一种聚氨酯轮胎的制备方法技术

技术编号:19764214 阅读:19 留言:0更新日期:2018-12-15 03:23
本发明专利技术公开了一种聚氨酯轮胎的制备方法,具体步骤为将模具内均匀涂抹脱模剂,对模具进行预热,通过磁定位方式将骨架材料固定在轮胎模具中,将橡胶弹性体加热后注入到轮胎模具中,注压保温一定时间后取出模具,所制备好轮胎基体在内衬层涂敷一层热塑性膜、或防刺扎的涂层,得到聚氨酯轮胎。轮胎使用磨损后,可进行表面涂敷一层复合白炭黑的弹性体材料完成修复。本发明专利技术的方法工艺简单,磁定位技术简化了轮胎制备工艺,采用注压成型方式制备轮胎,可操作性强,易于工业化,所得聚氨酯轮胎耐磨性佳且节油,表面涂敷层可进行即时修复,实现轮胎长寿命目的,节约资源,环境保护,适用于轮胎领域生产推广。

【技术实现步骤摘要】
一种聚氨酯轮胎的制备方法
本专利技术涉及一种聚氨酯轮胎的制备方法,主要应用于制备聚氨酯轮胎,成型方式为注压成型。
技术介绍
聚氨酯弹性体作为一种用于制造轮胎的原材料,已有几十年的历史。按照结构聚氨酯轮胎主要分为全聚氨酯弹性体轮胎和聚氨酯弹性体胎面/橡胶胎体复合轮胎(聚氨酯橡胶复合轮胎),这两种结构轮胎所需解决的问题也存在差别。聚氨酯的性能变化很大,可以是塑料、橡胶(弹性体)或纤维,还可以用来制造人造革。由低聚物多元醇、多异氰酸酯和扩链剂可合成出浇注型、热塑型、混炼型、反应注压型和溶液分散型等5种类型的弹性体,其中最主要的是浇注型、热塑型和混炼型。不同类型的聚氨酯橡胶在性能上略有不同,但总体上来说,聚氨酯橡胶与其他橡胶相比具有更优异的耐磨性能。传统斜交轮胎和子午线轮胎生产工序多、设备多、能耗大,因此,寻求一种新的生产工艺替代传统工艺,简化生产过程,减少设备,降低能耗,成为轮胎行业长期致力于解决的一大课题。聚氨酯(PU)弹性体具有弹性较高、耐磨性能优异(为NR的2~10倍)以及耐油性能、耐臭氧性能和低温性能良好等特点。采用浇注型PU弹性体等聚氨酯弹性体制造轮胎是革新轮胎成型工艺最根本的途径,可使复杂的固相加工改为简单的液相加工,省去了庞大的生产设备,大大简化了加工工艺,使材料混合、成型、硫化实现一体化。PU弹性体的这些特点使其成为国内外轮胎工业关注的热点。注压是橡胶制品加工的基本工艺之一。它是将胶料直接由机筒注入模型,完成成型并进行硫化的生产工艺方法。主要用于胶鞋、密封制品和减震制品的制造。该法优点是成型硫化周期短、废边少、生产效率高,把成型和硫化过程合为一体,工序简单,减轻了劳动强度,提高了机械化程度及产品质量,但存在制品各向异性问题。注压工艺过程为喂料、塑化、注压、硫化和脱模等五个工序。注压机按结构分类有螺杆式、柱塞式、往复式和螺杆预塑柱塞式等四种。硫化模结构较为复杂,由定模和动模两大部分构成,要承受高温高压,需高强度钢制作,并经精细加工。合模装置操作全是机械化、自动化、它的传动方式有液压和机械两种方式,但常用液压-机械组合式,要求有足够的锁模力。注压工艺的关键是在适当的温度、压力条件下,使胶料获得良好的流动性,在尽可能短的成型周期内,制得质量合格产品。影响注压工艺的主要因素如下。(1)温度温度是保证胶料顺利注压和快速硫化的必要条件。机筒温度的选择与压出机特性及胶料硫化特性有关。一般柱塞式机筒温度控制在70~80℃,往复式机筒温度为80~100℃,一般不应超过120℃。注压温度在焦烧安全性许可前提下,应尽可能接近模温。模温一般选择比胶料焦烧温度低3~5℃,天然橡胶的最高硫化温度可在180~200℃。(2)压力注压压力对胶料充模具有决定性作用,其大小取决于胶料的性质,注压机类型、模型结构及注压工艺条件等。模内压力一般在19.6~68.6MPa范围内。注压压力增大,胶料粘度下降,流动性提高,注压温度提高,硫化时间缩短,故提高注压压力对生产有利。(3)时间完成一次成型时间是硫化时间和动作时间的总和。在注压周期中,最重要的是充模时间和硫化时间。要求充模时间少于胶料焦烧时间,硫化时间等于正硫化时间。因此要求胶料采用高温快速硫化体系,在不太高的温度下具有良好的防焦烧性能,一且达到高温,胶料迅速达正硫化,以实现尽量缩短硫化时间的目的。(4)螺杆转速与柱塞推进速度螺杆转速一般不宜超过100r/min,转速太快,会严生包轴现象并易产生气泡;转速太低,胶温低、注压温度下降,硫化时间增加。随柱塞温度的提高,注压温度升高,硫化速度加快,注压时间缩短。但硫化速度太快会造成生热大,导致胶料焦烧。(5)胶料特性根据注压工艺要求,胶料应易于流动,门尼粘度为30~90,具有良好焦烧安全性,注入模型后能迅速硫化,硫化平坦性好,胶料不含水分,易挥发及易分解组分,胶料对模型无污染或粘附性等。热塑性橡胶可采用普通塑料注压成型机加工,具有生产效率高、加工方便、边角料可再利用等优点。但是在注压、浇注、注射等成型过程中,轮胎中所需要的钢丝圈等骨架材料很难做到定位。国外PU轮胎研究工作起步较早,美国LIM公司等提出把2个钢丝圈装在模具的胎圈部位上,注压高定伸应力的PU弹性体,开模后绕上带束层,再装胎面模具,注压低定伸应力的PU弹性体,最后成型制得轮胎。本申请提出的目的是为了解决钢丝圈定位,以及采用注压成型的方法完成聚氨酯轮胎的制备,大大简化了传统子午胎和斜交胎的繁琐工艺,可实现自动化生产,提高了生产效率。
技术实现思路
本专利技术公开了一种注压聚氨酯轮胎的制备方法,具体步骤为将模具内均匀涂抹脱模剂,对模具进行预热,通过磁定位方式将骨架材料固定在轮胎模具中,将橡胶弹性体加热后注压入到轮胎模具中,注满模具保压保温一定时间后取出模具,在轮胎基体表面涂敷一层复合白炭黑的弹性体材料,经烘箱或者烘道处理得到注压聚氨酯轮胎。其特征在于:轮胎基体以聚氨酯弹性体为基体材料,胎面带有花纹;胎面花纹之上涂敷一层采用高填充白炭黑复合的弹性体材料,其中白炭黑填充量为弹性体材料质量的0.5~2倍。具体包括以下步骤:(1)通过磁定位方式将骨架材料定位在轮胎模具中,定位偏差为≤0.05mm,模具内壁喷涂一层0.1~0.5mm厚的脱模剂;(2)将聚氨酯弹性体加热到80~170℃,开动注压机注压到轮胎模具中,注满模具保持压力0.1~30MPa,保温80~170℃,0.1~3h出模;(3)将已注压好的轮胎基体放置80~150℃烘房或烘道中后处理1~20h,冷却固化成型脱模得到轮胎基体;(4)在轮胎基体花纹表面上用表面活化剂处理0.5~3h后,涂敷一层0.5~2mm厚的复合白炭黑的弹性体材料,固化成型0.5~5h,得到注压聚氨酯轮胎。所述的注压所用的聚氨酯弹性体可以为热塑性聚氨酯弹性体、热固性聚氨酯弹性体。所述聚氨酯弹性体聚合物是聚醚型聚氨酯弹性体聚合物或聚酯型聚氨酯弹性体聚合物,如聚己内酯二元醇-二苯基甲烷二异氰酸酯体系、低聚物多元醇-对苯二异氰酸酯体系、低聚物多元醇--二苯基甲烷二异氰酸酯体系、低聚物多元醇-甲苯二异氰酸酯等聚氨酯体系。低聚物多元醇-甲苯-2,4-二异氰酸酯体系、低聚物多元醇-异佛尔酮二异氰酸酯体系。所述的脱模剂为聚乙烯醇、硅油、石蜡、或硅脂、聚氨酯水性脱模剂。所述的骨架材料为钢丝圈编织整体结构,该编织整体结构由钢丝或帘线编织,编织结构为:层叠网片结构、单层网筒结构、径向缠绕钢丝结构、预成型单层或多层网布结构。所述的磁定位组件,将骨架材料精准定位在模具中固定位置上,磁力组件为电磁力组件或永磁力组件,磁力为0.1~1.5T。所述的轮胎能着颜色:黑色、白色、彩色。所述的注压成型方式为螺杆注压机注压成型,工作温度为80~170℃。所述的表面涂敷层所用弹性体材料为丁苯吡橡胶、氯丁橡胶、聚氨酯弹性体或上述材料的混合。所述的轮胎基体采用表面活化剂进行活化处理,涂抹厚度为0.1~0.5mm;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、1,5-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。本申请不同于其他聚氨酯轮胎制备方法,采用了磁定位的方式将骨架材料定位在本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种聚氨酯轮胎的制备方法,其特征在于:以聚氨酯弹性体为基体配制轮胎注压材料,轮胎骨架材料由磁力定形和定位在模具中,注压成型得到轮胎。

【技术特征摘要】
1.一种聚氨酯轮胎的制备方法,其特征在于:以聚氨酯弹性体为基体配制轮胎注压材料,轮胎骨架材料由磁力定形和定位在模具中,注压成型得到轮胎。2.根据权利要求1所述的聚氨酯轮胎的制备方法,其特征在于轮胎骨架材料为一体结构,骨架材料中有磁性物质,与磁性元件作用,形成骨架材料内部张力,再依托骨架内部边界条件和模腔边界条件实现定位,完成骨架材料在模腔与轮胎成品中的定形和定位。3.根据权利要求1所述的聚氨酯轮胎的制备方法,其特征在于注压所用的聚氨酯弹性体...

【专利技术属性】
技术研发人员:王益庆沈家锋张立群
申请(专利权)人:北京化工大学
类型:发明
国别省市:北京,11

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