CN1616581A - 无石棉摩擦玻纤复合材料骨架及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无石棉摩擦玻纤复合材料骨架及其制备方法。它解决了现有并绞制备方法制成的无石棉摩擦玻纤复合材料骨架和粘结剂、填充料粘结性差，用其制造的摩擦面片易碎裂、磨损快、易变形等问题。该方法是：混合玻纤束在与铜丝并合时，混合玻纤束自身不旋转，而铜丝环绕混合玻纤束作360°的旋转缠包，混合玻纤束的送给速度和铜丝螺旋前进速度相等，这样制成的材料骨架结构为铜丝呈螺旋状抱合于混合玻纤束的外部。用其制备的材料骨架与粘结剂、填充料一起制成的摩擦面片具有不易碎裂、不变形、耐磨损的特点。上述无石棉摩擦玻纤复合材料骨架可广泛用于制造各种摩擦面片。

Description

无石棉摩擦玻纤复合材料骨架及其制备方法

技术领域

本发明涉及无石棉摩擦材料骨架领域，尤其涉及一种无石棉摩擦玻纤复合材料骨架。

本发明还涉及一种无石棉摩擦玻纤复合材料骨架的制备方法。

背景技术

摩擦骨架材料以前基本上采用石棉作为主要原料，但因石棉存在着诸多弊端，在生产和使用过程中会产生对人体有害的物质，正在被世界各国相继弃用，于是人们便开发出以玻璃纤维为代表的新一代摩擦骨架材料。众所周知，摩擦面片是由骨架、填充料和粘结剂组成的，在发动机动力作传递作用或摩擦制动作用时，摩擦面片与会金属对偶件紧紧咬合在一起，而在传动与制动作用时摩擦面片与金属对偶件进行部分滑动摩擦。在此摩擦过程中，往往会产生大量的热量，据测算，瞬时摩擦温度可高达300-400℃，若作用时间稍长，就会在摩擦面片间聚集大量的热能，聚集的热能若不能被及时导出就会促进面片表面温度的急剧升高。温度升高到一定的极限时面片会发生热衰退现象，导致摩擦系数的下降及摩擦面片的磨损，影响了面片的正常使用，缩短了摩擦面片的使用寿命，因此说，摩擦面片导热的好坏就成为衡量面片质量好坏的一个重要标志。

正是基于上述原因，人们想到了利用金属良好的导热性，通过在面片骨架材料中掺杂金属丝的方法，把集聚的热能导出去。现行使用的一种玻纤复合骨架材料是由铜丝与玻纤束采用纺织方法并绞制成的，利用该骨架材料制成的摩擦面片，虽然会把在面片作用过程中产生的热能导去一部分，但导热效果并不十分明显，面片使用过程中仍会发生因温度的升高而加速磨损的现象，另外在使用过程中还会出现面片碎裂的情况，这并没有真正解决摩擦面片使用寿命短的问题。另一个重要因素，玻璃纤维表面比较坚硬且光滑，表面活性差，与制作摩擦面片材料之一的粘结剂没有很好的粘结性。要使面片内部结构相对致密，这就要求作为骨架材料的玻璃纤维复合纱既要具有良好的表面活性，又要具有良好的膨松结构，以利于粘结剂的渗透。现行的无石棉摩擦玻纤复合材料骨架是采用纺织方法把铜丝和混合玻纤束并绞而成的，其生产工艺是：铜丝和混合玻纤束互相并绞，在并合、加捻过程中，铜丝、混合玻纤束自身均在旋转加捻，以便两者能并绞在一起。混合玻纤束在加捻和拉力作用下，其体积发生了很大的变化，制备成的玻纤复合纱的体积只有未加捻混合玻纤束体积的20％-50％。很显然用并绞方法生产的玻纤复合纱，其内部结构就变得相对致密，降低了液体对玻纤复合纱的渗透率。在制备摩擦面片过程中，填充料和粘结剂不能很好的渗入到骨架材料中，摩擦面片内部结构变得相对疏松，其牢固性得不到保证，使用过程中，会引起整个面片的裂纹甚至破碎，影响了使用寿命。另外，由于铜丝大部分被玻纤束包缠住外露部分很少，其良好的导热性得不到很好的发挥，这也进一步加速了面片的磨损。再有，对于同等体积的摩擦面片而言，质量轻的面片相对于质量重的面片来说其产生的热量要少很多，用纺织并绞法生产的复合玻纤纱，其密度也是很大的，用其作为骨架材料制成的面片质量相对高，因此产生的热量也是很多的。最后，由纺织并绞方法生成的面片骨架因其内部结构相对致密，不具有良好的延展性，在使用过程中，面片会发生变形现象。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明需要解决的问题是：提供一种新型结构的无石棉摩擦玻纤复合材料骨架，它应具有良好的液体渗透率、高延展性和高导热性，利用其制作的摩擦面片具有良好的牢固性，不易产生裂纹、变形或发生破碎现象。

本发明需要解决的另一个问题是：提供一种新的生产无石棉摩擦玻纤复合材料骨架的方法，其生产的成品复合玻纤纱体积与原有混合玻纤束相比变化小，保证了内部结构的膨松，以便使用其制作的摩擦面片坚固耐用。

为解决所述第一个问题，本发明无石棉摩擦玻纤复合材料骨架的结构是：混合玻纤束外部包缠有铜丝。对于内包混合玻纤束，优选无捻。

外包铜丝呈螺旋状均匀缠绕，包缠密度为每米长度50-120扎，内部混合玻纤束内可掺有金属丝。

为解决所述另一个技术问题，本发明所采用的工艺是：混合玻纤束在与铜丝并合时，混合玻纤束自身不旋转，而铜丝则环绕混合玻纤束作360°的旋转缠包，混合玻纤束的送给速度和铜丝的螺旋前进速度相等。

有时为进一步增大成品复合玻纤纱的体积，混合玻纤束的送给速度大于铜丝螺旋前进速度。

由于本无石棉摩擦玻纤复合材料骨架的结构是混合玻纤束外部有铜丝，铜丝抱合于玻纤混合束上，相对于铜丝和混合玻纤束并绞结构而言，其传热效果更佳，这是因为并绞时，大部分铜丝被混合纤维包缠住，其外露部分很少，则铜丝的传热面积被大大削弱，传热的速率也就不会太高，这样也不能很好的抑制摩擦面片在作用过程中温度的升高，而本发明结构则可有效地解决所述问题，减缓了面片的磨损。

另外，铜丝抱合在混合玻纤束的外部，而不是和玻纤束并绞在一起，也就是说，外包铜丝没有对玻纤束内部物理结构产生变化，即玻纤束仍是呈膨松状态，在和液体结合在一起时，其具有良好的液体渗透率，用这种材料作为骨架制成摩擦面片时，粘结剂固化后，成型的摩擦面片就具有较致密的内部结构，整个面片也就具有良好的牢固性，从而使面片也不易破裂。

再有，外包铜丝呈螺旋状抱合在膨松的混合玻纤外部，用它制成的摩擦面片在使用过程中，不会出现面片变形的问题，这是因为外包铜丝本身呈螺旋状抱合在混合玻纤束上，当面片在外力作用发生形变时，螺旋状的铜丝本身有一定的在横向和纵向方向上的延展性，膨松的玻纤束同时也具有这些特点，当面片受外力作用时，铜丝和玻纤束的良延展性可消除面片内部应力集中，从而避免面片的变形，保证了使用效果。

与现有骨架材料制成的面片相比，其膨松的结构也使得面片的密度变得相对较小，单位体积的面片质量就会变轻，这样也利于减少面片作用过程产生的热量。

采用本发明无石棉摩擦玻纤复合材料骨架的生产方法，可以使成品玻纤复合纱的体积与原有混合玻纤束相比变化小。在调节送给混合玻纤束速度的情况下，可进一步增大成品玻纤复合纱的体积，从而使内部结构也变得更为膨松，有利于液体粘结剂和填充料渗透，用其制作摩擦面片就会得到内部结合力强、不易碎裂、变形、使用寿命长的产品。

附图说明

图1是铜丝外包于混合玻纤束的结构示意图。

具体实施例

实施例1  制作摩擦面片的材料骨架，其结构是由混合玻璃纤维束1作为内层，外部为呈螺旋状包缠有铜丝2。内层混合玻纤束是由玻璃纤维和/或有机纤维混合疏理成条而成；根据情况可在混合玻纤束内部掺入铜丝3等金属丝，以提升玻纤束的拉力强度，外包铜丝可选择0.01-0.03mm的黄铜或紫铜丝，包缠成螺旋状，包缠密度为在1米长度范围内可有50-120扎铜丝。

实施例2  本发明无石棉摩擦玻纤复合材料骨架可在现有机械上生产，混合玻纤束在送料机构的作用下，可随品种规格调节送纱速度，铜丝送给机构以混合玻纤束为轴，围绕混合玻纤束作圆周运动，得到成品玻纤复合纱，铜丝呈螺旋状抱合在混合玻纤束上。有时为进一步增大成品玻纤复合纱的体积，调节两送料机构，使混合玻纤束的送给速度与铜丝螺旋前进速度成一定比例，以达到工艺要求制作各种包缠密度的复合纱。

Claims (6)

1.一种无石棉摩擦玻纤复合材料骨架，包括铜丝(2)和混合玻纤束(1)，其特征在于：所述铜丝(2)外包于混合玻纤束(1)的外部。

2.根据权利要求1所述的无石棉摩擦玻纤复合材料骨架，其特征在于：混合玻纤束(1)无捻。

3.根据权利要求1所述无石棉摩擦玻纤复合材料骨架，其特征在于，所述铜丝(2)呈螺旋状均匀外包于混合玻纤束上，包缠密度为每米混合玻纤束上有50-120扎铜丝。

4.根据权利要求1、2或3所述无石棉摩擦玻纤复合材料骨架，其特征在于：所述混合玻纤束(1)内具有金属丝(3)。

5.制备权利要求1所述的无石棉摩擦玻纤复合材料骨架的方法：混合玻纤束(1)在与铜丝(2)并合时，混合玻纤束自身不旋转，而铜丝(1)环绕混合玻纤束(2)作360°的旋转，混合玻纤束(2)的送给速度和铜丝(1)螺旋前进速度相等。

6.根据权利要求5所述的制备无石棉摩擦玻纤复合材料骨架的方法，其特征在于：混合玻纤束(2)的送给速度与铜丝(1)螺旋前进速度成一定比例，以达到工艺要求制作的各种包缠密度的复合纱。

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