CN106183635B - 一种防爆防刺穿安全内胎 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防爆防刺穿安全内胎，涉及轮胎用内胎领域，其中，内胎是具有不同功能的特殊材料复合而成的多层结构，内胎主体构成为由内而外层叠有至少一层抗氧化耐腐蚀防透气的气密层，至少一层高强高韧材料的骨架层，至少一层粘合性好耐磨防气透的耐磨层，至少一层超硬超耐磨的防刺穿层。本发明由于内胎骨架层的抗拉强度是汽车轮胎标准充气压强的几十到上百倍，加之防刺穿层能预防所有尖锐金属的刺穿并增加了防透气的层数和厚度，从而真正的实现了轮胎不再补胎充气不爆胎的目的。同时内胎压力长期相对恒定，不再欠压行驶成倍延长轮胎使用寿命，减少了轮胎的滚动阻力，大大减少了车辆燃油消耗量，具有巨大的经济效益及社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种轮胎用内胎，更特别的涉及一种这样的内胎，特别在车辆行驶时，因各种原因造成轮胎在高温高压后在路面坑凹或障碍物的突然冲击，以及尖锐石子或金属的割刺时，不会造成爆胎或漏气。所述内胎能够不受任何损坏确保车辆正常行驶。
背景技术
因轮胎突爆引发的车毁人亡的恶***通事故给人们留下了无尽的伤痛和教训。有统计数据显示，高速公路上的交通事故中，46％是由于轮胎发生故障引起的，而其中爆胎一项就占事故总量的70％以上。
轮胎防爆一直是轮胎领域一个难以逾越的鸿沟，各国科学家为此呕心沥血，潜心研究，希望能够彻底克服此种爆胎问题，保证人们生命财产安全。在以往的研究过程中，最早出现的防爆轮胎是一种实心胎，由于实心胎的各种性能均达不到车辆使用要求，几十年前就被淘汰了，因此，科技人员在目前还找不到代替具优越性能的充气轮胎的非充气轮胎前提下，都在不遗余力的寻找爆胎的解决办法。
随着研究的进行，科学家将眼光着重放于外胎的防爆防刺穿上，目前外胎的防爆一方面采用填充支架材料，在爆胎后能够支撑起汽车的重量并能继续以不高于每小时80公里的速度行驶一段距离，帮助抵达维修地点，却不能解决爆胎问题。另一方面，加强轮胎帘子布层及胎壁的厚度和强度。但由于防爆胎胎壁很硬，原本应该由轮胎吸收的震动和冲击，都交给了减震器和悬架的其他部位来承受，久而久之，可能缩短悬架***的寿命，而且一旦被扎破漏气就很难修补，即使采用机器，将轮胎从轮毂上扒下来都比较困难，如果操作不好，会给胎壁造成不可修补的伤害，不仅严重增加了轮胎的重量和滚动阻力并增大了耗油量，也不能杜绝爆胎，只是降低了比普通轮胎爆胎的几率。
除以上两个方面，采用防爆气门嘴也起到了一定的防爆作用，当胎压升高时可自动泄气。但只能解决一种情况下而引起的爆胎问题，并且可能每天都要补气特别麻烦。当因路面因素引起胎压突然升高或尖锐物品割裂或刺穿等等原因引起的爆胎便无能为力。
气压是轮胎寿命的重要指针，超出正常气压的20％，轮胎的寿命就会降低10％，若低于正常气压的30％，轮胎寿命则会减少52％。且轮胎在2.8个气压和1.8个气压时的变形量不好区别。据世界顶级轮胎设计和生产厂家调研，由于绝大部分轮胎在60％的时间都是在缺气的情况下使用，世界上90％以上的轮胎使用时间都达不到设计使用寿命的一半。而且，由于欠压而使滚动阻力的增加，轮胎所造成的燃油消耗量约占整个汽车燃油消耗量的20％-30％。
发明内容
本发明的目的在于，基于以上问题，提供一种从根本上解决各种原因引起的爆胎、钉刺漏气及轮胎寿命等问题的安全内胎。
实现上述的本发明的目的的防爆防刺穿安全内胎具有以下构成。
一种防爆防刺穿安全内胎，其中，内胎是具有不同功能的特殊材料复合而成的多层结构，主体构成为由内而外层叠有至少一层抗氧化耐腐蚀防透气的气密层；至少一层高强高韧材料的骨架层；至少一层粘合性好耐磨防气透的耐磨层；至少一层超硬超耐磨的防刺穿层。
所述气密层由透气性小的热塑性树脂、橡胶或两者组合物经填充补强材料融合而成；所述气密层的厚度为0.3mm-1.5mm。
所述骨架层由抗拉强度非常高的有机纤维或金属细微丝经特殊工艺纺织形成单层或多层的帘布；所述骨架层的厚度为0.3mm-0.8mm。
所述耐磨层由透气性小粘合性好耐磨性好的橡胶、热塑性树脂或两者组合物经填充补强材料融合而形成，所述耐磨层的厚度为0.4mm-1.0mm。
所述防刺穿层是在抗氧化耐腐蚀超耐磨的热塑性树脂、橡胶或两者组合物中填加微细超硬材料所形成，所述防刺穿层的厚度为1.5mm-2.8mm。
在气密层中各组分的重量份数为：热塑性树脂、橡胶或两者组合物40-60份，补强材料30-50份。
在耐磨层中各组分的重量份数为：热塑性树脂、橡胶或两者组合物30-50份，补强材料40-60份。
作为优选方案，所述气密层的相邻内侧还设置有至少一层由相变材料或者复合相变材料制成的恒温层。
作为优选方案，所述骨架层两面均粘贴有至少一层的粘胶层，所述粘胶层的厚度为0.1mm-0.3mm。
作为优选方案，所述金属细微丝优选但不限于不锈钢细微丝，其直径为0.01mm-0.2mm，所述有机纤维优选但不限于高强芳纶纤维。
作为优选方案，所述恒温层根据轮胎使用最高温度及与气密层材料相容性来选择不同相变温度的相变材料或复合相变材料，优选但不限于蜡质相变材料；所述恒温层的厚度为0.01mm-0.2mm。
作为优选方案，所述防刺穿层中各组分重量份数为：所述超耐磨的热塑性树脂、橡胶一种或几种的重量份10-25份，所述微细超硬材料50-90份，所述微细超硬材料的粒径为0.5-100微米。
作为优选方案，在所述内胎主体的横截面上，所述恒温层、气密层、粘胶层、骨架层、耐磨层形成为周向上的环形，所述防刺穿层为至少在于轮胎胎面的内周面接触的区域配置。
所述防刺穿层4微细超硬材料优选而不仅限于黑刚玉，粽刚玉，白刚玉，碳化硅，碳化硼，氮化硼等或以上材料的组合物。
本发明中所述补强材料优选而不限于碳黑类，白碳黑类，刚玉类，云母类。
本发明中所述橡胶优选而不仅限于耐热耐候性、耐水耐酸碱皆优良及透气率极低的丁基橡胶、氯化丁基橡胶、溴化丁基橡胶、交联丁基橡胶，丁腈橡胶、羧基丁腈橡胶、交替丁腈橡胶、高饱和丁腈橡胶，聚硫橡胶，聚硫醚橡胶，氯丁橡胶，氯醚橡胶，抗氧化耐磨性优异的高顺式丁二烯橡胶，硅橡胶，氟橡胶，丙烯酸脂橡胶，聚氨脂橡胶，聚脂橡胶，氯磺化聚乙烯等材料或以上材料的组合物。
本发明中所述热塑性树脂优选而不仅限于聚脂系树脂，聚酚醛系树脂，聚酰胺系树脂，聚腈系树脂，聚甲基丙烯酸系树脂，聚氟系树脂，聚酰亚胺系树脂等或以上材料的组合物。
以上所述透气性小是指透气性小于或等于丁基橡胶的透气性，所述抗拉强度非常高是指抗拉强度大于或等于同等直径的不锈钢细微丝的抗拉强度，所属本领域技术人员容易理解本发明中所述的透气性小、抗拉强度非常高、超硬材料的意义，根据现有技术，容易选择出适合本发明的材料，故此不在赘述。
本发明的有益效果：本发明由于内胎骨架层的抗拉强度是轮胎标准压强的几十到上百倍，加之所述防刺穿层能预防所有尖锐金属的刺穿，从而真正的实现了轮胎不漏气补胎不爆胎的目的。且由于轮胎不再欠压，减少了轮胎的滚动阻力，不但增加了车辆的可操控性、节省了很多燃料减少了大量的空气污染，也使轮胎的使用寿命可增加一倍以上。同时轮胎压力相对恒定，不增加额外的滚动阻力，大大减少了整个车辆的燃油消耗量，不但有巨大的经济效益，也有非常大的社会效益。
附图说明
图1为本发明的实施方式中的内胎的充气情况下的横截面的结构示意图；
图2为本发明的其他实施方式中的内胎的充气情况下的横截面的结构示意图；
图3为本发明的又一其他实施方式中的内胎的充气情况下的横截面的结构示意图；
图4为本发明的又一其他实施方式中的内胎的充气情况下的横截面的结构示意图；
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
在图1中，一种防爆防刺穿安全内胎，其中，所述内胎为由内而外层叠有抗氧化耐腐蚀防透气的气密层1，高强高韧材料的骨架层2，粘合性好耐磨防气透的耐磨层3，超硬超耐磨的防刺穿层4。
所述气密层1由透气性小的热塑性树脂经填充补强材料融合而成，优选的可选择橡胶与热塑性树脂组合物填充补强材料制成；所述气密层的厚度为0.3mm。
所述骨架层2由抗拉强度非常高的高强芳纶有机纤维或不锈钢细微丝经纺织形成单层或多层的帘布；所述骨架层的厚度为0.3mm。
所述耐磨层3由透气性小粘合性好耐磨性好的热塑性树脂经填充补强材料经填充补强材料而形成，优选的可选择橡胶与热塑性树脂组合物填充补强材料融合制成；所述耐磨层的厚度为0.4mm。
所述防刺穿层4是在抗氧化耐腐蚀超耐磨的橡胶中添加微细超硬材料所形成，所述防刺穿层的厚度为1.5mm。
为增加轮胎气密层及耐磨层的功能强度及使用寿命，所述补强材料优选而不限于碳黑类，白碳黑类，刚玉类，云母类。
在气密层中各组分的重量份数为：热塑性树脂40份，补强材料30份。
在耐磨层中各组分的重量份数为：热塑性树脂30份，补强材料40份。
在防刺穿层中各组分重量份数为：橡胶10份，微细超硬材料50份，所述微细超硬材料的粒径为0.5微米。
所述防刺穿层4微细超硬材料优选而不仅限于黑刚玉，粽刚玉，白刚玉，碳化硅，碳化硼，氮化硼等或以上材料的组合物。
本发明中所述橡胶优选而不仅限于耐热耐候性、耐水耐酸碱皆优良及透气率极低的丁基橡胶、氯化丁基橡胶、溴化丁基橡胶、交联丁基橡胶，丁腈橡胶、羧基丁腈橡胶、交替丁腈橡胶、高饱和丁腈橡胶，聚硫橡胶，聚硫醚橡胶，氯丁橡胶，氯醚橡胶，抗氧化耐磨性优异的高顺式丁二烯橡胶，硅橡胶，氟橡胶，丙烯酸脂橡胶，聚氨脂橡胶，聚脂橡胶，氯磺化聚乙烯等材料或以上材料的组合物。
本发明中所述热塑性树脂优选而不仅限于聚脂系树脂，聚酚醛系树脂，聚酰胺系树脂，聚腈系树脂，聚甲基丙烯酸系树脂，聚氟系树脂，聚酰亚胺系树脂等或以上材料的组合物。
以上所述透气性小是指透气性小于或等于丁基橡胶的透气性，所述抗拉强度非常高是指抗拉强度大于或等于同等直径的不锈钢细微丝的抗拉强度，所属本领域技术人员容易理解本发明中所述的透气性小、抗拉强度非常高、超硬材料的意义，根据现有技术，容易选择出适合本发明的材料，故此不在赘述。
本发明内胎骨架层采用抗拉力性能强的有机纤维丝或者金属细微丝织成帘布，抗拉强度是轮胎标准压强的几十到上百倍，足够满足轮胎的防爆要求，此外采用在塑性树脂或橡胶中添加微细超硬材料致使材料具有超硬材料的硬度及耐磨性，满足防刺穿性能。
实施例2：
在图2中，一种防爆防刺穿安全内胎，其中，除将内胎主体的横截面设置为图1的实施方式外，也可在所述气密层的内侧设置有由相变材料制成恒温层5；所述气密层的厚度为0.9mm。所述骨架层的厚度为0.6mm。所述耐磨层的厚度为0.7mm所述防刺穿层的厚度为2.2mm。
在气密层中各组分的重量份数为：橡胶50份，补强材料40份。
在耐磨层中各组分的重量份数为：橡胶40份，补强材料50份。
在防刺穿层中各组分重量份数为：热塑性树脂和橡胶的组合物18份，微细超硬材料70份，所述微细超硬材料的粒径为50微米。
所述相变材料应根据轮胎最高使用温度及与气密层材料相容性较好来选择不同相变温度的相变材料或者复合相变材料，所述的相变材料为蜡质相变材料，优选但不仅限于石蜡，其厚度为0.05mm。
实施例3：
在图3中，一种防爆防刺穿安全内胎，其中，除将内胎主体的横截面设置为图2的实施方式外，为增加骨架层与内层气密层及外层耐磨层之间的贴合度，在所述骨架层两面均粘贴有粘胶层6，所述粘胶层6是骨架层经除污处理、烘干后反复侵入液态复合粘胶材料经多次烘干后在骨架层两面所形成，其厚度为0.15mm。
所述气密层的厚度为1.5mm，所述骨架层的厚度为0.8mm，所述耐磨层的厚度为1.0mm，所述防刺穿层的厚度为2.8mm。
在气密层中各组分的重量份数为：橡胶60份，补强材料50份。
在耐磨层中各组分的重量份数为：橡胶50份，补强材料60份。
在防刺穿层中各组分重量份数为：热塑性树脂和橡胶的组合物25份，微细超硬材料90份，所述微细超硬材料的粒径为100微米。
实施例4：
在图4中，一种防爆防刺穿安全内胎，其中，包括由内到外层叠的由相变材料制成恒温层5，抗氧化耐腐蚀防透气的气密层1，粘胶层6，高强高韧材料的骨架层2，粘胶层6，抗氧化耐磨耐腐蚀的耐磨层3，超硬耐磨的防刺穿层4；
所述气密层的厚度为1.5mm，所述骨架层的厚度为0.8mm，所述耐磨层的厚度为1.0mm。
在气密层中各组分的重量份数为：热塑性树脂和橡胶组合物60份，补强材料50份。
在耐磨层中各组分的重量份数为：热塑性树脂和橡胶组合物50份，补强材料60份。
在防刺穿层中各组分重量份数为：橡胶25份，微细超硬材料90份，所述微细超硬材料的粒径为100微米。
在所述内胎的横截面上，所述恒温层、气密层、粘胶层、骨架层、耐磨层形成为周向上的环形，所述防刺穿层在于轮胎胎面的内周面接触的区域的配置，在生产中既要保证防刺穿层的防刺穿能力又能考虑经济效益因素，优选的，防刺穿层的厚度为2mm。
Claims (7)
1.一种防爆防刺穿安全内胎，其特征在于：其中，内胎是具有不同功能的特殊材料复合而成的多层结构，内胎主体构成为由内而外层叠有至少一层抗氧化耐腐蚀防透气的气密层，至少一层高强高韧材料的骨架层，至少一层粘合性好耐磨防气透的耐磨层，至少一层超硬超耐磨的防刺穿层；
所述气密层由透气性小的热塑性树脂、橡胶或两者组合物经填充补强材料融合而成；
所述骨架层由抗拉强度非常高的有机纤维或金属细微丝经纺织形成单层或多层的帘布；
所述耐磨层由透气性小耐磨性好的橡胶、热塑性树脂或两者组合物经填充补强材料融合而形成；
所述防刺穿层是在抗氧化耐腐蚀超耐磨的热塑性树脂、橡胶或两者组合物填加微细超硬材料所形成；
所述透气性小是指透气性小于或等于丁基橡胶的透气性，所述抗拉强度非常高是指抗拉强度大于或等于同等直径的不锈钢细微丝的抗拉强度；
所述透气性小耐磨性好的橡胶为氯化丁基橡胶，氟橡胶，硅橡胶、聚氨脂橡胶任一种，所述透气性小耐磨性好的热塑性树脂为聚丙烯树脂，乙烯-乙酸乙烯酯树脂，聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂任一种；
所述抗氧化耐腐蚀超耐磨的热塑性树脂为聚酚醛系树脂、聚酰胺树脂，聚酰亚胺树脂任一种，所述抗氧化耐腐蚀超耐磨的橡胶为聚氨酯橡胶，硅橡胶，氟橡胶任一种；
所述补强材料为碳黑类，白碳黑类，刚玉类，云母类任一种；
所述微细超硬材料为黑刚玉，粽刚玉，白刚玉，碳化硅，碳化硼，氮化硼中任一种，其粒径为0.5-100微米。
2.根据权利要求1所述防爆防刺穿安全内胎，其特征在于：所述骨架层两面均粘贴有至少一层的粘胶层。
3.根据权利要求2所述防爆防刺穿安全内胎，其特征在于：所述气密层的相邻内侧还设置有至少一层由相变材料制成的恒温层。
4.根据权利要求3所述的防爆防刺穿安全内胎，其特征在于：所述补强材料取自碳黑类，白碳黑类，刚玉类，云母类中的任意一种或两种以上。
5.根据权利要求3所述防爆防刺穿安全内胎，其特征在于：在内胎主体的横截面上，所述恒温层、气密层、粘胶层、骨架层、耐磨层形成为在周向上的环形，所述防刺穿层为至少在于轮胎胎面的内周面接触的区域配置。
6.根据权利要求1所述防爆防刺穿安全内胎，其特征在于：所述金属细微丝为不锈钢细微丝，其直径为0.01mm-0.2mm，所述有机纤维为高强芳纶纤维。
7.根据权利要求1所述防爆防刺穿安全内胎，其特征在于：所述防刺穿层中各组分重量份数为：所述橡胶或热塑性树脂重量份10-25份，所述微细超硬材料50-90份。
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