(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910815970.X
(22)申请日 2019.08.30
(71)申请人 青岛慕沃科技有限公司
地址 266109 山东省青岛市城阳区荟城路
506号6号楼702
(72)发明人 朱健鹏 潘川
(74)专利代理机构 北京智桥联合知识产权代理
事务所(普通合伙) 11560
代理人 洪余节
(51)Int.Cl.
B60C 9/02(2006.01)
B60C 9/18(2006.01)
B29D 30/06(2006.01)
(54)发明名称
(57)摘要
本发明公开了一种聚氨酯充气轮胎及其制
造方法，其中，轮胎包括由外向内依次设置的聚
氨酯胎面、聚氨酯带束层、聚氨酯胎侧、聚氨酯胎
体、聚氨酯软三角、聚氨酯硬三角、钢丝圈、子口
护胶。本发明所提供的聚氨酯充气轮胎及其制造
方法，与传统轮胎相比较，其使用聚氨酯材料替
换橡胶材料，使轮胎性能更加卓越，寿命大幅延
长。同时，聚氨酯材料比天然胶材料具有更加全
面的性能，因此比橡胶轮胎结构更简单。以上特
可大幅简化。聚氨酯轮胎适合各种类型的充气式
轮胎，包括轿车胎、卡客车胎、工程胎、巨胎、及各
类特种轮胎等，特别适合速度较慢、载荷较高的
工程胎和巨胎。权利要求书2页 说明书10页 附图8页CN 110561979 A 2019.12.13
C N 110561979
A
1.一种聚氨酯充气轮胎，其特征在于，包括由外向内依次设置的聚氨酯胎面、聚氨酯带束层、聚氨酯胎侧、聚氨酯胎体、聚氨酯软三角、聚氨酯硬三角、钢丝圈、聚氨酯子口护胶；其中，聚氨酯胎面为轮胎与地面直接接触的部位；聚氨酯带束层为用于改善轮胎支撑和受力的部位；聚氨酯胎体是轮胎的骨架部件，聚氨酯胎侧用于为聚氨酯胎体提供保护；聚氨酯胎面、聚氨酯带束层、聚氨酯胎侧、聚氨酯胎体相互之间通过聚氨酯填充胶连接；钢丝圈通过聚氨酯钢丝圈挂胶与聚氨酯胎体粘合，聚氨酯硬三角为钢丝圈提供支撑，聚氨酯软三角是聚氨酯胎侧与聚氨酯硬三角之间的过渡部件；该聚氨酯充气轮胎的子口部位设置有用于与轮辋接触并保护子口部位的子口耐磨胶。 2.根据权利要求1所述的聚氨酯充气轮胎，其特征在于，所述聚氨酯胎面上设置有不同形状的花纹。
3.根据权利要求1所述的聚氨酯充气轮胎，其特征在于，所述聚氨酯带束层在聚氨酯胎面与聚氨酯胎体之间用钢丝按不同角度排列。
4.根据权利要求1所述的聚氨酯充气轮胎，其特征在于，所有部件均采用聚氨酯类材料，且各个部件的邵氏硬度为：
聚氨酯胎面55°-95°、聚氨酯填充胶50°-80°、聚氨酯带束层75°-95°、聚氨酯胎侧50°-80°、聚氨酯胎体
75°-95°、聚氨酯软三角50°-70°、聚氨酯硬三角85°-99°、聚氨酯钢丝圈挂胶85°-99°、子口耐磨胶80°-95°。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的聚氨酯充气轮胎，其制造方法如下：
其一，部件的制造；
聚氨酯胎面：其采用胎面离心式浇注工艺、胎面直浇式浇注工艺、注塑\注射成型工艺、挤出工艺、分块浇注后组合成圆工艺、聚氨酯发泡工艺、3D打印工艺、加工成型工艺、任何搭接方式或直接成圆筒型成型工艺及其结合； 聚氨酯带束层：其采用压延斜裁搭接工艺、带式直浇工艺、挤出成型工艺、磁力吸附工艺、注射\注塑成型工艺、3D打印工艺、任何搭接方式或直接成圆筒型成型工艺及其结合；
聚氨酯胎侧：其采用直接浇注工艺、多层贴合工艺、注塑\注射成型工艺、挤出工艺、聚氨酯发泡工艺、3D打印工艺、加工成型工艺及其结合；
关于聚氨酯软三角、聚氨酯硬三角、钢丝圈三个组件，钢丝圈采用缠绕工艺加工；其中钢丝附胶时(包括胎体、带束层附胶)，除采用压延的方式，还可采用挂胶工艺、喷胶工艺、刷胶工艺以及浸渍工艺；其中浸渍工艺，在钢丝表面经过处理后通过装有胶水的料槽完成浸渍；另外采用直接浇注、多次浇注
制备聚氨酯软三角、聚氨酯硬三角；
聚氨酯胎体：其采用胎体直浇成型工艺、筒式胎体成型工艺、梭型钢丝分层浇注工艺、电磁吸附钢丝工艺、3D打印工艺、压延\挤出成型工艺、注塑\注射成型工艺及其结合；
子口耐磨胶：胎体制备完成后，胎体模具的外模打开，组装软硬三角-钢丝圈组件，在已成型胎体上的子口部位安装子口护胶模具，直接浇注，最终在胎体上完成子口护胶的制作；
其二，整体成型工艺；
聚氨酯胎面与带束层之间的复合，首先将轮胎的各层带束层通过缠绕的方式复合到带束层成型鼓上，带束层成型鼓运动到已制备好胎面的离心车处，整体插入已制备好的环形胎面中央位置，带束层与胎面的缝隙通过浇注入的填充胶进行充满，最终形成整体的胎面-带束层组件；
整体复合，通过设备及模具的运动，将带有内芯的聚氨酯胎体(包含已经与胎体复合好的聚氨酯软三角、聚氨酯硬三角、钢丝圈、子口耐磨胶组件)、带有聚氨酯胎侧的侧板模具及胎面-带束层组件闭合成一个密闭的模具型腔，通过侧板模具上保留的注料孔，注入填充胶最终形成整个轮胎。
6.根据权利要求5所述的聚氨酯充气轮胎的制造方法，其特征在于，将轮胎的各层带束层通过缠绕的方式复合到带束层成型鼓上，复合过程中各个带束层之间通过涂特制材料达成紧密结合的目标。
7.根据权利要求5所述的聚氨酯充气轮胎的制造方法，其特征在于，整体成型工艺中，整体复合步骤之后，还包括：
固化成型，在所有浇注完成后，保持设计温度到指定时间；其中固化阶段，可以在设备上直接进行保温固化过程，也可在产品达到可移动的要求后，将模具及产品整体从设备上拆下，放入恒温室进行固化。
8.根据权利要求7所述的聚氨酯充气轮胎的制造方法，其特征在于，整体成型工艺中，固化成型之后，还包括：
后硫化及产品取出，产品固化完成后，开模，将产品及内芯取出，放入恒温室进行后硫化，后硫化完成后拆出内芯，得到整个产品。
一种聚氨酯充气轮胎及其制造方法
技术领域
[0001]本发明涉及轮胎技术领域，具体涉及一种聚氨酯充气轮胎及其制造方法。
背景技术
[0002]当前，卡客车轮胎主要为二十世纪五十年代米其林推出的全钢子午线轮胎。如图1所示，全钢子午线轮胎结构包括胎面、基部胶、带束层、胎体、软硬三角、子口耐磨胶、胎侧胶、气密层、过渡层等。使用的材料主要包括天然胶、丁苯胶、顺丁胶、溴化丁基胶等。经过近70年的发展，全钢子午线轮胎在性能、能耗等方面优势明显，目前在全球范围内得到了推广。
[0003]轮胎在滚动过程中受力极其复杂，各部位功能不尽相同，仅仅使用一种或两种橡胶材料很难满足需求，因此轮胎结构上演化出了以上多种部位进行相互补充。各个部位功能不同，对材料的要求也不同，例如胎侧需要抗紫外线、耐磨、抗疲劳等性能，气密层对气密性要求较高。
[0004]与此同时，以上全钢子午线轮胎配方和结构特点也决定了其制造工艺较为复杂。主要过程分为密炼、挤出、压延、裁断、成型、硫化等。
[0005]传统轮胎制造主要有以下特点：
[0006]工厂建设方面：
[0007]1工序数量多且复杂：几十个工序，质量管控复杂，任何一个工序出现问题，直接影响产品质量。
[0008]2占地面积大：一般的轮胎厂车间长宽大约各1公里，该特点严重制约了轮胎厂的发展，只能建
在市郊或土地廉价偏远的地区。
[0009]3投资额度大：由于车间、设备、工序等较复杂，建设普通轮胎厂的投资一般以10亿人民币为单位，达到20-40亿，且建设周期漫长，一般至少为3-5年。
[0010]4人工数量众多：轮胎生产的众多工序决定了需要有足够的技术工人才可维持生产，普通轮胎厂最少需要500-800名工人才可保证一条生产线的生产。
[0011]5污染严重：轮胎制造过程中密炼、压延、硫化工序中粉尘、废气、噪音等污染源常年存在，国家也采取多项措施限制传统轮胎厂的扩张与新建。
[0012]6能耗巨大：生产线长，设备多，能耗极大，特别是硫化过程最严重，需要大量使用蒸汽提供热源。
[0013]技术方面：由于轮胎某些部件极厚，在成型及硫化时不可避免的出现各类技术缺陷。例如橡胶导热缓慢，胎面过厚使硫化时间较长且里外硫化程度不均匀，造成材料里外特性不同，在行驶过程中极易破损。此类问题是橡胶材料的本身属性造成的，虽然各厂家通过调整配方、调整结构及工艺，整体技术在不断改善，但是无法从根本上解决。另外，橡胶材料在苛刻的矿山工况下耐磨及抗刺扎性能较差，导致工程胎和矿山巨胎寿命极低，仅有几千小时甚至几百小时的使用寿命，造成工程用轮胎成为矿山开采成本的主要耗费。
发明内容
[0014]本发明的目的在于提供一种聚氨酯充气轮胎及其制造方法，其与传统轮胎相比较，使用聚氨酯材料替换橡胶材料，使轮胎性能更加卓越。同时，聚氨酯材料比天然胶材料具有更加全面的性能，因此比橡胶轮胎结构更简单。以上特点决定了聚氨酯轮胎制造工艺与传统轮胎相比可大幅简化。聚氨酯轮胎适合各种类型的充气式轮胎，包括轿车胎、卡客车胎、工程胎、巨胎、及各类特种轮胎等，特别适合速度较慢、载荷较高的工程胎和巨胎。[0015]为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0016]包括由外向内依次设置的聚氨酯胎面、聚氨酯带束层、聚氨酯胎侧、聚氨酯胎体、聚氨酯软三角、聚氨酯硬三角、钢丝圈、子口护胶；其中，聚氨酯胎面为轮胎与地面直接接触的部位；聚氨酯带束层为用于改善轮胎支撑和受力的部位；聚氨酯胎体是轮胎的骨架部件，聚氨酯胎侧用于为聚氨酯胎体提供保护；聚氨酯胎面、聚氨酯带束层、聚氨酯胎侧、聚氨酯胎体相互之间通过聚氨酯填充胶连接；钢丝圈通过聚氨酯钢丝圈挂胶与聚氨酯胎体粘合，聚氨酯硬三角为钢丝圈提供支撑，聚氨酯软三角是聚氨酯胎侧与聚氨酯硬三角之间的过渡部件；该聚氨酯充气轮胎的子口部位设置有用于与轮辋接触并保护子口部位的子口耐磨胶。
[0017]作为优选，所述聚氨酯胎面上设置有不同形状的花纹。
[0018]作为优选，所述聚氨酯带束层在聚氨酯胎面与聚氨酯胎体之间用钢丝按不同角度排列。
[0019]作为优选，各个部件的邵氏硬度为：
[0020]聚氨酯胎面55°-95°、聚氨酯填充胶50°-80°、聚氨酯带束层75°-95°、聚氨酯胎侧50°-80°、聚氨酯胎体75°-95°、聚氨酯软三角50°-70°、聚氨酯硬三角85°-99°、聚氨酯钢丝圈挂胶85°-99°、子口耐磨胶80°-95°。
[0021]上述任一项所述的聚氨酯充气轮胎，其制造方法如下：
[0022]其一，部件的制造。
[0023]聚氨酯胎面：其采用胎面离心式浇注工艺、胎面直浇式浇注工艺、注塑\注射成型工艺、挤出工艺、分块浇注后组合成圆工艺、聚氨酯发泡工艺、3D打印工艺、加工成型工艺、任何搭接方式或直接成圆筒型成型工艺及其结合；
[0024]聚氨酯带束层：其采用压延斜裁搭接工艺、带式直浇工艺、挤出成型工艺、磁力吸附工艺、注射\注塑成型工艺、3D打印工艺、任何搭接方式或直接成圆筒型成型工艺及其结合；
[0025]聚氨酯胎侧：其采用直接浇注工艺、多层贴合工艺、注塑\注射成型工艺、挤出工艺、聚氨酯发泡工艺、3D打印工艺、加工成型工艺及其结合；
[0026]聚氨酯软三角、聚氨酯硬三角、钢丝圈，采用钢丝圈缠绕工艺加工钢丝圈。其中钢丝附胶时，除采用压延的方式，还可采用挂胶工艺、喷胶工艺、刷胶工艺以及浸渍工艺。其中浸渍工艺，在钢丝表面经过处理后通过装有胶水的料槽完成浸渍；另外采用直接浇注、多次浇注制备聚氨酯软三角、聚氨酯硬三角；聚氨酯胎体：其采用胎体直浇成型工艺、筒式胎体成型工艺、梭型钢丝分层浇注工艺、电磁吸附钢丝工艺、3D打印工艺、压延\挤出成型工艺、注塑\注射成型工艺及其结合；
[0027]子口耐磨胶：胎体制备完成后，胎体模具的外模打开，在已成型胎体的子口部位安
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