[发明专利]一种免充气实心轮胎

说明书

技术领域

本发明涉及一种轮胎，具体是指一种免充气实心轮胎，属于轮胎技术领域。

背景技术

传统轮胎都是有内胎的，在车辆行驶过程中易出现内胎爆裂的危险，传统轮胎还容易被玻璃、钉子等尖锐物扎破、刺穿，导致危险事故的发生，同时还需要补胎和不定期充气，使用起来比较麻烦。传统的全橡胶实心胎在长时间的骑行后会出现老化、开裂等现象，而且骑行的舒适度很差。因此研制一种弹性好，稳定性好，使用性能好的新型实心轮胎显得非常有必要。

免充气轮胎从19世纪20年代出现以后，越来越受到人们关注。早期的免充气轮胎主要是实心轮胎，在重工业领域有着广泛的应用，主要安装在搬运或运输沉重型货物和材料的叉车或铲车上。实心轮胎普遍生热快而散热慢，容易因为生热而损坏，而且乘坐舒适性差，因此乘用车辆很少采用。2005年米其林公司发布了新型的Tweel概念轮胎，轮胎和轮辋结合成一体，可以在免充气情况下拥有普通充气轮胎的主要功能。Tweel的发布是具有现代意义的新型免充气轮胎诞生的标志，建立了轮胎经济性、环保性、安全性和行驶平顺性的新标准。此后，更多国际轮胎制造企业、轮胎研发机构和汽车制造厂商开始关注新型免充气轮胎的开发，有关的新发明、新技术和新概念轮胎大量出现。

目前，免充气轮胎主要由聚氨酯材料制备，这种轮胎由于对聚氨酯生产工艺控制不好，没有得到一种既耐磨又具有良好并适宜弹性的聚氨酯本体，因此需要在轮胎上增加其他部件增强抗承载能力，或者在轮胎上镂刻出镂空结构来减小硬度，这些都会增加工艺和成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构稳定、重量轻、抗压性好、弹性好、可回收的新型免充气实心轮胎，特别是用于低速行驶车辆，如自行车、电动车和婴儿推车等所用的免充气实心轮胎。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种免充气实心轮胎，所述的免充气实心轮胎包括免充气实心胎芯、橡胶外胎及轮辋，免充气实心胎芯和橡胶外胎组装后固定在轮辋上，所述的免充气实心胎芯是由热塑性聚氨酯发泡材料模压成型制得。

本发明利用热塑性聚氨酯发泡材料的特点：质量轻，耐磨性好，弹性好等，采用模压成型手段制造新型的免充气实心胎芯，这种胎芯的成型条件简单，制备的免充气实心轮胎可以回收，实现资源的最大化利用。

进一步优选，所述热塑性聚氨酯发泡材料为聚醚型热塑性聚氨酯发泡材料。其中聚醚型热塑性聚氨酯的异氰酸酯指数R值NCO/OH为1.01-1.04，随着R值的增大，异氰酸酯含量增加，热塑性聚氨酯硬段含量增加，结晶性增强，造成拉伸强度和断裂伸长率等力学性能增加，但是当R值继续增大时，由于NCO基团含量过多，分子柔顺性降低，力学性能反而有所下降。当R值为1.01-1.04时，聚醚型热塑性聚氨酯力学性能适宜，获得的发泡材料性能优异。

作为优选，所述免充气实心胎芯上设计有3-8个凹槽，而橡胶外胎上设计对应数量的鼓包。这样胎芯与外胎可以形成一个比较稳固的结构。

作为优选，所述热塑性聚氨酯发泡材料由超临界二氧化碳发泡制得。控制条件使用超临界二氧化碳发泡，获得的发泡材料泡孔分布均匀，孔径均一，材料的力学性能优异。

作为优选，所述发泡过程包括：将热塑性聚氨酯材料放入高压釜中，通入CO₂，使高压釜中压力为7-40Mpa，温度为25-55℃，进行保压渗透，泄压后进行发泡。

作为优选，发泡过程中的保压渗透时间为2-4h。超临界CO₂渗透基体是一个缓慢的过程，保压渗透时间太短，超临界CO₂还没有完全渗入弹性体；保压渗透时间太长，发泡形成的泡孔过大。

作为优选，所述热塑性聚氨酯发泡材料的密度为0.1-0.3g/cm³。发泡材料密度越小，材料中形成的泡孔越多，使用过程中容易被压实，产生坍陷，影响材料使用寿命；而密度越大，发泡材料的弹性不足，影响骑行舒适度。

进一步优选，所述热塑性聚氨酯发泡材料的密度为0.15-0.23g/cm³。

作为优选，所述模压成型步骤包括：将热塑性聚氨酯发泡材料充入模具，加热施压，保稳定型后，通冷却水冷却，脱模并干燥定型得免充气实心胎芯。