CN113124077A - 磨削粉尘和废片粉碎料为填料的鼓式刹车片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种磨削粉尘和废片粉碎料为填料的鼓式刹车片及其制备方法，鼓式刹车片的材料配方按重量百分比计算为：粘结剂12～14％，增强材料纤维16～24％，摩擦性能调节剂3～5％，抗磨润滑剂12～16％，弹性增韧剂3～5％，磨削料18～22％，钻削料和废片粉碎料14～18％，空间填料7～12％；本发明将刹车片生产过程中的废料合理重复循环利用，避免企业废料排放污染环境，降低成本，改善环境。由本发明设计的方法制备得到的鼓式刹车片具有强度高，摩擦系数稳定，热衰退小等特点，使用过程中制动舒适，无噪音，使用寿命可达5万公里以上，降低了产品生产成本，提高了产品的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及刹车片制造技术领域，具体涉及一种磨削粉尘和废片粉碎料为填料的鼓式刹车片及其制备方法。
背景技术
刹车片一般由钢板、粘接隔热层和摩擦块构成，刹车时摩擦块被挤压在刹车盘或刹车鼓上产生摩擦，从而达到令车辆减速刹车的目的。摩擦块主要由摩擦材料和粘合剂组成，其中，摩擦材料是刹车片制造和使用过程中的重要组成部分。石棉摩擦材料是由石棉纤维添加适量填料，以树脂为黏结剂，采用热压工艺制成的摩擦材料，由于石棉致癌已不满足现代汽车工业的要求。20世纪70年代，以钢纤维为主要石棉代替材料的半金属摩擦材料在国外被首先采用，80～90年代初，半金属摩擦材料已占据了整个汽车盘式制动片领域，但半金属摩擦材料存在密度高、易生锈、制动噪音大和损伤对偶等缺陷，限制了其进一步的发展。无石棉有机物摩擦材料由日本Akebono公司最先研制成功，采用陶瓷、矿物纤维或耐高温的有机纤维替代钢纤维，克服了传统半金属摩擦材料的缺点，是一种新型的高性能汽车制动摩擦材料。无石棉有机物摩擦材料主要包括陶瓷纤维摩擦材料、碳纤维增强摩擦材料和芳纶纤维增强摩擦材料，其中陶瓷纤维摩擦材料的摩擦磨损性能研究大多局限于特定的实验条件，碳纤维增强摩擦材料因碳纤维生产成本高而影响了其广泛应用，芳纶纤维增强摩擦材料具有与半金属摩擦材料相近的耐磨性，被认为是今后摩擦材料发展的主要方向。
芳纶浆粕是近年来发展起来的芳纶纤维表面原纤化产品，其独特的表面结构极大地提高了对混合物的抓附力，因此非常适合作为一种增强纤维应用于摩擦产品中。目前，芳纶浆粕(PPTA)以其环保、高模量、高强度、耐高温、耐磨损及耐老化、尺寸稳定等特点已成为石棉的代替品，事实证明，通常只需添加不到5％的芳纶浆粕，即可得到强度相当于50～60％石棉纤维增强的产品。但普通芳纶浆粕导热系数低，由其制备的刹车片导热性能不良，刹车过程中产生的热量不能及时地扩散出去，易产生热衰退、热膨胀现象。
汽车鼓式刹车片在生产加工过程中会产生大量的磨削料，钻削料和报废片等工业废料，数量较大一般占到产量的20％以上，随意排放会对自然环境造成污染伤害，无害化处理又会大量增加企业的支出成本，它的再利用已成为急需解决的问题。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供一种由生产中所产生的磨削料、钻削料及废片粉碎料等废料为填料的鼓式刹车片及其制备方法，其目的是使摩擦材料企业废料综合利用，做到企业废料零排放，保护环境的同时降低成本增加企业效益。
本发明通过如下方案解决上述技术问题：
一种磨削粉尘和废片粉碎料为填料的鼓式刹车片，鼓式刹车片的材料配方按重量百分比计算为：粘结剂12～14％，增强材料纤维16～24％，摩擦性能调节剂3～5％，抗磨润滑剂12～16％，弹性增韧剂3～5％，磨削料18～22％，钻削料和废片粉碎料14～18％，空间填料7～12％。
作为优选的，粘结剂的材料配方按重量百分比计算为：腰果壳油改性酚醛树脂45～70％、粉末丁腈橡胶15～30％和粘性调节剂5～15％。
作为优选的，增强材料纤维的材料配方按重量百分比计算为：玄武岩矿物纤维30～50％、无碱短切玻璃纤维20～40％、硫酸钙晶须15～20％、聚多巴胺改性芳纶浆粕5～10％和合金纤维5～10％。
作为优选的，摩擦性能调节剂的材料配方按重量百分比计算为：沉淀硫酸钡50～60％、红蛭石15～20％、锆英石粉10～15％和铝矾土5～15％。
作为优选的，抗磨润滑剂的材料配方按重量百分比计算为：天然鳞片石墨30～60％、人造石墨20～40％、煅烧石油焦炭10～20％、硫化锑5～15％和炭黑5～10％。
作为优选的，弹性增韧剂为轮胎粉。
作为优选的，空间填料为重质碳酸钙。
一种如上所述的磨削粉尘和废片粉碎料为填料的鼓式刹车片的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)配料：将鼓式刹车片的材料配方按上述重量百分比准确称量各个组分原材料，备用；
(2)混料：先将称量好的各组分原材料(增强材料纤维除外)投入犁耙式混料机中混均4～10min，再将增强材料纤维投入犁耙式混料机中混匀3～5min后出料；
(3)成型：先按刹车片型号重量自动称料装袋，再将装袋后的混合料以托盘送入热压模腔内，每压制30～60s排一次气，共排3～6次气，保压时间是600～1200s；
(4)热处理：将热压成型后的刹车片在4～5h内由室温升温到145～155℃，保温6～8h，随后停止升温至烘箱温度冷却至50℃以下；
(5)后处理：再将按上述工艺制得的刹车片按技术要求内弧磨，钻孔，外弧磨，磨警戒线，倒角，刷灰加工后包装得到鼓式刹车片。
其中，在制备方法步骤(5)中，热压过程的热压压力为200～300kgf/cm2，热压温度为145～155℃。
本发明能够实现的有益技术效果至少包括：本发明生产的鼓式刹车片，原材料构成简单，生产工艺流程容易控制，产品具有强度高，摩擦系数稳定，热衰退小等特点，使用过程中制动舒适，无噪音，使用寿命可达5万公里以上，使其产品的摩擦性能及机械物理性能满足现代汽车制动工况要求；通过回收再利用磨削粉尘和废片粉碎料作为填料，显著降低摩擦材料废料对自然环境造成的伤害，废料循环利用，符合当前国家对企业环保建设的高要求，满足生产要求并实现规模化生产；有利于降低生产成本，进而提高经济效益，具有很好的应用性和推广性。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的具体参数，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种磨削粉尘和废片粉碎料为填料的鼓式刹车片，其特征在于，鼓式刹车片的材料配方按重量百分比计算为：粘结剂12％，增强材料纤维23％，摩擦性能调节剂3％，抗磨润滑剂12％，弹性增韧剂3％，磨削料22％，钻削料9％，废片粉碎料9％，空间填料7％。
进一步地，粘结剂的材料配方按重量百分比计算为：腰果壳油改性酚醛树脂70％、粉末丁腈橡胶25％和粘性调节剂5％。
进一步地，增强材料纤维的材料配方按重量百分比计算为：玄武岩矿物纤维40％、无碱短切玻璃纤维35％、硫酸钙晶须15％、合金纤维5％和聚多巴胺改性芳纶浆粕5％。
进一步地，摩擦性能调节剂的材料配方按重量百分比计算为：沉淀硫酸钡60％、红蛭石20％、锆英石粉15％和铝矾土5％。
进一步地，抗磨润滑剂的材料配方按重量百分比计算为：天然鳞片石墨40％、人造石墨40％、煅烧石油焦炭10％、炭黑5％和硫化锑5％。
进一步地，弹性增韧剂为轮胎粉。
进一步地，空间填料为重质碳酸钙。
一种磨削粉尘和废片粉碎料为填料的鼓式刹车片的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)配料：将鼓式刹车片的材料配方按上述重量百分比准确称量各个组分原材料，备用；
(2)混料：先将称量好的各组分原材料(增强材料纤维除外)投入犁耙式混料机中混均4min，再将增强材料纤维投入犁耙式混料机中混匀3min后出料；
(3)成型：先按刹车片型号重量自动称料装袋，再将装袋后的混合料以托盘送入热压模腔内，热压压力为300kgf/cm2，热压温度为155℃每压制30s排一次气，共排4次气，保压时间是600s；
(4)热处理：将热压成型后的刹车片在5h内由室温升温到155℃，保温8h，随后停止升温至烘箱温度冷却至50℃以下；
(5)后处理：再将按上述工艺制得的刹车片按技术要求内弧磨，钻孔，外弧磨，磨警戒线，倒角，刷灰加工后包装得到鼓式刹车片。
实施例2
一种磨削粉尘和废片粉碎料为填料的鼓式刹车片，其特征在于，鼓式刹车片的材料配方按重量百分比计算为：粘结剂14％，增强材料纤维16％，摩擦性能调节剂3％，抗磨润滑剂12％，弹性增韧剂3％，磨削料22％，钻削料9％，废片粉碎料9％，空间填料12％。
进一步地，粘结剂的材料配方按重量百分比计算为：腰果壳油改性酚醛树脂55％、粉末丁腈橡胶30％和粘性调节剂15％。
进一步地，增强材料纤维的材料配方按重量百分比计算为：玄武岩矿物纤维35％、无碱短切玻璃纤维25％、硫酸钙晶须20％、合金纤维10％和聚多巴胺改性芳纶浆粕10％。
进一步地，摩擦性能调节剂的材料配方按重量百分比计算为：沉淀硫酸钡55％、红蛭石20％、锆英石粉15％和铝矾土10％。
进一步地，抗磨润滑剂的材料配方按重量百分比计算为：天然鳞片石墨35％、人造石墨30％、煅烧石油焦炭20％、硫化锑10％和炭黑5％。
进一步地，弹性增韧剂为轮胎粉。
进一步地，空间填料为重质碳酸钙。
一种磨削粉尘和废片粉碎料为填料的鼓式刹车片的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)配料：将鼓式刹车片的材料配方按上述重量百分比准确称量各个组分原材料，备用；
(2)混料：先将称量好的各组分原材料(增强材料纤维除外)投入犁耙式混料机中混均10min，再将增强材料纤维投入犁耙式混料机中混匀5min后出料；
(3)成型：先按刹车片型号重量自动称料装袋，再将装袋后的混合料以托盘送入热压模腔内，热压压力为200kgf/cm2，热压温度为145℃每压制60s排一次气，共排6次气，保压时间是1200s；
(4)热处理：将热压成型后的刹车片在4h内由室温升温到155℃，保温6h，随后停止升温至烘箱温度冷却至50℃以下；
(5)后处理：再将按上述工艺制得的刹车片按技术要求内弧磨，钻孔，外弧磨，磨警戒线，倒角，刷灰加工后包装得到鼓式刹车片。
实施例3
一种磨削粉尘和废片粉碎料为填料的鼓式刹车片，其特征在于，鼓式刹车片的材料配方按重量百分比计算为：粘结剂14％，增强材料纤维16％，摩擦性能调节剂5％，抗磨润滑剂12％，弹性增韧剂5％，磨削料22％，钻削料9％，废片粉碎料9％，空间填料8％。
进一步地，粘结剂的材料配方按重量百分比计算为：腰果壳油改性酚醛树脂70％、粉末丁腈橡胶15％和粘性调节剂15％。
进一步地，增强材料纤维的材料配方按重量百分比计算为：玄武岩矿物纤维35％、无碱短切玻璃纤维20％、硫酸钙晶须25％、合金纤维10％和聚多巴胺改性芳纶浆粕10％。
进一步地，摩擦性能调节剂的材料配方按重量百分比计算为：沉淀硫酸钡45％、红蛭石30％、铝矾土10％和锆英石粉15％。
进一步地，抗磨润滑剂的材料配方按重量百分比计算为：天然鳞片石墨35％、人造石墨30％、炭黑10％、煅烧石油焦炭15％和硫化锑10％。
进一步地，弹性增韧剂为轮胎粉。
进一步地，空间填料为重质碳酸钙。
一种磨削粉尘和废片粉碎料为填料的鼓式刹车片的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)配料：将鼓式刹车片的材料配方按上述重量百分比准确称量各个组分原材料，备用；
(2)混料：先将称量好的各组分原材料(增强材料纤维除外)投入犁耙式混料机中混均5min，再将增强材料纤维投入犁耙式混料机中混匀4min后出料；
(3)成型：先按刹车片型号重量自动称料装袋，再将装袋后的混合料以托盘送入热压模腔内，热压压力为250kgf/cm2，热压温度为150℃每压制45s排一次气，共排5次气，保压时间是900s；
(4)热处理：将热压成型后的刹车片在4h内由室温升温到155℃，保温8h，随后停止升温至烘箱温度冷却至50℃以下；
(5)后处理：再将按上述工艺制得的刹车片按技术要求内弧磨，钻孔，外弧磨，磨警戒线，倒角，刷灰加工后包装得到鼓式刹车片。
实施例4
一种磨削粉尘和废片粉碎料为填料的鼓式刹车片，其特征在于，鼓式刹车片的材料配方按重量百分比计算为：粘结剂12％，增强材料纤维24％，摩擦性能调节剂3％，抗磨润滑剂12％，弹性增韧剂3％，磨削料21％，钻削料9％，废片粉碎料9％，空间填料7％。
进一步地，粘结剂的材料配方按重量百分比计算为：腰果壳油改性酚醛树脂60％、粉末丁腈橡胶30％和粘性调节剂10％。
进一步地，增强材料纤维的材料配方按重量百分比计算为：玄武岩矿物纤维40％、无碱短切玻璃纤维30％、硫酸钙晶须15％、合金纤维10％和聚多巴胺改性芳纶浆粕5％。
进一步地，摩擦性能调节剂的材料配方按重量百分比计算为：沉淀硫酸钡50％、红蛭石20％、铝矾土15％和锆英石粉15％。
进一步地，抗磨润滑剂的材料配方按重量百分比计算为：天然鳞片石墨45％、人造石墨30％、炭黑10％、煅烧石油焦炭10％和硫化锑5％。
进一步地，弹性增韧剂为轮胎粉。
进一步地，空间填料为重质碳酸钙。
一种磨削粉尘和废片粉碎料为填料的鼓式刹车片的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)配料：将鼓式刹车片的材料配方按上述重量百分比准确称量各个组分原材料，备用；
(2)混料：先将称量好的各组分原材料(增强材料纤维除外)投入犁耙式混料机中混均8min，再将增强材料纤维投入犁耙式混料机中混匀4min后出料；
(3)成型：先按刹车片型号重量自动称料装袋，再将装袋后的混合料以托盘送入热压模腔内，热压压力为250kgf/cm2，热压温度为150℃每压制40s排一次气，共排5次气，保压时间是1000s；
(4)热处理：将热压成型后的刹车片在4.5h内由室温升温到150℃，保温7h，随后停止升温至烘箱温度冷却至50℃以下；
(5)后处理：再将按上述工艺制得的刹车片按技术要求内弧磨，钻孔，外弧磨，磨警戒线，倒角，刷灰加工后包装得到鼓式刹车片。
在本发明中，本发明生产的鼓式刹车片，原材料构成简单，生产工艺流程容易控制，产品具有强度高，摩擦系数稳定，热衰退小等特点，使用过程中制动舒适，无噪音，使用寿命可达5万公里以上，使其产品的摩擦性能及机械物理性能满足现代汽车制动工况要求；通过回收再利用磨削粉尘和废片粉碎料作为填料，显著降低摩擦材料废料对自然环境造成的伤害，废料循环利用，符合当前国家对企业环保建设的高要求，满足生产要求并实现规模化生产；有利于降低生产成本，进而提高经济效益，具有很好的应用性和推广性。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种磨削粉尘和废片粉碎料为填料的鼓式刹车片，其特征在于，鼓式刹车片的材料配方按重量百分比计算为：粘结剂12～14％，增强材料纤维16～24％，摩擦性能调节剂3～5％，抗磨润滑剂12～16％，弹性增韧剂3～5％，磨削料18～22％，钻削料和废片粉碎料14～18％，空间填料7～12％。
2.根据权利要求1所述的磨削粉尘和废片粉碎料为填料的鼓式刹车片，其特征在于，所述粘结剂的材料配方按重量百分比计算为：腰果壳油改性酚醛树脂45～70％、粉末丁腈橡胶15～30％和粘性调节剂5～15％。
3.根据权利要求1所述的磨削粉尘和废片粉碎料为填料的鼓式刹车片，其特征在于，所述增强材料纤维的材料配方按重量百分比计算为：玄武岩矿物纤维30～50％、无碱短切玻璃纤维20～40％、聚多巴胺改性芳纶浆粕10～25％、合金纤维5～15％和硫酸钙晶须5～10％。
4.根据权利要求1所述的磨削粉尘和废片粉碎料为填料的鼓式刹车片，其特征在于，所述摩擦性能调节剂的材料配方按重量百分比计算为：铝矾土30～45％、红蛭石25～40％、沉淀硫酸钡10～15％和锆英石粉5～15％。
5.根据权利要求1所述的磨削粉尘和废片粉碎料为填料的鼓式刹车片，其特征在于，所述抗磨润滑剂的材料配方按重量百分比计算为：天然鳞片石墨30～60％、人造石墨20～40％、炭黑10～20％、煅烧石油焦炭5～15％和硫化锑5～10％。
6.根据权利要求1所述的磨削粉尘和废片粉碎料为填料的鼓式刹车片，其特征在于，所述弹性增韧剂为轮胎粉。
7.根据权利要求1所述的磨削粉尘和废片粉碎料为填料的鼓式刹车片，其特征在于，所述空间填料为重质碳酸钙。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的磨削粉尘和废片粉碎料为填料的鼓式刹车片的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
(1)配料：将鼓式刹车片的材料配方按上述重量百分比准确称量各个组分原材料，备用；
(2)混料：先将称量好的各组分原材料(增强材料纤维除外)投入犁耙式混料机中混均4～10min，再将增强材料纤维投入犁耙式混料机中混匀3～5min后出料；
(3)成型：先按刹车片型号重量自动称料装袋，再将装袋后的混合料以托盘送入热压模腔内，每压制30～60s排一次气，共排3～6次气，保压时间是600～1200s；
(4)热处理：将热压成型后的刹车片在4～5h内由室温升温到145～155℃，保温6～8h，随后停止升温至烘箱温度冷却至50℃以下；
(5)后处理：再将按上述工艺制得的刹车片按技术要求内弧磨，钻孔，外弧磨，磨警戒线，倒角，刷灰加工后包装得到鼓式刹车片。
9.根据权利要求8所述的磨削粉尘和废片粉碎料为填料的鼓式刹车片的制备方法，其特征在于，在制备方法步骤(5)中，所述热压过程的热压压力为200～300kgf/cm2，热压温度为145～155℃。
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