一种三维压印石墨烯PU轮胎制造方法及装备技术

本发明专利技术公开了一种三维压印石墨烯PU轮胎制造方法及装置，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。本发明专利技术制造方法及装置制备了一种石墨烯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。

A method of making three-dimensional pressure seals graphene PU tires and equipment

The invention discloses a method and a device for manufacturing high pressure three-dimensional graphene PU tire, graphene with a certain content of polyurethane materials, using two plastic graphene PU composite material extruder, the matrix is divided into four secondary coating finish, contact rim as the first layer of graphene PU hybrid materials, supercritical extrusion the first layer in the nitrogen distributor through a certain amount of extrusion made with internal foam graphene PU micro bubbles using the laminated device is mixed, based on the first floor with second layers and third layers of graphene by foaming PU material, the four layer adopts PU graphene materials; four layer lamination process in the upper pressure roller and roller compaction of each layer, the hot pressing plate with the tire in the last cylinder drive on the matrix to impress the tire tread. A graphene PU foam tire manufacturing method and apparatus of the invention, by adding a certain amount of graphene in polyurethane and supercritical nitrogen micro bubble, made of PU tire has elasticity, thermal conductivity, more comfortable.

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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，其中有一套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。本专利技术提供的一种三维压印石墨烯PU轮胎制备方法，第二层和第三层泡空含量可以相同也可以不同，即第二层和第三层可以为同种材料，也可以为不同种材料，根据轮胎整体的弹性要求来确定材料的配比。因为通常胎体的中间层较厚，为了便于贴合，即使同种材料也分两层贴合。第三层因靠近胎面也可以软一些。四层都经过了层叠器的流道，石墨烯有了一定的取向，形成的轮胎耐扎刺能力提高，传导性也有提高，散热性得到改善。本专利技术提供一种三维压印石墨烯PU轮胎制造装备，主要由聚氨酯轮胎挤出部分和胎体压印部分组成。挤出部分主要由两台挤出机、氮气压缩机、汇流器、层叠器和机头组成；胎体压印部分主要由油缸、机架、热压板、压辊、轮辋和传动装置组成。本专利技术提供一种三维压印石墨烯PU轮胎制造装备，挤出部分中的汇流器两侧分别与挤出机相连，挤出材料选择聚氨酯与石墨烯的共混材料。汇流器中间入口与氮气压缩机联接，可在不同阶段通入预定量的超临界氮气。选择两台挤出机是便于气体的通入的流道设计。汇流器出口与层叠器相连，层叠器由n个层叠器单元，m次分割、扭转，可得到mn层复合材料膜层；层叠器出口联接挤出机头，机头靠近胎体压印部分的轮辋。本专利技术提供一种三维压印石墨烯PU轮胎制造装备，其中，胎体压印部分的油缸固定在机架上，油缸推杆与胎面热压板联接。机架上下分别联接上压辊和下压辊，上压辊和下压辊都与导出杆连接；轮辋通过夹持装置固定在转动轴上，转动轴一端联接伺服电机。本专利技术旨在提供一种三维压印石墨烯PU轮胎制造装备，其中，整个胎体挤出部分可向轮辋方向发生整体前后左右二维移动，同时机头可拆卸，根据轮辋尺寸进行调换。本专利技术旨在提供一种三维压印石墨烯PU轮胎制造装备，其中，胎体压印部分的热压板可在油缸的推动下做上下运动，热压板下侧刻有轮胎花纹；热压板可根据轮胎尺寸大小进行拆卸调换；热压板上侧均匀分布加热块，采用电磁加热方式；热压板花纹形状前端和末端吻合，无形状及尺寸差异。本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术采用可拆卸压印设备一次成型，能够生产加工多种尺寸轮胎，实现柔性制造。2、本专利技术提出一种石墨烯PU发泡轮胎，通过在聚氨酯材料中加入一定量的石墨烯，改善PU材料导热性，起到了散热作用，提高了轮胎的耐热性。3、本专利技术采用层叠技术，提高PU材料的强度，并将超临界氮气微气泡均匀化，制成轮胎具有弹性的PU轮胎，提高了轮胎的弹性，轮胎下沉量增大，舒适性增强。附图说明：图1为本专利技术一种三维压印石墨烯PU轮胎制造装备结构示意图。图2为本专利技术一种三维压印石墨烯PU轮胎断面示意图。图中，1-油缸，2-热压板，3-转动轴，4-下压棍，5-机架，6-轮辋，7-上压辊，8-机头，9-层叠器，10-汇流器，11-挤出机一，12-氮气压缩机，13-挤出机二，14-石墨烯PU，15-微发泡。具体实施方式：本专利技术旨在提供一种三维压印石墨烯PU轮胎制造方法及装置。具体实施方法为：第一步，首先进行材料配方，石墨烯按一定量加入传统聚氨酯轮胎材料中共混，得到轮胎胎体材料。第二步，整个挤出部前进，使机头8靠近轮辋；将石墨烯PU共混材料加入到挤出机1和挤出机2中塑化，通过汇流器10、层叠器9和机头8挤出石墨烯PU14材料片材；轮辋6在转动轴3的带动下沿逆时针转动，上压辊7将片材压到轮辋上，片材与轮辋发生粘接并随轮辋转动，片材前段转到下压辊4时，下压辊4探出对片材进一步压实，片材包裹轮辋一周后，挤出机停止挤出，片材切断，轮辋快速旋转，上压辊7、下压辊4对轮辋6进一步压实粘接。第三步，氮气压缩机12开始工作，挤出机工作，将超临界氮气通入汇流器10中，通过层叠器9、机头8制备出含有微气泡的发泡石墨烯PU片材，根据步骤2对轮辋进行第二层和第三层的包裹压实，第二层和第三层为微发泡15结构。第四步，氮气压缩机12停止工作，根据步骤2进行第四层进行包裹压实；第五步，初步压实后，上压辊、下压辊撤回，热压板2在油缸1的推动下下压，压印出轮胎花纹，一次压印后，热压板2撤回，轮辋转动一个角度，进行第二次压印，第二次压板的后端位置为第一次压印的前端位置，即与上一次压印花纹的无缝连接，保证花纹的流畅性、连续性。经过多次压印最终完成整个胎面的花纹压印，轮胎制作完成。由上述本专利技术一种三维压印石墨烯PU轮胎制造方法可知，本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维压印石墨烯PU轮胎制造方法，其特征在于：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。

【技术特征摘要】
1.一种三维压印石墨烯PU轮胎制造方法，其特征在于：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。2.根据权利要求1所述的一种三维压印石墨烯PU轮胎制造方法，其特征在于：轮辋采用合金材料或者碳纤维增强复合材料。3.根据权利要求1所述的一种三维压印石墨烯PU轮胎制造方法，其特征在于：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。4.根据权利要求1所述的一种三维压印石墨烯PU轮胎制造方法，其特征在于：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，其中有一套在汇流器有超临界氮气注入系统。5.根据权利要求1所述的一种三维压印石墨烯PU轮胎制造方法，其特征在于：第二层和第三层泡空含量，为同种材料。6.根据权利要求1所述的一种三维压印石墨烯P...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨卫民，谭晶，高晓东，丁玉梅，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11