包括不同特性的聚氨酯的免充气轮胎及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及模制轮胎和用于模制轮胎的方法，并且更具体地，涉及这样一种模制 轮胎以及用于模制轮胎的方法，该轮胎具有胎面部分，形成该胎面部分的材料不同于形成 轮胎另一部分的材料。
【背景技术】
[0002] 轮胎可通过以下方式形成：将可流动形式的材料供入模具中，在材料硬化后，从模 具中移除模制轮胎。然而，可能期望模制轮胎具有胎面部分，该胎面部分显示出与轮胎其他 部分不同的材料特性。例如，可能期望胎面部分具有特定的摩擦性和耐磨性，这些特性不同 于轮胎的其他部分，诸如在胎面部分和轮毂之间的轮胎部分。
[0003] 例如，在机器轮胎中，可能期望提供这样的轮胎，其具有相对硬的材料，该材料能 够支撑与机器重量相关联的高载荷以及任何有效载荷。相比之下，可能期望这样的轮胎的 胎面部分由提供期望牵引力水平和耐磨性的材料形成。然而，模制由单种材料形成的轮胎 并获得期望特性的组合可能是很困难的。已经进行了各种尝试以将聚氨酯胎面材料模制到 橡胶轮胎上。然而，在某些操作条件下，例如由于高速、高载荷或高温，聚氨酯胎面材料可能 倾向于与橡胶轮胎分离。因此，可能期望提供一种模制轮胎，该轮胎提供了期望的硬度、牵 引力和耐磨性的结合。
[0004] 在Krishnan的美国专利第4, 669, 517号（' 517专利）中，公开了用于制备结合 到硫化橡胶基质表面的聚氨酯复合材料的方法和所得到的复合缓冲轮胎的示例。更具体地 讲，'517专利的方法要求橡胶基质含有羟基封端的聚丁二烯多元醇。该方法包括：首先，在 含有聚丁二烯多元醇的干净的硫化橡胶表面施用三聚氰酸涂层，随后施用酚醛树脂的附加 涂层，然后施用液态聚氨酯反应混合物，其固化形成最终的复合材料。' 517专利的方法特别 用于制备含有适用于硫化橡胶胎面的聚氨酯胎体的轮胎，以及用于含有适用于硫化橡胶胎 体的聚氨酯胎面的轮胎。
[0005] 尽管' 517专利中所公开的方法声称可获得含有适用于硫化橡胶胎体的聚氨酯胎 面的轮胎，但是' 517专利并未公开具有聚氨酯胎面部分和聚氨酯支撑结构的轮胎，或者得 到该模制轮胎的相关方法，其中胎面部分的聚氨酯的特性不同于聚氨酯支撑结构的特性。 此外，' 517专利的方法对于大规模生产模制轮胎而言，可能太过复杂且不切实际。
[0006] 在此公开的模制轮胎和相关方法可用于缓解或克服上述的一个或多个可能的缺 陷。
【发明内容】
[0007] 根据本发明的第一方面，本发明用于模制轮胎。所述模制轮胎可包括支撑结构，该 支撑结构具有内圆周部分和外圆周部分。内圆周部分可配置成与轮毂相关联。模制轮胎还 可包括胎面部分，该胎面部分与支撑结构的外圆周部分相关联，其中胎面部分可由具有第 一材料特性的第一聚氨酯形成。支撑结构可由第二聚氨酯形成，该第二聚氨酯具有不同于 第一材料特性的第二材料特性。支撑结构可与胎面部分化学键合。根据一些方面，第一聚 氨酯可与第二聚氨酯共价键合。
[0008] 根据另一方面，所述模制轮胎可包括中间部分，该中间部分使胎面部分和外圆周 部分彼此连接，其中中间部分由第三聚氨酯形成。例如，支撑结构可经由中间部分与胎面部 化学键合。根据另一方面，第三聚氨酯在固化前可为50%至90%化学计量的。例如，第三 聚氨酯在固化前可为60%至80%化学计量的。根据再一方面，中间部分可与支撑结构和胎 面部分中的至少一个颜色不同。
[0009] 根据另一方面，第一聚氨酯和第二聚氨酯在固化前可以是基本上化学计量的。根 据再一方面，第二聚氨酯可比第一聚氨酯更硬。根据又一方面，第一聚氨酯可更耐切割并且 具有比第二聚氨酯更高的摩擦系数。
[0010] 根据另一方面，所述模制轮胎可包括中间部分，该中间部分使胎面部分和外圆周 部分彼此连接，其中中间部分包括半透膜，该半透膜配置成允许第一聚氨酯和第二聚氨酯 之间化学键合。例如，中间部分可包括织物和纸中的至少一种。
[0011] 根据另一方面，所述模制轮胎可包括支撑结构，该支撑结构具有内圆周部分和外 圆周部分。内圆周部分可配置成与轮毂相关联。所述模制轮胎还可包括胎面部分，该胎面 部分与支撑结构的外圆周部分相关联，其中胎面部分可由具有第一材料特性的第一聚氨酯 形成。支撑结构可由第二聚氨酯形成，第二聚氨酯具有不同于第一材料特性的第二材料特 性。胎面部分可具有60A至60D的肖氏硬度，并且支撑结构可具有约80A至约95A的肖氏 硬度。根据另一方面，支撑结构可与胎面部分化学键合。
[0012] 根据又一方面，所述模制轮胎可包括中间部分，该中间部分使胎面部分和外圆周 部分彼此连接，其中中间部分由第三聚氨酯形成。根据另一方面，所述模制轮胎可包括中间 部分，该中间部分将胎面部分和外圆周部分彼此连接，其中中间部分包括半透膜，该半透膜 配置成允许第一聚氨酯和第二聚氨酯之间化学键合。
[0013] 根据另一方面，本发明涉及一种模制轮胎的方法，所述轮胎包括支撑结构和胎面 部分，所述胎面部分与所述支撑结构的外圆周部分相关联。所述方法包括提供用于形成轮 胎的模制组件，并且向所述模制组件提供具有第一材料特性的第一聚氨酯，以形成轮胎的 胎面部分。所述第一聚氨酯可被部分固化。所述方法还可包括向模制组件提供具有第二材 料特性的第二聚氨酯，以形成轮胎的支撑结构。所述方法还可包括以足够的时间加热模具 组件以及第一聚氨酯和第二聚氨酯，以固化第一聚氨酯和第二聚氨酯，使得第一聚氨酯和 第二聚氨酯彼此化学键合。
[0014] 根据又一方面，向模制组件提供第一聚氨酯可包括向用于形成胎面部分的模具提 供第一聚氨酯，并且以足够的时间加热用于形成胎面部分的模具和第一聚氨酯，以部分固 化第一聚氨酯。根据另一方面，用于形成胎面部分的模具可与用于形成轮胎的模具组件分 离，并且向用于形成轮胎的模制组件提供第一聚氨酯包括将胎面部分从用于形成胎面部分 的模具中移除，并将胎面部分插入至用于形成轮胎的模制组件。
[0015] 根据另一方面，胎面部分可包括多个胎面部分片段，并且将胎面部分插入至用于 形成轮胎的模制组件可包括将多个胎面部分片段中的每一个插入至用于形成轮胎的模制 组件。
[0016] 根据另一方面，用于形成胎面部分的模具可包括用于形成轮胎的模制组件的一部 分，以及位于用于形成轮胎的模制组件中的圆形屏障。根据又一方面，向模制组件提供第一 聚氨酯可包括在用于形成胎面部分的模具中模制胎面部分，并且将圆形屏障从用于形成轮 胎的模制组件中移除，使得胎面部分保留在用于形成轮胎的模制组件中。根据另一方面，向 模制组件提供第一聚氨酯可包括向用于形成胎面部分的模具提供第一聚氨酯，加热用于形 成胎面部分的模具和第一聚氨酯，以部分固化第一聚氨酯，以及将胎面部分和圆形屏障从 用于形成轮胎的模制组件中移除。
[0017] 根据又一方面，提供第二聚氨酯可包括向模具组件添加第二聚氨酯，以使第二聚 氨酯与第一聚氨酯直接接触。根据另一方面，所述方法可包括向模具组件添加第三聚氨酯， 以形成模制轮胎的中间部分，其中第三聚氨酯在被固化前为50%至90%化学计量的，并且 其中第一聚氨酯和第二聚氨酯经由中间部分彼此化学键合。
[0018] 根据另一方面，可在向模具组件提供第一聚氨酯和第二聚氨酯之前，向模具组件 提供第三聚氨酯。例如，提供第三聚氨酯可包括模制中间部分，并且将模制的中间部分插入 至用于形成轮胎的模具组件。根据另一方面，模制中间部分可包括在将模制的中间部分插 入至用于形成轮胎的模制组件之前，部分地固化中间部分。
[0019] 根据又一方面，第三聚氨酯在固化前可为60%至80%化学计量的。根据另一方 面，第一聚氨酯和第二聚氨酯在固化前可以是基本上化学计量的。
[0020] 根据又一方面，提供第一聚氨酯可包括邻近中间部分的外圆周表面提供第一聚氨 酯，以及邻近中间部分的内圆周表面提供第二聚氨酯。
[0021] 根据又一方面，所述方法可包括将中间部分置于模制组件中，其中中间部分具有 内圆周表面和外圆周表面。该方法还可包括邻近中间部分的外圆周表面向模制组件提供第 一聚氨酯，以形成模制轮胎的胎面部分。该方法还可包括邻近中间部分的内圆周表面向模 制组件提供第二聚氨酯，以形成模制轮胎的支撑结构，并且以足够的时间加热模制组件以 及第一聚氨酯和第二聚氨酯，以固化第一聚氨酯和第二聚氨酯，其中中间部分包括半透膜， 该半透膜配置成允许第一聚氨酯和第二聚氨酯之间化学键合。
[0022] 根据又一方面，第一聚氨酯和第二聚氨酯在固化前可以是基本上化学计量的。根 据另一方面，向模制组件提供第一聚氨酯和第二聚氨酯包括同时提供第一聚氨酯和第二聚 氨酯。例如，可同时提供第一聚氨酯和第二聚氨酯，使得第一聚氨酯的填充水平和第二聚氨 酯的填充水平与向模制组件提供的第一聚氨酯和第二聚氨酯基本相等。根据另一方面，可 同时提供第一聚氨酯和第二聚氨酯，从而维持第二聚氨酯的填充水平略高于第