浇注型弹性体聚氨酯轮胎的制作方法
【专利摘要】本发明涉及聚氨酯轮胎的制作方法，公开了一种浇注型弹性体聚氨酯轮胎的制作方法，包括以下步骤：材料准备、涂布处理、模具前期处理、预热处理、组装处理、浇注处理、一次硬化和二次硬化。本发明的工艺扩大分子极性使聚氨酯和轮芯表面之间可紧密结合；对轮芯表面进行涂布处理，选用每1kg的接着剂配比1.2～1.8kg的MEK的涂料对轮芯表面进行涂布，使聚氨酯与轮芯之间产生更多咬合，提高粘结强度；浇注时采用聚氨酯和硬化剂按100：10～100：15（重量）的百分比浇入模具内，后对浇注后的模具进行两次的硬化，使聚氨酯浇注有充分的流动性，防止轮芯表面形成气泡降低粘合，造成脱胶。
【专利说明】浇注型弹性体聚氨酯轮胎的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及聚氨酯轮胎的制作方法，尤其涉及了一种浇注型弹性体聚氨酯轮胎的制作方法。
【背景技术】
[0002]实心轮胎是各种工业车辆所使用的传统充气轮胎的替换产品，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，橡胶胎体内部产热高，胎体易因为内部高而爆裂。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，大量使用炭黑补强，这样轮胎在行驶中会出现路面形成黒痕而污染环境，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。
[0003]目前，环保型实心轮胎，专利号为01225667.6的实用新型专利，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，且在冲击和振动载荷作用下容易产生轮毂和胎面分离现象，在使用情况下频繁出现此类现象，导致运送成本加大，安全性能无法保障，上述的专利的轮芯，同样存在相同的缺点，在较高负荷条件下，容易产生轮毂和胎面分离现象，或是胎体内部升温大，易导致轮胎早期损坏。
【发明内容】
[0004]本发明针对现有技术中容易产生轮毂和胎面分离现象的缺点，提供了一种不易脱胶损坏的浇注型弹性体聚氨酯轮胎的制作方法。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决:
[0006]浇注型弹性体聚氨酯轮胎的制作方法，包括以下步骤:
[0007]步骤A.材料准备
[0008]( I)预聚体和硬化剂的备制
[0009]选用NCO重量含量为4.20%?4.47%的聚氨酯；选用硬化剂:M0CA ；
[0010](2)轮芯材料的备制
[0011]选用直径均在170mm以上的铸件和铝件以及直径在204mm以上的钢管；
[0012]步骤B.涂布处理
[0013]选用固体含量在18.50?20.50% (重量)的接着剂，每Ikg的接着剂配比1.2?1.8kg的MEK，然后进行搅拌；将轮芯材料置于涂布机内进行接着剂的涂布，后进行风干，风干时间在3h以上；配比、涂布、风干过程所处的温度在35°C以下，湿度在55%以下；
[0014]步骤C.模具前期处理
[0015]在模具内涂上离型剂；
[0016]步骤D.预热处理
[0017](I)将聚氨酯置于聚氨酯炉中，使聚氨酯处于75?100°C的温度中进行预热，预热时间在18h以下；
[0018](2)将硬化剂置于硬化剂炉中，使硬化剂处于110?130°C的温度中进行预热，预热时间在16h以下；
[0019](3)将模具置于预热炉中进行预热，预热温度在90?120°C之间；
[0020](4)将风干后的钢管、铸件和铝件置于预热炉中进行预热，预热温度在105?120°C之间，预热时间在2?16h之间；
[0021]步骤E.组装处理
[0022]将轮芯材料组装在模具内，后进行预热处理，预热温度在105?115°C之间，预热时间在0.5?8h之间；
[0023]步骤F.浇注处理
[0024]预热后的聚氨酯和硬化剂均融化成液体，将聚氨酯和硬化剂按100:10?100:15(重量)的百分比浇入模具内；
[0025]步骤G.—次硬化
[0026]将浇注后的模具置于加热炉中加热，加热温度在100?120°C之间，加热时间为Ih以上，聚氨酯和硬化剂凝固后为胎面；
[0027]步骤H.二次硬化
[0028]一次硬化后进行脱模，将脱模后的胎面和轮芯置于加热炉中，加热温度在100?120°C之间，加热时间为6?24h之间；
[0029]步骤1.冷却
[0030]将脱模后的胎面和轮芯冷却至20?30°C之间。
[0031]作为优选，在聚氨酯和硬化剂进行预热时，对聚氨酯和硬化剂进行真空脱泡处理:聚氨酯和硬化剂分别在温度维持在75?100°C和110?130°C的反应炉中进行脱泡，反应炉中的真空度< 133Pa。
[0032]作为优选，硬化剂的色数在3?5之间，接着剂的粘度在750?1050mPa *s之间，接着剂的相对密度在0.95?0.99g之间，接着剂的剥离强度< 20KN/m，接着剂的接着力(90%。
[0033]作为优选，聚氨酯的粘度在700?1100 (mPa*s)之间，聚氨酯的色数在I以下。
[0034]作为优选，轮芯材料进行涂布处理前，先对轮芯材料进行抛丸处理:将轮芯材料置于抛丸机中进行喷射，直径在150_以下的轮芯材料喷射时间为2min，直径在151以上的轮芯材料喷射时间为3min。
[0035]作为优选，涂布处理时，钢管外表面涂抹接着剂的厚度在26?36um之间。
[0036]作为优选，涂布处理时，铸件外表面涂抹接着剂的厚度在31?41um之间。
[0037]作为优选，涂布处理时，铝件外表面涂抹接着剂的厚度在34?44um之间。
[0038]本发明的工艺扩大分子极性使聚氨酯和轮芯表面之间可紧密结合；对轮芯表面进行涂布处理，选用每Ikg的接着剂配比1.2?1.8kg的MEK的涂料对轮芯表面进行涂布，使聚氨酯与轮芯之间产生更多咬合，提高粘结强度；浇注时采用聚氨酯和硬化剂按100:10?100:15 (重量)的百分比浇入模具内，后对浇注后的模具进行两次的硬化，使聚氨酯浇注有充分的流动性，防止轮芯表面形成气泡降低粘合，造成脱胶。【专利附图】
【附图说明】
[0039]图1是本发明的制作流程图。
[0040]图2是聚氨酯和MOCA以100:12的重量比混合制得的不同规格的胎面其弹性率与温度的关系曲线图。
[0041]图3是聚氨酯和MOCA以100:12的重量比混合制得的不同规格的胎面其在起动时的阻力系数统计图。
[0042]图4是聚氨酯和MOCA以100:12的重量比混合制得的不同规格的胎面其在不同负载的情况下消耗电力的曲线图。
[0043]图5是聚氨酯和MOCA以100:12的重量比混合制得的不同规格的胎面其耐久性曲线图。
[0044]图6是聚氨酯和MOCA以100:12的重量比混合制得的胎面与现有产品的耐负荷性对比统计图。
【具体实施方式】
[0045]下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。
[0046]实施例1
[0047]浇注型弹性体聚氨酯轮胎的制作方法，如图1所示，包括以下步骤:
[0048]步骤A.材料准备
[0049]( I)预聚体和硬化剂的备制
[0050]选用NCO重量含量为4.20%?4.47%的聚氨酯；选用硬化剂:M0CA ；M0CA选择熔点在98。。?110。。的C13H12CL2N2，M0CA的胺值在7.4?7.6 (mol/g)之间；聚氨酯中的NCO当量为940%?1000% ；
[0051](2)轮芯材料的备制
[0052]选用直径均在170mm以上的铸件和铝件以及直径在204mm以上的钢管；在本实施例中，铸件和铝件均采用直径为178mm ;铸件的材质采用FC200，铝件的材质采用ACD12，钢管的材质采用STKMl3A ；
[0053]步骤B.涂布处理
[0054]选用固体含量在18.50?20.50% (重量)的接着剂，每Ikg的接着剂配比1.2?1.8kg的MEK，然后进行搅拌；将轮芯材料置于喷胶机内进行接着剂的涂布，后进行风干，风干时间在3h以上；配比、涂布、风干过程所处的温度在35°C以下，湿度在55%以下；
[0055]步骤C.模具前期处理
[0056]在模具内涂上离型剂；离型剂采用聚乙烯醇或硅油或硅脂或乳化石腊；涂离型剂时是用手动涂布枪呈45度角度在模具内侧涂布一周，一周即为3圈，涂布必须均匀，并用气枪再次吹散模具内侧的离型剂；
[0057]步骤D.预热处理
[0058](I)将聚氨酯置于聚氨酯炉中，使聚氨酯处于75?100°C的温度中进行预热，预热时间在18h以下；在本实施例中，聚氨酯处于85°C的温度中进行预热；
[0059](2)将硬化剂置于硬化剂炉中，使硬化剂处于110?130°C的温度中进行预热，预热时间在16h以下；在本实施例中，使硬化剂处于120°C的温度中进行预热；[0060](3)将模具置于预热炉中进行预热，预热温度在90~120°C之间；在本实施例中，预热温度为100°C ；
[0061](4)将风干后的钢管、铸件和铝件置于预热炉中进行预热，预热温度在105~120°C之间，预热时间在2~16h之间；在本实施例中，预热温度为110°C ；
[0062]步骤E.组装处理
[0063]将轮芯材料组装在模具内，后进行预热处理，预热温度在105~115°C之间，预热时间在0.5~8h之间；在本实施例中，预热温度为110°C ；
[0064]步骤F.浇注处理
[0065]预热后的聚氨酯和硬化剂均融化成液体，将聚氨酯和硬化剂按100:10~100:15(重量)的百分比在混合缸内进行混合，投入硬化剂是采用漏斗投入，聚氨酯和硬化剂投入时采用真空搅拌，搅拌前确认混合缸内的压力，当压力在-0.1MPz以下时搅拌15min后关闭；这15!^11内有IOmin是进行搅拌和真空脱泡，另外5min只进行真空脱泡；将聚氨酯和硬化剂投的混合液浇入模具内；在本实施例中，聚氨酯和硬化剂按100:12 (重量)的百分比浇入模具内；
[0066]步骤G.—次硬化
[0067]将浇注后的模具置于加热炉中加热，加热温度在100~120°C之间，加热时间为Ih以上，聚氨酯和硬化剂凝固后为胎面，胎面为Ihr ;在本实施例中,加热温度为100°C ；
[0068]步骤H.二次硬化
[0069]一次硬化后进行脱模，将脱模后的胎面和轮芯置于加热炉中，加热温度在100~120°C之间，加热时间为6~24h之间，胎面为3hr ;在本实施例中，加热温度为100°C ；
[0070]步骤1.冷却
[0071]将脱模后的胎面和轮芯冷却至20~30°C之间。将脱模后的胎面和轮芯冷却至25 0C ；
[0072]在聚氨酯和硬化剂进行预热时，对聚氨酯和硬化剂进行真空脱泡处理:聚氨酯和硬化剂分别在温度维持在75~100°C和110~130°C的反应炉中进行脱泡，反应炉中的真空度 < 133Pa。
[0073]硬化剂的色数在3~5之间，接着剂的粘度在750~1050mPa.s之间，接着剂的相对密度在0.95~0.99g之间，接着剂的剥离强度< 20KN/m，接着剂的接着力< 90%。
[0074]聚氨酯的粘度在700~1100 CmPa.s)之间，聚氨酯的色数在I以下。
[0075]轮芯材料进行涂布处理前，先对轮芯材料进行抛丸处理:将轮芯材料置于抛丸机中进行喷射，直径在150_以下的轮芯材料喷射时间为2min，直径在151以上的轮芯材料喷射时间为3min。
[0076]涂布处理时，钢管外表面涂抹接着剂的厚度在26~36um之间，铸件外表面涂抹接着剂的厚度在25~45um之间，铝件外表面涂抹接着剂的厚度在34~44um之间。涂布处理采用喷胶机进行涂布，涂布前先对喷胶机进行清洗，清洗时将缸内胶取出，喷胶机的管内使用500g的二氯甲烷进行清洗，打至起动安钮2分钟，后取出二氯甲烷，将喷嘴卸下放在二氯甲烷内浸泡。
[0077]如图2为聚氨酯和MOCA以100:12的重量比混合制得的不同规格的胎面其弹性率与温度的关系曲线图，A 为 #1000Hs90 ;B*#2500Hs95 ;C 为 #2000Hs95 ;D 为 #2000Hs90 ；E为#3000Hs95 ;弹性率的数值越高表示越硬，另外，相对温度变化弹性率的变化小的种类不易受热影响，在聚氨酯车轮的耐久性方面非常优越，从图中可看出以该比例制成的胎面其弹性率较不易受温度影响。
[0078]图3为聚氨酯和MOCA以100:12的重量比混合制得的不同规格的胎面其在起动时的阻力系数统计图，试验条件一试料尺寸:Φ80*56，浇注型聚氨酯弹性体厚度:10.25mm,负荷重量:300Kg，拉伸速度:5mm/sec，试验品在水平、平滑的铁制面上行走；比较起动阻力系数 u，#3000Hs95 是 #2000Hs95 的-50% ;另外 #2500Hs95 是 #2000Hs95 的-50% ;这种情况表示起动时花费很少的能量即可完成起动。
[0079]图4为聚氨酯和MOCA以100:12的重量比混合制得的不同规格的胎面其在不同负载的情况下消耗电力的曲线图，试验条件一试料:Φ200*60，浇注型聚氨酯弹性体厚度:10_，行走速度:5km/h ；F 为 #2000Hs95 ；G 为 #2500Hs95 ；H 为 #3000Hs95 ;从图中可看出消费电力在允许负荷范围内，#3000Hs95削减#2000Hs95的40-50% ；#2500Hs95削减#2000Hs95 的 15%。
[0080]图5为聚氨酯和MOCA以100:12的重量比混合制得的不同规格的胎面其耐久性曲线图(S-N 曲线图)，I 为 #3000Hs95 ;J 为 #2500Hs95 ；K 为 #1000Hs90 ；L 为 #2000Hs90 ；M为#2000Hs95 ;试验条件一试料:Φ80*56，浇注型聚氨酯弹性体厚度:10.25mm，行走速度:5km/h ;该曲线是在浇注型聚氨酯弹性体施加一定的压力，直至发生破裂或破断，以点记录反复回数，表示材料的疲劳性。从同一变形率来看、可以判断以该比例制成的胎面的疲劳耐久寿命非常长，其中以#2500Hs95和#3000Hs95为最。
[0081]图6为聚氨酯和MOCA以100:12的重量比混合制得的胎面与现有产品的耐负荷性对比统计图，试验条件一试料:Φ 125*50，浇注型聚氨酯弹性体厚度:12mm，速度:6km/h ；#20000Hs95与现有产品1、现有产品2相比较，其耐负荷性优越25% ；#25000Hs95与#20000Hs95相比较，其耐负荷性优越25%。
[0082]实施例2
[0083]其基本工艺与实施例1相同，不同之处在于聚氨酯和硬化剂按100:10 (重量)的百分比浇入模具内。
[0084]实施例3
[0085]其基本工艺与实施例1相同，不同之处在于聚氨酯和硬化剂按100:15 (重量)的百分比浇入模具内。
[0086]总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
【权利要求】
1.浇注型弹性体聚氨酯轮胎的制作方法，其特征在于:包括以下步骤: 步骤A.材料准备 (1)预聚体和硬化剂的备制 选用NCO重量含量为4.20%~4.47%的聚氨酯；选用硬化剂:M0CA ； (2)轮芯材料的备制 选用直径均在170mm以上的铸件和铝件以及直径在204mm以上的钢管； 步骤B.涂布处理 选用固体含量在18.50~20.50% (重量)的接着剂，每Ikg的接着剂配比1.2~1.8kg的MEK，然后进行搅拌；将轮芯材料置于涂布机内进行接着剂的涂布，后进行风干，风干时间在3h以上；配比、涂布、风干过程所处的温度在35°C以下，湿度在55%以下； 步骤C.模具前期处理 在模具内涂上离型剂； 步骤D.预热处理 (1)将聚氨酯置于聚氨酯炉中，使聚氨酯处于75~100°C的温度中进行预热，预热时间在18h以下； (2)将硬化剂置于硬化剂炉中，使硬化剂处于110~130°C的温度中进行预热，预热时间在16h以下； (3)将模具置于预热炉中进行预热，预热温度在90~120°C之间； (4)将风干后的钢管、铸件和铝件置于预热炉中进行预热，预热温度在105~120°C之间，预热时间在2~16h之间； E.组装处理 将轮芯材料组装在模具内，后进行预热处理，预热温度在105~115°C之间，预热时间在0.5~8h之间； 步骤F.浇注处理 预热后的聚氨酯和硬化剂均融化成液体，将聚氨酯和硬化剂按100:10~100:15 (重量)的百分比浇入模具内； 步骤G.—次硬化 将浇注后的模具置于加热炉中加热，加热温度在100~120°C之间，加热时间为Ih以上，聚氨酯和硬化剂凝固后为胎面； 步骤H.二次硬化 一次硬化后进行脱模，将脱模后的胎面和轮芯置于加热炉中，加热温度在100~120°C之间，加热时间为6~24h之间。
2.根据权利要求1所述的浇注型弹性体聚氨酯轮胎的制作方法，其特征在于:还包括步骤1.冷却 将脱模后的胎面和轮芯冷却至20~30°C之间。
3.根据权利要求1或2所述的浇注型弹性体聚氨酯轮胎的制作方法，其特征在于:在聚氨酯和硬化剂进行预热时，对聚氨酯和硬化剂进行真空脱泡处理:聚氨酯和硬化剂分别在温度维持在75~100°C和110~130°C的反应炉中进行脱泡，反应炉中的真空度< 133Pa。
4.根据权利要求1或2所述的浇注型弹性体聚氨酯轮胎的制作方法，其特征在于:硬化剂的色数在3~5之间，接着剂的粘度在750~1050mPa.s之间，接着剂的相对密度在0.95~0.99g之间，接着剂的剥离强度≤20KN/m，接着剂的接着力≤90%。
5.根据权利要求1或2所述的浇注型弹性体聚氨酯轮胎的制作方法，其特征在于--聚氨酯的粘度在700~1100 CmPa.s)之间，聚氨酯的色数在I以下。
6.根据权利要求1或2所述的浇注型弹性体聚氨酯轮胎的制作方法，其特征在于:轮芯材料进行涂布处理前，先对轮芯材料进行抛丸处理:将轮芯材料置于抛丸机中进行喷射，直径在150mm以下的轮芯材料喷射时间为2min，直径在151以上的轮芯材料喷射时间为3min。
7.根据权利要求1或2所述的浇注型弹性体聚氨酯轮胎的制作方法，其特征在于:涂布处理时，钢管外表面涂抹接着剂的厚度在26~36um之间。
8.根据权利要求1或2所述的浇注型弹性体聚氨酯轮胎的制作方法，其特征在于:涂布处理时，铸件外表面涂抹接着剂的厚度在31~41um之间。
9.根据权利要求1或2所述的浇注型弹性体聚氨酯轮胎的制作方法，其特征在于:涂布处理时，铝件外表 面涂抹接着剂的厚度在34~44um之间。
【文档编号】B29C39/02GK103786290SQ201410029353
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月22日 优先权日:2014年1月22日
【发明者】杨爱林, 李军 申请人:杭州台创实业有限公司