[发明专利]聚氨酯实心轮胎及其制作方法

说明书

本发明公开了一种聚氨酯实心轮胎，并公开了对应的制作方法。它包括轮辋、轮毂和聚氨酯橡胶层，其中，聚氨酯橡胶层通过粘结式工艺附着在轮辋的外表面，其特征在于，还包括内置于聚氨酯橡胶层内部的导热构件，且所述导热构件至少部分位于聚氨酯橡胶层生热区域中心部位，至少部分与所述轮辋表面贴合，在制造工艺中增加了导热构件添加工艺，本发明具有更加优异的散热性能。

技术领域

该发明涉及实心轮胎技术领域，尤其是用于工矿场合中，工程车辆上使用的实心轮胎。

背景技术

以工程叉车为例，在工厂、矿山等场合中，通常使用聚氨酯实心轮胎，实心轮胎可以更好的满足：耐刺、耐撕、无需充气、高使用率、低维护率等特殊要求。

其中，聚氨酯实心轮胎，根据与轮辋的结合方式，又可以细分为：黏结式和非黏结式，其中，黏结式结构是指，直接将聚氨酯浇注并硫化在轮辋上形成一体结构。非黏结式结构是指，采用机械套装的方式将聚氨酯弹性体固定在轮辋上。无论哪种形式，都存在聚氨酯弹性体内部生热的问题。

关于实心轮胎中弹性体内部生热的问题，申请人结合工作实际，并做了大量研究，进一步结合现有的技术文献、示例等资料，用于解决下列方案中存在的技术问题。

在《轮胎工业》杂质，2004 年第24 卷中公开的技术，文献资料《聚氨酯实心轮胎内生热试验研究》（作者侯春敏，张英 ，贾林才，北京理工大学机械与车辆工程学院）一文中公开的信息，“浇注型聚氨酯弹性体(CPUE)在物理性能方面优于橡胶材料, 但内生热大是影响聚氨酯轮胎实用化的主要因素”。并在文献中公开了针对聚氨酯实心轮胎内部生热机理的研究过程，并给出了影响内部生热的因素包括：

A、聚氨酯本身的配方组分构成；

B、负重与荷载；模型负重轮最高温度随载荷的增大而升高, 当温度达到最高值后逐渐趋于平稳, 750 kg 载荷下的最高温度为96 ℃。

C、车轮的工作转速；聚氨酯实心轮胎模型负重轮最高温度随转速的增大而升高,并在温度达到最大值后逐渐趋于平稳, 440r·min-1转速下的最高温度为92 ℃。也就是说，载荷的增导致模型负重轮整体温度升高，但温度分情况不变；转速的增大不但导致模型负重轮整体温度的升高， 而且由于转鼓与轮胎表面的摩擦加剧， 产生大量热量，致使胎体接近表面部位的温度升高。

D、环境温度；影响轮胎表面的气流对流散热效果。

E、轮缘厚度（聚氨酯的厚度）；即，轮缘厚度越厚，内部生热越严重，散热性越差。这是因为，外点距表面的距离减小， 因此散热快，温度低；中点温度略有下降， 而内点和中点的温差也减小了, 表明在轮缘内部形成了稳态温度场，温升较平稳；各点最高温度均有所下降， 说明轮缘厚度减小可降低轮胎的温升。

上述五个指标中，在矿山车辆中，负重与载荷比较大，并结合车轮的转速是聚氨酯实心轮胎内部产生热量的主要来源。

避免内部生热的技术路线主要包括两个，第一，通过改变、优化组成配方，改变硫化后的实心轮胎内部的组织机理，但是，由于聚氨酯是一种由软段和硬段组成的嵌段高分子聚合物， 该种材料本身的存在的分子键，在高速重载情况下容易生热，即使进行工艺优化，对于其本身的生热性能影响不大。第二个方法是改善聚氨酯弹性体内部热量的散热路径，也就是说，将内部生热及时的散发出去，及早的达到生热和散热的热平衡，例如，将散热和生热的热平衡点达到60摄氏度左右（现有技术中散热和生热的热平衡点在100摄氏度甚至以上）。

针对这一散热问题，目前国内外研究中，使用的技术手段中，最常见的是，在聚氨酯弹性体上预设散热孔和散热纹路，也就是说，通过增加散热表面的方法，使得轮胎表面与附近的空间进行气流交换，增加散热量，这一技术手段通常可以实现5至10摄氏度的降温目的，也就是说，是可以降低平衡点的，但是降低的幅度不是很明显，且存在明显的负面效应，该负面效应，结合专利文献，例如日本釜山橡胶工业株式会社2001年申请的公开号CN1369386A的实心轮胎，其对于该问题的解决方案是：