专利名称：用于摩擦材料的在单一混合机中使用预混合物的混合方法
技术领域：
本发明涉及摩擦材料，并且更具体地，涉及用于摩擦材料的在单一混合机中使用预混合物的混合方法。
背景技术：
预混合物用于刹车片摩擦材料的生产已经有一段时间了。与没有采用预混合物生产的所述片相比，采用预混合物生产的摩擦材料有助于快速加工，并且在完成的刹车片上表现出改进的性能特征。例如，由预混合的材料制成的刹车片往住表现出改进的噪音/振动/粗糙性特性。
摩擦材料一般包括橡胶、纤维和填料组分。通常需要一个强力的橡胶混合机来素炼所述粘结剂材料并将它与其它原料充分混合。开始时，将第一材料加入到混合机中。混合后，所述第一材料可以由切碎机粒化成合适的大小，以形成预混合物。这种预混合物然后被转移到第二混合机，在这里其它原料被加入到所述预混合物中。得到的混合物然后被混合以生产最终的摩擦材料。所述摩擦材料随后可以通过多种方法(例如压缩模塑法)中的任意一种制成制动块或其它摩擦材料产品。
所述预混合方法可能是效率相对低的。首先，在第一混合机和第二混合机之间将预混合物造粒可能是费力和高成本的。其次，所述预混合物由于预混合物的任何化学组分在短时间内硫化的趋势而具有有限的存放期。
发明概述本发明公开了一种生产摩擦材料的方法。首先，将第一非石棉材料加入到单一混合机中。所述第一非石棉材料由粘结剂材料、磨料、填料材料中的至少一种组成。所述粘结剂材料、磨料、填料材料中的至少一种同时还作为润湿剂。所述第一非石棉材料然后在所述单一混合机中混合以形成预混合物。
第二非石棉材料随后被加入到同一混合机中。所述第二非石棉材料也由粘结剂材料、磨料或填料材料中的至少一种组成，使得所述第二非石棉材料的加入导致至少一种粘结剂材料、至少一种磨料和至少一种填料材料存在在所述单一混合机中。所述第二非石棉材料然后与所述预混合物混合以产生摩擦材料。
本发明的进一步的应用领域从下文所提供的详细说明中将变得很清楚。应当理解，所述详细说明和具体实例尽管说明了本发明的各种实施方案，但它们仅是为了举例说明的目的，并不是用来限定本发明的范围。
附图简要说明从所述详细说明和附图中将可以更充分地理解本发明，其中
图1是一种盘式制动系统的截面图；和图2是本发明的摩擦材料预混合方法的示例性流程图。
各种实施方案的详细说明对各种实施方案的以下说明本质上仅是示例性的，决不是用于限定本发明、其应用或用途。
在图1中，结合一种简化的和示例性的车辆盘式制动系统10显示了本发明。盘式制动系统10包括转子12、卡钳14和轮毂16。盘式制动系统10还包括一对分别在外侧和内侧的制动元件18a和18b，以下称作制动元件18或制动块18。制动元件18以本领域已知的方式安装到卡钳14上。每个制动元件18包括结构背衬20和摩擦材料22。摩擦材料22用机械紧固件和/或化学粘合剂(未示出)安装到结构背衬20上。制动元件18挤压到转子12上以降低转子12的转动，由此减慢车辆(未示出)到希望的速度。如上所述，当制动元件18与转子12接触时产生摩擦；这又导致制动元件18受热并最终磨损。可以理解，以上说明也适用于鼓式制动结构，离合器衬层结构以及其它非车辆结构，例如减速机械部件。这样，本发明的范围不应被解释为仅限于刹车片应用。
参照图2，图解说明了一种本发明的用于生产用于制动块、闸瓦、离合器衬层以及其它合适应用的摩擦材料的方法。首先，将第一非石棉材料加入到强力混合机中，如在方框100所示的。所述混合机必须足够有力以将所述材料适当地造粒。一种这样的合适的混合机是可以从肯塔基州的佛罗伦萨市的Littleford Day公司购得的Littleford Ploughshare混合机。优选地，如可能需要的，所述混合机将允许可变的混合速度以及诸如加热干燥或真空干燥之类的干燥操作。所述第一非石棉材料包括粘结剂材料、纤维材料和填料材料中的至少一种。所述第一非石棉材料还包括润湿剂，其可以是橡胶胶乳(天然橡胶、丁苯橡胶、丙烯酸系橡胶或硅橡胶)、解聚橡胶、腰果壳液基树脂或者液态甲阶酚醛树脂。如果需要，化学硫化剂如硫或过氧化物可以根据需要被加入到所述润湿剂中，以在混合过程中硫化所述第一非石棉材料。也可以加入其它溶剂以提高所述主润湿剂的效果。这些溶剂可以包括水或者醇如异丙醇或丙二醇。水可以直接加入，或者以湿的芳族聚酰胺或纤维素纸浆的形式加入。
在一个具体实例中，所述第一非石棉材料由下面在表1中列出的材料组成，百分数表示它们的按预混合物体积计算的百分组成表1示例性第一非石棉材料的体积组成
表1中列出的材料然后被加入到上面讨论过的混合机中。
一旦所述第一非石棉材料被加入到所述单一混合机中，如在方框110所示，它被混合以产生预混合物。这一步骤以第一混合速度进行。该混合步骤一直持续到所述第一非石棉材料粒化成期望的大小。所述混合速度可以改变以适合给定的材料组成。在上述的具体实例中，所述第一非石棉材料被以大约1500转/分钟的混合机速度混合大约五分钟，或者一直到粒化成期望的大小，以产生预混合物。
所述剧烈的混合过程可能使所述第一非石棉材料的温度升高，这将促进产生的预混合物的均匀性以及任何硫化剂的操作。此外，如在任选的方框115所示，可以通过其它装置向所述第一非石棉材料另外地人为施加热量，以有效促进硫化作用，如果希望这样的话。
然后将第二非石棉材料加入到在生产预混合物的同一混合机中的所述预混合物中，如在方框120所示。象所述第一非石棉材料一样，该第二非石棉材料包括粘结剂、纤维和填料材料中的至少一种。所述第二非石棉材料的组成可以根据要生产的最终摩擦材料的期望组成并考虑已经存在于预混合物中的那些材料来确定。在上述具体实例中，所述第二非石棉材料由下面在表2中列出的材料组成，其中百分数指明了它们的按体积计的第二材料百分组成表2示例性第二非石棉材料的体积组成
对于表1和表2中所述的具体实例，所述第二非石棉材料的加入量应使得其占混合机中存在的总物质的大约72％体积，所述预混合物占混合机中存在的总物质的大约28％体积。因此，在混合机中存在的材料的总物质组成应如下面的表3中所示，包括材料和最终摩擦材料的体积百分组成
表3最终摩擦材料的体积组成
对于该具体实例，应当注意的是，所述预混合物和所述第二非石棉材料的相对物质组成可以按需要进行调节，只要最终结果仍实现在表3中所示的最终混合物的材料组成。
在将所述第二原料混合物入到同一混合机中之后，继续进行混合，如在方框130所示。该第二混合步骤以第二混合速度进行。所述第二混合速度可以小于、大于或等于所述第一混合速度。在上述具体实例中，该最终的混合步骤以与第一次混合大约相同的速度即大约1500转/分进行，并持续大约五分钟，或者直到造粒成期望的大小，以生产最终的摩擦材料。
当所述混合完成并且混合物已经达到均匀的一致性时，可能需要用真空干燥或加热干燥步骤来干燥所述材料，如在任选的步骤140所示。是否需要这一操作将取决于预混合物和第二非石棉材料的组成，以及由预混合物提供的湿度。具有较高湿含量的预混合物通常将导致最终摩擦材料中较高的湿含量，并且可能需要更长或更强的干燥步骤。
在最终的摩擦材料完成之后，可以以各种方法加工该材料以形成最终的产品，例如压缩模制。
本发明的描述在本质上仅是示例性的，因而不偏离本发明要点的各种变化应当在本发明的范围之内。这样的变化不应被认为偏离了本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种生产摩擦材料的方法，该方法包括添加第一非石棉材料到一个单一混合机中，所述第一非石棉材料包括粘结剂材料、磨料和填料材料中至少一种的第一部分，其中所述粘结剂材料、所述磨料和所述填料材料中的所述至少一种包括润湿剂；在所述单一混合机中以第一混合速度混合所述第一非石棉材料；添加第二非石棉材料到所述单一混合机中，所述第二非石棉材料包括所述粘结剂材料、所述磨料和所述填料材料中的所述至少一种的其余部分；以及在所述单一混合机中以第二混合速度混合所述第一和第二非石棉材料。
2.权利要求1的方法，其中所述润湿剂选自由如下物质组成的组天然橡胶胶乳、丁苯橡胶胶乳、丙烯酸系橡胶胶乳、硅橡胶胶乳、解聚橡胶、腰果壳液基树脂和液态甲阶酚醛树脂。
3.权利要求1的方法，其中所述润湿剂为所述第一和第二非石棉材料的约0.5重量％到约10重量％。
4.权利要求1的方法，其还包括向所述第一非石棉材料中加入化学硫化剂。
5.权利要求1的方法，其还包括向所述第一非石棉材料中加入第二润湿剂。
6.权利要求5的方法，其中所述第二润湿剂选自由如下物质组成的组水和醇。
7.权利要求1的方法，其还包括提高所述第一非石棉材料的温度。
8.权利要求7的方法，其中在所述单一混合机中以所述第一混合速度对所述第一非石棉材料进行的所述混合提高了所述第一非石棉材料的所述温度。
9.权利要求1的方法，其中所述第一混合速度大于所述第二混合速度。
10.权利要求1的方法，其还包括干燥所述第一和第二非石棉材料。
11.权利要求10的方法，其中所述干燥包括加热和真空干燥中的至少一种。
12.一种生产摩擦材料的方法，该方法包括添加第一非石棉材料到一个单一混合机中，所述第一非石棉材料包含石墨材料的第一部分；硫酸钡填料材料的第一部分；硫化锑材料的第一部分；氧化铁磨料的第一部分；氧化镁磨料的第一部分；亚铬酸铁磨料的第一部分；和润湿剂；在所述单一混合机中以第一混合速度混合所述第一非石棉材料；添加第二非石棉材料到所述单一混合机中，所述第二非石棉材料包含所述石墨材料的第二部分；所述硫酸钡填料材料的第二部分；所述硫化锑材料的第二部分；所述氧化铁磨料的第二部分；所述氧化镁磨料的第二部分；所述亚铬酸铁磨料的第二部分；酚醛树脂材料；摩擦粉材料；芳族聚酰胺浆材料；橡胶粉材料；和矿物纤维材料；以及在所述单一混合机中以第二混合速度混合所述第一和第二非石棉材料。
13.权利要求12的方法，其中所述润湿剂包含解聚橡胶材料。
14.权利要求13的方法，其中所述解聚橡胶材料是所述第一和第二非石棉材料的约0.5重量％到约10重量％。
15.权利要求13的方法，其中所述解聚橡胶材料是所述第一和第二非石棉材料的约4重量％。
16.权利要求12的方法，其中所述第一混合速度大约等于所述第二混合速度。
17.权利要求12的方法，其中所述酚醛树脂材料占所述第一和第二非石棉材料的大约18体积％；所述摩擦粉材料占所述第一和第二非石棉材料的大约14体积％；所述芳族聚酰胺浆材料占所述第一和第二非石棉材料的大约7体积％；所述石墨材料占所述第一和第二非石棉材料的大约12体积％；所述氧化镁磨料占所述第一和第二非石棉材料的大约7体积％；所述亚铬酸铁磨料占所述第一和第二非石棉材料的大约2体积％；所述橡胶粉材料占所述第一和第二非石棉材料的大约3体积％；所述硫酸钡材料占所述第一和第二非石棉材料的大约22体积％；所述矿物纤维材料占所述第一和第二非石棉材料的大约7体积％；所述氧化铁磨料占所述第一和第二非石棉材料的大约2体积％；所述硫化锑材料占所述第一和第二非石棉材料的大约2体积％。
全文摘要
本发明涉及一种生产用于制动块生产的摩擦材料的改进方法。第一混合步骤将粘结剂材料、纤维材料和填料材料一起在混合机里混合以生成预混合物，这些材料中的一种同时还作为促进混合物的均匀性的润湿剂。第二非石棉材料被加入到在同一混合机里的预混合物中，两者一起混合以生产最终的摩擦材料。
文档编号B29B15/08GK101092488SQ20061013100
公开日2007年12月26日 申请日期2006年12月20日 优先权日2005年12月20日
发明者X·邵, S·凯萨范 申请人:阿可博诺公司(北美)