聚氨酯用于工业轮胎 最大限度降低磨损和扎破的成本

在混凝土和集料的回收现场,人们把混凝土和沥青粉碎来生产再生集料,这些集料在建筑行业重新作为路基或建筑地基的基材。为了保持正常的运行,现场的管理人员把大块锯齿状的破损人行道、道路或建材(可能含有钢筋),用装载机推到粉碎流水线,以减小其尺寸。

尽管重型设备所用的工程轮胎都是专为恶劣环境而设计的,但是损坏的风险依然很高。最常见的故障点之一就是轮胎的胎侧。如果没有外加的保护,碎石中凹凸不齐的边缘和钢筋,使得装载机的工程轮胎面临胎侧扎破和磨损的严重风险,尤其是最靠近无数尖锐、磨损物体的前轮胎。

Argonics 公司的总部设在密歇根州,专门致力于高性能的聚氨酯弹性体,它是抗冲、耐磨和可定制聚氨酯产品的最大生产商之一。该公司已经开发出一种新型的工程轮胎胎侧保护装置。该公司的胎侧保护装置设计用于阻止装载机胎侧的扎破和磨损,同时显著延长轮胎的寿命,从而保证了集料回收操作的可靠运行。并且,它使用一种被称为 Kryptane 的专用聚氨酯配方,该配方是专为涉及磨损、滑动或冲击等极端条件而设计的。

该解决方案专为集料回收现场的重型设备而设计。操作人员只需简单地用螺栓固定聚氨酯胎侧防护罩,就能防止胎侧在运行过程中被扎破。

在2011年,阿尔伯塔大学机械工程系对卡车工程轮胎故障检测进行了研究,确定了轮胎故障的五个故障区域:轮胎的胎面、胎肩、胎侧、胎圈和内衬。该研究引用了加拿大Syncrude有限公司的研究,该研究调查了2005年 - 2010年工程轮胎故障的原因。胎侧割破约占所有故障的18 %,胎侧分离占10 %,胎侧冲击超过5 %。

当装载机的胎侧损坏时,经常是由扎破造成的,车辆无法安全操作,而且更换工程轮胎的费用昂贵。例如,Caterpillar  980 型轮式装载机工程轮胎的价格可能高达 6000 美元或更多。修补损坏的胎侧需要花费宝贵的时间将轮胎送出去修补,而且修补可能不成功。因此,集料回收的经营者面临着装载机被迫停机、昂贵的轮胎更换以及产量下降,甚至大量的运行停机时间。

由于这些原因,聚氨酯已经应用于北美的矿山采矿、大型工程和集料回收现场。根据 Argonics公司的说法,把聚氨酯的特殊性能用于工程轮胎胎侧保护的想法来自Perry Fall,他是Argonics 加拿大经销商拉夫工业公司的区域经理。他认为 Argonics 在高性能聚氨酯弹性体方面的专业知识非常适合工程机械的应用,并提出了初步设计。

胎侧保护装置包括八个整体部分,连同一个特殊设计的环,使用32个螺栓固定到车轮上。一旦合格人员安装完特殊的轮缘,整个胎侧保护装置可在大约15分钟内安装完毕。

这种设计的好处是,如果有损坏部分,它可以很容易地只更换保护装置的损坏部分,而不是整个。实际上,除了在使用15 - 20小时后重新拧紧螺栓之外,无需任何维护 --- 就像在汽车上安装新轮胎一样。

在加拿大多伦多和得克萨斯州达拉斯的集料回收现场,这种聚氨酯基的胎侧保护装置已经进行了测试。它已经安装在Caterpillar 980型装载机的前轮胎上。

“胎侧保护装置表现非常好,”Perry Fall说。"自从安装保护装置以来,我们就再也没有轮胎扎破或胎侧问题。"

Argonics 的国际销售和营销总监Bob Welker认为,“我们已经能够在扩展测试的基础上改进胎侧保护装置的设计。实际上,只需要做一些小的变更,比如增加螺栓的尺寸。"根据Welker的说法,正在申请专利的聚氨酯胎侧保护装置已经是第四代了。目前,该设计是基于Caterpillar 980型装载机使用的25"轮直径。接下来,该公司正在计划生产 33"和45"轮直径的胎侧保护装置。

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酯。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。典型的TPU如氨纶等。