一种低地板轻轨电车用合成闸片及其制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种低地板轻轨电车用合成闸片及其制造方法，首先按以下组分及重量百分比配制原料：改性酚醛树脂15?60、聚酯型聚氨酯0?15、丁腈橡胶0?15、三元乙丙橡胶0?15、碳纤维5?15、石墨2?18、摩擦性能改良剂10?25，其中，合成闸片原料中含有聚酯型聚氨酯、丁腈橡胶或三元乙丙橡胶中的至少两种；将上述原料加入到高速犁耙式混料机中混合，混合5-10min，在20?160°C下将物料在成型模具中以200?600kg/cm2的压力反应300-600秒，然后将成型的闸片在高温下烧结，烧结温度为100?120。。，烧结时间2?20小时，即可得到合成闸片。与现有技术相比，本发明的合成闸片具有稳定系数高、低磨损、使用寿命长等优点。
【专利说明】一种低地板轻轨电车用合成闸片及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种车用闸片及其制造方法，尤其是涉及一种低地板轻轨电车用合成闸片及其制造方法。
【背景技术】
[0002]低地板轻轨车辆是介于地铁与公交之间的新型城轨车辆，由于其地板面低，便于旅客上下车，甚至可以不修站台，大大降低了系统的整体造价；且具有流线型车身、宽大的观景玻璃窗，成为都市的绿色交通工具。因此低地板轻轨电车越来越受到各国重视。
[0003]地铁一般在地面下或高架桥上行驶，虽然有屏蔽门，但常常因噪音问题顾客投诉较多。而低地板轻轨车辆是与公交共线路的，并且无屏蔽门，所以对噪音更加敏感，为了降低噪音，需要在配方中添加橡胶，使闸片材质变软，但一般橡胶耐寒性不强，尤其在北方的高寒天气。
[0004]另一方面，一般地铁的A型车一个制动单元所承受的载荷是8t，而低地板轻轨车辆一个制动单元需要承受的载荷是12t，相比地铁，低地板轻轨车辆摩擦片单位面积承受的能量、耐热性及热衰退性都要比地铁高，故其使用工况更加恶劣，所以在紧急制动时，仅仅单靠车辆的空气制动系统无法满足要求，还需要增加磁轨制动共同承担，因此，它有两套制动系统，可见其制动载荷的苛刻。
[0005]目前低地板轻轨车辆部分已经实现国产化，且制动器厂家及制动盘厂家均已国产化，市场潜力巨大。低地板轻轨车辆使用的是粉末冶金闸片，但由于材料太硬，制动噪音大，闸片磨耗大，闪点温度过高，导致制动盘产生热裂纹等缺点，因此，效果不理想。所以当务之急是要找到一种既要有很好的耐高低温又要有低噪音的材料来代替。
【发明内容】
[0006]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种稳定系数高、低磨损、使用寿命长的低地板轻轨电车用合成闸片及其制造方法。
[0007]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0008]一种低地板轻轨电车用合成闸片，由以下组分及重量百分比的原料制成:
[0009] 改性酚醛树脂15?60;
聚醋型聚親酷0~15;
丁腈橡胶O?15;
三元乙丙橡胶O?15;
碳纤维5?15;
石墨2~18;
摩擦性能改良剂10?25;
[0010]其中，合成闸片原料中含有聚酯型聚氨酯、丁腈橡胶或三元乙丙橡胶中的至少两种。
[0011]作为优选，所述的合成闸片由以下组分及重量百分比的原料制成:
[0012]
改性酚醛树脂35?50;
聚酯型聚氨酯O?15;
丁腈橡胶O?15;
二兀乙丙橡胶O?10;
碳纤维10?15;
石墨7?10;
摩擦性能改良剂10~15。
[0013]并且，聚酯型聚氨酯、丁腈橡胶及三元乙丙橡胶总计的质量百分比为20?25%。
[0014]所述的改性酚醛树脂选自市售的GM-15树脂。
[0015]所述的聚酯型聚氨酯选自市售的型号为WHT-1172的聚酯型聚氨酯。
[0016]所述的丁腈橡胶选自市售的丁腈橡胶18A。
[0017]所述的三元乙丙橡胶选自市售的EPDM-216。
[0018]所述的摩擦性能改良剂选自铝矾土或长石粉。
[0019]一种低地板轻轨电车用合成闸片的制造方法，包括以下步骤:
[0020](I)按以下组分及重量百分比配制原料:
[0021]改性酚醛树脂15~60;
聚酯型聚氨酯0~15;
丁腈橡胶O?15;
三元乙丙橡胶O?15;
碳纤维5?15;
石墨2?18;
摩擦性能改良剂10~25;
[0022]其中，合成闸片原料中含有聚酯型聚氨酯、丁腈橡胶或三元乙丙橡胶中的至少两种；
[0023](2)制备:
[0024]将上述原料加入到高速犁耙式混料机中混合，混合5-10min，在20?160°C下将物料在成型模具中以200?600kg/cm2的压力反应300-600秒，然后将成型的闸片在高温下烧结，烧结温度为100?120°C，烧结时间2?20小时，即可得到合成闸片。
[0025]现有技术制备的闸片的摩擦系数很低，且使用过程中磨损严重，噪音较高，同时闸片会产生裂纹、热斑、分层、掉块等现象。与现有技术相比，本发明通过添加摩擦性能改良剂来改善闸片的摩擦系数，通过调节改性酚醛树脂、聚酯型聚氨酯、丁腈橡胶、三元乙丙橡胶、碳纤维及石墨之间的加入比例来整体调节该合成闸片的耐温性能、磨损性能、强度、硬度及使用过程的噪音量。
[0026]本发明的闸片具有较高的稳定系数，且磨耗比进口、老配方闸片的都要小，能够满足使用要求。该合成闸片耐高低温，长期使用温度在-35?250°C之间，平均摩擦系数
0.28-0.32，质量磨损率彡0.15g，体积磨损率彡0.18cm3/MJ，压缩强度彡90Mpa，冲击强度
0.15-0.2J/cm2，硬度HRR90-115，密度2.0-2.2g/cm3。使用过程中，噪音低，闸片不会产生裂纹、热斑，也无金属镶嵌、分层、掉块等不良现象，闸片硬度较低对制动盘无损伤。该闸片冬天已经在长春轨道交通中使用，效果明显，没有出现像其他闸片制动盘异常磨耗的现象。
【具体实施方式】
[0027]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
[0028]实施例1
[0029](I)按以下组分及重量百分比配制原料:
[0030]改性酚醛树脂(GM-15树脂) 40;
聚酯型聚氨酯WHT-117210；
丁腈橡胶18A15；
碳纤维10;
石墨10;
摩擦性能改良剂(铝矾土)15;
[0031](2)制备:
[0032]将上述原料先按比例、分步骤的加入到高速犁耙式混料机中混合，混合时间5min。将得到的混合物料置于成型模具中，控制成型温度为120°C，成型压力为300kg/cm2进行压制400s。然后将成型的合成闸片在高温下烧结，烧结温度为100°C，烧结时间10小时，即可得到合成闸片。
[0033]对本实施例制得的合成闸片进行MM-1000摩擦性能试验。结果如表I所示。
[0034]表I低地板轻轨闸片的MM-1000试验数据对比
[0035]
__试验条件_
压力P: 丨.2MP__转速m_2300r/min 起始温度T: 室温
惯置丨: O^Kgmi__摩擦面积F: 2040mm2试样半径R: 32mm
__摩搛系数 _
制动次数进口低地板轻老配方低地板轻本实施例低地板
__轨闸片__轨闸片__轻轨W片
_I__0.289__0.290__0.285
_2__0.296__0.280__0.290
_3__0298__0.26S__0.302
_4__0.302__0.153__0.305
_5__0301__0154__0.298
60.302 _0.201__0.304
_7__0.287__ 0.204__0.306
[0036] _8__0.308__0.267__0.312
_9__0.309__0.268__0.301
_10__0.310__0.271___0.308
_平均值__0.300__O1Bi__0.301
_标准差__0.008__0,050__0.008
_我I 定系数__9!%__78%__92%
_质量磨耗/g__0.300__0.640__0.070
体积磨损 cmVMJ__0320__0.680__0.080
[0037]从表I可以看出，本实施例的闸片具有较高的稳定系数，且磨耗比进口、老配方闸片的都要小，能够满足使用要求。该合成闸片耐高低温，长期使用温度在150°C，平均摩擦系数0.301，质量磨损率0.07g，体积磨损率0.08cm3/MJ，压缩强度94Mpa，冲击强度0.2J/cm2，硬度HRR110，密度2.0g/cm3。使用过程中，噪音低，闸片不会产生裂纹、热斑，也无金属镶嵌、分层、掉块等不良现象，闸片硬度较低对制动盘无损伤。该闸片冬天已经在长春轨道交通中使用，效果明显，没有出现像其他闸片制动盘异常磨耗的现象。
[0038]实施例2
[0039](I)按以下组分及重量百分比配制原料:
[0040]
改性酚醛树脂(GM-15树脂)50;
聚酯型聚氨酯WHT-117210；
三元乙丙橡胶EPDM-21610；
碳纤维12;
石墨8;
摩擦性能改良剂(长石粉)
[0041](2)制备:
[0042]将上述原料先按比例、分步骤的加入到高速犁耙式混料机中混合，混合时间8min。将得到的混合物料置于成型模具中，控制成型温度为95°C，成型压力为500kg/cm2进行压制500s。然后将成型的合成闸片在高温下烧结，烧结温度为105°C，烧结时间18小时，即可得到合成闸片。
[0043]本实施例的合成闸片耐高低温，长期使用温度在200°C，摩擦系数0.290，质量磨损率0.09g,体积磨损率0.10cm3/MJ,压缩强度95Mp，冲击强度0.2J/cm2,硬度HRR92，密度
2.15g/cm3。使用过程中，噪音低，闸片不会产生裂纹、热斑，也无金属镶嵌、分层、掉块等不良现象，闸片硬度较低对制动盘无损伤。该闸片冬天已经在长春轨道交通中使用，效果明显，没有出现像其他闸片制动盘异常磨耗的现象。
[0044]实施例3
[0045](I)按以下组分及重量百分比配制原料:
[0046]
改性酚醛树脂(GM-15树脂) 45;
丁腈橡胶18A15:
三元乙丙橡胶EPDM-2168；
碳纤维15;
石墨7;
摩擦性能改良剂(铝矾土)10;
[0047](2)制备:
[0048]将上述原料先按比例、分步骤的加入到高速犁耙式混料机中混合，混合时间1min0将得到的混合物料置于成型模具中，控制成型温度为160°C，成型压力为450kg/cm2进行压制600s。然后将成型的合成闸片在高温下烧结，烧结温度为120°C，烧结时间15小时，即可得到合成闸片。
[0049]本实施例的合成闸片耐高低温，长期使用温度在250°C，摩擦系数0.302，质量磨损率0.1Og,体积磨损率0.09cm3/MJ,压缩强度92Mp，冲击强度0.15J/cm2，硬度HRR100，密度2.05g/cm3。使用过程中，噪音低，闸片不会产生裂纹、热斑，也无金属镶嵌、分层、掉块等不良现象，闸片硬度较低对制动盘无损伤。该闸片冬天已经在长春轨道交通中使用，效果明显，没有出现像其他闸片制动盘异常磨耗的现象。
[0050]实施例4
[0051](I)按以下组分及重量百分比配制原料:
[0052]
改性酚醛树脂(GM-15树脂) 15;
聚酯型聚氨酯WHT-n7215；
丁腈橡胶18A15；
三元乙丙橡胶EPDM-21615；
碳纤维5:
[0053]
石墨10;
摩擦性能改良剂(长石粉)25;
[0054](2)制备:
[0055]将上述原料加入到高速犁耙式混料机中混合，混合lOmin，在160°C下将物料在成型模具中以600kg/cm2的压力反应300秒，然后将成型的闸片在高温下烧结，烧结温度为100°C，烧结时间20小时，即可得到合成闸片。
[0056]本实施例的合成闸片耐高低温，长期使用温度在190°C，摩擦系数0.306，质量磨损率0.13g，体积磨损率0.12cm3/MJ,压缩强度lOOMpa，冲击强度0.19J/cm2，硬度HRR106，密度2.12g/cm3。使用过程中，噪音低，闸片不会产生裂纹、热斑，也无金属镶嵌、分层、掉块等不良现象，闸片硬度较低对制动盘无损伤。该闸片冬天已经在长春轨道交通中使用，效果明显，没有出现像其他闸片制动盘异常磨耗的现象。
[0057]实施例5
[0058](I)按以下组分及重量百分比配制原料:
[0059]
改性酚醛树脂(GM-15树脂) 60;
聚酯型聚氨酯WHT-11725；
丁腈橡胶18A4；
三元乙丙橡胶EPDM.2164；
碳纤维15;
石墨2;
摩擦性能改良剂(长石粉)10;
[0060](2)制备:
[0061]将上述原料加入到高速犁耙式混料机中混合，混合5min，在20°C下将物料在成型模具中以200kg/cm2的压力反应600秒，然后将成型的闸片在高温下烧结，烧结温度为120°C，烧结时间2小时，即可得到合成闸片。
[0062]本实施例的合成闸片耐高低温，长期使用温度在-35 V，摩擦系数0.298，质量磨损率0.15g,体积磨损率0.14cm3/MJ,压缩强度98Mpa,冲击强度0.17J/cm2,硬度HRR108,密度2.08g/cm3。使用过程中，噪音低，闸片不会产生裂纹、热斑，也无金属镶嵌、分层、掉块等不良现象，闸片硬度较低对制动盘无损伤。该闸片冬天已经在长春轨道交通中使用，效果明显，没有出现像其他闸片制动盘异常磨耗的现象。
[0063]上述的对实施例的描述是为便于该【技术领域】的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种低地板轻轨电车用合成闸片，其特征在于，合成闸片由以下组分及重量百分比的原料制成:改性酚醛树脂15?60;聚酯型聚氨酯O?15:丁腈橡胶O?15;三元乙丙橡胶O?15;碳纤维5?15;石墨2?18:摩擦性能改良剂10~25;其中，合成闸片原料中含有聚酯型聚氨酯、丁腈橡胶或三元乙丙橡胶中的至少两种。
2.根据权利要求1所述的一种低地板轻轨电车用合成闸片，其特征在于，所述的合成闸片由以下组分及重量百分比的原料制成:改性酚醛树脂35?50;聚酯型聚氨酯O?15;丁腈橡胶O?15;三元乙丙橡胶0?10;碳纤维10?15:石墨7?10;摩擦性能改良剂10?15。 并且，聚酯型聚氨酯、丁腈橡胶及三元乙丙橡胶总计的质量百分比为20?25%。
3.根据权利要求1或2所述的一种低地板轻轨电车用合成闸片，其特征在于，所述的改性酚醛树脂选自市售的GM-15树脂。
4.根据权利要求1或2所述的一种低地板轻轨电车用合成闸片，其特征在于，所述的聚酯型聚氨酯选自市售的型号为WHT-1172的聚酯型聚氨酯。
5.根据权利要求1或2所述的一种低地板轻轨电车用合成闸片，其特征在于，所述的丁腈橡胶选自市售的丁腈橡胶18A。
6.根据权利要求1或2所述的一种低地板轻轨电车用合成闸片，其特征在于，所述的三元乙丙橡胶选自市售的EPDM-216。
7.根据权利要求1或2所述的一种低地板轻轨电车用合成闸片，其特征在于，所述的摩擦性能改良剂选自铝矾土或长石粉。
8.—种如权利要求1所述的低地板轻轨电车用合成闸片的制造方法，其特征在于，包括以下步骤: (I)按以下组分及重量百分比配制原料:改性酚醛树脂15?60;聚酯型聚氨酯O?15;丁腈橡胶O?15;三元乙丙橡胶O?15:碳纤维5?15;石墨2~18;摩擦性能改良剂1?25; 其中，合成闸片原料中含有聚酯型聚氨酯、丁腈橡胶或三元乙丙橡胶中的至少两种； (2)制备: 将上述原料加入到高速犁耙式混料机中混合，混合5-10min，在20?160°C下将物料在成型模具中以200?600kg/cm2的压力反应300-600秒，然后将成型的闸片在高温下烧结，烧结温度为100?120°C，烧结时间2?20小时，即可得到合成闸片。
【文档编号】F16D69/02GK104214259SQ201410472680
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月16日 优先权日:2014年9月16日
【发明者】张定权, 范梦真, 张申翔 申请人:上海壬丰复合材料有限公司