聚氨酯实心轮胎的结构特点和性能优势.docx

聚氨酯实心轮胎的结构特点和性能优势肖永清（东 风 汽 车 公 司 ， 湖 北 十 堰 442001）摘要：聚 氨 酯 实 心 轮胎是种特制的车用轮胎 ， 主要适用于叉车 、 防 暴 车 、 运 钞 车 、 反 恐 车 、林业机械等特殊 车 辆 。 预测由于其生产 过程可以实现连续化 、 自 动 化 ， 很 少 产 生 废 料 ， 耐 磨 性 能 好 、 拉 伸 强 力 、 撕 裂 强 度 高 ，抗 冲 击 性 、 回 弹 性 、 耐 老 化 性 、 吸 震 性 、 耐 水 、 耐 酸 碱 性 好 ， 承载负荷大和使用寿命长等一系列优点 ， 将 代 替 橡 胶 轮 胎 ， 成为世界轮胎工业的发展方向 。关键词：聚 氨 酯 ； 轮 胎 ； 性 能 ； 前 景文章编号：1673-9647 （2013） 9-0039-04中图分类号：TQ323.8文献标识码：A近 些 年 来 ，釆用聚氨酯轮胎代替橡胶轮胎是 各种各样的轮胎 。工 业 车辆聚氨酯实心轮胎采用 世界轮胎业的发展方向 ， 例如世界著名的艾美莱 泰公司在研制聚氨酯轮胎方面作出了 不 少 努 力 ，并取得了可喜的成绩 。 聚氨酯实心轮胎生产过程 国 际 标 准 轮 辋 ，充 气 轮 胎 相 比 ，力 小 、 能 耗 低 、可 与 充 气轮胎轮辋互相换用 ；与具 有 耐 磨 、 使 用 寿 命 长 、 滚 动 阻耐 刺 破 、 安全性好等优点 ， 有 更可以实现连续化和自动化 ，在生产和使用过程中 高的性能价格 比 ， 在 低 速 、 高负荷运行车辆领域 ，很 少 产 生 废 料 ，而 且 更 为重要的是废旧轮胎的部 是充气胎的换代产品。 与同类产品相比，其独特的分胎体可以回收用作其 他 聚 氨 酯 产 品 ， 不 会 造 成三层胶料及台侧反弧结 构 设 计 ， 有效吸收震动能 量， 体现人性 化 设 计 ， 引领国际实心胎技术潮流 ；坚韧的基部胶 ， 钢环加强 ， 有效杜绝滑圈现象 。环境污染 。其制造工艺简单 （液 体 浇 注 成 型 ），属于新型无帘 线 浇 注 轮 胎 ， 因而被人们称为 21 世 纪的绿色环保轮胎 ， 值得业内人士关注 。聚 氨 酯实心轮胎胎面包括橡胶体 ，且 胎 面 上车用聚氨酯实心轮胎的原料设 有 花 纹 沟 ， 橡 胶 体 上 面 设 有 凹 槽 ，聚 氨 酯 弹 性1体 位 于 凹 槽 内 。 胎 面 冠 部磨耗面一部分面积是聚 氨 酯 材 料 ， 另 一 部 分 为 橡 胶 材 料 。 两 部 分 材 料 通聚 氨 酯（PU） 只需要简单修改配方 ，便 可 获PU 材 料得 不 同 的 密 度 、 弹 性 、 刚性等物理性能 。过共交联结合成为一体 。聚氨酯部分提高了轮胎 为由聚醚多元醇 、 催 化 剂 、 泡 沫 稳 定 剂 、 发 泡 剂及 其 他 添 加 剂等组成的化学混合物 ， 与 B 组 分胎 面 的 耐 磨 性 ，橡 胶 部 分保证了胎面的防滑性和 制 动 性 ， 综合性能优于 单一的橡胶材料胎面和聚 氨 酯 材 料 胎 面 。 可 通 过 复合挤出或浇注方式再与 橡胶胎体共硫化等工艺 制 成 轮 胎 。 聚 氨 酯 材 料 具有 耐 磨 性 ， 用 PU 材料制造轮胎 大多采用浇注工 艺 ， 所 以 PU 轮胎一般比橡胶轮胎均匀 性 更 好 ，而且不会出现胎面剥离 现 象 。 轮胎支持车辆的全 部 重 量 ， 承受汽车的负荷 ； 传送牵引和制动的扭 （黑料）异氰酸酯按一定比例搅拌混合后发生聚合 反 应 ， 生成具有独立闭 孔结构的聚氨酯硬质泡沫 塑料， 具有密 度 小 、 比 强 度 高 、 绝热保温性能好 、耐酸碱、 耐老化、 生产加工性能优良等特点。聚氨酯实心轮胎是一种介于塑料和橡胶之间的弹性体 。聚 氨 酯实心轮胎是新一代的轮胎 ， 环 保 、 节 能 、 安 全 、 高 效 。 其 特 点 为 ： 无 毒 、 无 味 、 不 需加热、 生产工 艺 简 单 、 产 品 质 量 稳 定 ， 容 易 掌 握 ；力 ， 保证车轮与路面的 附 着 力 ；减轻和吸收车辆 在行驶时的震动和冲击力 ，防止车辆零部件受到 用它生产的轮胎重量是橡 胶 轮 胎 的 1 2；耐 磨 性剧烈震动和早期损坏 ， 适应车辆的高速性能并降 是 橡 胶 轮 胎 的 6 倍 ； 折弯率是橡胶轮 胎 的 5 倍 ；在 -50 的情况下能保持原有的弹性 ， 耐 酸 碱 、收 稿 日 期 ： 2013-04-23作 者 简 介 ： 肖 永 清 （1946-）， 男 ， 湖 北 省 人 ， 高 级 工 程 师 ， 从 事 汽车材料研究工作 。抗腐蚀是橡胶轮胎的 3.5 倍；弹性高于橡胶轮胎的3 倍 ； 可根据用户需要的硬度 、 密 度 、规 格 定 做化 学 工 业CHEMICAL INDUSTRY402013 年 第 31 卷低行驶时的噪音 ，保 证 行 驶 的 安 全 性 、操 纵 稳 定员 的 舒 适 性 。 因 实 心 轮 胎胎体为全橡胶构成 ，最性、 舒适性和节能经济性 。大限度地保证了轮胎的 耐 刺 穿 性 ，从 根 本 上 消 除车用聚氨酯实心轮胎的结构特点轮 胎 是在各种车辆或机械上装配的接地滚动 的圆环形弹性 橡 胶 制 品 。 通常安装在金属轮辋上 ，能 支 承 车 身 ， 缓 冲 外 界 冲 击 ， 实现与路面的接触 并保证车辆的行驶性能 。车用轮胎一般分为两大类 。了工业车辆在承载运行 过程中及在恶劣的作业环 境 中的轮胎刺穿隐患 。 实心轮胎的负荷 形 变 量 小 、 运 行 稳 定 性 好 ， 因 其 耐 刺 耐 撕 ， 无 需 充 气 ，2避免了频繁补胎换胎的 繁 重 劳 动 ，可 提 高 车 辆 的使用率和工作效率 ， 在 低 速 、 高 效 运 行 车 辆 中 ，实心轮胎完全可以替代充气轮胎 。轮 辋 式聚氨酯实心轮胎由耐磨性能良好的胎 第 一 类 是 充 气 轮 胎 。 充气轮胎易安装 、驾 驶面 层 、起缓冲作用的中 间层和能紧固轮辋并支撑 员使用时受颠簸影响较小 ， 价格也比较实惠 。 缺点是使用寿命远远的不 如 实 心 轮 胎 ， 容 易 发 生 破 胎现象 。轮胎负荷的高模量基部 层 组 成 。压配式实心轮胎 包 括 内 外 两 层 。 内 层 由 钢圈或车削铸件组成 ， 外层 为 胎 面 。重 要 影 响 ，性 能 要 求 。聚 氨 酯 实 心 轮胎的结构对其性能有着 其 结 构 设 计 应既简单又能够满足使用 第 二 类 是 实 心 轮 胎 。叉车聚氨酯实心轮胎耐 磨 性 好 、使用寿命是一般充气轮胎的 34 倍 、不胎 芯 部 分 由 PU 微 孔 弹 性 体 组 成 ，钢会发生破胎现象 ， 合 理 地使用叉车轮胎也是节约 成本的方法 。丝圈起增强作用 。叉车聚氨酯实心轮胎的花纹种类及特点如下 ：纵沟胎纹使操纵安定性优良 、 转动抵抗小抵噪音 、排 水 性 佳 、 不 易 横 向 滑 动 ； 横 沟 胎 纹 的 驱 动 力 、实 心 轮胎主要特征是胎体是实心的 ，不 用 帘线 作 骨 架 ， 不 必 充 气 ， 故不需内胎或气密层 。最早的轮胎就是实心轮胎 ， 实心轮胎目前仅用于低 速行驶的高负荷车辆或 机 械 ， 也用于固定位置的 机械。 实心轮胎一般分为粘结式和非粘结式两种 。制 动 力 、 牵 引 力 优 、 耐 磨 性 佳 ；纵横胎纹兼具纵 沟及横沟胎纹的优点 ； 块状胎纹使驱动力及制动 力 都 很 好 。 越 野 花 纹 是 专 门 为 适 应 干 、 湿 、 崎 岖 山 路 和 泥 泞 、 沙 路 而 设 计 的 花 纹 。 这 种 花 纹 轮 胎就象五项全能运动员一样 ， 一 身 兼 具 数 种 特 长 ，前者指橡胶直接硫化在 轮 辋 上 的 轮 胎 ，后 者 指 硫化后再固定在轮辋上的 轮 胎 。按形状分圆柱式实 心轮胎和斜底式实心轮 胎 两 种 ； 按用途又分抗静 电 、 导 电 型 、 耐 油 型 、 高负荷实心轮胎 、 环 保 无 痕实心轮胎等 。无痕环保胎一般颜色为浅色 ， 如 白 色 、 灰 色 、绿 色 、 黄 色 等 ， 几乎接近特殊行业的 地 面 颜 色 ，使用过程中不会或较少 留 下 轮 胎 印 痕 ， 保 持 了 地能适用各种恶劣环境和 气 候 ，因此它是年轻人或 吉普等越野车使用的最佳轮胎 。车用聚氨酯实心轮胎的功用与应用领域轮 胎 是车辆与路面之间的唯一连接点 ， 承 担3了车辆 的 全 部 重 量高达轮胎自重的 50 倍 ；对面 的 整 洁 ， 适 合 在 医 药 、 电 子 、 食 品 、汽 车 等 要转 向 、 加速和制动等驾 驶动作做出回应 ，并 作 用求洁净程度较高的行业 使 用 。导电型轮胎使用过 在 路 面 上 ； 吸 收 路 面 障 碍 物 的 撞 击 。轮 胎 实 际 与程中能释放静电 ， 不 会 因静电而产生火花 ，避 免路面接触的部位其实只 有人的手掌大小 。驾 驶 人火 灾 的 发 生 。 一 般 使 用 在 火 药 、 油 料 、 化 工 等 易燃易爆危险品行业 。 导 电型轮胎只有黑色 。 另 配 型轮胎大多使用在欧系车上 ， 如 林 德 、 永 恒 力 、员 的 安 全 、 舒 适 和 燃 油 经济性都取决于这个非常 小 的 胎 面 ， 因 此 轮 胎 是 车辆上最重要的组成部件 之 一 。 它的作用主要有 ： 支 持 车 辆 的 全 部 重 量 ，STILL、 OM 等 ， 又称快装式实心轮胎 。标 准 实 心承受汽车的负荷 ； 传 送 牵引和制动的扭力 ，保 证轮胎大多数车型均能使用 。 耐油性实心轮胎是指 使用在油污等物质污染 较多路面的实心轮胎 ， 目 前大多数工厂还不能生产耐油性实心轮胎 。车轮与路面的附着力 ； 减轻和吸收车辆在行驶时 的震动和冲击力 ， 防 止 车辆零部件受到剧烈震动 和 早 期 损 坏 ， 适 应 车 辆 的高速性能并降低行驶时 实 心 轮 胎 高 弹 性 、 散 热 强 、 耐 磨 性 好 ，的 稳 定 性 能 ， （光 面 ） 接触地面的面积更大 ，能 力 强 。 实心轮胎使用 寿 命 长 、 变 形 率 低 、更 好抓 地 对 叉的 噪 音 ， 保证行驶的安 全 性 、 操 纵 稳 定 性 、性和节能经济性 。舒 适叉 车 轮胎是在叉车上装配的接地滚动的圆环 形弹性橡胶制品 。 通 常 安装在金属轮辋上 ， 能 支车 影 响 少 、 减 低 了 叉 车 的 维 修 费 用 、 增 加 了 驾 驶第 9 期肖 永 清 ： 聚氨酯实心轮胎的结构特点和性能优势 41承 车 身 ， 缓 冲 外 界 冲 击 ，实现与路面的接触并保 力大， 使用寿命长 。聚 氨 酯实心轮胎具有较高的弹性模量和抗压 证车辆的行驶性能 。轮 胎常在复杂和苛刻的条件 下 使 用 ， 它在行驶时承 受 着 各 种 变 形 、 负 荷 、 力以及高低温作 用 ， 因此必须具有较高的承载性能 、能 力 ， 在原规格尺寸的基础上 ，PU 轮 胎 的 最 大 负荷能力至少可以提高 0.5 倍 。 换 句 话 说 ， 使 用 PU轮胎在最大负荷相当的情况下 ， 可 以 将 PU 轮 胎牵 引 性 能 、 缓 冲 性 能 。 同 时 ，还要求具备高耐磨 性 和 耐 屈 挠 性 ， 以 及 低 的滚动阻力与生热性 。界耗用橡胶量的一半用于轮胎生产 。世做 得 更 小 ， 宽 度 更 窄 ；PU 轮胎轮耐磨性能好 ，负荷 大 ， 滚 动 阻 力 小 ，在 地面上运行没有传统黑橡 顾 名 思 义 ， 工 业 车 辆 （如 叉 车 ） 聚 氨 酯 实 心轮胎主要是应用在工业 行 业 。 工业车辆实心轮胎 胶 留 下 的 印 痕 ， 清 洁 而 无 噪 声 ， 装备在各种小型 移 动 设 备 上 ， 尤其适用于医院 、 学 校 、 图 书 馆 、会议室以及车 站 、 码 头 、 机 场 、 超级市场等场所 ；PU 轮 胎 具 有 耐 磨 性 好 的 特 点 ， 用 PU 轮 胎 制 造 轮是一种适应于低速 、高 负载苛刻使用条件下运行 车辆的工业轮胎 。工 业 车辆聚氨酯实心轮胎的作 用主要是支持车辆的全部重量 ， 承受汽车的负荷 ；传送牵引和制动的扭力 ， 保证车轮与路面的附着 力 ； 减轻和吸收汽车在行驶时的震动 和 冲 击 力 ，胎大都采用浇注工艺 ，所 以 PU 轮胎均匀性更好 ，而且不会出现胎面剥离现象 。聚 氨 酯轮胎在解决轮胎滑圈 、 掉 块 、裂 口 等防止汽车零部件受到剧 烈震动和早期损坏 ，适 应方面的优势如下 ：采 用 进口纤维胶作为轮胎基部 车辆的高速性能并降低 行 驶 时 的 噪 音 ， 保 证 行 驶的安全性 、 操纵稳定性 、 舒适性和节能经济性 。聚 氨 酯实心轮胎一般都在高负荷下使用 ， 要胶 后 ， 改善了轮胎的生 热 功 能 ， 使轮胎的运行生 热 大 大 降 低 ： 实 心 胎 与 轮辋是通过过盈配合压装 到 一 起 的 ， 胎 体 生 热 过 高产生膨胀就会导致轮胎 滑 圈 ， 而纤维胶拥有刚性好 、 硬 度 大 、 挺 性 好 、求胶料有足够的耐压性 和 耐 磨 性 ，具 有 足 够 高 的定 伸 应 力 、 较 高 的 硬 度 、低的永久变形和良好的 变 形 小 、 膨 胀 系 数 小 、 低 生 热 等 优 点 ，所 以 从 基耐磨性 。 聚氨酯实心轮胎是一种特制的车用轮胎 ，广泛用于各种工业车辆 、 军 事 车 辆 、 建 筑 机 械 、港口机场的拖挂车辆等领域 。 主 要 适 用 于 叉 车 、本上铲除了轮胎生热导 致的毂内胀大而产生的滑 圈现象 。 轮胎掉块和裂口是由多方面因素造成的 ，除了使用过程中产生的 硬伤等外部因素外 ， 内 因 重要是由于橡胶老化造成的 ， 并且主要以热老化 、防 暴 车 、 运 钞 车 、 反 恐 车 ， 工 程 车 辆 ，等特殊车辆 。林 业 机 械光 老 化 为 主 。 使 用 纤 维 胶降低了轮胎的生热 ，从叉车聚氨酯实心轮胎产品的性能优势与 橡 胶 相 比 ， PU 材料具有耐磨性好的 特 点 。用 PU 材 料 制 造 轮胎大都采用浇注工艺 ， 所 以 PU轮胎一般比橡胶轮胎均 匀 性 更 好 ， 而 且 不 会 出 现 胎 面 剥 离 现 象 。 胎 面 剥 离 正 是 BFS 轮 胎 遭 遇 召 回而铲除了由于热老化对橡胶的损坏而导致的裂口 、掉块等现象 。4结束语车 辆 工业的高速发展成为轮胎结构改进的直 5接 推 动 力 ， 而 车 用 轮 胎 的 发 展 ，也是车辆性能改 的主要原因。 然而，由于 PU 材料熔点较低 ，所以进的必要条件之一 。着轮胎的使用寿命 ，轮 胎胎面的耐磨性直接影响 而 耐磨性又直接关系到轮胎 很少用于制造高速轮胎。因为车辆紧急刹车时产生的瞬时高热，会使 PU 轮胎表面软化 ，从而导致轮的 经 济 性 。 显 然 ， 耐 磨 性 、 滚动阻力和抗滑性 （或抓着性 ） 是目前车辆工业对轮胎制造者着重强 胎损坏。 不过， 最近艾美莱轮胎公司已研制出一种特殊的 PU 材料， 克服了以前不耐热的缺点 。叉车聚氨酯实心轮胎产品有如下的性能优势 ：耐 磨 性 能 好 ， 聚 氨 酯 复 合轮胎的阿克隆磨耗值是 调 的 性 能 。随 着 车 辆 性 能的不断提高和轮胎日益 苛刻的使用条件 ，要 求 轮胎制造者能够不断选用 新 材 料 ， 变 更 轮 胎 结 构 ， 促使轮胎向长寿 、 安 全和环保的方向发展 。 由于聚氨酯轮胎 在 耐 磨 性 、滚动阻力以及抗撕裂性 等方面都优势突显 ， 环 保进口橡胶轮胎的 5 倍 以 上 ； 拉 伸 强 力 高 ，拉 伸 强力是普通橡胶轮胎强力的 1.5 倍 以 上 ；撕 裂 强 度高 ，聚氨酯复合轮胎的 撕裂强度是普通橡胶的三 型轮胎将成为未来轮胎 研 发 的 热 点 ，聚 氨 酯 材 料倍 以 上 ； 抗 冲 击 性 能 、 回 弹 性 好 ， 耐 老 化 性 好 ；吸 震 性 能 好 ， 耐 水 及 耐 酸 碱 性 能 好 ； 承 载 载 荷 能为轮胎业发展开辟道路 ，应用前景 。在车辆行业拥有广阔的 化 学 工 业CHEMICAL INDUSTRY422013 年 第 31 卷The Structure Features and Performance Advantages of the Solid TireXIAO Yong-qing（Dongfeng Automobile Company， Hubei Shiyan 442001， China）Abstract： The solid tire is a kind of special car tyres ， mainly is suitable for the forklift ， proof riot vehicles， cash truck， anti -terrorism vehicles， special vehicles， such as forestry machinery. It is forecasted that the solid tire will replace some of rubber tires， and become one of development direction of tire industry due to a series of advantages such as production process can be continuous， automation， seldom produce waste， good wear resistance， high tensile strength， tear strength， impact resistance， resilience， aging resistance， good shock resistance， water resistance， acid and alkali absorption， bearing load and long servicelife and so on.Keywords： polyurethane； tire； performance； prospects!（上接第 38 页）可耐水且可涂漆 ， 主 要 用于混凝土装配式外墙板 缝 、 轻体钢结构建筑 、 内 墙 缝 、 门 窗 、 卫 生 间 、结束语橡 塑 密封材料的研究应用将稳步发展 ，5橡 胶穿墙孔及建筑接点等的 密 封 。随着我国丙烯酸乳 材料的低摩擦化改性 ， 工 程 塑 料 的 应 用 研 究