CN102070799A - 一种高弹橡胶型湿式摩擦片及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆制动摩擦材料及其生产工艺改进，是一种高弹橡胶型湿式摩擦片，其成份和重量百分比为：异戊橡胶、硅橡胶氟橡胶中的一种或几种40-50%，聚苯乙烯、聚氯乙烯中的一种或两种5-10%，硫磺、含硫化物、金属氧化物中的一种或几种10-20%，炭黑8-15%，噻唑类促进剂0.5-1%，防老剂0.5-1%，余量为功能性填料；本发明的生产方法包括：芯板准备、原材料烘干、称重配料、混炼、破碎、热压成型、去飞边、拉毛涂胶、粘于芯板上、油槽热压成型、去毛边、热处理固化、印标包装入库，本发明解决了现有铜基湿式摩擦片性能不能满足市场要求，生产工艺相对落后的问题，广泛用于军用车辆、重型矿用汽车、挖掘机等大型动力机械的高负荷湿式变速箱中。

Description

一种高弹橡胶型湿式摩擦片及其生产方法

㈠技术领域：本发明涉及重型车辆、大型动力机械的高负荷湿式变速箱中使用的制动摩擦材料及生产工艺技术的改进，尤其是一种高弹橡胶型湿式摩擦片。

㈡背景技术：2009年5月12日，国务院办公室正式发布装备制造业调整和振兴规划，规划期为2009－2011年。该规划提出，要保持装备制造业生产经营稳定，增加值占全国工业增加值的比重逐步上升；提高国产装备质量水平，使得国产装备国内市场满足率稳定在70%左右；形成若干家具有国际竞争力的科工贸一体化大型企业集团，形成一批参与国际分工的“专、精、特”专业化零部件生产企业。同样在区域经济发展规划与西部大开发新十年规划也对装备制造业提出了加快产业升级和加强自主创新的要求。装备制造的产业升级和自主创新必然对材料技术有更高的要求，从而推动着材料工业的发展与进步，因此作为制动和离合的湿式摩擦材料也必须要适应时代的需求，向具有更高技术含量的高弹橡胶基等湿式摩擦材料的方向发展。

随着我国装备制造业的飞速发展，产品不断向高速、重载和大功率的方向延伸，因此对组成制动和离合系统摩擦部件的湿式摩擦材料的要求也越来越高，即在高速、重载和大功率的条件下要求热稳定好、高摩耐磨、低噪音。目前变速箱中所使用的铜基湿式摩擦片其性能越来越不能满足市场要求，其工艺也相对落后。主要表现在以下四个方面：1.能量负荷许用值低，单位面积上传递的功率较小，不适合用于高速、重载和大功率的条件下使用；2.摩擦系数较低，动静摩擦系数相差悬殊；3.材料表面刚性太强，结合时有噪音。4.生产过程耗能大，劳动强度大有粉尘污染；因此，为满足军用车辆、重型矿用机械与挖掘机等大型动力机械的高负荷湿式变速箱的使用需求，欧洲、北美、日本等发达国家先后用纸基摩擦材料和碳基摩擦材料代替，但使用效果不太理想。

㈢发明内容：本发明的目的就是要解决现有铜基湿式摩擦片存在上述问题，不能满足市场要求，其生产工艺也相对落后等问题，提供一种高弹橡胶型湿式摩擦片及其生产方法。

本发明的具体方案是：一种高弹橡胶型湿式摩擦片，其成份和重量百分比为：异戊橡胶、硅橡胶氟橡胶中的一种或几种40-50%，聚苯乙烯、聚氯乙烯中的一种或两种5-10%，硫磺、含硫化物、金属氧化物中的一种或几种10-20%，炭黑8-15%，噻唑类促进剂0.5-1%，防老剂0.5-1%，余量为功能性填料。

本发明中所述噻唑类促进剂是采用硫醇基苯并噻唑或二硫化二苯并噻唑。

本发明中所述金属氧化物是采用氧化镁或氧化锌或氧化铝。

本发明中功能性填料为滑石粉、金属氧化物、轻质碳酸钙、硅灰棉中的一种或几种。

本发明提出制造上述一种高弹橡胶型湿式摩擦片的生产方法，其特征是：包括以下步骤：

⑴芯板喷砂→校平→清洗→涂胶；

⑵将原材料烘干处理后，称重配料；

⑶将配好的原料放入开炼机或密炼机中混炼，时间大约30分钟左右；

⑷将混炼后的材料采用破碎机进行破碎，破碎颗粒直径保持5-10mm；

⑸摩擦片热压成型：将破碎颗粒倒入已加热至150±5℃的模具型腔中，执行以下流程：闭模加压60秒→放气10秒→加压50秒→放气10秒→保压230秒→脱模；

⑹将热压成型的坯料去飞边后一面拉毛，并在毛面上涂胶，粘于芯板上，压放备用；

⑺油槽热压成型：将粘好的半成品放入加热至150±5℃的压槽模中，执行以下压制流程：闭模加压60秒→放气10秒→加压50秒→放气10秒→保压230秒；

⑻去飞边；

⑼热处理固化：将压槽成型的产品放入烘箱中热处理固化，由室温开始升温，升温速度为每分钟1-2℃，当温度达120℃后保温0.5小时，继续升温至160-170℃保温4小时，保温时间到达后，自然降温至80℃左右，打开烘箱自然冷却至室温，然后取出产品；

⑽检验合格后印标、包装入库。

本发明在配方设计中，首先进行选材，利用先进实验设备进行单一材料的性能试验，然后采用计算机辅助以及先进仪器进行分析测量，并结合公司多年对国外配方消化与吸收的经验，通过建模和分析，使配方设计达到科学化和计算机化。同时，多因素试验过程采用了正交试验、回归分析法等。经过反复研究实验最终得到上述成熟配方。

高弹橡胶型配方湿式离合器片是由多元体系共混、多种材料复合、特殊工艺制作，最终在性能上表现出优良的热稳定性、摩擦系数高、动静摩擦系数比值低、安全、平稳舒适（无噪音）的离合性能、可在较小的面积上传递较大的功率、使用寿命长（包括离合对偶件）等特点，其应用范围广泛，即可应用于摩托车、汽车等的离合器上，更是在高速、重载和大功率的大型工程机械上有其他常规摩擦材料无可比拟的优点。本发明摩擦片性能具备下述特征:

⒈耐热性能稳定；

⒉单位面积传递功率较大；

⒊使用寿命长（包括离合对偶件）；

⒋材料表面有弹性，结合平稳，安静；

⒌配套车型广泛;

⒍环保（无粉尘与噪音污染）舒适。

为达到上述性能，本发明在材料配方上做了如下选择并在性能上进行了相应的机理分析：

1). 高弹橡胶型配方湿式离合器片的耐热性能在很大程度上取决于橡胶的耐热性、加入的塑料树脂的耐热性以及自身因化学反应而产生的粘接能力。本发明中所选用的橡胶为异戊橡胶、硅橡胶氟橡胶，塑料树脂也为聚苯乙烯、聚氯乙烯等材料，其本身就具有耐热、耐油、耐老化等优异性能，故在一定程度上提高了材料的耐热性能；此外由于橡胶塑料的硫化与交联，分子间相互缠绕而形成橡塑共混体更是增加了材料之间的粘接力，材料结构稳定不易破坏，对材料的耐热性能也有很大的提高；同时由于有机材料的分子比较大，而有机材料含量又比较多，这必将导致分子间的间隙比较大，这样油非常容易进入材料体系，有利于油流动带走热量而使材料的耐热性能增强；

2）. 高弹橡胶型配方湿式摩擦材料的另一显著特点是材料单位面积传递功率比常规摩擦材料大。热冲量机理认为，摩擦材料的磨损和破坏是表面温度和引起材料中产生热应力的温度梯度的共同作用。通常脆性材料只能经受短时间的热负荷，而塑性材料能经受较长时间的热负荷热冲量作用。高弹橡胶型配方湿式摩擦材料软且有弹性，可塑性很强，所以其能受较长时间的热负荷热冲量作用，也就是说其能承受较大的能量积累而不会破坏，所以说材料单位面积传递功率较大。

3）.高弹橡胶型配方湿式摩擦材料使用寿命（包括对偶）很大程度取决于材料的特殊结构、各种材料的粒度分布与润滑组元的种类。能量磨损机理认为为了使磨粒脱落，必须使材料的一定体积内积累一定的最大储备的内能。而根据热冲量理论塑性材料能经受较长时间的热负荷，这就是说，要使塑性材料的磨粒脱落需要积累的内能越大，即能量作用下磨损越小，所以高弹橡胶型配方湿式摩擦材料磨损小，使用寿命长；其次在制动中，由于有机材料与无机材料极性相差很大，两者之间不易结合形成稳定的结构，而是无机颗粒均匀的镶嵌在有机材料上面，且因为橡胶材料的优良弹性使得这个结构像一个滚珠模型，相当于变滑动摩擦为滚动摩擦，使切削磨损大大减少，材料及其对偶的磨损量也大大变少，从而导致材料和对的使用寿命大大增强；

4）. 高弹橡胶型配方湿式摩擦材料很环保舒适,因为高弹橡胶型配方湿式摩擦材料具有比较软、有弹性的特点，可保证与对偶片（钢片）工作面相匹配，可减小接合时的撞击与振动，使接合平稳，同时由于橡胶本身具有吸音效果，所以从根本上解决了噪音的问题，制动时平稳舒适，并因为其基体是橡胶，经硫化后形成的交联网络粘结强度很大，不需要用纤维材料增强，所以不会因磨下物堵塞油路而导致材料表面碳化而破坏材料的情况出现。

本发明生产方法采用了橡胶制造工艺，比传统的湿式材料工艺流程更短、更节能；整个生产过程能耗小，劳动强度减轻，无粉尘污染，且没有机加工，所以材料利用率高。

㈣具体实施方式：

例1：生产一批桥箱用摩擦片工艺步骤如下：

⑴芯板喷砂→校平→清洗→涂胶；

⑵将原材料烘干处理后，称重配料；取异戊橡胶40公斤，聚苯乙烯10公斤，硫磺10公斤，炭黑8公斤，硫醇基苯并噻唑促进剂0.5公斤，264号防老剂1公斤，余量为滑石粉。

⑶将配好的原料放入开炼机或密炼机中混炼，时间大约30分钟左右；

⑷将混炼后的材料采用破碎机进行破碎，破碎颗粒直径保持5-10mm；

⑸摩擦片热压成型：将破碎颗粒倒入已加热至150±5℃的模具型腔中，执行以下流程：闭模加压60秒→放气10秒→加压50秒→放气10秒→保压230秒→脱模；

⑹将热压成型的坯料去飞边后一面拉毛，并在毛面上涂胶，粘于芯板上，压放备用；

⑺油槽热压成型：将粘好的半成品放入加热至150±5℃的压槽模中，执行以下压制流程：闭模加压60秒→放气10秒→加压50秒→放气10秒→保压230秒；

⑻去飞边；

⑼装夹固化：将压槽成型的产品放入烘箱中热处理固化，由室温开始升温，升温速度为每分钟1-2℃，当温度达120℃后保温0.5小时，继续升温至160-170℃保温4小时，保温时间到达后，自然降温至80℃左右，打开烘箱自然冷却至室温，然后取出产品；

⑽产品检验合格后印标、包装入库。

例2：生产一批军用车辆变速箱用摩擦片其生产工艺步骤同例1，但其中原材料配方改为：硅橡胶45公斤，聚氯乙烯8公斤，含硫化物（四甲基秋兰姆二硫化物）20公斤，炭黑15公斤，二硫化二苯并噻唑促进剂1公斤，2246号防老剂0.5公斤，余量为氧化镁和硅灰棉（各一半）。

例3：生产一批重型矿用车辆变速箱用摩擦片其生产工艺步骤同例1，但其中原材料配方改为：氟橡胶50公斤，聚苯乙烯和聚氯乙烯各5公斤，氧化铝15公斤，炭黑10公斤，噻唑类促进剂0.8公斤，防老剂0.9公斤，余量为轻质碳酸钙。

例4：生产一批军用车辆变速箱用摩擦片其生产工艺步骤同例1，但其中原材料配方改为：异戊橡胶和氟橡胶各22公斤，聚苯乙烯6公斤，含硫化物（二硫代吗啡啉）12公斤，炭黑11公斤，噻唑类促进剂0.6公斤，防老剂0.7公斤，余量为氧化锌和滑石粉和硅灰棉（各1/3）。

例5：生产一批挖掘机变速箱用摩擦片其生产工艺步骤同例1，但其中原材料配方改为：异戊橡胶和硅橡胶各21公斤，聚苯乙烯9公斤，硫磺和氧化锌各8公斤，炭黑13公斤，噻唑类促进剂0.7公斤，防老剂0.6公斤，余量为滑石粉和轻质碳酸钙（各一半）。

例6：生产一批军用车辆变速箱用摩擦片其生产工艺步骤同例1，但其中原材料配方改为：异戊橡胶和硅橡胶和氟橡胶中各16公斤，聚氯乙烯5公斤，含硫化物和氧化镁各9公斤，炭黑14公斤，噻唑类促进剂0.9公斤，防老剂0.9公斤，余量为轻质碳酸钙和硅灰棉（各一半）。

Claims (5)

1.一种高弹橡胶型湿式摩擦片，其成份和重量百分比为：异戊橡胶、硅橡胶氟橡胶中的一种或几种40-50%，聚苯乙烯、聚氯乙烯中的一种或两种5-10%，硫磺、含硫化物、金属氧化物中的一种或几种10-20%，炭黑8-15%，噻唑类促进剂0.5-1%，防老剂0.5-1%，余量为功能性填料。

2.根据权利要求1所述的一种高弹橡胶型湿式摩擦片，其特征是：噻唑类促进剂是采用硫醇基苯并噻唑或二硫化二苯并噻唑。

3.根据权利要求1所述的一种高弹橡胶型湿式摩擦片，其特征是：所述金属氧化物是采用氧化镁或氧化锌或氧化铝。

4.根据权利要求1所述的一种高弹橡胶型湿式摩擦片，其特征是：功能性填料为滑石粉、金属氧化物、轻质碳酸钙、硅灰棉中的一种或几种。

5.制造权利要求1所述的一种高弹橡胶型湿式摩擦片的生产方法，其特征是：包括以下步骤：

⑴芯板喷砂→校平→清洗→涂胶；

⑵将原材料烘干处理后，称重配料；

⑶将配好的原料放入开炼机或密炼机中混炼，时间大约30分钟左右；

⑷将混炼后的材料采用破碎机进行破碎，破碎颗粒直径保持5-10mm；

⑸摩擦片热压成型：将破碎颗粒倒入已加热至150±5℃的模具型腔中，执行以下流程：闭模加压60秒→放气10秒→加压50秒→放气10秒→保压230秒→脱模；

⑹将热压成型的坯料去飞边后一面拉毛，并在毛面上涂胶，粘于芯板上，压放备用；

⑺油槽热压成型：将粘好的半成品放入加热至150±5℃的压槽模中，执行以下压制流程：闭模加压60秒→放气10秒→加压50秒→放气10秒→保压230秒；

⑻去飞边；

⑼热处理固化：将压槽成型的产品放入烘箱中热处理固化，由室温开始升温，升温速度为每分钟1-2℃，当温度达120℃后保温0.5小时，继续升温至160-170℃保温4小时，保温时间到达后，自然降温至80℃左右，打开烘箱自然冷却至室温，然后取出产品；

⑽产品检验合格后印标、包装入库。