胎面的制作步骤为：

将拼接或整体的刻有轮胎花纹的胎面模具安装在带有电机驱动的旋转装置上，使整个系统以卧式旋转，在离心力的作用下，液体聚氨酯材料均匀的分布于胎面模具表面，随着时间延长，浇注量逐渐增大，胎面厚度增大，直到达到设计要求；

浇注过程中，使用多台浇注设备进行多次浇注，将胎面分成多层；

或者采用旋转方式，在密闭的型腔中，将料先填入，再旋转成型；

其中，在多次浇注过程中通过模具隔断或刮片方式将型腔分隔成各种形状的胎面结构；

其中，对旋转装置进行变速变频处理，对浇注头和引流装置进行变流量，增减或改变引流道的工艺处理；

其中，通过电机驱动设备直接或间接驱动模具进行卧式旋转；

其中，对模具采用外罩或外套式加热保温装置和在模具内加入各种型式的发热装置或对整个系统采用外罩式加热保温装置；

其中，模具型腔为开放式设计，模具采用非密封的形式，不开设流道而采用料流从开放空间直接注入型腔的方式；

其中，将带束层部件提前嵌入模具后闭合模具再浇注成型；

其中，聚氨酯轮胎胎面完成后通过喷涂、刷涂工艺附着粘合剂后再与轮胎的其他部件结合；

其中，将料流通过软质或硬质的引流装置进行料流引流，且引流后注入点为模具型腔表面或模具开放型腔上方；

其中，引流装置中增加或减少引流通道数量；

其中，在引流装置中使用超声波，慢速高剪切装置，料仓搅拌，抽真空方式进行脱泡操作；

其中，在引流装置中进行添加用于提高聚氨酯性能的各种材质的微纤维、微珠、粉末及色浆材料的操作；

聚氨酯胎面上设置有不同形状的花纹；

条型拼接胎面的制作步骤为：

将表面刻有轮胎花纹的模具平放在平台上，浇注头开始浇注后与模具在平面方向上进行相对运动，根据不同的胎面花纹和厚度，以及聚氨酯材料的反应速度，设置不同的运动速度，使得胎面材料在模具中从胎面的最外侧均匀的逐渐加厚至要求厚度；

浇注过程中，多次浇注，将胎面分成多层；浇注完成后，根据生产需要，将条形胎面通过粘合结合缠绕在已制作完成的其他部件上；

其中，在多次浇注过程中通过模具隔断或刮片方式将型腔分隔成各种形状的胎面结构；

其中，对平移装置进行变速变频处理，对浇注头和引流装置进行变流量，增减或改变引流道的工艺处理；

其中，通过电机驱动设备直接或间接驱动模具进行平移；

其中，对模具采用外罩或外套式加热保温装置和在模具内加入各种型式的发热装置或对整个系统采用外罩式加热保温装置；

其中，模具型腔为开放式设计，模具采用非密封的形式，不开设流道而采用料流从开放空间直接注入型腔的方式；

其中，将带束层部件提前嵌入模具后闭合模具再浇注成型；

其中，聚氨酯轮胎胎面完成后通过喷涂、刷涂工艺附着粘合剂后再与轮胎的其他部件结合；

其中，将料流通过软质或硬质的引流装置进行料流引流，且引流后注入点为模具型腔表面或模具开放型腔上方；

其中，引流装置中增加或减少引流通道数量；

其中，在引流装置中使用超声波，慢速高剪切装置，料仓搅拌，抽真空方式进行脱泡操作；

其中，在引流装置中进行添加用于提高聚氨酯性能的各种材质的微纤维、微珠、粉末及色浆材料的操作；

聚氨酯胎面上设置有不同形状的花纹。

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