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湿式纸基新摩擦材料
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作者:pro10845f02
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发布时间: 2014-08-28
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湿式纸基摩擦材料作为湿式离合器的主要摩擦材料，主要的应用领域之一是始自汽车自动变速器，这种离合器片吸收的能量较低，并有大量的冷却油，设计上选择纸基摩擦材料的动机是考虑到纸基摩擦材料是借助造纸技术发展起来的一种材料，能工业化生产，价格低，同时动静摩擦系数高，可以使离合器的结构缩小。
目前纸基摩擦材料及其制造方法，是选用竹纤维或/和木纤维作为基体，加入摩擦剂和摩擦调整剂，用热固性树脂FM2123P酚醛树脂作为成形剂浸渍固结而成。这种纸基摩擦材料由于其基体没有耐高温的纤维材料，所选用的成形剂实质上又仅是一种未改性的普通酚醛树脂，在实际使用中无论耐热性和耐磨性都存在不足。
现有制造方法是采用湿式球磨法，这种方法每次都必须进行球料分离操作，显然实现工业化生产难度较大，特别是为了提高摩擦系数，在摩擦剂中添加重晶石粉或铸石粉，这两种原料比重与纸纤维的比重相差十分悬殊，这在造纸工艺中，其下沉速度快，很难制造出成份均匀的纸基摩擦材料，从而造成产品性能不稳定，产品质量难控制。
而且，大家也知道，纸基摩擦材料的生产工艺希望能控制纸基摩擦衬片的性能，使其与贴合在芯板上后的性能基本趋于一致，这就要求纸基摩擦材料浸渍成形剂后基本处于所要求的最终状态，所有的成份都各就各位，处于最终的含量，没有进一步的化学反应和密度孔隙率的变化，而上述专利所公开的方法中，成形剂浸渍后进行的是60-80℃的热定形工艺，实际上这种工艺得到的纸基摩擦衬片的性能还未定形，因为普通酚醛树脂的熔化温度在100℃以上，凝胶固化温度在150℃以上，可见用上述工艺后的纸基摩擦衬片贴合在芯板上进行热固化，还要进一步发生化学反应，其密度和孔隙率都要发生变化，显然该工艺难于控制最终产品的质量。
据恒志信网消息：国内最新研制成功一种摩擦系数高、耐磨性好、耐热性优良的改进型纸基摩擦材料。
新技术提供产品质量易于控制的纸基摩擦材料的制造方法。
新技术是这样实现的：一种改进型纸基摩擦材料，其主要组份的重量百分比为：基体采用竹纤维和纳凯夫纤维(商品名称：NACF复合纤维)40-60％；摩擦剂采用硅藻土和二氧化硅5-10％；摩擦调整剂：4-20％；成形剂：腰果油改性酚醛树脂：15-35％。新技术由于基体采用了耐温性能优良的纳凯夫纤维，以及与其他相关组份的合理配比，从而使新技术所述的纸基摩擦材料耐热性能等得到提高。
上述基体中竹纤维和纳凯夫纤维的配比量，以在基体总量不变的情况下，按3-4∶1配比为佳；上述摩擦剂中硅藻土和二氧化硅的配比量，以在摩擦剂总量不变的情况下，可任意配比。
新技术的另一目的是这样实现的：一种改进型纸基摩擦材料的制造方法，对基体、摩擦剂、摩擦调整剂进行疏解制得浆料；对浆料进行碎浆、抄造原纸、冲裁；在成形剂中浸渍、热固化；与芯板帖合、热固化得成品。
如果要提高摩擦、耐久、抗磨损和阻热性能，上述成品可再对其进行表面浸渍处理，热固化得最终成品。
借助造纸工艺发展起来的纸基摩擦材料，首先是把各组份作成浆料，进而在造纸机上实现摩擦原纸的抄造，为了使各组份在水中能得到均匀混合，在悬浮浆液中下沉速度相差不大，从而抄造出组份均匀、厚薄均匀的纸页，各组份以下列参数为最佳：竹纤维和纳凯夫纤维长度介于1.4-8mm之间，纤维平均直径介于0.01-0.06mm之间；硅藻土的纯度为88％，二氧化硅的纯度为95％，硅藻土和二氧化硅的颗粒大小为-200目；石墨粉、滑石粉、云母粉颗粒形状为鳞片状，颗粒大小为-200目，丁腈橡胶颗粒大小为30-40目。
一种改进型纸基摩擦材料的制造方法，其特征在于：按上述比例称量各组份，并对基体、摩擦剂、摩擦调整剂进行疏解制得浆料，加入着色剂进行染色；对染色后的浆料进行碎浆、抄造原纸、冲裁；在成形剂中浸渍、热固化；与芯板帖合、热固化；用表面浸渍剂进行表面浸渍处理、热固化得成品。
制造改进型纸基摩擦材料的具体方法是：将疏解后的含干基体量为25-30％的湿浆料，按比例加入摩擦剂和摩擦调整剂后，投料进搅拌机中，再加入含染料的水溶液即着色剂，水溶液总量为基体、摩擦剂和摩擦调整剂总量的5-8倍，水溶液温度为80-90℃，搅拌时间20-30分钟，之后放置2-4小时；再进行碎浆和抄造原纸，其中碎浆度为40°-50°，抄造原纸是在改良型的长网造纸机上；进行热固化的温度为160-180℃，固化时间为1-2小时；进行表面浸渍处理是待表面浸渍剂中的溶剂挥发后，再热固化，热固化的温度仍为160-180℃，固化时间为1-2小时。
新技术针对纸基摩擦材料的广泛应用和可以通过配方和工艺的调整获得各种水平摩擦性能的固有特点，提出一种用着色剂对浆料进行染色而得到不同颜色的纸基摩擦材料，也即用颜色来直观地标明不同摩擦性能的纸基摩擦材料，这种特别适用于制造汽车自动变速器摩擦片纸基摩擦材料。
新技术加入着色剂是这样实现的：它是根据摩擦片的颜色要求，而加入不同的染料和摩擦调整剂，比如：浅色的加入滑石粉和云母粉，深色的加石墨粉；又比如：欲得到桔黄色纸基摩擦材料：是在浆料中加入直接染料黄色3％和红色染料0.9％；欲得到褐灰色纸基摩擦材料：是在浆料中加入直接染料黑色1％和嫩黄色染料0.2％；欲得到军绿色纸基摩擦材料：是在浆料中加入直接染料墨绿色1％和嫩黄色0.2％；欲得到黑色纸基摩擦材料：是在浆料中加入直接染料黑色1.3％；欲得到咖啡色纸基摩擦材料：是在浆料中加入直接染料深棕色1％和嫩黄色0.2％。
新技术中，舍弃了木纤维和FM2123P酚醛树脂及重晶石粉和铸石粉，而采用耐温性能优良的纳凯夫纤维和腰果油改性酚醛树脂，从而使新技术所述的纸基摩擦材料耐热性能得到提高。这是因为木纤维仅是普通的纸纤维，而纳凯夫纤维的主要成份是硅、钙、铝、镁等元素的氧化物，无论从对摩擦材料的增强效果和耐高温性能都大大优于木纤维，而其纤维长度、粗细度及成本均与木纤维相当；在提高纸基摩擦材料的摩擦性能和耐热性能等诸方面，腰果油改性酚醛树脂均优于FM2123P酚醛树脂；由于舍弃了重晶石粉和铸石粉，所以在制造过程中，在水浆的混均工序更容易，产品的质量更于控制。
为了改善新技术所述纸基摩擦材料的摩擦、耐久、抗磨损和阻热性能，在新技术中加入了一种摩擦材料的表面浸渍剂，解决了产品的初期磨损量，其耐磨性得到了极大地提高。大家知道，纸基摩擦材料是靠油膜来传递扭矩的，所以对纸基摩擦材料的表面状态和对偶片的表面光洁度提出了更高的要求。在纸基摩擦材料进行表面浸渍处理后，形成了外涂层，这相当于在纸基摩擦材料表面上了一层如人的牙齿表层的釉质，使新技术具有出色的完整性和光洁度，对新技术的耐磨性起到了重要作用。
新技术所述及的制造方法，舍弃了湿式球磨工艺和热定形工艺，而采用造纸行业的碎浆机和树脂摩擦材料的热固化工艺，这样更利于工业化生产。这是因为球磨工艺中，瓷球的重量和体积影响了浆料的产量，且每次都必须做球料分离的操作，额外地增加了劳动量，难于实现工业化生产，而采用碎浆机，浆料反复经过一对滚刀被截短和混合均匀，只需控制碎浆度，浆料质量便得到控制，结束时只需打开溢浆阀，所得浆料就可全部放出，从制浆生产量和制浆工艺，显然是一种工业化的生产工艺。
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