CN103030921A - 一种无橡胶缠绕离合器面片及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无橡胶缠绕离合器面片及其制备方法，现有的离合器面片由于采用橡胶作为粘接剂，导致产品耐磨性和耐热性能不好，制备过程中使用的大量的有机溶剂，环境污染大，生产成本高，本发明采用水溶性酚醛树脂和代胶复合粉作为粘接剂，离合器面片具体成分和质量份为：水溶性酚醛树脂45.5～49.5份，代胶复合粉15.5～19.5份，玻璃纤维布27.5～32.5份，重晶石粉17.5～22.5份，铬铁矿粉7.5～12.5份，炭黑4.5～5.5份，石墨1.5～2.5份，二硫化钼3.5～5.5份，氧化铝0.4～1.6份，硬脂酸锌0.6～1.4份。制备中避免了橡胶和有机溶剂的使用，所得的制品耐热性好、摩擦系数高且稳定，磨损率低，旋转爆裂强度较高，完全满足车辆在高速状态下的运行。

Description

一种无橡胶缠绕离合器面片及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种无橡胶缠绕离合器面片及相关制备方法，尤其涉及机动车传动系统中所用的无橡胶缠绕离合器面片及其制备方法。

背景技术

离合器面片作为传动用的摩擦材料运用于机动车等交通工具的离合器装置中，目前，国内生产离合器面片大都是以合成橡胶、天然橡胶为粘结剂，以增强纤维为骨架材料，以各种功能性填料为填充材料等构成。现有的制备离合器面片的主要工艺为湿法工艺，工艺流程如下：(1)制成橡胶浆料：将酚醛树脂、橡胶及其他填料等混合，然后加入到有机溶剂中制作成浆料；(2)上浆：将连续长纤维通过浸渍槽浸渍浆料，然后通过烘干塔烘干；(3)缠绕成坯：将带有浆料的连续长纤维通过缠绕机缠绕成坯；(4)热压成型：将得到的缠绕型坯热压成型；(5)后处理：通过烘箱高温处理后，再通过打磨，钻孔等得到成品。制备过程中使用有机溶剂来配制浆料，有机溶剂的毒性和易燃易爆性，降低了生产的安全性。

CN1947990A公开了一种汽车用离合器面片的湿法生产方法，由于在浸渍橡胶溶液体系中采用了大量的甲苯或汽油，胶料和溶剂的投料比在1∶0.6-1.0，制备过程中使用了大量的有机溶剂，不仅会对环境造成较大污染，而且会提高生产成本。

CN101285512A公开了一种使用水溶性酚醛树脂作为粘接剂，用水作溶剂制作浆料制备离合器面片的方法，由于纤维与树脂的粘接强度较低，在加工和使用过程中干燥的浆料容易从纤维表面脱落。为解决树脂和纤维粘接强度过低的问题，制备过程中又添加了胶乳以增强树脂的粘接强度，同时还添加了防分层改性剂来避免水溶性酚醛树脂溶液分层，这样不仅加大了生产成本，同时胶乳用量过多会导致产品的耐热性能降低，耐水性能下降，而且产品在使用过程中会出现较严重的热衰退现象，使使用寿命缩短，摩擦性能发生变化，产生打滑，从而影响行车的安全。

CN101792571A公开了一种新型无橡胶缠绕离合器面片，采用水溶性酚醛树脂为粘结材料，制备的离合器面片耐热温度可高达350℃以上，耐热性好，但是摩擦系数的差值较大，磨损总量范围较宽，摩擦稳定性和耐磨性不是很好。在制备过程中，各组分在混合过程中的相容性不是很好，需要升高温度来帮助混合均匀，而且产品中树脂和玻璃纤维布的粘结性能并不是很理想，树脂从纤维表面有少量脱落。

发明内容

本发明的首要目的是克服制备工艺中使用大量的有机溶剂造成环境污染和采用橡胶作为粘合剂造成的耐热性能不好，导致摩擦性能不稳定的问题，提供一种以水溶性酚醛树脂和代胶复合粉代替橡胶作为粘接剂，具有高摩擦系数及摩擦稳定性、优异耐磨性和较高的旋转爆裂强度的无橡胶缠绕缠绕离合器面片。

本发明的另一个目的是提供上述无橡胶缠绕缠绕离合器面片的制备方法。

本发明解决第一问题的技术方案是，一种无橡胶缠绕离合器面片，采用水溶性酚醛树脂和代胶复合粉作为粘接剂，该离合器面片中，具体成分和质量份比如下：

如上所述，水溶性酚醛树脂中酚醛树脂在水溶性酚醛树脂中所占质量百分比为40～60％，水在水溶性酚醛树脂中所占质量百分比为60～40％。

如上所述，代胶复合粉由松香、轻质碳酸钙混合而成，松香在代胶复合粉中所占质量百分比为40～60％，轻质碳酸钙在代胶复合粉中所占质量百分比为60～40％。

如上所述，碳酸钙的晶粒形状为球形，粒径在20～100nm之间。

如上所述，代胶复合粉的粒度大小在160目至180目之间。

本发明解决第二问题的技术方案是，一种无橡胶缠绕离合器面片的制备方法：(1)将称量的水溶性酚醛树脂，代胶复合粉及填料重晶石粉、铬铁矿粉、炭黑、石墨、二硫化钼、氧化铝、硬脂酸锌在室温下混合11-14min，制作成无胶浆料；(2)将玻璃纤维布在浆料内浸渍；(3)将带有浆料的玻璃纤维布在室温下干燥2-5h；(4)将干燥后的物料通过缠绕机缠绕成毛坯；(5)将毛坯放入热压机中进行热压，温度控制在150-165℃，压力控制在15-30MPa，压制时间为2-5min；(6)将压制后的产品放入烘箱进行热处理，温度控制在160-220℃，热处理时间为4-8h；(7)对热处理后的半成品进行磨制加工、钻孔、水洗和干燥即可得到无橡胶缠绕离合器面片。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明中采用水溶性酚醛树脂和代胶复合粉作为粘接剂，避免了橡胶和有机溶剂的使用，以水为溶剂，降低了生产成本，对环境无污染，符合环保的要求；加入的代胶复合粉后，无需加入橡胶乳液和防分层改性剂，可以使浆料混合均匀，不会出现分层的现象，制品中树脂和纤维的粘接强度高，树脂不会从纤维表面脱落，制品性能稳定；本发明中水溶性酚醛树脂，代胶复合粉及填料相容性好，浆料混合均匀，操作简单，物料的混合和干燥均采用室温，节省能源；按照本发明制得的离合器面片，耐热性能优异，耐热温度高达350℃以上，摩擦系数达到0.4以上，摩擦系数的差值在0.10以下，磨损总量小于1.80×10^-7cm^-3/N×m，摩擦性能好且稳定，磨损率低，且旋转爆裂强度较高，完全满足车辆在高速状态下的运行。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

水溶性酚醛树脂中由质量百分比为60％的酚醛树脂和质量百分比为40％的水组成。

代胶复合粉由质量百分比为40％的松香和质量百分比为60％的轻质碳酸钙混合而成，轻质碳酸钙的晶粒形状为球形，粒径为100nm。代胶复合粉的粒度为180目。

然后按照如下配方进行称量：

水溶性酚醛树脂45.5份，代胶复合粉15.5份，重晶石粉17.5份，铬铁矿粉7.5份，炭黑4.5份，石墨1.5份，二硫化钼3.5份，氧化铝0.4份，硬脂酸锌0.6份，玻璃纤维布27.5份

将水溶性酚醛树脂，代胶复合粉，重晶石，铬铁矿粉，炭黑，石墨，二硫化钼，氧化铝，硬脂酸锌在室温下混合12min后得到均匀的无胶浆料，将玻璃纤维布在专用浸渍设备上进行浸渍挂胶。

将挂胶后的玻璃纤维布在室温下干燥3h，然后通过缠绕机缠绕成毛坯。

将缠绕后的毛坯放入热压模热压成型，温度为155℃，压力为16MPa，压制时间2.5min。

在烘箱中，温度为180℃下热处理4h，冷却后进行磨削加工，水洗，干燥后得到离合器面片的制品。

按GB5764-1998标准，在定速式摩擦试验机上进行摩擦性能测试。制取25×25mm试样二块，在正压力0.49Mpa下，进行摩擦系数测定。试验样品分别通过试验温度为100℃、150℃、200℃、250℃、300℃、350℃的温度段，测试出摩擦系数和磨损率。

根据实施例1实验结果表明：摩擦系数0.40-0.48，摩擦系数最高值与摩擦系数最低值的差值为0.08，摩擦系数同其平均值的偏差不大于±0.05，摩擦系数适宜并且稳定；磨损总量为1.69*10^-7cm^-3/N*m。

25℃时，测得该离合器面片的旋转爆裂强度为12700r/min；200℃时，回转爆裂强度为10800r/min。制品的旋转爆裂强度高，完全满足车辆在高速状态下的运行。

实施例2

水溶性酚醛树脂中由质量百分比为50％的酚醛树脂和质量百分比为50％的水组成。

代胶复合粉由质量百分比为50％的松香和质量百分比为50％的轻质碳酸钙混合而成，轻质碳酸钙的晶粒形状为球形，粒径为50nm。代胶复合粉的粒度为170目。

然后按照如下配方进行称量：

水溶性酚醛树脂47.5份，代胶复合粉17.5份，重晶石粉19.5份，铬铁矿粉9.5份，炭黑5.0份，石墨2.0份，二硫化钼4.0份，氧化铝0.9份，硬脂酸锌1.1份，玻璃纤维布29.5份

将水溶性酚醛树脂，代胶复合粉，重晶石，铬铁矿粉，炭黑，石墨，二硫化钼，氧化铝，硬脂酸锌在室温下混合12min后得到均匀的无胶浆料，将玻璃纤维布在专用浸渍设备上进行浸渍挂胶。

将挂胶后的玻璃纤维布在室温下干燥3h，然后通过缠绕机缠绕成毛坯。

将缠绕后的毛坯放入热压模热压成型，温度为160℃，压力为15MPa，压制时间3min。

在烘箱中，温度为180℃下热处理5小时，冷却后进行磨削加工，水洗，干燥后得到离合器面片的制品。

按GB5764-1998标准，在定速式摩擦试验机上进行摩擦性能测试。制取25×25mm试样二块，在正压力0.49Mpa下，进行摩擦系数测定。试验样品分别通过试验温度为100℃、150℃、200℃、250℃、300℃、350℃的温度段，测试出摩擦系数和磨损率。

根据实施例2实验结果表明：摩擦系数0.42-0.51，摩擦系数最高值与摩擦系数最低值的差值为0.09，摩擦系数同其平均值的偏差不大于±0.05，摩擦系数适宜并且稳定；磨损总量为1.64*10^-7cm^-3/N*m。

25℃时，测得该离合器面片的回转爆裂强度为12900r/min 200℃时，回转爆裂强度为10900r/min。制品的爆裂强度高，完全满足车辆在高速状态下的运行。

实施例3

水溶性酚醛树脂中由质量百分比为40％的酚醛树脂和质量百分比为60％的水组成。

代胶复合粉由质量百分比为60％的松香和质量百分比为40％的轻质碳酸钙混合而成，轻质碳酸钙的晶粒形状为球形，粒径为20nm。代胶复合粉的粒度为160目。

然后按照如下配方进行称量：

水溶性酚醛树脂49.5份，代胶复合粉19.5份，重晶石粉22.5份，铬铁矿粉12.5份，炭黑5.5份，石墨2.5份，二硫化钼5.5份，氧化铝1.6份，硬脂酸锌1.4份，玻璃纤维布32.5份。

将水溶性酚醛树脂，代胶复合粉，重晶石，铬铁矿粉，炭黑，石墨，二硫化钼，氧化铝，硬脂酸锌在室温下混合均匀后得到无胶浆料，将玻璃纤维布在专用浸渍设备上进行浸渍挂胶。

将挂胶后的玻璃纤维布在室温下干燥3h，然后通过缠绕机缠绕成毛坯。

将缠绕后的毛坯放入热压模热压成型，温度为165℃，压力为16MPa，压制时间3min。

在烘箱中，温度为180℃下热处理6h，冷却后进行磨削加工，水洗，干燥后得到离合器面片的制品。

按GB5764-1998标准，在定速式摩擦试验机上进行摩擦性能测试。制取25×25mm试样二块，在正压力0.49Mpa下，进行摩擦系数测定。试验样品分别通过试验温度为100℃、150℃、200℃、250℃、300℃、350℃的温度段，测试出摩擦系数和磨损率。

根据实施例3实验结果表明：摩擦系数0.42-0.52，摩擦系数最高值与摩擦系数最低值的差值为0.10，摩擦系数同其平均值的偏差不大于±0.05，摩擦系数适宜并且稳定，磨损总量为1.77*10^-7cm^-3/N*m。

25℃时，测得该离合器面片的回转爆裂强度为12800r/min；200℃时，回转爆裂强度为10600r/min。制品的爆裂强度高，完全满足车辆在高速状态下的运行。

最后，尚需注意的是，以上列举的仅是本发明的一个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种无橡胶缠绕离合器面片，其特征在于具体成分和质量份比如下：

2.如权利要求1所述的一种无橡胶缠绕离合器面片，其特征在于，水溶性酚醛树脂中酚醛树脂在水溶性酚醛树脂中所占质量百分比为40～60％，水在水溶性酚醛树脂中所占质量百分比为60～40％。

3.如权利要求1所述的一种无橡胶缠绕离合器面片，其特征在于，代胶复合粉由松香、轻质碳酸钙混合而成，松香在代胶复合粉中所占质量百分比为40～60％，轻质碳酸钙在代胶复合粉中所占质量百分比为60～40％。

4.如权利要求2所述的一种无橡胶缠绕离合器面片，其特征在于，轻质碳酸钙的晶粒形状为球形，粒径在20～100nm之间。

5.如权利要求1所述的一种无橡胶缠绕离合器面片，其特征在于，代胶复合粉的粒度大小在160目至180目之间。

6.一种权利要求1无橡胶缠绕离合器面片的制备方法，其特征在于步骤为：

(1)将称量的水溶性酚醛树脂，代胶复合粉及填料重晶石粉、铬铁矿粉、炭黑、石墨、二硫化钼、氧化铝、硬脂酸锌在室温下混合11-14min，制作成无胶浆料；(2)将玻璃纤维布在浆料内浸渍；(3)将带有浆料的玻璃纤维布在室温下干燥2-5h；(4)将干燥后的物料通过缠绕机缠绕成毛坯；(5)将毛坯放入热压机中进行热压，温度控制在150-165℃，压力控制在15-30MPa，压制时间为2-5min；(6)将压制后的产品放入烘箱进行热处理，温度控制在160-220℃，热处理时间为4-8h；(7)对热处理后的半成品进行磨制加工、钻孔、水洗和干燥即可得到无橡胶缠绕离合器面片。