專利名稱：無(wú)石棉摩擦材料增強(qiáng)基材及其制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制動(dòng)器和離合器的無(wú)石棉摩擦材料基材及其制造工藝。
石棉作為制動(dòng)器和離合器摩擦材料的原材料已有近百年的使用歷史，至今仍在摩擦原材料中占有很大比重，但進(jìn)入二十世紀(jì)七十年代，石棉被確認(rèn)為影響人體健康的致癌物質(zhì)，而被列入十大有害工業(yè)原料之一后，世界各國(guó)都相繼禁止生產(chǎn)使用石棉制品。我國(guó)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中也規(guī)定從2003年開(kāi)始不容許使用石棉摩擦材料。由于“無(wú)石棉”化已成為摩擦材料發(fā)展的必然趨勢(shì)，人們開(kāi)始用玻璃纖維及其復(fù)合材料替代石棉作為摩擦材料的基材。新一代的無(wú)石棉摩擦基材的結(jié)構(gòu)是由玻璃纖維、金屬纖維以及天然或合成混合纖維加捻絞合而成的股紗，這種作為基材的股紗，由于其組成材質(zhì)間存在明顯的性能差異，如玻璃纖維表面堅(jiān)硬光滑，而金屬纖維表面則具有一定強(qiáng)度和韌性，混合纖維表面強(qiáng)度較低，材料之間界面十分明顯，相容性差，結(jié)合力弱；特別是浸膠后，由于該結(jié)構(gòu)股紗的外層材料表現(xiàn)為多元性特點(diǎn)，其截面周向分布著不同性質(zhì)的材料(玻璃纖維、金屬纖維、混合纖維等等)，各自的粘接性能差異較大，粘接強(qiáng)度高低不一，與其他股紗不能形成均勻一致的粘接強(qiáng)度，使用中，極易因股紗周面粘接應(yīng)力分布不均，而在薄弱部分產(chǎn)生應(yīng)力集中，加劇開(kāi)裂損壞，難以發(fā)揮不同材質(zhì)的各自優(yōu)勢(shì)，直接影響成品的整體強(qiáng)度和質(zhì)量指標(biāo)，縮短使用壽命。
目前這種結(jié)構(gòu)的股紗均是將玻璃纖維、金屬纖維以及天然或合成混合纖維加捻并絞后，進(jìn)行下道浸膠工序。
本發(fā)明的目的在于提供一種無(wú)石棉的摩擦材料增強(qiáng)基材，該增強(qiáng)基材浸膠粘接強(qiáng)度均勻一致，整體強(qiáng)度高，從而能更好地發(fā)揮組成材料的各自優(yōu)勢(shì)，具有更長(zhǎng)的使用壽命。
本發(fā)明所述的無(wú)石棉摩擦材料增強(qiáng)基材，包括玻璃纖維和金屬纖維，其相互并行的玻璃纖維和金屬纖維外包纏有外包纖維層。
所述玻璃纖維的外周上包涂有涂覆層。
所述玻璃纖維是由若干玻璃纖維絲組成的玻璃纖維束，所述金屬纖維至少為一根。
所述外包纖維層以天然纖維、人工纖維或其混合纖維為材料。
本發(fā)明所述的無(wú)石棉摩擦材料增強(qiáng)基材制造工藝包括(a)外包纖維原料的混料、梳理和成條；(b)玻璃纖維束和金屬纖維的并合；(c)將外包纖維包纏于并合的玻璃纖維和金屬纖維上。
所述玻璃纖維束預(yù)先經(jīng)涂覆處理而在玻璃纖維束上形成涂覆層。
本發(fā)明的無(wú)石棉摩擦材料增強(qiáng)基材由于采用了以并合的玻璃纖維束和金屬纖維為芯部材料，在其芯卻外包纏著外包纖維層，其基材的外部材料表現(xiàn)為單一材料，玻璃纖維束和金屬纖維則因外包纖維層的包纏而被緊束于其芯部；浸膠時(shí)，基材僅以外包纖維層相互粘接，具有粘接材質(zhì)相同、股紗間粘接強(qiáng)度一致、應(yīng)力分布均勻，整體性能優(yōu)，使用壽命延長(zhǎng)；還由于在芯部玻璃纖維束的外周上包覆有涂覆層，一方面增強(qiáng)玻璃纖維束的緊束力，提高玻纖束的整體強(qiáng)度；另一方面提高了玻璃纖維束的表面摩擦力，大大改善了玻璃纖維與其它不同纖維的親和力；本發(fā)明的工藝簡(jiǎn)單、合理，能保證產(chǎn)品質(zhì)量。
下面結(jié)合附圖來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明無(wú)石棉摩擦材料增強(qiáng)基材的結(jié)構(gòu)。


圖1為本發(fā)明無(wú)石棉摩擦材料增強(qiáng)基材的一個(gè)實(shí)施方式的縱向剖視圖；圖2為圖1所示結(jié)構(gòu)的橫截面剖視圖；圖3為本發(fā)明無(wú)石棉摩擦材料增強(qiáng)基材的另一個(gè)實(shí)施方式的縱向剖視圖；圖4為圖3所示結(jié)構(gòu)的橫截面剖視圖；圖1、圖2所示的無(wú)石棉摩擦材料增強(qiáng)基材，玻璃纖維1是由4000根，每根直徑Φ8μm的玻璃纖維絲組成的玻璃纖維束，金屬纖維2是一根直徑為Φ0.15mm的紫銅絲，玻璃纖維1和金屬纖維2相互并行貼合，外包纖維3是由天然纖維、合成有機(jī)纖維或其混合纖維經(jīng)混合制成條狀纖維條后，緊密包纏于平行貼合的玻璃纖維1和金屬纖維2的外面而構(gòu)成增強(qiáng)基材。
圖3、圖4所示的無(wú)石棉摩擦材料增強(qiáng)基材，玻璃纖維1是由2000根、每根直徑Φ11μm的玻璃纖維絲組成的玻璃纖維束，金屬纖維2是一根直徑為Φ0.20mm的黃銅絲，玻纖束的玻璃纖維1的外面上包覆有塑性涂覆層4，外包纖維3也由天然、合成有機(jī)纖維或其混合纖維經(jīng)混合制成成條狀纖維后，緊密地包纏于平行貼合的帶涂覆層4的玻璃纖維1和金屬纖維2的外面，構(gòu)成不含石棉的摩擦基材。
上述的玻璃纖維1中的玻纖絲的根數(shù)和直徑應(yīng)根據(jù)實(shí)際使用狀況來(lái)確定其根數(shù)和直徑大小；同樣與玻璃纖維1平行貼合的金屬纖維2，也不限于1根，可采用2根、3根或更多根，其材料也可采用鋁絲、不銹鋼絲等金屬纖維絲；外包纖維層既可為棉花、麻纖、毛發(fā)等天然纖維材料，也可采用腈綸、玻纖、芳綸等有機(jī)或無(wú)機(jī)人工合成纖維，還可由天然、人工纖維按一定比例混合而成；涂覆層4的原料由包括酚醛樹(shù)脂、丁腈橡膠、增塑劑、溶劑、固化劑等材料混和而成。
下面再以實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的制造工藝。
實(shí)施例1首先將10％的棉花纖維、5％的麻纖維、50％的粘膠纖維以及35％(均為重量比)的短玻纖經(jīng)充分混合、梳理后制成混合纖維粗條，再將成束的玻璃纖維、金屬纖維平行喂入通用的摩擦紡紗設(shè)備，并同時(shí)喂入混合纖維粗條紡成該發(fā)明的摩擦基材，其玻纖束包括4000根直徑Φ8μm的玻纖絲，金屬纖維為一根直徑Φ0.16mm的紫銅絲，再經(jīng)烘干、預(yù)浸膠等后處理即成成品。
實(shí)施例2首先將10％的麻纖維、10％的粘膠纖維、40％的腈綸纖維以及40％的短玻纖充分混合、梳理后制成混纖粗條，將25％的酚醛樹(shù)脂、10％的氣相SiO2粉末、10％的丁腈橡膠、1.5％的固化劑以及53.5％的酒精溶解混合并涂覆于玻纖束的外層，而制成帶有涂覆層的玻纖束，再將玻纖束、金屬纖維以及混纖粗纖紡成本發(fā)明的摩擦基材，其玻纖束包括2400根直徑Φ11μm的玻纖絲，金屬纖維為一根直徑Φ0.15mm的黃銅絲，經(jīng)烘干、預(yù)浸膠等后處理制成成品。此例中玻纖束外包覆有涂覆層，具有更高的整體結(jié)合力，并改善了玻纖與其它纖維的結(jié)合性能，大大增強(qiáng)了基材的整體強(qiáng)度和使用壽命。
實(shí)施例3將實(shí)施例2的混纖粗條材料配比變化為炭纖維5％、腈綸30％、粘膠20％、短玻纖45％；涂覆層材料配比Al2O35％、酚醛樹(shù)脂20％、10％環(huán)氧樹(shù)脂、丁腈10％、固化劑1.0％、偶聯(lián)劑0.5％、余為酒精等溶劑；玻纖束包括3000根直徑Φ11μm的玻纖絲；金屬纖維為二根直徑Φ0.10mm的黃銅絲。
實(shí)施例4將實(shí)施例2的構(gòu)成材料配比作下列變化，混纖粗條芳綸10％、炭纖20％、腈綸30％、短玻纖40％；涂覆層酚醛樹(shù)脂15％、環(huán)氧樹(shù)脂20％、固化劑1％、增塑劑3.5％、SiO28％，余二甲苯。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)石棉摩擦材料增強(qiáng)基材，包括玻璃纖維(1)和金屬纖維(2)，其特征在于相互并行的玻璃纖維(1)和金屬纖維(2)上包纏有外包纖維層(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩擦材料增強(qiáng)基材，其特征在于所述玻璃纖維(1)的外圍包涂有涂覆層(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的摩擦材料增強(qiáng)基材，其特征在于所述玻璃纖維(1)是由若干玻璃纖維絲組成的玻璃纖維束，所述金屬纖維(2)至少一根。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的摩擦材料增強(qiáng)基材，其特征在于所述外包纖維層(3)以天然纖維、人工纖維或其混合纖維為原材料。
5.一種生產(chǎn)如權(quán)利要求1所述無(wú)石棉摩擦材料增強(qiáng)基材的制造工藝，其特征在于該工藝包括(a)外包纖維原料的混料、梳理和成條；(b)玻璃纖維束和金屬纖維的并合；(c)將外包纖維包纏于并合的玻璃纖維和金屬纖維上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無(wú)石棉摩擦材料增強(qiáng)基材的制造工藝，其特征在于所述的玻璃纖維束預(yù)先經(jīng)涂覆處理，而在玻璃纖維束上形成涂履層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于制動(dòng)器和摩擦離合器的無(wú)石棉摩擦材料基材及其制造工藝。該基材以玻璃纖維和金屬纖維為芯部材料，且相互并行的玻纖和金屬纖維的外層上包纏有混合纖維層，玻璃纖維上還包覆有涂覆層，其制造方法是將混合纖維經(jīng)充分混合、梳理后，制成粗條并與成束的玻璃纖維、金屬纖維包纏紡成成品，最后進(jìn)行必要的后處理。這種摩擦材料基材具有浸膠粘接強(qiáng)度高、整體結(jié)合力強(qiáng)，延長(zhǎng)使用壽命的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)F16D69/02GK1455127SQ0211295
公開(kāi)日2003年11月12日 申請(qǐng)日期2002年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月29日
發(fā)明者錢華, 錢忠標(biāo), 劉建, 周春富, 朱瑞宏 申請(qǐng)人:東臺(tái)市華陽(yáng)玻纖有限責(zé)任公司