轮子制造技术

本发明专利技术涉及一种轮子，其包含金属盘和轮辋，所述轮辋包含金属部件和存在于所述轮辋的金属部件的外表面上的连续纤维增强复合材料部件，其中所述连续纤维增强复合材料部件包含熔融温度为至少180℃的半结晶聚酰胺。本发明专利技术还涉及制备轮子的方法以及用于制造所述轮子的带材。

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【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】轮子本专利技术涉及轮子，所述轮子包含金属盘和轮辋，所述轮辋包含金属部件。本专利技术还涉及制备这些轮子的方法。用于自动车行业(用于汽车和卡车)的轮子必须满足许多要求，例如耐久性试验-如转弯疲劳、轮辋滚动疲劳、双轴疲劳、13°冲击和轮子刚度、耐腐蚀性需求(例如针对燃料和风化)以及车辆动力学、完整性和规章。用于自动车行业的轮子通常具有至少200kg的轮子负载能力，以便将它们与例如自行车的轮子区分开。为了减少二氧化碳排放，重要的是轮子尽可能轻，而不必牺牲轮子的功能性、安全性和耐久性。如今，轮子由金属组成，以确保这些性质。然而，金属的缺点是相当重。因此，本专利技术的一个目标是提供可以更轻的轮子，且对耐久性和功能性的损害最小。出乎意料地，该目标通过这样的轮子得以实现，所述轮子包含金属盘和轮辋，所述轮辋包含金属部件和存在于所述轮辋的金属部件的外表面上的连续纤维增强复合材料部件，其中所述连续纤维增强复合材料部件包含熔融温度为至少180℃的半结晶聚酰胺。根据本专利技术的轮子比常规的金属轮子轻，同时提供的耐久性足以满足当前汽车和卡车要求。根据本专利技术的轮子允许更好的燃料效率，因此更低的二氧化碳排放。所述轮子还可以允许改进的驾驶行为例如精确操纵、改进的转向特征、更灵敏的加速和制动。所述轮子可以允许更好的道路接触，从而增强一般安全性。出乎意料地，根据本专利技术的轮子的寿命与全金属轮子的寿命相当，而不需要牺牲功能要求，例如最大速度或最大距离。根据本专利技术的轮子可被用作已知金属轮子的完全替代品，从而在车辆寿命期间充分有益于重量减轻。轮子根据本专利技术的轮子包含金属盘和轮辋，所述轮辋包含金属部件和连续纤维增强复合材料部件。金属盘是本领域技术人员已知的部件，可以由例如钢或铝制成。金属盘和包含金属部件的轮辋可以由一个部件制成，对于其中金属是铝的轮子而言可能通常是这种情况。然而，金属盘和包含金属部件的轮辋也可以由两个部件组装而成，对于其中金属为钢的轮子通常是这种情况。轮辋的金属部件的外表面被定义为朝向轮胎的表面，与盘存在的一侧相对。轮子的轮辋包含金属部件和连续纤维增强复合材料部件，所述复合材料包含熔融温度为至少180℃的半结晶聚酰胺。与全塑料轮子相比，具有金属和复合材料的轮辋的优点在于：轮辋的金属部件允许散热，以防止复合材料中的半结晶聚酰胺在制动时熔化。图1示出了轮辋的横截面部分，也称为现有技术中已知的轮辋轮廓。1轮缘(Flange)2胎圈座(Beadseat)3胎圈峰(Beadhump)4半径(Radius)5下落中心(Dropcenter)6下落槽(Dropwell)图2示出了根据本专利技术的轮子的轮辋的横截面部分，其中在胎圈座、下落中心和下落槽处存在复合材料。连续纤维增强复合材料部件存在于轮辋的金属部件的外表面上。优选地，连续纤维增强复合材料部件存在于胎圈座(2)、下落槽(6)或下落中心(5)中的至少一个处或其组合处。更优选地，连续纤维增强复合材料部件存在于至少下落槽(6)处，甚至更优选地下落槽(6)和至少一个胎圈座(2)处，最优选地下落槽(6)、胎圈座(2)和下落中心(5)处。连续纤维增强复合材料也可仅存在于下落中心处。连续纤维增强复合材料也可存在于半径和胎圈峰处。本专利技术涉及一种轮子，其优选地具有至少200kg的轮子负载能力。轮子负载能力被定义为待由多个轮子承载的车辆的总重量除以承载车辆的轮子的总数。与具有较低轮子负载能力的轮子相比，具有较高轮子负载能力的轮子对于较重的车辆来说是必需的，因为这些车辆需要更高的安全性并且从重量减轻获益更多。该轮子具有存在于轮辋的金属部件的外表面上的连续纤维增强复合材料部件，优选地，其中连续纤维沿径向定向。包含半结晶聚酰胺的连续纤维增强复合材料包含半结晶聚酰胺的连续纤维增强复合材料部件在本文中被理解为连续纤维存在于至少半结晶聚酰胺中的复合材料，在本文中也被称为复合材料。连续纤维增强复合材料部件包含熔融温度为至少180℃的半结晶聚酰胺，例如PA-6、PA-66、PA-66/6、PA-6/66、PA-6/6T、PA-66/6T、PA-610、PA-410、PA-12、PA-46、PA-510、PA-612以及它们的共混物和共聚酰胺。“半结晶聚酰胺”在本文中被理解为，在加热速率为10℃/分钟的第二加热运行中根据ASTMD3418-08使用差示扫描量热法(DSC)时，具有至少20焦耳/克的熔化焓的聚酰胺。聚酰胺的熔融温度可以通过ISO11357-1/-3在第二加热运行中以10℃/min的加热速率测定。优选地，熔融温度为至少190℃，更优选至少200℃，甚至更优选至少210℃，最优选至少230℃。较高的聚酰胺熔融温度允许较高的残余机械性能和因此在制动期间的控制温度下的安全性。如果存在多于一种半结晶聚酰胺，则熔融温度被定义为存在的半结晶的最高熔融温度。连续纤维增强复合材料部件通常包含相对于连续纤维增强复合材料的总体积为25-90体积％的半结晶聚酰胺，优选体积百分比为35-90体积％，更优选为45-80体积％，甚至更优选为45-70体积％。聚酰胺如NylonPlasticsHandbook,MelvinI.Kohan,HanserPublishers,1995,第5页中所述。PA-66是指聚(己二酰己二胺)，其中单体单元衍生自六亚甲基二胺和己二酸。PA-410是半结晶聚酰胺，其中单体单元衍生自1,4-二氨基丁烷和癸二酸。聚酰胺可以指均聚酰胺和共聚酰胺，以及共混物。“均聚酰胺”在本文中被理解为由衍生自以下物质的单体单元组成的聚酰胺：·氨基酸A，或·二胺B和二酸C。均聚酰胺可含有少量其它单元，所述其它单元不属于氨基酸类、二胺类或二元酸类，如一元酸或一元胺。均聚酰胺也可被称为PA-A或PA-BC。共聚酰胺可被称为例如PA-A/MN或PA-BC/MN或PA-A/Q或PA-BC/Q，其中各种字母表示衍生自不同类型的氨基酸类(A和Q)、二胺类(B或M)或二酸类(C或N)的单体单元。如果存在两种以上不同类型的单体单元，则共聚酰胺的命名法可以是例如PA-A/MN/XY。聚酰胺的共混物被表示为PA-A/PA-BC，其中“/”被放置在共混的两种类型的聚酰胺之间。术语“它们的共聚酰胺”应被理解为共聚酰胺的主要组分由列表中列出的聚酰胺组成，共聚酰胺的少数组分由与所述聚酰胺不同的单体单元组成。优选地，使用PA-66、PA-410及它们的共聚酰胺，因为它们展示出耐热性和耐环境性(例如耐路盐性)的组合。更优选地，使用PA-410，因为PA-410出乎意料地显示出对路盐以及来自橡胶轮胎的残余物(例如硫酸)的耐受性。由于复合材料位于轮子内侧，因此其可能会遭受到从橡胶轮胎中迁移出的残留物。最优选地，连续纤维增强复合材料部件包含相对于连续纤维增强复合材料的总体积为40-80体积％的半结晶聚酰胺，其中所述半结晶聚酰胺选自PA-66和PA-410及它们的共聚酰胺，所述连续纤维选自玻璃纤维和碳纤维，并且其中相对于连续纤维增强复合材料的总体积，连续纤维以20-55体积％的体积百分比存在。连续纤维连续纤维增强复合材料部件包含连续纤维。连续纤维本身在本领域中是已知的，也称为无端纤维，在本文中被理解为在加工之前具有至少500的纵横比。术语“连续纤维”在本文中被定义为一种或多种单独本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轮子，其包含金属盘和轮辋，所述轮辋包含金属部件和存在于所述轮辋的金属部件的外表面上的连续纤维增强复合材料部件，其中所述连续纤维增强复合材料部件包含熔融温度为至少180℃的半结晶聚酰胺。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.21 EP 16180531.21.一种轮子，其包含金属盘和轮辋，所述轮辋包含金属部件和存在于所述轮辋的金属部件的外表面上的连续纤维增强复合材料部件，其中所述连续纤维增强复合材料部件包含熔融温度为至少180℃的半结晶聚酰胺。2.根据权利要求1所述的轮子，其中所述轮子的负载能力为至少200kg。3.根据权利要求1或2所述的轮子，其中所述连续纤维增强复合材料部件在径向上具有连续纤维。4.根据前述权利要求中任一项所述的轮子，其中所述连续纤维增强复合材料部件位于胎圈座(2)、下落槽(6)或下落中心(5)中的至少一个处或其组合处。5.根据前述权利要求中任一项所述的轮，其中所述半结晶聚酰胺选自由PA-6、PA-66、PA-66/6、PA-6/66、PA-6/6T、PA-66/6T、PA-610、PA-410、PA-12、PA-46、PA-510、PA-612以及它们的共混物和共聚酰胺组成的组。6.根据前述权利要求中任一项所述的轮子，其中所述连续纤维选自由玻璃纤维、碳纤维、...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·路多尔福·斯特凡·休斯曼，贾科莫·皮尔费蒂，
申请(专利权)人：帝斯曼知识产权资产管理有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL