專利名稱：無石棉摩擦材料增強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器和離合器的無石棉摩擦材料基材及其制造工藝。
石棉作為制動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，但進入二十世紀七十年代，石棉被確認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，世界各國都相繼禁止生產(chǎn)使用石棉制品。我國的相關(guān)標準中也規(guī)定從2003年開始不容許使用石棉摩擦材料。由于“無石棉”化已成為摩擦材料發(fā)展的必然趨勢，人們開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，如玻璃纖維表面堅硬光滑，而金屬纖維表面則具有一定強度和韌性，混合纖維表面強度較低，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，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，粘接強度高低不一，與其他股紗不能形成均勻一致的粘接強度，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，加劇開裂損壞，難以發(fā)揮不同材質(zhì)的各自優(yōu)勢，直接影響成品的整體強度和質(zhì)量指標，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，進行下道浸膠工序。
本發(fā)明的目的在于提供一種無石棉的摩擦材料增強基材，該增強基材浸膠粘接強度均勻一致，整體強度高，從而能更好地發(fā)揮組成材料的各自優(yōu)勢，具有更長的使用壽命。
本發(fā)明所述的無石棉摩擦材料增強基材，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)明所述的無石棉摩擦材料增強基材制造工藝包括(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)明的無石棉摩擦材料增強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，基材僅以外包纖維層相互粘接，具有粘接材質(zhì)相同、股紗間粘接強度一致、應(yīng)力分布均勻，整體性能優(yōu)，使用壽命延長；還由于在芯部玻璃纖維束的外周上包覆有涂覆層，一方面增強玻璃纖維束的緊束力，提高玻纖束的整體強度；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)明的工藝簡單、合理，能保證產(chǎn)品質(zhì)量。
下面結(jié)合附圖來進一步說明本發(fā)明無石棉摩擦材料增強基材的結(jié)構(gòu)。


圖1為本發(fā)明無石棉摩擦材料增強基材的一個實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)明無石棉摩擦材料增強基材的另一個實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所示的無石棉摩擦材料增強基材，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)成增強基材。
圖3、圖4所示的無石棉摩擦材料增強基材，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)實際使用狀況來確定其根數(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、芳綸等有機或無機人工合成纖維，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。
下面再以實施例來說明本發(fā)明的制造工藝。
實施例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，大大增強了基材的整體強度和使用壽命。
實施例3將實施例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％、酚醛樹脂20％、10％環(huán)氧樹脂、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。
實施例4將實施例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％；涂覆層酚醛樹脂15％、環(huán)氧樹脂20％、固化劑1％、增塑劑3.5％、SiO28％，余二甲苯。
權(quán)利要求
1.一種無石棉摩擦材料增強基材，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所述無石棉摩擦材料增強基材的制造工藝，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所述的無石棉摩擦材料增強基材的制造工藝，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)用于制動器和摩擦離合器的無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，最后進行必要的后處理。這種摩擦材料基材具有浸膠粘接強度高、整體結(jié)合力強，延長使用壽命的特點。
文檔編號F16D69/02GK1455127SQ0211295
公開日2003年11月12日 申請日期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, 劉建, 周春富, 朱瑞宏 申請人:東臺市華陽玻纖有限責任公司