專利名稱：火車盤(pán)形無(wú)石棉制動(dòng)閘片及其制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高速列車制動(dòng)用無(wú)石棉盤(pán)形閘片及其制造工藝。
火車制動(dòng)閘片是整個(gè)制動(dòng)裝置的重要的部件之一，它對(duì)火車的制動(dòng)性能起著關(guān)鍵性的作用，特別是高速列車的盤(pán)形制動(dòng)閘片，不但要有足夠的摩擦系數(shù)，而且還要求摩擦系數(shù)穩(wěn)定，即具有良好的耐熱性，在高速制動(dòng)、高摩擦系數(shù)狀態(tài)下具有良好的耐磨性，且對(duì)制動(dòng)盤(pán)(摩擦對(duì)偶材料)無(wú)擦傷現(xiàn)象，以滿足制動(dòng)盤(pán)使用壽命之要求。低速列車的行駛速度一般都不大于90km／h，自1997年4月1日，我國(guó)鐵路開(kāi)始提速，行車速度一般為120～140km／h，今年十月還要再次提速為160km／h，將要行駛在我國(guó)廣深鐵路的高速列車的速度可達(dá)200km／h，但目前國(guó)內(nèi)尚沒(méi)有能滿足此速度下的摩擦材料。例如中國(guó)發(fā)明專利CN1110286A，已披露用于汽車等交通工具和一些大型設(shè)備的無(wú)石棉制動(dòng)摩擦材料，雖所使用的增強(qiáng)劑也為鋼纖維，但所使用的粘合劑為有機(jī)粘合劑；中國(guó)專利CN1056506A，其所用增強(qiáng)劑為聚丙烯腈纖維和復(fù)合纖維，粘合劑為有機(jī)粘合劑；中國(guó)專利CN1044323，CN1082559，雖以報(bào)導(dǎo)是應(yīng)用在汽車或鉆機(jī)上的閘片或瓦，其行車條件與火車不同；世界專利WO8909889，DE4135389等所披露的火車閘瓦均無(wú)石棉，材用的增強(qiáng)劑也為金屬纖維、碳纖維等，其粘合劑也為有機(jī)化合物，未見(jiàn)有使用硅酸納水溶液作為無(wú)機(jī)粘合劑及加入高價(jià)態(tài)金屬離子抗氧劑的專利文獻(xiàn)。因此現(xiàn)有的摩擦材料不適用于火車在高速制動(dòng)、高摩擦系數(shù)狀態(tài)下具有良好的耐磨性的要求。
本發(fā)明的目的就是為解決上述高速列車制動(dòng)時(shí)，耐磨性差的問(wèn)題，提供一種無(wú)污染、高摩擦系數(shù)，具有良好耐熱性及耐磨性的高速列車制動(dòng)用的無(wú)石棉制動(dòng)閘片及其制造工藝。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明的特征在于其組份(按體積百分比)如下熱固性樹(shù)脂10～30％； 熱塑性樹(shù)脂1～6％；橡膠粘合劑3～8％；橡膠配合劑0．3～0．8％；無(wú)機(jī)粘合劑2～5％；鐵粉4．5～9．5％；金屬氧化物9～23％； 無(wú)機(jī)抗氧劑0．5～15％；有機(jī)填料0～12％； 無(wú)機(jī)填料0～50％；金屬纖維11～25％。
其上述組份熱固性樹(shù)脂為熱固性酚醛樹(shù)脂或熱固性改性酚醛樹(shù)脂，即可選其一用，所述的熱固性樹(shù)脂可熱固性酚醛樹(shù)脂及熱固性改性酚醛樹(shù)脂同時(shí)用；其組份熱塑性樹(shù)脂為熱塑性酚醛樹(shù)脂或熱塑性改性酚醛樹(shù)脂，可選擇其一用，所述熱塑性樹(shù)脂也可熱塑性酚醛樹(shù)脂及熱塑性改性酚醛樹(shù)脂同時(shí)用，所述的熱固性或熱塑性改性酚醛樹(shù)脂為聚乙稀醇改性酚醛樹(shù)脂或松香改性酚醛樹(shù)脂或油改性酚醛樹(shù)脂；無(wú)機(jī)粘合劑為硅酸鈉或硅酸鉀；金屬氧化物由鉻鐵粉、三氧化二鐵、三氧化二鋁組成；無(wú)機(jī)抗氧劑為氧化鋅和氧化鎂；無(wú)機(jī)填料包括石墨、云母粉，也可包括蛭石粉；有機(jī)填料為輪胎粉或硬橡膠顆粒；橡膠粘合劑為丁苯橡膠或丁腈橡膠；金屬纖維為鋼纖維或銅纖維。
本發(fā)明的上述組份的制造工藝，其工藝步驟依次如下A、混合、攪拌(a)．將上述比例的橡膠粘合劑3～8％與橡膠配合劑0．3～0．8％；放入攪拌器中進(jìn)行攪拌，在其過(guò)程中再放入熱塑性樹(shù)脂1～6％，攪拌2分鐘；(b)．在另一攪拌器中把熱固性樹(shù)脂10～30％攪拌均勻；(c)．將無(wú)機(jī)抗氧劑0．5～1．5％、鐵粉4．5～9．5％、金屬氧化物9～23％、有機(jī)填料0～12％、無(wú)機(jī)填料11～25％及金屬纖維11～25％各組份與上述經(jīng)攪拌(b)物料一起放入混料機(jī)內(nèi)低速攪拌，在其狀態(tài)下，再放入上述(a)混合物料，然后高速?gòu)?qiáng)力攪拌，在其狀態(tài)下再加入硅酸鈉或硅酸鉀2～5％后，至攪拌均勻?yàn)橹梗籅、干燥將上述(c)的物料在60±5℃溫度下進(jìn)行干燥處理，使之所含揮發(fā)物控制在2～3％范圍內(nèi)；C、模壓成型將背板在160±5℃溫度下預(yù)熱，然后與經(jīng)干燥處理的物料同時(shí)放入模內(nèi)，在溫度為160±5℃和壓力為310±10kg／CM2的條件下，經(jīng)1．5～2min／mm的時(shí)間模壓成型；D、熱處理、成品將模壓成型制品緩慢預(yù)熱到180℃，預(yù)熱速率為10℃／h～15℃／h，再經(jīng)180±5℃熱處理15小時(shí)，即可生產(chǎn)出火車盤(pán)形無(wú)石棉制動(dòng)閘片。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果如下該發(fā)明工藝簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)合理，通過(guò)試驗(yàn)證明完全突破了低速列車的低摩擦系數(shù)和低摩擦性能的要求，尤其適用于高速列車的盤(pán)形制動(dòng)閘片(高速可達(dá)200km／h)，在高摩擦系數(shù)狀態(tài)下具有良好的耐磨性，且對(duì)制動(dòng)盤(pán)沒(méi)有擦傷現(xiàn)象，滿足了高速制動(dòng)盤(pán)使用壽命的要求(見(jiàn)表1，其檢測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)沈陽(yáng)摩擦密封填料總廠試驗(yàn)中心，依據(jù)GB5763-86和GBn257-86完成)，與國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品相比具有較高的摩擦系數(shù)。


圖1為時(shí)速180km／h時(shí)閘片的摩擦性能曲線；圖2為時(shí)速200km／h時(shí)閘片的摩擦性能曲線；圖3為時(shí)速180km／h實(shí)例2的摩擦性能曲線；圖4為時(shí)速180km／h時(shí)法國(guó)產(chǎn)品的摩擦性能曲線；圖5～7為時(shí)速180km／h時(shí)國(guó)內(nèi)閘片的摩擦性能曲線；下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)一步說(shuō)明實(shí)施方式1其組份為熱固性酚醛樹(shù)脂14．33％； 三氧化二鋁2．6％；熱塑性酚醛樹(shù)脂4．3％； 三氧化二鐵8．38％；鐵粉7．67％；氧化鋅0．12％；氧化鎂0．5％； 鉻鐵粉4．4％；橡膠配合劑0．5％； 丁腈橡膠5．8％；硅酸鈉3．6％； 橡膠顆粒9．98％；云母粉14．96％； 石墨3．07％；鋼纖維19．79％。
上述組份制造工藝步驟依次如下A、混合、攪拌(a)．將上述比例的橡膠配合劑0．5％與丁腈橡膠5．8％，放入攪拌器中進(jìn)行攪拌，在其過(guò)程中再放入熱塑性酚醛樹(shù)脂4．3％，攪拌2分鐘；(b)．在另一攪拌器中把熱固性酚醛樹(shù)脂14．33％攪拌均勻；(c)．將氧化鋅0．12％、鐵粉7．67％、氧化鎂0．5％、鉻鐵粉4．4％、三氧化二鋁2．6％、三氧化二鐵8．38％、橡膠顆粒9．98％、云母粉14．96％、石墨3．07％、鋼纖維19．79％和(b)混合物料放入混料機(jī)內(nèi)低速攪拌，在攪拌狀態(tài)下，再放入混合好的(a)物料，然后高速?gòu)?qiáng)力攪拌，在其狀態(tài)下加入硅酸鈉3．6％后，至攪拌均勻?yàn)橹梗籅、干燥將(c)物料在60±5℃溫度下進(jìn)行干燥處理，使之所含揮發(fā)物控制在2．5％范圍內(nèi)；C、模壓成型將背板在160±5℃溫度下預(yù)熱，然后與經(jīng)干燥處理的物料同時(shí)放入模內(nèi)，在溫度為160±5℃和壓力為300kg／CM2的條件下，經(jīng)1．6min／mm的時(shí)間模壓成型；D、熱處理、成品將模壓成型制品以預(yù)熱速率為10℃／h～15℃／h，再經(jīng)180±5℃熱處理15小時(shí)，即可生產(chǎn)出火車盤(pán)形無(wú)石棉制動(dòng)閘片。
實(shí)施方式2其組份為熱固性酚醛樹(shù)脂7．2％；三氧化二鋁2．6％；聚乙稀醇改性酚醛樹(shù)脂7．13％； 橡膠配合劑0．3％；熱塑性酚醛樹(shù)脂1．53％； 三氧化二鐵8．38％；鐵粉7．67％； 氧化鋅0．12％；氧化鎂0．5％；鉻鐵粉4．4％；丁腈橡膠5．8％； 硅酸鈉3．6％；橡膠顆粒5．98％； 云母粉22．44％；石墨1．53％； 銅纖維12．28％；蛭石粉8．54％。
上述組份的制造工藝步驟依次如下A、混合、攪拌(a)．將上述比例的橡膠配合劑0．3％與丁晴橡膠5．8％，放入攪拌器中進(jìn)行攪拌，在其過(guò)程中再放入熱塑性酚醛樹(shù)脂1．53％，攪拌2分鐘；(b)．在另一攪拌器中把熱固性酚醛樹(shù)脂7．2％與聚乙稀醇改性酚醛樹(shù)脂7．13％攪拌均勻；(c)．將上述氧化鋅0．12％、鐵粉7．67％、氧化鎂0．5％、鉻鐵粉4．4％、三氧化二鋁2．6％、三氧化二鐵8．38％、橡膠顆粒5．98％、云母粉22．44％、石墨1．53％、銅纖維12．28％和(b)的混合物料放入混料機(jī)內(nèi)低速攪拌，在攪拌狀態(tài)下，緩慢投入(a)混合物料，然后高速?gòu)?qiáng)力攪拌，在其狀態(tài)下再加入硅酸鈉3．6％后，至攪拌均勻?yàn)橹?；B、干燥將(c)的攪拌均勻的物料在60±5溫度下進(jìn)行干燥處理，使之所含揮發(fā)物控制在2．5％范圍內(nèi)；C、模壓成型將背板在160±5℃溫度下預(yù)熱，然后與經(jīng)干燥處理的物料同時(shí)放入模內(nèi)，在溫度為160±5℃和壓力為310±10kg／CM2的條件下，經(jīng)1．6min／mm的時(shí)間模壓成型；D、熱處理、成品將模壓成型制品以預(yù)熱速率為10℃／h～15℃／h，再經(jīng)180±5℃熱處理15小時(shí)，即可生產(chǎn)出火車盤(pán)形無(wú)石棉制動(dòng)閘片。
本發(fā)明的產(chǎn)品與國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品相比檢測(cè)結(jié)果如下1∶1制動(dòng)動(dòng)力模擬試驗(yàn)時(shí)速200km時(shí)閘片的摩擦性能曲線(見(jiàn)圖1為本發(fā)明實(shí)例1產(chǎn)品與國(guó)外產(chǎn)品比較曲線)，其曲線1為本發(fā)明產(chǎn)品、曲線2為德國(guó)產(chǎn)品、曲線3為法國(guó)產(chǎn)品國(guó)內(nèi)目前尚無(wú)此速度下的摩擦性能曲線，故無(wú)法與國(guó)內(nèi)產(chǎn)品比較。時(shí)速為180km時(shí)閘片摩擦性能曲線見(jiàn)圖2。其曲線1′為本發(fā)明的另實(shí)例1產(chǎn)品、曲線2′為德國(guó)產(chǎn)品、曲線3′為法國(guó)產(chǎn)品，曲線4′～6′為國(guó)內(nèi)現(xiàn)有產(chǎn)品的摩擦性能曲線。圖1、圖2摩擦性能曲線是1997年在中國(guó)非金屬礦工業(yè)總公司摩擦材料試驗(yàn)中心，1∶1制動(dòng)動(dòng)力試驗(yàn)臺(tái)的試驗(yàn)記錄。依據(jù)中國(guó)鐵道部沈陽(yáng)制動(dòng)機(jī)廠提供的盤(pán)形制動(dòng)動(dòng)力大綱完成。試驗(yàn)條件車重72噸，車輪直經(jīng)915mm，高閘瓦壓力為24KN，低閘瓦壓力為12KN。
時(shí)速為180km以內(nèi)備速度產(chǎn)品的摩擦性能曲線見(jiàn)圖3～圖7，其圖3為本發(fā)明實(shí)例2產(chǎn)品，圖4為法國(guó)產(chǎn)品，圖5～圖7為國(guó)內(nèi)現(xiàn)有產(chǎn)品的摩擦性能曲線，試驗(yàn)是1998年1月在中國(guó)鐵路摩擦材料試驗(yàn)站制動(dòng)動(dòng)力試驗(yàn)臺(tái)的試驗(yàn)記錄，依據(jù)鐵道部《盤(pán)形制動(dòng)裝置技術(shù)條件(試行)》標(biāo)準(zhǔn)完成，試驗(yàn)條件車重66噸，車輪直徑640mm，高閘瓦壓力26KN。
通過(guò)上述試驗(yàn)及摩擦曲線圖比較，本發(fā)明具有高的摩擦系數(shù)，制動(dòng)距離短，曲線走勢(shì)平穩(wěn)，趨于一致，在各種速度制動(dòng)狀態(tài)下摩擦系數(shù)基本保持一致，且曲線不衰退(沒(méi)有凹現(xiàn)象)，具有很好的耐熱性，測(cè)試后的制品外觀沒(méi)有明顯龜裂，無(wú)掉邊、掉角現(xiàn)象，保持了完好的制品幾何形狀，對(duì)制動(dòng)盤(pán)(摩擦對(duì)偶材料)無(wú)擦傷現(xiàn)象，具有良好性能，優(yōu)于國(guó)內(nèi)外其他產(chǎn)品。
表1定速摩擦試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)

權(quán)利要求
1.火車盤(pán)形無(wú)石棉制動(dòng)閘片，特征在于其組份(按體積百分比)如下熱固性樹(shù)脂10～30％； 熱塑性樹(shù)脂1～6％；橡膠粘合劑3～8％；橡膠配合劑0．3～0．8％；無(wú)機(jī)粘合劑2～5％；鐵粉4．5～9．5％；金屬氧化物9～2 3％； 無(wú)機(jī)抗氧劑0．5～15％；有機(jī)填料0～12％； 無(wú)機(jī)填料0～50％；金屬纖維11～25％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火車盤(pán)形無(wú)石棉制動(dòng)閘片，其特征在于熱固性樹(shù)脂為熱固性酚醛樹(shù)脂或熱固性改性酚醛樹(shù)脂，熱塑性樹(shù)脂為熱塑性酚醛樹(shù)脂或熱塑性改性酚醛樹(shù)脂；無(wú)機(jī)粘合劑為硅酸鈉或硅酸鉀；金屬氧化物由鉻鐵粉、三氧化二鐵、三氧化二鋁組成；無(wú)機(jī)抗氧劑由氧化鋅和氧化鎂組成；無(wú)機(jī)填料包括石墨、云母粉；有機(jī)填料為輪胎粉或硬橡膠顆粒；橡膠粘合劑為丁苯橡膠或丁腈橡膠；金屬纖維為鋼纖維或銅纖維。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火車盤(pán)形無(wú)石棉制動(dòng)閘片，其特征在于熱固性樹(shù)脂為熱固性酚醛樹(shù)脂及熱固性改性酚醛樹(shù)脂，熱塑性樹(shù)脂為熱塑性酚醛樹(shù)脂及熱塑性改性酚醛樹(shù)脂；無(wú)機(jī)填料還有蛭石粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所速的火車盤(pán)形無(wú)石棉制動(dòng)閘片，其特征在于所述的熱固性和熱塑性改性酚醛樹(shù)脂為聚乙稀醇改性酚醛樹(shù)脂或松香改性酚醛樹(shù)脂或油改性酚醛樹(shù)脂；
5.權(quán)利要求1所述的火車盤(pán)形無(wú)石棉閘片的制造工藝，其特征在于工藝步驟依次如下A、混合、攪拌(a)．將上述比例的橡膠粘合劑3～8％與橡膠配合劑0．3～0．8％，放入攪拌器中進(jìn)行攪拌，在其過(guò)程中再放入熱塑性樹(shù)脂1～6％，攪拌2分鐘；(b)．在另一攪拌器中把熱固性樹(shù)脂10～30％攪拌均勻；(c)．將無(wú)機(jī)抗氧劑0．5～1．5％、鐵粉4．5～9．5％、金屬氧化物9～23％、有機(jī)填料0～12％、無(wú)機(jī)填料0～50％及金屬纖維11～25％各組份與上述經(jīng)攪拌的(b)混合物料一同放入混料機(jī)內(nèi)低速攪拌，在其狀態(tài)下，再放入上述(a)的混合物料，然后高速?gòu)?qiáng)力攪拌，在其狀態(tài)下加入硅酸鈉或硅酸鉀2～5％后，至攪拌均勻?yàn)橹?；B、干燥將(c)的混合物料在60±5℃溫度下進(jìn)行干燥處理，使之所含揮發(fā)物控制在2～3％范圍內(nèi)；C、模壓成型將背板在160±5℃溫度下預(yù)熱，然后與經(jīng)干燥處理的物料同時(shí)放入模內(nèi)，在溫度為160±5℃和壓力為310±10kg／CM2的條件下，經(jīng)1．5～2min／mm的時(shí)間模壓成型；D、熱處理、成品將模壓成型制品緩慢預(yù)熱到180℃，預(yù)熱率為10℃／h～15℃／h，再經(jīng)180±5℃熱處理15小時(shí)，即可生產(chǎn)出火車盤(pán)形無(wú)石棉制動(dòng)閘片。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高速列車制動(dòng)用的盤(pán)形無(wú)石棉盤(pán)形閘片及制造工藝,特征在于組分為熱固性樹(shù)脂、熱塑性樹(shù)脂、無(wú)機(jī)粘合劑、鐵粉、金屬氧化物、有機(jī)填料、無(wú)機(jī)填料、金屬纖維等,上述組份分通過(guò)混料機(jī)的混合、攪拌、然后經(jīng)干燥處理再模壓成型,最后成品。該摩擦材料具有摩擦系數(shù)高,性能穩(wěn)定等特點(diǎn),在高速制動(dòng)狀態(tài)下具有良好的耐熱性和耐磨性,且對(duì)摩擦對(duì)偶材料沒(méi)有損傷現(xiàn)象。
文檔編號(hào)F16D69/02GK1206080SQ9811420
公開(kāi)日1999年1月27日 申請(qǐng)日期1998年8月3日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月3日
發(fā)明者孫巖 申請(qǐng)人:孫巖