專利名稱：：一種無石棉鉆機(jī)閘瓦材料和制造方法一種無石棉鉆機(jī)鬧瓦材料和制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
-本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于鉆機(jī)部件上的摩擦材料和鉆機(jī)部件的制造方法，特別是涉及一種無石棉鉆機(jī)閘瓦材料和制造方法。技術(shù)背景.-我國現(xiàn)在使用的油田鉆機(jī)、礦井提升機(jī)盤形制動器閘瓦，是上個世紀(jì)80年代研制開發(fā)的，大都采用石棉作為摩擦材料。在當(dāng)時的條件下它是摩擦系數(shù)尚可，力學(xué)強(qiáng)度好，并且與粘接劑有較好吸附力的摩擦材料。本公司原有生產(chǎn)的油田鉆機(jī)、礦井提升機(jī)盤形制動器閘瓦產(chǎn)品同全國其他同類廠家的產(chǎn)品一樣，采用石棉作為摩擦材料，但石棉閘瓦也有難以克服的缺點(diǎn)1、石棉導(dǎo)熱性差，摩擦熱難以迅速消失導(dǎo)致樹脂熱衰退層變厚，使磨損加劇，石棉纖維會使人體產(chǎn)生癌變，為此國外早已不再生產(chǎn)石棉閘瓦，勞動部也有文件要逐步取消石棉閘瓦；2、石棉閘瓦采用高硬度摩擦劑及鋼棉，會使閘瓦產(chǎn)生火花和銹蝕，而且對閘盤產(chǎn)生劇烈磨損，在制動時產(chǎn)生嘯叫；3、石棉閘瓦摩擦系數(shù)不高(一般為0.45左右，有的實(shí)際檢測僅為0.35，因此設(shè)計部門不得不降低設(shè)計標(biāo)準(zhǔn))，且易出現(xiàn)摩擦性能熱衰退。導(dǎo)致石棉閘瓦摩擦系數(shù)不穩(wěn)定。
發(fā)明內(nèi)容-本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有石棉閘瓦材料村寨的種種問題，設(shè)計一種無石棉、無鋼纖維、摩擦磨損性能優(yōu)良的無石棉鉆機(jī)閘瓦材料和制造方法。本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種無石棉鉆機(jī)閘瓦材料，主要由基體材料橡膠改性酚醒樹脂、增強(qiáng)纖維、固體潤滑劑和摩擦性能調(diào)節(jié)劑組成，所說的各組分按重量百分比配置改性酚醛樹脂1020，增強(qiáng)纖維1750，固體潤滑劑3-6，摩擦性能調(diào)節(jié)劑4061。所述的增強(qiáng)纖維包括玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維和針狀硅灰石纖維，各組分按重量百分比配置玻璃纖維515，碳纖維15，芳綸纖維1~5，針狀硅灰石纖維10~25。所述的摩擦性能調(diào)節(jié)劑包括橡膠粉、鉻礦粉、硫酸鋇、長石粉和陶土，各組分按重量百分比配置橡膠粉610，鉻礦粉6~9，硫酸鋇10~15，長石粉8~12，陶土10~15。所述固體潤滑劑采用碳黑，按重量百分比配置為3~6。除改性酚醛樹脂、增強(qiáng)纖維、固體潤滑劑和摩擦性能調(diào)節(jié)劑外，還包括硬脂酸鋅，按重3量百分比配置為2。用以上述所述的一種無石棉鉆機(jī)閘瓦材料進(jìn)行閘瓦的制作方法，采用以下工藝步驟1)纖維預(yù)處理碳纖維用20~40%的硝酸浸泡12~24小時，然后用清水沖洗并中速攪拌，直到碳纖維呈絨狀纖維，芳綸纖維采用丙酮浸泡處理1012小時，再用清水沖洗，再將纖維在5(TC8(TC溫度下烘干；2)攪拌先加入硅灰石纖維與鉻礦粉、硫酸鋇、長石粉，攪拌約25分鐘，然后再加入芳綸纖維，在攪拌1015分鐘后，再加入橡膠粉、碳黑、陶土攪拌約25分鐘，加入碳纖維并攪拌210分鐘，最后放入脫模劑硬脂酸鋅攪拌1分鐘。3)壓制將混合均勻的物料裝入熱壓機(jī)的壓模熱壓，將混料預(yù)熱到7(TC80'C，熱壓溫度為16(TCi5'C，壓力為2040Mpa，保壓時間810分鐘，同時在保壓的期間，每隔2~3分鐘必須啟模放氣，再合模加壓，最后下缸頂出推盤，得到半成品；5)后處理熱壓完成后的制品固化熱處理，采用的工藝路線為在20分鐘2小時內(nèi)升溫至15(TC200。C，保溫412小時，然后隨爐降溫冷卻，除毛刺，打光上漆，得到成品。本發(fā)明涉及的一種無石棉鉆機(jī)閘瓦是一種采用耐熱高強(qiáng)樹脂基并用增強(qiáng)纖維和礦物填料代替石棉的新型摩阻材料制成，經(jīng)過原料混合、模具加熱壓制、后期熱處理、修整檢驗(yàn)最后成品入庫。新型環(huán)保無石棉閘瓦同石棉閘瓦比較，在性能上有很多優(yōu)點(diǎn)本采用上述方案制備的無石棉鉆機(jī)閘瓦，在性能上有很多優(yōu)點(diǎn)1、無石棉閘瓦產(chǎn)品摩擦性能、阻燃抗靜電性能、機(jī)械性能完全滿足SY/T5023-94《中華人民共和國石油田天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》標(biāo)準(zhǔn)要求。該產(chǎn)品摩擦系數(shù)高，力學(xué)強(qiáng)度好，熱衰退小，磨耗低，使用周期長；2、該閘瓦材料不含高硬度摩擦劑和鋼棉，運(yùn)行中無高頻噪音，不產(chǎn)生火花，不易損傷閘盤，閘盤無銹蝕現(xiàn)象；3、該產(chǎn)品無石棉材料，符合勞動保護(hù)、綠色環(huán)保要求，其性能指標(biāo)在國內(nèi)處于領(lǐng)先水平，達(dá)到國際先進(jìn)水平，在石油開采業(yè)、礦山行業(yè)具有重大的推廣意義。為了進(jìn)一步驗(yàn)證產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性，我們先后在遼河油田沈陽采油廠鉆井一公司、二公司、吉林油田前進(jìn)采油廠鉆井一公司、二公司等單位，進(jìn)行實(shí)際裝車試用，考察結(jié)果良好，滿足了用戶的使用需求。隨著人們的環(huán)保意識和自我保護(hù)意識日益增強(qiáng)，環(huán)保型無石棉閘瓦最終將以優(yōu)異穩(wěn)定的綜合性能贏得廣大用戶的認(rèn)可與信賴，有著廣泛的使用前景和巨大的市場空間。具體實(shí)施方式本發(fā)明采用的主要技術(shù)方案是無石棉鉆機(jī)閘瓦，主要采用以下物料，其用量配方為重量百分比改性酚醛樹脂10-20;玻璃纖維5-15，碳纖維l-5，芳綸纖維1一5，針狀硅灰石纖維10-25;橡膠粉6-10，鉻礦粉6-9，碳黑3-6，硫酸鋇10-15，長石粉8-12，陶土10-15，硬脂酸鋅2。其中芳綸纖維的質(zhì)量指標(biāo)為纖維長度68mm、密度1.44g/cm3、單絲直徑12|_im、分解溫度約50(TC、線性熱膨脹系數(shù)-3.5xlO力K、斷裂伸長率3.3%，生產(chǎn)廠家為上海勝順特種纖維科技有限公司；碳纖維的質(zhì)量指標(biāo)為纖維長度815mm、單絲直徑約7pm、抗拉強(qiáng)度2250kg/mm2、斷裂伸長^1%、含碳量^90%，生產(chǎn)廠家為上海合成纖維研究所。下面以實(shí)例進(jìn)一步說明本發(fā)明的具體內(nèi)容。實(shí)例11)纖維預(yù)處理碳纖維用40%的硝酸浸泡24小時，然后用清水沖洗并中速攪拌，直到碳纖維呈絨狀纖維。芳綸纖維采用丙酮浸泡處理12小時，再用清水沖洗。將纖維在7(TC溫度下烘干。2)攪拌先加入硅灰石纖維與鉻礦粉、硫酸鋇、長石粉，攪拌約5分鐘，然后再加入芳綸纖維，在攪拌15分鐘后，再加入橡膠粉、碳黑、陶土攪拌約5分鐘，加入碳纖維并攪拌10分鐘，最后放入脫模劑硬脂酸鋅攪拌1分鐘。這樣攪拌后的混料外觀呈羊絨狀，均勻，各種纖維相互交錯，填料和樹脂粉末分布其中。3)壓制將混合均勻的物料裝入熱壓機(jī)的壓模熱壓，將混料預(yù)熱到7(TC8(TC，熱壓溫度為160°C±5°C。壓力40Mpa，保壓時間10分鐘，同時在保壓的期間，每隔3分鐘必須啟模放氣，再合模加壓，最后下缸頂出推盤，得到半成品。5)后處理在2小時內(nèi)升溫至150°C-200°C，保溫12小時，然后隨爐降溫冷卻，除毛刺，打光上漆，得到成品。主要采用以下物料，其用量配方為重量百分比改性酚醛樹脂18;玻璃纖維8，碳纖維3，芳綸纖維5，針狀硅灰石纖維15;橡膠粉6，鉻礦粉9，碳黑6，硫酸鋇IO，長石粉8，陶土IO，硬脂酸鋅2。實(shí)例21)纖維預(yù)處理碳纖維用30%的硝酸浸泡18小時，然后用清水沖洗并中速攪拌，直到碳纖維呈絨狀纖維。芳綸纖維采用丙酮浸泡處理ll小時，再用清水沖洗。將纖維在6(TC溫度下烘干。2)攪拌先加入硅灰石纖維與鉻礦粉、硫酸鋇、長石粉，攪拌約3分鐘，然后再加入芳綸纖維，在攪拌12分鐘后，再加入橡膠粉、碳黑、陶土攪拌約3分鐘，加入碳纖維并攪拌6分鐘，最后放入脫模劑硬脂酸鋅攪拌1分鐘。這樣攪拌后的混料外觀呈羊絨狀，均勻，各種纖維相互交錯，填料和樹脂粉末分布其中。3)壓制將混合均勻的物料裝入熱壓機(jī)的壓模熱壓，將混料預(yù)熱到7(TC8(rC，熱壓溫度為16(TCi5"C。壓力30Mpa，保壓時間10分鐘，同時在保壓的期間，每隔3分鐘必須啟模放氣，再合模加壓，最后下缸頂出推盤，得到半成品。5)后處理在1小時內(nèi)升溫至150°C-200°C，保溫8小時，然后隨爐降溫冷卻，除毛刺，打光上漆，得到成品。主要采用以下物料，其用量配方為重量百分比改性酚醛樹脂15;玻璃纖維5，碳纖維3，芳綸纖維3，針狀硅灰石纖維20;橡膠粉8，鉻礦粉8，碳黑5，硫酸鋇13，長石粉8，陶土IO，硬脂酸鋅2。實(shí)例31)纖維預(yù)處理碳纖維用40%的硝酸浸泡12小時，然后用清水沖洗并中速攪拌，直到碳纖維呈絨狀纖維。芳綸纖維采用丙酮浸泡處理10小時，再用清水沖洗。將纖維在80。C溫度下烘干。2)攪拌加入硅灰石纖維與鉻礦粉、硫酸鋇、長石粉，攪拌約2分鐘，然后再加入芳綸纖維，在攪拌10分鐘后，再加入橡膠粉、碳黑、陶土攪拌約5分鐘，加入碳纖維并攪拌IO分鐘，最后放入脫模劑硬脂酸鋅攪拌l分鐘。這樣攪拌后的混料外觀呈羊絨狀，均勻，各種纖維相互交錯，填料和樹脂粉末分布其中。3)壓制制度將混合均勻的物料裝入熱壓機(jī)的壓模熱壓，將混料預(yù)熱到7(TC80。C，熱壓溫度為160°C±5°C。壓力20Mpa，保壓時間10分鐘，同時在保壓的期間，每隔3分鐘必須啟模放氣，再合模加壓，最后下缸頂出推盤，得到半成品。5)后處理在2小時內(nèi)升溫至150°C-200°C，保溫12小時，然后隨爐降溫冷卻，除毛刺，打光上漆，得到成品。主要采用以下物料，其用量配方為重量百分比改性酚醛樹脂20;玻璃纖維IO，碳纖維2，芳綸纖維2，針狀硅灰石纖維13;橡膠粉6，鉻礦粉9，碳黑6，硫酸鋇12，長石粉8，陶土IO，硬脂酸鋅2。實(shí)例41)纖維預(yù)處理碳纖維用20%的硝酸浸泡12小時，然后用清水沖洗并中速攪拌，直到碳纖維呈絨狀纖維。芳綸纖維采用丙酮浸泡處理10小時，再用清水沖洗。將纖維在5(TC溫度下烘干。2)攪拌加入硅灰石纖維與鉻礦粉、硫酸鋇、長石粉，攪拌約2分鐘，然后再加入芳綸纖維，在攪拌10分鐘后，再加入橡膠粉、碳黑、陶土攪拌約2分鐘，加入碳纖維并攪拌2分鐘，最后放入脫模劑硬脂酸鋅攪拌1分鐘。這樣攪拌后的混料外觀呈羊絨狀，均勻，各種纖維相互交錯，填料和樹脂粉末分布其中。先加入硅灰石纖維與部分無機(jī)填料，攪拌約2分鐘，然后再加入芳綸纖維，在攪拌10分鐘后，再加入其它各種填料攪拌約2分鐘，最后加入碳纖維并攪拌2分鐘。這樣攪拌后的混料外觀呈羊絨狀，均勻，各種纖維相互交錯，填料和樹脂粉末分布其中。3)壓制制度將混合均勻的物料裝入熱壓機(jī)的壓模熱壓，將混料預(yù)熱到70'C8(rC，熱壓溫度為160°C±5°C。壓力20Mpa，保壓時間8分鐘，同時在保壓的期間，每隔2分鐘必須啟模放氣，再合模加壓，最后下缸頂出推盤，得到半成品。5)后處理在20分鐘內(nèi)升溫至150°C，保溫4小時，然后隨爐降溫冷卻，除毛刺，打光上漆，得到成品。主要采用以下物料，其用量配方為重量百分比改性酚醛樹脂10;玻璃纖維6，碳纖維1，芳綸纖維l，針狀硅灰石纖維13;橡膠粉IO，鉻礦粉9，碳黑6，硫酸鋇15，長石粉12，陶土15，硬脂酸鋅2。采用吉林大學(xué)機(jī)電研究所制造的JF150D-II型定速式摩擦試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)，經(jīng)試驗(yàn)得到如下結(jié)果摩擦系數(shù)及偏差<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>例結(jié)果表明，該項技術(shù)在摩擦系數(shù)、磨損率檢測上均符合并優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)。權(quán)利要求1、一種無石棉鉆機(jī)閘瓦材料，主要由基體材料橡膠改性酚醛樹脂、增強(qiáng)纖維、固體潤滑劑和摩擦性能調(diào)節(jié)劑組成，其特征在于所說的各組分按重量百分比配置改性酚醛樹脂10～20，增強(qiáng)纖維17～50，固體潤滑劑3～6，摩擦性能調(diào)節(jié)劑40～61。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無石棉鉆機(jī)閘瓦材料，其特征在于所述的增強(qiáng)纖維包括:玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維和針狀硅灰石纖維，各組分按重量百分比配置玻璃纖維5~15，碳纖維1~5，芳綸纖維1~5，針狀硅灰石纖維10~25。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無石棉鉆機(jī)閘瓦材料，其特征在于所述的摩擦性能調(diào)節(jié)劑包括橡膠粉、絡(luò)礦粉、硫酸鋇、長石粉和陶土，各組分按重量百分比配置橡膠粉610，鉻礦粉6~9，硫酸鋇10~15，長石粉8~12，陶土1015。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無石棉鉆機(jī)閘瓦材料，其特征在于所述固體潤滑劑采用碳黑，按重量百分比配置為3~6。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無石棉鉆機(jī)閘瓦材料，其特征在于除改性酚醛樹脂、增強(qiáng)纖維、固體潤滑劑和摩擦性能調(diào)節(jié)劑外，還包括脫模劑硬脂酸鋅，按重量百分比配置為2。6、采用權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的一種無石棉鉆機(jī)閘瓦材料進(jìn)行閘瓦的制作方法，其特征在于采用以下工藝步驟a)纖維預(yù)處理碳纖維用20~40%的硝酸浸泡12~24小時，然后用清水沖洗并中速攪拌，直到碳纖維呈絨狀纖維，芳綸纖維采用丙酮浸泡處理1012小時，再用清水沖洗，再將纖維在5(TC8(TC溫度下烘干；b)攪拌先加入硅灰石纖維與鉻礦粉、硫酸鋇、長石粉，攪拌約25分鐘，然后再加入芳綸纖維，在攪拌10-15分鐘后，再加入橡膠粉、碳黑、陶土攪拌約25分鐘，加入碳纖維并攪拌210分鐘，最后放入脫模劑硬脂酸鋅攪拌1分鐘。c)壓制將混合均勻的物料裝入熱壓機(jī)的壓模熱壓，將混料預(yù)熱到70°C~80°C，熱壓溫度為16(TCi5X:，壓力為2040Mpa，保壓時間810分鐘，同時在保壓的期間，每隔23分鐘必須啟模放氣，再合模加壓，最后下缸頂出推盤，得到半成品；d)后處理熱壓完成后的制品固化熱處理，采用的工藝路線為在20分鐘2小時內(nèi)升溫至150°C200°C，保溫412小時，然后隨爐降溫冷卻，除毛刺，打光上漆，得到成品。全文摘要本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于鉆機(jī)部件上的摩擦材料和鉆機(jī)部件的制造方法，特別是涉及一種無石棉鉆機(jī)閘瓦材料和制造方法。一種無石棉鉆機(jī)閘瓦材料，主要由基體材料橡膠改性酚醛樹脂、增強(qiáng)纖維、固體潤滑劑和摩擦性能調(diào)節(jié)劑組成，所說的各組分按重量百分比配置改性酚醛樹脂10～20，增強(qiáng)纖維17～50，固體潤滑劑3～6，摩擦性能調(diào)節(jié)劑40～61。一種無石棉鉆機(jī)閘瓦材料進(jìn)行閘瓦的制作方法，其特征在于采用以下工藝步驟a)纖維預(yù)處理；b)攪拌；c)壓制；d)后處理。本發(fā)明不含高硬度摩擦劑和鋼棉，改善了玻璃纖維、芳綸纖維、硅灰石纖維各自存在的缺點(diǎn)，所制的鉆機(jī)閘瓦的耐磨性、熱衰退性等指標(biāo)均符合并優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)。文檔編號C08L61/00GK101402779SQ20081005140公開日2009年4月8日申請日期2008年11月11日優(yōu)先權(quán)日2008年11月11日發(fā)明者孫榮輝,王紹鵬,馬云海,高福臣申請人:長春市恒德摩擦制品有限公司;吉林大學(xué)