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第二节 湿法生产工艺

浏览次数: 日期:2017-05-22

 

湿法生产工艺

在湿法生产工艺中,按照配方组份所用纤维增强材料是短纤维材料还是连续纤维材料。采用不同的生产工艺。短纤维材料包括石棉纤维用种种非石棉纤维材料与液态树脂液态橡胶的结合系采用在混料机中直接混合的方式;连续纤维为石棉线布带等纺织制品及种种非石棉型的纱线和布制品。树脂溶液或胶浆液以浸渍方式浸附在连续纤维上,经加热干燥后,制成压塑料。

1、短纤维材质摩擦片的湿法生产工艺

我国早期(20世纪60年代以前)的摩擦材料工业所使用的酚醛树脂为水乳液热固性酚醛树脂(俗称K6酚醛树脂),采用湿法生产工艺制造石棉摩擦材料,此种工艺的实施过程简介如下:混料——混料设备为z形双浆捏合机见图或三轴式螺旋桨搅拌机,乳液树脂,石棉短纤维和粉状填料在捏合机中被混合均匀,制得的混合料为大小不等的湿态粒状或块状料。

辊压——为便于湿混合料的干燥,除去起泡,通常将这种湿的块(粒)料通过炼胶(塑)机的辊筒辊压成薄片状,片厚控制在1.52毫米左右。

也有的工厂将各组份物料在混料机中经混合制成粒度较小的混合料后直接进行干燥。

干燥——干燥的目的在于将上述的薄片状或粒状湿混合料中的挥发物排除掉,它们包括:水份和树脂中的游离酚和醛橡胶中的溶剂(汽油)和水份。干燥设备为带热风循环装置的烘干窑(炉)加热方式可为间接蒸汽加热。窑炉温度以60-80为宜,干燥时间为2-5小时不等。

随着挥发份的逐渐除去物料由湿变干的过程中,物料的流动性会逐步下降。并且树脂在此干燥温度下,由最初可熔可溶的甲阶段变定到乙阶段。固化时间缩短,也使物料的流动性下降,因此,通常控干燥操作中控制的物料中的挥发份含量为3-4%,干燥时间不超过4-5小时,以保证压塑料的工艺性能满足热压工序要求。

破碎——压塑料的粒度和均匀度对热压工艺操作的影响较大,料度大,均匀度差的压塑料不易装模均匀,因此将干燥后的辊压片料锤击式破碎机中破碎或大小为68平方厘米的小片压塑料。

如果是粒状料,可在干燥后,通过筛选破碎制成直径为37毫米的小粒压塑料。

以上介绍的是我国早期的用湿法生产工艺制造石棉短纤维型摩擦材料(又称石棉绒质摩擦片)的工艺过程。这种工艺路线存在一些缺点,主要为:A需配置压塑料加热干燥的生产设备,增多了生产工序,增加了工作量,工作时间和能量消耗。B水乳液热固酚醛树脂是有不稳定性,贮放过程中会发生树脂水*的分层现象,并会进一步缩紧而逐步老化。C压塑料为片块状或团块状,在热压成型操作中,不易均匀铺模,流动性不够好,影响压制品的外观美观。D石棉纤维在温态混合料搅拌过程中呈卷曲状,不能充分舒展开来,影响了其增强作用的发挥,因此湿法工艺摩擦制品的机械强度包括抗冲击强度性能要差于干法工艺摩擦材料制品。E捏和机搅拌轴转速度,湿料时间长,生产效率低。F热固性酚醛树脂的耐热性不如热塑性酚醛树脂,且游离酚含量较高,(约712%),因此湿法工艺的摩擦材料制品的高温摩擦性能不如干法工艺制品。G在湿法工艺中,水乳液热固性酚醛树脂和橡胶的共混改性有一定难度,由于20世纪80年代以前,我国粉末丁腈橡胶尚未实现工业化生产,商品橡胶只有块状橡胶和乳胶两种形式。乳胶的不稳定性使得它和乳液酚醛树脂的共混为不易,而块状橡胶通常需要汽油制成胶浆再和乳液树脂共混,它涉及到共混的不均匀性,溶剂汽油的加热干燥和生产的不安全因素,环境污染等问题需要加以解决。

由于上述诸多缺点;自20世纪60年代中期以后,干法生产工艺在我国开始发展起来,并很快取代了湿法生产工艺。现在,短纤维型的摩擦材料制品,包括刹车片、刹车带和离合器片基本都采用干法生产工艺进行制造,湿法生产工艺则用于对机械强度要求较高的,用连续纤维为基材的摩材制品,主要有缠绕型、编织型离合器面片。层压型和编织型石油钻机闸瓦和一些工程机械摩擦片。

种工艺拉胶——辊压工艺。所用树脂为水乳液热固性酚醛树脂、橡胶为块状丁苯橡胶。

在此种工艺中,生产关键是对块状橡胶的处理,使其在干态下与液态树脂进行共混。过程如下:

将块状橡胶在炼胶机上进行塑炼,使其弹性降低,塑性提高制成塑炼胶。

将塑炼胶继续进行常温辊炼,辊筒温度控制为50±5。加入足够量的填料,如重晶石、碳酸钙等,加入量可为橡胶量的  %左右。在辊炼过程中大量粉状填料粒子在辊筒挤压力和剪切力的作用下,掺入到橡胶内部,将橡胶粒子隔开,进一步使橡胶粒子隔开,进一步使橡胶弹性降低,塑性增加,而且使橡胶抗拉强度急剧下降,直至可用于不费劲就能将薄片橡胶拉断,辊炼操作结束。将含有填料的辊炼料的薄片形式取。

破碎——将辊炼胶料薄张送入破碎机,由于胶料层的弹性和拉力都甚低,可以很方便地破碎成小片,小片面积约3-6厘米2

拉胶——拉胶操作的目的是将树脂与橡胶进行共混。将水乳液热固性酚醛树脂、部份填料投入三种搅拌机z形捏合机中进行搅拌,达到初步混合后,将胶片投入,开始关键的拉胶操作。由于胶片的抗张强度很弱,在搅拌力的作用下,胶片被不断拉断,其尺寸由大逐渐变小,并与树脂不断互相搅合、渗透整个混和时间约需30-40分钟,最后乳液树脂与胶料成为均匀混合体,见不到胶料小颗粒。拉胶操作完成。加入填料和石棉或其它纤维,继续搅拌1520分钟,直到所有组份都均匀混合,将物料放出,混合料量颗粒状或块状湿态料。

辊压——将湿态混合料投入炼胶(塑)机辊筒,辊压成1.52.5毫米厚的薄张料。目的是使于进行干燥操作。

干燥——将辊压好的料张晾*干燥料架上,放进干燥窑(炉)中,于60-80下进行热风干燥,干燥好的料张的挥发份含量宜为3-4%

破碎——将干燥好的料张投入破碎设备中破碎或面积为36cm2的小片状压塑料。至此,供热压成型用的压塑料制备完成。

上面介绍的这种湿法工艺的特点在于不需要将块状橡胶用溶剂化成胶浆面是在橡胶塑炼过程中借助于加入足够量的粉状填料,使橡胶失去弹性和拉力,从而能被搅拌浆叶扯开,达到和乳液树脂供混目的。橡胶在压塑料中的用量比例可达到56%,用于制造载重汽车刹车片,增强效果较好,冲击强度可达到3.54dJ/cm2

这种生产工艺与乳液树脂——胶浆共混工艺相比,优点在于不需使用橡胶溶剂——汽油,降低了产品成本并减少了环境污染;省去了化胶工序制取胶浆的工序;第种工艺 挤出法工艺

在此种工艺中,所用的树脂为粉状热塑性酚醛树脂,所用橡胶为丁苯或丁腈橡胶浆。

此种工艺的特点在于将粉状树脂与橡胶浆进行共混。再与填料和纤维混合成压塑料,将其在挤出机的模具中挤出成型而制成毛坯,经过压成型成为产品。

湿法挤出工艺生产轻型车无石棉鼓式刹车片的研究。

橡胶塑炼打片——将块状橡胶在炼胶(塑)机上于常值下进行塑炼好的橡胶的落张形状下料,料张厚度为1mm左右。将此胶料张在打片机中破碎成37cm2大小的胶片。

化胶打浆——将胶片投入化胶机,加入适量溶剂。丁苯胶和天然胶使用汽油为溶剂;丁腈胶使用苯或乙酸乙脂为溶剂。溶剂加用量与橡胶用量的比例可为1:35。将橡胶配合剂加入被溶剂所溶胀,最终达到全部溶解。制成均匀的粘稠胶浆。

混料——将胶浆、粉状热塑性酚醛树脂、填料、纤维按配方投加到z形双浆捏合机中,进行混料,不断换向搅拌,约混合1520分钟后,物料混合均匀,出料,所得混合料为块粒状湿态压塑料。

挤坯——混好的压塑料在挤出机中被活塞缸推力通过挤出机顶端的模制成长条冷坯,长条宽度即产品长度尺寸即沿长条方向按制品宽度尺寸裁切成块片状冷坯。

烘干——将冷坯中的溶剂和其他挥发份在加热条件下除去使冷坯中的挥发份含量符合热压成型工序的要求。

挤坯操作的工艺条件——A为挤出法工艺的首要条件是压塑料必需具备挤坯成型所要求的物料流动性,而这种流动性是橡胶组份所提供的,因此,橡胶成分在压塑料中的用量比例应不低于%

B在压塑料具备一定流动性的前提下,挤出压力是一个重要条件,挤出力越大,压塑料的挤出成坯性也越佳。经验表明,挤出单位面积压力宜为   公斤/厘米2

C挤出温度。

 

目前,此种湿法挤出工艺被用于生产石棉和无石棉的轿车及轻型车鼓式刹车片。这种工艺和其它湿法工艺及干法工艺相比,具有如下优点A

A本工艺采用橡胶浆和粉状热塑性酚醛树脂进行共混,混合均匀性好,橡胶树脂的共混改性效果好。

B干法工艺生产轻型车鼓式刹车片过程中,冷坯的厚度偏薄,成预成型过程中易产生断坯现象,影响工作效率和产品质量,而本湿法挤坯工艺中冷坯不易断裂。

C由于轿车及轻型车的车型品种规格较多,若按传统的干法工艺生产,需数量众多的预成型模具,而挤坯工艺中的挤出模制造成本比干法工艺的预成型模具要低,具可同时适用于石棉型产品和无石棉型产品的预成型。

D湿法挤出工艺制造的轻型车刹车片具有硬度低、柔软性好、制动平稳、不伤对偶、噪间低等优点。

湿法挤出工艺的不足之处是和干法工艺相比生产工序较多,生产周期较长,生产效率偏低,成本稍高。加外,化胶过程中使用溶剂汽油作溶剂,制坯后还需烘干,现涉及到环境污染,还需采取防燃防爆措施。

 

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