专利名称：二阶花纹聚氨酯膜-橡胶复合轮胎及其成型工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种橡塑复合轮胎及其成型工艺，更具体地说是一种二阶花纹聚氨酯膜-橡胶复合轮胎及其成型工艺。
背景技术：
轮胎是汽车的重要部件之一，它直接与路面接触，支承负荷，向地面传递动力、驱动力和转向力，因此传统橡胶胎面磨损现象非常严重，直接影响了轮胎的行驶里程和使用寿命，造成了“黑色污染”。即使经过配方改性处理，其耐磨性的提高仍然很有局限，并且添加的一些物质对环境有严重的污染。随着人们环保意识的增强，人们开始重视使用不污染环境的材料制造轮胎，而且努力提高轮胎的耐磨性以提高轮胎的使用寿命，减少污染。聚氨酯弹性体(PU)强度高、耐磨性好，有利于环保，目前已经开发出可以替代橡胶轮胎的新型PU轮胎。轮胎的耐磨性虽然有很大的提高，但其成型设备和工艺比较复杂，且存在耐热性差、动态力学性能不佳等缺点逐渐被淘汰。中国专利200310111979. I提出用聚氨酯胎面代替橡胶胎面，并提供了一种聚氨酯胎面-橡胶胎体复合结构绿色轮胎的制造方法。该方法通过浇注PU胎面的方式得到轮胎制品，成型工艺复杂且耗时较长；得到的聚氨酯胎面-橡胶胎体复合轮胎还存在一些问题如粘合层处应变为普通轮胎相同部位的4-10倍，轮胎在充气和负载工况下，粘合层部位在周期性压缩和剪切力的作用下容易脱空，从而影响轮胎的使用寿命和行驶安全性。
发明内容
本发明的目的在于克服上述橡塑复合轮胎及其成型工艺的不足，提出一种二阶花纹聚氨酯膜-橡胶复合轮胎，以及一种简单、高效的轮胎成型方法。实现上述目的的技术方案是，二阶花纹聚氨酯膜-橡胶复合轮胎，由二阶花纹聚氨酯膜和橡胶轮胎复合而成，通过挤出、压延等工艺制备的二阶花纹聚氨酯膜，其花纹在薄膜制备过程中成型，花纹的形状可以灵活设计以满足轮胎不同的性能要求，如低噪声、高抓地力等；轮胎胎坯在已有的成型机上加工而成，在橡胶轮胎胎坯表面覆盖带有花纹的二阶花纹聚氨酯膜，然后二者一同放于轮胎硫化机中成型，二阶花纹聚氨酯膜与橡胶轮胎胎坯表面一起形成传统的花纹沟槽，沟槽的表面覆盖有二阶花纹聚氨酯膜，该轮胎即为二阶花纹聚氨酯膜-橡胶复合轮胎。本发明二阶花纹聚氨酯膜-橡胶复合轮胎，二阶花纹聚氨酯膜上可均匀布置一定形状的通孔，如锥形的圆孔或方孔等(靠近外表面直径大)，使轮胎在硫化工艺操作时部分橡胶流到聚氨酯膜外面，形成的橡胶锥台对聚氨酯膜具有扣紧力，增加聚氨酯膜贴附的牢固性。本发明二阶花纹聚氨酯膜-橡胶复合轮胎，二阶花纹聚氨酯膜的宽度方向的两端可制作成锯齿状，聚氨酯膜边缘与橡胶形成交错嵌入，提高聚氨酯膜贴附的牢固性，聚氨酯膜的边沿不易与橡胶分离。本发明二阶花纹聚氨酯膜-橡胶复合轮胎，二阶花纹聚氨酯膜在胎坯周向上的接头处可以采用多齿形的相互啮合连接，即一端的凹凸与另一端的凹凸错开，连接时二阶花纹聚氨酯膜两端二者凹凸配合；或二阶花纹聚氨酯膜端部的凹凸结构为燕尾形，两个端部扣接式的连接，端部不易错位，轮胎充气或受到周向力时聚氨酯膜周向的连接处不易脱开， 并且粘接后聚氨酯膜不易剥离。本发明二阶花纹聚氨酯膜-橡胶复合轮胎，二阶花纹聚氨酯膜的宽度可稍稍大于轮胎接地宽度，使得聚氨酯发挥其耐磨性，轮胎其他部位的性能仍保持传统轮胎的性能。本发明二阶花纹聚氨酯膜-橡胶复合轮胎的成型方法采用以下技术方案预先制备带有二阶花纹的聚氨酯膜，在预与橡胶轮胎胎坯接触的聚氨酯膜的内表面涂覆胶黏剂，在轮胎成型机上对橡胶轮胎胎坯套装贴合涂覆有胶黏剂的聚氨酯膜，将聚氨酯膜与橡胶的复合胎坯在轮胎定型硫化机上进行共硫化操作，聚氨酯膜均匀包覆在轮胎上并共同具有原有传统轮胎花纹，聚氨酯膜自身带有花纹，该花纹称作二阶花纹，轮胎硫化温度低于聚氨酯弹性体的熔点，聚氨酯弹性体处于软化状态，但不发生流动，其带有的二阶花纹不被破坏，而橡胶处于黏流状态，能够在活络模具中很好地流动，最后模具打开，二阶花纹聚氨酯膜-橡胶复合轮胎制备完成。本发明二阶花纹聚氨酯膜-橡胶复合轮胎的成型方法还可以这样实现预先制备带有二阶花纹的聚氨酯膜，在聚氨酯膜的内表面(无二阶花纹面)涂覆胶黏剂，将聚氨酯膜贴附到橡胶轮胎胎坯上并经一定时间的加热处理，使聚氨酯膜与橡胶胎面粘结良好，在轮胎成型机上对轮胎进行成型操作，初步形成聚氨酯-橡胶复合轮胎，最后将轮胎在定型硫化机上进行硫化处理，得到轮胎制品。聚氨酯膜的物理性质要与橡胶胎面的物理性质相匹配。本发明二阶花纹聚氨酯膜-橡胶复合轮胎在保证原有轮胎胎面性能的基础上提高了轮胎的耐磨性，聚氨酯膜上的二阶花纹又赋予了轮胎新的性能，如低噪声，高抓着性等；聚氨酯膜包覆在胎面的花纹沟槽和轮胎花纹块上，薄膜中的通孔使橡胶冒出，薄膜两端以齿状形式结合，极大地增加了聚氨酯膜贴附的牢固性，有效避免了粘合层脱空的现象；同时聚氨酯材料得到充分的利用，节约了材料，降低了成本。本发明的二阶花纹聚氨酯膜-橡胶轮胎复合成型工艺在现有轮胎加工成型设备上就能实现，并且与橡胶轮胎的加工成型同步完成，不再额外消耗时间，具有工艺简单、耗时少、生产效率高等优点。
图I是本发明二阶花纹聚氨酯膜-橡胶复合轮胎立体结构示意图。图2是本发明二阶花纹聚氨酯膜-橡胶复合轮胎的断面图。图3是本发明一种二阶花纹聚氨酯膜结构示意图。图4是本发明二阶花纹聚氨酯膜与轮胎胎面粘结工艺示意图。图中1_橡胶轮胎；2_聚氨酯膜；3_ 二阶花纹；4_轮胎花纹块；5_轮胎花纹沟槽； 6-齿状凹槽；7_锥形通孔；8_齿状凸槽；9_轮胎胎面。
具体实施方式
如图I所示，本发明的轮胎制品由二阶花纹聚氨酯膜2和橡胶轮胎I复合而成。二阶花纹聚氨酯膜2通过挤出、压延等工艺来制备，二阶花纹3的形状可以灵活设计以满足轮胎不同的性能要求，如低噪声、高抓地力等；橡胶轮胎I胎坯在已有的成型机上加工而成， 二阶花纹聚氨酯膜与橡胶轮胎胎面经复合成型，得到二阶花纹聚氨酯膜-橡胶复合轮胎。如图2所示，二阶花纹聚氨酯膜2均匀地贴附在橡胶轮胎的轮胎花纹块4和花纹沟槽5上。如图3所示，二阶花纹聚氨酯膜2上可均匀布置一定形状的锥形通孔7，使轮胎在硫化工艺操作时部分橡胶流到聚氨酯膜外面，增加聚氨酯膜贴附的牢固性。二阶花纹聚氨酯膜2的两端可设成相互啮合的齿状凹槽6和齿状凸槽8，以增大粘结面积，提高聚氨酯膜贴附的牢固性。如图4所示，本发明的二阶花纹聚氨酯膜-橡胶复合轮胎的成型方法可采取以下方案预先制备带有二阶花纹3的聚氨酯膜2，聚氨酯膜2厚度为1-1. 5mm, 二阶花纹3厚度为O. 5mm,聚氨酯膜2的厚度太大，贴附在轮胎表面时使花纹沟槽5的尺寸发生很大的变化， 从而影响原有的胎面特性；厚度太小，则无法充分发挥耐磨性能。在聚氨酯膜2内表面上涂覆胶黏剂，在轮胎成型机上对橡胶轮胎I胎坯套装贴合涂覆有胶黏剂的聚氨酯膜2，将聚氨酯-橡胶复合轮胎在轮胎定型硫化机上进行共硫化操作，在原有轮胎花纹块4和花纹沟槽 5的基础上使聚氨酯膜2均匀包覆在橡胶轮胎上，同时带有新的二阶花纹3。本发明的成型方法还可以这样实现预先制备带有二阶花纹3的聚氨酯膜2，在聚氨酯膜2内表面涂覆胶黏剂，将聚氨酯膜2贴附到轮胎胎面9橡胶上并经一定时间的加热处理，使聚氨酯膜2与橡胶胎面粘结良好，在轮胎成型机上对轮胎进行成型操作，初步形成聚氨酯-橡胶复合轮胎，最后将轮胎在定型硫化机上进行硫化处理，得到轮胎制品。优选地，聚氨酯膜2的物理性质要与橡胶轮胎胎面9的物理性质相匹配，以减小聚氨酯和橡胶贴合处的应力。聚氨酯-橡胶复合轮胎在硫化诱导期时的温度保持在 160°C -170°C之间，使聚氨酯弹性体处于软化状态，但不发生流动，而橡胶处于黏流状态，能够在活络模具中很好地流动，从而与聚氨酯膜很好的贴合。本发明的二阶花纹聚氨酯膜-橡胶复合轮胎在保证原有轮胎胎面性能的基础上提高了轮胎的耐磨性，聚氨酯膜2上的二阶花纹3又赋予了轮胎新的性能，如低噪声，高抓着性等；聚氨酯膜2能够很好地贴附在橡胶轮胎I上，有效避免了粘合层脱空的现象；同时聚氨酯材料能够得到充分的利用，节约了材料，降低了成本。本发明的二阶花纹聚氨酯膜-橡胶轮胎复合成型工艺在现有轮胎加工成型设备上就能实现，并且与橡胶轮胎的加工成型同步完成，不再额外消耗时间，具有工艺简单、耗时少、生产效率高等优点。
权利要求
1.二阶花纹聚氨酯膜-橡胶复合轮胎，其特征在于由二阶花纹聚氨酯膜和橡胶轮胎复合而成，通过挤出、压延等工艺制备的二阶花纹聚氨酯膜贴覆在橡胶轮胎胎坯表面并与橡胶轮胎胎坯表面一起形成传统的花纹沟槽，沟槽的表面覆盖有二阶花纹聚氨酯膜。
2.根据权利要求I所述的二阶花纹聚氨酯膜-橡胶复合轮胎，其特征在于二阶花纹聚氨酯膜上均匀布置一定形状的通孔。
3.根据权利要求2所述的二阶花纹聚氨酯膜-橡胶复合轮胎，其特征在于二阶花纹聚氨酯膜通孔为锥形的圆孔或方孔。
4.根据权利要求I所述的二阶花纹聚氨酯膜-橡胶复合轮胎，其特征在于二阶花纹聚氨酯膜的宽度方向的两端可制作成锯齿状，聚氨酯膜边缘与橡胶形成交错嵌入。
5.根据权利要求I所述的二阶花纹聚氨酯膜-橡胶复合轮胎，其特征在于二阶花纹聚氨酯膜在周向上的接头处可以采用多齿形的相互啮合的齿状凹槽和齿状凸槽连接，二阶花纹聚氨酯膜两端形成凹凸结构配合。
6.根据权利要求5所述的二阶花纹聚氨酯膜-橡胶复合轮胎，其特征在于二阶花纹聚氨酯膜端部凹凸结构为燕尾形，两个端部的连接为扣接式。
7.根据权利要求I所述的二阶花纹聚氨酯膜-橡胶复合轮胎，其特征在于二阶花纹聚氨酯膜的宽度可稍稍大于轮胎接地宽度。
8.根据权利要求I所述的二阶花纹聚氨酯膜-橡胶复合轮胎，其特征在于二阶花纹聚氨酯膜厚度为1-1. 5mm，二阶花纹厚度为O. 5mm。
9.权利要求I所述的二阶花纹聚氨酯膜-橡胶复合轮胎的成型工艺，其特征在于预先制备带有二阶花纹的聚氨酯膜，在预与橡胶轮胎胎坯接触的聚氨酯膜的内表面涂覆胶黏剂，在轮胎成型机上对橡胶轮胎胎坯套装贴合涂覆有胶黏剂的聚氨酯膜，将聚氨酯膜与橡胶的复合胎坯在轮胎定型硫化机上进行共硫化操作，轮胎硫化温度低于聚氨酯弹性体的熔点，聚氨酯膜均匀包覆在轮胎上并共同具有原有传统轮胎花纹，聚氨酯膜自身还带有花纹， 模具打开，二阶花纹聚氨酯膜-橡胶复合轮胎制备完成。
10.根据权利要求9所述的二阶花纹聚氨酯膜-橡胶复合轮胎的成型工艺，其特征在于将聚氨酯膜贴附到橡胶轮胎胎坯上后，增设经一定时间的加热处理的步骤。
全文摘要
本发明公开了一种二阶花纹聚氨酯膜-橡胶复合轮胎及其成型工艺，在橡胶轮胎的胎面上贴附一层带有二阶花纹的聚氨酯膜，二阶花纹聚氨酯膜通过胶黏剂与橡胶轮胎胎面贴合，经共硫化工艺操作制成聚氨酯-橡胶复合轮胎。聚氨酯薄膜上的锥形通孔和端部的啮合齿槽增加了贴合的牢固性，使二阶花纹聚氨酯薄膜均匀牢固地贴附在胎面花纹块和花纹沟槽上，在保证原有胎面花纹性能的基础上提高了轮胎的耐磨性，并赋予了轮胎新的性能，聚氨酯材料得到充分利用，节约了材料，降低了成本。本发明二阶花纹聚氨酯膜-橡胶轮胎复合成型工艺在现有轮胎加工成型设备上就能实现，与橡胶轮胎的加工成型同步完成，不再额外消耗时间，具有工艺简单、耗时少、生产效率高等优点。
文档编号B60C1/00GK102582363SQ20121007711
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月21日 优先权日2012年3月21日
发明者丁玉梅, 杨卫民, 赵鹏 申请人:北京化工大学