專(zhuān)利名稱(chēng)：一種改進(jìn)型紙基摩擦材料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紙基摩擦材料，特別是一種用于制作機(jī)械、車(chē)輛、船舶等動(dòng)力傳輸、制動(dòng)總成中的摩擦片的紙基摩擦材料及其制造方法。
背景技術(shù)：
濕式紙基摩擦材料作為濕式離合器的主要摩擦材料，主要的應(yīng)用領(lǐng)域之一是始自汽車(chē)自動(dòng)變速器，這種離合器片吸收的能量較低，并有大量的冷卻油，設(shè)計(jì)上選擇紙基摩擦材料的動(dòng)機(jī)是考慮到紙基摩擦材料是借助造紙技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種材料，能工業(yè)化生產(chǎn)，價(jià)格低，同時(shí)動(dòng)靜摩擦系數(shù)高，可以使離合器的結(jié)構(gòu)縮小。
CN1084447C公開(kāi)了“一種紙基摩擦材料及其制造方法”，它是選用竹纖維或/和木纖維作為基體，加入摩擦劑和摩擦調(diào)整劑，用熱固性樹(shù)脂F(xiàn)M2123P酚醛樹(shù)脂作為成形劑浸漬固結(jié)而成。這種紙基摩擦材料由于其基體沒(méi)有耐高溫的纖維材料，所選用的成形劑實(shí)質(zhì)上又僅是一種未改性的普通酚醛樹(shù)脂，在實(shí)際使用中無(wú)論耐熱性和耐磨性都存在不足。
上述專(zhuān)利所述的制造方法是采用濕式球磨法，這種方法每次都必須進(jìn)行球料分離操作，顯然實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)難度較大，特別是為了提高摩擦系數(shù)，在摩擦劑中添加重晶石粉或鑄石粉，這兩種原料比重與紙纖維的比重相差十分懸殊，這在造紙工藝中，其下沉速度快，很難制造出成份均勻的紙基摩擦材料，從而造成產(chǎn)品性能不穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量難控制。
而且，大家也知道，紙基摩擦材料的生產(chǎn)工藝希望能控制紙基摩擦襯片的性能，使其與貼合在芯板上后的性能基本趨于一致，這就要求紙基摩擦材料浸漬成形劑后基本處于所要求的最終狀態(tài)，所有的成份都各就各位，處于最終的含量，沒(méi)有進(jìn)一步的化學(xué)反應(yīng)和密度孔隙率的變化，而上述專(zhuān)利所公開(kāi)的方法中，成形劑浸漬后進(jìn)行的是60-80℃的熱定形工藝，實(shí)際上這種工藝得到的紙基摩擦襯片的性能還未定形，因?yàn)槠胀ǚ尤?shù)脂的熔化溫度在100℃以上，凝膠固化溫度在150℃以上，可見(jiàn)用上述工藝后的紙基摩擦襯片貼合在芯板上進(jìn)行熱固化，還要進(jìn)一步發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，其密度和孔隙率都要發(fā)生變化，顯然該工藝難于控制最終產(chǎn)品的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種摩擦系數(shù)高、耐磨性好、耐熱性?xún)?yōu)良的改進(jìn)型紙基摩擦材料。
本發(fā)明的另一目的在于提供產(chǎn)品質(zhì)量易于控制的紙基摩擦材料的制造方法。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的一種改進(jìn)型紙基摩擦材料，其主要組份的重量百分比為基體采用竹纖維和無(wú)石棉復(fù)合纖維(商品名稱(chēng)NACF復(fù)合纖維)40-60％；摩擦劑采用硅藻土和二氧化硅5-10％；摩擦調(diào)整劑4-20％；成形劑腰果油改性酚醛樹(shù)脂15-35％。本發(fā)明由于基體采用了耐溫性能優(yōu)良的無(wú)石棉復(fù)合纖維，以及與其他相關(guān)組份的合理配比，從而使本發(fā)明所述的紙基摩擦材料耐熱性能等得到提高。
上述基體中竹纖維和無(wú)石棉復(fù)合纖維的配比量，以在基體總量不變的情況下，按3-4∶1配比為佳；上述摩擦劑中硅藻土和二氧化硅的配比量，以在摩擦劑總量不變的情況下，可任意配比。
上述成形劑最好選用腰果油改性酚醛樹(shù)脂。
上述摩擦調(diào)整劑是滑石粉或/和云母粉或/和石墨粉。
為了提高產(chǎn)品的靜摩擦系數(shù)，摩擦調(diào)整劑中可適當(dāng)加入丁晴橡膠粉，其加入量為摩擦調(diào)整劑總量的0-4％。
本發(fā)明還可另加入著色劑即各種染料，其加入量為上述各組份總量的0-5％。
為了進(jìn)一步增加本發(fā)明所述的紙基摩擦材料的摩擦、耐久、抗磨損和阻熱性能，上述成品可對(duì)其進(jìn)行表面浸漬處理，所采用的表面浸漬劑為硅酸鹽和樹(shù)脂酒精混合溶液。
上述硅酸鹽和樹(shù)脂酒精混合溶液具體是指至少含28％二氧化硅的硅酸鹽溶液和腰果油改性酚醛樹(shù)脂含量為3-4％的樹(shù)脂酒精混合溶液，且兩種溶液的混合配比關(guān)系是1-3∶1。
本發(fā)明的另一目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種改進(jìn)型紙基摩擦材料的制造方法，其特征在于按上述比例稱(chēng)量各組份，并對(duì)基體、摩擦劑、摩擦調(diào)整劑進(jìn)行疏解制得漿料；對(duì)漿料進(jìn)行碎漿、抄造原紙、沖裁；在成形劑中浸漬、熱固化；與芯板帖合、熱固化得成品。
如果要提高摩擦、耐久、抗磨損和阻熱性能，上述成品可再對(duì)其進(jìn)行表面浸漬處理，熱固化得最終成品。
借助造紙工藝發(fā)展起來(lái)的紙基摩擦材料，首先是把各組份作成漿料，進(jìn)而在造紙機(jī)上實(shí)現(xiàn)摩擦原紙的抄造，為了使各組份在水中能得到均勻混合，在懸浮漿液中下沉速度相差不大，從而抄造出組份均勻、厚薄均勻的紙頁(yè)，各組份以下列參數(shù)為最佳竹纖維和無(wú)石棉復(fù)合纖維長(zhǎng)度介于1.4-8mm之間，纖維平均直徑介于0.01-0.06mm之間；硅藻土的純度為88％，二氧化硅的純度為95％，硅藻土和二氧化硅的顆粒大小為-200目；石墨粉、滑石粉、云母粉顆粒形狀為鱗片狀，顆粒大小為-200目，丁腈橡膠粉顆粒大小為30-40目。
一種改進(jìn)型紙基摩擦材料的制造方法，其特征在于按上述比例稱(chēng)量各組份，并對(duì)基體、摩擦劑、摩擦調(diào)整劑進(jìn)行疏解制得漿料，加入著色劑進(jìn)行染色；對(duì)染色后的漿料進(jìn)行碎漿、抄造原紙、沖裁；在成形劑中浸漬、熱固化；與芯板帖合、熱固化；用表面浸漬劑進(jìn)行表面浸漬處理、熱固化得成品。
制造改進(jìn)型紙基摩擦材料的具體方法是將疏解后的含干基體量為25-30％的濕漿料，按比例加入摩擦劑和摩擦調(diào)整劑后，投料進(jìn)攪拌機(jī)中，再加入含染料的水溶液即著色劑，水溶液總量為基體、摩擦劑和摩擦調(diào)整劑總量的5-8倍，水溶液溫度為80-90℃，攪拌時(shí)間20-30分鐘，之后放置2-4小時(shí)；再進(jìn)行碎漿和抄造原紙，其中碎漿度為40°-50°，抄造原紙是在改良型的長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)上；進(jìn)行熱固化的溫度為160-180℃，固化時(shí)間為1-2小時(shí)；進(jìn)行表面浸漬處理最好是待表面浸漬劑中的溶劑揮發(fā)后，再熱固化，熱固化的溫度仍為160-180℃，固化時(shí)間為1-2小時(shí)。
本發(fā)明針對(duì)紙基摩擦材料的廣泛應(yīng)用和可以通過(guò)配方和工藝的調(diào)整獲得各種水平摩擦性能的固有特點(diǎn)，提出一種用著色劑對(duì)漿料進(jìn)行染色而得到不同顏色的紙基摩擦材料，也即用顏色來(lái)直觀地標(biāo)明不同摩擦性能的紙基摩擦材料，這種特別適用于制造汽車(chē)自動(dòng)變速器摩擦片紙基摩擦材料。
本發(fā)明加入著色劑是這樣實(shí)現(xiàn)的它是根據(jù)摩擦片的顏色要求，而加入不同的染料和摩擦調(diào)整劑，比如淺色的加入滑石粉和云母粉，深色的加石墨粉；又比如欲得到桔黃色紙基摩擦材料是在漿料中加入直接染料黃色3％和紅色染料0.9％；欲得到褐灰色紙基摩擦材料是在漿料中加入直接染料黑色1％和嫩黃色染料0.2％；欲得到軍綠色紙基摩擦材料是在漿料中加入直接染料墨綠色1％和嫩黃色0.2％；欲得到黑色紙基摩擦材料是在漿料中加入直接染料黑色1.3％；欲得到咖啡色紙基摩擦材料是在漿料中加入直接染料深棕色1％和嫩黃色0.2％。
在本發(fā)明中，舍棄了木纖維和FM2123P酚醛樹(shù)脂及重晶石粉和鑄石粉，而采用耐溫性能優(yōu)良的無(wú)石棉復(fù)合纖維和腰果油改性酚醛樹(shù)酯，從而使本發(fā)明所述的紙基摩擦材料耐熱性能得到提高。這是因?yàn)槟纠w維僅是普通的紙纖維，而無(wú)石棉復(fù)合纖維的主要成份是硅、鈣、鋁、鎂等元素的氧化物，無(wú)論從對(duì)摩擦材料的增強(qiáng)效果和耐高溫性能都大大優(yōu)于木纖維，而其纖維長(zhǎng)度、粗細(xì)度及成本均與木纖維相當(dāng)；在提高紙基摩擦材料的摩擦性能和耐熱性能等諸方面，腰果油改性酚醛樹(shù)脂均優(yōu)于FM2123P酚醛樹(shù)脂；由于舍棄了重晶石粉和鑄石粉，所以在制造過(guò)程中，在水漿的混均工序更容易，產(chǎn)品的質(zhì)量更于控制。
為了改善本發(fā)明所述紙基摩擦材料的摩擦、耐久、抗磨損和阻熱性能，在本發(fā)明中加入了一種摩擦材料的表面浸漬劑，解決了產(chǎn)品的初期磨損量，其耐磨性得到了極大地提高。大家知道，紙基摩擦材料是靠油膜來(lái)傳遞扭矩的，所以對(duì)紙基摩擦材料的表面狀態(tài)和對(duì)偶片的表面光潔度提出了更高的要求。在紙基摩擦材料進(jìn)行表面浸漬處理后，形成了外涂層，這相當(dāng)于在紙基摩擦材料表面上了一層如人的牙齒表層的釉質(zhì)，使本發(fā)明具有出色的完整性和光潔度，對(duì)本發(fā)明的耐磨性起到了重要作用。
本發(fā)明所述及的制造方法，舍棄了濕式球磨工藝和熱定形工藝，而采用造紙行業(yè)的碎漿機(jī)和樹(shù)脂摩擦材料的熱固化工藝，這樣更利于工業(yè)化生產(chǎn)。這是因?yàn)榍蚰スに囍?，瓷球的重量和體積影響了漿料的產(chǎn)量，且每次都必須做球料分離的操作，額外地增加了勞動(dòng)量，難于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，而采用碎漿機(jī)，漿料反復(fù)經(jīng)過(guò)一對(duì)滾刀被截短和混合均勻，只需控制碎漿度，漿料質(zhì)量便得到控制，結(jié)束時(shí)只需打開(kāi)溢漿閥，所得漿料就可全部放出，從制漿生產(chǎn)量和制漿工藝，顯然是一種工業(yè)化的生產(chǎn)工藝。
也正由于本發(fā)明是先用成形劑樹(shù)脂酒精溶液浸漬，熱固化形成第一層，然后用硅酸鹽和樹(shù)脂酒精混合溶液浸漬，加熱除去溶劑并固化硅酸鹽，由于二氧化硅粒子彌散在基體表面形成比第一層有更高摩擦系數(shù)的第二層。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明實(shí)施例1制備一種褐灰色摩擦片的方法各組份配比關(guān)系如表1

具體過(guò)程按上表稱(chēng)取竹纖維和無(wú)石棉復(fù)合纖維，加水潤(rùn)脹，投入到碎漿機(jī)中，加水調(diào)整濃度為2-3％，疏解30-40分鐘，并檢查漿料中無(wú)1mm2大小的纖維團(tuán)塊，以證明疏解合格，然后除去多余水份使得基體含量為25-30％的濕漿料；再按比例加入硅藻土粉、二氧化硅粉、石墨粉、云母粉和丁睛橡膠粉；按比例稱(chēng)取上述著色劑并加入溫度為80-90℃的熱水，進(jìn)行攪拌至著色劑完全溶解后，將疏解好的濕漿料、摩擦劑、摩擦調(diào)整劑再加入，一起繼續(xù)攪拌20-30分鐘，染色后的上述配料放置2-4小時(shí)，再注入碎漿機(jī)中進(jìn)行碎漿，碎漿濃度仍為2-3％，當(dāng)碎漿度達(dá)到40-50°時(shí)，打開(kāi)溢流閥，將漿料注入到儲(chǔ)漿池中，加水調(diào)整漿液濃度為1.8-2％上抄紙機(jī)抄造成原紙，原紙壓榨至技術(shù)要求的厚度，烘干、沖裁，用腰果油改性酚醛樹(shù)脂浸漬(樹(shù)脂酒精濃度為30％)，晾干后進(jìn)行熱固化，固化溫度為160-180℃，時(shí)間1-2小時(shí)，得到褐灰色的摩擦紙。
按常規(guī)制成摩擦片，并進(jìn)行表面浸漬處理，最后熱固化得成品，其中固化溫度為160-180℃，時(shí)間1-2小時(shí)。
比較例采用CN1084447C公開(kāi)的制造方法制得紙基摩擦片。
用實(shí)施例1制得的紙基摩擦片與比較例制得的紙基摩擦片在離合器綜合試驗(yàn)臺(tái)上用同樣條件進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表2

上述產(chǎn)品在MM-1000試驗(yàn)機(jī)上在同樣條件下測(cè)得的摩擦性能見(jiàn)表3

從上述性能測(cè)試可見(jiàn)，本發(fā)明由于在基體中加入了耐高溫的復(fù)合纖維，采用了腰果油改性酚醛樹(shù)脂，特別是含硅量高的一種表面浸漬劑硅酸鹽的外涂層，使紙基摩擦材料的摩擦性能比比較例的紙基摩擦材料有顯著提高。
實(shí)施例2制備一種桔黃色摩擦片的方法

制造方法同實(shí)施例1，制得的產(chǎn)品經(jīng)MM-1000試驗(yàn)機(jī)檢測(cè)靜摩擦系數(shù)為0.161，動(dòng)摩擦系數(shù)為0.148。
實(shí)施例3制備一種軍綠色摩擦片的方法

制造方法同實(shí)施例1。
實(shí)施例4制備一種黑色摩擦片的方法

制造方法同實(shí)施例1。
實(shí)施例5制備一種咖啡色摩擦片的方法

制造方法同實(shí)施例1。
實(shí)施例8制備一種本色摩擦片的方法

制造方法同實(shí)施例1。
權(quán)利要求
1.一種改進(jìn)型紙基摩擦材料，其主要組份的重量百分比為基體采用竹纖維和無(wú)石棉復(fù)合纖維40-60％；摩擦劑采用硅藻土和二氧化硅5-10％；摩擦調(diào)整劑4-20％；成形劑腰果油改性酚醛樹(shù)脂15-35％。
2.如權(quán)利要求1所述的改進(jìn)型紙基摩擦材料，其特征在于所述基體中竹纖維和無(wú)石棉復(fù)合纖維的配比量，以在基體總量不變的情況下，按3-4∶1配比；所述摩擦劑中硅藻土和二氧化硅的配比量，以在摩擦劑總量不變的情況下，可任意配比；所述成形劑選用腰果油改性酚醛樹(shù)脂；所述摩擦調(diào)整劑是滑石粉或/和云母粉或/和石墨粉。
3.如權(quán)利要求2所述的改進(jìn)型紙基摩擦材料，其特征在于所述摩擦調(diào)整劑中還加有丁腈橡膠粉，其加入量為摩擦調(diào)整劑總量的0-4％。
4.如權(quán)利要求1所述的改進(jìn)型紙基摩擦材料，其特征在于它還加有著色劑即各種顏料，其加入量為所述各組份總量的0-5％。
5.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的改進(jìn)型紙基摩擦材料，其特征在于對(duì)所述摩擦材料進(jìn)行表面浸漬處理，所采用的表面浸漬劑為硅酸鹽和樹(shù)脂酒精混合溶液。
6.如權(quán)利要求5所述的改進(jìn)型紙基摩擦材料，其特征在于所述硅酸鹽和樹(shù)脂酒精混合溶液是指至少含28％二氧化硅的硅酸鹽溶液和腰果油改性酚醛樹(shù)脂含量為3-4％的樹(shù)脂酒精混合溶液，且兩種溶液的混合配比關(guān)系是1-3∶1。
7.一種改進(jìn)型紙基摩擦材料的制造方法，其特征在于按上述比例稱(chēng)量各組份，并對(duì)基體、摩擦劑、摩擦調(diào)整劑進(jìn)行疏解制得漿料；對(duì)漿料進(jìn)行碎漿、抄造原紙、沖裁；在成形劑中浸漬、熱固化；與芯板帖合、熱固化得成品。
8.如權(quán)利要求7所述的改進(jìn)型紙基摩擦材料的制造方法，其特征在于對(duì)所述摩擦材料進(jìn)行表面浸漬處理，熱固化得最終成品即按比例稱(chēng)量各組份，并對(duì)基體、摩擦劑、摩擦調(diào)整劑進(jìn)行疏解制得漿料；對(duì)漿料進(jìn)行碎漿、抄造原紙、沖裁；在成形劑中浸漬、熱固化；與芯板帖合、熱固化；對(duì)摩擦材料進(jìn)行表面浸漬處理，熱固化得最終成品。
9.如權(quán)利要求1或7所述的改進(jìn)型紙基摩擦材料的制造方法，其特征在于竹纖維和NACF復(fù)合纖維長(zhǎng)度介于1.4-8mm之間，纖維平均直徑介于0.01-0.06mm之間；硅藻土的純度為88％，二氧化硅的純度為95％，硅藻土和二氧化硅的顆粒大小為-200目；石墨粉、滑石粉、云母粉顆粒形狀為鱗片狀，顆粒大小為-200目，丁腈橡膠粉顆粒大小為30-40目。
10.如權(quán)利要求7或8所述的改進(jìn)型紙基摩擦材料的制造方法，其特征在于按比例稱(chēng)量各組份，并對(duì)基體、摩擦劑、摩擦調(diào)整劑進(jìn)行疏解制得漿料，加入著色劑進(jìn)行染色；對(duì)染色后的漿料進(jìn)行碎漿、抄造原紙、沖裁；在成形劑中浸漬、熱固化；與芯板帖合、熱固化；用表面浸漬劑進(jìn)行表面浸漬處理、熱固化得成品。
11.如權(quán)利要求10所述的改進(jìn)型紙基摩擦材料的制造方法，其特征在于其具體方法是將疏解后的含干基體量為25-30％的濕漿料，按比例加入摩擦劑和摩擦調(diào)整劑后，投料進(jìn)攪拌機(jī)中，再加入含顏料的水溶液即著色劑，水溶液總量為基體、摩擦劑和摩擦調(diào)整劑總量的5-8倍，水溶液溫度為80-90℃，攪拌時(shí)間20-30分鐘，之后放置2-4小時(shí)；再進(jìn)行碎漿和抄造原紙，其中碎漿度為40°-50°，抄造原紙是在改良型的長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)上；進(jìn)行熱固化的溫度為160-180℃，固化時(shí)間為1-2小時(shí)；進(jìn)行表面浸漬處理是待表面浸漬劑中的溶劑揮發(fā)后，再熱固化，熱固化的溫度仍為160-180℃，固化時(shí)間為1-2小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制作機(jī)械、車(chē)輛、船舶等動(dòng)力傳輸、制動(dòng)總成中的摩擦片的紙基摩擦材料及其制造方法。其主要組份的重量百分比為基體40－60％；摩擦劑5－10％；摩擦調(diào)整劑4－20％；成形劑15－35％。其方法是按上述比例稱(chēng)量各組份，進(jìn)行疏解制得漿料；對(duì)漿料進(jìn)行碎漿、抄造原紙、沖裁；在成形劑中浸漬、熱固化；與芯板帖合、熱固化得成品。本發(fā)明提供的是一種摩擦系數(shù)高、耐磨性好、耐熱性?xún)?yōu)良的摩擦材料；且產(chǎn)品制造工藝和產(chǎn)品質(zhì)量易于控制。
文檔編號(hào)C09K3/14GK1487046SQ0313559
公開(kāi)日2004年4月7日 申請(qǐng)日期2003年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月12日
發(fā)明者徐子才, 溫學(xué)成 申請(qǐng)人:徐子才, 汪懋, 卜京, 溫學(xué)成, 楊國(guó)東