CN109667861B - 一种摩擦材料、刹车片和制备刹车片的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种摩擦材料、刹车片和制备刹车片的方法，属于刹车片技术领域。以摩擦材料的原料组分的总质量为基准计，所述摩擦材料包括以下原料组分及质量百分含量：酚醛树脂5％‑15％、聚乙烯树脂4％‑15％、钢纤维8％‑25％、有机纤维5％‑15％、石墨5％‑10％、二硫化钼3％‑10％、碳纤维2％‑7％、陶瓷纤维5％‑30％、氧化铬绿3％‑10％、紫铜纤维5％‑25％、钇稳定氧化锆3％‑5％；铝纤维2％‑5％；无机填料10％‑25％。利用本发明摩擦材料和方法最终制得的刹车片摩擦系数稳定，磨损率较小，抗剪切性能高，弥补了国内无重载电梯刹车片的空白。
Description
技术领域
本发明涉及刹车片技术领域，具体涉及一种摩擦材料、刹车片和制备刹车片的方法。
背景技术
随着社会的发展，高层建筑及大型商场越来越多，在这些地方运输大宗货物成为困难，所以发展重载电梯成为发展趋势。电梯运行的关键是安全运输，电梯安全钳是保证安全事故的最后一道屏障，而电梯安全钳刹车片又是决定电梯是否能刹车的重中之重，故电梯安全钳刹车片是决定重载电梯安全刹车的最关键部件。目前的电梯刹车片其磨损率偏高、抗剪切能力较差，其在6T以上的重载电梯中使用时存在极大的安全隐患，然而目前适用于6T以上电梯的安全钳刹车片国内还没有，而国外价格非常昂贵，所以研究重载电梯安全钳刹车片成为行业趋势。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种摩擦材料、刹车片和制备刹车片的方法，能够弥补国内重载电梯安全钳刹车片的空白，并克服现有技术中刹车片易磨损、剪切强度不足等问题。
为了实现上述目的或者其他目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用于刹车片的摩擦材料，以摩擦材料的原料组分的总质量为基准计，所述摩擦材料包括以下原料组分及质量百分含量：酚醛树脂5％-15％、聚乙烯树脂4％-15％、钢纤维8％-25％、有机纤维5％-15％、石墨5％-10％、二硫化钼3％-10％、碳纤维2％-7％、陶瓷纤维5％-30％、氧化铬绿3％-10％、紫铜纤维5％-25％、钇稳定氧化锆3％-5％；铝纤维2％-5％；无机填料10％-25％。
优选地，所述聚乙烯树脂的质量百分含量为6％～12％。
优选地，所述有机纤维的质量百分含量为7％～14％。
优选地，所述二硫化钼的质量百分含量为3％～7％。
优选地，所述氧化铬绿的质量百分含量为3％～8％。
优选地，所述无机填料为重晶石、碳酸钙、滑石粉、硫酸钙晶须中的任意一种或几种混合。
优选地，酚醛树脂的流动距离(125℃)为50-70mm，凝胶化时间(150℃)为90-150s。
优选地，所述聚乙烯树脂粉末，平均粒径3-6μm，比表面积7.6m3/g，熔点335℃。
流动距离和凝胶时间参考GB/T 24411-2009标准中附录A2和A4的方法测得。
优选地，所述钢纤维的纤维长度为0.25-0.42mm。
优选地，所述有机纤维的纤维长度为0.8-2mm。
优选地，所述碳纤维的纤维长度为0.5-0.9mm。
优选地，所述陶瓷纤维的纤维长度为80-300μm。
优选地，所述紫铜纤维的纤维长度为0.15-0.21mm。
优选地，所述铝纤维的纤维长度为0.3-0.42mm。
优选地，所述二硫化钼粒度300-400目。
优选地，所述石墨为柔性石墨，所述柔性石墨的粒度为20-60目。
本发明还提供了上述摩擦材料在刹车片中的用途。
本发明进一步提供了一种刹车片，包括上述摩擦材料和钢背。
本发明还提供了一种制备上述刹车片的方法，包括以下步骤：
(1)摩擦材料的原料混配：将摩擦材料的各原料组分按配比放入混料机中混配均匀；
(2)热压成型：将混配好的摩擦材料装入模具，摊平，放入钢背，进行热压成型，脱模；
优选地，步骤(2)中热压成型时的压制压力为400-700kg/cm2,压制时间为5-7min，压制温度130-200℃。
进一步地，步骤(2)中所述钢背表面涂有钢背胶，是本领域常用技术，有利于钢背与混合料粘结在一起。
进一步地，在步骤(2)后还设有步骤(3)磨削工序：采用组合磨床对刹车片粗品进行磨削处理，使摩擦材料表面满足规定的厚度、平行度、平面度要求。
进一步地，在步骤(3)后还设有步骤(4)开槽、磨斜面：使用开槽、磨斜机，通过开槽砂轮锯片或杯形砂轮，加工摩擦材料的表面，加工出槽或斜面，精加工保证刹车片的接触面积，减少磨合时间。
进一步地，步骤(4)后还设置有步骤(5)打码：使用喷码机和专用油墨，在钢背表面或摩擦材料侧面，喷印不同客户的不同信息及产品的加工批号，以便于产品追溯。
本发明中用于刹车片的摩擦材料，以酚醛树脂为粘接剂，添加聚乙烯树脂提高树脂粘接剂的粘接强度，添加氧化铬绿提高刹车片的摩擦系数，添加钢纤维、有机纤维、碳纤维、紫铜纤维等，提高刹车片的强度，用石墨、二硫化钼作为润滑组元，保护对偶，稳定摩擦系数，由此生产的刹车片对对偶盘的磨损小，动静摩擦系数高，提高刹车片的安全性，满足高性能刹车片的使用要求。
本发明所采用的制备刹车片的方法，采用模具热压成型法，工艺简单，可操作性高，设备成本低，生产效率高。利用本发明摩擦材料和方法最终制得的刹车片摩擦系数稳定，磨损率较小，抗剪切性能高，弥补了国内无刹车片的空白。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明中的酚醛树脂和聚乙烯树脂可采用本领域技术人员所熟知的常规酚醛树脂和聚乙烯树脂材料，并能通过一般商业途径获得。较佳地，下述所有实施例中酚醛树脂的流动距离(125℃)为50-70mm，凝胶化时间(150℃)为90-150s，所述聚乙烯树脂粉末，平均粒径3-6um，比表面积7.6m3/g，熔点335℃。流动距离和凝胶时间参考GB/T 24411-2009标准中附录A2和A4的方法测得。
本发明中的各种纤维均可采用本领域技术人员所熟知的纤维规格，并能通过一般商业途径获得。较佳地，下述所有实施例中所述钢纤维的纤维长度为0.25-0.42mm，所述有机纤维的为凯夫拉纤维，纤维长度为0.8-2mm；，所述碳纤维的纤维长度为0.5-0.9mm，所述陶瓷纤维的纤维长度为80-300μm，所述紫铜纤维的纤维长度为0.15-0.21mm，所述铝纤维的纤维长度为0.3-0.42mm。
本发明中的石墨、二硫化钼、氧化络绿、钇稳定氧化锆也均选自本领域常规原料，并能通过一般商业途径获得。较佳地，下述所有实施例中选取的二硫化钼粒度300-400目，钇稳定氧化锆300-350目,石墨为柔性石墨，柔性石墨的粒度为20-60目。
本发明中的无机填料为本领域技术人员所熟知的填料，如：重晶石、碳酸钙、滑石粉、硫酸钙晶须等或者其任意混合，其起填充作用，下述实施例中采用碳酸钙为无机填料，粒度50-150目。
本发明实施例中本申请中的摩擦系数、剪切强度、磨损率等相关实验数据的测定是参照GB/T11834-2000标准工业机械用石棉摩擦片执行的。
需要说明的是本发明实施例中除了明确给出的数值外，其他未公布条件均相同。
实施例1
摩擦材料的原料配方：酚醛树脂6％、聚乙烯树脂9％、钢纤维25％、有机纤维7％、石墨7％、二硫化钼7％、碳纤维5％、陶瓷纤维5％、氧化铬绿5％、紫铜纤维8％、钇稳定氧化锆3.5％；铝纤维2.5％；无机填料25％。
刹车片制备方法：
(1)摩擦材料的原料混配：将摩擦材料的各原料组分按配比放入混料机中混配均匀；
(2)热压成型：将混配好的摩擦材料装入模具，摊平，放入钢背，进行热压成型，压制压力为600kg/cm2,压制时间为6min，压制温度180℃，到达工艺规定的时间后，压机自动开模，脱模后将产品转移到周转盘内；
(3)磨削工序：采用组合磨床对刹车片粗品进行磨削处理，使摩擦材料表面满足规定的厚度、平行度、平面度要求；
(4)开槽、磨斜面：使用开槽、磨斜机，通过开槽砂轮锯片或杯形砂轮，加工摩擦材料的表面，加工出槽或斜面，精加工保证刹车片的接触面积，减少磨合时间；
(5)打码：使用喷码机和专用油墨，在钢背表面或摩擦材料侧面，喷印不同客户的不同信息及产品的加工批号，以便于产品追溯。
本实施例制得的产品摩擦系数0.37～0.41，剪切强度15MPa，磨损率为0.15～0.32×10-7cm3/Nm。
实施例2
摩擦材料的原料配方：酚醛树脂8％、聚乙烯树脂7％、钢纤维8％、有机纤维9％、石墨6％、二硫化钼4％、碳纤维3％、陶瓷纤维30％、氧化铬绿3％、紫铜纤维5％、钇稳定氧化锆3％；铝纤维2％；无机填料12％。
刹车片制备方法：
(1)摩擦材料的原料混配：将摩擦材料的各原料组分按配比放入混料机中混配均匀；
(2)热压成型：将混配好的摩擦材料装入模具，摊平，放入钢背，进行热压成型，压制压力为400kg/cm2,压制时间为5min，压制温度130℃，到达工艺规定的时间后，压机自动开模，脱模后将产品转移到周转盘内；
(3)磨削工序：采用组合磨床对刹车片粗品进行磨削处理，使摩擦材料表面满足规定的厚度、平行度、平面度要求；
(4)开槽、磨斜面：使用开槽、磨斜机，通过开槽砂轮锯片或杯形砂轮，加工摩擦材料的表面，加工出槽或斜面，精加工保证刹车片的接触面积，减少磨合时间；
(5)打码：使用喷码机和专用油墨，在钢背表面或摩擦材料侧面，喷印不同客户的不同信息及产品的加工批号，以便于产品追溯。
本实施例制得的产品摩擦系数0.39～0.43，剪切强度10.6MPa，磨损率为0.18～0.35×10-7cm3/Nm。
实施例3
摩擦材料的原料配方：酚醛树脂5％、聚乙烯树脂6％、钢纤维10％、有机纤维14％、石墨5％、二硫化钼3％、碳纤维5％、陶瓷纤维5％、氧化铬绿3％、紫铜纤维25％、钇稳定氧化锆3％；铝纤维3％；无机填料13％。
刹车片制备方法：
(1)摩擦材料的原料混配：将摩擦材料的各原料组分按配比放入混料机中混配均匀；
(2)热压成型：将混配好的摩擦材料装入模具，摊平，放入钢背，进行热压成型，压制压力为700kg/cm2,压制时间为7min，压制温度200℃，到达工艺规定的时间后，压机自动开模，脱模后将产品转移到周转盘内；
(3)磨削工序：采用组合磨床对刹车片粗品进行磨削处理，使摩擦材料表面满足规定的厚度、平行度、平面度要求；
(4)开槽、磨斜面：使用开槽、磨斜机，通过开槽砂轮锯片或杯形砂轮，加工摩擦材料的表面，加工出槽或斜面，精加工保证刹车片的接触面积，减少磨合时间；
(5)打码：使用喷码机和专用油墨，在钢背表面或摩擦材料侧面，喷印不同客户的不同信息及产品的加工批号，以便于产品追溯。
本实施例制得的产品摩擦系数0.39～0.43，剪切强度17.2MPa，磨损率为0.2～0.41×10-7cm3/Nm。
实施例4
摩擦材料的原料配方：酚醛树脂7％、聚乙烯树脂12％、钢纤维8％、有机纤维7％、石墨10％、二硫化钼5％、碳纤维2％、陶瓷纤维5％、氧化铬绿4％、紫铜纤维8％、钇稳定氧化锆5％；铝纤维2％；无机填料25％。
刹车片制备方法：
(1)摩擦材料的原料混配：将摩擦材料的各原料组分按配比放入混料机中混配均匀；
(2)热压成型：将混配好的摩擦材料装入模具，摊平，放入钢背，进行热压成型，压制压力为500kg/cm2,压制时间为5min，压制温150℃，到达工艺规定的时间后，压机自动开模，脱模后将产品转移到周转盘内；
(3)磨削工序：采用组合磨床对刹车片粗品进行磨削处理，使摩擦材料表面满足规定的厚度、平行度、平面度要求；
(4)开槽、磨斜面：使用开槽、磨斜机，通过开槽砂轮锯片或杯形砂轮，加工摩擦材料的表面，加工出槽或斜面，精加工保证刹车片的接触面积，减少磨合时间；
(5)打码：使用喷码机和专用油墨，在钢背表面或摩擦材料侧面，喷印不同客户的不同信息及产品的加工批号，以便于产品追溯。
本实施例制得的产品摩擦系数0.41～0.47，剪切强度9.2MPa，磨损率为0.25～0.45×10-7cm3/Nm。
实施例5
摩擦材料的原料配方：酚醛树脂15％、聚乙烯树脂6％、钢纤维11％、有机纤维10％、石墨5％、二硫化钼3％、碳纤维7％、陶瓷纤维7％、氧化铬绿8％、紫铜纤维5％、钇稳定氧化锆4％；铝纤维5％；无机填料14％。
刹车片制备方法：
(1)摩擦材料的原料混配：将摩擦材料的各原料组分按配比放入混料机中混配均匀；
(2)热压成型：将混配好的摩擦材料装入模具，摊平，放入钢背，进行热压成型，压制压力为600kg/cm2,压制时间为6min，压制温150℃，到达工艺规定的时间后，压机自动开模，脱模后将产品转移到周转盘内；
(3)磨削工序：采用组合磨床对刹车片粗品进行磨削处理，使摩擦材料表面满足规定的厚度、平行度、平面度要求；
(4)开槽、磨斜面：使用开槽、磨斜机，通过开槽砂轮锯片或杯形砂轮，加工摩擦材料的表面，加工出槽或斜面，精加工保证刹车片的接触面积，减少磨合时间；
(5)打码：使用喷码机和专用油墨，在钢背表面或摩擦材料侧面，喷印不同客户的不同信息及产品的加工批号，以便于产品追溯。
本实施例制得的产品摩擦系数0.41～0.44，剪切强度10.1MPa，磨损率为0.19～0.42×10-7cm3/Nm。
实施例6
摩擦材料的原料配方：酚醛树脂5％、聚乙烯树脂6％、钢纤维19％、有机纤维7％、石墨5％、二硫化钼3％、碳纤维2％、陶瓷纤维20％、氧化铬绿3％、紫铜纤维10％、钇稳定氧化锆3％；铝纤维2％；无机填料15％。
制备方法同实施例1。
本实施例制得的产品摩擦系数0.38～0.44，剪切强度9.7MPa，磨损率为0.21～0.45×10-7cm3/Nm。
实施例7
摩擦材料的原料配方：酚醛树脂5％、聚乙烯树脂15％、钢纤维10％、有机纤维5％、石墨8％、二硫化钼7％、碳纤维5％、陶瓷纤维10％、氧化铬绿7％、紫铜纤维10％、钇稳定氧化锆3.5％；铝纤维2.5％；无机填料12％。
制备方法同实施例1。
本实施例制得的产品摩擦系数0.35～0.39，剪切强度12.4MPa，磨损率为0.11～0.23×10-7cm3/Nm。
实施例8
摩擦材料的原料配方：酚醛树脂7％、聚乙烯树脂4％、钢纤维8％、有机纤维15％、石墨7％、二硫化钼10％、碳纤维4％、陶瓷纤维10％、氧化铬绿10％、紫铜纤维10％、钇稳定氧化锆4％；铝纤维3％；无机填料8％。
制备方法同实施例1。
本实施例制得的产品摩擦系数0.34～0.41，剪切强度11.8MPa，磨损率为0.15～0.33×10-7cm3/Nm。
对比例1
摩擦材料的原料配方：酚醛树脂6％、聚乙烯树脂7％、钢纤维15％、有机纤维7％、石墨8％、二硫化钼7％、碳纤维5％、陶瓷纤维0％、氧化铬绿7％、紫铜纤维10％、钇稳定氧化锆3.5％；铝纤维2.5％；无机填料22％。
制备方法同实施例1。
制得的产品摩擦系数0.30～0.43，剪切强度8.2MPa，磨损率为0.25～0.9×10- 7cm3/Nm。
对比例2
摩擦材料的原料配方：酚醛树脂8％、聚乙烯树脂5％、钢纤维12％、有机纤维10％、石墨7％、二硫化钼6％、碳纤维4％、陶瓷纤维11％、氧化铬绿6％、紫铜纤维0％、钇稳定氧化锆4％；铝纤维3％；无机填料24％。
制备方法同实施例1。
制得的产品摩擦系数0.30～0.43，剪切强度8.2MPa，磨损率为0.25～0.9×10- 7cm3/Nm。
对比例3
摩擦材料的原料配方：酚醛树脂5％、聚乙烯树脂6％、钢纤维20％、有机纤维7％、石墨10％、二硫化钼4％、碳纤维2％、陶瓷纤维8％、氧化铬绿5％、紫铜纤维5％、钇稳定氧化锆0％；铝纤维3％；无机填料25％。
制备方法同实施例1。
制得的产品摩擦系数0.31～0.55，剪切强度6.5MPa，磨损率为0.35～1.2×10- 7cm3/Nm
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种用于刹车片的摩擦材料，其特征在于，以摩擦材料的原料组分的总质量为基准计，所述摩擦材料包括以下原料组分及质量百分含量：酚醛树脂5％-15％、聚乙烯树脂4％-15％、钢纤维8％-25％、有机纤维5％-15％、石墨5％-10％、二硫化钼3％-10％、碳纤维2％-7％、陶瓷纤维5％-30％、氧化铬绿3％-10％、紫铜纤维5％-25％、钇稳定氧化锆3％-5％；铝纤维2％-5％；无机填料10％-25％；所述酚醛树脂的流动距离(125℃)为50-70mm，凝胶化时间(150℃)为90-150s；所述聚乙烯树脂粉末，平均粒径3-6μm，比表面积7.6m3/g，熔点335℃；所述钢纤维的纤维长度为0.25-0.42mm；所述有机纤维的纤维长度为0.8-2mm；所述碳纤维的纤维长度为0.5-0.9mm；所述陶瓷纤维的纤维长度为80-300μm；所述紫铜纤维的纤维长度为0.15-0.21mm；所述铝纤维的纤维长度为0.3-0.42mm；所述二硫化钼粒度300-400目；所述石墨为柔性石墨，所述柔性石墨的粒度为20-60目。
2.根据权利要求1所述的用于刹车片的摩擦材料，其特征在于，所述聚乙烯树脂的质量百分含量为6％～12％。
3.根据权利要求1所述的用于刹车片的摩擦材料，其特征在于，所述有机纤维的质量百分含量为7％～14％。
4.根据权利要求1所述的用于刹车片的摩擦材料，其特征在于，所述二硫化钼的质量百分含量为3％～7％。
5.根据权利要求1所述的用于刹车片的摩擦材料，其特征在于，所述氧化铬绿的质量百分含量为3％～8％。
6.根据权利要求1所述的用于刹车片的摩擦材料，其特征在于，所述无机填料为重晶石、碳酸钙、滑石粉、硫酸钙晶须中的任意一种或几种混合。
7.权利要求1至6任一项所述摩擦材料在刹车片中的用途。
8.一种刹车片，包括如权利要求1至6任一项所述摩擦材料和钢背。
9.制备如权利要求8所述刹车片的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)摩擦材料的原料混配：将摩擦材料的各原料组分按配比放入混料机中混配均匀；
(2)热压成型：将混配好的摩擦材料装入模具，摊平，放入钢背，进行热压成型，脱模。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤(2)中热压成型时的压制压力为400-700kg/cm2,压制时间为5-7min，压制温度130-200℃。
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