专利名称：一种无渣球硅酸铝棉绒及其在制动领域中的应用的制作方法
技术领域：
本发明属于机械运动的制动范畴，特别涉及一种无渣球硅酸铝棉绒及其在制动领域中的应用。
背景技术：
制动材料(也称摩擦材料)作为一种高摩擦系数的复合材料，是各类机器制动器的关键零件，它影响机器的可靠性和行车及人身的安全，它在汽车、飞机、机车工程机械、运输机械、化工机械、矿山机械、石油机械等各种机械中都不可缺少。
制动材料是车辆和机械的离合器总成和制动器中的关键安全零件。一般由粘结剂、纤维增强材料、填料三部分组成。
过去，纤维增强材料主要是石棉制品，由于环保的原因，石棉制品已经被淘汰出局。硅酸铝纤维由于具有良好的耐热性，正在进入制动材料领域，受到了越来越广泛的应用。
但是，常规的硅酸铝纤维生产，不管是采用熔融甩丝或熔融喷吹成纤，都是用外力将高温熔融液滴拉长，产品纤维中存在不同程度的渣球，通常φ≥0.25mm渣球含量一般≥20％。
试验表明，渣球含量与摩擦材料的磨损程度呈一定的正比关系，渣球含量越大，对制动材料的磨损也越大，这直接影响到车辆和机械的离合器总成和制动器的安全性能。
如何减少硅酸铝纤维棉中的渣球含量，从而减少制动材料对偶的磨损，提高车辆和机械离合器总成及制动器的安全性能，日益成为人们关心的问题；是硅酸铝纤维能否作为纤维增强材料进入制动材料领域的关键所在。
发明内容
本发明的目的，是寻找一种渣球含量尽量少的硅酸铝棉绒，以扩大硅酸铝棉绒在制备机械、车辆制动器用制动材料中的应用。
本发明通过如下技术方案来达到其发明目的开发一种无渣球硅酸铝棉绒，包括普通型、含锆型和可溶型硅酸铝纤维棉绒，其特征是(1)其物理性能为纤维长度50～300μm±30，纤维直径2～5μm，φ≥0.25mm渣球含量 0～8％，莫式硬度5～7，使用温度1000～1300℃，导热系数W/mk，500±20℃ ≤0.153，拉伸强度1000～1600Mpa；(2)化学成分为
①所述的普通型硅酸铝纤维棉绒Al2O3 43～55％，SiO245～57％；②所述的含锆型硅酸铝纤维棉绒Al2O3+SiO2+ZrO298.5～99.5％，其中，ZrO2≥15％，杂质余量；③所述的可溶型硅酸铝纤维棉绒，即可溶于PH值7.35～7.45溶液中的硅酸铝棉绒SiO252～85％，CaO5～35％，MgO1～10％，Al2O30～1％，B2O31～2％。
上述的一种无渣球硅酸铝棉绒在制动领域中的应用，其特征是在制备机械、车辆制动器用摩擦材料中作为纤维增强材料的应用。
本发明所述的“可溶型”无渣球硅酸铝棉绒，系指可溶于PH值为7.35～7.45(相当于正常人体体液的PH值)溶液中的硅酸铝棉绒。本申请人在先曾就“可溶性无机硅酸盐纤维”提出过专利申请，关于其情况，请参阅该材料(例如，申请号为200310105705.1)此处不另叙述。
与现有技术的硅酸铝棉绒比较，本发明的优点是φ≥0.25mm的渣球含量减少到0～8％，因而，添加“无渣球硅酸铝棉绒”的制动材料，摩擦系数稳定，耐热性能好，磨损率适度不损伤对偶，制动时噪音小，使用寿命延长。
具体实施例方式
实施例1 制备矿山机械的刹车片使用普通型无渣球硅酸铝棉绒，其物理性能为纤维长度 250～300μm±30纤维直径 2～5μm不含φ≥0.25mm的渣球莫式硬度 5～7使用温度 1000～1300℃导热系数W/mk 0.153(500±20℃)拉伸强度 1000～1600MPa不含φ≤0.25mm的渣球。
化学成分为Al2O343％，SiO257％。
采用专用开松机或纤维切短机对陶瓷纤维，进行开松、提净、粉碎，筛除，以实现棉、渣分离，缩短纤维长度，降低渣球含量，制得的硅酸铝棉绒，φ≥0.25mm的渣球含量≤0～8％。
按常规刹车片方法制造，粘合剂采用酚醛树脂或改性酚醛树脂加橡胶，粘合剂用量在15～40％，无渣球硅酸铝棉绒作为纤维增强材料应用，添加量可以按需在25～55％间选择，余量是常规填料。方法是混料，搅拌，冷压成坯，热压成型，烘烤，最后成为制动衬片，再与基片粘结得成品。
本发明制成品可以是刹车块、片、带、布，本申请人在先曾就“摩搽材料用布”提出过专利申请(申请号200410035683.0)，关于摩搽材料用布的情况，请参阅该材料，此处不另叙述。
应用本发明后，使矿山机械的刹车片的使用温度由原来的350℃提高到700℃，并使使用寿命提高了1年。
产品经试用，效果满意，摩擦系数稳定，不伤对偶表面，刹车灵敏、安全可靠，制动噪音小；使用强度提高20％，耐磨性提高20％，寿命提高2倍以上。
实施例2制备石油机械的刹车片使用普通型无渣球硅酸铝棉绒其物理性能为纤维长度 50～150μm±30纤维直径 2～5μmφ≥0.25mm渣球含量 6～8％莫式硬度 5～7使用温度 1000～1300℃导热系数W/mk 0.150(500±20℃)拉伸强度 1000～1600MPa其化学成分为 Al2O355％；SiO245％；其余同实施例1。
实施例3 制备汽车的刹车片使含锆型无渣球硅酸铝棉绒，其物理性能为纤维长度 200～300μm±30纤维直径 2～5μm莫式硬度 5～7使用温度 1000～1300℃导热系数W/mk 0.140(500±20℃)拉伸强度 1000～1600MPa不含φφ≥0.25mm的渣球。
化学成分为Al2O3+SiO2+ZrO299.5％，其中，ZrO2≥15％；杂质余量，其余同实施例1。
实施例4 制备铁路机车的刹车片使用含锆型无渣球硅酸铝棉绒其物理性能为纤维长度 100～150μm±30纤维直径 2～5μm渣球含量(φ≥0.25mm) 3％莫式硬度 5～7使用温度 1000～1300℃导热系数W/mk 0.153(500±20℃)拉伸强度 1000～1600MPa化学成分为Al2O3+SiO2+ZrO298.50％，其中，ZrO2≥15％；杂质余量，其余同实施例1。
实施例5 制备工程机械的刹车片使用可溶型无渣球无机硅酸盐棉绒，其物理性能为纤维长度 200～250μm±30纤维直径 2～5μm莫式硬度 5～7使用温度 1000～1300℃导热系数W/mk 0.145(500±20℃)拉伸强度 1000～1600MPa不含φ≥0.25mm的渣球。
化学成分为SiO285％；CaO 5％；MgO 9％；B2O31％；其余同实施例1。
实施例6 制备运输机械的刹车片使用可溶型无渣球无机硅酸盐棉绒其物理性能为纤维长度50～150μm±30纤维直径2～5μm渣球含量(φ≥0.25mm)8％莫式硬度5～7使用温度1000～1300℃导热系数W/mk0.150(500±20℃)拉伸强度1000～1600MPa化学成分为SiO252％；CaO 35％；MgO 10％；Al2O31％；B2O32％。其余同实施例1。
实施例7 制备工程机械的刹车片使用可溶型无渣球无机硅酸盐棉绒，化学成分为SiO261％；CaO 35％；MgO 1％；Al2O31％；B2O32％。其余同实施例5。
权利要求
1.一种无渣球硅酸铝棉绒，包括普通型、含锆型和可溶型硅酸铝纤维棉绒，其特征是(1)其物理性能为纤维长度50～300μm±30，纤维直径2～5μm，φ≥0.25mm渣球含量 0～8％，莫式硬度5～7，使用温度1000～1300℃，导热系数W/mk，500±20℃ ≤0.153，拉伸强度1000～1600Mpa；(2)化学成分为①所述的普通型硅酸铝纤维棉绒Al2O343～55％，SiO2 45～57％；②所述的含锆型硅酸铝纤维棉绒Al2O3+SiO2+ZrO298.5～99.5％，其中，ZrO2≥15％，杂质余量；③所述的可溶型硅酸铝纤维棉绒，即可溶于PH值7.35～7.45溶液中的硅酸铝棉绒SiO252～85％，CaO 5～35％，MgO 1～10％，Al2O30～1％，B2O31～2％。
2.按照权利要求1所述的一种无渣球硅酸铝棉绒在制动领域中的应用，其特征是在制备机械、车辆制动器用制动材料中作为纤维增强材料的应用。
全文摘要
本发明是一种无渣球硅酸铝棉绒及其在制动领域中的应用。含普通型、含锆型和可溶型硅酸铝纤维棉绒，其纤维长度50～300μm±30，直径2～5μm，φ≥0.25mm渣球含量0～8％，莫式硬度5～7，使用温度1000～1300℃，导热系数W/mk，500±20℃≤0.153，拉伸强度1000～1600Mpa；化学成分为Al
文档编号C04B14/02GK1762870SQ20051001274
公开日2006年4月26日 申请日期2005年8月18日 优先权日2005年8月18日
发明者鹿成洪, 鹿俊华, 张明全, 崔春海, 任大贵, 李京友 申请人:青岛赛顿陶瓷纤维有限公司