ソリッドラバーホイール: 定義、押出プロセスおよび産業用途

ソリッドゴムホイールとは何ですか?

ソリッドラバーホイールは、耐荷重構造全体が加硫ゴムで構成されている非空気圧式ホイールで、中空コア、空気室、インナーチューブはありません。加圧空気に依存して重量を支える空気入りタイヤとは異なり、ソリッドゴムホイールは、ゴムコンパウンド自体の弾性と圧縮強度によって機械的に荷重を分散します。この構造のシンプルさこそが、タイヤのパンク、圧力維持、ダウンタイムが許容できない要求の厳しい産業環境で好まれる選択肢となっている理由です。

ソリッドゴムホイールは通常、スチール、鋳鉄、またはアルミニウムのハブに接着または圧入されます。ゴムトレッドコンパウンドは、特定の用途に合わせて耐荷重、床保護、転がり抵抗のバランスをとるために、特定の硬度評価 (通常はショア A デュロメーターで測定) に合わせて配合されています。 工業用ソリッドゴムホイールの標準硬度範囲は、50 ショア A (柔らかい、床保護用) から 80 ショア A (硬い、最大耐荷重用) の間にあります。

ソリッドゴムホイールを発泡充填タイヤ、半空気タイヤ、ノーパンクタイヤと区別することが重要です。フォーム充填型のバリアントは依然として外側の空気入りタイヤ シェルに依存しています。真のソリッドラバーホイールは、トレッド面からボアまで均一な一体型のゴムコンポーネントです。

どうやって ソリッドゴム押出 形状産業用ホイール

ソリッドゴムホイールとプロファイルは、圧縮成形とソリッドゴム押出という 2 つの主要なプロセスを通じて製造されます。違いを理解すると、押出ゴム部品が特定の製品カテゴリで優勢である一方、成型ホイールが他の製品カテゴリで優勢である理由が明確になります。

ソリッドゴム押出成形品 未硬化のゴムコンパウンドを高温高圧下で成形金型に押し込む連続製造プロセスです。押出機のスクリューは加熱されたバレル内にゴムを運び、コンパウンドを可塑化してから、ストリップ、チューブ、コード、チャネル、またはカスタム断面などの連続形状でダイから排出されます。次に、この押出物は必要な長さに切断され、加硫（硬化）され、必要に応じてさらに加工されます。

ホイールの製造では、通常、押出成形を使用して次のものを製造します。

• その後ホイールコアに巻き付けて接着されるトレッドストリップ
• ホイールとハブの境界面を補強するゴムコードまたはビードフィラー
• クッションタイヤアセンブリのスチールリム半体の間にクッションプロファイルを挿入

直接押出ソリッドホイール（押出物自体が完成したホイールプロファイルです）は、マテリアルハンドリングカートのキャスターホイール、コンベアガイドローラー、ドアトラックホイールなどの軽量用途で一般的です。押出成形プロセスにより、ホイール面に沿った厳密な寸法の一貫性が可能になり、標準プロファイルの大量生産においてコスト効率が高くなります。

圧縮成形 対照的に、閉じた金型内で高い型締圧力の下で個別のホイール ブランクを製造します。複雑な断面、大径ホイール、ホイール本体全体にわたる正確なショア A 制御が要求される用途に適しています。フォークリフト圧入タイヤ、OTR ソリッド タイヤ、直径 200 mm を超える AGV 駆動ホイールなど、ほとんどの重工業用ソリッド ゴム ホイールは、押し出し成形ではなく成形されています。

ソリッドゴムホイールの産業用途

ソリッドゴムホイールは、他に類を見ない幅広い産業に使用されています。それらの共通の利点である耐パンク性と圧力損失は、耐薬品性、床保護、騒音減衰、または定格荷重における用途固有の利点によってさらに強化され、以下の分野で空気圧式代替製品よりも技術的に優れています。

フォークリフトと倉庫物流

商業的に最も重要な用途は、カウンターバランス フォークリフトおよびリーチ トラック用のプレスオン ソリッド タイヤです。 多くの倉庫環境ではソリッドプレスオンタイヤが必須です 空気入りタイヤは滑らかなコンクリート上で許容できないほどのリフトマストの不安定性を引き起こすためです。標準のソリッド フォークリフト タイヤは、配合物と直径に応じて 1,500 kg から 10,000 kg 以上の耐荷重で動作します。クッション タイヤ (ハードとソフトの層状ゴム構造を使用するサブカテゴリ) は、密閉された床で動作する屋内 IC フォークリフトに標準装備されています。

無人搬送車 (AGV) と AMR

AGV および自律移動ロボットには、オドメトリ計算の正確性を維持するために、予測可能なたわみ係数を備えた駆動輪とキャスター ホイールが必要です。空気入りタイヤは荷重の変化により圧縮率が変動するため、位置精度が損なわれます。 150 ～ 300 mm の範囲のソリッド ポリウレタンおよびソリッド ラバー ホイールが AGV ドライブ アクスル仕様の大半を占めます 、磨かれた倉庫の床で一貫した転がり半径と低い転がり抵抗を実現します。

採掘、採石、OTR 機器

ロードホールダンプ (LHD) 機械や人員輸送車などの地下採掘車両は、数時間以内に空気入りタイヤを破壊してしまうような鋭利な岩石の破片が散乱する環境で頻繁に稼働します。これらのマシン用のソリッド OTR (オフロード) ゴム タイヤは、耐切断性の NR/SBR コンパウンド ブレンドとトラクションを高める高空隙トレッド パターンで設計されています。定格荷重はホイールあたり 20,000 kg を超える場合があります。トレードオフとして、転がり抵抗が増加し、高速走行を続けると熱が蓄積するため、ソリッド OTR タイヤは地上の高速道路での使用ではなく、低速での地下輸送用に確保されています。

空港地上支援装置 (GSE)

航空機のエプロン上で作業する手荷物牽引車、航空機の牽引トラクター、およびベルトローダーは、異物破片 (FOD) による損傷のリスクを排除するためにソリッドまたはセミソリッドのゴム タイヤを使用しています。アクティブなエプロンでのタイヤのパンクは安全上重要な出来事です。エプロンの表面には、より柔らかい固体ゴムが配合された伸縮ジョイントと塗装されたマーキングも特徴です ( 通常 60 ～ 65 ショア A ) 適切な荷重サポートを提供しながら、擦り傷や跡を防ぎます。

マテリアルハンドリングキャスターおよびトロリー

ツールカート、棚ユニット、病院用ベッド、ロールコンテナに使用される軽工業用キャスターホイールは、ソリッドゴム押出技術の最も多くの用途に使用されています。押し出されたゴムのトレッドプロファイルは、ポリプロピレンまたはナイロンのホイールセンターに接着されています。結果として得られるホイールは、低コスト、硬い床上での静かな転がり、および中程度の耐荷重 (通常、ホイールあたり 50 ～ 300 kg) を兼ね備えています。黒色の天然ゴム配合物は、ビニールまたはエポキシでコーティングされた床に跡がつきにくいです。灰色の熱可塑性ゴム (TPR) コンパウンドは、ESD に敏感な環境で床の保護と電気散逸の両方を提供します。

鉄道保守用車両と軌道車両

ハイレール車両 (線路上を走行するための格納式鋼製案内輪を備えた道路車両) は、車軸にソリッドゴム タイヤを使用して、離れた線路の場所でパンクの危険を冒さずにシャーシと鋼鉄車輪の合計重量を支えます。同様に、路面電車の保守用車両や車両操車場開閉器では、空気圧の信頼性が保証できない橋梁部分に固体ゴム製の駆動輪を使用することがあります。

ソリッドホイール用のゴムコンパウンドの選択

ソリッドラバーホイールの性能は、コンパウンドの配合と切り離すことができません。ベースポリマーは基本的な性能範囲を決定します。配合添加剤 (カーボン ブラック、シリカ、プロセス オイル、加硫剤) は、特定の特性を向上させます。

• 天然ゴム (NR): 優れた耐引き裂き性、弾力性、屈曲時の発熱が少ない。耐切断性が重要な高負荷、低速ホイール用の標準​​的な選択肢です。温度範囲：−50℃〜80℃。
• スチレンブタジエンゴム (SBR): NRに比べ耐摩耗性に優れ、低コストです。フォークリフト用の NR および OTR タイヤコンパウンドとブレンドされることがよくあります。温度範囲: -40°C ～ 100°C。
• ニトリルゴム（NBR）： 石油、作動油、グリースに対して耐性があります。機械工場、印刷工場、油田サービス環境で稼働するホイール向けに仕様化されています。温度範囲: -30°C ～ 120°C。
• EPDM: 耐オゾン性、耐紫外線性、耐候性に優れています。建設機械やヤード運搬車両の屋外定格ホイールに使用されます。温度範囲：−50℃〜150℃。
• ネオプレン (CR): 油、オゾン、中程度の化学薬品に対するバランスの取れた耐性。海洋および沿岸物流アプリケーションで一般的です。
• ポリウレタン (PU): 技術的にはゴムではありませんが、多くの場合、固体ゴムホイールに分類されます。は、ホイール直径あたりの耐荷重能力が最も高く、転がり抵抗が最も低くなりますが、湿潤または -10°C 未満の低温条件ではパフォーマンスが低下します。

複合硬度は、荷重とたわみのトレードオフを直接決定します。 より柔らかいコンパウンド (50 ～ 60 ショア A) はより多くの振動を吸収し、敏感な床面を保護しますが、負荷がかかると変形が大きくなり、転がり抵抗が増加します。より硬いコンパウンド (ショア A 70 ～ 85) は、より少ない変形でより大きな荷重を運ぶことができますが、車両のフレームとフロアにより多くの振動を伝えます。

ソリッドラバーホイールを調達する際に評価すべき主な仕様

調達チームとエンジニアリング仕様者は、選択したホイールがその耐用年数にわたって確実に機能することを確認するために、次のパラメータに対してソリッド ラバー ホイールを評価する必要があります。

1. 定格荷重 (静的および動的): 通常、静的定格は動的定格より 20 ～ 30% 高くなります。連続運転時にホイールが負担する動的荷重を常に指定してください。
2. 最大動作速度: ソリッドラバーホイールは屈曲時に内部熱を発生します。ほとんどの標準的なコンパウンドは連続 8 ～ 16 km/h と評価されています。これを超える速度を維持するには、ヒステリシスの低い化合物を選択する必要があります。
3. ショアA硬度: 必要な荷重と床保護のバランスに基づいて指定します。
4. ハブボアと装備品: プレスオンタイヤでは、ゴムボアの内径とスチールリムの外径の間の締まりばめの計算が必要です。しめしろが不十分な場合、トルクがかかると滑りが発生します。
5. 温度範囲: 冷蔵倉庫 (-30°C) および鋳造物流 (周囲温度 80°C) にとって重要です。
6. 化学的環境: ホイールが油、オゾン発生装置、または洗浄剤と接触する場合は、NBR、EPDM、または CR を指定してください。
7. 耐マーキング性: 黒色の NR/SBR コンパウンドは、明るい色の床に跡が残る場合があります。ノンマーキングコンパウンド（灰色または白、通常は SBR または TPR に基づく）は、食品製造およびクリーンルームでの使用に利用できます。