一种实心免充气全塑车轮的制造方法及其产品与流程
本发明属于实心胎制造方法及产品技术领域，尤其涉及一种实心免充气全塑车轮的制造方法及其产品。
背景技术：
现有自行车以及电动车等低速交通工具的轮胎大多采用的是传统的橡胶充气胎，存在生产过程繁琐、需要经常充气且易扎破以及报废回收处理困难的问题，容易造成环境污染。目前填充型轮胎主要是填充聚氨酯或海绵橡胶，其中聚氨酯充填轮胎是采用灌注方式，通过气门嘴往轮胎胎体内注入聚氨酯橡胶，由于灌注具有一定的压力，聚氨酯在固化后，能够与轮辋紧固，从而形成一个整体；而海绵橡胶填充轮胎，通过海绵橡胶的发泡作用，海绵体在胎体内产生较大压力，使海绵体能够与轮辋紧固，但是无论是聚氨酯填充还是海绵橡胶填充都存在以下缺点：原材料成本高，是普通橡胶的2-3倍，且耐热性低，轮胎长期使用容易出现熔融的问题，从而使轮胎失去使用价值。
专利申请公布号为cn106394125a，申请公布日为2017.02.15的中国发明专利公开了一种填充型实心轮胎及其制备方法，在轮胎胎体内填充60-90%（占胎体内空间）的非发泡橡胶填充体后，再填充10-40%的海绵橡胶填充体，硫化时海绵橡胶填充体发泡膨胀，将非发泡橡胶填充胶片挤压密实，同时海绵橡胶填充体发泡产生的压力，使填充体和轮辋紧固在一起。
但是该发明专利中的制备方法存在方法步骤繁复，操作工艺难度大以及制备所得的实心轮胎使用效果差的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种实心免充气全塑车轮的制造方法及其产品，本发明具有方法步骤简单有效，操作工艺简便快捷以及制造所得的实心免充气全塑车轮使用效果好的优点。
本发明解决上述问题采用的技术方案是：一种实心免充气全塑车轮的制造方法，依次包括以下步骤：
s1、采用注射成型工艺，制造碳纤维车轮骨架；
s2、通过蒸汽模压成型工艺，利用e-tpu粒子在步骤s1中的碳纤维车轮骨架上制得e-tpu胎芯；
s3、将模具固定在步骤s2中的碳纤维车轮骨架和e-tpu胎芯的结合体上，往模具中通入cpu，粘结e-tpu胎芯并在e-tpu胎芯表面形成cpu胎面，制得完整的实心免充气全塑车轮。
进一步优选的技术方案在于：步骤s2中蒸汽模压成型工艺通过胎芯模具进行，步骤s3中cpu胎面固化工艺通过胎面模具进行，胎芯模具以及胎面模具均卡合固定在碳纤维车轮骨架上，且胎面模具的尺寸大于胎芯模具。
进一步优选的技术方案在于：步骤s2中蒸汽模压成型工艺依次包括以下三个操作工序：第一，将e-tpu粒子注入胎芯模具；第二，往模具内通入高温蒸汽；第三，往模具内通入冷却水进行冷却降温，得到e-tpu胎芯。
进一步优选的技术方案在于：步骤s2的蒸汽模压成型工艺中高温蒸汽温度为170-180℃、流速为11-12m3/min，通入持续时间为6-7min。
进一步优选的技术方案在于：步骤s2的蒸汽模压成型工艺中冷却水温度为8-12℃、流速为0.5-0.6m3/h，通入持续时间为10-15min。
进一步优选的技术方案在于：步骤s2中的e-tpu粒子通过超临界二氧化碳流体渗透物理发泡的方式制得。
进一步优选的技术方案在于：步骤s3中的胎面模具内设有用于在cpu胎面上形成花纹的凸出结构。
进一步优选的技术方案在于：制得的实心免充气全塑车轮后轮用e-tpu胎芯的密度为0.23-0.24g/cm3；前轮用e-tpu胎芯的密度为0.21-0.22g/cm3。
进一步优选的技术方案在于：制得的实心免充气全塑车轮后轮用e-tpu胎芯的邵氏硬度d为67-69；前轮用e-tpu胎芯的邵氏硬度d为63-64。
一种实心免充气全塑车轮的制造方法所制得的产品，包括碳纤维车轮骨架，套接在所述碳纤维车轮骨架上的e-tpu胎芯，以及粘结设置在所述e-tpu胎芯上的cpu胎面。
本发明的目的是提供一种实心免充气全塑车轮的制造方法及其产品，本发明具有方法步骤简单有效，操作工艺简便快捷以及制造所得的实心免充气全塑车轮使用效果好的优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中e-tpu胎芯和cpu胎面的位置结构示意图（图中e-tpu胎芯下端缩小处连同cpu胎面一起卡在碳纤维车轮骨架上，形成完整的车轮）。
具体实施方式
以下所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明的范围进行限定。
实施例1：如附图1以及附图2所示，一种实心免充气全塑车轮的制造方法，依次包括以下步骤：
s1、采用注射成型工艺，制造碳纤维车轮骨架；
s2、通过蒸汽模压成型工艺，利用e-tpu粒子在步骤s1中的碳纤维车轮骨架上制得e-tpu胎芯；
s3、将模具固定在步骤s2中的碳纤维车轮骨架和e-tpu胎芯的结合体上，往模具中通入cpu，粘结e-tpu胎芯并在e-tpu胎芯表面形成cpu胎面，制得完整的实心免充气全塑车轮。
在本实施例中，e-tpu胎芯直接成型在碳纤维车轮骨架上，成型后的e-tpu胎芯在碳纤维车轮骨架上直接处于安装完毕的状态，而另一方面，cpu胎面在e-tpu胎芯表面固化成型，形成车轮的耐磨表层，完成整个车轮的制造安装。
值得注意的是，e-tpu胎芯在蒸汽模压成型后，e-tpu粒子之间存在一定空隙，而cpu在固化时，部分进入并填补这些空隙，起到了加强胎芯使用强度和增加cpu胎面粘结固定效果的两个优点，cpu胎面类似“长在”e-tpu胎芯上。在本实施例中，e-tpu指的是新型热塑型聚氨酯弹性体，cpu指的是浇注型聚氨酯弹性体。
步骤s2中蒸汽模压成型工艺通过胎芯模具进行，步骤s3中cpu胎面固化工艺通过胎面模具进行，胎芯模具以及胎面模具均卡合固定在碳纤维车轮骨架上，且胎面模具的尺寸大于胎芯模具。
在本实施例中，e-tpu胎芯在成型后即位于碳纤维车轮骨架上，省去了胎芯卡合安装的过程，所以胎芯模具需要与碳纤维车轮骨架进行对接固定，而胎面模具用于cpu材料在e-tpu胎芯上形成cpu胎面，并且与部分e-tpu胎芯一起卡合在碳纤维车轮骨架，完成实心胎的安装，进而完成整个车轮的安装。
另一方面，在本实施例中，cpu胎面位于e-tpu胎芯外侧，其截面尺寸略大于e-tpu胎芯，所以两者成型用模具不通用，以保证实心胎制造成型的准确性。另一方面，胎芯模具以及胎面模具均需要保证对应胎芯和胎面在成型后能顺利卡合固定在碳纤维车轮骨架上，一次完成成型和安装两个操作步骤。
步骤s2中蒸汽模压成型工艺依次包括以下三个操作工序：第一，将e-tpu粒子注入胎芯模具；第二，往模具内通入高温蒸汽；第三，往模具内通入冷却水进行冷却降温，得到e-tpu胎芯。步骤s2的蒸汽模压成型工艺中高温蒸汽温度为170℃、流速为11m3/min，通入持续时间为6min。步骤s2的蒸汽模压成型工艺中冷却水温度为8℃、流速为0.5m3/h，通入持续时间为10min。
在本实施例中，蒸汽模压成型工艺主要包括e-tpu粒子高温蒸汽熔化粘结成型以及成型后冷却巩固两个步骤，其中高温蒸汽成型步骤具有热量充足、成型充分的优点；冷却巩固步骤具有冷却彻底，胎芯成型效果好的优点，进一步保证了实心胎本身的使用强度。
步骤s2中的e-tpu粒子通过超临界二氧化碳流体渗透物理发泡的方式制得。
在本实施例中，e-tpu粒子采用物理发泡的方式制得，保证了e-tpu粒子的制造过程以及整个实心胎的制造过程具有环保无污染、无危害的特点，另一方面，其中超临界二氧化碳流体渗透的成熟工艺运用在e-tpu粒子发泡过程中，使得发泡过程具有操作方便以及发泡效果好的优点。
步骤s3中的胎面模具内设有用于在cpu胎面上形成花纹的凸出结构。
在本实施例中，步骤s3中的胎面模具用于固化形成cpu胎面，其中cpu胎面向内需要进入e-tpu胎芯中存在的空隙处，以进行填补和加强使用强度，并与e-tpu胎芯牢牢粘结固定，cpu胎面向外需要结合轮胎模具内的凸出花纹，使得cpu胎面在固化后表面具有必要的轮胎胎纹，以保证基本的使用效果。
制得的实心免充气全塑车轮后轮用e-tpu胎芯的密度为0.23g/cm3；前轮用e-tpu胎芯的密度为0.21g/cm3，制得的实心免充气全塑车轮后轮用e-tpu胎芯的邵氏硬度d为67；前轮用e-tpu胎芯的邵氏硬度d为63。
在本实施例中，根据后轮使用强度大的特点，制得胎芯密度、胎芯邵氏硬度相对较高的后轮材料，以保证使用效果，这进一步保证了本实施例中方法的制造有效性和实用性。
一种实心免充气全塑车轮的制造方法所制得的产品，包括碳纤维车轮骨架1，套接在所述碳纤维车轮骨架1上的e-tpu胎芯2，以及粘结设置在所述e-tpu胎芯2上的cpu胎面3。
对本实施例中的实心胎产品，就胎芯断裂伸长量、胎芯10%伸长量需要的力以及胎面磨耗指数三个指标进行检验测试，并且配合实施例中前后轮两组不同对象的不同密度和硬度，进行分别测试，以检验本实施例中制造所得的实心胎的质量情况，并将结果记录到下表中。
实施例2：如附图1以及附图2所示，一种实心免充气全塑车轮的制造方法，依次包括以下步骤：
s1、采用注射成型工艺，制造碳纤维车轮骨架；
s2、通过蒸汽模压成型工艺，利用e-tpu粒子在步骤s1中的碳纤维车轮骨架上制得e-tpu胎芯；
s3、将模具固定在步骤s2中的碳纤维车轮骨架和e-tpu胎芯的结合体上，往模具中通入cpu，粘结e-tpu胎芯并在e-tpu胎芯表面形成cpu胎面，制得完整的实心免充气全塑车轮。
在本实施例中，e-tpu胎芯直接成型在碳纤维车轮骨架上，成型后的e-tpu胎芯在碳纤维车轮骨架上直接处于安装完毕的状态，而另一方面，cpu胎面在e-tpu胎芯表面固化成型，形成车轮的耐磨表层，完成整个车轮的制造安装。
值得注意的是，e-tpu胎芯在蒸汽模压成型后，e-tpu粒子之间存在一定空隙，而cpu在固化时，部分进入并填补这些空隙，起到了加强胎芯使用强度和增加cpu胎面粘结固定效果的两个优点，cpu胎面类似“长在”e-tpu胎芯上。在本实施例中，e-tpu指的是新型热塑型聚氨酯弹性体，cpu指的是浇注型聚氨酯弹性体。
步骤s2中蒸汽模压成型工艺通过胎芯模具进行，步骤s3中cpu胎面固化工艺通过胎面模具进行，胎芯模具以及胎面模具均卡合固定在碳纤维车轮骨架上，且胎面模具的尺寸大于胎芯模具。
在本实施例中，e-tpu胎芯在成型后即位于碳纤维车轮骨架上，省去了胎芯卡合安装的过程，所以胎芯模具需要与碳纤维车轮骨架进行对接固定，而胎面模具用于cpu材料在e-tpu胎芯上形成cpu胎面，并且与部分e-tpu胎芯一起卡合在碳纤维车轮骨架，完成实心胎的安装，进而完成整个车轮的安装。
另一方面，在本实施例中，cpu胎面位于e-tpu胎芯外侧，其截面尺寸略大于e-tpu胎芯，所以两者成型用模具不通用，以保证实心胎制造成型的准确性。另一方面，胎芯模具以及胎面模具均需要保证对应胎芯和胎面在成型后能顺利卡合固定在碳纤维车轮骨架上，一次完成成型和安装两个操作步骤。
步骤s2中蒸汽模压成型工艺依次包括以下三个操作工序：第一，将e-tpu粒子注入胎芯模具；第二，往模具内通入高温蒸汽；第三，往模具内通入冷却水进行冷却降温，得到e-tpu胎芯。步骤s2的蒸汽模压成型工艺中高温蒸汽温度为175℃、流速为11m3/min，通入持续时间为6min。步骤s2的蒸汽模压成型工艺中冷却水温度为10℃、流速为0.5m3/h，通入持续时间为12min。
在本实施例中，蒸汽模压成型工艺主要包括e-tpu粒子高温蒸汽熔化粘结成型以及成型后冷却巩固两个步骤，其中高温蒸汽成型步骤具有热量充足、成型充分的优点；冷却巩固步骤具有冷却彻底，胎芯成型效果好的优点，进一步保证了实心胎本身的使用强度。
步骤s2中的e-tpu粒子通过超临界二氧化碳流体渗透物理发泡的方式制得。
在本实施例中，e-tpu粒子采用物理发泡的方式制得，保证了e-tpu粒子的制造过程以及整个实心胎的制造过程具有环保无污染、无危害的特点，另一方面，其中超临界二氧化碳流体渗透的成熟工艺运用在e-tpu粒子发泡过程中，使得发泡过程具有操作方便以及发泡效果好的优点。
步骤s3中的胎面模具内设有用于在cpu胎面上形成花纹的凸出结构。
在本实施例中，步骤s3中的胎面模具用于固化形成cpu胎面，其中cpu胎面向内需要进入e-tpu胎芯中存在的空隙处，以进行填补和加强使用强度，并与e-tpu胎芯牢牢粘结固定，cpu胎面向外需要结合轮胎模具内的凸出花纹，使得cpu胎面在固化后表面具有必要的轮胎胎纹，以保证基本的使用效果。
制得的实心免充气全塑车轮后轮用e-tpu胎芯的密度为0.23g/cm3；前轮用e-tpu胎芯的密度为0.22g/cm3，制得的实心免充气全塑车轮后轮用e-tpu胎芯的邵氏硬度d为68；前轮用e-tpu胎芯的邵氏硬度d为63。
在本实施例中，根据后轮使用强度大的特点，制得胎芯密度、胎芯邵氏硬度相对较高的后轮材料，以保证使用效果，这进一步保证了本实施例中方法的制造有效性和实用性。
一种实心免充气全塑车轮的制造方法所制得的产品，包括碳纤维车轮骨架1，套接在所述碳纤维车轮骨架1上的e-tpu胎芯2，以及粘结设置在所述e-tpu胎芯2上的cpu胎面3。
对本实施例中的实心胎产品，就胎芯断裂伸长量、胎芯10%伸长量需要的力以及胎面磨耗指数三个指标进行检验测试，并且配合实施例中前后轮两组不同对象的不同密度和硬度，进行分别测试，以检验本实施例中制造所得的实心胎的质量情况，并将结果记录到下表中。
实施例3：如附图1以及附图2所示，一种实心免充气全塑车轮的制造方法，依次包括以下步骤：
s1、采用注射成型工艺，制造碳纤维车轮骨架；
s2、通过蒸汽模压成型工艺，利用e-tpu粒子在步骤s1中的碳纤维车轮骨架上制得e-tpu胎芯；
s3、将模具固定在步骤s2中的碳纤维车轮骨架和e-tpu胎芯的结合体上，往模具中通入cpu，粘结e-tpu胎芯并在e-tpu胎芯表面形成cpu胎面，制得完整的实心免充气全塑车轮。
在本实施例中，e-tpu胎芯直接成型在碳纤维车轮骨架上，成型后的e-tpu胎芯在碳纤维车轮骨架上直接处于安装完毕的状态，而另一方面，cpu胎面在e-tpu胎芯表面固化成型，形成车轮的耐磨表层，完成整个车轮的制造安装。
值得注意的是，e-tpu胎芯在蒸汽模压成型后，e-tpu粒子之间存在一定空隙，而cpu在固化时，部分进入并填补这些空隙，起到了加强胎芯使用强度和增加cpu胎面粘结固定效果的两个优点，cpu胎面类似“长在”e-tpu胎芯上。在本实施例中，e-tpu指的是新型热塑型聚氨酯弹性体，cpu指的是浇注型聚氨酯弹性体。
步骤s2中蒸汽模压成型工艺通过胎芯模具进行，步骤s3中cpu胎面固化工艺通过胎面模具进行，胎芯模具以及胎面模具均卡合固定在碳纤维车轮骨架上，且胎面模具的尺寸大于胎芯模具。
在本实施例中，e-tpu胎芯在成型后即位于碳纤维车轮骨架上，省去了胎芯卡合安装的过程，所以胎芯模具需要与碳纤维车轮骨架进行对接固定，而胎面模具用于cpu材料在e-tpu胎芯上形成cpu胎面，并且与部分e-tpu胎芯一起卡合在碳纤维车轮骨架，完成实心胎的安装，进而完成整个车轮的安装。
另一方面，在本实施例中，cpu胎面位于e-tpu胎芯外侧，其截面尺寸略大于e-tpu胎芯，所以两者成型用模具不通用，以保证实心胎制造成型的准确性。另一方面，胎芯模具以及胎面模具均需要保证对应胎芯和胎面在成型后能顺利卡合固定在碳纤维车轮骨架上，一次完成成型和安装两个操作步骤。
步骤s2中蒸汽模压成型工艺依次包括以下三个操作工序：第一，将e-tpu粒子注入胎芯模具；第二，往模具内通入高温蒸汽；第三，往模具内通入冷却水进行冷却降温，得到e-tpu胎芯。步骤s2的蒸汽模压成型工艺中高温蒸汽温度为180℃、流速为12m3/min，通入持续时间为7min。步骤s2的蒸汽模压成型工艺中冷却水温度为12℃、流速为0.6m3/h，通入持续时间为15min。
在本实施例中，蒸汽模压成型工艺主要包括e-tpu粒子高温蒸汽熔化粘结成型以及成型后冷却巩固两个步骤，其中高温蒸汽成型步骤具有热量充足、成型充分的优点；冷却巩固步骤具有冷却彻底，胎芯成型效果好的优点，进一步保证了实心胎本身的使用强度。
步骤s2中的e-tpu粒子通过超临界二氧化碳流体渗透物理发泡的方式制得。
在本实施例中，e-tpu粒子采用物理发泡的方式制得，保证了e-tpu粒子的制造过程以及整个实心胎的制造过程具有环保无污染、无危害的特点，另一方面，其中超临界二氧化碳流体渗透的成熟工艺运用在e-tpu粒子发泡过程中，使得发泡过程具有操作方便以及发泡效果好的优点。
步骤s3中的胎面模具内设有用于在cpu胎面上形成花纹的凸出结构。
在本实施例中，步骤s3中的胎面模具用于固化形成cpu胎面，其中cpu胎面向内需要进入e-tpu胎芯中存在的空隙处，以进行填补和加强使用强度，并与e-tpu胎芯牢牢粘结固定，cpu胎面向外需要结合轮胎模具内的凸出花纹，使得cpu胎面在固化后表面具有必要的轮胎胎纹，以保证基本的使用效果。
制得的实心免充气全塑车轮后轮用e-tpu胎芯的密度为0.24g/cm3；前轮用e-tpu胎芯的密度为0.22g/cm3，制得的实心免充气全塑车轮后轮用e-tpu胎芯的邵氏硬度d为69；前轮用e-tpu胎芯的邵氏硬度d为64。
在本实施例中，根据后轮使用强度大的特点，制得胎芯密度、胎芯邵氏硬度相对较高的后轮材料，以保证使用效果，这进一步保证了本实施例中方法的制造有效性和实用性。
一种实心免充气全塑车轮的制造方法所制得的产品，包括碳纤维车轮骨架1，套接在所述碳纤维车轮骨架1上的e-tpu胎芯2，以及粘结设置在所述e-tpu胎芯2上的cpu胎面3。
对本实施例中的实心胎产品，就胎芯断裂伸长量、胎芯10%伸长量需要的力以及胎面磨耗指数三个指标进行检验测试，并且配合实施例中前后轮两组不同对象的不同密度和硬度，进行分别测试，以检验本实施例中制造所得的实心胎的质量情况，并将结果记录到下表中。
将上述三个实施例中的检验测试结果记录如下表：
从上表中可以看出，三个实施例中所制得的实心胎均具有密度小、弹性大以及耐磨度高的优点，具有很好的使用效果，另一方面，由于车轮主体由全塑构成，不同于现有技术的硫化橡胶，本实施例具有车轮使用后易回收，节能环保的优点
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种修改。这些都是不具有创造性的修改，只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
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