CN104277764A - 无金属无石棉工业用摩擦材料及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的用于存在大量可燃易爆气体环境，以及潮湿易锈环境下的制动器用摩擦材料及其制造技术。本发明的无石棉无金属工业用摩擦材料是将非金属纤维材料、粘合材料、增摩材料、润滑材料、填料的原材料通过混合、模压、热处理、后处理工艺制成，本发明的非金属类纤维材料的组分包括芳纶纤维、玻璃纤维、工程纤维。本发明提供的无石棉无金属摩擦材料及其制造方法，它能够安全适用于存在大量可燃易爆气体环境，以及潮湿易锈环境的机械制动，特别是矿井、船舶、港口等特殊环境对摩擦材料的高性能要求。

Description

无金属无石棉工业用摩擦材料及其制造方法

技术领域

本发明涉及的是矿山、采油、船舶、冶金等工业行业广泛使用的制动器用摩擦材料的制造技术，特别是用于存在大量可燃易爆气体环境，以及潮湿易锈环境下的制动器用摩擦材料及其制造技术。

背景技术

摩擦材料至今已有百余年的历史，在其发展历程中，一直以石棉基产品为主。自1972年国际肿瘤医学讨论会确认石棉对人体的致癌危害性问题后，摩擦材料制造业的无石棉化运动首先在欧美国家兴起，联合国欧洲经济委员会以及国际标准委员会有关标准中明文规定：禁止生产、销售和使用石棉产品。国家技术监督局在国家标准GB12676-1999中强制规定：“从2003年10月1日起，制动衬片不应含有石棉”。

作为摩擦材料中的骨架增强材料，弃用石棉就必须找到其它替代纤维。二十世纪八十年代诞生的半金属基摩擦材料的金属纤维替代了石棉纤维并迅速得到推广和普及，半金属基摩擦材料和金属基摩擦材料至今仍占据着摩擦材料制品的重大份额。

但由于金属纤维(主要指钢纤维)的物理、化学性能指标有其自身不同于石棉等其他无机纤维的特征，大量金属成份的存在，导致产品存在：硬度高、易锈蚀、导热率高、摩擦过程容易产生火花等缺陷。这些缺陷的存在，对于存在大量可燃易爆气体的环境(如矿井)，以及潮湿易锈环境的(如船舶、港口)有可能引发的安全隐患、抗锈蚀差等一系列问题。

发明内容

本发明所要解决的问题是：提供一种无石棉无金属摩擦材料及其制造方法，它采用工程纤维取代惯用的金属纤维，能够安全适用于存在大量可燃易爆气体环境，以及潮湿易锈环境的机械制动，特别是矿井、船舶、港口等特殊环境对摩擦材料的高性能要求。

本发明所采用的技术方案是：

无石棉无金属工业用摩擦材料，组分重量百分比为：非金属纤维材料15～25％、粘合材料10～25％、增摩材料15～20％、润滑材料4～10％、填料余量，所述非金属类纤维材料的组分包括芳纶纤维，玻璃纤维，工程纤维。

上述非金属类纤维材料各组分占摩擦材料总重量的百分比为：芳纶纤维1～3％，玻璃纤维8～11％，工程纤维3～5％。

上述粘合材料的组分包括改性酚酸树脂，粉末丁腈橡胶，其中粘合材料各组分占摩擦材料总重量的百分比为：改性酚酸树脂9～16％，粉末丁腈橡胶3～6％。

上述增摩材料的组分包括沉淀硫酸钡，锆英石，铝矾土，碳化硅，其中增摩材料各组分占摩擦材料总重量的百分比为：沉淀硫酸钡3～8％，锆英石2～5％，铝矾土3-9％，碳化硅0.3～1％。

上述润滑材料的组分包括石墨，硫化胶粉，其中润滑材料各组分占摩擦材料总重量的百分比为：石墨1～5％，硫化胶粉1～3％。

上述填料是重晶石、摩擦粉、蛭石、云母和炭黑粉的粉粒混合物。其中各填料重量百分比含量为：重晶石5～10％，摩擦粉1～3％，蛭石5～10％，云母6～12％，炭黑粉0.5～3％。

制备方法包括以下步骤：

1、配料：按照上述各组分材料的重量百分比称取原料。

2、混合：将称量配制后的粉状料用犁耙式混料机搅拌混合20～30分钟。

3、模压：将混合后的粉状料投入液压式成型机中进行模压，出模冷却后得到成型产品。

固化压制工艺是：温度150～180℃'，压力8～20MPa，压制时间5～8分钟，头3分钟每隔10～20秒排气一次。

还可以进一步包括以下步骤

4、热处理：将成型产品放入烘箱中进行8～10小时的烘干，烘干温度为140～220℃。

5、后处理工序：将烘干后的产品通过磨削加工、喷漆处理和附件装配工序，制成无石棉无金属工业用摩擦材料。

本发明其组成中无石棉无金属，含有多种有机及无机材料，具有如下优异的摩擦性能指标和机械力学性能指标：

本发明由于加入工程纤维形成一种乱向支撑体系分散定向应力，同时多种有机及无机材料协同作用，不仅提高了材料的韧性，同时获得了优良的摩擦磨损性能，还有利于消除制动噪声及热衰退，提高产品使用寿命，以及能满足现代工业制动特殊工况的使用要求，特别是能满足存在大量可燃易爆气体环境以及潮湿易锈环境对摩擦材料特殊制动要求。

本发明工艺简单，适于工业化生产，无公害，并且优于传统产品具有明显的经济和环保效益。

附图说明

图1-7为本发明的工业用摩擦材料制成的制动器衬片摩擦性能测试结果；

其中图1-3中横坐标为制动次数，纵坐标为摩擦系数；图4-7横坐标为温度℃，纵坐标为摩擦系数。

具体实施方式

配料：按照如下重量百分比称取原料：

芳纶纤维1～3％，玻璃纤维8～11％，工程纤维3～5％，改性酚酸树脂9～16％，粉末丁腈橡胶3～6％，沉淀硫酸钡3～8％，锆英石2～5％，铝矾土3-9％，碳化硅0.3～1％，石墨1～5％，硫化胶粉1～3％，重晶石5～10％，摩擦粉(例如卡德莱公司生产的摩擦粉NX-2020-30，NX-2004-40或NX-2004-20)1～3％，蛭石5～10％，云母6～12％，炭黑粉0.5～3％。

混合：将称量配制后的粉料用犁耙式混料机搅拌混合20～30分钟；

模压：将混合后的粉状料投入液压式成型机中进行模压，出模冷却后得到成型产品。所述的模压步骤中固化压制工艺是：模具温度150～180℃，压机压力8～20MPa，压制时间5～8分钟，头3分钟每隔10～20秒排气一次。

热处理：将成型产品放入烘箱中进行8～10小时的烘干，烘干温度为140～220℃。

后处理工序：将烘干后的产品通过磨削加工、喷漆处理和附件装配工序，制成无石棉无金属工业用摩擦材料。

根据本发明的方法制造的工业用摩擦材料制成的制动器衬片摩擦性能测试结果见表1：

表1CHASE试验机SAEJ-661测试结果

测试曲线见图1-7。该性能测试基于SAE-J661标准。根据该测试结果和曲线，本发明制动器衬片摩擦系数分级代码为GF至GG，属于性能优异的摩擦材料。

Claims (10)

1.无石棉无金属工业用摩擦材料，组分重量百分比为：非金属纤维材料15〜25%、粘合材料10〜25%、增摩材料15〜20%、润滑材料4〜10%、填料余量，所述非金属类纤维材料的组分包括芳纶纤维，玻璃纤维，工程纤维。

2.如权利要求1所述的无石棉无金属工业用摩擦材料，其特征在于，所述非金属类纤维材料各组分占摩擦材料总重量的百分比为：芳纶纤维1〜3%，玻璃纤维8〜11%，工程纤维3〜5% 。

3.如权利要求1所述的无石棉无金属工业用摩擦材料，其特征在于，所述粘合材料的组分包括改性酚酸树脂，粉末丁腈橡胶，其中粘合材料各组分占摩擦材料总重量的百分比为：改性酚酸树脂9〜16%，粉末丁腈橡胶3〜6%。

4.如权利要求1所述的无石棉无金属工业用摩擦材料，其特征在于，所述增摩材料的组分包括沉淀硫酸钡，锆英石，铝矾土，碳化硅，其中增摩材料各组分占摩擦材料总重量的百分比为：沉淀硫酸钡3〜8%，锆英石 2〜5%，铝矾土3-9%，碳化硅0.3〜1%。

5.如权利要求1所述的无石棉无金属工业用摩擦材料，其特征在于，所述润滑材料的组分包括石墨，硫化胶粉，其中润滑材料各组分占摩擦材料总重量的百分比为：石墨1〜5%， 硫化胶粉1〜3%。

6.如权利要求1所述的无石棉无金属工业用摩擦材料，其特征在于，所述填料是重晶石、摩擦粉、蛭石、云母和炭黑粉的混合物；其中各填料重量百分比含量为：重晶石5〜10%，摩擦粉1〜3%，蛭石5〜10%，云母6〜12%，炭黑粉0.5〜3%。

7.无石棉无金属工业用摩擦材料的具体制备方法，包括以下步骤：

配料：按照如下重量百分比称取原料：

芳纶纤维1〜3%，玻璃纤维8〜11%，工程纤维3〜5% ，改性酚酸树脂9〜16%，粉末丁腈橡胶3〜6%，沉淀硫酸钡3〜8%，锆英石 2〜5%，铝矾土3-9%，碳化硅0.3〜1%，石墨1〜5%， 硫化胶粉1〜3%，重晶石5〜10%，摩擦粉1〜3%，蛭石5〜10%，云母6〜12%，炭黑粉0.5〜3%；

混合：将称量配制后的粉料用犁耙式混料机搅拌混合20〜30分钟；

模压：将混合后的粉状料投入液压式成型机中进行模压，出模冷却后得到成型产品。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述的模压步骤中固化压制工艺是：模具温度150〜180°C，压机压力8〜20MPa，压制时间5〜8分钟，头3分钟每隔10〜20秒排气一次。

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，还包括以下步骤：

热处理：将成型产品放入烘箱中进行8〜10小时的烘干，烘干温度为140〜220°C。

10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，还包括以下步骤：

后处理工序：将烘干后的产品通过磨削加工、喷漆处理和附件装配工序，制成无石棉无金属工业用摩擦材料。