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第三章 辊压法成型固化工艺

浏览次数: 日期:2017-08-02

辊压法成型固化工艺

辊压法成型固化工艺,是摩擦材料成型固化的又一种工艺路线。我国于20世纪九十年代,从北美引进此种生产技术。它与热模压成型固化工艺之区别在于压塑料(即混料机中加工好的混合料)在辊压机上被辊压成型,然后在固化炉中经热处理而固化。即成型和固化在不同的设备上进行。

辊压法可分为树脂基与橡胶基两种。于20世纪九十年代,从北美引进此种生产技术,属树脂基。在我国主要用于制造轿车和轻、微型载重汽车的粘接型鼓式制动蹄片。而我国七十年由沈阳厂试制成功并投产的橡胶绒质刹车带、属橡胶基,现年产量约5000多吨,产品已扩大到自行车抱闸、洗衣机闸带、型煤机械与机械刹车带等。

一、辊压法树脂基摩擦材料

1工艺流程

① 树脂基

 

配料 → 混料 → 干燥 →辊压 → 裁切→ 卷绕 → 第一次固化→

        长度裁切 → 涂胶→ 粘接→ 第二次固化 → 磨加工→  印标

现将各工序介绍如下:

⑴组份配比及混料:

①树脂基可供参考的配比组份如下:

本工艺中为使压塑料能满足辊压成型操作中制成带状型坯的工艺需要,采用的粘结剂为液态腰果油改性酚醛树脂及少量的粉末橡胶。混料操作在犁耙式混料机中进行。过程如下:将所有干组份按工艺中规定的加料顺序分两次加入混料机,混合4-7分钟;加入液体树脂混合30-60分钟。使物料全部混合均匀,混合操作的终点掌握为混合料块的松密度指标。当混合料的松密度测定符合规定指标后,混料结束,将物料放出。

⑵干燥和筛粒

混合料中的液体树脂组份中含有溶剂,必须将其除去,不然的话,在辊压操作和固化中会产生下料困难,粘辊、起泡等弊病。干燥操作可采用两种方法:

①铺散开后在室温下自然干燥12-24小时。

②铺散开后在低温下加热干燥数小时。干燥终点的确定,可根椐测定混合料的挥发物含量并结合辊压操作中下料顺利和不粘辊的原则来掌握。

干燥好的混合料中,不可避免会含有少量的块粒较大,不符合下料要求的料团,为在辊压操作中顺利下料,必需进行过筛操作。经过筛选的混合料即为压塑料,被送往辊压操作工序,过大的块粒料被送回混料工序,再放到混料机中搅拌破碎后可重复使用。

⑶辊压:压塑料的成型系在辊压机上进行。

将压塑料加入到辊压机上方的料仓,料仓容积盛放压塑料。开动辊压机,辊压机的两个辊筒相向转动。将料仓的下料口打开,料仓中的压塑料自然下落到辊筒间。料仓底部有搅拌桨叶,桨叶的转动和搅拌作用使得物料不会卡堵在下料口而能顺利下料。两个辊筒上有相啮合的辊槽,槽的宽度和深度可进行调节。从料仓下落到辊筒间时,在辊筒相向转动产生的挤压力作用下,被挤压成具有一定宽度和厚度的密实带状型坯,并从辊筒下部被连续挤出。落到辊筒下方的输送带上被送出来。输送装置的出带速度最高为30米/分,实际出带速度应根椐辊间的带坯挤出速度来进行调节。

带状坯型被输送装置送出时,用调节好宽度距离的切割刀将其裁切成宽度尺寸符合产品要求的带坯。并将其卷绕成卷状带坯,以便于下道工序的热处理操作。卷成带坯的长度一般为6米,当送出的带坯达到6 米长度时,输送带上方装有切割装置会将带坯切断,后面的带坯则再次进行卷绕。

辊压工序中影响辊压操作和成带质量的工艺要求有:

①辊筒压紧力:

辊筒间的压紧力必须予先设计并设置好,以保证压塑料通过辊筒间时被压实到具有产成品所要求的密实度。例如,对于国内现生产的无石棉少金属鼓式片的辊压带坯,一般控制带坯的密度约为1.8至2.0克/厘米3

②下料速度,挤出和输送速度,输送装置的送带速度必须和辊间的带坯挤出速度相匹配,若下料速度满足不了带坯挤出速度的要求时,带状型坯会发生断带现象,使操作不能连续进行;当送带速度低于带坯挤出速度时,后面带坯对前面带坯产生挤推作用,而使输送带上的带坯拱起互叠,也会使操作无法连续进行。

⑷第一次固化

卷绕好的带坯尚未固化,质地还过于柔软,不能满足汽车刹车片的硬度要求,并且对下面工序的长度裁切、磨加工操作都会有困难,因此需进行固化处理。

将卷绕好的带坯送进温控电热箱,在135-145℃温度下加热6-12小时,完成初期固化。此种固化的带状刹车片的硬度得到提高,但比普通硬质刹车片质地要软。

⑸长度裁切

将固化的带状型坯,在切带机上按鼓式片成品长度要求裁切,制成长度和宽度都符合成品尺寸要求的鼓式刹车片。

⑹涂胶和粘接

此道工序系在鼓式片的内弧表面上涂复粘接胶液,并和制动蹄相粘接。

涂胶操作在涂胶机上进行。涂胶设备如下图

涂胶设备可分为鼓式片涂胶和盘式片涂胶两种。鼓式片的涂胶目前常见的设备如图下所示。该设备的操作十分简单,将工件送入压件辊和涂胶辊之间,涂胶辊将工件整体拖过,同时,涂胶辊上的胶齿将胶从胶盒中粘出,并附在工件的内弧表面上,形成连续的条状胶痕。涂胶辊由一片片的胶齿组成,各胶齿间用隔垫间隔,以调整条状胶痕的间距。该机虽然简单,但很有效。缺点是自动化程度不高。

二、辊压法橡胶基摩擦材料

1辊压法橡胶基摩擦材料

工艺流程

 

配料 → 辊压 → 出片 → 制型 → 固化 → 磨加工→  印标

 

现将各工序介绍如下:

⑴组份配比及混料:

     橡胶基可供参考的配比组份如下:

配比组份材料名称

 用量    %

酚醛树脂(固态)

5-10

丁苯橡胶

19-21

硫磺

5-20

矿物纤维及纤维素纤维

15-35

增摩填料

20-40

   促进剂类

3-8

橡胶刹车带是用橡胶、 短纤维及各种功能性填料,经混压、制型、硫化而制成的一类摩擦材料,用于各种机械和机动车辆制动减速用。

    ⑵产品的主要规格如下:   

    ①宽度  13~300mm

    ②厚度   4~20mm

    ③长度  8000 mm

    其它规格可根据需要生产。

    刹车带规格允许公差如下:

    ①宽度:≤50±1mm ;

            >50mm±2mm  

    ②厚度:≤6mm ±0.5mm ;

            >6mm±1mm

    ③长度:  8000 mm± 5mm

边角不整齐处不允许超过总长度的5%,同一条带不得多于两处。

表面允许有深度1m/m以内的孔眼,但不超过总面积的.2%

旁弯度,在1米长中心处,弓长不大于10mm。

橡胶刹车带的摩擦系数应不低于0.5。

橡胶刹车带的摩擦损耗不大于0.15mm  。

橡胶带在室温的水中或10润滑油中18小时后的重量增加应符合下表中规定:

浸 油 或 浸 水

带  厚  度

重量不大于

浸 水18小时后

6mm

10

6mm

15

18小时后

6mm

20

6 mm

25

 

⒉生产流程与操作要点:

⑴橡胶塑炼:

①烘胶:将橡胶放入烘房中干燥烘软。烘房的温度一般为5060 。时间24~36小时。冬季进厂生胶常会冻结硬化和结晶 。 一般需要烘烤36~72小时。橡胶在烘房中需顺序堆入。为了避免过热变坏,不应与加热器接触。烘房温度不宜过高,否则会影响橡胶的物理机械性能。

②切胶:将烘软的胶放在切胶机上切成锥形体。 每块天然胶块大小不超过10公斤左右。切割合成橡胶时应剥净胶料包装皮。

③采用开放式炼胶机破胶时应将挡板适当调窄,在靠大牙轮一端操作,辊距可为1.5-2.0毫米,辊温控制在45-55℃,破胶容量应适当控制,防止损坏设备。

④塑炼:首先对天然胶进行薄通塑炼,辊距在1.0-1.5毫米,控制辊温应在45-55℃,塑炼至放厚包辊为止,然后投入丁苯胶混均,切割打卷秤量待用,每辊天然胶5-6公斤,丁苯胶12公斤,时间约15分钟左右。

⑶混炼:将已称好的塑炼胶卷,沿炼胶机的大牙轮一端投入辊中,将辊距控制在8毫米左右。辊温45-55℃,待胶光滑无隙的包辊后投小药左右割开。扭转翻炼。小药吃净后投大料,再采用左右割刀,折扭翻炼,待粉状料全部吃净后方可投石棉绒。切记不可在粉状料未吃净后投入纤维。这是因为粉状料混不均会严重影响制品物理性能。纤维料吃净后将料片下辊调整辊距2-3毫米,将料片薄通一次脱辊,放入地面上冷却,待第二天返炼。时间计8-10分钟。

混炼的胶片操作,只要求胶料混合的程度到将配方规定材料与胶全部混在一起即可,料中有明显没混好的材料与材料存在没混匀现象。这种混料状况,最好还要经存放20多个小时以上,才可使混好的胶片温度降到最低达室温。若不降到室温,使下工序可充分的返炼胶片,不容易返炼操作。而混炼的料片,一定要在地面上冷至室温。想在料架上冷到室温,就不利于返炼操作。此种现象特别明显。

⑷返炼:将经存放冷好的胶料片料,进行返炼。炼胶机要通入冷水进行冷却。让混炼好的料片包紧前辊并辊压成7-8毫米料片,约计4分钟后,然后料片出现脱辊,要调整好辊距至1-2毫米,薄通5次以上, 视料片物料混均,表面无纤维绒团为止,计20分钟左右。

⑸出片:按规格要求对好辊距,公差为±0.5毫米为宜。调整辊距1.0-1.2毫米,控制辊温在50-60℃,将返炼好的胶料,投入炼胶机的一端进行出片。另端热料,经保持胶片出的较长,不易断开.

切割出来的胶料片应符合下列质量指标:

①胶料片表面无纤维团和粉状块料的颗粒存在。

②胶料片表面无裂纹、缺边及外来杂质等。

③胶料片表面清洁无尘、油污等。

④出片时要控制片的厚度为1.0-1.2毫米。

⑤胶料片表面色泽应为黄绿色。前后两面色泽一致。

⑹制型:将制好的规定胶片,层压起来,通过制型机辊压成型。  

①检查料片质量合格后及时散开使热量放出,避免早期硫化变质。

②胶料片需要接头者要裁成45度角搭合,但带表面不要用接头料片。

③制型中的带头及下脚料可回收再用,直接放入返炼料中混制使用。

⑺压型

①检查制好的带型质量合格后按规格生产,两面压花后的带若规格不合要求也不准再加料,不得重压。

②压带时,应按不同规格换电机槽轮,调整转速增加压带致密度。

③压型带的外观产品技术条件检验,但同批内规格的带要保持同等的厚度和均匀度。

④剪裁下的不规格带段与不合要求的带头、废料片等,可以通过返炼再用。但要注意色泽。这样经再用的料片,最好作带的表面胶片用。

⑤压好的带堆放时,将带与带接触的表面,涂抹隔离材料、如重钙等,以防止出现粘在一起,影响外观质量。且带堆放高度不得超过1.5米。

⑻硫化:制好型的带通过硫化,使其达到具有一定使用要求的性能。橡胶带的硫化是在用蒸汽加热的硫化罐中进行。近年来也有采用电烘箱进行硫化的。但从橡胶基特性说,采用蒸汽加热的硫化罐硫化适合、具有产量高、质量好、受热均匀,表面色泽好。热处理成本低的特点。下面介绍的是用蒸汽加热的硫化罐中的一些操作要求:

①装罐要平整放齐,不得硬挤搭桥。

②宽50mm以内的带装罐盘数不宜过高,避免将带压走型。

    ③硫化控制条件:

汽压 (kg/m2 )

0-1.5

1.6-2.0

2.1-3.0

3.1-3.8

时 间(分)

30

30

30

30-50

 

一般硫化汽压3.8-4.0kg/cm,硫化时间合计不得超过140分钟。

④出罐时要保持带型完整,不得碰坏边和面。

⑼磨制

除有特殊要求的制品外(如,自行车刹车带)要进行磨面,一般的橡胶刹车带不需要进行磨面。

⑽入库保管:

①每包装里要附有检验合格证,合格证上要加盖检验员章。

②入库产品要放在通风干燥的室内,要离开热源,防止早期硫化变质。

③产品总的保质时间不超过一年半。

三、衬金属网橡胶制动带                                   

衬金属网橡胶制动带是用橡胶、 增强材料与各种功能性填料,经混炼、制型、复合金属网、并经硫化后制成的一种新型摩阻材料,主要用于各种机械或机动车辆制动减速之用。

未经硫化的橡胶制动带,也可以用于模压制品的半成品,作为软质制动片的材料。

1、衬金属网橡胶制动带的生产流程:

 

                                                          金属网

                                                            ↓

          配料  →  混炼  →  出片 →  制型  →  压带  →  硫化

                                                            ↓  

                             入库 ← 包装 ← 检查   ← 磨面

 

2、参考的配方:

酚醛树脂混合料,应外观色泽均匀一致、无外来杂质、聚合速度40~70秒(150±2℃)、细度80目以上。

①辊炼树脂配方

材料名称

投料量

百分含量

热塑树脂

20

86.5

乌洛托品

2.6

11.3

硬 脂 酸

0.5

2.2

合    计

23.1

100

             

 

 

 

 

 

 

 

 

②工艺配方:(以石棉金属网刹车带为例)

    天然橡胶(烟片胶)1.40公斤、丁苯橡胶3.00公斤、促进剂 M 0.050公斤、促进剂 D 0.025公斤、防老剂RD0.05公斤、氧化锌0.25公斤、硫黄粉0.35公斤、硬脂酸0.6公斤、沉淀硫酸钡2.00公斤、长石粉2.00公斤、酚醛树脂1.00公斤、石棉绒10公斤。总计20.2公斤。

⒊操作要点:

⑴橡胶塑炼:

①烘胶:

将天然胶放入烘房中加热烘软。烘房温度一般为50~60℃。时间24~36小时。冬季进厂生胶常会冻结硬化和结晶。一般需要烘烤36~72小时。橡胶在烘房中需顺序堆入。为了避免过热变坏,不应与加热器接触。烘房温度不宜过高,否则会影响橡胶的物理机械性能。

②切胶:

将烘软的橡胶放在切胶机上切成锥形体。 每块天然胶块大小天超过10公斤 。切割合成橡胶时应剥净胶料包装皮。

③炼胶:

采用开放式炼胶机破胶时,应将挡板适当调窄,应在靠大牙轮一端操作,辊距可为1.5-2.0毫米,辊温控制在45~55℃, 破胶容量应适当控制,防止损坏设备。

④塑炼:

首先对天然胶进行薄通塑炼,辊距在1.5-2.0毫米, 控制辊温应在45-55℃,塑炼至放厚包辊为止,然后投入丁苯胶混均, 切割打卷秤量待用,每辊天然胶5-6公斤,丁苯胶12公斤,时间计15分钟左右。

⑵混炼:

将已称好的塑炼胶胶卷,沿炼胶机的大牙轮一端投入辊中,将辊距控制在8毫米,辊温45~55℃左右,待胶光滑无隙的包辊后投小药并左右割开。不断扭转翻炼。待小药吃净后再投大料,仍采用左右割刀,折扭翻炼, 待粉状料全部吃净后,方可投石棉绒。切记不可在粉状料未吃净后投石棉绒。 这是因为粉状料混不均会严重影响制品物理性能。石棉绒吃净后将料片下辊调整辊距2~3毫米, 将料片薄通一次脱辊,放入料架冷却,待第二天返炼。每辊时间计约8~10分钟。

⑶返炼:  

将已混炼好的料片,包前辊扎成7~8毫米料片, 约计4分钟左右,然后料片脱辊,调整辊距至1~2毫米,薄通5次以上, 视料片表面无石棉绒团为止,每辊计20分钟左右。

⑷出片:

按规格要求对好辊距,厚度公差控制为±0.5毫米为宜。调整辊距1.5~2.0毫米,控制辊温在50~60℃,将返炼好的胶料,投入胶炼机的一端进行出片。

切割出来的胶料片应符合下列质量指标:

①胶料片表面无石棉绒团和粉状块料的颗粒存在。

②胶料片表面无裂纹、缺边及外来杂质等。

③胶料片表面清洁无尘、油污等。

④出片时要控制片的厚度为1.5-2.0毫米。

⑤胶料片表面色泽应为黄绿色。前后两面色泽一致。

符合要求的胶片应及时散开降温使热量放出与防止粘连,避免早期硫化 。贮存备用。

⑸网胶复合:

①入厂的金属网应进行检查,如金属网的丝径、密度、表面状态等均应达到要求使用要求。

金属网的技术要求如下:

 

指标要求

公差

网丝直径   mm

0.7

±0.1

100mm  纬根数

15

±2.0

100mm  经根数

30

±3.0

 

 

 

 

   

 

 

    

②将炼好的料,再于炼胶机上进行返炼,然后送于复合机上进行复胶。首先要将胶片厚度调至要求的厚度,一般要求胶片厚度为0.5-1.0mm,辊的温度在80℃以上。经确认一切正常后就开始复胶。

③金属网与胶片在复合机上进行复合的过程中,要保持完好送网与送胶,使胶片与金属网成为一体。防止出现破损。送网方向要准确,保持纬在外面。

④复合好的网胶,应尽快降温与做好隔离,防止粘连。

⑹制型:   

①将检查后备用的料片,一一平放在制型机上,开始制型。

②胶料片需要接头者要裁成45度角搭合,但在带的表面应不要使用接头料片。以保持带的表面完好。

③制型中产生的带头及不适制型的胶料片,可经再用。但不得混入其它杂质。总量应不超过10% 。

④制型的厚度公差应按计划要求规格+1.0--2.0mm控制。制成型的边角要正齐,不得有缺边少肉等质量问题。带型长度应控制在7.8米。

⑤衬金属网的石棉橡胶制动带经制型后,表面金属网其纬丝应完全露出,而带的边缘不允有鑫属外露。

⑺压型

①检查制好的带型符合要求后可开始压型。压型系将经制型的带,在压型机上进行压型。 在经压型后的带,出现质量问题不符合要求也不准再加料片进行重压。但可以重新出片,制型。

②压带时,应按不同规格换主机槽轮,调整转速,增加压带致密度。

③压型带的外观与规格尺寸等产品技术条件, 应保持同批内的带,要同等的厚度和均匀度及一致性。

④压型带盘成盘时,要达到直经相同,堆放正齐。

    ⑺硫化

①装罐要平整放齐,不得硬挤搭桥。

②宽50 m/m以内的带装罐盘数不宜过高,避免将带压走型。

③硫化控制条件:

汽压   MPa

0-0.15

0.16-0.2

0.2-0.3

0.3-0.4

时间 (分)

30

30

30

30-50

 

 

 

 

   

一般硫化汽压在0.3-0.4 MPa。硫化时间合计不得超过140分钟。

④出罐时要保持带型完整,不得碰坏边和面。

   ⑻磨制

①橡胶带应在磨带机上进行磨面或磨边。首先检查磨带机是否完好,确认正常后方可进行磨制。

②磨带时应由前、后二人进行,前车负责送带,后车负责出带盘盘。送带时应注意要送的准,防止啃带,而后车要出带时,用力均匀,防止因停滞而将带磨薄。

③磨好的带应保持外观干净,不得污染。

④磨制橡胶带时,一定要注意防火。

⑤磨好后的带要盘成盘,每批带的盘直径一定要相同。

⑥磨好的带还要根椐要求,对带的表面进行打印,打印一定要字迹清楚、正齐。

⑼入库保管:

①每包装里要附有检验合格证,合格证上要加盖检验员章。

②入库产品要放在通风干燥的室内,要离开热源,防止早期硫化变质。

③产品总的保管时间不超过一年半。

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