CN101664979B - 一种摩擦材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及车辆的制动技术领域，具体地说是一种摩擦材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：用水基溶剂混合原料并制成预制颗粒；将预制颗粒温压成型制成坯件；对坯件进行热处理。本发明克服了传统热压温度高、时间长，树脂在发生固化反应过程中会产生一定的有刺激性气味的气体，操作者需要长时间处于高温环境下作业；采用温压法具有温度低、时间短，固化反应不完全，过程中无明显的气味产生，对操作者的热辐射作用有明显降低。
Description
技术领域：
本发明涉及车辆的制动技术领域，具体地说是一种摩擦材料的制备方法。
背景技术：
随着汽车工业的迅速发展，对摩擦材料的各项性能指标提出了更高的要求，特别是对于环保方面的要求。这推动了摩擦材料无石棉化的进程，因而各种形式的石棉替代纤维不断涌现，如钢纤维、玻璃纤维、矿棉、芳纶纤维、陶瓷纤维、碳纤维以及其他人工合成纤维等，然而这些纤维应用于摩擦材料中时，都不同程度的存在着一些不可克服的缺点。
在欧美一些发达国家，尤为重视摩擦材料使用过程中的环保指标，并关注摩擦材料在制作过程中对人身以及环境的影响。摩擦材料传统的成型技术是热压法，热压工艺技术成熟，适用面广，然而生产能耗高，有气味，粉尘大，同时热辐射作用强，导致对人体和环境产生不良影响。为了解决这些问题，“温压法”制备摩擦材料的技术应运而生，它代表了当今世界摩擦材料制造技术的先进发展方向。
温压法制备摩擦材料的生产技术本世纪初由德国率先研发成功，它取代了传统压制加工工艺。该技术生产效率高、节能降耗、过程污染小，制品摩擦性能稳定，因而在欧洲高端市场非常受欢迎。目前在世界上，仅有欧洲少数企业拥有“温压法”生产技术，现已成为欧洲各家企业竞相研究与应用的热点，但他们采用的湿法混料所使用溶剂都是有机基溶剂，有机基溶剂容易产生异味，并造成环境污染，因而需要在混料机上都增加了有机溶剂真空回收装置，这样一来就导致了生产成本高、设备投资大等问题。
发明内容：
本发明为了克服现有技术的不足，针对国内外现有摩擦材料生产技术的现状，提供一种可以有效避免产生粉尘，改善作业环境，设备投资少，节能环保，产品质量稳定，无生产安全隐患的温压法制备新型混杂纤维摩擦材料的方法。
本发明采用的技术措施是：
一种摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤A：用水基溶剂混合原料并制成预制颗粒；
步骤B：将预制颗粒温压成型制成坯件；
步骤C：对坯件进行热处理。
其中，原料包括重量比例依次为32∶57∶10∶18的纤维原料、功能性填料、粘结剂和水基溶剂；其中，纤维原料包括重量比例依次为10∶2∶5∶5∶10的陶瓷纤维、芳纶纤维、玻璃纤维、铜纤维和钢纤维，功能性填料包括重量比例依次为8∶15∶7∶2∶25的摩擦粉、石墨粒、路铁矿粉、丁腈胶粉和硫酸钡，粘结剂为酚醛树脂。
步骤A中包括以下步骤：
步骤I：按重量比例称量各种原料；
步骤II：将纤维原料投入混料机中进行开松处理；
步骤III：加入功能性填料并混合均匀；
步骤IV：加入粘结剂及水基溶剂；
步骤V：开启加热装置，混制成预制颗粒。
混制温度为80-120℃，时间为15-20分钟。
步骤B中包括以下步骤：
步骤I：按制品规格称取步骤A中所生成的预制颗粒；
步骤II：将称取的预制颗粒加入膜腔内；
步骤III：将膜腔内的预制颗粒温压成型制成坯件。
温压成型温度为90-120℃，保压时间为30-60秒，压力为400-500kg/cm2。在步骤III中，合模保压10秒钟后上下模开启放气一到两次，时间间隔为5-10秒。
步骤C中包含以下步骤：
步骤I：将温压成型制品从室温经一个小时升至120℃，并恒定保持30分钟；
步骤II：经30分钟由120℃升温至160℃，并恒定保持1小时；
步骤III：经30分钟由160℃升温至190℃，并恒定保持1小时；
步骤IV：经30分钟由190℃升温至200℃，并恒定保持1小时；
步骤V：经1小时冷却至室温。
本发明与现有技术相比，具有高效节能环保、设备投入少、产品质量好等显著的优点。
具体实施方式：
本实施例提供一种摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤A：用水基溶剂混合原料并制成预制颗粒；
步骤B：将预制颗粒温压成型制成坯件；
步骤C：对坯件进行热处理。
步骤A中还进一步包括以下步骤：
步骤I：按以下重量比例称量各种原料，重量比例依次为32∶57∶10∶18的纤维原料、功能性填料、粘结剂和水基溶剂。其中纤维原料包括陶瓷纤维、芳纶纤维、玻璃纤维、铜纤维和钢纤维，各原料重量比例依次为10∶2∶5∶5∶10；
步骤II：将陶瓷纤维、芳纶纤维和玻璃纤维混杂投入混料机中并进行开松处理，时间为5分钟；然后加入铜纤维和钢纤维搅拌2分钟；
步骤III：将功能性填料投入混料机中，搅拌5分钟。功能性填料包括摩擦粉(60目)、石墨粒(40目)、路铁矿粉(325目)、丁腈胶粉(40目)和硫酸钡(325目)，各原料重量比例依次为8∶15∶7∶2∶25；
步骤IV：加入粘结剂及水基溶剂；粘结剂为固态粉末状的腰果壳油改性的酚醛树脂，水基溶剂为水；
步骤V：开启混料机加热装置并将混制温度控制在80-120℃，混制时间为15-20分钟，最终混制成松散的、形状不规则的预制颗粒，颗粒平均直径为1-3mm大小。
需要注意的是，本实施例提供的各原料及其重量比例是示例性的而非限制性的，本领域技术人员可以根据本申请的记载在一定范围内调整各原料的成分和重量比例。
步骤B中还进一步包括以下步骤：
步骤I：按制品规格称取步骤A中制成的预制颗粒；
步骤II：将称取的预制颗粒加入膜腔内；
步骤III：将膜腔内的预制颗粒温压成型制成坯件。其中，温压成型温度控制在90-120℃，保压时间为30-60秒，膜腔内制品所受压力控制在400-500kg/cm2。压制成型过程中将成粒混合料加入模腔后，先上下合模保压10秒钟，然后上下模开启呼吸放气一次，时间间隔为5-10秒，以便使溶剂及反应产生的其它有机气体及时挥发出去，避免制品有鼓包、分层现象的发生；然后再合模保压10秒钟后，再开模呼吸放气一次，时间间隔5-10秒；最后合模保压20-40秒后出模。
步骤C中进一步包括以下步骤：
步骤I：将温压成型制品从室温经一个小时升至120℃，并恒定保持30分钟；
步骤II：经30分钟由120℃升温至160℃，并恒定保持1小时；
步骤III：经30分钟由160℃升温至190℃，并恒定保持1小时；
步骤IV：经30分钟由190℃升温至200℃，并恒定保持1小时；
步骤V：经1小时冷却至室温。
本发明与传统及现有技术相比，存在如下优点：
(1)清洁环保安全。水基湿法混料与干法相比，混合料粉尘明显减少，无冷压区，混料区、热压区的作业环境清洁，有明显改善；与有机基湿法混料通常采用化学纯乙醇作溶剂相比，水基溶剂无异味、无污染，无需对溶剂回收，无安全生产隐患。
(2)设备投资少。与干法混料比，不需安装排风吸尘装置；与国外有机基湿法混料比，节约必须的真空除气回收装置，具有该装备的混料机目前只有德国有工业化产品，价值约100万美元一台；而国内购买一台有夹层加热装置的混料机其价格约3万美元。
(3)节约材料，降低成本。与有机基湿法混料比，以双连年产400万套刹车片计算，约耗用混合料4000吨，溶剂无水乙醇按10％的加入量和80％的回收利用率，则年需耗用无水乙醇80吨，价值约120万元；而水基溶剂来源广，价格极低(约为无水乙醇的0.1％)，按20％的加入量，年消耗约1.2万元。
(4)温压法生产效率比传统方法提高近3倍。具体见下表：
(5)温压法节能效果明显。具体见下表：
以年产盘式片400万套计算，若全部改为温压法生产，则年可节电约300万度。
(6)由于传统热压温度高、时间长，树脂在发生固化反应过程中会产生一定的有刺激性气味的气体，操作者需要长时间处于高温环境下作业；而温压法温度低、时间短，固化反应不完全，过程中无明显的气味产生，对操作者的热辐射作用有明显降低。
Claims (7)
1.一种摩擦材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤A：用水基溶剂混合原料并制成预制颗粒，原料包括重量比例依次为32：57：10：18的纤维原料、功能性填料、粘结剂和水基溶剂；其中，纤维原料包括重量比例依次为10：2：5：5：10的陶瓷纤维、芳纶纤维、玻璃纤维、铜纤维和钢纤维，功能性填料包括重量比例依次为8：15：7：2：25的摩擦粉、石墨粒、鉻铁矿粉、丁腈胶粉和硫酸钡，粘结剂为酚醛树脂，
步骤B：将预制颗粒温压成型制成坯件，
步骤C：对坯件进行热处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A中包括以下步骤：
步骤I：按重量比例称量各种原料；
步骤Ⅱ：将纤维原料投入混料机中进行开松处理，
步骤Ⅲ：加入功能性填料并混合均匀，
步骤Ⅳ：加入粘结剂及水基溶剂，
步骤Ⅴ：开加热装置混制成预制颗粒。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：混制温度为80-120℃，时间为15-20分钟。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤B中包括以下步骤：
步骤I：按制品规格称取步骤A中所生成的预制颗粒；
步骤Ⅱ：将称取的预制颗粒加入膜腔内；
步骤Ⅲ：将膜腔内的预制颗粒温压成型制成坯件。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：温压成型温度为90-120℃，保压时间为30-60秒，压力为400-500 kg/cm2。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：在步骤III中，合模保压10秒钟后上下模开启放气一到两次，时间间隔为5-10秒。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤C中包含以下步骤：
步骤I：将温压成型制品从室温经一个小时升至120℃，并恒定保持30分钟，
步骤Ⅱ：经30分钟由120℃升温至160℃，并恒定保持1小时，
步骤Ⅲ：经30分钟由160℃升温至190℃，并恒定保持1小时，
步骤Ⅳ：经30分钟由190℃升温至200℃，并恒定保持1小时，
步骤Ⅴ：经1小时冷却至室温。
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