CN1781738A - 翻新实心轮胎及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种翻新实心轮胎及其制造方法，该翻新实心轮胎在具有良好耐磨性的同时，还具有优良的吸收、缓冲冲击的特性，是一种有效地翻新已磨损而达到耐用寿命的报废实心轮胎的技术。该翻新实心轮胎(26)的制造方法为，在轮毂(18)全周上残留有已磨损的实心橡胶轮胎(16)的磨损残留下的规定厚度的橡胶层(20)的状态下，在该已磨损的外周面(22)上一体地形成常温固化型的聚氨酯弹性体层(24)。

Description

翻新实心轮胎及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种翻新实心轮胎及其制造方法，特别涉及一种有效翻新已磨损的实心轮胎的技术。

背景技术

历来，众所周知，在机动车和工程车辆等车辆中，用于承载车辆的负荷并在车辆与路面之间顺利地传递力的轮胎除了具有在空心部内密封入空气的构造的充气轮胎之外，还有由实心构造的橡胶圆环体构成的实心轮胎。这样的实心轮胎利用了作为轮胎的功能的承载能力、缓冲能力以及橡胶的弹性，其主要广泛应用于低速、载重的车辆，例如叉车、工程用拖拉机、蓄电池型输送车、挂车等，在大多数场合下，其结构为在轮毂上直接烧结单一的胎面橡胶，或在实心胎用铁轮上硫化粘接上橡胶材料后再被压入轮毂上，或将圆环状的胎面橡胶嵌套到轮毂的外周部等上。

这里，所述实心这种轮胎一般用作由NR或SBR等的橡胶材料构成胎面橡胶而形成的实心橡胶轮胎，但由于这样的轮胎与路面接触，并在摩擦力的作用下能允许车辆的移动，经过长期使用，与路面相接触的接触面会不断磨损，达到耐用寿命后就会被报废，因此今年来这样的报废轮胎的处理正在成为很大的社会问题。特别是，实心橡胶轮胎与乘用车等中所采用的充气式轮胎相比较重，其搬运较困难，另外还存在难于焚烧，也难以将其利用于其它用途的问题等，所以很难进行处理。

因此，在日本特开平5-318225号公报(专利文献1)中，提出了以下构成的充气型实心轮胎，该轮胎是通过对已磨损轮胎的表面进行抛光研磨，在其胎面部上粘接翻新用胎面橡胶而成的。由此，显然能在有效利用以往难以处理的已磨损轮胎的同时，还能节约轮胎的材料并缩短轮胎的制作时间。

但是，即使在这样的已磨损轮胎的胎面部上再次粘接上翻新用胎面橡胶，这样得到的翻新轮胎在使用过程中还会容易出现胎面橡胶部的磨损，因此除了未能充分提高胎面橡胶部的耐用性之外，由于一般在构成这种胎面橡胶部的橡胶材料中混合入作为增强剂的碳黑，从而使其成为黑色，所以还存在这样的胎面橡胶与路面之间进行摩擦后在路面上留下黑色胎痕的问题。这样的留在路面上的胎痕有损于美观，并且在叉车或工程用拖拉机等的工作现场，和黑色的橡胶磨损粉末一起使工作环境造恶化。

另外，在日本特开2002-144442号公报(专利文献2)中，公开了这样一种采用聚氨酯橡胶轮胎的滚轮的翻新方法的技术，其中采用使用后的轮胎，在从其基带上除去橡胶轮胎后，在该除去橡胶轮胎后的实心胎用铁轮外周面上形成醚类聚氨酯橡胶层，从而得到翻新滚轮。

但是，在这样的翻新滚轮中，由于聚氨酯橡胶接触于路面，与由通常的NR或SBR等的橡胶材料构成的胎面橡胶相比，其特征是具有优良的耐磨性，由此，具有能有效提高翻新滚轮的耐用性以及寿命的优点，但是与采用通常的胎面橡胶的转轮相比，其弹性(缓冲性)较差，存在在安装有这样的翻新滚轮的叉车或工程用拖拉机等的车辆的行驶中，驾驶者能感受到所传递来的不舒服冲击的问题。特别是，为了提高这样的翻新滚轮的缓冲性，考虑采取使其聚氨酯橡胶轮胎部分成为发泡体构造，或大幅度降低其硬度而提高其柔软性等的措施，但这样一来，会损害聚氨酯弹性材料本来的耐磨性，从而产生耐用性的问题。

发明内容

本发明是以上述问题为背景而做成的，其所要解决的技术问题在于，提供一种翻新实心轮胎及其优选制造方法，该翻新轮胎在具体优良耐磨性的同时，还具有优良的吸收、缓和冲击的特性。另外，提供一种有效翻新已磨损而达到耐用寿命的报废实心轮胎的技术。

根据这样构成的本发明的翻新实心轮胎，安装于轮毂的外周部的圆环状的胎面部由作为实心橡胶轮胎的磨损残留的规定厚度的橡胶层和一体地形成于该橡胶层上的常温固化型的聚氨酯弹性体层构成。由此，从这样的胎面部的接地面受到的冲击可被内侧的橡胶层有效地吸收、缓和，而且提供这样的胎面部的接地面的外侧的常温固化型的聚氨酯弹性体层通过聚氨酯弹性体材料本身所具有的优良耐磨性，其耐磨性得到显著提高，从而能显著提高由此得到的翻新实心轮胎的耐用寿命。

而且，与普通的橡胶层不同，由于在构成翻新实心轮胎的胎面部的外侧层的聚氨酯弹性体层中无需添加碳黑等其它任何的物质，所以这样的翻新实心轮胎(胎面橡胶)的接地路面上不会留下以往的实心橡胶轮胎那样的黑色的胎痕，由此能避免恶化美观、进而能避免由磨损的实心橡胶轮胎的磨损橡胶粉的飞散等引起的工作环境的恶化等问题。进而，能实质上保留作为磨损后的实心橡胶轮胎的磨损残留部分的橡胶层，将其作为胎面部的内侧层加以利用，所以与由聚氨酯弹性体层构成胎面部整体的情况相比，能大幅度减少聚氨酯弹性体材料的使用量，从而能大幅度节约翻新的胎面部的材料。

根据本发明的翻新实心轮胎的一优选实施方式，上述聚氨酯弹性体层由其中微细地散布、包含有空气而成的常温固化型的聚氨酯弹性体层形成。由此，在该聚氨酯弹性体层中，存在空气的微细气泡，可有效地使这样的聚氨酯弹性体层柔软化，通过调整其硬度，有利于改善该聚氨酯弹性体层的吸收、缓和冲击的特性。

另外，根据本发明的翻新实心轮胎的另一优选实施方式，在上述聚氨酯弹性体层上还一体地形成有最外层，该最外层由耐磨性优于上述聚氨酯弹性体层的构成材料(常温固化型聚氨酯弹性材体)的不同的聚氨酯弹性体构成。通过设有这样的耐磨性优良的最外层，能进一步提高翻新实心轮胎的胎面部整体的耐用性，使耐用寿命得到进一步提高，另外，通过形成这样的最外层，有利于进一步增强常温固化型聚氨酯弹性体层的微细气泡所产生的柔软化，进而有利于增大吸收、缓和冲击的作用。

根据本发明的翻新实心轮胎的优选制造方法，其特征在于，为了有利于获得上述那样的翻新实心轮胎，对残留有所需的橡胶层的已磨损的实心轮胎的周面进行切削，然后在该实心轮胎的切削后的周面上涂敷粘接剂，接着通过使常温固化型的聚氨酯原料进行反应而使其固化，在上述切削形成的周面上附着常温固化型的聚氨酯弹性体层。

根据本发明的翻新实心轮胎的制造方法，能在实心橡胶轮胎的胎面橡胶的磨损面(外周面)上有效地形成一体的常温固化型的聚氨酯弹性材料层，由此，能迅速地进行已磨损的实心轮胎的翻新。

另外，在根据本发明的翻新实心轮胎的制造方法的另一优选实施方式中，在向上述完成切削后的周面上涂敷粘接剂之前，在上述完成切削后的周面上进行粘合用表面处理剂的涂敷。由此，具有能使聚氨酯弹性体层相对于橡胶层的粘接更加牢固的特点。

这样，对于根据本发明的构造的翻新实心轮胎，其在耐用性得到显著改善的同时，对从设置面传递至车体侧的冲击的吸收及其缓和特性也得到进一步提高，而且也不会在路面上留下胎痕，从而能有助于美化环境，也能使工作环境得到大幅度改善。

另外，根据本发明，通过将已磨损的实心轮胎作为翻新实心轮胎而加以再次利用，省去了这样的已磨损的实心橡胶轮胎的消毁处理，从而也带来了进一步缓和报废轮胎的处理所产生的社会问题。

进而，根据本发明的翻新实心轮胎的制造方法，能有效地使残留橡胶层与形成于其上的聚氨酯弹性体层一体化，有利于得到翻新轮胎。

附图说明

图1是表示实心橡胶轮胎磨损前后的状态的局部侧视说明图。

图2是表示根据本发明在已磨损的实心橡胶轮胎上一体地形成常温固化型的聚氨酯弹性体层的方式的局部剖视说明图。

图3是根据本发明的翻新实心轮胎的其它示例的局部剖视说明图。

图4是根据本发明的翻新实心轮胎的制造工序中的直至注入聚氨酯原料为止的工序的一示例的剖视说明图。

图5是接着图4的翻新实心轮胎的制造工序中的直至最终工序为止的一示例的剖视说明图。

具体实施方式

以下为了更具体地阐明本发明，参照附图对本发明地具体实施方式进行详细说明。

首先，图1通过局部侧视图表示出实心橡胶轮胎10安装于车辆而被使用且其胎面部14已磨损的状态。也就是说，实心橡胶轮胎10与现有技术同样是通过混合一种或一种以上的NR、IR、SBR、BR、EPM、EPDM、IIR等的橡胶材料成形而成的。实心橡胶轮胎10一般为采用以NR或IR为主体的混合橡胶并对其进行硫化成形而成的，这也是市场上现在所出售的种类的实心轮胎。这里，这样的实心橡胶轮胎10具有这样的构成，其整体呈环状，安装于车辆的车轴的轮毂18的外周面以熟知的方式，例如以烧结、压入或嵌入等的方式安装于上述环状的内周部上。

于是，在这样的实心橡胶轮胎10的侧面上，以刻设或压纹出箭头等的标记的方式形成表示实心橡胶轮胎10的使用界限的胎面磨损标记12(轮胎磨损标记)，由于其与路面的接触而引起的胎面部14的磨损会使着地于路面的轮胎外周面到达胎面磨损标记12，此时实心橡胶轮胎10到达使用寿命，需要进行新实心橡胶轮胎的更换。

本发明的优点在于，采用上述达到耐用寿命的已磨损的实心橡胶轮胎16，在其厚度为磨损残留的规定厚度的橡胶层20残留于轮毂18的全周的状态下，如图2所示的那样，在其已磨损的外周层22上以规定厚度一体地形成常温固化型的聚氨酯弹性体层24，再生出新的胎面部14，从而可将其作为翻新实心轮胎26再次被应用于车辆。

这里，一体地形成于这样的磨损残留的橡胶层20上的聚氨酯弹性体层24采用以往所熟知的常温固化型聚氨酯原料，通过将其浇铸成型于橡胶层20的外周面上，形成具有成为对象轮胎的外径的厚度。具体地说，在此所采用的常温固化型的聚氨酯原料，一般采用改性二苯基甲烷-4，4二异氰酸酯等的MDI类聚异氰酸酯作为聚异氰酸酯成分，并且采用聚醚型多元醇等作为多元醇成分，并且采用芳香族伯胺等的芳香族胺作为使这些聚异氰酸酯成分和多元醇成分在低温下迅速反应并固化的催化剂，上述这些原料从市场所出售的品种中进行选择，例如采用德国バイエル公司生产的“Baytec”品牌的产品，在10℃～50℃的温度下，使其反应并固化。这里，对于该反应，在各成分混合后经过1分钟左右后成为一定程度的固化状态，然后在室温下经过3天左右实质性反应结束，得到最终的物理性能。

这样，通过在聚氨酯弹性体层24的形成中采用常温固化型的聚氨酯原料，无需为了该反应、固化(硫化或熟化)而将已磨损的实心橡胶轮胎16的橡胶层20曝露于高温中，由此，能有效避免橡胶层20因吸收热量而发生的特性变化，所以对于在橡胶层20上一体地形成聚氨酯弹性体层24的翻新实心轮胎26而言，其在橡胶层20所起到的冲击弹性和缓冲性方面具有优点，另外，在提高这样的橡胶层20的耐用性以及随之而来的翻新实心轮胎26整体的耐用寿命方面也具有优点。

另外，对于这样构成的翻新实心轮胎26而言，聚氨酯弹性体层24的外周面为与路面接触的接地面，由此能发挥聚氨酯弹性体本身所具有的耐磨性，从而使翻新实心轮胎26的耐用寿命得到显著提高，而且，由于在这样的耐磨性良好的聚氨酯弹性体层24的内侧上具有橡胶层20，使得即使聚氨酯弹性体层24的硬度达到例如肖氏硬度80A～90A时，橡胶层20也能有效地吸收和缓冲从接地面向车辆传递的冲击，能大幅度改善车辆的乘坐舒适性等。特别是，为了有利于发挥这样的橡胶层20的效果，聚氨酯弹性体层24其厚度小于或等于轮胎的径向整体厚度的40％左右，最好小于或等于轮胎的径向整体厚度的30％左右，而橡胶层20的厚度至少大于或等于轮胎整体厚度的60％左右，最好占到大于或等于70％左右。

而且，与橡胶层20不同，由于在这样的聚氨酯弹性材料层24中没有添加作为增强剂的碳黑等其它成分，即使翻新实心轮胎26在路面上进行滚动，也完全不会在路面上留下黑色的胎痕，所以有助于美化环境，并且不会导致加工或修理环境的恶化。

这里，该聚氨酯弹性体层24若在保持其优良的耐磨性的范围内，将其做成为由微细气泡形成的发泡体构造，则由此还能发挥聚氨酯弹性体层24自身所具有的吸收或缓和冲击的特性。通过使微细地分散含有空气的聚氨酯原料在常温下固化，有利于形成上述那样的发泡体构造，另外，能通过由这样的细微的空气粒形成的气泡的含有量来适当调节聚氨酯弹性体层24的硬度。

另外，本发明还可以为图3中所示的一例，最好在形成于橡胶层20上的常温固化型聚氨酯弹性体层24的外周面上，再形成耐磨性良好的由聚氨酯弹性体构成的最外层。其中，形成于聚氨酯弹性体层24上的最外层28由耐磨性优于构成聚氨酯弹性体层24的聚氨酯弹性体的聚氨酯弹性体形成规定的厚度，从而构成具有一体的三层构造的胎面部的翻新实心轮胎30。

在此，采用能生产出耐磨性优良的聚氨酯弹性体的公知的聚氨酯原料形成构成上述的最外层28的聚氨酯弹性体，一般能得到热固化性的NDI类弹性体，具体地说，采用奈-1，5二异氰酸酯(NDI)等作为聚异氰酸酯成分，采用聚酯型多元醇等作为多元醇成分，在使这些成分预先进行反应，形成NDI/聚酯型多元醇后，在其中添加乙二醇交联剂和水，形成所需的实心NDI类弹性体和酯预聚物NDI类弹性体，由此通过浇铸成型方法形成所需的最外层28。这里，对于能得到这样的耐磨性优良的聚氨酯弹性体的聚氨酯原料，只要能得到所需的耐磨性，并不仅限于热固化材料，也可以是常温固化型的材料，它们都能从市场上买到，例如优选德国バイエル公司生产的“ブルコラン”品牌的聚氨酯原料。

另外，在形成这样的由聚氨酯弹性体形成最外层28时所采用的热固化性聚氨酯原料一般最好能在低加热温度下，例如在70℃～115℃左右的加热温度下进行反应、固化。通过采用这样的原料，能避免为进行该反应、固化(硫化或熟化)而使已磨损的实心橡胶轮胎16的橡胶层20曝露于高温下，由此，能有效避免橡胶层20在吸收热量后发生特性变化，进而，对于在橡胶层20上形成有规定的聚氨酯弹性体层24和最外层28的翻新实心轮胎30，具有橡胶层20所产生的对于冲击的弹性和缓冲性的优点，另外还具有提高这样的橡胶层20的耐用性及其随之而来的翻新实心轮胎30的整体耐用寿命的优点。

然后，对于形成有这样的耐磨性优良的最外层28的翻新实心轮胎30，能使其耐用寿命得到进一步改善，另外，通过使这样的最外层28的硬度大于其内侧的聚氨酯弹性体层24的硬度，能进一步改善耐磨性。

另外，由于具有这样的最外层28，能使位于其内侧的聚氨酯弹性体层24的发泡构造体更加良好，可降低其硬度，由此，使橡胶层20乃至聚氨酯弹性材料层24能有助于吸收或抑制冲击。

在此，具有这样构成的本发明的翻新实心轮胎26、翻新实心轮胎30由浇铸成型这样的公知方法制造而成，但也可以在对象常温固化型的聚氨酯弹性体层24形成之前，首先用车床等切削已磨损的实心橡胶轮胎16的橡胶层20的外周层22，将其表层部式除规定的厚度。通过这样的表面切削，能除去附着于橡胶层20表面或浸渗于其内部的油或嵌入其内部的颗粒等，由此能有效地提高橡胶层24与聚氨酯弹性体层24之间的粘接性。然后，在通过这样的切削而成为的清洁表面的橡胶层20的外周面22上涂敷提高橡胶材料表面的粘接性的公知的粘合用表面处理剂，形成粘合用表面处理剂层，进而，在该粘合用表面处理层的上面涂敷用于聚氨酯的公知的粘接剂，形成粘接剂层。通过在橡胶层20的外周面22上形成这样的粘合表面处理层和粘接剂层，能更牢固地形成(覆盖)聚氨酯弹性体层24。

然后，依次涂敷这些粘合用表面处理剂和粘接剂后，将已磨损的实心橡胶轮胎16(橡胶层20)设置于浇铸成型装置32中，然后，如图4所示那样进行常温固化型聚氨酯原料的注入。

具体地讲，在图4中，浇铸成型装置32由带底的圆筒形状的外模34和同心地定位、配置于该外模34的内侧空间内的型芯状的内模36构成，已磨损的实心橡胶轮胎16以内模36进入其内孔内的方式设置于浇铸成型装置32内。然后，在这样配置的状态下，从公知注入装置40向已磨损的实心橡胶轮胎16的橡胶层20的外周面与外模34的内周面之间的间隙(成型空腔)中注入规定的常温固化型的聚氨酯原料42，而使其填充于其中。该注入装置40具有众所周知的结构，例如可以为搅拌头或枪型的注入器等。向该注入装置40供给由聚异氰酸酯成分(A)和添加有固化剂(催化剂)的多元醇成分(B)，采用适当的动态搅拌机(动态搅拌机)或静态搅拌机(静态搅拌机)将其混合均匀后，将其注入浇铸成型装置32内。这里，在注入装置40中能根据需要而导入压缩空气(C)，通过导入该压缩空气，能使空气细微地分散、混入聚氨酯原料42内。

然后，将这样的聚氨酯原料42注入浇铸成型装置32内，使其在常温下反应、固化，由此，使聚氨酯弹性体层24以根据需要其中分散有微细空气的状态一体地形成于橡胶层20的外周上，此后，对从浇铸成型装置32中通过脱模而取出的橡胶层20与聚氨酯弹性体层24的整体成形品44进行必要的最终加工，以使避免将其用作轮胎的过程中的缺陷，从而得到所需的翻新实心轮胎48。

根据这样的翻新实心轮胎48的制造方法，由于仅仅通过将聚氨酯原料42注入浇铸成型装置32内，使聚氨酯弹性体层24一体地浇铸成型于橡胶层20的外周面上即可，使翻新实心轮胎48的制造变得极其简单，而且不是由聚氨酯弹性体形成轮胎的整体，而是在厚度为磨损残留量的规定厚度的橡胶层20残留于轮毂全周的状态下，将聚氨酯弹性体层24一体地形成于其外周面上。因此，该图4、5中所示的制造例的特征在于，通过吹入压缩空气(C)，将细微的空气泡导入并细微地分散于聚氨酯原料42中，在这样的状态下使其进行反应、固化。形成含有微细空气泡的聚氨酯弹性体层24，由于这样的细微的空气泡的含有量能改变聚氨酯弹性体层24的硬度，所以能通过压缩空气(C)的吹入量来适当地调节所得到的聚氨酯弹性体层24的硬度。

对于图3所示那样在聚氨酯弹性体层24上形成耐磨性良好的最外层28的情况，采用如图5所示的整体成形品44，将其设置于具有对象轮胎外径的大一圈的另外的浇铸成型装置中，与形成聚氨酯弹性体层24的情况同样，采用规定的聚氨酯原料在聚氨酯弹性体层24的外周部上进行浇铸成型即可。另外，这时，在聚氨酯原料使用热固化性材料的情况下，可以适当地采用以下措施，在原料注入之前先对浇铸成型装置和整体成形品44进行预热，在原料注入后进行加热直至使其热固化的有效温度。

对于如图4和图5那样得到的翻新实心轮胎48，通过与现有技术相同的烧结式、压入式或嵌入式等的方式将轮毂18固定安装于其内孔内，在将翻新实心轮胎48安装于车辆上而进行使用，由此，能起到如前述那样的由在橡胶层20上设置聚氨酯弹性体层24所产生的特殊效果。

以上对本发明的优选实施方式进行了详细论述，但这只是字面的示例，应当理解为这样的实施方式的论述并不对本发明进行种种的限定。

例如，作为本发明中所采用的已磨损的实心橡胶轮胎16，其对象除了现在应用于叉车、工程用牵引车、蓄电池输送车、拖车等的普通的橡胶材质的实心轮胎，也就是所谓的实心橡胶轮胎的回收品等之外，还可以以用于载重车辆等的车轮或脚轮的由普通的实心橡胶制成的轮胎等。另外，在这样的实心轮胎中包含充气型的实心轮胎和圆筒型基部(シリンドリカルベ一ス)式的实心轮胎，本发明也能适用于这样的实心轮胎的橡胶材质的部分。

这里，在所述的具体实施例中，将到达耐用寿命的轮胎用作已磨损的实心橡胶轮胎16，但也可以采用处于某程度磨损中而未达到耐用寿命的轮胎，例如未磨损至胎台磨损标记的磨损实心橡胶轮胎。

另外，在图4、5中所示的翻新实心轮胎的制造工序中，已磨损的实心橡胶轮胎16在从轮毂18拆下后的状态下设置于浇铸成型装置32内，在实心橡胶轮胎16的橡胶层20的外周面上一体地形成所需的聚氨酯弹性体层24，但也可以不将这样的已磨损的实心橡胶轮胎16从轮毂18上拆下，而在它们组装成为一体的状态下将它们设置于浇铸成型装置32内，在橡胶层20的外周层22上形成所需的聚氨酯弹性体层24。

进而，虽然能避免在提供聚氨酯弹性体层24的聚氨酯原料42中添加作为增强剂的碳黑，但可以向这样的聚氨酯弹性体层24中添加用于产生所需颜色的着色剂、产生抗菌作用的抗菌剂、光催化剂、紫外线吸收剂等的公知的添加剂。

另外，文中虽然没有一一罗列，本发明还能以基于本领域技术人员的知识而进行各种变形、修改或改进后的方式得以实施，另外，对于这样的实施方式，只要其不脱离本发明的思想，都应属于本发明的涵盖范畴。

Claims (5)

1.一种翻新实心轮胎，其特征在于，在残留有所需的橡胶层的已磨损的实心轮胎的周面上附着有常温固化型的聚氨酯弹性体层。

2.如权利要求1所述的翻新实心轮胎，其特征在于，上述聚氨酯弹性体层由其中微细地散布、包含有空气而成的常温固化型的聚氨酯弹性体形成。

3.如权利要求1或2所述的翻新实心轮胎，其特征在于，在上述聚氨酯弹性体层上还附着有最外层，该最外层由耐磨性优于上述聚氨酯弹性体层的聚氨酯弹性体构成。

4.一种翻新实心轮胎的制造方法，其特征在于，对残留有所需的橡胶层的已磨损的实心轮胎的周面进行切削，然后在该切削后的实心轮胎的周面上涂敷粘接剂，此后通过使常温固化型的聚氨酯原料的反应而使其固化，在上述切削后的周面上附着常温固化型的聚氨酯弹性体层。

5.如权利要求4所述的翻新实心轮胎的制造方法，其特征在于，在向上述切削后的周面上涂敷粘接剂之前，在上述切削后的周面上进行粘合用表面处理剂的涂敷。

Images