CN103836099B - 可降解刹车片及其加工工艺 - Google Patents
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Abstract
可降解刹车片及其加工工艺，涉及一种机动车辆制动设备。以重量百分比计，其摩擦材料含有牛皮纤维10％‑15％，糯米交联剂32％‑37％，硬果壳粉5％‑10％，20‑40目的稻麦秸秆摩擦粉5％‑10％，500目的碳酸钙10％‑14％，氧化铝2％，骨粉20％，芳纶纤维2％‑3％，钛酸钾晶须4％及其他辅料。该刹车片加工工艺简单易行，生产成本较低。该工艺生产的刹车片，安全环保可降解，使用寿命长。在制动过程中，摩擦系数稳定，刹车性能和制动效果稳定，生产成本低廉，无噪音污染。该刹车片的应用，有效降低了PM2.5的排放，改善人类生存环境，符合国家节能减排政策。
Description
技术领域
本发明涉及一种机动车辆制动设备，特别是一种可降解刹车片及其加工工艺。
背景技术
随着人们生活水平的日益提高，对汽车的需求也越来越大。近年来，我国汽车产业的产销数量不断增长，我国已然成为一个汽车产销大国。汽车上最重要的安全系统就是制动系统，所有的制动部件都是安全件，刹车片是整个制动系统中重要的环节之一，直接影响到整个制动系统的可靠性。现有的半金属、陶瓷、少金属刹车片摩擦材料配方大多含有：铜、石墨、钢纤维、铁粉、硫化锑、酚醛树脂、硫磺、硫铁矿、铬铁矿、煅烧石油焦、轮胎粉、铅粉、锡粉。当机动车辆制动时，该类刹车片将产生灰尘，影响人体的呼吸系统、神经系统、血液循环系统，危害人们的身体健康。具不完全统计，2013年我国汽车包括乘用车、商用车和工程车，总量1.4亿辆，按照一辆车一年更换1.2亿套刹车片计算，中国的制动车刹车片需求量在1.68亿套左右，每套刹车片平均为1.5公斤，每套刹车片在刹车过程中产生1公斤灰尘。因此，现有机动车辆每年将排放1.68亿公斤的PM2.5。针对这些问题，企业技术人员对现有的机动车辆刹车片进行改进设计，虽然取得了一些进展，但仍然存在不足。
发明内容
本发明的目的在于克服以上不足，提供一种可降解刹车片，该刹车片安全环保可降解，在刹车片制动过程中能够稳定摩擦系数，减轻高温时摩擦材料热衰退，确保行车安全，降低了PM2.5的排放，保护人类身体健康。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：可降解刹车片，以重量百分比计，其摩擦材料含有牛皮纤维10％-15％，糯米交联剂32％-37％，硬果壳粉5％-10％，20-40目的稻麦秸秆碳粉5％-10％，500目的碳酸钙10％-14％，氧化铝2％，骨粉20％，芳纶纤维2％-3％，钛酸钾晶须4％及其他辅料。
为增强可降解刹车片的耐热、阻燃性能，所述摩擦材料配方中还含有1％-4％的纳米氢氧化镁。
为增强可降解刹车片的美观性，所述的其他辅料含有0％-0.5％的色素。
可降解刹车片的加工工艺：
一、主要原料准备：
①牛皮纤维
a废旧牛皮鞋、废旧牛皮包等牛皮制品，进行分割处理，去除非牛皮的物质；
b将牛皮物质进行清洗，清洗掉灰尘和油污等污物；
c将清洗、干燥后的牛皮物质消毒处理；
d粉碎成牛皮纤维；
e牛皮纤维的检验标准
外观：主体纤维3毫米；
长度：以重量百分比计，3毫米牛皮纤维含量最高5％；
灰含量：100目以下8％；
筛分析：脚料最高8％；
②稻麦秸秆碳粉由申请号为CN201210576364.5的发明专利“一种用稻麦秸秆制成刹车片摩擦材料的方法”中的稻麦秸秆碳粉制备方法制成；
二、混料
①芳纶纤维加骨粉混料5分钟；
②以重量百分比计，在除芳纶纤维、骨粉、牛皮纤维的其他原料及辅料中加入7％的水混料5分钟；
③最后加入牛皮纤维再混料10分钟；
三、压制
①第一次在模具中冷压成型：压块高度比热压模具高度高4厘米。冷压后，冷压块的硬度：邵氏硬度＞45；
②第一次热压：模具温度控制在150°条件下，热压15分钟，排气9次；
③淋水：将第一次热压后的压块进行淋水处理，每100克压块淋水重量不大于10克；
④二次热压：模具温度控制在150°条件下，热压25分钟，二次热压模具比第一次热压模具高度低0.1厘米；
⑤将摩擦衬片打铆接孔；
四、高温增强处理
①将制造好的摩擦衬片使用夹具夹紧后，放进烘箱进行12小时高温处理；
②烘箱温度：升温时间1小时，升温至100℃，保温1小时。升温时间2小时，升温至150℃，保温2小时。升温时间2小时，升温至200℃，保温4小时；
③保温处理结束后，自然降温到常温再打开烘箱；
五、低温增强处理
将高温增强处理后的摩擦衬片放进冰柜里，进行低温增强处理，在-10℃保温2小时，在-20℃保温2小时；
六、机械加工
根据各种车型的技术要求或客户要求，进行机械加工；
七、将加工好的摩擦衬片铆接到钢背上；
八、检验指标
①摩擦系数0.25-0.45；
②磨损率0.3-0.9；
③热膨胀率(400℃±10℃)不大于2.5％；
④无噪声；
⑤冲击强度不小于0.3J/cm2；
⑥寿命5万公里以上。
本发明所采用的技术原理是：该刹车片采用废旧牛皮鞋、废旧牛皮包，经过分割、清洗、高温消毒、粉碎加工成牛皮纤维，作为骨架增强材料。采用骨粉、硬果壳粉、碳酸钙和微含量的氧化铝作为增摩材料。采用稻麦秸秆碳粉为减摩和润滑材料，该材料具有低摩擦因数，能够减少刹车时产生的抖动；当制动产生的高温时，该材料产生高损耗，使刹车片形成空隙具有吸音板的性能，降低了刹车时产生的噪音污染，提高了驾乘人员的舒适性。该刹车片具有较强的吸附能力和耐酸碱、防腐蚀性能，能够防止刹车片中其他材料的氧化和变质，延长了刹车片使用寿命。该刹车片在刹车过程中，产生的灰尘能够在自然环境条件作用下，生物降解，光降解和化学降解，最终降解成二氧化碳和水，有效降低了PM2.5的排放；碳酸钙还可以净化汽车尾气中的二氧化硫，保护了环境。
本发明的有益效果是：该刹车片加工工艺简单易行，生产成本较低。该工艺生产的刹车片，安全环保可降解，使用寿命长。在制动过程中，摩擦系数稳定，刹车性能和制动效果稳定，生产成本低廉，无噪音污染。该刹车片的应用，有效降低了PM2.5的排放，改善人类生存环境，符合国家节能减排政策。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述；
实施例1
盘式可降解刹车片，以重量百分比计，其摩擦材料含有牛皮纤维15％，糯米交联剂32％，硬果壳粉5％，20-40目的稻麦秸秆碳粉10％，500目的碳酸钙10％，氧化铝2％，骨粉20％，芳纶纤维2％，钛酸钾晶须4％。
盘式可降解刹车片的加工工艺：
一、主要原料准备：
①牛皮纤维
a废旧牛皮鞋、废旧牛皮包等牛皮制品，进行分割处理，去除非牛皮的物质；
b将牛皮物质进行清洗，清洗掉灰尘和油污等污物；
c将清洗、于燥后的牛皮物质消毒处理；
d粉碎成牛皮纤维；
e牛皮纤维的检验标准
外观：主体纤维3毫米；
长度：以重量百分比计，3毫米牛皮纤维含量最高5％；
灰含量：100目以下8％；
筛分析：脚料最高8％；
②稻麦秸秆碳粉由申请号为CN201210576364.5的发明专利“一种用稻麦秸秆制成刹车片摩擦材料的方法”中的稻麦秸秆碳粉制备方法制成；
二、混料
①芳纶纤维加骨粉混料5分钟；
②以重量百分比计，在糯米交联剂、硬果壳粉、20-40目稻麦秸秆碳粉、500目的碳酸钙、氧化铝、钛酸钾晶须材料中加入7％的水混料5分钟；
③最后加入牛皮纤维再混料10分钟；
三、压制
①第一次在模具中冷压成型：压块高度比热压模具高度高4厘米。冷压后，冷压块的硬度：邵氏硬度＞45；
②第一次热压：模具温度控制在150°条件下，热压15分钟，排气9次；
③淋水：将第一次热压后的压块进行淋水处理，每100克压块淋水重量不大于10克；
④二次热压：模具温度控制在150°条件下，热压25分钟，二次热压模具比第一次热压模具高度低0.1厘米；
⑤将摩擦衬片打铆接孔；
四、高温增强处理
①将制造好的摩擦衬片使用夹具夹紧后，放进烘箱进行12小时高温处理；
②烘箱温度：升温时间1小时，升温至100℃，保温1小时。升温时间2小时，升温至150℃，保温2小时。升温时间2小时，升温至200℃，保温4小时；
③保温处理结束后，自然降温到常温再打开烘箱；
五、低温增强处理
将高温增强处理后的摩擦衬片放进冰柜里，进行低温增强处理，在-10℃保温2小时，在-20℃保温2小时；
六、机械加工
根据各种车型的技术要求或客户要求，进行机械加工；
七、将加工好的摩擦衬片铆接到钢背上；
八、检验指标
①摩擦系数0.25-0.45；
②磨损率0.3-0.9；
③热膨胀率(400℃±10℃)不大于2.5％；
④无噪声；
⑤冲击强度不小于0.3J/cm2；
⑥寿命5万公里以上。
实施例2
鼓式可降解刹车片，以重量百分比计，其摩擦材料含有牛皮纤维15％，糯米交联剂32％，硬果壳粉5％，20-40目的稻麦秸秆碳粉5％，500目的碳酸钙10％，氧化铝2％，骨粉20％，芳纶纤维3％，钛酸钾晶须4％，纳米氢氧化镁4％。
鼓式可降解刹车片的加工工艺：
一、主要原料准备：
①牛皮纤维
a废旧牛皮鞋、废旧牛皮包等牛皮制品，进行分割处理，去除非牛皮的物质；
b将牛皮物质进行清洗，清洗掉灰尘和油污等污物；
c将清洗、干燥后的牛皮物质消毒处理；
d粉碎成牛皮纤维；
e牛皮纤维的检验标准
外观：主体纤维3毫米；
长度：以重量百分比计，3毫米牛皮纤维含量最高5％；
灰含量：100目以下8％；
筛分析：脚料最高8％；
②稻麦秸秆碳粉由申请号为CN201210576364.5的发明专利“一种用稻麦秸秆制成刹车片摩擦材料的方法”中的稻麦秸秆碳粉制备方法制成；
二、混料
①芳纶纤维加骨粉混料5分钟；
②以重量百分比计，在糯米交联剂、硬果壳粉、20-40目稻麦秸秆碳粉、500目的碳酸钙、氧化铝、钛酸钾晶须、纳米氢氧化镁材料中加入7％的水混料5分钟；
③最后加入牛皮纤维再混料10分钟；
三、压制
①第一次在模具中冷压成型：压块高度比热压模具高度高4厘米。冷压后，冷压块的硬度：邵氏硬度＞45；
②第一次热压：模具温度控制在150°条件下，热压15分钟，排气9次；
③淋水：将第一次热压后的压块进行淋水处理，每100克压块淋水重量不大于10克；
④二次热压：模具温度控制在150°条件下，热压25分钟，二次热压模具比第一次热压模具高度低0.1厘米；
⑤将摩擦衬片打铆接孔；
四、高温增强处理
①将制造好的摩擦衬片使用夹具夹紧后，放进烘箱进行12小时高温处理；
②烘箱温度：升温时间1小时，升温至100℃，保温1小时。升温时间2小时，升温至150℃，保温2小时。升温时间2小时，升温至200℃，保温4小时；
③保温处理结束后，自然降温到常温再打开烘箱；
五、低温增强处理
将高温增强处理后的摩擦衬片放进冰柜里，进行低温增强处理，在-10℃保温2小时，在-20℃保温2小时；
六、机械加工
根据各种车型的技术要求或客户要求，进行机械加工；
七、将加工好的摩擦衬片铆接到钢背上；
八、检验指标
①摩擦系数0.25-0.45；
②磨损率0.3-0.9；
③热膨胀率(400℃±10℃)不大于2.5％；
④无噪声；
⑤冲击强度不小于0.3J/cm2；
⑥寿命5万公里以上。
实施例3：
为增强可降解刹车片的美观性，可降解刹车片的辅料中含有微量色素，并在实施例1和实施例2的混料中第②工序中增加该色素。本实施例其余的加工工艺和生产出的产品的性能与实施例1、实施例2相同，这里不在赘述。
Claims (6)
1.可降解刹车片，其特征在于：以重量百分比计，其摩擦材料含有牛皮纤维10％-15％，糯米交联剂32％-37％，硬果壳粉5％-10％，20-40目的稻麦秸秆碳粉5％-10％，500目的碳酸钙10％-14％，氧化铝2％，骨粉20％，芳纶纤维2％-3％，钛酸钾晶须4％及其他辅料。
2.根据权利要求1所述的可降解刹车片，其特征在于：以重量百分比计，其摩擦材料含有1％-4％的纳米氢氧化镁。
3.根据权利要求1所述的可降解刹车片，其特征在于：以重量百分比计，所述的其他辅料含有0％-0.5％的色素。
4.根据权利要求1所述的可降解刹车片，其特征在于：以重量百分比计，其摩擦材料含有牛皮纤维15％，糯米交联剂32％，硬果壳粉5％，20-40目的稻麦秸秆碳粉10％，500目的碳酸钙10％，氧化铝2％，骨粉20％，芳纶纤维2％，钛酸钾晶须4％。
5.根据权利要求2所述的可降解刹车片，其特征在于：以重量百分比计，其摩擦材料含有牛皮纤维15％，糯米交联剂32％，硬果壳粉5％，20-40目的稻麦秸秆碳粉5％，500目的碳酸钙10％，氧化铝2％，骨粉20％，芳纶纤维3％，钛酸钾晶须4％，纳米氢氧化镁4％。
6.可降解刹车片的加工工艺，其特征在于包括以下步骤：
一、主要原料准备：
①牛皮纤维
A将废旧牛皮鞋、废旧牛皮包等牛皮制品，进行分割处理，去除非牛皮的物质；
b将牛皮物质进行清洗，清洗掉灰尘和油污等污物；
c将清洗、干燥后的牛皮物质消毒处理；
d粉碎成牛皮纤维；
e牛皮纤维的检验标准
外观：主体纤维3毫米；
长度：以重量百分比计，3毫米牛皮纤维含量最高5％；
灰含量：100目以下8％；
筛分析：脚料最高8％；
②稻麦秸秆碳粉由申请号为CN201210576364.5的发明专利“一种用稻麦秸秆制成刹车片摩擦材料的方法”中的稻麦秸秆碳粉制备方法制成；
二、混料
①芳纶纤维加骨粉混料5分钟；
②以重量百分比计，在除芳纶纤维、骨粉、牛皮纤维的其他原料及辅料中加入7％的水混料5分钟；
③最后加入牛皮纤维再混料10分钟；
三、压制
①第一次在模具中冷压成型：压块高度比热压模具高度高4厘米；冷压后，冷压块的硬度：邵氏硬度＞45；
②第一次热压：模具温度控制在150°条件下，热压15分钟，排气9次；
③淋水：将第一次热压后的压块进行淋水处理，每100克压块淋水重量不大于10克；
④二次热压：模具温度控制在150°条件下，热压25分钟，二次热压模具比第一次热压模具高度低0.1厘米；
⑤将摩擦衬片打铆接孔；
四、高温增强处理
①将制造好的摩擦衬片使用夹具夹紧后，放进烘箱进行12小时高温处理；
②烘箱温度：升温时间1小时，升温至100℃，保温1小时；升温时间2小时，升温至150℃，保温2小时；升温时间2小时，升温至200℃，保温4小时；
③保温处理结束后，自然降温到常温再打开烘箱；
五、低温增强处理
将高温增强处理后的摩擦衬片放进冰柜里，进行低温增强处理，在-10℃保温2小时，在-20℃保温2小时；
六、机械加工
根据各种车型的技术要求或客户要求，进行机械加工；
七、将加工好的摩擦衬片铆接到钢背上；
八、检验指标
①摩擦系数0.25-0.45；
②磨损率0.3-0.9；
③热膨胀率(400℃±10℃)不大于2.5％；
④无噪声；
⑤冲击强度不小于0.3J/cm2；
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