CN205273056U - 一种聚氨酯夹心轮胎 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种聚氨酯夹心轮胎，包括外胎、包覆于外胎内部的内胎，所述外胎的邵氏硬度大于所述内胎的邵氏硬度，所述内胎的外胎面设有一周左右贯穿、与轮胎行驶方向垂直、横截面为半圆形的凹槽，外胎的内胎面上设置有数量相同、长度相等、横截面同样为半圆形的与所述凹槽相对应的凸棱，所述外胎的凸棱置于内胎凹槽中且粘接在一起。并且还公开了一种聚氨酯夹心轮胎的制备方法，将内胎和外胎采用液体两次注射法成型，本实用新型制得的聚氨酯夹心轮胎，具有高回弹，耐撕裂，抗钉扎等优点，特别是高回弹性能优异，是橡胶无法比拟的，整体性能接近充气轮胎的回弹性能。

Description

一种聚氨酯夹心轮胎

技术领域

本实用新型属于轮胎技术领域，具体涉及一种聚氨酯夹心轮胎及其制备方法。

背景技术

国外聚氨酯轮胎研究工作起步较早，自上世纪七十年代，国外大型橡胶轮胎企业，一直在寻找和开发橡胶轮胎的替代产品，素有液体橡胶之称的聚氨酯弹性体，是唯一的选择。目前主要在三种工艺开发研究。

①聚氨酯弹性体实心轮胎

美国大卫兄弟公司利用聚氨酯弹性体开发直接装在电动车车轮上的新型Durotane轮胎,在苛刻条件下运输货物时显示出很好的耐磨性能。

英国邓禄普公司开发聚氨酯实心轮胎以用来运输质量特别大的货物。

固特异将工作重点放在聚氨酯实心轮胎上,即将聚氨酯轮胎材料粘接在轮辋上,将轮辋直接安装在车轴上使用。该聚氨酯轮胎的配方和工艺均已获得美国专利。Mo2narch公司推出的新型蓝色PU轮胎具有滚动阻力和行驶温升低的特点,可用于叉车、工段载重车以及诸如食品加工与销售、纺织、造纸、酿造和冶炼等工业用的平板车,可使轮胎消耗量减小一半,受到用户好评。

②橡胶充气胎外挂聚氨酯弹性体

固特异的研究工作不仅仅局限于全PU轮胎,而且涉及聚氨酯/橡胶复合轮胎,并且针对聚氨酯与硫化胶极性的差异,重点研究了两者的粘合工艺和方法,通过在橡胶硫化胶表面多次涂覆甲基丙烯酸甲酯2NR接枝共聚物、酚醛树脂等涂层对橡胶硫化胶进行表面改性,获得能够满足苛刻使用条件的界面粘合强度,使聚氨酯胎面、胎体、胎侧镶嵌条在橡胶轮胎上的应用成为可能。

③橡胶气胎内灌充聚氨酯弹性体

德国Phoenix公司研发聚氨酯灌充橡胶气轮胎。加拿大Arnco公司研发了高弹性聚氨酯材料用于灌充橡胶充气轮胎。柔性聚氨酯材料用作热稳定性自封式跑气保用轮胎内衬垫胎，将聚氨酯弹性体的超柔软、高弹性等性能发挥到极致。

我国上世纪70年代曾做过一些聚氨酯轮胎的研究,于上世纪90年代开始了聚氨酯浇注充气轮胎的系统研究,曾经针对浇注轮胎原材料(多元醇和固化剂等)、轮胎结构、反应注射成型机、轮胎模具和加工工艺展开了全面的研究,并于1998年制造出聚氨酯浇注充气轮胎成品。虽然该项目已于1999年通过了国家验收,但产品仍存在耐久性能差等技术问题，有待进一步解决，一直没有投放市场和实测数据。

齐齐哈尔大威轮胎厂研制成功的聚氨酯橡胶复合轮胎，是以新、旧轮胎胎体为基体,外挂浇注上一层一定厚度的高耐磨、低变形、抗刺扎的聚氨酯胎面制作而成,其使用寿命是普通橡胶轮胎的3～5倍。

广州华工百川科技股份有限公司正在开发聚氨酯外挂橡胶新型复合绿色轮胎,具有一定的应用前景，但是目前生产的轮胎并不能全面发挥出聚氨酯弹性体的优势和性能。

聚氨酯弹性体虽具有耐磨性能好、负荷高、抗撕裂等橡胶无法比拟的性能,但是聚氨酯弹性体本身存在内生热大、耐热性欠佳、高动态负载下耐疲劳性能和耐屈挠性能欠佳等问题,因此高速度级别聚氨酯轮胎的开发停滞不前。并且聚氨酯轮胎的研发耗资巨大,市场培育期相对较长,再加上材料成本等方面的原因,使得有些公司被迫放弃了这方面的努力。

实用新型内容

针对目前现有技术中存在的上述问题，本实用新型的目的之一是提供一种具有高回弹、耐撕裂、抗钉扎等优点的聚氨酯夹心轮胎。

本实用新型的另一个目的是提供一种聚氨酯夹心轮胎的制备方法，制得的轮胎外硬内软，在具有高耐磨性的前提下，具有较高的弹性，克服内外一致实心轮胎弹性差的问题。

本实用新型的技术方案如下：

一种聚氨酯夹心轮胎，包括外胎、包覆于外胎内部的内胎，所述外胎的邵氏硬度大于所述内胎的邵氏硬度，所述内胎的外胎面设有一周左右贯穿、与轮胎行驶方向垂直、横截面为半圆形的凹槽，外胎的内胎面上设置有数量相同、长度相等、横截面同样为半圆形的与所述凹槽相对应的凸棱，所述外胎的凸棱置于内胎凹槽中且粘接在一起。即采用波浪式半圆形粘接，主要作用是；增大内胎与外胎的接触面积，强化粘接力，分散内胎的受力方向，当外胎与地面接触时，将外胎传导给内胎的垂直向上的作用力，分散到不同的方向，降低垂直向上的作用力对内胎的损伤。

优选地，所述的外胎的胎侧两面均设置一周与行驶方向垂直的减震缓冲孔，所述减震缓冲孔为圆形，并且所述减震缓冲孔沿胎侧呈“V”字形分布。主要作用是；因高硬度聚氨酯具有很高的支撑力和抗拉伸力，外胎胎侧设计圆形减震缓冲孔，就是为了在保持胎侧高支撑力和拉伸力的基础上，增加轮胎的压缩弹性，在轮胎负重运转时，产生瞬间压缩，瞬间回弹的作用。

优选地，所述内胎胎侧设有环形凹槽，与外胎胎侧中间的环形凸起粘接。进一步地，所述外胎侧壁设有穿过内胎内部并且与所述凸棱平行的圆柱体，所述圆柱体与外胎两侧壁连为一体。当内胎受力挤压时，有作用力向外胎的胎侧扩张，内胎胎侧的环形凹槽，就是为了使作用于外胎的力分散，内胎内的圆柱体，起到进一步拉伸牵制外胎胎侧外凸的作用。并且圆柱体的材料与外胎材料相同。

优选地，外胎的内圆周靠近轮辋处设有钢环，钢环的截面形状为圆形，进而加强聚氨酯夹心轮胎与轮胎钢圈的紧密配合，防止轮胎侧向滑动，防止轮胎使用过程中与钢圈之间磨损和出现间隙，提高轮胎的使用时间。

本实用新型还公开了一种聚氨酯夹心轮胎的制备方法，采用液体两次注射法成型，包括组装内胎模具—→浇注低硬度聚酯预聚体—→挤压成型—→脱模—→硫化—→清洗—→涂刷胶黏剂—→放入外胎模具—→加装钢环—→浇注高硬度聚酯预聚体—→挤压成型—→脱模—→硫化—→成品，具体包括如下步骤：

(1)制备内胎：首先组装内胎模具，浇注液态原材料A，在100℃下经过挤压成型，1小时后脱模，然后再在100℃环境下进行硫化12小时而成；

(2)制备外胎：将步骤(1)制备好的内胎用无水乙醇清洗，晾干，均匀涂刷一层聚氨酯胶黏剂后放入外胎模具，并且在外胎模具的圆周加装一周钢环，再浇注液态原材料B，经过挤压成型，1小时后脱模，然后再在100℃环境下进行硫化12小时，得到成品。

所述液态原材料A的具体制备方法为：将MDI基聚酯多元醇预聚体、丁二醇扩链剂(BD扩链剂)和乙酸按照质量比为95:5:0.1的比例混合，然后在温度为65～70℃件下，反应40～60分钟。

所述液态原材料B的具体制备方法为：将MDI基聚酯多元醇预聚体、E-300扩链剂和乙酸按照质量比为88:12:0.1的比例混合，然后在温度为100℃条件下反应40～60分钟。

所述内胎材料的邵氏硬度为A50，所述外胎材料的邵氏硬度为A85。具体为外胎使用邵氏硬度A85度高硬度聚氨酯材料，主要作用是：耐磨，抗撕裂，抗疲劳，耐老化等，上述各项指标，是橡胶轮胎的5～10倍。内胎使用邵氏硬度A50度低硬度高回弹聚氨酯材料，主要作用是：高回弹，耐撕裂，抗钉扎等，特别是高回弹性能优异，是橡胶无法比拟的，整体性能接近充气轮胎的回弹性能。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型制得的聚氨酯夹心轮胎，具有高回弹，耐撕裂，抗钉扎等优点，特别是高回弹性能优异，是橡胶无法比拟的，整体性能接近充气轮胎的回弹性能。

本实用新型轮胎有一内置高弹性胎体，胎体上有高硬度、强耐磨胎面，胎花为成熟的橡胶轮胎胎花设计，胎体在压力作用下安装在金属车轮或轮圈上，为非充气轮胎。非充气轮胎有许多优点，因为这种轮胎是实心的，没有密封或压缩空气，因而没有充气轮胎存在的扎胎跑气问题，也不会产生因大量生热而产生海绵问题，此外，非充气聚氨酯轮胎还是一个不会发生严重损坏的无需修理的体系。非充气轮胎还可以合理地使用材料，减少胶料部件和承载断面积，降低成本，同时因其仅为单一组合件，可免去各部件的组装工作。

另外，本实用新型外胎与内胎的触地结合面，采用波浪式半圆形粘接，主要作用是；增大内胎与外胎的接触面积，强化粘接力，分散内胎的受力方向，当外胎与地面接触时，将外胎传导给内胎的垂直向上的作用力，分散到不同的方向，降低垂直向上的作用力对内胎的损伤。

本发外胎侧壁设有穿过内胎内部并且与所述凸棱平行的圆柱体，所述圆柱体与外胎两侧壁连为一体。当内胎收力挤压时，有作用力向外胎的胎侧扩张，内胎胎侧的凹陷槽，就是为了使作用于外胎的力分散，内胎内的圆柱体，起到进一步拉伸牵制外胎胎侧外凸的作用。

附图说明

图1是本实用新型一种夹心轮胎的结构示意图；

图2是本实用新型夹心轮胎外胎的结构示意图；

图3是本实用新型夹心轮胎内胎的结构示意图；

图4是本实用新型夹心轮胎的横切面结构图；

图5是本实用新型夹心轮胎的制作工艺流程图。

其中，1-外胎，2-内胎，101-凸棱，102-环形凸起，103-减震缓冲孔，104-钢环，105-圆柱体，201-凹槽，202-环形凹槽。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型的具体实施例。虽然附图中显示了本实用新型的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本实用新型的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本实用新型的范围。本实用新型的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

实施例1

一种聚氨酯夹心轮胎，如图1和图2所示，包括外胎1、包覆于外胎内部的内胎2，所述外胎1的邵氏硬度大于所述内胎2的邵氏硬度，所述内胎2的外胎面设有一周左右贯穿、与轮胎行驶方向垂直、横截面为半圆形的凹槽201，外胎的内胎面上设置有数量相同、长度相等、横截面同样为半圆形的与所述凹槽201相对应的凸棱101，所述外胎的凸棱101置于内胎凹槽201中且粘接在一起。即采用波浪式半圆形粘接，以增大内胎与外胎的粘结面积，强化粘接力，分散内胎的受力方向，当外胎与地面接触时，将外胎传导给内胎的垂直向上的作用力，分散到不同的方向，降低垂直向上的作用力对内胎的损伤。

实施例2

一种聚氨酯夹心轮胎，如图1和图2所示，包括外胎1、包覆于外胎内部的内胎2，所述外胎1的邵氏硬度大于所述内胎2的邵氏硬度，所述内胎2的外胎面设有一周左右贯穿、与轮胎行驶方向垂直、横截面为半圆形的凹槽201，外胎的内胎面上设置有数量相同、长度相等、横截面同样为半圆形的与所述凹槽201相对应的凸棱101，所述外胎的凸棱置于内胎凹槽中且粘接在一起。

并且，所述的外胎的胎侧两面均设置一周与行驶方向垂直的减震缓冲孔103，所述减震缓冲孔103为圆形，并且所述减震缓冲孔103沿胎侧呈“V”字形分布。主要作用是；因高硬度聚氨酯具有很高的支撑力和抗拉伸力，外胎胎侧设置圆形减震缓冲孔，就是为了在保持胎侧高支撑力和拉伸力的基础上，增加轮胎的压缩弹性，在轮胎负重运转时，产生瞬间压缩，瞬间回弹的作用。

实施例3

一种聚氨酯夹心轮胎，如图1～4所示，包括外胎1、包覆于外胎内部的内胎2，所述外胎1的邵氏硬度大于所述内胎2的邵氏硬度，所述内胎2的外胎面设有一周左右贯穿、与轮胎行驶方向垂直、横截面为半圆形的凹槽201，外胎的内胎面上设置有数量相同、长度相等、横截面同样为半圆形的与所述凹槽201相对应的凸棱101，所述外胎的凸棱置于内胎凹槽中且粘接在一起。

并且，所述的外胎的胎侧两面均设置一周与行驶方向垂直的减震缓冲孔103，所述减震缓冲孔103为圆形，并且所述减震缓冲孔103沿胎侧呈“V”字形分布。

更进一步，所述内胎胎侧设有环形凹槽202，与外胎胎侧中间的环形凸起102粘接，同时，进一步地，所述外胎1侧壁设有穿过内胎2内部并且与所述凸棱101平行的圆柱体105，所述圆柱体105与外胎两侧壁连为一体。当内胎受力挤压时，有作用力向外胎的胎侧扩张，内胎胎侧的环形凹槽，就是为了使作用于外胎的力分散，内胎内的圆柱体，起到进一步拉伸牵制外胎胎侧外凸的作用。

实施例4

一种聚氨酯夹心轮胎，如图1～4所示，包括外胎1、包覆于外胎内部的内胎2，所述外胎1的邵氏硬度大于所述内胎2的邵氏硬度，所述内胎2的外胎面设有一周左右贯穿、与轮胎行驶方向垂直、横截面为半圆形的凹槽201，外胎的内胎面上设置有数量相同、长度相等、横截面同样为半圆形的与所述凹槽201相对应的凸棱101，所述外胎的凸棱置于内胎凹槽中且粘接在一起。

并且，所述的外胎的胎侧两面均设置一周与行驶方向垂直的减震缓冲孔103，所述减震缓冲孔103为圆形，并且所述减震缓冲孔103沿胎侧呈“V”字形分布。

进一步地，所述内胎胎侧设有环形凹槽202，与外胎胎侧中间的环形凸起102粘接，同时，进一步地，所述外胎1侧壁设有穿过内胎2内部并且与所述凸棱101平行的圆柱体105，所述圆柱体105与外胎两侧壁连为一体。

更进一步地，外胎的内圆周靠近轮辋处设有钢环104，钢环104的截面形状为圆形，进而加强聚氨酯夹心轮胎与轮胎钢圈的紧密配合，防止轮胎侧向滑动，防止轮胎使用过程中与钢圈之间磨损和出现间隙，提高轮胎的使用寿命。

本实用新型制得的聚氨酯夹心轮胎，具有高回弹，耐撕裂，抗钉扎等优点，特别是高回弹性能优异，是橡胶无法比拟的，整体性能接近充气轮胎的回弹性能。

实施例5

一种聚氨酯夹心轮胎的制备方法，其工艺流程图见图5，包括组装内胎模具—→浇注低硬度聚酯预聚体—→挤压成型—→脱模—→硫化—→清洗—→涂刷胶黏剂—→放入外胎模具—→加装钢环—→浇注高硬度聚酯预聚体—→挤压成型—→脱模—→硫化—→成品，具体包括如下步骤：

(1)制备内胎：首先组装内胎模具，浇注液态原材料A，在100℃下经过挤压成型，1小时后脱模，然后再在100℃环境下进行硫化12小时而成；

(2)制备外胎：将步骤(1)制备好的内胎用无水乙醇清洗，晾干，均匀涂刷一层聚氨酯胶黏剂后放入外胎模具，并且在外胎模具的圆周加装一周钢环，再浇注液态原材料B，经过挤压成型，1小时后脱模，然后再在100℃环境下进行硫化12小时，得到成品。

所述液态原材料A的具体制备方法为：将MDI基聚酯多元醇预聚体、丁二醇扩链剂和乙酸按照质量比为95:5:0.1的比例混合，然后在温度为65～70℃件下，反应40～60分钟。

所述液态原材料B的具体制备方法为：将MDI基聚酯多元醇预聚体、E-300扩链剂和乙酸按照质量比为88:12:0.1的比例混合，然后在温度为100℃条件下反应40～60分钟。

所述内胎材料的邵氏硬度为A50，所述外胎材料的邵氏硬度为A85。具体为外胎使用邵氏硬度A85度高硬度聚氨酯材料，主要作用是：耐磨，抗撕裂，抗疲劳，耐老化等，上述各项指标，是橡胶轮胎的5～10倍。内胎使用邵氏硬度A50度低硬度高回弹聚氨酯材料，主要作用是：高回弹，耐撕裂，抗钉扎等，特别是高回弹性能优异，是橡胶无法比拟的，整体性能接近充气轮胎的回弹性能。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种聚氨酯夹心轮胎，其特征在于，所述聚氨酯夹心轮胎包括外胎(1)、包覆于外胎(1)内部的内胎(2)，所述外胎(1)的邵氏硬度大于所述内胎(2)的邵氏硬度，所述内胎(2)的外胎面设有一周左右贯穿、与轮胎行驶方向垂直且横截面为半圆形的凹槽(201)，外胎的内胎面上设置有数量相同、长度相等、横截面同样为半圆形的与所述凹槽(201)相对应的凸棱(101)，所述外胎的凸棱(101)置于内胎凹槽(201)中且粘接在一起。

2.根据权利要求1所述的聚氨酯夹心轮胎，其特征在于，所述外胎(1)的胎侧两面均设置一周与行驶方向垂直的减震缓冲孔(103)，所述减震缓冲孔(103)为圆形。

3.根据权利要求2所述的聚氨酯夹心轮胎，其特征在于，所述减震缓冲孔(103)沿胎侧呈“V”字形分布。

4.根据权利要求1所述的聚氨酯夹心轮胎，其特征在于，所述内胎(2)胎侧设有环形凹槽(202)，与外胎(1)胎侧中间的环形凸起(102)粘接。

5.根据权利要求1所述的聚氨酯夹心轮胎，其特征在于，所述外胎(1)侧壁设有穿过内胎(1)内部并且与所述凸棱(101)平行的圆柱体(105)，所述圆柱体(105)与外胎(1)两侧壁连为一体。

6.根据权利要求1所述的聚氨酯夹心轮胎，其特征在于，所述外胎(1)的内圆周靠近轮辋处设有钢环(104)，所述钢环(104)的截面形状为圆形。