ФРИКЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 1998 года по МПК C08J5/14 C08L61/10 C08K13/04 C08L61/10 C08L9/02 C08K13/04 C08K3/22 C08K3/40 

Изобретение относится к производству тормозных колодок для легкого автомобильного транспорта, а именно к формовочным композициям для фрикционных изделий.

Известны фрикционные композиции на основе фенольной смолы (патент Японии N 8209750, кл. C 08 L; патент Великобритании N 2148423 кл. F 16 D), которые в своем составе в качестве основного материала содержит металл в виде волокна, но тормозные накладки из них требуют сложного конструктивного исполнения, а также они изнашиваются при движении транспортного средства без торможения из-за наличия твердых материалов в составе наполнителей.

Наиболее близкой по совокупности признаков является фрикционная композиция (SU, а.с. N 1374738, кл. C 08 J 5/14,1984), содержащая, мас.

Фенолформальдегидная смола новолачная 7,2-9
Крезолксиленоформальдегидная резольная смола 1,23-1,5
Вулканизирующая группа 1,2-1,4
Бутадиен-нитрильный каучук 3,5-4,5
Концентрат баритовый 4,2-16,2
Силикат свинца 1-5
Латунная стружка 16-21,5
Металлический порошкообразный наполнитель 4-9
Графитсодержащий наполнитель 8-10
Модификатор трения 2,35-14,2
Сурьма трехсернистая 5-7,55
Неорганический волокнистый наполнитель Остальное
Полученные из приведенного композиционного состава тoрмозные колодки имеют недостаточно высокий коэффициент трения и не исключается шум при торможении.

В основу изобретения положена задача получения фрикционной композиции для изготовления из нее тормозных колодок с повышенной износостойкостью, стабильным коэффициентом трения и исключения шума (писка) при торможении.

Цель достигается тем, что заявляемая фрикционная композиция, включающая фенолформальдегидную смолу, металлический порошкообразный наполнитель, металлическую стружку, сурьму трехсернистую и вулканизирующую группу, содержащую серу, согласно изобретению в качестве фенолформальдегидной смолы она содержит смесь новолачной и резольной смол, в качестве металлического порошкообразного наполнителя смесь медного и железного порошков, в качестве металлической стружки бронзовую стружку, вулканизирующая группа дополнительно содержит плавиковый шпат, вискозу, магнезию жженую, отработанный пылевидный катализатор ИМ-22101 производства синтетического полиизопренового каучука, графит скрытокристаллический, бутадиен-стирольный каучук СКС-30 АРКП, этилсилоксановую жидкость ПЭС-5, стеарат бария и дибутил фталат, окись хрома, графит кристаллический, первую фрикционную смесь, содержащую бутадиен-нитрильный каучук, базальтовую вату, каолиновую вату, вермикулит, жидкое стекло, фенилон, углерод технический, карбид кремния, мел и белила цинковые, и вторую фрикционную смесь, содержащую бутадиен-нитрильный каучук, графит кристаллический, базальтовую вату, стеклонаполнитель, барит, мел и белила цинковые, фрикционные смеси взяты в соотношении 6:1 при следующем соотношении компонентов композиции, мас.

Резольная фенолформальдегидная смола 9-10
Новолачная фенолформальдегидная смола 0,3-0,4
Медный порошок 4-4,5
Железный порошок 0,1-0,2
Окись хрома 0,06-0,1
Бронзовая стружка 4-4,5
Сурьма трехсернистая 4-4,5
Сера 0,02-0,08
Каптакс 0,01-0,03
Тиурам 0,005-0,008
Плавиковый шпат 1,5-2,0
Вискоза 0,1-0,2
Магнезия жженая 0,2-0,3
Отработанный пылевидный катализатор ИМ-22101 производства синтетического каучука 8,0-9,0
Графит скрытокристаллический 0,2-0,25
Бутадиен-стирольный каучук СКС-30 АРПК 0,2-0,25
Этилсилоксановая жидкость ПЭС-5 0,08-0,1
Стеарат бария 0,2-0,3
Дибутил фталат 0,2-0,25
Бутадиен-нитрильный каучук 3,0-4,0
Базальтовая вата 13,0-14,0
Каолиновая вата 7,0-8,0
Вермикулит 5,0-6,0
Жидкое стекло 1,5-2,0
Фенилон 0,1-0,2
Углерод технический 0,2-0,3
Карбид кремния 0,1-0,3
Мел 3,5-4,0
Белила цинковые 0,1-0,2
Графит кристаллический 5,0-5,5
Стеклонаполнитель 7,0-8,0
Барит Остальное.

В качестве компонентов заявляемого состава могут быть использованы, например, следующие:
резольная фенолформальдегидная смола (ГОСТ 18690-80);
новолачная фенолформальдегидная смола (ТУ 6-05-1370-90);
медный порошок (ГОСТ 9849-86);
железный порошок (ГОСТ 9849-86);
окись хрома (ГОСТ 2912-79);
бронзовая стружка (ГОСТ 1639-78);
сурьма трехсернистая (ТУ 48-14-2-90);
сера (ГОСТ 127-76);
каптакс (ГОСТ 739-74);
тиурам (ГОСТ 740-67, ГОСТ 25127-82);
плавиковый шпат (ГОСТ 29219-91);
вискоза (ГОСТ 10546-80);
магнезия жженная (ГОСТ 844-79);
отработанный пылевидный катализатор ИМ-22101 производства синтетического изопренового каучука (ТУ 3830320-87);
графит скрытокристаллический (ГОСТ 5420-74);
бутадиен-стирольный каучук марки СКС-30 АРКП (ТУ 38-103-136-82);
этилсилоксановая жидкость ПЭС-5 (ГОСТ 13004-77);
стеарат бария (ТУ 6-09-17-243-88);
дибутилфталат (ГОСТ 8728-88);
бутадиен-нитрильный каучук (ГОСТ 7738-79, ТУ 38103495-91);
базальтовая вата (ТУ 95-2348-92), (ГОСТ 4640-84);
каолиновая вата (ГОСТ 23619-79, ТУ 14-20410-93);
вермикулит (ТУ 21-25-152-75);
жидкое стекло (ГОСТ 13078-81);
фенилон (ТУ 6-06-07-35-91);
углерод технический (ГОСТ 7885-86);
карбид кремния (ТУ 2-036-0224450-058-92);
мел природный технический дисперсный, марка МТД-2 (ТУ 21-020350-06-92);
белила цинковые (ГОСТ 202-84, ТУ 301-10-013-84);
графит кристаллический (ГОСТ 5279-74);
стеклонаполнитель (ТУ 6-48-24-89);
барит (ГОСТ 4682-84, ТУ 39-0147009-047-90).

Совокупность волокон каолиновой ваты с жидким стеклом и фенолформальдегидной смолой повышает термостойкость тормозных колодок, при этом коэффициент трения остается постоянным даже при температуре 500-1100^oC. Уменьшается стойкость к истиранию.

Введение стеарата бария и поликсилоксиновой жидкости ПЭС-5 снижает "писк" при торможении и предотвращает задиры на дисках.

Введение плавикового шпата (CaF₂) стабилизирует коэффициент трения и оказывает смазывающее действие при повышенных температурах в процессе торможения.

Введение в композицию сурьмы 3-сернистой позволяет в сочетании с каучуком с каучуком и смолой создать при термообработке до t=200^oC прочную пространственную структуру, повышающую прочность материала.

Использование отработанного пылевидного катализатора ИМ-22101, состоящего в основном из оксида алюминия 65-70% и наличие таких соединений, как Cr₂O₃- 15-16% SiO₂ 7,0-8,0% Fe₂O₃ - 2,0-3,0% CaO 0,14% C 0,18, TiO₂ 0,34% оказывает положительное влияние на физико-механические и фрикционные показатели тормозных колодок.

Для исключения шума при торможении в состав композиции дополнительно введены две готовые фрикционные смеси различной плотности в соотношении 6:1 от общего количества композиции:
1-я смесь содержит в своем составе бутадиен-нитрильный каучук марки марки СКН-26 АСМ, базальтовую вату, каолиновую вату, вермикулит, жидкое стекло, фенилон, углерод технический, карбид кремния, мел, белила цинковые и имеет плотность 2,61 г/см³.

2-я смесь содержит в своем составе бутадиен-нитрильный каучук марки СКН-26 АСМ, графит кристаллический, базальтовую вату, стеклонаполнитель, барит, мел, белила цинковые и имеет плотность 1,96 г/см³.

Остальные компоненты композиции являются ускорителями, усилителями, активаторами вулканизации, улучшающими функциональные свойства, и являются безвредными в производстве и эксплуатации.

Приготавливается композиция сухим способом в смесителях закрытого типа. Порядок загрузки ингредиентов:
1. Каучуки, смола.

2. Наполнители.

3. Базальт, каолиновая вата, бронзовая стружка.

4. Стеклонаполнитель, ПЭС-5, жидкое стекло.

5. Сера, ускорители.

Готовая смесь измельчается на молотовой дробилке, после чего готовая композиция смешивается дополнительно с готовыми формовочными массами, имеющими различную плотность в соотношении 6:1 от общего количества смеси. Затем полностью готовую смесь брикетируют и вулканизируют заготовки на гидропрессах в обогреваемых пресс-формах с последующим термостатированием в печах различной конструкции.

Пример 1. Состав композиции, м.д.

Каучук бутадиен-нитрильный 4,0
Формальдегидная смола 9,0
Медный порошок 4,5
Графит кристаллический 5,0
Базальтовая вата 13,0
Каолиновая вата 7,0
Бронзовая стружка 4,0
Латунная стружка 4,0
Сурьма 3-сернистая 4,0
Стеклонакопитель 7,0
Вермикулит 5,0
Жидкое стекло 1,5
Плавиковый шпат 1,5
Отработанный пылевидный катализатор ИМ-22101 8,0
ПЭС-5 0,08
Стеарат бария 0,2
Фенилон 0,1
Углерод технический 0,2
Карбид кремния 0,1
Мел 3,5
Белила цинковые 0,1
Дибутилфталат 0,2
Графит скрытокристаллический 0,2
Бутадиен-стирольный каучук марки СКС-30 АРКП 0,2
Железный порошок 0,1
Оксид хромовый 0,06
Вискоза 0,1
Смола новолачная 0,3
Каптакс 0,01
Тиурам 0,005
Сера 0,05
Магнезия жженная 0,2
Барит Остальное до 100%
Свойства материала, полученного при испытании композиции по примеру 1, приведены в табл.1.

Пример 2. Состав композиции, м.д.

Каучук бутадиен-нитрильный 4,0
Фенолформальдегидная смола 10,0
Медный порошок 4,5
Графит кристаллический 5,5
Базальтовая вата 14,0
Каолиновая вата 8,0
Бронзовая стружка 4,0
Латунная стружка 4,0
Сурьма трехсернистая 4,5
Стеклонакопитель 7,0
Вермикулит 5,0
Жидкое стекло 2,0
Плавиковый шпат 2,0
Отработанный пылевидный катализатор ИМ-22101 8,5
ПЭС 0,1
Стеарат бария 0,3
Фенилон 0,1
Углерод технический 0,2
Карбид кремния 0,1
Мел 3,5
Белила цинковые 0,1
Дибутилфталат 0,2
Графит скрытокристаллический 0,2
Бутадиен-стирольный каучук СКС-30 АРКП 0,2
Железный порошок 0,1
Оксид хромовый 0,06
Вискоза 0,1
Смола новолачная 0,3
Каптакс 0,01
Тиурам 0,005
Сера 0,05
Магнезия 0,2
Барит Oстальное до 100%
Свойства материала, полученного при испытании композиции по примеру 2, приведены в табл.2.

Использование: тормозные колодки для легкого автомобильного транспорта, а именно, формовочные композиции для фрикционных изделий. Сущность: фрикционная композиция, включающая фенолформальдегидную смолу, металлический порошкообразный наполнитель, металлическую структуру, сурьму трехсернистую и вулканизирующую группу, содержащую серу, включает в качестве фенолформальдегидной смолы смесь новолачной и резольной смол, в качестве металлического порошкообразного наполнителя - смесь медного и железного порошков, в качестве металлической стружки - бронзовую стружку, вулканизирующая группа дополнительно содержит каптакс и тиурам, композиция дополнительно содержит плавиковый шпат, вискозу, магнезию жженую, отходы пылевидного катализатора ИМ-22101, графит скрытокристаллический, бутадиен-стирольный каучук марки СКС-30 АРКП, этилсилоксановую жидкость ПЭС-5, стеарат бария и дибутилфталат, окись хрома, графит кристаллический, первую фрикционную смесь, содержащую бутадиен-нитрильный каучук, базальтовую вату, каолиновую вату, вермикулит, жидкое стекло, фенилон, углерод технический, карбид кремния, мел и белила цинковые, и вторую фрикционную смесь, содержащую бутадиен-нитрильный каучук, графит кристаллический, базальтовую вату, стеклонаполнитель, барит, мел и белила цинковые, фрикционные смеси взяты в соотношении 6:1 при следующем соотношении компонентов композиции, мас. %: резольная фенолформальдегидная смола 9-10, новолачная фенолформальдегидная смола 0,3-0,4, медный порошок 4,0-4,5, железный порошок 0,1-0,2, окись хрома 0,06-0,1, бронзовая стружка 4,0-4,5, сурьма трехсернистая 4,0-4,5, сера 0,02-0,08, каптакс 0,01-0,03, тиурам 0,005-0,008, плавиковый шпат 1,5-0,2, вискоза 0,1-0,2, магнезия жженая 0,2-0,3, отходы пылевидного катализатора ИМ-22101 8,0-9,0, графит скрытокристаллический 0,2-0,25, бутадиен-стирольный каучук марки СКС-30 АРКП-0,2-0,25, этилсилоксановая жидкость ПЭС-5 0,08-0,1, стеарат бария 0,2-0,3, дибутилфталат 0,2-0,25, бутадиен-нитрильный каучук 3,0-4,0, базальтовая вата 13,0-14,0, каолиновая вата 7,0-8,0, вермикулит 5,0-6,0, жидкое стекло 1,5-2,0, фенилон 0,1-0,2, углерод технический 0,2-0,3, карбид кремния 0,1-0,3, мел 3,5-4,0, белила цинковые 0,1-0,2, графит кристаллический 5,0-5,5, стеклонаполнитель 7,0-8,0, барит остальное. 2 табл.

Фрикционная композиция, включающая фенолформальдегидную смолу, металлический порошкообразный наполнитель, металлическую стружку, трехсернистую сурьму и вулканизующую группу, содержащую серу, отличающаяся тем, что в качестве фенолформальдегидной смолы она содержит смесь новолачной и резольной смол, в качестве металлического порошкообразного наполнителя смесь медного и железного порошков, в качестве металлической стружки бронзовую стружку, вулканизующая группа дополнительно содержит каптакс и тиурам, композиция дополнительно содержит плавиковый шпат, вискозу, жженую магнезию, отходы пылевидного катализатора ИМ-22101, скрытокристаллический графит, бутадиен-стирольный каучук марки СКС-30 АРКП, этилсилоксановую жидкость ПЭС-5, стеарат бария и дибутилфталат, окись хрома, кристаллический графит, первую фрикционную смесь, содержащую бутадиен-нитрильный каучук, базальтовую и каолиновую вату, вермикулит, жидкое стекло, фенилон, технический углерод, карбид кремния, мел и цинковые белила, и вторую фрикционную смесь, содержащую бутадиен-нитрильный каучук, кристаллический графит, базальтовую вату, стеклонаполнитель, барит, мел и цинковые белила, фрикционные смеси взяты в соотношении 6 1 при следующем соотношении компонентов композиции, мас.

Резольная фенолформальдегидная смола 9 10
Новолачная фенолформальдегидная смола 0,3 0,4
Медный порошок 4,0 4,5
Железный порошок 0,1 0,2
Окись хрома 0,06 0,1
Бронзовая стружка 4,0 4,5
Трехсернистая сурьма 4,0 4,5
Сера 0,02 0,08
Каптакс 0,01 0,03
Тиурам 0,005 0,008
Плавиковый шпат 1,5 2,0
Вискоза 0,1 0,2
Жженая магнезия 0,2 0,3
Отходы пылевидного катализатора ИМ-22101 8 9
Скрытокристаллический графит 0,2 0,25
Бутадиен-стирольный каучук марки СКС-30АРКП 0,2 0,25
Этилсилоксановая жидкость ПЭС-5 0,08 0,1
Стеарат бария 0,2 0,3
Дибутилфталат 0,2 0,25
Бутадиен-нитрильный каучук 3 4
Базальтовая вата 13 14
Каолиновая вата 7 8
Вермикулит 5 6
Жидкое стекло 1,5 2,0
Фенилон 0,1 0,2
Технический углерод 0,2 0,3
Карбид кремния 0,1 0,3
Мел 3,5 4,0
Цинковые белила 0,1 0,2
Кристаллический графит 5,0 5,5
Стеклонаполнитель 7 8
Барит Остальноеш