CN211710556U - 聚氨酯混合橡胶粉发泡填充实心轮胎 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了聚氨酯混合橡胶粉发泡填充实心轮胎，包括由胎面、胎肩、胎侧构成的外胎，外胎内侧设置胎体，所述胎体为帘布层，胎体与外胎为一体结构，所述胎体内侧填充聚氨酯材料和橡胶粉的混合料，混合料经过发泡在胎体内形成实心；所述聚氨酯材料为两种成份聚氨酯料按体积比1：1混合构成，橡胶粉为40～60目的橡胶颗粒构成，所述混合料中橡胶粉按体积比范围在30％～40％。在胎体内填充的混合料经发泡形成实心轮胎，该混合料由两种聚氨酯料以及橡胶粉构成，一方面，可以提高撕裂强度、耐开裂强度、耐磨损性能；另一方面，橡胶颗粒由废旧轮胎制得，可降低成本15～20％以上，有利于环境保护和资源综合利用。

Description

聚氨酯混合橡胶粉发泡填充实心轮胎

技术领域

本实用新型属于实心轮胎技术领域，具体涉及特种车辆使用的一种聚氨酯混合橡胶粉发泡填充实心轮胎。

背景技术

轮胎是一种弹性橡胶制品，与轮毂配合用于支承车身、缓冲外界冲击。实心轮胎是与充气轮胎(空心轮胎)相对的一种轮胎，实心轮胎的胎体是实心的，属于一种特制的轮胎，其安全性、耐久性、经济性等明显优于充气胎，适用于低速、高负载苛刻使用条件下运行车辆上，因此，被广泛用于各种工业车辆、军事车辆、建筑机械车辆等领域。

聚氨酯发泡填充实心轮胎，虽然在应用领域内显示出较好的优势性能，但因其成本过高，影响了市场的推广应用。随着国家绿色发展理念的提出和综合利用水平的提高，废旧轮胎加工橡胶粉已形成产业规模，为废旧轮胎的回收再利用提供了成本和用量保证从材料，聚氨酯材料与橡胶粉同属高分子材料，相聚性、融溶性好，混合发泡后融为一体，不排斥、无间隙。现有的实心轮胎大多用一种聚氨酯料填充，有部分实心轮胎也会采用聚氨酯加废旧轮胎颗粒填充，但填充设备只能就一种聚氨酯料与轮胎颗粒混合，且混合效果较差，使填充的实心轮胎在耐磨损、抗撕裂、抗负荷性能等方面仍有不足。

如中国专利(授权公告号CN103522841B)公开的“一种双密度复合高分子材料免充气轮胎”，包括有轮胎本体，该轮胎本体为PU发泡体实心结构；还包括有设置于轮胎本体外侧周沿的胎面层，该胎面层为聚氨酯弹性体结构，密度不同于轮胎本体，且与轮胎本体粘结形成一整体。本实用新型采用两种不同的密度材质制成轮胎本体和胎面层，形成一体复合结构，有效解决了现有技术中存在的吸震效果差和刹车效果差、不耐磨等问题，实用可靠安全。

上述公开的现有实心轮胎，采用两种不同的密度材质分别制成轮胎本体和胎面层，但实质上其轮胎本体，即PU发泡体仍为一种聚氨酯料构成，所制取的实心轮胎在抗撕裂、抗负荷方面存在不足。

实用新型内容

本实用新型提供一种聚氨酯混合橡胶粉发泡填充实心轮胎，用于解决现有实心轮胎抓地和防穿刺效果不足的问题。

为了实现本实用新型的目的，采用以下技术方案：

聚氨酯混合橡胶粉发泡填充实心轮胎，包括由胎面、胎肩、胎侧构成的外胎，外胎内侧设置胎体，所述胎体为帘布层，胎体与外胎为一体结构，所述胎体内侧填充聚氨酯材料和橡胶粉的混合料，混合料经过发泡在胎体内形成实心；所述聚氨酯材料为两种成份聚氨酯料按体积比1：1混合构成，橡胶粉为40～60目的橡胶颗粒构成，所述混合料中橡胶粉按体积比范围在30％～40％。

为了进一步实现本实用新型的目的，还可以采用以下技术方案：

所述橡胶粉采用废旧橡胶轮胎经水磨切削法制得。

所述胎面上设置多道横向连贯的超深花纹，超深花纹的深度为4～6cm，超深花纹的深度以胎面中间部位向胎肩两侧递减，超深花纹下侧的胎面内设置横向连贯的抓紧支撑件，抓紧支撑件的开口朝向超深花纹；所述抓紧支撑件包括底边和两个侧边，两个侧边分别位于底边纵向两侧，侧边为向内侧弯曲的弧形。

所述抓紧支撑件由板状材料制成。

所述外胎的两个胎侧部位厚度，其外侧的厚度为内侧厚度的1.5～3倍。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.在胎体内填充的混合料经发泡形成实心轮胎，该混合料由两种聚氨酯材料以及橡胶颗粒构成，并通过专用的填充系统实现均匀混合，一方面，可以提高本聚氨酯混合橡胶粉发泡填充实心轮胎的撕裂强度、耐开裂强度、耐磨损性能；另一方面，橡胶颗粒由报废的普通轮胎制得，实现废旧轮胎的回收再利用，降低了填充物成本15～20％，并有利于环境保护和资源综合利用。

2.橡胶颗粒与聚氨酯混合交联，使胎体填充物密度高、刚性强、硬挺性好，网络结构致密，变形量小，提高了耐撕裂、抗冲击性能，增加了轮胎的滚动周长和侧向稳定性能。

3.在胎面设置横向连贯的凹槽形超深花纹结构，增强其抓地力，提高轮胎胎面与地面的摩擦力；在超深花纹下侧的外胎内设置抓紧支撑件，利用抓紧支撑件的骨架支撑可减轻弹性形变，克服重力挤压对轮胎抓地力的影响。

4.本实用新型与现有的聚氨酯发泡填充实心轮胎相比较，除保有原来的特点外，在刚性值、硬挺性、控制变形量和降低成本上有了较大的改进提高。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的另一种结构示意图；

图3是图2中I局部放大图；

附图标记：1-外胎，11-胎面，12-胎肩，13-胎侧，14-超深花纹，2-胎体，3-高分子聚合材料，4-温度传感器，5-抓紧支撑件，51-底边，52-侧边，6-防穿刺板，7-聚氨酯材料层。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-图3所示，本实施例公开的一种聚氨酯混合橡胶粉发泡填充实心轮胎，由胎面11、胎肩12、胎侧13等部分构成的外胎1，外胎1材料为橡胶、内侧设置胎体2，胎体2与外胎1形成一体结构，胎体2为帘布层，采用高强力帘布做为骨架材料，使制成的胎体具有较好的抗疲劳性和粘合性好，可减少轮胎层数、层级高、承重能力增大、安全性能提高。

如图1所示，在胎体内侧填充聚氨酯材料和橡胶粉的混合料经过发泡形成实心轮胎；聚氨酯材料为两种聚氨酯料按体积比1：1混合构成，橡胶粉为目数在40～60之间的橡胶颗粒，混合料中橡胶粉按体积比范围在30％～40％。

本实施例中，聚氨酯混合橡胶粉发泡填充实心轮胎的制取步骤如下：

1、制取外胎和内胎；

2、多元醇加填料构成聚氨酯A，异氰酸脂构成聚氨酯B，两种聚氨酯料各取30～35份，按体积比1：1混合并搅拌均匀；

3、按体积比橡胶份取30～40份与两种聚氨酯混合料，在高压条件下再次进行混合；

4、混合后的填充混合料在高压输送条件下均匀注入胎体2内进行发泡；

5、在27℃～35℃温度环境中，将上述制成品静置24小时，制得本聚氨酯混合橡胶粉发泡填充实心轮胎。

外胎1最内端带有的胎趾、胎踵等用于与轮毂配合，安装方式可采用挤压、粘接或固定件等，将外胎与轮毂连接固定。

本实施例在胎面11部位设置四道横向连贯的超深花纹14，超深花纹14与外胎1同轴线，超深花纹14可以采用弧形凹槽、梯形凹槽等类似的凹槽结构。本实施例中，超深花纹14的深度以胎面中间部位向胎肩两侧递减，即胎面11中间两道弧形凹槽最大深度为5.6cm，靠近胎肩部位的弧形凹槽最大深度为5cm，用以降低阻力、保证结构强度和抓地力。

超深花纹下侧的胎面11内设置横向连贯的抓紧支撑件5，即抓紧支撑件超深花纹14同轴线，抓紧支撑件5开口朝向超深花纹14，抓紧支撑件5可以包住超深花纹的一部分或错开，其结构由底边51以及两个侧边52构成，两个侧边52分别位于底边51纵向两侧，侧边52为向内侧弯曲的弧形。

相较于现有的轮胎花纹，通过增加超深花纹14的深度，显著提高了抓地力、胎面11与地面的摩擦力，车辆更稳定和安全的在矿山、煤炭行业等场所运行。

另外，在超深花纹14下侧的外胎部分设置抓紧支撑件5，超深花纹14在受车辆自重和负载压缩变形时，容易导致超深花纹开口变大、深度被压缩，使胎面摩擦力不稳定或降低，而利用抓紧支撑件5的骨架支撑克服弹性形变作用，解决重力挤压对轮胎抓地力的影响，保证行驶平稳、避免打滑。通过胎面硬化，也可以实现轮胎花纹硬度增强和结构保持不便，但会降低弹性而影响摩擦力和抗冲击力，而本实用新型可以将实心轮胎的摩擦力和抗冲击能力综合提高。

如图2、图3所示，本实施例中抓紧支撑件5为板状材料制成的底边51、侧边52，底边51、侧边52连接为一体结构，此时，为避免侧边板与底边板连接处、端部对外胎11橡胶材料破坏，可以在连接部位、端部采用弧形部。

另外，底边51和侧边52也可以采用相互之间独立的柱形材料构成，柱形材料为具有抗折弯的树脂或合金制成，其直径范围在0.15～0.4cm之间，构成弹性支撑件5的各柱形材料53为相互独立设置，在受重力作用，同一侧边上的柱形材料之间受挤压而靠近并相互支撑，同一底边上的柱形材料能保持局部较轻的变形，因此二者结合，使对应部位超深花纹的凹槽结构变形最小。

抓紧支撑件5中所具有的骨架结构可提高外胎1的强度，兼有提高外胎1的抗穿刺能力；由于其为横向连贯设置，在胎面11橡胶局部开裂后，能够为开裂部位的橡胶体提供拉力和支撑力，避免裂口扩大加快胎体1损坏。

在胎体2内测喷涂有自密封的聚氨酯材料层7，强化防穿刺保护。设置的聚氨酯材料层7在轮胎内部形成一个保护层，最大防扎口径达8mm，可以避免大部分的微型穿刺，保护轮胎，避免尖物穿刺对车辆、设备运行产生不良影响。对应于胎面部位的聚氨酯材料层的厚度为2～3cm、胎肩和胎侧部位的聚氨酯材料层的厚度为1～2cm。胎肩和胎侧部位自密封的聚氨酯材料层7用于防止横向刺扎，尤其可对胎肩部位受刺扎高风险区域进行优化以增强防穿刺保护；胎面部位自密封的聚氨酯材料层7，对胎面为轮胎中心区经常扎胎区域实现最大的保护，不同部位的聚氨酯材料层7可设置不同的厚度，优化轮胎的整体结构，使轮胎的性能大幅提升。另外，聚氨酯材料层7也可以设置在外胎与胎体之间或者设在胎体内层。

如图2所示，在胎面11与胎体2之间设有防穿刺板6；对胎侧13进行了一侧加厚，以提高外胎1的刚性。两个胎侧部位厚度，其外胎侧厚度为内胎侧厚度的1.5倍。对外胎侧的厚度进行单侧增厚，节约成本，提高外胎的刚性值。

本聚氨酯混合橡胶粉发泡填充实心轮胎的专用填充设备，包括送料泵和橡胶粉仓，橡胶粉仓底部设有出口，送料泵设有两套，两套送料泵的进口分别连接第一聚氨酯料仓、第二聚氨酯料仓，两套送料泵的出口均与混合室连通，橡胶粉仓的出口与混合室连通，混合室的出料口与螺杆泵的进口连接，螺杆泵的出口与填充装置进口连接，填充设备的浇注口用于和外部轮胎的填充口连接。

填充设备的总吐出量Q＝12～60Kg/min，橡胶粉仓为漏斗状的罐体，体积为40L，在罐体底部设置螺旋送料器，螺旋送料器由螺杆、定子套、变频电机、减速机构成，橡胶粉仓内的橡胶颗粒通过气缸波动，顺畅进入定子套内，再由变频电机带动螺杆驱动向前，调节变频电机转速，可以实现不同计量的橡胶颗粒输送。螺旋送料器的橡胶颗粒输送量在4～22Kg/min，功率为2.2KW。

为保证填充后实心轮胎的质量，橡胶颗粒大小优选在45～55目内，采用废旧橡胶轮胎经过水磨切削法制出表面和断面光滑的颗粒，使橡胶颗粒易于和聚氨酯材料发泡融合，因此具有更好的弹性和硬挺性。第一聚氨酯料仓、第二聚氨酯料仓为圆柱形罐体，罐体底部设置出口与送料泵进口连接，配套设置清洗罐，用于对聚氨酯料仓以及整个输送管路进行换料清洗。

送料泵采用5.5KW的美国威客计量泵，并通过变频器控制转速以调节和精确控制流量；混合室为卧室设置，混合室及螺杆泵构成二级混合系统，一级混合两种聚氨酯与橡胶颗粒后输送至螺杆泵，二级采用螺杆泵强制混合，送至填充设备，填充设备的填充室为不锈钢槽，填充室的进气口与射流泵进口连通，填充室的进料口与所述螺杆泵的出口连接。填充室内部设置加热系统，该加热系统为管状电热器在加热夹套中将介质加热，然后通过介质热传导给聚氨酯与橡胶颗粒的混合料，使该混合料液化并最终通过浇注枪填充至轮胎。

为便于对不同聚氨酯材料的输送量实现调节，在两套送料泵的出口与混合室连通的进口设置在混合室的侧面，橡胶粉仓与混合室的进口设置在混合室的顶部，混合室的出口设在其底部。

由于聚氨酯料中添加有发泡剂，因此在两种聚氨酯料首先混合均匀，到填充至胎体内的输送时间要严格控制，一般要求在10分钟内完成混合至填充过程。

具体实施的选材和方式，以说明书附图作为图纸，按照说明书附图中各个部件的比例和配合方式实施，制作时可以根据实际连接强度需要，无需创造性的选择对应的连接方式、连接点的厚度和强度。

本实用新型未详尽描述的技术内容均为公知技术。

Claims (5)

1.聚氨酯混合橡胶粉发泡填充实心轮胎，包括由胎面、胎肩、胎侧构成的外胎，外胎内侧设置胎体，其特征在于，所述胎体为帘布层，胎体与外胎为一体结构，所述胎体内侧填充聚氨酯材料和橡胶粉的混合料，混合料经过发泡在胎体内形成实心；所述聚氨酯材料为两种成份聚氨酯料按体积比1：1混合构成，橡胶粉为40～60目的橡胶颗粒构成，所述混合料中橡胶粉按体积比范围在30％～40％。

2.根据权利要求1所述的聚氨酯混合橡胶粉发泡填充实心轮胎，其特征在于，所述橡胶粉采用废旧橡胶轮胎经水磨切削法制得。

3.根据权利要求1所述的聚氨酯混合橡胶粉发泡填充实心轮胎，其特征在于，所述胎面上设置多道横向连贯的超深花纹，超深花纹的深度为4～6cm，超深花纹的深度以胎面中间部位向胎肩两侧递减，超深花纹下侧的胎面内设置横向连贯的抓紧支撑件，抓紧支撑件的开口朝向超深花纹；所述抓紧支撑件包括底边和两个侧边，两个侧边分别位于底边纵向两侧，侧边为向内侧弯曲的弧形。

4.根据权利要求3所述的聚氨酯混合橡胶粉发泡填充实心轮胎，其特征在于，所述抓紧支撑件由板状材料制成。

5.根据权利要求3所述的聚氨酯混合橡胶粉发泡填充实心轮胎，其特征在于，所述外胎的两个胎侧部位厚度，其外侧的厚度为内侧厚度的1.5～3倍。

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