一种即时修复胎面的汽车轮胎的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种即时修复胎面的汽车轮胎。以汽车轮胎的胎体和胎面为基体，在胎面表层复合含有白炭黑的涂层，胎面可多次即时修复，达到长期使用的目的。轮胎使用磨损后，经胎面打磨采用表面活化剂进行活化处理，在胎面表层采用辊筒涂覆装置、轮胎模版喷涂、打印等复合方式将含有白炭黑的涂层复合在胎面，完成轮胎的即时保养修复。本发明所涉及的即时修复胎面的汽车轮胎，实现轮胎的长寿命使用目的，同时得到的轮胎操控性好、安全性高、抗湿滑性能良好的轮胎，能有效解决橡胶紫外、臭氧老化的影响，以快速高效的修复技术对轮胎胎面进行保养修复，实现轮胎长期使用的目的，减少橡胶资源的浪费，保护环境，设备投资少，经济效益高。
【专利说明】
一种即时修复胎面的汽车轮胎
技术领域
[0001]本发明涉及了一种即时修复胎面的汽车轮胎，包括轮胎的结构，制备方法及保养修复装置，适用于各种汽车轮胎的保养修复，属于汽车轮胎新技术领域。
【背景技术】
[0002]随着人们对于轮胎的性能要求越来越高，轮胎的性能也趋向于高性能化发展，不但对轮胎的制动性、转向力、操控稳定性等有了高的要求，同时对于轮胎的安全性、高寿命、节油性提出了更高的要求。这些高性能轮胎要求轮胎所具备的特性:(I)高耐磨性，延长轮胎使用寿命；(2)安全性，具有良好的抗湿滑性能；(3)节油，要求轮胎具有良好的低生热特性。
[0003]目前，随着我国经济的高速发展，汽车的拥有量和消耗量呈快速增长的趋势，而轮胎的使用量和消耗量也随之高速发展。在轮胎使用过程中，随着汽车的行驶摩擦等消耗，轮胎胎面等关键部位会出现磨损导致轮胎不能使用的情况，甚至出现爆胎等安全隐患。
[0004]磨损轮胎大多废弃，更换新胎，只有部分废旧轮胎进行回收利用。一条新轮胎的成本大约有70%花费在胎体上，如果不进行翻新，那么就有70%的资源没有被回收再利用。目前我国轮胎翻新率很低，约占新胎产量的4%，而发达国家一般为10%，欧盟翻新率达18.8%，即使这样仍有大量的废旧轮胎没有实现资源的高效利用和循环利用，既浪费了资源，又对环境造成了极大污染。由于目前的轮胎翻新技术存在着无法溯源，流通市场后良莠不齐，无法获得消费者认可，且翻新轮胎安全性低等问题，严重制约了轮胎翻新技术的应用和发展。因而，研发长使用寿命轮胎，甚至是实现能快速即时修复胎面的轮胎成为了发展的趋势。
[0005]即时修复胎面的汽车轮胎’的概念，指的是可实现多次、快速修复胎面的轮胎，是一种可实现自新车开始使用直至汽车报废才废弃使用的轮胎，能达到全寿命使用目的。所提出的这种轮胎在使用一定距离后，在汽车4S店或轮胎销售维护点，即可通过快速修复技术完成轮胎的修复使用。使用寿命可达20年，运行距离可达30万公里以上，实现轮胎的长使用寿命及安全性舒适性、节油环保一体化。
[0006]这种即时修复胎面的汽车轮胎的推广应用，对于社会资源、橡胶和金属资源等都是极大的节约。
[0007]目前所提到的轮胎新技术中，以聚氨酯轮胎最为热门。但聚氨酯浇注轮胎，聚氨酯胎面轮胎均由于其热塑性特点，在苛刻条件下，聚氨酯轮胎因高温使得整个轮胎失效，造成安全事故。
[0008]而本申请所提出的即时修复轮胎，即使在苛刻条件下，轮胎表面的涂层失效，不会引起整个轮胎失效，并有内部的胎面提供临时的安全保障。
【发明内容】
[0009]为了结合橡胶胎体和胎面涂层的特点，生产出具有使用寿命长、滚动阻力小、油耗低及操作性高、安全性好等一系列突出优点的轮胎。本发明涉及一种即时修复胎面的汽车轮胎。以汽车轮胎的胎体和胎面为基体;对基体进行打磨处理，采用表面处理剂进行活化处理，在胎面表层采用辊筒涂覆装置、轮胎模版喷涂、打印等复合方式将含有白炭黑的涂层复合在胎面，实现轮胎的多次即时修复，达到长期使用的目的。
[0010]其特征在于:(I)以轮胎的胎面为基体；(2)对基体进行打磨，保留胎面花纹深度为2?18mm，采用表面活化剂对轮胎基体进行活化处理；(3)在胎面表层复合含有白炭黑的涂层，其中白炭黑填充量为涂层弹性体材料质量的0.5?2倍，该涂层厚度为0.5?2_;胎面可即时修复，使用年限最高可达20年。
[0011]所述的即时修复胎面的汽车轮胎，适用于拥有ABS防抱死系统的汽车的轮胎。所用轮胎制备主体材料可为天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、三元乙丙橡胶、溴化丁基橡胶，或以上橡胶复配，制备成轮胎使用年限最高可达20年。所制备的即时修复胎面的轮胎可着颜色:黑色、白色或者彩色。
[0012]所述的即时修复胎面的汽车轮胎，其特征在于:对基体进行打磨，保留胎面花纹深度为2?18mm。轿车胎面花纹深度为2?6mm，载重车胎面花纹深度为4?18mm。轮胎基体采用表面活化剂进行活化处理，涂抹厚度为<0.1mm。活化剂可为三氯异氰脲酸的溶液、甲苯二异氰酸酯(TDI)、4，4’_二苯基甲烷二异氰酸酯(1?1)、1，5-萘二异氰酸酯(冊1)。三氯异氰脲酸的溶液中三氯异氰脲酸质量份数可为15?20%，溶液所用溶剂可为乙酸乙酯、汽油、二甲苯、甲乙酮，或上述溶剂的混合。
[0013]所述的即时修复胎面的汽车轮胎，其特征在于:选用的涂层材料复合后，在拉伸变形10%及频率IHZ条件下，(TC损耗因子大于0.3。涂层材料可选为丁苯吡橡胶、聚氨酯弹性体、氯丁橡胶，或上述材料的混合。丁苯吡橡胶可以是乳液型丁苯吡橡胶或溶于溶剂的丁苯吡橡胶，丁苯吡橡胶中乙烯基吡啶质量为丁苯吡橡胶质量的3?15%;氯丁橡胶为乳液或溶于溶剂的氯丁橡胶;聚氨酯弹性体可为:(I)乳液型热塑性聚氨酯(2)溶于有机溶剂型聚氨酯(3)热塑性聚氨酯预聚体;(4)热固性聚氨酯预聚体。
[0014]所述的胎面喷涂方式采用多种方式，优选为:辊筒涂覆装置修复胎面、轮胎模版喷涂、打印。
[0015]所述的即时修复胎面的轮胎的辊筒喷涂修复技术，将轮胎置于辊筒涂覆装置中，涂覆上含有白炭黑的涂层弹性体乳液或液体混合物，自然或加速固化成型，完成胎面修复。
[0016]所述的即时修复胎面的轮胎的轮胎模版喷涂修复技术，根据不同轮胎，制备不同花纹图案的轮胎模板，将混合好白炭黑的涂层弹性体乳液或液体混合物喷涂至轮胎胎面表层，自然或加速固化成型，完成胎面修复。
[0017]所述的即时修复胎面的轮胎的打印修复技术，经一个或多个打印机头直接将复合有白炭黑的涂层弹性体乳液或液体混合物铺设在轮胎磨损胎面上，完成胎面修复。
[0018]所制备的即时修复胎面的汽车轮胎，其结构为专用胎体和胎面为基体，胎面表层采用涂层材料，包含大量白炭黑及粘合能力、固化能力良好的涂层材料构成。本申请中所制备的轮胎表面涂层为使用磨损层，具有高强度，在拉伸变形10%及频率IHZ条件下，动态机械性能(TCtanS值大于0.3，传热好。其主要作用为提供轮胎高抓地力、高抗湿滑、高操作性、高安全性等特性，在磨损后可实现即时修复胎面。
[0019]—般情况下，在轮胎使用过程中，新轮胎的操控性、抗湿滑能力、生热、胎体导热等性能并非是最好的，往往是当胎面磨损到一定程度后，比如轿车轮胎花纹深度在3?8mm左右，载重胎花纹深度6-20_时达到最佳值。本申请所提出的胎面修复技术，将轮胎打磨至花纹深度为2?18mm，在轮胎表面涂附、喷涂、打印上一层胎面涂层，使得轮胎性能达到最佳值3?20mmo
[0020]本申请选用共混有大量白炭黑的聚氨酯、氯丁橡胶、丁吡橡胶等材料为涂层。这层胎面涂层的作用是，在汽车匀速行驶过程中，胎面涂层提供静摩擦力，变形主要为压缩变形，由于涂层薄，整体变形量小，生热低；胎体本身变形量也小，因而生热也低，达到节油环保的目的。而在变速行驶过程中，即刹车、加速、转弯等过程中，由胎面涂层表层提供地面抓着力，拉伸变形，变形量大，损耗能量高，生热大，能够提供瞬时的操控能力，因胎体本身变形增大，生热增高，消耗变速行驶产生的能量变化，保证行驶的安全性。
[0021]同时，由于涂层中共混有大量白炭黑，因白炭黑的特殊结构，能够提高轮胎与地面的摩擦力，从而提高了轮胎的抗湿滑性能，实现了轮胎雨雪天气下安全行驶。并且本申请提出的修复技术，由于轮胎胎面可降低花纹的高度，使得轮胎的噪音大幅降低，而且胎面行驶过程中生热低，花纹块的结构可简单化，也有利于降低噪音。
[0022]本申请所制备的即时修复胎面的汽车轮胎，很好解决了传统轮胎魔三角无法兼顾生热、磨耗、噪音、操控性、舒适性等矛盾，所用的胎面层涂层，可通过修复装置，可实现在汽修厂、4S店等地方实现快速保养修复，随时使用的目的，实现胎随车废的全寿命使用概念。
[0023]有益效果
[0024]所涉及的即时修复胎面的汽车轮胎，采用轮胎胎体为基体，胎面表层的涂层采用含高填充量白炭黑的涂层弹性体，使用后修复采用辊筒涂覆装置修复胎面、轮胎模版喷涂、打印等技术喷涂固化成型等方式进行胎面和花纹的修复。
[0025]其工艺所带来的有效效果:
[0026](I)即时修复胎面的汽车轮胎质量比普通轮胎明显提高。由于使用寿命一般比用普通轮胎提高至少一倍。
[0027](2)胎体质量可大幅度提高，轮胎生热，抗湿滑，操控性，胎体导热性，安全性都有车父大提尚。
[0028](3)即时修复胎面的汽车轮胎以复合白炭黑的涂层为胎面涂层，在轮胎修复工艺上采用辊筒涂覆装置、轮胎模板喷涂、打印等技术进行修复，减少废旧轮胎的产生，从而减少对紧缺物资天然橡胶的依赖。
[0029](4)采用该技术制备轮胎，轮胎维护与修复等无需返厂进行，可在就近的汽车维护店进行，设备要求简单，维护方便。
【具体实施方式】
[0030]实施例1
[0031]以天然橡胶基体材料制备汽车轮胎的胎体和胎面。轮胎使用磨损后，对汽车轮胎进行表面打磨处理至花纹高度2mm，涂覆0.1mm厚的三氯异氰脲酸乙酸乙酯溶液进行表面处理，将轮胎置于辊筒涂覆装置内，在胎面表层涂覆含有白炭黑的热塑性聚氨酯乳液，涂层厚度为2mm时完成涂覆，热塑性聚氨酯乳液固含量为40%，白炭黑质量为聚氨酯质量的50%，经自然固化成型0.5h，完成轮胎即时修复，修复完成的轮胎在拉伸变形10%及频率IHZ条件下，(TC损耗因子为0.37，达到高抗湿滑要求;60°C损耗因子为0.065，达到低生热要求;与普通轮胎相比，其噪音可降低8%。
[0032]实施例2
[0033]以天然橡胶基体材料制备汽车轮胎的胎体和胎面。轮胎使用磨损后，对轮胎基体进行表面打磨处理至花纹高度18mm，涂覆0.05mm厚的三氯异氰脲酸甲乙酮溶液进行表面处理，将轮胎置于辊筒涂覆装置内，在胎面表层涂覆含有白炭黑的氯丁橡胶乳胶，涂层厚度为
1.5mm时完成涂覆，氯丁橡胶乳胶固含量为40%，白炭黑质量为氯丁橡胶乳胶质量的200 %，可做成红色胎面涂层，经加热至100°C固化成型12min，完成轮胎即时修复，修复完成的轮胎在拉伸变形10%及频率IHZ条件下，(TC损耗因子为0.35，达到高抗湿滑要求;60°C损耗因子为0.061，达到低生热要求;与普通轮胎相比，其噪音可降低7%。
[0034]实施例3
[0035]以天然橡胶基体材料制备汽车轮胎的胎体和胎面。轮胎使用磨损后，对汽车轮胎基体进行表面打磨处理至花纹高度6mm，涂覆0.1mm厚的1,5-萘二异氰酸酯进行表面处理，将轮胎置于辊筒涂覆装置内，在胎面表层涂覆含有白炭黑的丁苯吡橡胶乳胶，涂层厚度为Imm时完成涂覆，丁苯吡橡胶乳胶固含量为25%，白炭黑质量为丁苯吡橡胶乳胶质量的100%，经远红外加热至120°C固化成型0.5h，完成轮胎即时修复，修复完成的轮胎在拉伸变形10%及频率IHZ条件下，(TC损耗因子为0.38，达到高抗湿滑要求;60°C损耗因子为0.069，达到低生热要求;与普通轮胎相比，其噪音可降低7%。
[0036]实施例4
[0037]以天然橡胶基体材料制备汽车轮胎的胎体和胎面。轮胎使用磨损后，对汽车轮胎基体进行表面打磨处理至花纹高度4mm，涂覆0.08mm厚的4，4 ’ - 二苯基甲烧二异氰酸酯进行表面处理，将轮胎置于轮胎模版喷涂装置内，在胎面表层喷涂含有白炭黑/热塑性聚氨酯预聚体，涂层厚度为0.5_时完成喷涂。涂层由粉末白炭黑与热塑性聚氨酯预聚体充分混合形成涂层混合液，其中热塑性聚氨酯预聚体固含量为30%。白炭黑质量为聚氨酯质量的80%，经远红外加热至140°C固化成型20min，完成轮胎即时修复，修复完成的轮胎在拉伸变形10%及频率IHZ条件下，(TC损耗因子为0.40，达到高抗湿滑要求;60°C损耗因子为0.058，达到低生热要求;与普通轮胎相比，其噪音可降低8%。
[0038]实施例5
[0039]以天然橡胶基体材料制备汽车轮胎的胎体和胎面。轮胎使用磨损后，对轮胎基体进行表面打磨处理至花纹高度3.8mm，涂覆0.1mm厚的三氯异氰脲酸乙酸乙酯溶液进行表面处理，将轮胎置于轮胎模版喷涂装置内，在胎面表层喷涂含有白炭黑/氯丁橡胶乳胶的涂层，涂层厚度为0.8mm时完成喷涂。涂层由白炭黑与氯丁橡胶乳胶充分混合形成涂层混合液，其中氯丁橡胶乳胶固含量为50%，白炭黑质量为氯丁橡胶乳胶质量的100%，涂层材料中添加氯丁橡胶乳胶质量I %红色色素赋予轮胎红色胎面，经辅热至100°C固化成型lOmin，完成轮胎即时修复，修复完成的轮胎在拉伸变形10%及频率IHZ条件下，(TC损耗因子为
0.38，达到高抗湿滑要求;60°C损耗因子为0.064，达到低生热要求;与普通轮胎相比，其噪首可降低7%。
[0040]实施例6
[0041]以天然橡胶基体材料制备汽车轮胎的胎体和胎面。轮胎使用磨损，对汽车轮胎基体进行表面打磨处理至花纹高度4.5mm，涂覆0.1mm厚的甲苯二异氰酸酯进行表面活化处理，将轮胎置于轮胎模版喷涂装置内，在胎面表层喷涂含有白炭黑/丁苯吡橡胶乳胶的涂层，涂层厚度为0.8mm时完成喷涂。涂层由白炭黑与丁吡橡胶乳胶充分混合形成涂层混合液，其中丁苯吡橡胶乳胶固含量为40%，白炭黑质量为丁吡橡胶乳胶质量的150%，经自然固化成型0.5h，完成轮胎即时修复，修复完成的轮胎在拉伸变形10 %及频率IHZ条件下，O 0C损耗因子为0.42，达到高抗湿滑要求;60°C损耗因子为0.056，达到低生热要求;与普通轮胎相比，其噪音可降低6 %。
[0042]实施例7
[0043]以天然橡胶基体材料制备汽车轮胎的胎体和胎面。轮胎使用磨损，对轮胎基体进行表面打磨处理至花纹高度16mm，涂覆0.1mm厚的三氯异氰脲酸乙酸乙酯溶液进行表面处理，将轮胎置于打印修复装置内，在胎面表层打印上含有白炭黑/热固性聚氨酯预聚体，涂层厚度为1.2_时完成打印。涂层由白炭黑与聚氨酯充分混合形成涂层混合液，其中热固性聚氨酯预聚体固含量为50%，白炭黑质量为聚氨酯弹性体质量的120%，涂层材料中添加聚氨酯质量的1%蓝色色素赋予轮胎蓝色胎面，修复完成的轮胎在拉伸变形10%及频率IHZ条件下，(TC损耗因子为0.39，达到高抗湿滑要求;60°C损耗因子为0.055，达到低生热要求;与普通轮胎相比，其噪音可降低8%。
[0044]实施例8
[0045]以天然橡胶基体材料制备汽车轮胎的胎体和胎面。轮胎使用磨损，对汽车轮胎基体进行表面打磨处理至花纹高度4.3mm，涂覆0.1mm厚的三氯异氰脲酸二甲苯溶液进行表面处理，将轮胎置于打印修复装置内，在胎面表层打印上含有白炭黑/氯丁橡胶乳胶的涂层，涂层厚度为0.6_时完成打印。涂层由白炭黑与氯丁橡胶乳胶充分混合形成涂层混合液，其中氯丁橡胶乳胶固含量为40%，白炭黑质量为氯丁橡胶乳胶质量的130%，修复完成的轮胎在拉伸变形10%及频率IHZ条件下，(TC损耗因子为0.44，达到高抗湿滑要求;60°C损耗因子为0.052，达到低生热要求;与普通轮胎相比，其噪音可降低6 %。
[0046]实施例9
[0047]以天然橡胶基体材料制备汽车轮胎的胎体和胎面。轮胎使用磨损，对汽车轮胎基体进行表面打磨处理至花纹高度5mm，涂覆0.1mm厚的三氯异氰脲酸乙酸乙酯溶液进行表面处理，将轮胎置于打印修复装置内，在胎面表层打印上含有白炭黑/丁苯吡橡胶乳胶的涂层，涂层厚度为1.8mm时完成喷涂。涂层由白炭黑与丁吡橡胶乳胶充分混合形成涂层混合液，其中丁吡橡胶乳胶固含量为25%，白炭黑质量为丁吡橡胶乳胶质量的160%，修复完成的轮胎在拉伸变形10%及频率IHZ条件下，(TC损耗因子为0.42，达到高抗湿滑要求;60°C损耗因子为0.057，达到低生热要求;与普通轮胎相比，其噪音可降低7%。
[0048]对比例I
[0049]采用聚氨酯为原料，以传统工艺制备聚氨酯浇注轮胎，在轮胎高速性能试验中，到达120km/h的行驶条件时，浇注轮胎因过热失效而爆胎。
[0050]对比例2
[0051 ]采用传统工艺制备轮胎，在轮胎路试过程中发现，随着行驶时间增长，花纹高度逐渐降低，轮胎性能发生变化，轮胎的抓地力先变好再变差，胎面快磨损后，轮胎的舒适性和安全性也降低了。
【主权项】
1.一种即时修复胎面的汽车轮胎，其特征在于:(1)以轮胎胎面为基体；(2)对基体进行打磨，保留胎面花纹深度为2?18mm，采用表面活化剂对基体进行活化处理；(3)在胎面表层复合含有白炭黑和弹性体材料的液态涂层，其中白炭黑填充量为涂层弹性体材料质量的0.5?2倍，该涂层厚度为0.5?2mm。2.根据权利要求1所述的即时修复胎面的汽车轮胎，其特征在于:适用于拥有ABS防抱死系统的汽车的轮胎。3.根据权利要求1所述的即时修复胎面的汽车轮胎，其特征在于:所制备的即时修复胎面的轮胎能着颜色:黑色、白色或者彩色。4.根据权利要求1所述的即时修复胎面的汽车轮胎，其特征在于:轮胎基体采用表面活化剂进行活化处理，涂抹厚度为<0.1mm; 表面活化剂为三氯异氰脲酸的溶液、甲苯二异氰酸酯、4，4’_二苯基甲烷二异氰酸酯、I，5_萘二异氰酸酯;其中三氯异氰脲酸的溶液中三氯异氰脲酸质量份数为15?20%，溶液所用溶剂为乙酸乙酯、汽油、二甲苯、甲乙酮，或上述溶剂的混合。5.根据权利要求1所述的即时修复胎面的汽车轮胎，其特征在于:弹性体材料为丁苯吡橡胶、聚氨酯弹性体、氯丁橡胶，或上述材料的混合;丁苯吡橡胶是乳液型丁苯吡橡胶或溶于溶剂的丁苯吡橡胶，丁苯吡橡胶中乙烯基吡啶质量为丁苯吡橡胶质量的3?15%;氯丁橡胶为乳液或溶于溶剂的氯丁橡胶;聚氨酯弹性体为:乳液型热塑性聚氨酯、溶于有机溶剂型聚氨酯、热塑性聚氨酯预聚体、热固性聚氨酯预聚体一种或几种组合。6.根据权利要求1所述的即时修复胎面的汽车轮胎，其特征在于:胎面修复方式为辊筒涂覆装置修复胎面、轮胎模版喷涂或打印。7.根据权利要求6所述的即时修复胎面的汽车轮胎，其特征在于:即时修复胎面的轮胎的辊筒喷涂修复技术，将轮胎置于辊筒涂覆装置中，涂覆上含有白炭黑和弹性体材料的液态涂层，固化成型，完成胎面修复。8.根据权利要求6所述的即时修复胎面的轮胎，其特征在于:即时修复胎面的轮胎的轮胎模版喷涂技术，根据不同轮胎，制备不同花纹图案的轮胎模板，将含有白炭黑和弹性体材料的液态涂层喷涂至轮胎胎面表层，固化成型，完成胎面修复。9.根据权利要求6所述的即时修复胎面的轮胎，其特征在于:即时修复胎面的轮胎的打印修复技术，经一个或多个打印机头直接将含有白炭黑和弹性体材料的液态涂层铺设在轮胎磨损胎面上，完成胎面修复。
【文档编号】B29C73/02GK106079490SQ201610451297
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月21日
【发明人】王益庆, 沈家锋, 吴晓辉, 张立群
【申请人】北京化工大学