橡胶一直以来是一种十分重要的工业原料, 特别是在轮胎的生产方面, 其应用到轮胎生产已达一百多年的的历史。天然橡胶的产量一般来讲比较固定, 而且价格越来越高。在此情形之下人们不断进行新材料的开发, 以此来缓解天然橡胶不能满足需求的情况, 合成材料成为一个重要的选择。德国科学家最早合成了聚氨酯弹性体, 以此来实现对传统工业材料的替代。美国在此方面走在了前列, 在20世纪60年代已经形成了比较完善的聚氨酯生产体系。于是聚氨酯包胶轮在实际中发挥着越来越重要的作用。

0 概述

聚氨酯包胶轮一般采用浇注的制造工艺, 这种生产方法和传统的橡胶轮胎生产方法差别很大。轮胎的主体由三部分构成, 分别是胎体、带束层和胎面。其中胎体的最主要材料是聚氨酯, 众所周知, 聚氨酯的硬度比较高, 而且弹性好, 所以这样就大大提高了轮胎的硬度。胎体上部的带束层由沿周向缠绕的芳纶或钢丝帘线构成, 胎面也主要有聚氨酯构成。所以总体上讲, 轮胎的硬度高, 耐磨性好, 而且生产工艺比较简单, 具有传统橡胶轮胎不可比拟的优越性。

聚氨酯包胶轮发展也经历了一段时间, 但是由于各种因素的制约, 聚氨酯包胶轮也存在一些弊端, 最明显的就是在制动的过程中由于摩擦轮胎发热导致制动性能的急剧下降, 而且在在高温的情况下抗撕裂性能和耐磨性能也急剧下降, 只有原来的1/5。而且轮胎的牵引性能还有待进一步加强, 同时许多加工和制作的工艺还存在一些问题。聚氨酯包胶轮的运用也存在一定的局限性, 现在最常运用到自动装载车领域, 现在在这个领域和橡胶轮胎的作用不分上下, 我们的对比也在这个领域进行。

首先是滚动阻力方面的差别。聚氨酯材料自身在化学构成不同于橡胶材料, 所以比橡胶更低的滚动阻力。滚动阻力低最明显的就是提高机械设备的运作效率, 而且节油性和经济性也大大提高。特别是对一些电动的自卸车, 更可以增加蓄电池的使用寿命, 装载的效率会大大提高。

其次是缓冲性能。轮胎的硬度决定了轮胎的缓冲性能, 聚氨酯材料的硬度要比橡胶轮胎的硬度高, 所以说硬度越高吸收冲击的能力越低。在这些因素影响之下, 聚氨酯包胶轮的缓冲性能不如传统的橡胶轮胎, 所以舒适性大打折扣。

第三是牵引性能。主要考虑的就是轮胎的地面附着力, 橡胶或聚氨酯包胶轮与路面接触时的附着性差别明显。由于橡胶轮胎自身比较软, 所以地面的印痕面积大, 所以对路的感觉特别明显, 直接导致牵引能力的增强。但是聚氨酯包胶轮硬度偏大, 直接导致在这方面的劣势。许多生产厂家从轮胎的花纹等方面入手进行改进, 但是实际效果并不十分明显, 这方面有待进一步改进。

第四是承载能力。聚氨酯包胶轮的硬度强, 在常温下抗撕裂能力也比橡胶轮胎强, 所以聚氨酯包胶轮的承载能力比橡胶轮胎的承载能力强, 大约是橡胶轮胎的2倍, 所以自卸车领域聚氨酯包胶轮的运用十分普遍。传统的橡胶轮胎在这方面有所不足。

第五是耐磨性能。 耐磨性能也是衡量轮胎好坏的一个重要指标。众所知周, 传统的橡胶材料比较柔软, 与地面的附着能力大, 所以磨损的比较快, 轮胎的耐磨性能比较低。聚氨酯包胶轮的硬度高, 抗撕裂能力强, 所以耐磨性能远远优于橡胶轮胎, 能够达到橡胶轮胎的4倍之多。

第六是抗切割和抗撕裂性能。 橡胶材料的轮胎由于其柔软性, 所以抗切割和抗撕裂的强度不高, 在日常使用过程中极容易受到外力的破坏, 这也是导致轮胎寿命缩短的一个重要原因, 一旦出现小的裂痕或切割会不断扩大导致轮胎的失效。但是聚氨酯包胶轮由于自身材料构成的特殊性, 在聚氨酯包胶轮中的表现只是相当于割口或裂口镶嵌在胎面中, 而且一般不会扩大, 所以轮胎的整体不会受到多大的影响。从这个个方面来说, 聚氨酯包胶轮的抗切割和抗撕裂性能要优于橡胶轮胎。

第七是速度性能。 在这方面聚氨酯包胶轮具有劣势, 主要是基于其自身受温度的影响十分巨大, 一旦胎面温度过稿聚氨酯包胶轮的性能将急剧下降, 在此条件之下聚氨酯包胶轮只适用于速度比较慢的汽车之上, 橡胶轮胎的散热好, 而且地面附着力好, 所以应用在速度比较高的汽车之上。

第八是地面印迹。聚氨酯包胶轮由于硬度大, 地面附着力小, 所以不会在地面上留下痕迹。而小脚轮胎有时会出现一些地面印迹。

第九是湿滑性能。再湿滑条件下使用聚氨酯包胶轮会给工作带来一定的不便, 但是人们采用一些改进的手段取得了一定的效果。橡胶轮胎在这一工作环境下也会出现效率不高的情形。

第十是耐化学性。 由于材料自身特性的差别, 二者的耐化学性差别十分显著。聚氨酯包胶轮由于是合成的材料, 硬度高, 所以在抗腐蚀性方面有很强的优势, 而橡胶轮胎抗化学腐蚀的能力不足, 容易造成轮胎的损坏。

聚氨酯包胶轮具有一定的优势, 但是也有明显的不足, 在今后的发展过程中要积极进行技术创新, 加大研发力度, 改善其性能上的不足。目前使用的橡胶轮胎在生产和使用过程中会产生很多废料, 报废后的轮胎回收再利用难度很大, 容易造成环境污染。每年有数以百万计的报废轮胎等待处理, 而且处理这些轮胎还要花费大量的人力、物力和财力。由于聚氨酯包胶轮在耐磨性、滚动阻力以及抗撕裂性等方面都明显优于子午线轮胎, 同样尺寸的聚氨酯包胶轮负重容量是橡胶轮胎的6~7倍, 其生产过程可以实现连续化和自动化, 在生产和使用过程中产生很少废料, 而且更为重要的是废旧轮胎的部分胎体可以回收用于制造其他聚氨酯产品, 不会造成环境污染, 并且其制造工艺简单——液体浇注成型, 属于新型无帘线浇注轮胎, 因而被人们称为2l世纪的绿色环保轮胎。由此可以看出, 聚氨酯包胶轮的发展前景比较广阔, 随着材料技术的发展势必会改进各种生产工艺, 对其限制性因素进行改进和完善, 最终服务于人们的日常生产和生活。