澆注型彈性體聚氨酯輪胎的製作方法

2023-05-29 00:50:01

澆注型彈性體聚氨酯輪胎的製作方法
【專利摘要】本發明涉及聚氨酯輪胎的製作方法，公開了一種澆注型彈性體聚氨酯輪胎的製作方法，包括以下步驟：材料準備、塗布處理、模具前期處理、預熱處理、組裝處理、澆注處理、一次硬化和二次硬化。本發明的工藝擴大分子極性使聚氨酯和輪芯表面之間可緊密結合；對輪芯表面進行塗布處理，選用每1kg的接著劑配比1.2～1.8kg的MEK的塗料對輪芯表面進行塗布，使聚氨酯與輪芯之間產生更多咬合，提高粘結強度；澆注時採用聚氨酯和硬化劑按100：10～100：15（重量）的百分比澆入模具內，後對澆注後的模具進行兩次的硬化，使聚氨酯澆注有充分的流動性，防止輪芯表面形成氣泡降低粘合，造成脫膠。
【專利說明】澆注型彈性體聚氨酯輪胎的製作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及聚氨酯輪胎的製作方法，尤其涉及了一種澆注型彈性體聚氨酯輪胎的製作方法。
【背景技術】
[0002]實心輪胎是各種工業車輛所使用的傳統充氣輪胎的替換產品，廣泛應用於礦山、工廠、港口、倉庫等速度慢負荷高的場合，目前實心輪胎多為橡膠胎。由於這些場合的路面條件比較苛刻，路面不平整，橡膠胎體內部產熱高，胎體易因為內部高而爆裂。這些都會造成輪胎的早期損壞而影響其使用壽命。另一方面，橡膠實心胎，為了得到較好的性能，大量使用炭黑補強，這樣輪胎在行駛中會出現路面形成黒痕而汙染環境，在一些如印刷、造紙、食品、倉庫等環境整潔度要求高的場合不宜使用。
[0003]目前，環保型實心輪胎，專利號為01225667.6的實用新型專利，它是將環氧樹脂、矽橡膠或廢舊橡膠作為實心輪胎輪芯，在外面包裹一層聚氨酯而成。實心輪胎的特點是內生熱大，且在衝擊和振動載荷作用下容易產生輪轂和胎面分離現象，在使用情況下頻繁出現此類現象，導致運送成本加大，安全性能無法保障，上述的專利的輪芯，同樣存在相同的缺點，在較高負荷條件下，容易產生輪轂和胎面分離現象，或是胎體內部升溫大，易導致輪胎早期損壞。

【發明內容】

[0004]本發明針對現有技術中容易產生輪轂和胎面分離現象的缺點，提供了一種不易脫膠損壞的澆注型彈性體聚氨酯輪胎的製作方法。
[0005]為了解決上述技術問題，本發明通過下述技術方案得以解決:
[0006]澆注型彈性體聚氨酯輪胎的製作方法，包括以下步驟:
[0007]步驟A.材料準備
[0008]( I)預聚體和硬化劑的備制
[0009]選用NCO重量含量為4.20%?4.47%的聚氨酯；選用硬化劑:M0CA ；
[0010](2)輪芯材料的備制
[0011]選用直徑均在170mm以上的鑄件和鋁件以及直徑在204mm以上的鋼管；
[0012]步驟B.塗布處理
[0013]選用固體含量在18.50?20.50% (重量)的接著劑，每Ikg的接著劑配比1.2?1.8kg的MEK，然後進行攪拌；將輪芯材料置於塗布機內進行接著劑的塗布，後進行風乾，風乾時間在3h以上；配比、塗布、風乾過程所處的溫度在35°C以下，溼度在55%以下；
[0014]步驟C.模具前期處理
[0015]在模具內塗上離型劑；
[0016]步驟D.預熱處理
[0017](I)將聚氨酯置於聚氨酯爐中，使聚氨酯處於75?100°C的溫度中進行預熱，預熱時間在18h以下；
[0018](2)將硬化劑置於硬化劑爐中，使硬化劑處於110?130°C的溫度中進行預熱，預熱時間在16h以下；
[0019](3)將模具置於預熱爐中進行預熱，預熱溫度在90?120°C之間；
[0020](4)將風乾後的鋼管、鑄件和鋁件置於預熱爐中進行預熱，預熱溫度在105?120°C之間，預熱時間在2?16h之間；
[0021]步驟E.組裝處理
[0022]將輪芯材料組裝在模具內，後進行預熱處理，預熱溫度在105?115°C之間，預熱時間在0.5?8h之間；
[0023]步驟F.澆注處理
[0024]預熱後的聚氨酯和硬化劑均融化成液體，將聚氨酯和硬化劑按100:10?100:15(重量)的百分比澆入模具內；
[0025]步驟G.—次硬化
[0026]將澆注後的模具置於加熱爐中加熱，加熱溫度在100?120°C之間，加熱時間為Ih以上，聚氨酯和硬化劑凝固後為胎面；
[0027]步驟H.二次硬化
[0028]一次硬化後進行脫模，將脫模後的胎面和輪芯置於加熱爐中，加熱溫度在100?120°C之間，加熱時間為6?24h之間；
[0029]步驟1.冷卻
[0030]將脫模後的胎面和輪芯冷卻至20?30°C之間。
[0031]作為優選，在聚氨酯和硬化劑進行預熱時，對聚氨酯和硬化劑進行真空脫泡處理:聚氨酯和硬化劑分別在溫度維持在75?100°C和110?130°C的反應爐中進行脫泡，反應爐中的真空度< 133Pa。
[0032]作為優選，硬化劑的色數在3?5之間，接著劑的粘度在750?1050mPa *s之間，接著劑的相對密度在0.95?0.99g之間，接著劑的剝離強度< 20KN/m，接著劑的接著力(90%。
[0033]作為優選，聚氨酯的粘度在700?1100 (mPa*s)之間，聚氨酯的色數在I以下。
[0034]作為優選，輪芯材料進行塗布處理前，先對輪芯材料進行拋丸處理:將輪芯材料置於拋丸機中進行噴射，直徑在150_以下的輪芯材料噴射時間為2min，直徑在151以上的輪芯材料噴射時間為3min。
[0035]作為優選，塗布處理時，鋼管外表面塗抹接著劑的厚度在26?36um之間。
[0036]作為優選，塗布處理時，鑄件外表面塗抹接著劑的厚度在31?41um之間。
[0037]作為優選，塗布處理時，鋁件外表面塗抹接著劑的厚度在34?44um之間。
[0038]本發明的工藝擴大分子極性使聚氨酯和輪芯表面之間可緊密結合；對輪芯表面進行塗布處理，選用每Ikg的接著劑配比1.2?1.8kg的MEK的塗料對輪芯表面進行塗布，使聚氨酯與輪芯之間產生更多咬合，提高粘結強度；澆注時採用聚氨酯和硬化劑按100:10?100:15 (重量)的百分比澆入模具內，後對澆注後的模具進行兩次的硬化，使聚氨酯澆注有充分的流動性，防止輪芯表面形成氣泡降低粘合，造成脫膠。【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]圖1是本發明的製作流程圖。
[0040]圖2是聚氨酯和MOCA以100:12的重量比混合製得的不同規格的胎面其彈性率與溫度的關係曲線圖。
[0041]圖3是聚氨酯和MOCA以100:12的重量比混合製得的不同規格的胎面其在起動時的阻力係數統計圖。
[0042]圖4是聚氨酯和MOCA以100:12的重量比混合製得的不同規格的胎面其在不同負載的情況下消耗電力的曲線圖。
[0043]圖5是聚氨酯和MOCA以100:12的重量比混合製得的不同規格的胎面其耐久性曲線圖。
[0044]圖6是聚氨酯和MOCA以100:12的重量比混合製得的胎面與現有產品的耐負荷性對比統計圖。
【具體實施方式】
[0045]下面結合附圖與實施例對本發明作進一步詳細描述。
[0046]實施例1
[0047]澆注型彈性體聚氨酯輪胎的製作方法，如圖1所示，包括以下步驟:
[0048]步驟A.材料準備
[0049]( I)預聚體和硬化劑的備制
[0050]選用NCO重量含量為4.20%?4.47%的聚氨酯；選用硬化劑:M0CA ；M0CA選擇熔點在98。。?110。。的C13H12CL2N2，M0CA的胺值在7.4?7.6 (mol/g)之間；聚氨酯中的NCO當量為940%?1000% ；
[0051](2)輪芯材料的備制
[0052]選用直徑均在170mm以上的鑄件和鋁件以及直徑在204mm以上的鋼管；在本實施例中，鑄件和鋁件均採用直徑為178mm ;鑄件的材質採用FC200，鋁件的材質採用ACD12，鋼管的材質採用STKMl3A ；
[0053]步驟B.塗布處理
[0054]選用固體含量在18.50?20.50% (重量)的接著劑，每Ikg的接著劑配比1.2?1.8kg的MEK，然後進行攪拌；將輪芯材料置於噴膠機內進行接著劑的塗布，後進行風乾，風乾時間在3h以上；配比、塗布、風乾過程所處的溫度在35°C以下，溼度在55%以下；
[0055]步驟C.模具前期處理
[0056]在模具內塗上離型劑；離型劑採用聚乙烯醇或矽油或矽脂或乳化石臘；塗離型劑時是用手動塗布槍呈45度角度在模具內側塗布一周，一周即為3圈，塗布必須均勻，並用氣槍再次吹散模具內側的離型劑；
[0057]步驟D.預熱處理
[0058](I)將聚氨酯置於聚氨酯爐中，使聚氨酯處於75?100°C的溫度中進行預熱，預熱時間在18h以下；在本實施例中，聚氨酯處於85°C的溫度中進行預熱；
[0059](2)將硬化劑置於硬化劑爐中，使硬化劑處於110?130°C的溫度中進行預熱，預熱時間在16h以下；在本實施例中，使硬化劑處於120°C的溫度中進行預熱；[0060](3)將模具置於預熱爐中進行預熱，預熱溫度在90~120°C之間；在本實施例中，預熱溫度為100°C ；
[0061](4)將風乾後的鋼管、鑄件和鋁件置於預熱爐中進行預熱，預熱溫度在105~120°C之間，預熱時間在2~16h之間；在本實施例中，預熱溫度為110°C ；
[0062]步驟E.組裝處理
[0063]將輪芯材料組裝在模具內，後進行預熱處理，預熱溫度在105~115°C之間，預熱時間在0.5~8h之間；在本實施例中，預熱溫度為110°C ；
[0064]步驟F.澆注處理
[0065]預熱後的聚氨酯和硬化劑均融化成液體，將聚氨酯和硬化劑按100:10~100:15(重量)的百分比在混合缸內進行混合，投入硬化劑是採用漏鬥投入，聚氨酯和硬化劑投入時採用真空攪拌，攪拌前確認混合缸內的壓力，當壓力在-0.1MPz以下時攪拌15min後關閉；這15!^11內有IOmin是進行攪拌和真空脫泡，另外5min只進行真空脫泡；將聚氨酯和硬化劑投的混合液澆入模具內；在本實施例中，聚氨酯和硬化劑按100:12 (重量)的百分比澆入模具內；
[0066]步驟G.—次硬化
[0067]將澆注後的模具置於加熱爐中加熱，加熱溫度在100~120°C之間，加熱時間為Ih以上，聚氨酯和硬化劑凝固後為胎面，胎面為Ihr ;在本實施例中,加熱溫度為100°C ；
[0068]步驟H.二次硬化
[0069]一次硬化後進行脫模，將脫模後的胎面和輪芯置於加熱爐中，加熱溫度在100~120°C之間，加熱時間為6~24h之間，胎面為3hr ;在本實施例中，加熱溫度為100°C ；
[0070]步驟1.冷卻
[0071]將脫模後的胎面和輪芯冷卻至20~30°C之間。將脫模後的胎面和輪芯冷卻至25 0C ；
[0072]在聚氨酯和硬化劑進行預熱時，對聚氨酯和硬化劑進行真空脫泡處理:聚氨酯和硬化劑分別在溫度維持在75~100°C和110~130°C的反應爐中進行脫泡，反應爐中的真空度 < 133Pa。
[0073]硬化劑的色數在3~5之間，接著劑的粘度在750~1050mPa.s之間，接著劑的相對密度在0.95~0.99g之間，接著劑的剝離強度< 20KN/m，接著劑的接著力< 90%。
[0074]聚氨酯的粘度在700~1100 CmPa.s)之間，聚氨酯的色數在I以下。
[0075]輪芯材料進行塗布處理前，先對輪芯材料進行拋丸處理:將輪芯材料置於拋丸機中進行噴射，直徑在150_以下的輪芯材料噴射時間為2min，直徑在151以上的輪芯材料噴射時間為3min。
[0076]塗布處理時，鋼管外表面塗抹接著劑的厚度在26~36um之間，鑄件外表面塗抹接著劑的厚度在25~45um之間，鋁件外表面塗抹接著劑的厚度在34~44um之間。塗布處理採用噴膠機進行塗布，塗布前先對噴膠機進行清洗，清洗時將缸內膠取出，噴膠機的管內使用500g的二氯甲烷進行清洗，打至起動安鈕2分鐘，後取出二氯甲烷，將噴嘴卸下放在二氯甲烷內浸泡。
[0077]如圖2為聚氨酯和MOCA以100:12的重量比混合製得的不同規格的胎面其彈性率與溫度的關係曲線圖，A 為 #1000Hs90 ;B*#2500Hs95 ;C 為 #2000Hs95 ;D 為 #2000Hs90 ；E為#3000Hs95 ;彈性率的數值越高表示越硬，另外，相對溫度變化彈性率的變化小的種類不易受熱影響，在聚氨酯車輪的耐久性方面非常優越，從圖中可看出以該比例製成的胎面其彈性率較不易受溫度影響。
[0078]圖3為聚氨酯和MOCA以100:12的重量比混合製得的不同規格的胎面其在起動時的阻力係數統計圖，試驗條件一試料尺寸:Φ80*56，澆注型聚氨酯彈性體厚度:10.25mm,負荷重量:300Kg，拉伸速度:5mm/sec，試驗品在水平、平滑的鐵製面上行走；比較起動阻力係數 u，#3000Hs95 是 #2000Hs95 的-50% ;另外 #2500Hs95 是 #2000Hs95 的-50% ;這種情況表示起動時花費很少的能量即可完成起動。
[0079]圖4為聚氨酯和MOCA以100:12的重量比混合製得的不同規格的胎面其在不同負載的情況下消耗電力的曲線圖，試驗條件一試料:Φ200*60，澆注型聚氨酯彈性體厚度:10_，行走速度:5km/h ；F 為 #2000Hs95 ；G 為 #2500Hs95 ；H 為 #3000Hs95 ;從圖中可看出消費電力在允許負荷範圍內，#3000Hs95削減#2000Hs95的40-50% ；#2500Hs95削減#2000Hs95 的 15%。
[0080]圖5為聚氨酯和MOCA以100:12的重量比混合製得的不同規格的胎面其耐久性曲線圖(S-N 曲線圖)，I 為 #3000Hs95 ;J 為 #2500Hs95 ；K 為 #1000Hs90 ；L 為 #2000Hs90 ；M為#2000Hs95 ;試驗條件一試料:Φ80*56，澆注型聚氨酯彈性體厚度:10.25mm，行走速度:5km/h ;該曲線是在澆注型聚氨酯彈性體施加一定的壓力，直至發生破裂或破斷，以點記錄反覆回數，表示材料的疲勞性。從同一變形率來看、可以判斷以該比例製成的胎面的疲勞耐久壽命非常長，其中以#2500Hs95和#3000Hs95為最。
[0081]圖6為聚氨酯和MOCA以100:12的重量比混合製得的胎面與現有產品的耐負荷性對比統計圖，試驗條件一試料:Φ 125*50，澆注型聚氨酯彈性體厚度:12mm，速度:6km/h ；#20000Hs95與現有產品1、現有產品2相比較，其耐負荷性優越25% ；#25000Hs95與#20000Hs95相比較，其耐負荷性優越25%。
[0082]實施例2
[0083]其基本工藝與實施例1相同，不同之處在於聚氨酯和硬化劑按100:10 (重量)的百分比澆入模具內。
[0084]實施例3
[0085]其基本工藝與實施例1相同，不同之處在於聚氨酯和硬化劑按100:15 (重量)的百分比澆入模具內。
[0086]總之，以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所作的均等變化與修飾，皆應屬本發明專利的涵蓋範圍。
【權利要求】
1.澆注型彈性體聚氨酯輪胎的製作方法，其特徵在於:包括以下步驟: 步驟A.材料準備 (1)預聚體和硬化劑的備制 選用NCO重量含量為4.20%~4.47%的聚氨酯；選用硬化劑:M0CA ； (2)輪芯材料的備制 選用直徑均在170mm以上的鑄件和鋁件以及直徑在204mm以上的鋼管； 步驟B.塗布處理 選用固體含量在18.50~20.50% (重量)的接著劑，每Ikg的接著劑配比1.2~1.8kg的MEK，然後進行攪拌；將輪芯材料置於塗布機內進行接著劑的塗布，後進行風乾，風乾時間在3h以上；配比、塗布、風乾過程所處的溫度在35°C以下，溼度在55%以下； 步驟C.模具前期處理 在模具內塗上離型劑； 步驟D.預熱處理 (1)將聚氨酯置於聚氨酯爐中，使聚氨酯處於75~100°C的溫度中進行預熱，預熱時間在18h以下； (2)將硬化劑置於硬化劑爐中，使硬化劑處於110~130°C的溫度中進行預熱，預熱時間在16h以下； (3)將模具置於預熱爐中進行預熱，預熱溫度在90~120°C之間； (4)將風乾後的鋼管、鑄件和鋁件置於預熱爐中進行預熱，預熱溫度在105~120°C之間，預熱時間在2~16h之間； E.組裝處理 將輪芯材料組裝在模具內，後進行預熱處理，預熱溫度在105~115°C之間，預熱時間在0.5~8h之間； 步驟F.澆注處理 預熱後的聚氨酯和硬化劑均融化成液體，將聚氨酯和硬化劑按100:10~100:15 (重量)的百分比澆入模具內； 步驟G.—次硬化 將澆注後的模具置於加熱爐中加熱，加熱溫度在100~120°C之間，加熱時間為Ih以上，聚氨酯和硬化劑凝固後為胎面； 步驟H.二次硬化 一次硬化後進行脫模，將脫模後的胎面和輪芯置於加熱爐中，加熱溫度在100~120°C之間，加熱時間為6~24h之間。
2.根據權利要求1所述的澆注型彈性體聚氨酯輪胎的製作方法，其特徵在於:還包括步驟1.冷卻 將脫模後的胎面和輪芯冷卻至20~30°C之間。
3.根據權利要求1或2所述的澆注型彈性體聚氨酯輪胎的製作方法，其特徵在於:在聚氨酯和硬化劑進行預熱時，對聚氨酯和硬化劑進行真空脫泡處理:聚氨酯和硬化劑分別在溫度維持在75~100°C和110~130°C的反應爐中進行脫泡，反應爐中的真空度< 133Pa。
4.根據權利要求1或2所述的澆注型彈性體聚氨酯輪胎的製作方法，其特徵在於:硬化劑的色數在3~5之間，接著劑的粘度在750~1050mPa.s之間，接著劑的相對密度在0.95~0.99g之間，接著劑的剝離強度≤20KN/m，接著劑的接著力≤90%。
5.根據權利要求1或2所述的澆注型彈性體聚氨酯輪胎的製作方法，其特徵在於--聚氨酯的粘度在700~1100 CmPa.s)之間，聚氨酯的色數在I以下。
6.根據權利要求1或2所述的澆注型彈性體聚氨酯輪胎的製作方法，其特徵在於:輪芯材料進行塗布處理前，先對輪芯材料進行拋丸處理:將輪芯材料置於拋丸機中進行噴射，直徑在150mm以下的輪芯材料噴射時間為2min，直徑在151以上的輪芯材料噴射時間為3min。
7.根據權利要求1或2所述的澆注型彈性體聚氨酯輪胎的製作方法，其特徵在於:塗布處理時，鋼管外表面塗抹接著劑的厚度在26~36um之間。
8.根據權利要求1或2所述的澆注型彈性體聚氨酯輪胎的製作方法，其特徵在於:塗布處理時，鑄件外表面塗抹接著劑的厚度在31~41um之間。
9.根據權利要求1或2所述的澆注型彈性體聚氨酯輪胎的製作方法，其特徵在於:塗布處理時，鋁件外表 面塗抹接著劑的厚度在34~44um之間。
【文檔編號】B29C39/02GK103786290SQ201410029353
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月22日 優先權日:2014年1月22日
【發明者】楊愛林, 李軍 申請人:杭州臺創實業有限公司