多TG碳纤维轮圈及其制备方法技术

多TG碳纤维轮圈，由碳纤维复合材料制成，包括两个相交的侧壁和一连接桥，所述连接桥两边区隔出一用于放置内胎的胎位孔槽和一个“V”形内腔体，二者呈上下排列，所述胎位孔槽和连接桥附近对应的侧壁为刹车边，所述刹车边和连接桥组合成截面为“H”形结构，其特征在于，所述“H”形结构与所述内腔体对应的侧壁分别采用2种或2种以上不同TG的环氧树脂碳纤维材料，其中，所述“H”形结构采用180℃以上高TG的环氧树脂碳纤维材料，所述内腔体对应的侧壁采用180℃以下低TG的环氧树脂碳纤维材料。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种多TG碳纤维轮圈及其制备方法，轮圈由碳纤维复合材料制成，包括两个相交的侧壁和一连接桥，连接桥两边区隔出一用于放置内胎的胎位孔槽和一个“V”形内腔体，二者呈上下排列，胎位孔槽和连接桥附近对应的侧壁为刹车边，刹车边和连接桥组合成截面为“H”形结构，“H”形结构与内腔体对应的侧壁分别采用2种或2种以上不同TG的环氧树脂碳纤维材料。本专利技术在承受胎压的刹车区域，采用180℃以上高TG的环氧树脂碳纤维材料，有效降低了轮圈的烧框风险，既提高轮圈的安全性，兼顾产品的轻量及安全两方面的要求；在非刹车部分,采180℃以下低TG的环氧树脂碳纤维材料，具有良好的刚性和韧性，提高产品耐冲击强度。【专利说明】多TG碳纤维轮圈及其制备方法
本专利技术涉及自行车配件应用领域，尤其是一种多TG碳纤维轮圈及其制备方法。
技术介绍
自行车运动是一项对人身体非常有益处的有氧户外运动，在欧美等发达国家得到广泛的开展。据统计，在美国，大约有1/3之一的户外运动是自行车运动。由此可见此运动开展的普遍性。自行车也从我们印象中传统的交通工具变成健身器材。各个厂商无不努力改进产品设计，制造工艺，使用更好的材料，以求得更好的自行车。制造自行车的材料，已经从钢材，逐步变成铝合金，以追求轻量化。近年来，更是大规模使用昂贵的碳纤维材料来制作自行车车身。相对于车身，自行车的轮圈更是心脏。它的作用，就相当于汽车的发动机。由此可见其重要性。各个厂家无不下大力气研制更好的自行车轮圈，纷纷采用新材料新工艺，以研制更轻更省力的产品。对于轮圈来说，要使之更轻更省力，主要有两个因素。一是轮圈的重量，一是轮圈的风阻。轻的轮圈发力快，爬坡轻快，这很好理解。而对于风阻来说，当高速骑行时，风阻就变得非常的关键。一般认为，风阻跟速度的平方成正比。所以，低风阻的设计越来越流行。为了获得低的风阻，纷纷将截面设计成流线型。截面的加高，势必增加重量，所以，必须在重量与低风阻有所取舍。对于重量而言，相比于钢，铝合金材料，碳纤维复合材料具有无可比拟的优越性。碳纤维复合材料(CFRP)，其强度比钢强，但密度只有1.6g/cm3,只有钢的1/5，跟铝合金相t匕，其模量是铝的10倍，抗拉强度是铝的2倍，但重量只有铝合金的40%。所以，碳纤材料广泛用来制作自行车轮圈。现有的碳纤维自行车轮圈一般采用环氧树脂预浸料，经叠层，加热加压成型制得。其成型温度一般在150°C，成型时间45-60分钟。习用的环氧树脂的玻璃转化点(也称为TG)在100-130°C。用这种材料及成型工艺制得的轮圈轻量，强度高。但这种轮圈的缺点是，在使用过程中，遇到长下坡时，因为需要长时间刹车，刹车边的温度会达到180°C左右，由于刹车边使用的环氧树脂的TG点只有100°C -130°C，在胎压的作用下，安置内胎的槽孔软化并张开，导致突然间爆胎，造成摔车事故，从而产生对骑乘者的安全伤害。这种现象俗称烧框。有业者研究使用TG超过220°C的环氧树脂来制作轮圈。但220°C TG的环氧树脂虽然能解决在刹车产生的高温情况下的安全问题，但这种树脂衍生了很多问题。首先，这种高TG树脂的成型条件苛刻，需要220°C以上，并且成型时间长达4个小时以上，产量低下，成型成本高昂，难以大规模应用；其次，材料价格昂贵，其价格是普通TG树脂的10倍以上，大规模推广受限制；第三，是材料的层间结合强度差，难以耐很高的胎压;第四，材质比较脆，耐撞击强度低下，导致在一般使用的条件下，如果碰到撞击，轮圈很容易损坏，也很容易对骑乘者产生伤害。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述存在的问题，提供一种多TG碳纤维轮圈，克服了现有技术的不足，在刹车部分，采用180°C以上高TG的环氧树脂碳纤维材料，充分保障了产品在刹车时高温下的强度，确保了产品的安全性；非刹车部分，采180°C以下低TG的环氧树脂碳纤维材料，可以提高产品耐冲击强度。不同TG的环氧树脂材料得到合理化的使用，使材料成本得到合理的控制，可大规模推广使用。还提供一种多TG碳纤维轮圈的制备方法，产品的结构一次性整体成型，提高了产品的强度、耐用度和安全性，实用性高，成本合理。本专利技术采用如下技术方案:多TG碳纤维轮圈，由碳纤维复合材料制成，包括两个相交的侧壁和一连接桥，所述连接桥两边区隔出一用于放置内胎的胎位孔槽和一个“V”形内腔体，二者呈上下排列，所述胎位孔槽和连接桥附近对应的侧壁为刹车边，所述刹车边和连接桥组合成截面为“H”形结构，其特征在于，所述“H”形结构与所述内腔体对应的侧壁分别采用2种或2种以上不同TG的环氧树脂碳纤维材料，其中，所述“H”形结构采用180°C以上高TG的环氧树脂碳纤维材料，所述内腔体对应的侧壁采用180°C以下低TG的环氧树脂碳纤维材料。优选的，所述“H”形结构采用的环氧树脂碳纤维材料TG在190°C以上。进一步的，所述“H”形结构采用的环氧树脂碳纤维材料TG的范围是190°C至220。。。优选的，所述内腔体对应的侧壁采用的环氧树脂碳纤维材料TG范围是100°C至180。。。进一步的，所述内腔体对应的两侧壁相交处采用的环氧树脂碳纤维材料TG值的范围是100°C至130°c;内腔体对应的其余侧壁采用的环氧树脂碳纤维材料TG范围是150°C至 180 0C ο进一步的，所述内腔体对应的侧壁采用的环氧树脂碳纤维材料TG是120°C。上述多TG碳纤维轮圈的制备方法，包括以下步骤: 步骤1、“H”形结构碳圈成型:制作一个“H”形槽的成型模具，将高TG的碳纤维树脂预浸布铺层在此模具的“H”形槽上，将模具锁紧后放入高温烤箱中成型，脱模备用； 步骤2、“V”形内腔体碳圈成型:将低TG的碳纤维树脂预浸布依据轮圈的内腔体形状叠层成一个截面为“V”形的内腔体碳圈，在V形内腔体碳圈的开口处，预留有与“H”形结构碳圈结合的碳纤维预浸片材，分别为胎位槽孔片材和内腔体底部片材，两者间用离型材料隔开；将气袋置入V形内腔体碳圈的槽中； 步骤3、将“H”形结构碳圈放置“V”形内腔体碳圈的开口处的对应位置，开口处两边的胎位槽孔片材贴合在“H”形结构碳圈的外表面，内腔体底部片材贴合在“H”形结构碳圈内表面，依据胎位槽孔和内腔体的形状进行叠层，从而制得轮圈预型品； 步骤4、将轮圈预型品放入钢制模具中，然后放入成型设备中，合模，往成型气袋中充高压气体成型； 步骤5、将成型的轮圈毛胚品去除毛边，取出成型气袋；在胎位孔槽和腔室底部钻孔；表面进行烤漆处理。优选的，成型模具中包括2块用软质材料制成的，并分别与“H”形结构碳圈上、下部份的内部形状吻合的芯模，将高TG的碳纤维树脂预浸布分别包裹在芯模的表面，再置入成型模具中。优选的，在步骤2中，将TG范围在100°C至130°C的碳纤维树脂预浸布铺设成两侧壁相交处的碳圈，在此碳圈外部铺设TG范围在150°C至180°C的碳纤维树脂预浸布，形成一个截面为“V”形的内腔体碳圈。优选的，在步骤I中，所述烤箱中的成型温度为200°C以上，加热时间为6小时；或烤箱中的成型温度为220°C以上，加热时间为4小时。本专利技术具有以下有益之处:1、在承受胎压的刹车区域，采用180°C以上高TG的环氧树脂碳纤维材料，充分保障了产品在刹车时高温下的强度，有效降低了轮圈的烧框风本文档来自技高网...

【技术保护点】
多TG碳纤维轮圈，由碳纤维复合材料制成，包括两个相交的侧壁和一连接桥，所述连接桥两边区隔出一用于放置内胎的胎位孔槽和一个“V”形内腔体，二者呈上下排列，所述胎位孔槽和连接桥附近对应的侧壁为刹车边，所述刹车边和连接桥组合成截面为“H”形结构，其特征在于，所述“H”形结构与所述内腔体对应的侧壁分别采用2种或2种以上不同TG的环氧树脂碳纤维材料，其中，所述“H”形结构采用180℃以上高TG的环氧树脂碳纤维材料，所述内腔体对应的侧壁采用180℃以下低TG的环氧树脂碳纤维材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘五瑞，蔡圣堂，
申请(专利权)人：厦门碳帝复合材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：