CN111422007B - 聚氨酯弹性体胶轮及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了聚氨酯弹性体胶轮及其制备方法，包括胶轮内芯、内芯轮、弹性层和外表面层，胶轮内芯的外侧安装内芯轮，采用热塑性较强的聚氨酯弹性体作为胶轮的主要材质，将带有聚氨酯弹性内芯的内芯轮，通过外导杆嵌套的方式安装于胶轮内芯的外侧，在内芯轮的外侧附加弹性层，利用空气腔中的支撑弹簧将弹性层整体撑起，并在弹性层内部添加内弹性树脂层、外弹性树脂层和聚氨酯弹性内套来增加其弹性能力，并保护内部的内芯轮，在外侧设置外表面层，提高胶轮的耐磨和防滑性能，其制备方法简捷快速，且胶轮成品具有优良的弹性、耐磨性、化学品兼容性、高低温耐性和霉菌耐性，有效提高其在特殊适用场合的使用耐性和兼容性。

Description

聚氨酯弹性体胶轮及其制备方法
技术领域
本发明涉及胶轮技术领域，特别涉及聚氨酯弹性体胶轮及其制备方法。
背景技术
热塑性聚氨酯弹性体又称热塑性聚氨酯橡胶，简称TPU，是一种(AB)n型嵌段线性聚合物，A为高分子量(1000～6000)的聚酯或聚醚，B为含2-12直链碳原子的二醇，AB链段间化学结构是二异氰酸脂，热塑性聚氨酯橡胶靠分子间氢键交联或大分子链间轻度交联，随着温度的升高或降低，这两种交联结构具有可逆性，在熔融状态或溶液状态分子间力减弱，而冷却或溶剂挥发之后又有强的分子间力连接在一起，恢复原有固体的性能，热塑性聚氨酯弹性体，以其优异的性能和广泛的应用，已成为重要的热塑性弹性体材料之一，其分子基本上是线型的，没有或很少有化学交联，线型聚氨酯分子链之间存在着许多氢键构成的物理交联，氢键对其形态起到强化作用，从而赋予许多优良的性能，如高模量、高强度、优良的耐磨性、耐化学品、耐水解性、耐髙低温和耐霉菌性，这些良好的性能使得热塑性聚氨酯被广泛应用于鞋材、电缆、服装、汽车、医药卫生、管材、薄膜和片材等许多领域，最终制品一般不需要进行硫化交联，可以缩短反应周期，降低能耗，由于它基本上是线型结构聚合物，可采用与热塑性塑料同样的技术和设备来加工，如注塑、挤出、吹塑、压延等，特别适用于大批量生产的中、小型尺寸部件，废弃物料能够回收并重新利用，生产或加工过程中可使用不同助剂或填料来改善物理性能并降低成本，胶轮是家用电器配件，同时多用于箱包、小型搬运车等，通常作为滑轮使用，现有技术的胶轮大多采用橡胶材质，并附加各类实用配件，而普通橡胶材质的胶轮的弹性和耐磨性较差，且不具备化学品、高低温和霉菌耐性，在特殊的适用场合的使用兼容性较差。
发明内容
本发明的目的在于提供聚氨酯弹性体胶轮及其制备方法，采用热塑性较强的聚氨酯弹性体作为胶轮的主要材质，将带有聚氨酯弹性内芯的内芯轮，通过外导杆嵌套的方式安装于胶轮内芯的外侧，在内芯轮的外侧附加弹性层，利用空气腔中的支撑弹簧将弹性层撑起，以便在特殊环境中保持原有的形状，并在弹性层内部添加内弹性树脂层、外弹性树脂层和聚氨酯弹性内套来增加其弹性能力，并保护内部的内芯轮，以隔离的方式增加胶轮整体的化学品耐性、霉菌耐性和温度变化耐性，在外侧设置外表面层，提高胶轮的耐磨和防滑性能，从而有效提高其在特殊适用场合的使用耐性和兼容性，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
聚氨酯弹性体胶轮，包括胶轮内芯、内芯轮、弹性层和外表面层，所述胶轮内芯的外侧安装内芯轮，所述内芯轮的外侧设有弹性层，所述弹性层的外侧设有外表面层。
所述胶轮内芯包括外轮板、螺栓沉孔、连接臂、螺纹连接槽、卡嵌内辊、贯穿槽、活动顶杆、复位弹簧和外导杆，所述外轮板的外侧表面设有螺栓沉孔，所述外轮板的中心处设有连接臂，所述连接臂的末端设有螺纹连接槽，所述外轮板之间设有卡嵌内辊，所述卡嵌内辊上设有贯穿槽，所述贯穿槽外侧的卡嵌内辊表面焊接复位弹簧，所述复位弹簧的末端焊接外导杆，所述外导杆底部的复位弹簧内设有活动顶杆。
优选的，所述内芯轮包括内连接胶套、聚氨酯弹性内芯、外连接胶套和锁定嵌孔，所述内连接胶套的外侧设有聚氨酯弹性内芯，所述聚氨酯弹性内芯的外侧设有外连接胶套，所述内连接胶套、聚氨酯弹性内芯和外连接胶套的内侧设有锁定嵌孔。
优选的，所述弹性层包括聚氨酯弹性内套、内弹性树脂层、空气腔、外弹性树脂层、支撑弹簧和连接橡胶套，所述聚氨酯弹性内套的外侧设有内弹性树脂层，所述内弹性树脂层的外侧设有外弹性树脂层，所述内弹性树脂层和外弹性树脂层之间设有空气腔，所述空气腔内均匀设置支撑弹簧，所述外弹性树脂层的外侧设有连接橡胶套。
优选的，所述外表面层包括粘性贴合膜、树脂隔离层、耐磨垫圈、防滑套和防滑纹路，所述粘性贴合膜的外侧设有树脂隔离层，所述树脂隔离层的外侧设有耐磨垫圈，所述耐磨垫圈的外侧设有防滑套，所述防滑套的外表面设有防滑纹路。
优选的，所述外导杆的外侧嵌套于锁定嵌孔中。
优选的，所述内芯轮嵌套于卡嵌内辊中，并通过在螺栓沉孔中安装螺栓固定。
优选的，所述活动顶杆的底端嵌套于贯穿槽的内侧。
本发明提供另一种技术方案，聚氨酯弹性体胶轮的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：称量并制备100份二异氰酸脂、50份扩链剂和50份低聚物二元醇，称量10份脱水剂、10份稳定剂和20份水；
步骤二：将100份二异氰酸脂、50份扩链剂、50份低聚物二元醇和20份水加入至混合搅拌设备中，进行高温加热搅拌混合操作；
步骤三：每加热搅拌六十分钟时，向搅拌设备中添加一份稳定剂，并继续加热搅拌混合，直至10份稳定剂加入完毕后停止搅拌，并加入10份脱水剂继续加热一百二十分钟；
步骤四：内芯模具的内表面事先贴合内连接胶套和外连接胶套，将热聚氨酯浇注至弹性内芯模具中内连接胶套和外连接胶套之间的部位，并冷却干燥；
步骤五：将热聚氨酯浇注至弹性内套模具中，并冷却干燥后，将内弹性树脂层、空气腔、外弹性树脂层、支撑弹簧和连接橡胶套依次贴合于聚氨酯弹性内套的外侧；
步骤六：将制备完成的内芯轮和弹性层依次安装于胶轮内芯的外侧，并将外表面层粘合于弹性层的外侧完成组装。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提出的聚氨酯弹性体胶轮及其制备方法，采用热塑性较强的聚氨酯弹性体作为胶轮的主要材质，将带有聚氨酯弹性内芯的内芯轮，通过外导杆嵌套的方式安装于胶轮内芯的外侧，在内芯轮的外侧附加弹性层，利用空气腔中的支撑弹簧将弹性层整体撑起，以便在特殊环境中保持原有的形状，并在弹性层内部添加内弹性树脂层、外弹性树脂层和聚氨酯弹性内套来增加其弹性能力，并保护内部的内芯轮，以隔离的方式增加胶轮整体的化学品耐性、霉菌耐性和温度变化耐性，在外侧设置外表面层，提高胶轮的耐磨和防滑性能，本发明结构完整合理，其制备方法简捷快速，且胶轮成品具有优良的弹性、耐磨性、化学品兼容性、高低温耐性和霉菌耐性，有效提高其在特殊适用场合的使用耐性和兼容性。
附图说明
图1为本发明的外表面结构示意图；
图2为本发明的剖视结构示意图；
图3为本发明的胶轮内芯的立体结构示意图；
图4为本发明的胶轮内芯的内部剖视结构示意图；
图5为本发明的内芯轮的剖视结构示意图；
图6为本发明的弹性层的局部剖视结构示意图；
图7为本发明的外表面层的局部剖视结构示意图；
图8为本发明的制备方法的流程模块图。
图中：1、胶轮内芯；101、外轮板；102、螺栓沉孔；103、连接臂；104、螺纹连接槽；105、卡嵌内辊；106、贯穿槽；107、活动顶杆；108、复位弹簧；109、外导杆；2、内芯轮；21、内连接胶套；22、聚氨酯弹性内芯；23、外连接胶套；24、锁定嵌孔；3、弹性层；31、聚氨酯弹性内套；32、内弹性树脂层；33、空气腔；34、外弹性树脂层；35、支撑弹簧；36、连接橡胶套；4、外表面层；41、粘性贴合膜；42、树脂隔离层；43、耐磨垫圈；44、防滑套；45、防滑纹路。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，聚氨酯弹性体胶轮，包括胶轮内芯1、内芯轮2、弹性层3和外表面层4，胶轮内芯1的外侧安装内芯轮2，内芯轮2的外侧设有弹性层3，弹性层3的外侧设有外表面层4。
请参阅图3-4，胶轮内芯1包括外轮板101、螺栓沉孔102、连接臂103、螺纹连接槽104、卡嵌内辊105、贯穿槽106、活动顶杆107、复位弹簧108和外导杆109，外轮板101的外侧表面设有螺栓沉孔102，外轮板101的中心处设有连接臂103，连接臂103的末端设有螺纹连接槽104，外轮板101之间设有卡嵌内辊105，内芯轮2嵌套于卡嵌内辊105中，并通过在螺栓沉孔102中安装螺栓固定，卡嵌内辊105上设有贯穿槽106，贯穿槽106外侧的卡嵌内辊105表面焊接复位弹簧108，复位弹簧108的末端焊接外导杆109，外导杆109底部的复位弹簧108内设有活动顶杆107，活动顶杆107的底端嵌套于贯穿槽106的内侧，并可在复位弹簧108的作用下在贯穿槽106内自由活动。
请参阅图5，内芯轮2包括内连接胶套21、聚氨酯弹性内芯22、外连接胶套23和锁定嵌孔24，内连接胶套21的外侧设有聚氨酯弹性内芯22，聚氨酯弹性内芯22的外侧设有外连接胶套23，内连接胶套21、聚氨酯弹性内芯22和外连接胶套23的内侧设有锁定嵌孔24，外导杆109的外侧嵌套于锁定嵌孔24中，该卡嵌固定方式较为稳定，可有效防止胶轮内芯1与内芯轮2整体的分离脱落。
请参阅图6，弹性层3包括聚氨酯弹性内套31、内弹性树脂层32、空气腔33、外弹性树脂层34、支撑弹簧35和连接橡胶套36，聚氨酯弹性内套31的外侧设有内弹性树脂层32，内弹性树脂层32的外侧设有外弹性树脂层34，内弹性树脂层32和外弹性树脂层34之间设有空气腔33，以隔离的方式增加胶轮整体的化学品耐性、霉菌耐性和温度变化耐性，空气腔33内均匀设置支撑弹簧35，利用空气腔33中的支撑弹簧35将弹性层3整体撑起，以便在特殊环境中保持原有的形状，且间接提高弹性层3所提供的弹性力，外弹性树脂层34的外侧设有连接橡胶套36。
请参阅图7，外表面层4包括粘性贴合膜41、树脂隔离层42、耐磨垫圈43、防滑套44和防滑纹路45，粘性贴合膜41的外侧设有树脂隔离层42，通过粘性贴合膜41的粘性，将整个外表面层4贴合于弹性层3的外侧，方便其拆卸更换与安装，树脂隔离层42则进一步提高弹性层3及内芯轮2的保护能力，树脂隔离层42的外侧设有耐磨垫圈43，耐磨垫圈43的外侧设有防滑套44，防滑套44的外表面设有防滑纹路45，防滑纹路45用于胶轮外表面的防滑。
请参阅图8，为了更好的展现聚氨酯弹性体胶轮的制备流程，本实施例现提出聚氨酯弹性体胶轮的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：称量并制备100份二异氰酸脂、50份扩链剂和50份低聚物二元醇，称量10份脱水剂、10份稳定剂和20份水；
步骤二：将100份二异氰酸脂、50份扩链剂、50份低聚物二元醇和20份水加入至混合搅拌设备中，进行高温加热搅拌混合操作；
步骤三：每加热搅拌六十分钟时，向搅拌设备中添加一份稳定剂，并继续加热搅拌混合，直至10份稳定剂加入完毕后停止搅拌，并加入10份脱水剂继续加热一百二十分钟；
步骤四：内芯模具的内表面事先贴合内连接胶套21和外连接胶套23，将热聚氨脂浇注至弹性内芯模具中内连接胶套21和外连接胶套23之间的部位，并冷却干燥；
步骤五：将热聚氨酯浇注至弹性内套模具中，并冷却干燥后，将内弹性树脂层32、空气腔33、外弹性树脂层34、支撑弹簧35和连接橡胶套36依次贴合于聚氨酯弹性内套31的外侧；
步骤六：将制备完成的内芯轮2和弹性层3依次安装于胶轮内芯1的外侧，并将外表面层4粘合于弹性层3的外侧完成组装，组装完成的胶轮成品具有优良的弹性、耐磨性、化学品兼容性、高低温耐性和霉菌耐性。
本发明的工作原理：本发明聚氨酯弹性体胶轮及其制备方法，采用热塑性较强的聚氨酯弹性体作为胶轮的主要材质，将带有聚氨酯弹性内芯22的内芯轮2，通过外导杆109嵌套的方式安装于胶轮内芯1的外侧，在内芯轮2的外侧附加弹性层3，利用空气腔33中的支撑弹簧35将弹性层3整体撑起，以便在特殊环境中保持原有的形状，并在弹性层3内部添加内弹性树脂层32、外弹性树脂层34和聚氨酯弹性内套31来增加其弹性能力，并保护内部的内芯轮2，以隔离的方式增加胶轮整体的化学品耐性、霉菌耐性和温度变化耐性，在外侧设置外表面层4，提高胶轮的耐磨和防滑性能，从而有效提高其在特殊适用场合的使用耐性和兼容性。
综上所述：本发明聚氨酯弹性体胶轮及其制备方法，采用热塑性较强的聚氨酯弹性体作为胶轮的主要材质，将带有聚氨酯弹性内芯22的内芯轮2，通过外导杆109嵌套的方式安装于胶轮内芯1的外侧，在内芯轮2的外侧附加弹性层3，利用空气腔33中的支撑弹簧35将弹性层3整体撑起，以便在特殊环境中保持原有的形状，并在弹性层3内部添加内弹性树脂层32、外弹性树脂层34和聚氨酯弹性内套31来增加其弹性能力，并保护内部的内芯轮2，以隔离的方式增加胶轮整体的化学品耐性、霉菌耐性和温度变化耐性，在外侧设置外表面层4，提高胶轮的耐磨和防滑性能，本发明结构完整合理，其制备方法简捷快速，且胶轮成品具有优良的弹性、耐磨性、化学品兼容性、高低温耐性和霉菌耐性，有效提高其在特殊适用场合的使用耐性和兼容性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.聚氨酯弹性体胶轮，包括胶轮内芯(1)、内芯轮(2)、弹性层(3)和外表面层(4)，其特征在于：所述胶轮内芯(1)的外侧安装内芯轮(2)，所述内芯轮(2)的外侧设有弹性层(3)，所述弹性层(3)的外侧设有外表面层(4)；
所述胶轮内芯(1)包括外轮板(101)、螺栓沉孔(102)、连接臂(103)、螺纹连接槽(104)、卡嵌内辊(105)、贯穿槽(106)、活动顶杆(107)、复位弹簧(108)和外导杆(109)，所述外轮板(101)的外侧表面设有螺栓沉孔(102)，所述外轮板(101)的中心处设有连接臂(103)，所述连接臂(103)的末端设有螺纹连接槽(104)，所述外轮板(101)之间设有卡嵌内辊(105)，所述卡嵌内辊(105)上设有贯穿槽(106)，所述贯穿槽(106)外侧的卡嵌内辊(105)表面焊接复位弹簧(108)，所述复位弹簧(108)的末端焊接外导杆(109)，所述外导杆(109)底部的复位弹簧(108)内设有活动顶杆(107)；
所述内芯轮(2)包括内连接胶套(21)、聚氨酯弹性内芯(22)、外连接胶套(23)和锁定嵌孔(24)，所述内连接胶套(21)的外侧设有聚氨酯弹性内芯(22)，所述聚氨酯弹性内芯(22)的外侧设有外连接胶套(23)，所述内连接胶套(21)、聚氨酯弹性内芯(22)和外连接胶套(23)的内侧设有锁定嵌孔(24)；
所述内芯轮(2)嵌套于卡嵌内辊(105)中，并通过螺栓沉孔(102)中安装螺栓固定，所述外导杆(109)的外侧嵌套于锁定嵌孔(24)中。
2.如权利要求1所述的聚氨酯弹性体胶轮，其特征在于：所述弹性层(3)包括聚氨酯弹性内套(31)、内弹性树脂层(32)、空气腔(33)、外弹性树脂层(34)、支撑弹簧(35)和连接橡胶套(36)，所述聚氨酯弹性内套(31)的外侧设有内弹性树脂层(32)，所述内弹性树脂层(32)的外侧设有外弹性树脂层(34)，所述内弹性树脂层(32)和外弹性树脂层(34)之间设有空气腔(33)，所述空气腔(33)内均匀设置支撑弹簧(35)，所述外弹性树脂层(34)的外侧设有连接橡胶套(36)。
3.如权利要求1所述的聚氨酯弹性体胶轮，其特征在于：所述外表面层(4)包括粘性贴合膜(41)、树脂隔离层(42)、耐磨垫圈(43)、防滑套(44)和防滑纹路(45)，所述粘性贴合膜(41)的外侧设有树脂隔离层(42)，所述树脂隔离层(42)的外侧设有耐磨垫圈(43)，所述耐磨垫圈(43)的外侧设有防滑套(44)，所述防滑套(44)的外表面设有防滑纹路(45)。
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