CN2878108Y - 一种聚氨酯实心轮胎 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及聚氨酯轮胎，具体是指一种适合工业车辆使用的聚氨酯实心轮胎。所述聚氨酯实心轮胎由起支撑和传递力作用的金属轮辋和直接粘合在金属轮辋上的单层或双层聚氨酯所组成。采用单层聚氨酯结构时，聚氨酯层的厚度为60～100mm；采用双层聚氨酯结构时，内层聚氨酯的厚度为30～60mm，外层聚氨酯的厚度为20～40mm。本实用新型胎体结实耐用，不会产生早期破坏，使用寿命长；不污染环境，适合在环境整洁度要求高的场合使用；胎体散热性能良好，轮胎行驶温度低而不会出现胎体爆破。

Description

一种聚氨酯实心轮胎

                      技术领域

本实用新型涉及聚氨酯轮胎，具体是指一种适合工业车辆使用的聚氨酯实心轮胎。

                      背景技术

实心轮胎是各种工业车辆所使用的传统充气轮胎的换代产品，广泛应用于矿山、工厂、港口、仓库等速度慢负荷高的场合，目前实心轮胎多为橡胶胎。由于这些场合的路面条件比较苛刻，路面不平整，橡胶实心胎容易产生花纹掉块和脱层现象。同时由于负载大，橡胶胎体内部生热高，胎体易因内部温度高而爆裂。这些都会造成轮胎的早期损坏而影响其使用寿命。另一方面，橡胶实心胎，为了得到较好的性能，大量使用碳黑补强，这样轮胎在行驶中会在路面形成黑痕而污染环境，在一些如印刷、造纸、食品、仓库等环境整洁度要求高的场合不宜使用。而聚氨酯是一种综合性能优异的材料，不用添加任何助剂或补强材料就能得到独特的综合性能：强度高、耐磨性好、高抗撕、耐刺扎。中国01225667.6号实用新型专利公布了一种环保型聚氨酯实心轮胎，它是将环氧树脂、硅橡胶或废旧橡胶作为实心轮胎轮芯，在外面包裹一层聚氨酯而成。实心轮胎的特点是内生热大，上述材料制成的轮芯导热和散热性能差，在较高负荷条件下胎体温升大，同样易导致轮胎早期损坏。因此该结构的聚氨酯实心轮胎应用效果不好。

                           发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足之处，通过聚氨酯配方和实心轮胎结构的合理设计，改善轮胎的性能，从而提供一种适应苛刻路面条件要求且使用寿命长的聚氨酯实心轮胎。

本实用新型通过下述技术方案予以实现。

本实用新型所述聚氨酯实心轮胎，该轮胎由起支撑和传递力作用的金属轮辋和直接粘合在金属轮辋上的单层或双层聚氨酯所组成。

单层结构或双层结构外层用的聚氨酯为低聚物多元醇-二苯基甲烷二异氰酸酯/甲苯二异氰酸酯体系；双层结构内层用的聚氨酯为低聚物多元醇-3，3’-二甲基-4，4’-联苯二异氰酸酯体系聚氨酯。

采用单层聚氨酯结构时，聚氨酯层的厚度为60～100mm；采用双层聚氨酯结构时，内层聚氨酯的厚度为30～60mm，外层聚氨酯的厚度为20～40mm。

与现有橡胶及聚氨酯实心轮胎相比，本实用新型聚氨酯实心轮胎有如下优点：

1、聚氨酯与金属轮辋组成的实心轮胎，胎体结实耐用，不会产生早期破坏，使用寿命长。

2、聚氨酯具有强度高、弹性好、耐磨性好、高抗撕、耐刺扎等优点，其抗张强度可达30～60Mpa，回弹率高达40～60％，直角型撕裂强度达80～140KN/M，使用中不会出现掉块、脱层现象。

3、聚氨酯实心轮胎制造过程中不添加任何补强材料，特别是不需要使用碳黑，制品中不含挥发成分，因此不污染环境，适合在环境整洁度要求高的场合使用。

4、由于聚氨酯与金属轮辋直接结合形成的胎体散热性能良好，轮胎行驶温度低而不会出现胎体爆破。

5、聚氨酯耐磨性能好，阿克隆磨耗实验中，聚氨酯的耐磨性能是橡胶的5～10倍，所以聚氨酯实心轮胎使用寿命长，一般可达橡胶实心轮胎的2倍以上。

                          附图说明

图1为一种聚氨酯实心轮胎结构示意图；

图2为图1结构局部放大示意图。

                          具体实施方式

通过如下实施例对本实用新型作进一步的阐述。

实施例1

本实用新型结构如图1、2所示双层结构的聚氨酯实心轮胎轮胎，由起支撑和传递力作用的金属轮辋1和直接粘合在金属轮辋1上的双层聚氨酯2、3所组成。双层结构外层用的聚氨酯为低聚物多元醇-二苯基甲烷二异氰酸酯/甲苯二异氰酸酯体系；双层结构内层用的聚氨酯为低聚物多元醇-3，3’-二甲基-4，4’-联苯二异氰酸酯体系聚氨酯。本实施例采用双层聚氨酯结构，内层聚氨酯的厚度为30～60mm，外层聚氨酯的厚度为20～40mm。内层聚氨酯2直接粘接在金属轮辋1上，内层聚氨酯2起缓冲地面冲击、吸收振动的作用；外层聚氨酯3浇注在已浇注内层聚氨酯的半成品轮胎上，并直接与地面接触，提供轮胎的抓着性和磨耗性能，实心轮胎通过螺丝孔4装配到车辆上。

双层聚氨酯实心轮胎的制造方法，采用聚氨酯材料与金属轮辋直接粘合，具体包括下述步骤和工艺条件：

步骤一：金属轮辋的表面处理

(1)胶粘剂的配制：

取55重量份的开姆洛克219，加入到45重量份的异丙醇和乙酸乙酯混合溶剂中，混合溶剂中异丙醇重量百分含量为45％，搅拌混合均匀即可；

(2)轮辋表面处理工艺：

将如图1、2所示金属轮辋1表面进行抛砂，再用乙酸乙酯对表面进行除油脱脂，清理干净后均匀喷涂或刷涂步骤一(1)配制的胶粘剂，室温停放1小时，再于120℃烘箱中烘45分钟，即可用于浇注；

步骤二：聚氨酯预聚体体系的制备

(1)称取平均分子量为1000的聚四氢呋喃二醇100重量份，投入反应釜中，加热至120±10℃，抽真空至余压小于500Pa，脱除水分2小时，降温至65±5℃后，投入二苯基甲烷二异氰酸酯/甲苯二异氰酸酯36.9重量份，其中二苯基甲烷二异氰酸酯14.7重量份，逐步升温至80±2℃，反应2小时，测异氰酸根含量约为5.3％，即制得外层用聚氨酯预聚体；

(2)称取平均分子量为1000的聚四氢呋喃二醇100重量份，投入反应釜中，加热至120±10℃，抽真空至余压小于500Pa，脱除水分2小时，降温至65±5℃后，投入3，3’-二甲基-4，4’-联苯二异氰酸酯56重量份，逐步升温至80±2℃，反应2小时，测异氰酸根含量约为6％，即制得内层用聚氨酯预聚体；

步骤三：实心轮胎的制备

(1)内层聚氨酯备料

将步骤二(2)合成的预聚体移至聚氨酯弹性体浇注机A罐中，加热至80±2℃抽真空至余压小于500Pa，脱泡30分钟，将扩链剂3，5-二甲硫基甲苯二胺移至B罐中，按常规方法测定预聚体中异氰酸根含量和按设定的扩链系数计算预聚体与扩链剂用量的比例，具体计算过程如下：

每100重量份聚氨酯预聚体所需扩链剂份数为：

          B＝0.06×2.55×0.85×100

           ＝13.0

式中0.06为上述聚氨酯预聚体的异氰酸根含量理论值6％；2.55为扩链剂采用3，5-二甲硫基甲苯二胺时的常数；0.85为本实施例选取的扩链系数。

即每100份聚氨酯预聚体需13.0份扩链剂3，5-二甲硫基甲苯二胺，按此比例调整好聚氨酯弹性体浇注机A、B两组分计量泵；

(2)内层聚氨酯的浇注：

将按步骤一处理好的金属轮辋1放在预热至120℃的模具中，开动浇注机进行浇注，聚氨酯厚度为55mm，浇注完后保温110℃，40分钟后出模，即为可用于浇注外层聚氨酯的半成品轮胎；

(3)外层聚氨酯备料

将步骤二(1)制备的聚氨酯预聚体移至聚氨酯弹性体浇注机的A罐中，加热至80±5℃，抽真空至余压小于500pa，脱泡15分钟后备用，将扩链剂3，3′二氯-4，4′-二氨基二苯甲烷放在B罐中；按常规计算扩链剂用量并计算聚氨酯预聚体与扩链剂3，3′二氯-4，4′-二氨基二苯甲烷用量的比例，具体计算过程如下：

每100重量份聚氨酯预聚体所需扩链剂份数为：

         B＝0.053×3.18×0.92×100

          ＝15.5

式中0.053为上述聚氨酯预聚体的异氰酸根含量理论值5.3％；3.18为扩链剂采用3，3′二氯-4，4′-二氨基二苯甲烷时的常数；0.92为本实施例选取的扩链系数。

即每100份聚氨酯预聚体需15.5份扩链剂3，3′二氯-4，4′-二氨基二苯甲烷，按此比例调整好聚氨酯弹性体浇注机A、B两组分计量泵；

(4)外层聚氨酯的浇注

将步骤三(2)制备的已浇注内层聚氨酯的半成品轮胎放在预热至120℃的轮胎模具中，开动浇注机进行浇注，聚氨酯厚度为25mm，浇注完后保温120±5℃，30分钟后出模，将已浇注好的轮胎放入110℃烘箱或烘道中后处理20小时，即制得成品双层结构的聚氨酯实心轮胎。

实施例2

本实施例为单层结构的聚氨酯实心轮胎轮胎，可在双层结构的聚氨酯实心轮胎基础上省去如图1、2所示的内层聚氨酯2。由起支撑和传递力作用的金属轮辋1和直接粘合在金属轮辋1上的聚氨酯3所组成。单层结构用的聚氨酯为低聚物多元醇-二苯基甲烷二异氰酸酯/甲苯二异氰酸酯体系，其厚度为60～100mm；聚氨酯层直接粘接在金属轮辋1上并直接与地面接触，提供轮胎的抓着性和磨耗性能，实心轮胎通过螺丝孔4装配到车辆上。单层聚氨酯实心轮胎的制造方法，采用聚氨酯材料与金属轮辋直接粘合，具体包括下述步骤和工艺条件：

步骤一：金属轮辋的表面处理

(1)胶粘剂的配制：

取50重量份的开姆洛克213，加入到50重量份的异丙醇和甲乙酮混合溶剂中，混合溶剂中异丙醇重量百分含量为50％，搅拌混合均匀即可；

(2)轮辋表面处理工艺：

将如图1、2所示金属轮辋1表面进行抛砂，再用乙酸乙酯对表面进行除油脱脂，清理干净后均匀喷涂或刷涂步骤一(1)配制的胶粘剂，室温停放40分钟，再于120℃烘箱中烘30分钟，即可用于浇注；

步骤二：聚氨酯预聚体体系的制备

称取平均分子量为2000的聚己内酯二醇40重量份，分子量为1000的聚四氢呋喃二醇60重量份，投入反应釜中，加热至120±10℃，抽真空至余压小于500Pa，脱除水分2小时，降温至65±5℃后，投入二苯基甲烷二异氰酸酯/甲苯二异氰酸酯30.5重量份，其中二苯基甲烷二异氰酸酯10.5重量份，逐步升温至80±2℃，反应2小时，测异氰酸根含量约为4.9％，即制得外层用聚氨酯预聚体；

步骤三：实心轮胎的制备

(1)备料：

将步骤二制备的聚氨酯预聚体移至聚氨酯弹性体浇注机的A罐中，加热至80±2℃，抽真空至余压小于500pa，脱泡20分钟后备用，将扩链剂3，3′二氯-4，4′-二氨基二苯甲烷放在B罐中；按常规计算扩链剂用量并计算聚氨酯预聚体与扩链剂3，3′二氯-4，4′-二氨基二苯甲烷用量的比例，具体计算过程如下：

每100重量份聚氨酯预聚体所需扩链剂份数为：

      B＝0.049×3.18×0.90×100

       ＝14.02

式中0.049为上述聚氨酯预聚体的异氰酸根含量理论值4.9％；3.18为扩链剂采用3，3′二氯-4，4′-二氨基二苯甲烷时的常数；0.90为本实施例选取的扩链系数。

即每100份聚氨酯预聚体需14.02份扩链剂3，3′二氯-4，4′-二氨基二苯甲烷，按此比例调整好聚氨酯弹性体浇注机A、B两组分计量泵；

(2)浇注：将按步骤一处理好的轮辋放在预热至110℃的轮胎模具中，开动浇注机进行浇注，聚氨酯厚度为90mm，浇注完后保温110℃，80分钟后出模，将已浇注好胎面的轮胎放入110℃烘箱或烘道中后处理15小时，即制得成品单层聚氨酯实心轮胎。

Claims (3)

1、一种聚氨酯实心轮胎，其特征在于：该轮胎由起支撑和传递力作用的金属轮辋和直接粘合在金属轮辋上的单层或双层聚氨酯所组成。

2、根据权利要求1所述一种聚氨酯实心轮胎，其特征在于：单层结构或双层结构外层用的聚氨酯为低聚物多元醇-二苯基甲烷二异氰酸酯/甲苯二异氰酸酯体系；双层结构内层用的聚氨酯为低聚物多元醇-3，3’-二甲基-4，4’-联苯二异氰酸酯体系聚氨酯。

3、根据权利要求1所述一种聚氨酯实心轮胎，其特征在于：采用单层聚氨酯结构时，聚氨酯层的厚度为60～100mm；采用双层聚氨酯结构时，内层聚氨酯的厚度为30～60mm，外层聚氨酯的厚度为20～40mm。

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