CN100587287C - 无石棉无金属汽车用鼓式制动器衬片及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种无石棉无金属汽车用鼓式制动器衬片及其生产工艺，所述鼓式制动器衬片各组份的配方为：聚丙烯腈纤维1～10%、腰果壳油摩擦粉2～10%、重晶石粉8～20%、重质碳酸钙5～25%、粉末丁腈橡胶2～15%、矿物纤维2～6%、石墨3～18%、锆英粉1～10%、腰果壳油改性酚醛树脂10～15%、预混料3～15%、玻璃纤维2～15%。生产工艺为把所述组分分叁次搅拌混合最后形成的物料按鼓式制动器衬片所需规格称取所需量后，冷压成型为冷坯，热压成型、热处理及研磨、钻孔步骤后加工制成成品。该配方制品的主要特点是：轻量化、孔隙度高、摩擦系数稳定、低硬度，刹车灵敏、舒适、无噪音，符合环保要求。
Description
技术领域：
本发明属于汽车制动系统技术领域，尤其涉及一种汽车用鼓式制动器衬片生产配方及其生产工艺。
背景技术：
制动器衬片是汽车等机动车辆必不可少的配件之一，是关系到人身的安全。它主要由粘结剂、增强材料、摩擦填料三部分组成，上个世纪90年代前所用的增强材料主要是以石棉为主，而石棉会导致环境污染与危害人身健康。随着中国加入WTO新形势，汽车工业快速发展，汽车配件采购也成为全球化发展的趋势，制动器衬片的用量在逐年增加，对其性能也提出更高的要求。为了与国际市场接轨，国内汽车摩擦材料行业纷纷研究开发无石棉产品，其中有采用钢纤维代替石棉，然而这种配方鼓式制动器衬片都有硬度高、伤及对偶等缺点。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种无石棉无金属汽车用鼓式制动器衬片的生产配方及其生产工艺，不仅解决了使用石棉造成环境污染的问题，又能避免使用钢纤维导致硬度过高、伤及对偶与热膨胀等弊病。由于采用预混料技术，有效调节了摩擦材料结构与摩擦工况，从而有效控制了摩擦材料密度、气孔率、可压缩性与导热性。其制品主要优点是：轻量化、孔隙度高、摩擦系数稳定、低硬度，刹车灵敏、舒适、无噪音，符合环保要求。
本发明的目的是这样实现的，先将所述配比量的聚丙烯腈有机纤维、腰果壳油摩擦粉、重晶石粉、重质碳酸钙、粉末丁腈橡胶进行搅拌混合5-8分钟，再加入所述配比量的矿物纤维、磷片石墨、锆英粉、腰果壳油改性酚醛树脂、预混料进行搅拌混合10-15分钟，最后加入所述配比量的玻璃纤维再搅拌混合5-8分钟，经上述叁次搅拌混合的物料按鼓式制动器衬片所需规格称取所需量后，在压强8-15Mpa、时间为1-5秒下进行冷压成型为冷坯，将压制的冷坯通过热压机，在温度为140～160℃、压强为14～16Mpa的条件下热压成型，热压成型时间根据衬片的厚度而定，一般为10～50分钟，再经温度160-200℃、时间16-24小时的热处理及研磨、钻孔步骤后加工制成成品。上述混合物料各组份的重量百分比配方为：聚丙烯腈纤维1～10％、腰果壳油摩擦粉2～10％、重晶石粉8～20％、碳酸钙5～25％、粉末丁腈橡胶2～15％、矿物纤维2～6％、石墨3～18％、锆英粉1～10％、腰果壳油改性酚醛树脂10～15％、预混料3～15％、玻璃纤维2～15％，石墨优选磷片石墨，碳酸钙优选重质碳酸钙；所述的预混料由聚丙烯腈纤维、腰果壳油改性酚醛树脂、粉末丁腈橡胶、重晶石粉、腰果壳油焦炭粉及水按3-7∶12-17∶18-23∶22-28∶16-20∶15-19比例称量后，经充分搅拌混合，通过造粒机制成预混料，再经温度100-150℃、适宜时间热处理后而成。本发明所述的各组分重量百分比之和为100％。
上述的1)丁腈橡胶：粘接剂。具有较好的抗拉强度和耐热性，质地柔软，低温摩擦性能较好，可减少制动振颤和噪音。而粉末丁腈橡胶优点是：使用方便，能直接与树脂、纤维、填料等混合使用，其用量不受工艺条件限制，可根据制品机械强度、硬度及其它性能的要求，来调节其用量多少。但其价格较高，一般只有产品性价比较高的产品使用。
2)石墨：减摩材料。质软，具有良好的导电、导热和耐高温性能。而天然石墨，如磷片石墨，润滑性好，减摩作用好，可使摩擦表面传热、散热速度快，制动柔和。本发明也可用天然石墨作配方成分。
3)重晶石粉：增摩材料。作用是是使摩擦系数稳定，磨损小，特别是在高温下，它能形成稳定的摩擦界层，能防止对偶材料表面擦伤，使对偶表面磨得更光洁。
本发明具有如下特点，应用预混料技术，经过多年研发试生产而成的先进性配方与工艺。它是将矿物纤维、玻璃纤维、聚丙烯腈纤维等按一定比例充分搅拌混合为骨架材料，以腰果壳油改性酚醛树脂、粉末丁腈橡胶为粘接剂，以腰果壳油摩擦粉、重晶石粉、磷片石墨、重质碳酸钙、锆英粉等为摩擦性能调节剂，从而优化摩擦性能组合。由于采用预混料技术，有效调节了摩擦材料结构与摩擦工况，从而有效控制了摩擦材料密度、气孔率、可压缩性与导热性。经搅拌、冷压成型、热压成型、热处理、研磨、钻孔等加工制成。在生产和使用过程中均无危害和污染，解决了原有摩擦材料硬度过高与使用过程中出现热膨胀的问题。本发明的配方中的成分具有协同作用，制得的鼓式制动器衬片的性能比已有的产品机械性能指标如摩擦系数、磨耗等具有明显改善，性能突出。
该配方的产品经定速式摩擦试验机测试，其摩擦系数与磨损率符合国家标准，用蔡斯摩擦试验机测试，其常温与高温时摩擦系数均为0.45-0.55，重量磨损率＜5％，体积磨损率＜4％，属于GG级产品，与已有的产品对比，具有较好的摩擦性能。
该配方制品的主要特点是：轻量化、孔隙度高、摩擦系数稳定、低硬度，刹车灵敏、舒适、无噪音，符合环保要求。
下面结合实施例对本发明的结构和工作原理及工作过程进行详细说明：
具体实施方式：
下述实例中的预混料采用如下方法制备而成：将聚丙烯腈纤维、腰果壳油改性酚醛树脂、粉末丁腈橡胶、重晶石粉、油焦炭粉、水按5∶15∶20∶25∶18∶17比例称量后，经30分钟搅拌混合，通过造粒机制成预混料，再经温度120℃、时间为3小时热处理而成。
下述的配方中1)聚丙烯腈纤维，选自武汉华东特种纤维有限公司生产的；2)矿物纤维，选自荷兰LAPINUS公司生产的；3)锆英粉，选自宜兴新兴锆业有限公司生产的；4)腰果壳油改性酚醛树脂，选自山东圣泉海沃斯树脂有限公司生产的；5)玻璃纤维，选自丹阳振兴玻璃纤维有限公司生产的；6)预混料：按以上所述方法造粒制成；7)重晶石粉，选自福建永安市重晶石厂生产的；8)重质碳酸钙，选自福建三农公司生产的；9)磷片石墨，选自青岛石墨有限公司生产的；10)腰果壳油摩擦粉，选自美国卡德莱公司生产的；11)粉末丁腈橡胶，选自兰州化学工业公司合成橡胶厂生产的。
实例1
按下述所选择的配方各种原料，总量为100千克，其重量比为：聚丙烯腈纤维∶腰果壳油摩擦粉∶重晶石粉∶重质碳酸钙∶粉末丁腈橡胶∶矿物纤维∶磷片石墨∶锆英粉∶腰果壳油改性酚醛树脂∶预混料∶玻璃纤维＝8∶7∶15∶13∶10∶5∶15∶2∶10∶5∶10，先将所述配比量的聚丙烯腈纤维、腰果壳油摩擦粉、重晶石粉、重质碳酸钙、粉末丁腈橡胶放入搅拌机进行混合5分钟，再加入所述配比量的矿物纤维、磷片石墨、锆英粉、腰果壳油改性酚醛树脂、预混料进行搅拌混合15分钟，最后加入所述配比量的玻璃纤维再搅拌混合5分钟，待混料均匀后放出，将混合后的物料按所需要衬片规格称1公斤量后，在压强8Mpa、时间为3秒下进行冷压成型，再将冷压坯放入热压机上进行热压成型，其工艺条件为：温度为140℃、压强为14MPa，时间为20分钟，热压后的衬片经温度180℃、时间24小时熟处理及研磨、钻孔步骤后加工制成成品。
实例2
按下述所选择的配方各种原料，总量为100千克，其重量比为：聚丙烯腈纤维∶腰果壳油摩擦粉∶重晶石粉∶重质碳酸钙∶粉末丁腈橡胶∶矿物纤维∶磷片石墨∶锆英粉∶腰果壳油改性酚醛树脂∶预混料∶玻璃纤维＝6∶4∶13∶17∶12∶3∶14∶7∶9∶10∶5，先将所述配比量的聚丙烯腈纤维、腰果壳油摩擦粉、重晶石粉、重质碳酸钙、粉末丁腈橡胶放入搅拌机进行搅拌混合5分钟，再加入所述配比量的矿物纤维、磷片石墨、锆英粉、腰果壳油改性酚醛树脂、预混料进行搅拌混合15分钟，最后加入所述配比量的玻璃纤维再搅拌混合5分钟，待混料均匀后放出，将混合后的物料按所需要衬片规格称2公斤量后，在压强1Mpa、时间为5秒下进行冷压成型，再将冷压坯放入热压机上进行热压成型，其工艺条件为：温度为150℃、压强为15MPa，时间为30分钟，热压后的衬片经温度180℃、时间24小时热处理及研磨、钻孔步骤后加工制成成品。
实例3
按下述所选择的配方各种原料，总量为100千克，其重量比为：聚丙烯腈纤维∶腰果壳油摩擦粉∶重晶石粉∶重质碳酸钙∶粉末丁腈橡胶∶矿物纤维∶磷片石墨∶锆英粉∶腰果壳油改性酚醛树脂∶预混料∶玻璃纤维＝7∶6∶16∶13∶11∶6∶14∶3∶11∶4∶9，先将所述配比量的聚丙烯腈纤维、腰果壳油摩擦粉、重晶石粉、重质碳酸钙、粉末丁腈橡胶放入搅拌机进行搅拌混合5分钟，再加入所述配比量的矿物纤维、磷片石墨、锆英粉、腰果壳油改性酚醛树脂、预混料进行搅拌混合15分钟，最后加入所述配比量的玻璃纤维再搅拌混合5分钟，待混料均匀后放出，将混合后的物料按所需要衬片规格称3公斤量后，在压强13Mpa、时间为5秒下进行冷压成型，再将冷压坯放入热压机上进行热压成型，其工艺条件为：温度为155℃、压强为16MPa，时间为50分钟，热压后的衬片经温度180℃、时间24小时热处理及研磨、钻孔步骤后加工制成成品。
Claims (3)
1.一种无石棉无金属汽车用鼓式制动器衬片，它由下述重量百分比配比的原料制成：
聚丙烯腈纤维 6～8％；
腰果壳油摩擦粉 4～7％；
重晶石粉 13～16％；
重质碳酸钙 13～17％；
粉末丁腈橡胶 10～12％；
矿物纤维 3～6％；
石墨 14～15％；
锆英粉 2～7％；
腰果壳油改性酚醛树脂 9～11％；
预混料 4～10％；
玻璃纤维 5～10％；
所述的预混料由聚丙烯腈纤维、腰果壳油改性酚醛树脂、粉末丁腈橡胶、重晶石粉、油焦炭粉及水按3-7∶12-17∶18-23∶22-28∶16-20∶15-19比例称量后，经充分搅拌混合，通过造粒机制成预混料，再经温度为100-150℃下热处理后而成。
2.根据权利要求1所述的无石棉无金属汽车用鼓式制动器衬片，其特征在于所述的预混料由聚丙烯腈纤维、腰果壳油改性酚醛树脂、粉末丁腈橡胶、重晶石粉、油焦炭粉及水按5∶15∶20∶25∶18∶17比例称量后，经充分搅拌混合，通过造粒机制成预混料，再经温度120℃、时间为3小时热处理后而成。
3.权利要求1所述的无石棉无金属汽车用鼓式制动器衬片的生产工艺，其特征在于先将所述配比量的聚丙烯腈纤维、腰果壳油摩擦粉、重晶石粉、重质碳酸钙、粉末丁腈橡胶进行充分搅拌混合，再加入所述配比量的矿物纤维、磷片石墨、锆英粉、腰果壳油改性酚醛树脂、预混料进行充分搅拌混合，最后加入所述配比量的玻璃纤维再充分搅拌混合，经上述三次搅拌混合的物料按鼓式制动器衬片所需规格称取所需量后，在压强8-15Mpa、时间为1-5秒下进行冷压成型为冷坯，将压制好的冷坯通过热压机，在温度为140～160℃、压强为14～16Mpa的条件下热压成型，经温度160-200℃、时间16-24小时的热处理及研磨、钻孔步骤后加工制成成品。
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