聚氨酯填充轮胎制造技术

用于制造轮胎的聚氨酯弹性体组合物、用于制造所述轮胎的方法和由所述聚氨酯弹性体制成的轮胎。所述轮胎特别适合用作低速车辆的轮胎，例如自行车轮胎。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术涉及用于改进由多孔聚氨酯弹性材料制成的轮胎，特别是自行车轮胎的动态特性的方法。更特别地，减小聚氨酯弹性体的滚动阻力。因此，本专利技术涉及特定研发的聚氨酯弹性体。本专利技术涉及用于制造具有改进动态特性并同时保持良好的抗水解性和耐磨性的聚氨酯轮胎的方法。本专利技术进一步涉及用于制造适合用作轮胎的聚氨酯弹性体的方法，由此控制相分离问题并同时使用旋转模塑用于制造轮胎。本专利技术进一步涉及用于制造根据本专利技术的聚氨酯弹性轮胎的包含多异氰酸酯和多异氰酸酯反应性产物的反应性组合物。本专利技术进一步涉及由聚氨酯弹性体制成的轮胎，优选自行车轮胎。专利技术背景充气轮胎通常用于道路车辆例如汽车和卡车。充气轮胎具有重量轻和提供柔软和舒适的乘坐的优点，因为这些外胎填充有气体或空气。充气轮胎的主要缺点是由于刺穿所致的放气风险、外胎与轮辋分离或外胎或轮辋的其它故障。US6303060公开了不可放气的轮胎组合件，其具有中空环形凸缘嵌件（insert）、模塑在该嵌件周围以形成轮胎的挠性体和至少一个其上安装有轮胎的轮辋。该挠性体由多元醇和多异氰酸酯的组合形成的聚氨酯泡沫制成，而嵌件由其它材料例如高密度聚乙烯制成。需要中空嵌件本身为轮胎提供承载刚度，由此有助于缓冲的乘坐。尽管中空内部区域尺寸减小，但是轮胎不是完全不可放气的，且仍需要中空区域实现可接受的机械性能。由于以上原因，填充轮胎比充气轮胎更具吸引力。填充轮胎含有固体或半固体材料而非压缩空气。这消除了放气风险，因为外胎的刺穿或其它故障不会导致气体泄露。然后轮胎填充材料应满足若干要求以与充气轮胎良好的动态特性相竞争。例如，轮胎填充材料应使轮胎吸收震荡并提供良好牵引力。因此，轮胎填充材料应是柔软和挠性的。此外，轮胎填充材料应使轮胎在使用过程中不积聚过多的热量，因为这些热量可损坏填充材料或外胎并因此减小轮胎使用寿命。此外，成本是非常重要的考量。柔软的聚氨酯/脲弹性体在过去已用作轮胎填充材料，并已经尝试过若干途径。在某些情况中，聚氨酯/脲聚合物已使用水和有机异氰酸酯之间的反应中生成的二氧化碳进行发泡。这样的途径描述在US 3605848中。这些泡沫具有由于其多孔性质而重量轻、过软且这些泡沫倾向于展现高滞后和高热量积聚的优点。含聚酯醇（Polyesterol）的软质相导致具有脲硬质相的多孔PU弹性体中的最高水平的动态性能。这类产品也是公知的。例如WO 2001018086描述了可经由平均摩尔质量为220至270 g/mol的聚氧四亚甲基二醇和己二酸的缩聚获得的聚酯聚醚醇（polyester polyetherol）用于生产具有良好的动态性能和高的低温挠性的多孔聚氨酯弹性体的用途。然而，酯键使所得泡沫对水解敏感。DE-A 3613964描述了生产分别基于纯聚酯软质相和聚酯-聚醚醇软质相的产品。在DE-A 3613964的对比例中的基于聚四氢呋喃（M=2000 g/mol）作为软质相的试样仅具有相对低的抗弯强度。本领域中已知并用于轮胎的多孔聚氨酯弹性体的总体缺点是如果该聚氨酯弹性体经受升高的温度，它们不能保持所需形状，且它们不能承受与水分的接触和/或作用于该弹性体上的高压的事实。由于上述所有原因，需要研发一种新型聚氨酯弹性材料，其具有极好的动态性能并如果该聚氨酯弹性体经受升高的温度其能够保持所需形状，且能够承受与水分的接触和/或作用于该弹性体上的高压。专利技术目的本专利技术的目的是改进聚氨酯弹性体的性能，使得其动态性能和抗性（更具体来说是抗水解性和耐磨性）满足用作自行车轮胎并变得比得上充气轮胎。本专利技术的另一目的是研发反应性组合物和用于制造由多孔（发泡）聚氨酯弹性材料制成的实心轮胎，更特别是自行车轮胎的方法。专利技术概述本专利技术涉及用于制造轮胎的聚氨酯弹性体组合物、用于制造所述轮胎的方法和由所述聚氨酯弹性体制成的轮胎。所述轮胎特别适合用作低速车辆的轮胎，例如自行车轮胎，然而本专利技术不限于自行车轮胎（例如轮椅、台车、推车、拉车等的轮胎）。令人惊奇地，我们已发现了具有令人满意的动态特性和由此保持优异抗水解性和耐磨损特性的多孔（发泡）聚氨酯弹性材料。根据本专利技术的聚氨酯弹性体组合物使得能够与充气轮胎的性能相竞争。最重要的是根据本专利技术的聚氨酯弹性体轮胎是实心轮胎（由多孔聚氨酯制成），其将由于刺穿所致的放气风险、外胎与轮辋的分离或外胎或轮辋的其它故障减小至几乎为零。根据第一方面，公开了由多孔聚氨酯或聚氨酯-脲弹性材料制成的填充轮胎，所述弹性材料具有下列性能：－ 至少45且低于85，优选45-80的肖氏A硬度（根据ASTM D2240）；－ 在室温下低于10 %和在70℃下低于40 %的压缩永久变形（根据ASTM D395）；－ 至少40%，优选40-70%的球回弹（根据ASTM D3574）。根据本专利技术的实施方案，所述轮胎是低速车辆轮胎，例如自行车轮胎。根据本专利技术的实施方案，所述轮胎由具有模塑密度为400-700 kg/m3，优选500-600 kg/m3且自由发泡密度为250-350 kg/m3，优选300-320 kg/m3（根据ISO 845）的多孔聚氨酯弹性材料制成。根据第二方面，公开了用于制造根据本专利技术的多孔聚氨酯弹性体的反应体系，所述反应体系至少包含：－ 多异氰酸酯组合物，其具有游离NCO-值为15-25重量%且包含异氰酸酯-封端的预聚物，所述预聚物是过量有机多异氰酸酯与聚醚多元醇的反应产物，所述聚醚多元醇具有平均标称羟基官能度为2-6、数均分子量为2000-6000和环氧乙烷含量为20-35重量%，其中至少50%的所述环氧乙烷基团存在于该聚醚多元醇的末端，和－ 至少一种聚合物聚醚多元醇，其具有2000-7000的分子量并具有基于所述多元醇总重量计算的15-35重量%的固体颗粒；和－ 增链剂，和－ 催化剂，和－ 发泡剂。根据本专利技术的实施方案，用于根据本专利技术的制备多异氰酸酯的反应体系的有机多异氰酸酯选自脂族、脂环族和/或芳脂族的多异氰酸酯，优选选自芳族多异氰酸酯，更优选选自基于二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）的多异氰酸酯，最优选具有基于所述有机多异氰酸酯混合物的总重量计算的> 95重量%的4,4'-MDI的基于二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）的多异氰酸酯。根据本专利技术的实施方案，用于制备根据本专利技术的制备多异氰酸酯组合物的反应体系中的预聚物的聚醚多元醇含有20-35重量%的环氧乙烷基团，其中至少50%，优选至少75%和更优选所有（100%）的这些环氧乙烷基团存在于所述聚醚多元醇的末端（封端的（tipped）），且其中所述聚醚多元醇具有平均标称官能度为2-6，优选2-4和数均分子量为2000-6000，优选2000-5000且最优选为3000-5000.。根据本专利技术的实施方案，用于制备根据本专利技术的制备多异氰酸酯组合物的反应体系中的预聚物的聚醚多元醇选自聚(氧乙烯-氧丙烯)二醇和三醇。根据本专利技术的实施方案，在根据本专利技术的反应体系中的至少一种聚合物聚醚多元醇选自具有基于所述多元醇的总重量计算的15-35重量%的固体颗粒的填充的聚醚多元醇，并具有最大20 重量%，优选10-20 重量%的环氧乙烷含量，且其中所述环氧乙烷基团存在于所述聚醚多元醇的末端（封端的）。根据本专利技术的实施方案，在根据本专利技术的反应体系本文档来自技高网...

【技术保护点】
由多孔聚氨酯或聚氨酯‑脲弹性材料制成的填充轮胎，所述弹性材料具有以下特性：‑ 至少45且低于85，优选45‑80的肖氏A硬度（根据ASTM D2240）；‑ 室温下低于10 %和在70℃下低于40 %的压缩永久变形（根据ASTM D395）；‑ 至少40%，优选40‑70%的球回弹（根据ASTM D3574）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.20 EP 13198741.4;2013.12.20 IN 3729/DEL/201.由多孔聚氨酯或聚氨酯-脲弹性材料制成的填充轮胎，所述弹性材料具有以下特性：- 至少45且低于85，优选45-80的肖氏A硬度（根据ASTM D2240）；- 室温下低于10 %和在70℃下低于40 %的压缩永久变形（根据ASTM D395）；- 至少40%，优选40-70%的球回弹（根据ASTM D3574）。2.根据权利要求1的轮胎，其中所述轮胎是低速车辆轮胎，例如自行车轮胎。3.根据权利要求1-2任一项的轮胎，其中所述多孔聚氨酯弹性材料具有400-700 kg/m3，优选500-600 kg/m3的模塑密度和250-350 kg/m3，优选300-320 kg/m3的自由发泡密度（根据ISO 845）。4.用于制造根据权利要求1-3任一项的多孔聚氨酯弹性体的反应体系，所述反应体系至少包含：- 多异氰酸酯组合物，其具有15-25重量%的游离NCO-值并包含异氰酸酯-封端的预聚物，所述预聚物是过量有机多异氰酸酯与聚醚多元醇的反应产物，所述聚醚多元醇具有平均标称羟基官能度为2-6、数均分子量为2000-6000和环氧乙烷含量为20-35重量%，其中至少50%的所述环氧乙烷基团存在于聚醚多元醇的末端，和- 至少一种聚合物聚醚多元醇，其具有2000-7000的分子量并具有基于所述多元醇总重量计算的15-35重量%的固体颗粒；和- 增链剂，和- 催化剂，和- 发泡剂。5.根据权利要求4的反应体系，其中用于制备所述多异氰酸酯组合物的有机多异氰酸酯选自脂族、脂环族和/或芳脂族的多异氰酸酯，优选选自芳族多异氰酸酯，更优选选自基于二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）的多异氰酸酯，最优选具有> 95重量%的4,4'-MDI的基于二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）的多异氰酸酯，基于所述有机多异氰酸酯混合物的总重量计算。6.根据权利要求4-5任一项的反应体系，其中用于制备所述预聚物的聚醚多元醇含有20-35重量%的环氧乙烷基团，其中至少50%，优选至少75%和更优选所有（100%）这些环氧乙烷基团存在于所述聚醚多元醇的末端（封端的），且其中所述聚醚多元醇具有平均标称官能度为2-6，优选2-4，数均分子量为2000-6000，优选2000-5000和最优选3000-5000。7.根据权利要求4-6任一项的反应体系，其中用于制备所述预聚物的聚醚多元醇选自聚(氧乙烯-氧丙烯)二醇和三醇。8.根据权利要求4-7任一项的反应体系，其中所述至少一种聚合物聚醚多元醇选自具有基于所述多元醇总重量计算的15-35重量%的固体颗粒的填充的聚醚多元醇，并具有最大20 重量%，优选10-20 重量%的环氧乙烷含量，且其中所述环氧乙烷基团存在于所述聚醚多元醇的末端（封端的） 。9.根据权利要求4-8任一项的反应体系，其中所述至少一种聚合物多元醇选自具有基于所述多元醇总重量计算的15-35重量%的固体颗粒的填充的聚醚多元醇，且其中所述聚合物多元醇是聚合物固体颗粒例如基于苯乙烯的聚合物颗粒，优选苯乙烯-丙烯腈颗粒的分散体。10.根据权利要求4-9任一项的反应体系，其中所述至少一种聚合物聚醚多元醇是具有基于所述多元醇混合物总重量计算的15-35重量%的固体颗粒的第一聚醚多元醇和第二聚醚多元醇的混合物，且其中- 第一聚醚多元醇具有分子量为5000-7000和环氧乙烷含量为10-20 重量% ，且所述环氧乙烷基团存在于所述聚醚...

【专利技术属性】
技术研发人员：J范德克，D尼克拉伊斯，S萨胡，
申请(专利权)人：亨茨曼国际有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US