[发明专利]一种三维压印石墨烯PU轮胎制造方法及装备

说明书

本发明公开了一种三维压印石墨烯PU轮胎制造方法及装备，将聚氨酯材料中混入一定量的石墨烯，利用两台挤出机塑化石墨烯PU复合材料，胎体分为四次包覆完成，接触轮辋第一层为石墨烯PU混合材料，挤出第一层后在汇流器中通入一定量的超临界氮气，利用叠层器混合挤出制成内部带有微气泡的发泡石墨烯PU，在第一层的基础上贴合第二层和第三层采用发泡石墨烯PU材料，四层采用石墨烯PU材料；四层材料贴合过程中上压辊和下压辊将各层压实，最后带有轮胎花纹的热压板在油缸的带动下在胎体上压印出轮胎花纹。本发明制造方法及装备制备了一种石墨烯PU发泡轮胎，通过在聚氨酯材料中加入一定量石墨烯及超临界氮气微气泡，制成的PU轮胎具有弹性、导热性，更舒适。

技术领域

本发明主要涉及轮胎制备领域，尤其涉及一种三维压印石墨烯PU轮胎制造方法及装置，PU为聚氨酯。

背景技术

随着现代汽车和航空工业的迅猛发展，对轮胎性能的要求也不断提高。传统轮胎主要采用橡胶材料，如子午线轮胎、斜交轮胎等。然而，传统充气轮胎由于其本身的特点，不可避免地存在一些问题，如扎刺爆胎、制造成型工艺复杂、在军事领域无法抵抗轻型武器的冲击等；同时传统轮胎的各功能相互牵制、相互矛盾，不能实现多目标优化。市场上逐渐出现一些聚氨酯轮胎，目前聚氨酯轮胎多采用实心结构，中国专利(公开号CN103786290A，CN105330811A)公开的聚氨酯轮胎制造方法均为浇注成型，轮胎内生热较大、散热性差，限制了轮胎行驶速度，易发生破坏；同时聚氨酯实心胎弹性较差，影响轮胎行驶的舒适性。提高聚氨酯轮胎的耐热性、舒适性是其面临的主要问题。

发明内容

针对以上问题，本发明旨在提供一种三维压印石墨烯PU轮胎制造方法及装备，通过材料配方、发泡技术、层叠挤出及压印技术可制成具有高耐热性、高弹性和低噪音的石墨烯PU发泡轮胎。

本发明旨在提供一种三维压印石墨烯PU轮胎制造方法，将聚氨酯材料中混入一定量的石墨烯，利用两台挤出机塑化石墨烯PU复合材料，伺服电机带动轮辋转动，挤出后的胎体包裹在轮辋上，胎体分为四次包覆完成，接触轮辋第一层为石墨烯PU混合材料，挤出第一层后在汇流器中通入一定量的超临界氮气，利用叠层器混合挤出制成内部带有微气泡的发泡石墨烯PU，在第一层的基础上贴合第二层和第三层，第二层和第三层均采用发泡石墨烯PU材料，停止向汇流器通入超临界氮气，第四层即胎面采用石墨烯PU材料；挤出机停止工作；四层材料贴合过程中上压辊和下压辊将各层压实，最后带有轮胎花纹的热压板在油缸的带动下在胎体上压印出轮胎花纹。

本发明旨在提供一种三维压印石墨烯PU轮胎，其中，轮辋采用合金材料或者碳纤维增强复合材料。

本发明旨在提供一种三维压印石墨烯PU轮胎制备方法，其中，微气泡的获得主要依靠以下方式：超临界氮气与熔体混合成为单相熔体，由于汇流器中熔体有两层，两层之间通入一层气体；利用层叠器进一步使气孔尺寸接近，分布均匀，在轮辋上贴合后，降低压力或者降温就会产生微气孔，通过温度变化和压力降控制气孔大小。

本发明提供的一种三维压印石墨烯PU轮胎制备方法，其中，轮胎花纹由雕刻有花纹的热压板压印制作完成，热压板的温度由电磁加热控制器调节，压力由油缸提供，根据不同改性的聚氨酯材料，热压板可提供不同的压印温度、压力和时间。轮胎花纹的制作方法也可以采用现有花纹的制作方法，由内部带有花纹的轮胎成型模具热压后冷却，成型模具带有加热器，将胎坯预热，胎坯压上花纹后降温，得到最终的轮胎制品。

本发明提供的一种三维压印石墨烯PU轮胎制备方法，为了减少原料更换造成的浪费，可以有两个挤出工位，每个工位有两台挤出机及汇流器、层叠器、机头，其中有一个在汇流器有超临界氮气注入系统，这样在轮辋上贴合第一层和第四层与第二层和第三层使用不同的挤出工位。