本發(fā)明涉及一種輪胎，具體是指一種免充氣實心輪胎，屬于輪胎技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)輪胎都是有內(nèi)胎的，在車輛行駛過程中易出現(xiàn)內(nèi)胎爆裂的危險，傳統(tǒng)輪胎還容易被玻璃、釘子等尖銳物扎破、刺穿，導(dǎo)致危險事故的發(fā)生，同時還需要補胎和不定期充氣，使用起來比較麻煩。傳統(tǒng)的全橡膠實心胎在長時間的騎行后會出現(xiàn)老化、開裂等現(xiàn)象，而且騎行的舒適度很差。因此研制一種彈性好，穩(wěn)定性好，使用性能好的新型實心輪胎顯得非常有必要。

免充氣輪胎從19世紀(jì)20年代出現(xiàn)以后，越來越受到人們關(guān)注。早期的免充氣輪胎主要是實心輪胎，在重工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，主要安裝在搬運或運輸沉重型貨物和材料的叉車或鏟車上。實心輪胎普遍生熱快而散熱慢，容易因為生熱而損壞，而且乘坐舒適性差，因此乘用車輛很少采用。2005年米其林公司發(fā)布了新型的tweel概念輪胎，輪胎和輪輞結(jié)合成一體，可以在免充氣情況下?lián)碛衅胀ǔ錃廨喬サ闹饕δ?。tweel的發(fā)布是具有現(xiàn)代意義的新型免充氣輪胎誕生的標(biāo)志，建立了輪胎經(jīng)濟性、環(huán)保性、安全性和行駛平順性的新標(biāo)準(zhǔn)。此后，更多國際輪胎制造企業(yè)、輪胎研發(fā)機構(gòu)和汽車制造廠商開始關(guān)注新型免充氣輪胎的開發(fā)，有關(guān)的新發(fā)明、新技術(shù)和新概念輪胎大量出現(xiàn)。

目前，免充氣輪胎主要由聚氨酯材料制備，這種輪胎由于對聚氨酯生產(chǎn)工藝控制不好，沒有得到一種既耐磨又具有良好并適宜彈性的聚氨酯本體，因此需要在輪胎上增加其他部件增強抗承載能力，或者在輪胎上鏤刻出鏤空結(jié)構(gòu)來減小硬度，這些都會增加工藝和成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、重量輕、抗壓性好、彈性好、可回收的新型免充氣實心輪胎，特別是用于低速行駛車輛，如自行車、電動車和嬰兒推車等所用的免充氣實心輪胎。

為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種免充氣實心輪胎，所述的免充氣實心輪胎包括免充氣實心胎芯、橡膠外胎及輪輞，免充氣實心胎芯和橡膠外胎組裝后固定在輪輞上，所述的免充氣實心胎芯是由熱塑性聚氨酯發(fā)泡材料模壓成型制得。

本發(fā)明利用熱塑性聚氨酯發(fā)泡材料的特點：質(zhì)量輕，耐磨性好，彈性好等，采用模壓成型手段制造新型的免充氣實心胎芯，這種胎芯的成型條件簡單，制備的免充氣實心輪胎可以回收，實現(xiàn)資源的最大化利用。

進一步優(yōu)選，所述熱塑性聚氨酯發(fā)泡材料為聚醚型熱塑性聚氨酯發(fā)泡材料。其中聚醚型熱塑性聚氨酯的異氰酸酯指數(shù)r值nco/oh為1.01-1.04，隨著r值的增大，異氰酸酯含量增加，熱塑性聚氨酯硬段含量增加，結(jié)晶性增強，造成拉伸強度和斷裂伸長率等力學(xué)性能增加，但是當(dāng)r值繼續(xù)增大時，由于nco基團含量過多，分子柔順性降低，力學(xué)性能反而有所下降。當(dāng)r值為1.01-1.04時，聚醚型熱塑性聚氨酯力學(xué)性能適宜，獲得的發(fā)泡材料性能優(yōu)異。

作為優(yōu)選，所述免充氣實心胎芯上設(shè)計有3-8個凹槽，而橡膠外胎上設(shè)計對應(yīng)數(shù)量的鼓包。這樣胎芯與外胎可以形成一個比較穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)。

作為優(yōu)選，所述熱塑性聚氨酯發(fā)泡材料由超臨界二氧化碳發(fā)泡制得。控制條件使用超臨界二氧化碳發(fā)泡，獲得的發(fā)泡材料泡孔分布均勻，孔徑均一，材料的力學(xué)性能優(yōu)異。

作為優(yōu)選，所述發(fā)泡過程包括：將熱塑性聚氨酯材料放入高壓釜中，通入co2，使高壓釜中壓力為7-40mpa，溫度為25-55℃，進行保壓滲透，泄壓后進行發(fā)泡。

作為優(yōu)選，發(fā)泡過程中的保壓滲透時間為2-4h。超臨界co2滲透基體是一個緩慢的過程，保壓滲透時間太短，超臨界co2還沒有完全滲入彈性體；保壓滲透時間太長，發(fā)泡形成的泡孔過大。

作為優(yōu)選，所述熱塑性聚氨酯發(fā)泡材料的密度為0.1-0.3g/cm³。發(fā)泡材料密度越小，材料中形成的泡孔越多，使用過程中容易被壓實，產(chǎn)生坍陷，影響材料使用壽命；而密度越大，發(fā)泡材料的彈性不足，影響騎行舒適度。

進一步優(yōu)選，所述熱塑性聚氨酯發(fā)泡材料的密度為0.15-0.23g/cm³。

作為優(yōu)選，所述模壓成型步驟包括：將熱塑性聚氨酯發(fā)泡材料充入模具，加熱施壓，保穩(wěn)定型后，通冷卻水冷卻，脫模并干燥定型得免充氣實心胎芯。

進一步優(yōu)選，所用的加熱方法為高溫蒸汽、高溫油和高溫水中的一種。優(yōu)選的，采用高溫蒸汽對體系進行加熱。由于本發(fā)明的成型層是使用熱塑性聚氨酯粒子，因此使用高溫蒸汽加熱，能夠使加熱的溫度場比較均勻，粒子可以均勻地粘結(jié)在一起，如果溫度場的梯度較大，會導(dǎo)致部分粘結(jié)，部分未粘結(jié)，再次提高加熱溫度或者提高保溫時間的話會使已粘結(jié)部分出現(xiàn)熔融過渡的情況，反而會影響整體的性能。

作為優(yōu)選，將熱塑性聚氨酯發(fā)泡材料充入模具，加熱施壓，所述的加熱溫度為150-200℃。

作為優(yōu)選，將熱塑性聚氨酯發(fā)泡材料充入模具，加熱施壓，所述壓力為0.1-0.3mpa。

作為優(yōu)選，所述保溫定型時間為1-5min。進一步地，所述保溫的時間為3-5min。保溫時間短可能會導(dǎo)致部分材料已經(jīng)粘結(jié)，部分還是處于單獨的粒子狀態(tài)，而保溫時間過長，會使已經(jīng)粘結(jié)好的粒子熔融過渡，甚至還會出現(xiàn)滴落的現(xiàn)象。

具體的，將發(fā)泡材料由料槍打入模具腔體內(nèi)，然后通入高壓蒸汽，此時關(guān)閉一邊的冷凝水閥，打開蒸汽進汽閥。同時，使相對面的蒸汽進汽閥關(guān)閉，冷凝水閥打開，以使蒸汽從相反的方向噴出。在一定壓力下，各個顆粒表面相互熔融粘合制得制品。通蒸汽一定時間后，通冷卻水冷卻，冷卻后脫模并干燥定型，得免充氣實心胎芯。免充氣實心胎芯與橡膠外胎配合使用，通過橡膠外胎上的卡槽與輪輞固定組裝在一起，得到免充氣實心輪胎。

本發(fā)明對于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點為：

(1)使用熱塑性聚氨酯發(fā)泡材料制作而成的免充氣實心胎芯，具有質(zhì)量輕，彈性好，穩(wěn)定性高的優(yōu)點，在騎行中提供更加舒適的體驗；

(2)免充氣實心胎芯與橡膠外胎配合使用，結(jié)合了橡膠外胎的耐磨性和胎芯的緩沖舒適性，而且能與現(xiàn)有的自行車或者電動車的輪輞相配合，使其應(yīng)用與使用更加方便；

(3)熱塑性聚氨酯發(fā)泡材料、實心胎芯以及實心輪胎在制作的過程中，方法簡單，生產(chǎn)過程無污染，而且廢舊的制品還可以進行回收再利用，節(jié)省資源。

附圖說明

圖1為實施例1免充氣實心輪胎結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為實施例1免充氣實心輪胎截面圖。

圖3為實施例1免充氣實心胎芯填充熱塑性聚氨酯發(fā)泡材料截面圖。

具體實施方式

下面通過具體實施例以及附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步描述說明。如果無特殊說明，本發(fā)明的實施例中所采用的原料均為本領(lǐng)域常用的原料，實施例中所采用的方法，均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。

實施例1

在輪胎模具的內(nèi)部成型艙中填入經(jīng)超臨界二氧化碳發(fā)泡制得密度為0.16g/cm³的聚酯型熱塑性聚氨酯發(fā)泡粒子，閉合模具，通入0.2mpa、150℃的高溫蒸汽后，保溫定型3min，然后通入冷凝水冷卻并干燥定型，最終得到免充氣實心胎芯；將制得的胎芯安裝在現(xiàn)有的橡膠外胎的內(nèi)部；最后利用工具將組裝好的輪胎安裝在輪輞上，得免充氣實心輪胎。

實施例2

在輪胎模具的內(nèi)部成型艙中填入經(jīng)超臨界二氧化碳發(fā)泡制得密度為0.23g/cm³的聚醚型熱塑性聚氨酯發(fā)泡粒子，閉合模具，通入0.2mpa、150℃的高溫蒸汽后，保溫定型3min，然后通入冷凝水冷卻并干燥定型，最終得到免充氣實心胎芯；將制得的胎芯安裝在現(xiàn)有的橡膠外胎的內(nèi)部；最后利用工具將組裝好的輪胎安裝在輪輞上，得免充氣實心輪胎。

實施例3

在輪胎模具的內(nèi)部成型艙中填入經(jīng)超臨界二氧化碳發(fā)泡制得密度為0.14g/cm³的聚酯型熱塑性聚氨酯發(fā)泡粒子，閉合模具，通入0.2mpa、150℃的高溫蒸汽后，保溫定型3min，然后通入冷凝水冷卻并干燥定型，最終得到免充氣實心胎芯；將制得的胎芯安裝在現(xiàn)有的橡膠外胎的內(nèi)部；最后利用工具將組裝好的輪胎安裝在輪輞上，得免充氣實心輪胎。

實施例4

在輪胎模具的內(nèi)部成型艙中填入經(jīng)超臨界二氧化碳發(fā)泡制得密度為0.25g/cm³的聚醚型熱塑性聚氨酯發(fā)泡粒子，閉合模具，通入0.2mpa、150℃的高溫蒸汽后，保溫定型3min，然后通入冷凝水冷卻并干燥定型，最終得到免充氣實心胎芯；將制得的胎芯安裝在現(xiàn)有的橡膠外胎的內(nèi)部；最后利用工具將組裝好的輪胎安裝在輪輞上，得免充氣實心輪胎。

實施例5

將r值為1.00的聚醚型熱塑性聚氨酯放入高壓反應(yīng)釜中，通入二氧化碳并加壓，使壓強達(dá)到13mpa，溫度40℃，此時二氧化碳處于超臨界狀態(tài)，在此狀態(tài)下保壓滲透3h，快速泄壓后進行發(fā)泡，得聚醚型熱塑性聚氨酯發(fā)泡材料。在輪胎模具的內(nèi)部成型艙中填入該發(fā)泡粒子，閉合模具，通入0.15mpa、190℃的高溫蒸汽后，保溫定型3min，然后通入冷凝水冷卻并干燥定型，最終得到在外表面設(shè)計有5個凹槽的免充氣實心胎芯；將其安裝在對應(yīng)位置設(shè)計有5個鼓包的橡膠外胎內(nèi)部，胎芯和外胎牢固成型；最后利用工具將組裝好的輪胎安裝在輪輞上，得免充氣實心輪胎。

實施例6

將r值為1.03的聚醚型熱塑性聚氨酯放入高壓反應(yīng)釜中，通入二氧化碳并加壓，使壓強達(dá)到13mpa，溫度40℃，此時二氧化碳處于超臨界狀態(tài)，在此狀態(tài)下保壓滲透3h，快速泄壓后進行發(fā)泡，得聚醚型熱塑性聚氨酯發(fā)泡材料。在輪胎模具的內(nèi)部成型艙中填入該發(fā)泡粒子，閉合模具，通入0.15mpa、190℃的高溫蒸汽后，保溫定型3min，然后通入冷凝水冷卻并干燥定型，最終得到在外表面設(shè)計有5個凹槽的免充氣實心胎芯；將其安裝在對應(yīng)位置設(shè)計有5個鼓包的橡膠外胎內(nèi)部，胎芯和外胎牢固成型；最后利用工具將組裝好的輪胎安裝在輪輞上，得免充氣實心輪胎。

實施例7

將r值為1.01的聚醚型熱塑性聚氨酯放入高壓反應(yīng)釜中，通入二氧化碳并加壓，使壓強達(dá)到20mpa，溫度45℃，此時二氧化碳處于超臨界狀態(tài)，在此狀態(tài)下保壓滲透2.5h，快速泄壓后進行發(fā)泡，得聚醚型熱塑性聚氨酯發(fā)泡材料。在輪胎模具的內(nèi)部成型艙中填入該發(fā)泡粒子，閉合模具，通入0.19mpa、160℃的高溫蒸汽后，保溫定型3.5min，然后通入冷凝水冷卻并干燥定型，最終得到在外表面設(shè)計有5個凹槽的免充氣實心胎芯；將其安裝在對應(yīng)位置設(shè)計有5個鼓包的橡膠外胎內(nèi)部，胎芯和外胎牢固成型；

最后利用工具將組裝好的輪胎安裝在輪輞上，得免充氣實心輪胎。

對比例1

對比例1與實施例7的區(qū)別為在輪胎模具的內(nèi)部成型艙中填入未經(jīng)發(fā)泡的r值為1.01的聚醚型熱塑性聚氨酯材料，其它與實施例7相同，不在此贅述。

對比例2

r值為1.01的聚醚型熱塑性聚氨酯由二氧化碳未在超臨界狀態(tài)下發(fā)泡，其它步驟與實施例7相同。

對比例3

對比例3與實施例7的區(qū)別為在輪胎模具的內(nèi)部成型艙中填入密度為0.32g/cm³的熱塑性聚氨酯發(fā)泡粒子，其它與實施例7相同。

對比例4

對比例4與實施例7的區(qū)別為使用0.35mpa、210℃高溫蒸汽，保溫定型6min，其它與實施例7相同。

對實施例1-7以及對比例1-4的免充氣實心輪胎進行力學(xué)性能測試，測試結(jié)果見表1。

表1

另外，本發(fā)明要求保護的技術(shù)范圍中點值未窮盡之處以及在實施例技術(shù)方案中對單個或者多個技術(shù)特征的同等替換所形成的新的技術(shù)方案，同樣都在本發(fā)明要求保護的范圍內(nèi)；同時本發(fā)明方案所有列舉或者未列舉的實施例中，在同一實施例中的各個參數(shù)僅僅表示其技術(shù)方案的一個實例(即一種可行性方案)。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。