包括不同特性的聚氨酯的免充氣輪胎及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及模制輪胎和用于模制輪胎的方法，并且更具體地，涉及這樣一種模制 輪胎以及用于模制輪胎的方法，該輪胎具有胎面部分，形成該胎面部分的材料不同于形成 輪胎另一部分的材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 輪胎可通過以下方式形成：將可流動形式的材料供入模具中，在材料硬化后，從模 具中移除模制輪胎。然而，可能期望模制輪胎具有胎面部分，該胎面部分顯示出與輪胎其他 部分不同的材料特性。例如，可能期望胎面部分具有特定的摩擦性和耐磨性，這些特性不同 于輪胎的其他部分，諸如在胎面部分和輪轂之間的輪胎部分。
[0003] 例如，在機器輪胎中，可能期望提供這樣的輪胎，其具有相對硬的材料，該材料能 夠支撐與機器重量相關(guān)聯(lián)的高載荷以及任何有效載荷。相比之下，可能期望這樣的輪胎的 胎面部分由提供期望牽引力水平和耐磨性的材料形成。然而，模制由單種材料形成的輪胎 并獲得期望特性的組合可能是很困難的。已經(jīng)進行了各種嘗試以將聚氨酯胎面材料模制到 橡膠輪胎上。然而，在某些操作條件下，例如由于高速、高載荷或高溫，聚氨酯胎面材料可能 傾向于與橡膠輪胎分離。因此，可能期望提供一種模制輪胎，該輪胎提供了期望的硬度、牽 引力和耐磨性的結(jié)合。
[0004] 在Krishnan的美國專利第4, 669, 517號（' 517專利）中，公開了用于制備結(jié)合 到硫化橡膠基質(zhì)表面的聚氨酯復(fù)合材料的方法和所得到的復(fù)合緩沖輪胎的示例。更具體地 講，'517專利的方法要求橡膠基質(zhì)含有羥基封端的聚丁二烯多元醇。該方法包括：首先，在 含有聚丁二烯多元醇的干凈的硫化橡膠表面施用三聚氰酸涂層，隨后施用酚醛樹脂的附加 涂層，然后施用液態(tài)聚氨酯反應(yīng)混合物，其固化形成最終的復(fù)合材料。' 517專利的方法特別 用于制備含有適用于硫化橡膠胎面的聚氨酯胎體的輪胎，以及用于含有適用于硫化橡膠胎 體的聚氨酯胎面的輪胎。
[0005] 盡管' 517專利中所公開的方法聲稱可獲得含有適用于硫化橡膠胎體的聚氨酯胎 面的輪胎，但是' 517專利并未公開具有聚氨酯胎面部分和聚氨酯支撐結(jié)構(gòu)的輪胎，或者得 到該模制輪胎的相關(guān)方法，其中胎面部分的聚氨酯的特性不同于聚氨酯支撐結(jié)構(gòu)的特性。 此外，' 517專利的方法對于大規(guī)模生產(chǎn)模制輪胎而言，可能太過復(fù)雜且不切實際。
[0006] 在此公開的模制輪胎和相關(guān)方法可用于緩解或克服上述的一個或多個可能的缺 陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明用于模制輪胎。所述模制輪胎可包括支撐結(jié)構(gòu)，該 支撐結(jié)構(gòu)具有內(nèi)圓周部分和外圓周部分。內(nèi)圓周部分可配置成與輪轂相關(guān)聯(lián)。模制輪胎還 可包括胎面部分，該胎面部分與支撐結(jié)構(gòu)的外圓周部分相關(guān)聯(lián)，其中胎面部分可由具有第 一材料特性的第一聚氨酯形成。支撐結(jié)構(gòu)可由第二聚氨酯形成，該第二聚氨酯具有不同于 第一材料特性的第二材料特性。支撐結(jié)構(gòu)可與胎面部分化學(xué)鍵合。根據(jù)一些方面，第一聚 氨酯可與第二聚氨酯共價鍵合。
[0008] 根據(jù)另一方面，所述模制輪胎可包括中間部分，該中間部分使胎面部分和外圓周 部分彼此連接，其中中間部分由第三聚氨酯形成。例如，支撐結(jié)構(gòu)可經(jīng)由中間部分與胎面部 化學(xué)鍵合。根據(jù)另一方面，第三聚氨酯在固化前可為50%至90%化學(xué)計量的。例如，第三 聚氨酯在固化前可為60%至80%化學(xué)計量的。根據(jù)再一方面，中間部分可與支撐結(jié)構(gòu)和胎 面部分中的至少一個顏色不同。
[0009] 根據(jù)另一方面，第一聚氨酯和第二聚氨酯在固化前可以是基本上化學(xué)計量的。根 據(jù)再一方面，第二聚氨酯可比第一聚氨酯更硬。根據(jù)又一方面，第一聚氨酯可更耐切割并且 具有比第二聚氨酯更高的摩擦系數(shù)。
[0010] 根據(jù)另一方面，所述模制輪胎可包括中間部分，該中間部分使胎面部分和外圓周 部分彼此連接，其中中間部分包括半透膜，該半透膜配置成允許第一聚氨酯和第二聚氨酯 之間化學(xué)鍵合。例如，中間部分可包括織物和紙中的至少一種。
[0011] 根據(jù)另一方面，所述模制輪胎可包括支撐結(jié)構(gòu)，該支撐結(jié)構(gòu)具有內(nèi)圓周部分和外 圓周部分。內(nèi)圓周部分可配置成與輪轂相關(guān)聯(lián)。所述模制輪胎還可包括胎面部分，該胎面 部分與支撐結(jié)構(gòu)的外圓周部分相關(guān)聯(lián)，其中胎面部分可由具有第一材料特性的第一聚氨酯 形成。支撐結(jié)構(gòu)可由第二聚氨酯形成，第二聚氨酯具有不同于第一材料特性的第二材料特 性。胎面部分可具有60A至60D的肖氏硬度，并且支撐結(jié)構(gòu)可具有約80A至約95A的肖氏 硬度。根據(jù)另一方面，支撐結(jié)構(gòu)可與胎面部分化學(xué)鍵合。
[0012] 根據(jù)又一方面，所述模制輪胎可包括中間部分，該中間部分使胎面部分和外圓周 部分彼此連接，其中中間部分由第三聚氨酯形成。根據(jù)另一方面，所述模制輪胎可包括中間 部分，該中間部分將胎面部分和外圓周部分彼此連接，其中中間部分包括半透膜，該半透膜 配置成允許第一聚氨酯和第二聚氨酯之間化學(xué)鍵合。
[0013] 根據(jù)另一方面，本發(fā)明涉及一種模制輪胎的方法，所述輪胎包括支撐結(jié)構(gòu)和胎面 部分，所述胎面部分與所述支撐結(jié)構(gòu)的外圓周部分相關(guān)聯(lián)。所述方法包括提供用于形成輪 胎的模制組件，并且向所述模制組件提供具有第一材料特性的第一聚氨酯，以形成輪胎的 胎面部分。所述第一聚氨酯可被部分固化。所述方法還可包括向模制組件提供具有第二材 料特性的第二聚氨酯，以形成輪胎的支撐結(jié)構(gòu)。所述方法還可包括以足夠的時間加熱模具 組件以及第一聚氨酯和第二聚氨酯，以固化第一聚氨酯和第二聚氨酯，使得第一聚氨酯和 第二聚氨酯彼此化學(xué)鍵合。
[0014] 根據(jù)又一方面，向模制組件提供第一聚氨酯可包括向用于形成胎面部分的模具提 供第一聚氨酯，并且以足夠的時間加熱用于形成胎面部分的模具和第一聚氨酯，以部分固 化第一聚氨酯。根據(jù)另一方面，用于形成胎面部分的模具可與用于形成輪胎的模具組件分 離，并且向用于形成輪胎的模制組件提供第一聚氨酯包括將胎面部分從用于形成胎面部分 的模具中移除，并將胎面部分插入至用于形成輪胎的模制組件。
[0015] 根據(jù)另一方面，胎面部分可包括多個胎面部分片段，并且將胎面部分插入至用于 形成輪胎的模制組件可包括將多個胎面部分片段中的每一個插入至用于形成輪胎的模制 組件。
[0016] 根據(jù)另一方面，用于形成胎面部分的模具可包括用于形成輪胎的模制組件的一部 分，以及位于用于形成輪胎的模制組件中的圓形屏障。根據(jù)又一方面，向模制組件提供第一 聚氨酯可包括在用于形成胎面部分的模具中模制胎面部分，并且將圓形屏障從用于形成輪 胎的模制組件中移除，使得胎面部分保留在用于形成輪胎的模制組件中。根據(jù)另一方面，向 模制組件提供第一聚氨酯可包括向用于形成胎面部分的模具提供第一聚氨酯，加熱用于形 成胎面部分的模具和第一聚氨酯，以部分固化第一聚氨酯，以及將胎面部分和圓形屏障從 用于形成輪胎的模制組件中移除。
[0017] 根據(jù)又一方面，提供第二聚氨酯可包括向模具組件添加第二聚氨酯，以使第二聚 氨酯與第一聚氨酯直接接觸。根據(jù)另一方面，所述方法可包括向模具組件添加第三聚氨酯， 以形成模制輪胎的中間部分，其中第三聚氨酯在被固化前為50%至90%化學(xué)計量的，并且 其中第一聚氨酯和第二聚氨酯經(jīng)由中間部分彼此化學(xué)鍵合。
[0018] 根據(jù)另一方面，可在向模具組件提供第一聚氨酯和第二聚氨酯之前，向模具組件 提供第三聚氨酯。例如，提供第三聚氨酯可包括模制中間部分，并且將模制的中間部分插入 至用于形成輪胎的模具組件。根據(jù)另一方面，模制中間部分可包括在將模制的中間部分插 入至用于形成輪胎的模制組件之前，部分地固化中間部分。
[0019] 根據(jù)又一方面，第三聚氨酯在固化前可為60%至80%化學(xué)計量的。根據(jù)另一方 面，第一聚氨酯和第二聚氨酯在固化前可以是基本上化學(xué)計量的。
[0020] 根據(jù)又一方面，提供第一聚氨酯可包括鄰近中間部分的外圓周表面提供第一聚氨 酯，以及鄰近中間部分的內(nèi)圓周表面提供第二聚氨酯。
[0021] 根據(jù)又一方面，所述方法可包括將中間部分置于模制組件中，其中中間部分具有 內(nèi)圓周表面和外圓周表面。該方法還可包括鄰近中間部分的外圓周表面向模制組件提供第 一聚氨酯，以形成模制輪胎的胎面部分。該方法還可包括鄰近中間部分的內(nèi)圓周表面向模 制組件提供第二聚氨酯，以形成模制輪胎的支撐結(jié)構(gòu)，并且以足夠的時間加熱模制組件以 及第一聚氨酯和第二聚氨酯，以固化第一聚氨酯和第二聚氨酯，其中中間部分包括半透膜， 該半透膜配置成允許第一聚氨酯和第二聚氨酯之間化學(xué)鍵合。
[0022] 根據(jù)又一方面，第一聚氨酯和第二聚氨酯在固化前可以是基本上化學(xué)計量的。根 據(jù)另一方面，向模制組件提供第一聚氨酯和第二聚氨酯包括同時提供第一聚氨酯和第二聚 氨酯。例如，可同時提供第一聚氨酯和第二聚氨酯，使得第一聚氨酯的填充水平和第二聚氨 酯的填充水平與向模制組件提供的第一聚氨酯和第二聚氨酯基本相等。根據(jù)另一方面，可 同時提供第一聚氨酯和第二聚氨酯，從而維持第二聚氨酯的填充水平略高于第