« 上一篇下一篇 »

聚氨酯弹性体充填轮胎


1. 概述

 

轮胎是各种车辆的重要部件之一,它直接与路面接触,来缓和车辆行驶时所受到的冲击,保证车辆有良好的乘坐舒适性和行驶平顺性;保证车轮和路面有良好的附着性,提高车辆的牵引性、制动性和通过性;承受着车辆自身和承载物的重量,轮胎在车辆上所起的重要作用越来越受到人们的重视,而制造轮胎的高分子材料已成为研究的重点课题,其研究发展经历了以下历程:

1845 年英国人罗伯特·汤姆逊用皮革和涂胶帆布制成了第一条轮胎;

1888 年约翰邓录普制成了橡胶空心轮胎,随后托马斯又制造了带有气门开关的橡胶空心轮胎;

1895 年随着汽车的出现,首批汽车轮胎样品在法国出现;

1908 年至1912 年间轮胎表面有了花纹设计;

1911 年Philip Strauss发明了由充气内胎、外胎组合的橡胶汽车胎,为轮胎工业发展奠定了基础。

20 世纪60 年代人们开始了聚氨酯弹性体在轮胎中的应用研究

20 世纪90 年代法国米其林提出绿色轮胎概念以来,世界各国争相开发,聚氨酯轮胎已成为轮胎行业发展的战略重点。

传统的轮胎制造工业长期以来一直是将橡胶作为首选材料。但橡胶轮胎在使用过程中存在使用寿命短、耐磨性和抗撕裂强度较差等缺点,尤其是载重汽车轮胎,因负重能力有限,经常导致爆胎现象的发生。针对这些问题,20世纪90 年代以来,国外大型轮胎公司竞相开发具有节能、无污染、高速、安全、耐用等优异综合性能的高性能轮胎,而且寻求生产过程简单,设备投资少,能耗低的新型轮胎生产工艺,对轮胎材料也就提出了更高的要求。

 

聚氨酯弹性体最大特点是在硬度范围内(邵氏A10 度至邵氏D75 度)保持较高的弹性(伸长率可达400%至1000%),耐磨性卓越(约为天然橡胶的2~10倍),有良好的机械强度、耐油性和耐臭氧性,低温性能也很出色。同时采用浇注成型工艺制备聚氨酯弹性体轮胎与传统橡胶轮胎成型工艺相比,设备投资成本和加工工艺得到大大的降低和简化,从复杂的固相加工变为简单的液相加工,省去了笨重庞大的加工设备,使材料混合、成型、硫化实现一体化。基于聚氨酯弹性体的上述特点,聚氨酯轮胎成为国内外轮胎工业研究的热点。

随着工业车辆和其它各种特殊用途车辆对轮胎性能要求的不断提高,传统的充气轮胎在某些场合已不能满足使用要求,于是开发出了实心轮胎和弹性体填充轮胎。弹性体填充轮胎又分为实心弹性体填充轮胎和微孔弹性体填充轮胎

 

充气轮胎在重载、炎热和恶劣作业环境下易发生轮胎漏气和爆胎,轮胎漏气爆胎可能会产生灾难性的事故,导致直接损失、停工,甚至生命危险。

聚氨酯弹性体充填的实心轮胎,其芯体材料是一种多羟基化合物聚合高分子材料,聚氨酯液体通过气门系统注入轮胎,取代了轮胎中的气体,聚合为弹性体芯内压恒定的轮胎。将永远不会漏气和爆胎,不怕碎石、钉子、子弹等尖锐物体的损害,在恶劣环境下,消除危险;充填的实心轮胎舒适性能非常接近空气膨胀轮胎,并能是轮胎的使用寿命更持久和车辆性能更好。

充填后的轮胎具有以下优点:

1)   充填轮胎表面会展现出适当的膨胀力,适当的内部膨胀压力可保证良好的轮胎印迹,减少磨损。轮胎内保持适合恒定的膨胀压力,比充气的轮胎更耐磨,牵引性好,使用寿命长;

2)   弹性体充填芯体能够有效地吸收冲击力,比充气轮胎更能缓解冲击力。

3)弹性体充填的轮胎能够抵制轮胎高速运转下的热集结现象,吸收崎岖地形环境下的冲击并耐尖利物体的穿刺,

2.聚氨酯弹性体充填材料的主要性能

                         A组分            B组分

粘度(25℃,mmPa.s)     1300±200        1100±200

密度(25℃,g/cm3)  

使用配比 A/B=100:100

适用期(25℃,mins):  40           

固化条件:25℃/7d  或25℃/2d +80℃/16h

固化物硬度(邵氏A):  35±5

抗拉强度 MPa):    3

300% 定伸强度(MPa):1.2

撕裂强度(KN/m):     12

断裂伸长率(%):     ≥500

拉伸永久变形(%):   ≤10     

冲击回弹性(%) :      ≥42  

3.轮胎的填充工艺

 

轮胎充填用聚氨酯浇注机

1)           根据轮胎的尺寸和耐压要求,计算所需填充的重量;

2)           根据生产时环境温度,将填充料在35℃~40℃恒温预热;

3)           试验调整浇注机打出A、B物料比例,是两种物料的重量比为100:100;

4)           将组装好的轮胎称取重量后,将其垂直放置,充气嘴的部位位于底部,将轮胎的最上部插入注射针头;

5)           利用浇注机将填充物料注入轮胎,填充过程中随时监控注入量,直到达到所需量后拔下顶部的注射针头并停止注入物料,关闭好注料嘴;

6)           将轮胎水平放置在室温或恒温室中,使填充料完全固化后,即可装车使用。