一种无石棉摩擦片及其制造方法技术

一种在石油钻机、矿井提升机、重型工程机械的盘式或鼓式制动器中，用于与低硬度低碳钢制动盘对偶件配对使用的摩擦片，其特征在于，摩擦片以下述原材料重量配比制成：　　　　树脂－橡胶混合料２０～３２％，长度２０～１２０ｍｍ的Ｅ型玻璃纤维１４～２８％，丙烯晴纤维或尼龙纤维４～８％，聚丙烯晴预氧纤维２～２．５％，硅灰石４～７％，海泡石短纤维４．５～７％，蛭石粉２～２．５％，石墨６～９％，石油焦碳粉４～７％，氧化铁４～１０％，氧化锌２～２．５％，氧化镁１．５～２％，氧化铁５～１０％，腰果壳油摩擦粉３～６％，紫铜粉１．５～２％，铝粉１．５～４％，锡粉２～４％，锌粉／丝２．５～４％，硫化铅２～４％，硫化锑２～４％，高铝土１．２～２．５％，硬脂酸锌０．８～１．２％，硫酸钡８～１０％，乙醇１２～１５％。　　　　其中，上述树脂－橡胶混合料组成为：酚醛树脂或改性酚醛树脂６０～７０％，丁晴４０或丙烯晴橡胶２５～３０％，促进剂ＤＭ０．３～０．５％，Ｈ促进剂６～７％，硫磺４．５～６％，硬脂酸锌０．５％，防老剂０．３～０．５％。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无石棉摩擦片，特别是在石油钻机、矿井提升机、重型工程机械等的盘式或鼓式制动器中，适于与低硬度低碳钢制动盘对偶件配对使用的摩擦片。本专利技术还公开了用于制造这种摩擦片的工艺方法。
技术介绍
二十世纪二十年代后，世界上开发了以石棉和酚醛村脂为主要原材料的摩擦材料，沿用到七、八十年代。但是，石棉材料在生产和制动磨损过程中会产生石棉粉尘，污染环境，有致癌作用，严重威胁着人们的身体健康。为此，作为石棉摩擦材料的替代产品，国内外七、八十年代研究开发了许多无石棉摩擦材料，并见诸于专利报导。如1982年的英国第21100275号专利公开的摩擦材料是以钢纤维、碳纤维等代替石棉。国内CN88105160号专利公开的摩擦材料是以钢纤维代替石棉，CN93115918号专利公开是以钢纤维和水镁石纤维替代石棉。虽然半金属摩擦材料的摩擦性能较好，但具有比重大、硬度高、使用时容易损伤与之配对使用的对偶件、易产生火花等问题。另外如CN90109408号专利公开的是以10～25％的短玻璃纤维和10～25％的聚丙烯晴纤维替代石棉；CN93102131号专利公开的是以16％的玻璃纤维和4％的开夫拉代替石棉，以提高材料的耐磨性，但开夫拉价格十分昂贵，产品成本较高，不易推广应用。以上专利所公布的材料，其性能对于在二十世纪九十年代未、二十一世纪初新型石油钻机和矿井提升机中采用的低硬度(HB146～180)低碳钢制动盘对偶件来说，制成的摩擦片具有硬度大、易产生火花、损伤对偶件、高温断裂等缺陷，达不到使用要求，容易产生不良后果。所以，在石油钻机和矿井提升机的制动器中，为了能和低硬度低碳钢制动盘对偶件配对使用，摩擦片应具有如下性能(1)有足够高且稳定的摩擦系数；(2)磨损率低；(3)不刮伤对偶件；(4)不易产生火花；(5)机械强度大，不易碎裂；(6)价格低廉，这样才能满足实际使用要求。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为解决上述问题，提供一种在石油钻机、矿井提升机、重型工程机械的盘式或鼓式制动器中，与低硬度低碳钢制动盘对偶件配对使用的摩擦片。它具有高且稳定的摩擦系数，磨损率低，机械强度高，使用不碎裂，耐高温，不刮伤对偶件，不易产生火花，价格低，生产工艺简单。本专利技术的另一目的是提供一种用于制造这种摩擦片的工艺方法。本专利技术所述的用于低硬度低碳钢制动盘对偶件的无石棉摩擦片，是以酚醛树脂或改性酚醛树脂、丁晴橡胶或丙烯晴橡胶、助剂制成的树脂-橡胶混合料为粘接剂，以玻璃纤维、聚丙烯晴预氧纤维、聚丙烯晴纤维、尼龙纤维混合料为增强材料，加上硅灰石、海泡石短纤维、硫酸钡、蛭石、石墨、石油焦碳、氧化铁、氧化锌、氧化镁、腰果壳油摩擦粉、低硬度低熔点金属粉/丝、紫铜粉、铝粉、锌粉、锡粉/丝、硫化铅、硫化锑、硬脂酸锌等组合构成。本专利技术是通过以下的原材料配比(重量百分比)实现的树脂-橡胶混合料20～32％，长度20～120mm的E型玻璃纤维14～28％，丙烯晴纤维或尼龙纤维4～8％，聚丙烯晴预氧纤维2～2.5％，硅灰石4～7％，海泡石短纤维4.5～7％，蛭石粉2～2.5％，石墨6～9％，石油焦碳粉4～7％，氧化铁4～10％，氧化锌2～2.5％，氧化镁1.5～2％，氧化铁5～10％，腰果壳油摩擦粉3～6％，紫铜粉1.5～2％，铝粉1.5～4％，锡粉2～4％，锌粉/丝2.5～4％，硫化铅2～4％，硫化锑2～4％，高铝土1.2～2.5％，硬脂酸锌0.8～1.2％，硫酸钡8～10％，乙醇12～15％。其中，上述树脂-橡胶混合料组成为酚醛树脂或改性酚醛树脂60～70％，丁晴40或丙烯晴橡胶25～30％，促进剂DM 0.3～0.5％，H促进剂6～7％，硫磺4.5～6％，硬脂酸锌0.5％，防老剂0.3～0.5％。已知在摩擦材料中，选用适当比例的玻璃纤维的增强效果好，有较高的机械强度，材料成本低。本专利技术选用了长度20～120mm的E型玻璃纤维14～28％。它是用铝-硼-硅元素制成的普通玻璃纤维，优点是绝热、绝缘性能好，不受潮湿水汽的影响，在一般化学环境(水、弱酸、碱)中的性能稳定，而且价格便宜，应用范围广。但玻璃纤维的缺点是在摩擦磨损时，磨耗大，易产生球珠，对摩擦对偶件易产生刮伤。为了克服上述缺点，本专利技术又加入了有机纤维4～8％，提高摩擦材料的韧性及强度，并增加了有机摩擦粉和树脂-橡胶混合料的用量，使产品的硬度降低，保证摩擦材料在初制动时和对偶件的贴合性，不损伤对偶件。在长期高温摩擦时，树脂-橡胶可能会部分分解，使摩擦片硬度提高，强度降低，容易擦伤对偶。为此，本专利技术在摩擦材料中加入了8％～14％的低硬度、低熔点的有色金属粉/丝、紫铜粉、铝粉、锌粉、锡粉/丝、硫化铅、硫化锑。这些材料对玻璃纤维在摩擦磨损过程中产生的球珠上形成包附物，避免了硬度切削作用，使磨损率有很大的降低。同时，在摩擦磨损过程中，低熔点金属物熔化，和其它材料粘结在一起，在摩擦材料的表面及内部形成不分解的粘结层，使产品机械强度增高，有效地避免了树脂-橡胶部分分解后强度降低的不足，防止摩擦片碎裂。同时，软金属物的加入，会使制动盘对偶件的表面形成金属转移膜，起到保护对偶件，提高摩擦材料使用寿命的功效。本专利技术还提供一种用于制造上述摩擦片的工艺方法，步骤如下(a)炼胶按前述的原材料配比称量，素炼胶，素炼后的橡胶加入助剂冷却、分割称量，再加入树脂后混炼橡胶和树脂，树脂全熔后，加入H促进剂、硫磺，混炼均匀后，下辊冷却破碎为40～70目大小，形成树脂-橡胶混合料；(b)捏合将树脂-橡胶混合料称量后，除玻璃纤维、有机纤维外，加入Z型捏和机中，加入乙醇捏和20分钟，成粘稠糊状物后，再加入玻璃纤维、有机纤维捏和30分钟均匀成块状料，出料；(c)挤压、辊压在挤出机或炼胶机上，将块状料挤成条状料或辊压成片状料。(d)烘干、破碎对湿料在70～85℃下烘干2～3小时，直至挥发物达2.5～3％时为止，破碎。(e)预热将上述材料按压制所需料称量后，放入烘箱在110～130℃温度下预热10～15分钟供压制用。(f)模压成型将上述预热后的料，放入模具中压制，模具温度160±5℃，压力15～20MPa下加压成型，时间1～1.5分钟/mm厚度。(g)后热处理将上述模压产品生产出来后，批量放入烘箱中进行热处理，温度150±5℃，时间2.5～3小时。(h)磨制加工在磨床上进行两平面磨削加工成所需尺寸后，制得成品。采用这种生产工艺方法，使得原材料分散均匀，纤维不易破坏，粉尘小，生产环境好。另外，树脂-橡胶的适当比例使得原料能溶解完善、分散均匀，最终使摩擦片产品硬度低，韧性好，不会刮伤对偶件、产生火花等。通过采用上述原料配比和工艺方法制造用于与低硬度低碳钢制动盘对偶件配对使用的摩擦片，就能够获得性能优异的无石棉摩擦片产品。其优点是摩擦系数高且稳定，机械强度大，磨损小，热传导率低，热衰退性小，比重小，噪音低，不伤对偶，无火花，成本较低，制造简单。适用于石油钻机、矿井提升机、重型工程机械等中的盘式或鼓式制动器。具体实施例方式树脂-橡胶混合料20～32％，长度20～120mm的E型玻璃纤维14～28％，丙烯晴纤维或尼龙纤维4～8％，聚丙烯晴预氧纤维2～2.5％，硅灰石4～7％，海泡石短纤维4.5～7％，蛭石粉2～2.5％，石墨6～9％，石油焦碳粉4～7％，氧化铁4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李海，程粉荣，李龙振，张顺波，刘红军，
申请(专利权)人：李海，程粉荣，李龙振，张顺波，刘红军，
类型：发明
国别省市：