盤式剎車片摩擦材料、盤式剎車片及盤式剎車片制造工藝的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種盤式剎車片摩擦材料、盤式剎車片及盤式剎車片制造工藝，包括以下重量百分比的原料：酚醛樹脂10%～20%，礦物纖維8%～12%，陶瓷纖維絨4%～8%，芳綸纖維3%～6%，石油焦6%～10%，天然石墨3%～6%，摩擦粉3%～6%，丁晴橡膠3%～9%，重晶石粉16%～20%，蛭石粉4%～6%，輕質碳酸鈣8%～12%，云母粉8%～12%。將上述原料放入混料機中混配均勻成摩擦材料，再將混配好的摩擦材料及涂完膠的剎車片背板送入模壓工序，加工出盤式剎車片的半成品，在熱處理箱內對半成品盤式剎車片進行熱處理烘烤得成品剎車片。本發明的盤式剎車片摩擦材料的原料組成符合環保型摩擦材料的標準，且制備方法簡單，耐磨性好，成本較低。
【專利說明】盤式剎車片摩擦材料、盤式剎車片及盤式剎車片制造工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種盤式剎車片摩擦材料、盤式剎車片及盤式剎車片制造工藝。
【背景技術】
[0002]車片也叫剎車皮，在汽車的剎車系統中，剎車片是最關鍵的安全零件，對剎車效果的好壞起決定性作用。剎車片一般由鋼板、粘接隔熱層和摩擦塊構成。其中，摩擦塊由摩擦材料和粘合劑組成，剎車時摩擦塊被擠壓在剎車盤或剎車鼓上與其產生摩擦，從而達到令車輛減速剎車的目的。可見，摩擦材料是剎車片在制造過程和使用過程中很重要的組成部分。[0003]摩擦材料可以采用合成材料普通熱壓法制得，熱壓溫度在200°C以下。其中，摩擦材料的原材料一般分為粘結劑、增強纖維、摩擦性能調節劑和填料四大部分:粘結劑是摩擦材料中的重要組元，他可以影響材料的熱衰退性能、恢復性能、磨損性能和機械性能，汽車摩擦材料中一般采用的是酚醛樹脂；增強纖維是摩擦材料中起增強劑的作用，傳統材料用的是石棉等礦物纖維，陶瓷型摩擦材料中使用的是礦物纖維、芳綸纖維和陶瓷纖維絨，摩擦性能調節劑可以分為兩類，一類是莫氏硬度一般小于2的減摩材料，它的加入可提高材料的耐磨性，減小噪音及降低摩擦系數。這類材料主要有:石墨、石油焦等；另一類摩擦性能調節劑為莫氏硬度一般大于4的摩阻材料，它的加入可以增加材料的摩擦系數；填料主要以粉末的形式加入，其作用很多，例如，加入重晶石粉可以提高摩擦力距和穩定摩擦系數，又能減小對對偶件的損傷，提高整個摩擦副的耐磨性能。隨著科技的進步和人們生活水平的提高，對剎車片的環保要求也逐步提高。可行性研究報告顯示，在國外市場，無石棉、無金屬的陶瓷型摩擦材料，已經開始向市場推廣；歐美一些國家已經就限制摩擦材料中有害重金屬組分及銅的含量進行立法。所以，在可以預見的將來，摩擦材料中重金屬組分的含量將會成為摩擦材料出口歐美的一項貿易限制。因此，如何設計一種無金屬的摩擦材料和用此摩擦材料制作的剎車片，以及如何設計其制造工藝是本領域技術人員亟待解決的技術問題。
[0004]
【發明內容】
本發明要解決的第一個技術問題是提供一種盤式剎車片摩擦材料；
本發明要解決的第二個技術問題是提供一種用此摩擦材料制作的盤式剎車片；
本發明要解決的第三個技術問題是提供一種盤式剎車片制造工藝。
[0005]為解決上述第一個技術問題，本發明包括以下重量百分比的原料:酚醛樹脂10%~20%，礦物纖維8%~12%，陶瓷纖維絨4%~8%，芳綸纖維3%~6%，石油焦6%~10%，天然石墨3%~6%,摩擦粉3%~6%, 丁晴橡膠3%~9%,重晶石粉16%~20%,蛭石粉4%~6%,輕質碳酸鈣8%~12%，云母粉8%~12%。
[0006]優選地，包括以下重量百分比的原料:酚醛樹脂13%~18%，礦物纖維9%~11%，陶瓷纖維絨4%~8%,芳絕纖維3%~6%,石油焦6%~10%,天然石墨3%~6%,摩擦粉3%~6%, 丁晴橡膠4%~8%,重晶石粉17%~19%,蛭石粉4%~6%,輕質碳酸鈣9%~11%,云母粉9% ~11%。
[0007]優選地，所述酚醛樹脂為丁腈改性酚醛樹脂。
[0008]所述丁腈改性酚醛樹脂的工藝參數為:180-200目，游離酚含量≤2.5%、150°C時的固化速度50-90S、125°C時流動距離30~50mm;礦物纖維工藝參數為:纖維長度
0.075-0.175mm，纖維直徑(0.005mm ;陶瓷纖維絨工藝參數為:纖維直徑3_5um，纖維長度150±25um，渣球含量≤3%，使用溫度1000°C，拉伸強度1400_1600Mpa，莫氏硬度5-6Mohs，密度2-3 g/cm3 ;丁腈橡膠的工藝參數為:40-60目、揮發份含量< 1%、凝膠含量≤70%、結合丙烯腈含量40%±1% ;石墨的工藝參數為:碳含量≤94%，粒度100目篩下≤90%，揮發份≤2%，水分≤0.5%。
[0009]為解決上述第二個技術問題，本發明包括剎車片背板和壓制在所述剎車片背板上的摩擦材料，所述摩擦材料為上述盤式剎車片摩擦材料。
[0010]為解決上述第三個技術問題，本發明包括以下步驟:
A、原料混配，準備以下重量百分比的原料:酚醛樹脂10%~20%，礦物纖維8%~12%，陶瓷纖維絨4%~8%，芳綸纖維3%~6%，石油焦6%~10%，天然石墨3%~6%，摩擦粉3%~6%，丁晴橡膠3%~9%，重晶石粉16%~20%，蛭石粉4%~6%，輕質碳酸鈣8%~12%，云母粉8%~12%，將上述原料放入混料機中混配均勻成摩擦材料；
B、熱壓成型，將混配好的所述摩擦材料及涂完膠的剎車片背板送入模壓工序，加工出盤式剎車片的半成品；
C、固化處理，在熱處理箱內對所述盤式剎車片進行熱處理烘烤。
[0011]優選地，所述步驟A具體包括以下步驟:
(1)將以下重量百分比的原料:礦物纖維8%~12%，陶瓷纖維絨4%~8%，芳綸纖維3%~6%，丁晴橡膠3%~9%，重晶石粉16%~20%，輕質碳酸鈣8%~12%，云母粉8%~12%，一次性放入攪拌機，攪拌7至11分鐘，優選為9分鐘；
(2)再加入以下重量百分比的原料:酚醛樹脂10%~20%，天然石墨3%~6%，摩擦粉3%~6%，蛭石粉4%~6%，石油焦6%~10%，再攪拌7至11分鐘，優選為9分鐘，制成摩擦材料。
[0012]優選地，所述步驟B中熱壓成型時的工藝參數為:熱壓溫度150-170攝氏度，時間為250-300秒，熱壓壓力12-18MPa ;燒結半成品在150至300°C的溫度下烘烤1.6至2.5小時，再在160-240°C的溫度下烘烤2至3小時。
[0013]本發明的優點在于:本發明的盤式剎車片摩擦材料的原料組成中，無金屬，且不含石棉以及任何銅元素，用此種原料配比制造而成的摩擦材料，符合環保型摩擦材料的標準，并且可以突破歐美一些國家就限制摩擦材料中有害重金屬組分及銅的含量進行的立法貿易限制，可見本發明實施例提供的盤式剎車片摩擦材料具有突破性意義。同時，本發明的盤式剎車片的高溫摩擦系數穩定，耐磨性好,且制備方法簡單,成本較低。
【具體實施方式】
[0014]本發明盤式剎車片摩擦材料，包括以下重量百分比的原料:酚醛樹10%~20%，礦物纖維8%~12%，陶瓷纖維絨4%~8%，芳綸纖維3%~6%，石油焦6%~10%，天然石墨3%~6%，摩擦粉(3%~6%)，丁晴橡膠3%~9%，重晶石粉16%~20%，蛭石粉4%~6%，輕質碳酸鈣8%~12%，云母粉8%~12%。
[0015]為了進一步優化產品的性能，本發明還提供了一個更為優選地摩擦材料的原料配比，包括以下重量百分比的原料:酚醛樹脂13%~18%，礦物纖維9%~11%，陶瓷纖維絨4%~8%,芳絕纖維3%~6%,石油焦6%~10%,天然石墨3%~6%,摩擦粉3%~6%, 丁晴橡膠4%~8%,重晶石粉17%~19%，蛭石粉4%~6%，輕質碳酸鈣9%~11%，云母粉9%~11%。
[0016]前述的酚醛樹脂為丁腈改性酚醛樹脂。
[0017]前述丁腈改性酚醛樹脂的工藝參數為:180-200目，游離酚含量≤2.5%、150°C時的固化速度50-90S、125°C時流動距離30~50mm。
[0018]礦物纖維工藝參數為:纖維長度0.075-0.175mm，纖維直徑(0.005mm。
[0019]陶瓷纖維絨工藝參數為:纖維直徑3-5um，纖維長度150±25um，渣球含量≤3%，使用溫度1000°c，拉伸強度1400-1600Mpa，莫氏硬度5_6Mohs，密度2-3 g/cm 3。
[0020]丁腈橡膠的工藝參數為:40-60目、揮發份含量≤1%、凝膠含量≤70%、結合丙烯臆含量40%±1% ο
[0021]石墨的工藝參數為:碳含量≤94%，粒度100目篩下≤90%，揮發份≤ 2%，水分(0.5%。
[0022]可見，本發明實施例提供的盤式剎車片摩擦材料的原料組成中，無金屬、且不含石棉以及任何銅元素，用此種原料配比制造而成的摩擦材料，符合環保型摩擦材料的標準，并且可以突破歐美一些國家就限制摩擦材料中有害重金屬組分及銅的含量進行的立法貿易限制，可見本發明實施例提供的盤式剎車片摩擦材料具有突破性的創造意義。同時，本發明通過添加丁腈改性酚醛樹脂，顯著提高了酚醛樹脂的熱分解溫度，降低了摩擦材料整體硬度，實驗證明，包括丁腈改性酚醛樹脂的盤式剎車片，在高速下緊急制動剎車性能穩定，且熱衰退小。
[0023]容易理解的是，上述各成分的工藝參數僅為本發明實施例中提供的一個優選方案，本領域技術人員在不付出創造性勞動的情況下，完全可以想到并采用其他可行的工藝參數，因此，本發明對此并不做限定。
[0024]本發明的盤式剎車片，包括剎車片背板和壓制在所述剎車片背板上的摩擦材料，所述摩擦材料為上述盤式剎車片摩擦材料。
[0025]本發明的盤式剎車片制造工藝包括以下步驟:
A、原料混配，準備以下重量百分比的原料:酚醛樹脂10%~20%，礦物纖維8%~12%，陶瓷纖維絨4%~8%，芳綸纖維3%~6%，石油焦6%~10%，天然石墨3%~6%，摩擦粉3%~6%，丁晴橡膠3%~9%，重晶石粉16%~20%，蛭石粉4%~6%，輕質碳酸鈣8%~12%，云母粉8%~12%，將上述原料放入混料機中混配均勻成摩擦材料；
B、熱壓成型，將混配好的所述摩擦材料及涂完膠的剎車片背板送入模壓工序，加工出盤式剎車片的半成品；
C、固化處理，在熱處理箱內對所述盤式剎車片進行熱處理烘烤后得剎車片成品。
作為優選技術方案，步驟A具體包括以下步驟:
(I)將以下重量百分比的原料:礦物纖維8%~12%，陶瓷纖維絨4%~8%，芳綸纖維3%~6%，丁晴橡膠3%~9%，重晶石粉16%~20%，輕質碳酸鈣8%~12%，云母粉8%~12%，一次性放入攪拌機，攪拌7至11分鐘，優選為9分鐘；(2)再加入以下重量百分比的原料:酚醛樹脂10%~20%，天然石墨3%~6%，摩擦粉3%~6%，蛭石粉4%~6%，石油焦6%~10%，再攪拌7至11分鐘，優選為9分鐘，制成摩擦材料。
[0026]步驟B中熱壓成型時的工藝參數為:熱壓溫度150-170攝氏度，時間為250-300秒(優選280秒)，熱壓壓力12-18MPa ;燒結半成品在150至300°C (優選為180°C)的溫度下烘烤1.6至2.5小時(優選為2小時)，再在160-240°C的溫度下烘烤2至3小時(優選為
2.5小時)。
[0027]本發明的盤式剎車片的生產主要經過如下工序:
(一)剪板:將卷板開卷校平，裁成板材或一定寬度的卷條。依據“剪板尺寸明細表”上規定的產品的板條尺寸(長X寬X厚)，選擇合適厚度的板材，使用剪板機剪成一定寬度的鋼板。
[0028](二)沖壓:依據“鋼背沖裁工藝卡”上規定的工藝流程順序，選擇對應模具及合適噸位的沖壓設備逐步作業，沖出盤式剎車片鋼板的基本外形，并使之達到一定的裝車尺寸和平面度要求。
[0029](三)除油:水基除油劑和水通過一定的比例配比，達到一定的PH值(如10~13)，在除油機除油槽內加熱，達到一定的溫度(如45~55°C)后，進行除油操作，將鋼背在上序加工過程中造成的油污除去。
[0030](四)拋丸(光整):使用履帶式拋丸機，通過拋丸，將鋼背上面及側面的銹斑、銹點、毛刺等拋掉，并使鋼背達到一定的粗糙度要求，以滿足于后序加工的需要。
[0031](五)涂膠:進口鋼背粘接膠和溶劑，通過一定的比例配合后，使用噴膠機將配好的液體均勻噴涂在鋼背反面，風干后使用，使鋼背和摩擦材料在后序壓制后達到一定的剪切強度要求。
[0032](六)混料:通過自動配料系統或手工操作將配方所需的原料中的各成分按一定比例配比，然后倒入攪拌機破碎，并攪拌均勻。攪拌好的摩擦材料和涂完膠的鋼背，一起送模壓工序，加工出剎車片半成品。
[0033](七)熱壓:模壓分稱料和壓制兩步進行，首先是稱料，依據壓制產品需要的配方號和重量，在電子臺秤上稱量摩擦材料，稱量完的摩擦材料放到檢重秤上檢重，保證使用的摩擦材料在“標準值±lg”的重量范圍內；之后是壓制，即安裝固定好模具后，依據規定的壓制工藝(如時間、壓力、溫度等參數值)設定設備參數，等模具升溫到規定范圍后開始生產，操作過程中操作者注意將摩擦材料全部倒入模腔，并注意摩擦材料的攤平要求，操作完后合模壓制，到達工藝規定的時間后，壓機自動開模，操作者將產品轉移到周轉盤內。
[0034](A)烘烤:依據“常用配方工藝要求”，在熱處理箱內對所加工的汽車剎車品產品進行熱處理烘烤，進一步提高摩擦材料的摩擦性能。
[0035](九)磨削:使用組合磨床加工摩擦材料表面,使摩擦材料表面達到一定的厚度、平行度和平面度要求，使用開槽、磨斜機，通過開槽砂輪鋸片或杯形砂輪加工摩擦材料的表面，加工出槽或斜面。
[0036](十)表面清理:分拋光和噴砂兩步進行，先在拋光機上，通過鋼絲輪清理剎車片鋼背周邊的毛刺、溢料和飛邊等，再在噴砂機上，通過棕剛玉磨料，清理剎車片鋼背上面的污垢、銹蝕等，用以保證后序加工的質量要求。[0037](十一)噴涂:表面清理完的產品，根據不同客戶的不同要求，將不同顏色、不同亮度的粉末覆蓋在剎車片鋼背上面、側面和摩擦材料側面，產品通過烘干爐，經過熔融、流平、固化等狀態，達到一定的附著力要求。
[0038](十二)打碼:使用噴碼機和專用油墨，在鋼背表面、減震片表面，或摩擦材料側面，噴印不同客戶的不同信息，及產品的加工批號，以便于產品售出后的追溯。
[0039](十三)安裝附件:在剎車片鋼背上安裝、固定一些消音、報警裝置。
[0040](十四)包裝:根據客戶要求，使用封口機、熱收縮機將盤式剎車片成品通過吸塑膜真空收縮后裝盒，或使用貼體包裝機通過貼體膜將產品和紙板真空貼牢。
[0041 ] 為了更好地說明本發明，本發明還提供了以下的具體實施例。
[0042]實施例1:
稱取以下重量百分比的原料:
酚醛樹脂 16%
礦物纖維 10%
陶瓷纖維絨 5%
芳綸纖維5%
石油焦8%
天然石墨4%
摩擦粉5%
丁晴橡膠5%
重晶石粉 17%
蛭石粉5%
輕質碳酸1丐 10%
云母粉10%
先將礦物纖維、陶瓷纖維絨、芳綸纖維、丁晴橡膠、重晶石粉、輕質碳酸鈣、云母粉，一次性放入攪拌機，攪拌9分鐘，然后加入酚醛樹脂、天然石墨、摩擦粉、蛭石粉、石油焦、再攪拌9分鐘，制成混合料。壓制工藝為150-170°C，利用正模壓制制成剎車片。
[0043]第一實施例盤式剎車片的測試結果:
【權利要求】
1.一種盤式剎車片摩擦材料，其特征是包括以下重量百分比的原料:酚醛樹脂10%~20%,礦物纖維8%~12%，陶瓷纖維絨4%~8%，芳綸纖維3%~6%，石油焦6%~10%，天然石墨3%~6%，摩擦粉3%~6%，丁晴橡膠3%~9%，重晶石粉16%~20%，蛭石粉4%~6%，輕質碳酸鈣8%~12%，云母粉8%~12%。
2.根據權利要求1所述的盤式剎車片摩擦材料，其特征是包括以下重量百分比的原料:酚醛樹脂13%~18%，礦物纖維9%~11%，陶瓷纖維絨4%~8%，芳綸纖維3%~6%，石油焦6%~10%，天然石墨3%~6%，摩擦粉3%~6%，丁晴橡膠4%~8%，重晶石粉17%~19%，輕石粉4%~6%,輕質碳酸鈣9%~11%,云母粉9%~11%。
3.根據權利要求1或2所述的盤式剎車片摩擦材料，其特征是所述酚醛樹脂為丁腈改性酚醛樹脂。
4.根據權利要求3所述的盤式剎車片摩擦材料，其特征是所述丁腈改性酚醛樹脂的工藝參數為:180-200目，游離酚含量≤2.5%、150°C時的固化速度50-90S、125°C時流動距離30~50mm ;礦物纖維工藝參數為:纖維長度0.075-0.175mm，纖維直徑< 0.005mm ;陶瓷纖維絨工藝參數為:纖維直徑3-5um，纖維長度150±25um，渣球含量< 3%，使用溫度1000°C，拉伸強度1400-1600Mpa，莫氏硬度5-6Mohs，密度2-3 g/cm3 ; 丁腈橡膠的工藝參數為:40-60目、揮發份含量≤1%、凝膠含量≤70%、結合丙烯腈含量40%±1% ;石墨的工藝參數為:碳含量≤94%，粒度100目篩下≤90%，揮發份≤2%，水分(0.5%。
5.一種盤式剎車片，其特征是包括剎車片背板和壓制在所述剎車片背板上的摩擦材料，所述摩擦材料為上述盤式剎車片摩擦材料。
6.一種盤式剎車片的制造工藝，其特征是包括以下步驟: A、原料混配，準備以下重量百分比的原料:酚醛樹脂10%~20%，礦物纖維8%~12%，陶瓷纖維絨4%~8%，芳綸纖維3%~6%，石油焦6%~10%，天然石墨3%~6%，摩擦粉3%~6%，丁晴橡膠3%~9%，重晶石粉16%~20%，蛭石粉4%~6%，輕質碳酸鈣8%~12%，云母粉8%~12%，將上述原料放入混料機中混配均勻成摩擦材料； B、熱壓成型，將混配好的所述摩擦材料及涂完膠的剎車片背板送入模壓工序，加工出盤式剎車片的半成品； C、固化處理，在熱處理箱內對所述盤式剎車片進行熱處理烘烤。
7.根據權利要求6所述的盤式剎車片的制造工藝，其特征是所述步驟A具體包括以下步驟: (1)將以下重量百分比的原料:礦物纖維8%~12%，陶瓷纖維絨4%~8%，芳綸纖維3%~6%，丁晴橡膠3%~9%，重晶石粉16%~20%，輕質碳酸鈣8%~12%，云母粉8%~12%，一次性放入攪拌機，攪拌7至11分鐘； (2)再加入以下重量百分比的原料:酚醛樹脂10%~20%，天然石墨3%~6%，摩擦粉3%~6%，蛭石粉4%~6%，石油焦6%~10%，再攪拌7至11分鐘，制成摩擦材料。
8.根據權利要求6所述的盤式剎車片的制造工藝，其特征是所述步驟B中熱壓成型時的工藝參數為:熱壓溫度150-170攝氏度，時間為250-300秒，熱壓壓力為12_18MPa ;燒結半成品在150至300°C的溫度下烘烤1.6至2.5小時，再在160_240°C的溫度下烘烤2至3小時。
【文檔編號】F16D69/02GK103952122SQ201410197055
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月12日 優先權日:2014年5月12日
【發明者】于軍廠, 邱家好, 孫寶旗, 馬杰 申請人:日照中偉汽車配件有限公司