CN1103647A - 无公害低摩擦系数合成闸瓦的制造方法及其产品 - Google Patents

Abstract

一种无公害低摩擦系数合成闸瓦制造方法由合 成橡胶(丁苯加顺丁)塑炼、加塑料粉初混炼成片、加 入填料、防老剂、硫化促进剂后再混炼、成片、切片、叠 切片于成型瓦背、压制成型、硫化处理工序组成。其 优点生产效率高，无废品，闸瓦强度高，摩擦系数低， 磨损量低，无公害，散热性好，踏面温度可小于 200℃，成本低。

Description

本发明涉及火车以及各种车辆制动闸瓦的制造方法，尤其涉及一种无公害低摩擦系数合成闸瓦的制造方法。

火车中的闸瓦自1853年以来采用生铁闸瓦已有百余年，随着车速的提高，火车铸铁闸瓦高速行驶摩擦形成的火花易酿成火灾、噪音大而且磨耗太快等缺点就成为突出矛盾，于是人们就开始使用合成瓦。目前，常用的合成闸瓦其制造方法如图1的工序流程图所示，它先将橡胶塑料分别塑炼，然后两者合在一起混炼，再将混炼物粉碎，并在其内加入铁粉、填料、防老剂、促进剂等混合物及粉碎的石棉或麻或玻璃纤维，最后将这些料一起混合均匀后放入模具中压制并硫化固化而得。上述工艺主要存在问题有：

1、橡胶、塑料分别塑炼，然后在混炼中设有铁粉，填粉、防老剂、促进剂，所以其分子活化能水平低，分子链结合力不强，产品易脆裂。

2、将压制与硫化工艺合二为一，从表面看来似乎简单了，而实际上由于硫化过程需要150-160℃高温1-1.5小时的长时间，而压制过程中需要高压设备，一个模具又仅能一次生产一个闸瓦，因此，这样的组合不仅生产效率低，对设备要求高，而且硫化工序时间长，使得生产率低，成本高而不经济;

3、由于压制与硫化合一，而硫化后的闸瓦很硬，因此一旦因压制后有缺陷的产品就无法中间得以修补，而硬的闸瓦产品不合格就只能报废，由此可见这种工序不仅会造成废品率高，而且材料浪费大。

4、由于材料结合力差，必须加入石棉、玻璃纤维，而石棉和玻璃纤维有致癌作用，对环保影响亦很大，目前世界先进国家已禁止使用。

5、目前的合成闸瓦摩擦系数过高，亦不能直接代替铸铁闸瓦，使用时问题多。

据于上述这些存在问题，必须研制一种新工艺，以高质、高效生产优质合成闸瓦乃是当务之急。

本发明的目的在于研制出一种用新配方、新工艺来制作合成闸瓦的方法，以克服上述弊病，并以快速制作出高质量闸瓦。

本发明的目的是这样实现的，一种无公害低摩擦系数合成闸瓦制造方法由合成橡胶（丁苯加顺丁）塑炼、成片、加入填料、防老剂、硫化促进剂后再混炼、成片、切片、叠切片于成型瓦背、压制成形、硫化处理工序组成。其优点生产效率高，无废品，闸瓦强度高，摩擦系数低，摩损量低，无公害，散热性好，踏面温度可小于200℃，成本低。

上述合成闸瓦新工艺，因其采用塑炼、初混炼和再混炼的新工序和在新的配方中加入了石墨、丁苯橡胶、塑料、碳纤维等物，以及对配合剂进行了改进，使所得成片胶具有分子活化能水平高、分子链结合力强的优点;而其将模具压制与硫化工序分开，可使模压工序以快速进行而提高效率，设备得以充分利用，而硫化可将每个压制闸瓦设置于硫化模内，并将多个硫化模设置于小车内，集中送入烘箱内加温硫化处理，这样因集中硫化处理，使得硫化时间长的问题，得以补偿。

经测试本发明所制的闸瓦其制动可达到95公里/小时车速，且其在车速为90公里/小时可连续制动，而且制动距离可由800米减小到350米，其摩擦系数可小到0.16以下，其寿命可为铸铁的10-30倍，为树脂合成闸瓦的3-5倍，而其重量仅为铸铁闸瓦的1/3，此外由于使用本发明的合成闸瓦的机车无滑行现象，所以对车辆的车轮踏面无热裂、无损伤、无掉块，相应地延长了钢轨的寿命。上述这些优点就足以使本发明的目的得以实现。另外，本发明的方法还可用来制造高摩擦系数合成闸瓦，此时仅需适当降低石墨含量即可。

下面我们将对本发明的方法予以详细叙述

附图说明

图1为已有合成闸瓦制作的工艺流程图

图2为本发明合成闸瓦制作工艺的流程图

由图2所示可见，一种无公害低摩擦系数合成闸瓦制造方法，其内容为：

（一）按下列材料及其含量备料、配料

1、顺丁胶    6-9.5%    2、丁苯    6-9.5%

3、石墨    45-55%    4、铁粉    7-15%

5、硫磺    6.5-8%    6、硫酸钡    3.6-4%

7、氧化锌    1-2%    8、铝钒土    2%

9、酚醛树脂粉    5-9%    10、碳纤维    0.1-0.2%

11、防老剂D    N-苯基-2-萘胺    0.3-0.7%

12、促进剂TT双(二甲基硫代氨基甲酰)二硫化物    0.3-0.8%

（二）塑炼

1、将顺丁胶与丁苯按1∶1配合送轧胶机靠近齿轮传动端加入，

2、加入轧胶机的冷却循环水水温应为4-25℃，

3、先用1-3mm辊距塑炼3-5分钟，

4、后用5-10mm辊距塑炼2-3分钟，

5、重点上面3、4    2-3次，

6、再用1-3mm辊距连续不断地“薄通”塑炼，最后用0.5-1mm辊距塑炼3-5次。

7、放置不动1-10天

（三）初混炼

1、将酚醛树脂粉均匀加入已塑炼好的胶片内一起进入轧胶机内混炼，一直以辊距1-3mm薄通5-6次即可

2、将初混炼好的（橡胶+塑料粉）片取出备用。

（四）混炼

1、将配置好的石墨、铁粉、硫磺粉、硫酸钡、氧化锌、碳纤维、防老剂D、促进剂TT混合均匀。

2、将轧胶机前辊温度比后辊温度低10℃，以使其轧胶时胶片不易脱辊。

3、加料

（1）将辊距定为3-6mm，从辊距中以包辊方式加入初混炼好的胶片，并打开通风设备不断均匀地加入1所述的混合料，

（2）加料总量

对XK-360轧胶机，其总量为    15-25公斤

对XK-400轧胶机，其总量为    35公斤

4、混炼20-30分钟，直到胶片均匀成形，厚度根据需要为3-6mm，

（五）制作瓦背

1、备料

将4mm厚钢板、6mm厚钢板裁剪为下列尺寸作瓦背、锁鼻毛坯

制作品    瓦背    锁鼻

带轮缘闸瓦    333×210-213×4    105×25×6

无轮缘闸瓦    333×153×4    105×25×6

1号煤水水车闸瓦    333×(80-82)×4    95×40×6

将φ6-8mm钢筋裁剪成

米长

2、冲压成形

将上述1中毛坯料分别用模具、液压机、压力机将其模压成形，将钢筋压制成波形

3、将锁鼻与瓦背、钢筋焊成一体即为瓦背

4、清除瓦背上焊渣和多余物

（六）切片、叠片

1、制备胶浆

将混炼好的胶料碎片切成小粒浸入汽油中24小时，而后搅拌即成，并以浓度不同分为三种

（1）稀胶浆    胶料浓度为15%

（2）稠胶浆    胶料浓度为25%

（3）修补用胶浆    胶料浓度为50%

2、瓦背处理

将（五）制好的瓦背用碱水脱脂、再酸洗、再清洗、然后恒温加热、保持100-120℃取出，并在其粘片面上均匀涂稀、稠两层胶浆粘接剂，

3、将胶片切成与成型模相当的裁片，其重量为：

带轮缘闸瓦    4.8±0.1kg

无轮缘闸瓦    5.4±0.1kg

号煤水水车间瓦 2.8±0.1kg

4、在瓦背的波纹钢筋夹缝中嵌入散碎胶料，

5、将裁好胶片叠放在瓦背上

（七）压制成形

1、将叠好胶片的闸瓦放入涂好脱模剂的压制模中，此脱模剂为肥皂水或硅油，

2、用阳模轻轻地将胶片全部压入模中，

3、用压力不小于90吨液压机将上述2压制成形，

4、保持压力3-5分钟，

5、用顶出机构将成形的闸瓦顶出，

（八）修整

用修补胶修补抹平，

（九）硫化

1、将具有锁紧机构的硫化模放入恒温箱中加热到50-120℃并保持10-15分钟，

2、将模取出并在其内涂上一层肥皂水脱模剂，

3、将闸瓦速放入硫化模中，拧紧锁紧用螺栓，装车送入恒温箱，

4、箱温升到145-150℃，保温45-55分钟

5、取出

（十）检验入库

1、目测无裂纹，无微小划伤和损伤

2、邵氏硬度上、中、下三点均需为95±5

3、1000块中抽4-8块作各种物理机能鉴定

4、在瓦背上涂漆、贴合格证入库。

实施例

实施例1：

其制作工艺流程与上述完全相同，其中各材料的配方为：

顺丁胶    7%    丁本胶    7%

酚醛树脂粉    7%    石墨    52%

铁粉    12%    硫磺    7%

铝钒土    3%    氧化锌    1%

硫酸钡    4%    碳纤维    0.2%

防老剂D    0.3%    促进剂TT    0.5%

实施例2：

其制作工艺与上述的方法工艺完全相同，其所用材料的配方为：

顺丁胶    6%    丁苯胶    6%

酚醛树脂    12%    石墨    48%

铁粉    14%    硫磺    6%

铝瓦土    2%    氧化锌    2%

硫酸钡    3.4%    碳纤维    0.1%

防老剂D    0.2%    促进剂TT    0.3%

上述实施例制得的闸瓦经测试其摩擦系数低为0.16-0.18，故其寿命可为现今的合成闸瓦要高3-5倍，它无石棉、玻璃纤维等致癌的公害，强度高，磨损量小，价格便宜，由此可见本发明具有很好的经济和实用价值，并已在厂矿、支线中得到试用。

Claims (4)

1、一种无公害低摩擦系数合成闸瓦制造方法，其内容为：

(一)按下列材料及其含量备料、配料

(1)、顺丁胶      6-9.5%  (2)、丁苯           6-9.5%

(3)、石墨        45-55%  (4)、铁粉           7-15%

(5)、硫碳粉      6.5-8%  (6)、硫酸钡         3.6-4%

(7)、氧化锌      1-2%    (8)、铝钒土         2%

(9)、酚醛树脂粉  5-9%    (10)、碳纤维        0.1-0.2%

(11)、防老剂D    N-苯基-2-萘胺               0.3-0.7%

(12)、促进剂TT双(二甲基硫代氨基甲酰)二硫化物  0.3-0.8%

(二)塑炼

(1)、将顺丁胶与丁苯按1∶1配合送轧胶机靠近齿轮传动端加入，

(2)、加入轧胶机的冷却循环水水温应为4-25℃，

(3)、先用1-3mm辊距塑炼3-5分钟，

(4)、后用5-10mm辊距塑炼2-3分钟，

(5)、重点上面3、42-3次，

(6)、再用1-3mm辊距连续不断地“薄通”塑炼，最后用0.5-1mm辊距塑炼3-5次。

(7)、放置不动1-10天

(三)初混炼

(1)、将酚醛树脂粉均匀加入已塑炼好的胶片内一起进入轧胶机内混炼，一直以辊距1-3mm薄通5-6次即可

(2)、将初混炼好的(橡胶+塑料粉)片取出备用。

(四)混炼

(1)、将配置好的石墨、铁粉、硫磺粉、硫酸钡、氧化锌、碳纤维、防老剂D、促进剂TT混合均匀，

(2)、将轧胶机前辊温度比后辊温度低10℃，以使其轧胶时胶片不易脱辊。

(3)、加料

(1)将辊距定为3-6mm，从辊距中以包辊方式加入初混炼好的胶片，并打开通风设备不断均匀地加入1所述的混合料，

(2)加料总量

对XK-360轧胶机，  其总量为  15-25公斤

对XK-400轧胶机，  其总量为  35公斤

4、混炼20-30分钟，直到胶片均匀成形，厚度根据需要为3-6mm，

(五)制作瓦背

(1)、备料

将4mm厚钢板、5mm厚钢板裁剪为下列尺寸作瓦背、锁鼻毛坯

制作品           瓦背             锁鼻

带轮缘闸瓦       333×210-213×4  105×25×6

无数缘闸瓦       333×153×4      105×25×6

1号煤水水车闸瓦  333×(80-82)×4  95×40×6

将Φ6-8mm钢筋裁剪成1米长

(2)、冲压成形

将上述1中毛坯料分别用模具、液压机、压力机将其模压成形，将钢筋压制成波形

(3)、将锁鼻与瓦背、钢筋焊成一体即为瓦背

(4)、清除瓦背上焊渣和多余物

(六)切片、叠片

(1)、制备胶浆

将混炼好的胶料碎片切成小粒浸入汽油中24小时，而后搅拌即成，并以浓度不同分为三种

(1)稀胶浆      胶料浓度为15%

(2)稠胶浆      胶料浓度为25%

(3)修补用胶浆  胶料浓度为50%

(2)、瓦背处理

将(五)制好的瓦背用碱水脱脂、再酸洗、再清洗、然后恒温加热、保持100-120℃取出，并在其粘片面上均匀涂稀、稠两层胶浆粘接剂，

(3)、将胶片切成与成型模相当的裁片，其重量为：

带轮缘闸瓦       4.8±0.1kg

无轮缘闸瓦       5.4±0.1kg

1号煤水水车间瓦  2.8±0.1kg

(4)、在瓦背的波纹钢筋夹缝中嵌入散碎胶料，

(5)、将裁好胶片叠放在瓦背上

(七)压制成形

(1)、将叠好胶片的闸瓦放入涂好脱膜剂的压制模中，此脱模剂为肥皂水或或硅油，

(2)、用阳模轻轻地将胶片全部压入模中，

(3)、用压力不小于90吨液压机将上述压制成形，

(4)、保持压力3-5分钟，

(5)、用顶出机构将成形的闸瓦顶出，

(八)修整

用修补胶修补抹平，

(九)硫化

(1)、将具有锁紧机构的硫化模放入恒温箱中加热到50-120℃并保持10-15分钟，

(2)、将模取出并在其内涂上一层肥皂水脱模剂，

(3)、将闸瓦速放入硫化模中，拧紧锁紧用螺栓，装车送入恒温箱，

(4)、箱温升到145-150℃，保温45-55分钟

(5)、取出

(十)检验入库

(1)、目测无裂纹，无微小划伤和损伤

(2)、邵氏硬度上、中、下三点均需为95±5

(3)、1000块中抽4-8块作各种物理机能鉴定

(4)、在瓦背上涂漆、贴合格证入库。

2、一种无公害低摩擦系数合成闸，其特征在于其所用材料的配方为

(1)、顺丁胶  6-9.5%  (2)、丁苯  6-9.5%

(3)、石墨  45-55%  (4)、铁粉  7-15%

(5)、硫磺  6.5-8%  (6)、硫酸钡  3.6-4%

(7)、氧化锌  1-2%  8、铝钒土  2%

(9)、酚醛树脂粉  5-9%  (10)、碳纤维  0.1-0.2%

(11)、防老剂D  N-苯基-2-萘胺  0.3-0.7%

(12)、促进剂TT双(二甲基硫代氨基甲酰)二硫化物  0.3-0.8%

3、按权利要求2所述的合成闸瓦，其特征在于其所用材料的配方为

(1)顺丁胶  7%  (2)丁本胶  7%

(3)酚醛树脂粉  7%  (4)石墨  52%

(5)铁粉  12%  (6)硫磺  7%

(7)铝钒土  3%  (8)氧化锌  1%

(9)硫酸钡  4%  (10)碳纤维  0.2%

(11)防老剂D  0.3%  (12)促进剂TT  0.5%

4、按权利要求2所述的合闸瓦，其特征在于所用材料的配方为

(1)顺丁胶  6%  (2)丁苯胶  6%

(3)酚醛树脂  12%  (4)石墨  48%

(5)铁粉  14%  (6)硫磺  6%

(7)铝瓦土  2%  (8)氧化锌  2%

(9)硫酸钡  3.4%  (10)碳纤维  0.1%

(11)防老剂D  0.2%  (12)促进剂TT  0.3%

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