[發明專利]一種熱塑性聚氨酯低載荷輪胎及其成型工藝

有效

• 申請號: 201410589416.1
• 申請日: 2014-10-28
• 公開（公告）號: CN104309411A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 翟文濤;張小海
• 申請（專利權）人: 晉江國盛新材料科技有限公司
• 主分類號: B60C1/00
• 分類號: B60C1/00;C08J9/228;B29C44/02;B29C44/34
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技術領域

本發明屬于熱塑性聚氨酯微發泡材料領域，具體涉及的是一種用于免充氣輪胎的熱塑性聚氨酯微發泡粒子組合物的成型。

背景技術

根據百度百科，輪胎是指在各種車輛或者機械上裝配的接地滾動的圓環形彈性橡膠制品，它通常安裝在支架上，能夠支撐車身，緩沖外界沖擊等。自行車、童車、玩具汽車等為輕型非機動車輛，自身重量小，輪胎所承受的載荷小，因此所用的輪胎屬于一種低載荷輪胎。對于上述低載荷輪胎，輪胎自身的彈性和輕便性對車的操控性尤為重要。

市場上所用的低載荷輪胎主要包括充氣輪胎和免充氣輪胎。充氣輪胎使用過程中易受損傷，對于小尺寸的低載荷輪胎，更換較為困難，因此充氣輪胎很少應用于童車輪胎和玩具輪胎上。免充氣輪胎可以避免充氣輪胎存在的問題，可廣泛應用于童車、玩具等領域。免充氣輪胎包括不發泡實芯輪胎、發泡實芯輪胎、發泡體填充型輪胎等。

不發泡實芯輪胎所用的材質主要為熱固性橡膠、熱固性聚氨酯彈性體、熱塑彈性體等。熱固性材質的成型工藝一般為模壓成型，而熱塑性材料可以注塑成型。一般來說，注塑成型具有高的生產效率。另外，熱塑性材質在使用后仍可以熔融加工回收。不發泡輪胎存在重量大、使用輕便性差的問題。同時，橡膠和聚氨酯彈性體在制做輪胎時均需要化學交聯，涉及到多種化學助劑，而交聯后的材料不能進一步熔融加工，因此存在環保問題。

發泡實芯輪胎所用到的材質主要為橡膠、聚氨酯彈性體等，在制備發泡輪胎時，高分子材料的分子鏈需進行化學交聯反應，所以目前技術制備的發泡實芯輪胎均為熱固性發泡輪胎。如中國發明專利CN102250313A公開了一種具有自結皮微孔結構聚氨酯發泡輪胎的制備方法。這種方法涉及將液體組份A和B混合后注入模具，A、B組份接觸時會發生化學交聯反應，組份中的HFC類發泡劑利用反應過程產生熱量誘導泡孔成核和增長，從而制備發泡材料。和不發泡的聚氨酯彈性體相似，發泡聚氨酯彈性體也存在制備過程不環保和制品不能熔融回收的問題。中國發明專利CN103707720A公開了一種車輛橡膠發泡輪胎的制備方法。這種方法涉及將化學發泡劑混入橡膠組份，蒸汽硫化橡膠時會誘導發泡劑分解產生氣體從而導致發泡結構的形成。當前技術制備的發泡實芯輪胎除了材質為熱固性不能熔融回收外，還存在泡孔尺寸大、發泡倍率低、不耐磨等問題。

發泡體填充輪胎的制備方法已經公開，主要通過在輪胎空腔中注入可發性組份，經現場發泡實現對輪胎空腔的填充。輪胎空腔中填充的發泡材料一般為聚氨酯彈性體發泡材料。聚氨酯彈性體發泡過程中擴散出的發泡劑易導致空腔中形成大孔結構，導致輪胎性能不穩定。同時，這種工藝較為復雜，存在加工效率低和加工成本過高的問題。當然，熱固性聚氨酯彈性體的存在也導致發泡體填充輪胎在使用后不能熔融回收使用。

熱塑性聚氨酯(TPU)是一種可以熱塑加工的熱塑彈性體材料，它擁有高耐磨、高彈性、抗疲勞、耐化學腐蝕等諸多優點而廣泛應用于鞋材、輪胎等領域。

可以采用物理發泡技術來制備TPU發泡材料，特別是TPU發泡粒子材料，如中國專利文獻CN101291789A、CN1161401A、CN103642200A等，可以通過水蒸氣成型工藝來實現TPU發泡粒子的粘結，如CN103371564A。和TPU樹脂相比，TPU發泡材料具有更低的密度和更好的彈性，因而所制備的輪胎有望表現出良好的輕便性和彈性。

TPU發泡材料在制備和成型過程中不使用交聯劑，所制備的材料可以再次熔融加工，因而可以熔融回收。不過，目前的技術僅能用于制備低硬度的鞋材，還不能用于制備具有表面硬度高中間層硬度低、密度低的實芯發泡輪胎。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種熱塑性聚氨酯低載荷輪胎，其可以熱塑加工和熔融回收，同時還具有高的表皮硬度和低的密度，以及優異的力學性能和良好的回彈性。

為了達成上述目的，本發明的解決方案是：

一種熱塑性聚氨酯低載荷輪胎，其中，包括用于直接與地面接觸的表皮層以及位于表皮層內部的里層，該表皮層的硬度高于里層的硬度，該表皮層和里層采用TPU發泡粒子一體發泡成型。

進一步，該TPU發泡粒子均具有位于粒子外表面的不發泡皮層。

進一步，該TPU發泡粒子的不發泡皮層的厚度為0.01-2mm，優選為0.1-1.2mm。

進一步，該熱塑性聚氨酯低載荷輪胎表皮層的硬度為邵A55－95度。

進一步，該熱塑性聚氨酯低載荷輪胎的密度為0.3－0.7g/cm³，優選為0.4－0.6g/cm³。