Композиция для изготовления фрикционного материала

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФРИКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА(71) Заявители Учреждение образования Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины Республиканское унитарное предприятие Гомельский завод сельскохозяйственного машиностроения Гомсельмаш(72) Авторы Лин Дмитрий Григорьевич Воробьева Елена Валерьевна Воробьев Вячеслав Валерьевич(73) Патентообладатели Учреждение образования Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины Республиканское унитарное предприятие Гомельский завод сельскохозяйственного машиностроения Гомсельмаш(57) Композиция для изготовления фрикционного материала, содержащая фенолформальдегидную смолу, минеральное волокно, металлсодержащее соединение и органический модификатор, отличающаяся тем, что в качестве минерального волокна содержит стекловолокно, в качестве металлсодержащего соединения - оксид цинка или оксид алюминия,а в качестве органического модификатора - аминопропилтриэтоксисилан при следующем соотношении компонентов, мас.фенолформальдегидная смола 36-40 стекловолокно 56-62 оксид цинка или оксид алюминия 1,5-3,0 аминопропилтриэтоксисилан 0,5-1,0. Изобретение относится к производству фрикционных материалов, предназначенных для изготовления деталей тормозов различных транспортных средств, механизмов и оборудования, в частности к материалам фрикционных накладок, тормозных колодок и дисков сцепления муфт, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения. Предлагаемый фрикционный материал включает термореактивное связующее, волокнистый наполнитель, металлсодержащее соединение и органический модификатор. Известен фрикционный материал содержащий фенольную смолу, волокнистый наполнитель, органический и неорганический модификаторы, а также металлсодержащее соединение 1. 16217 1 2012.08.30 При этом известный материал в качестве волокнистого наполнителя содержит асбест или смесь стеклянных и минеральных волокон, в качестве металлсодержащего соединения - вещество из группы цинк, бронза, медь, железо, оксиды этих металлов или оксид алюминия или их смесь, а в качестве органического модификатора - вещество из группы порошок семян анакардии, каучук, натуральный латекс, меласса, асфальт или их смесь, в качестве неорганического модификатора - порошок угля и/или графита, в качестве фрикционного модификатора. Компоненты взяты в следующем соотношении, мас.фенольная смола 8-14 волокнистый наполнитель или асбест 25-34 металлсодержащее соединение 4-22 органический модификатор 1-7 фрикционный модификатор 18-34 неорганический модификатор остальное. Недостатками указанной композиции являются наличие в ней канцерогенного асбеста, низкая адгезия стеклянных и минеральных волокон, низкая механическая прочность из-за хрупкости волокон базальтового и стекловолокна, а также высокая стоимость конечного продукта. Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является композиция для изготовления фрикционного материала, содержащая фенолформальдегидную смолу, минеральное волокно, металлсодержащее соединение и органический модификатор 2. При этом в качестве минерального волокна содержит базальтовое волокно, в качестве металлсодержащего соединения - порошок железа и/или меди и/или оксид алюминия. В качестве органического модификатора - древесную муку и алкилфенол. Кроме того, композиция содержит графит и неорганический модификатор - каолин или мел. Однако полученные из данного фрикционного материала детали для фрикционных узлов имеют при высоком коэффициенте трения недостаточно высокие показатели разрушающего напряжения при растяжении и разрушающего напряжения при сжатии. Техническая задача, решаемая заявляемым изобретением, заключается в создании композиции для фрикционного материала, обеспечивающей надежность фрикционных узлов и снижение их стоимости за счет уменьшения стоимости фрикционного материала,так как их компоненты недороги и выпускаются крупнотоннажно. Технический результат заявляемого изобретения заключается в достижении стабильного коэффициента трения в пределах 0,3-0,4 ед. (по стали), достаточной механической прочности, а также повышенной экологической чистоты (за счет исключения асбестового наполнителя). Технический результат достигается тем, что композиция для изготовления фрикционного материала, содержащая фенолформальдегидную смолу, минеральное волокно, металлсодержащее соединение и органический модификатор, в качестве минерального волокна содержит стекловолокно, в качестве металлсодержащего соединения - оксид цинка или оксид алюминия, а в качестве органического модификатора - аминопропилтриэтоксисилан при следующем соотношении компонентов, мас.фенолформальдегидная смола 36-40 стекловолокно 52-62 оксид алюминия или оксид цинка 1,5-3,0 аминопропилтриэтоксисилан 0,5-1,0. Сущность изобретения заключается в следующем. Применение в предложенной рецептуре фенолформальдегидной смолы до 40 мас.снижает хрупкость, термостойкость и износостойкость материала (примеры - и , ). Использование стекловолокна вместо базальтового позволяет удешевить стоимость конечного продукта, а его количество до 62 мас.(примеры - и , ) позволяет получить фрикционный материал с коэффициентом трения не ниже 0,31. 2 16217 1 2012.08.30 Введение оксида алюминия или оксида цинка обеспечивает стабильность коэффициента трения. Применение в качестве органической модифицирующей добавки аминопропилтриэтоксисилана улучшает процесс сшивки фенолформальдегидной смолы при изготовлении деталей, предохраняя, таким образом, детали от растрескивания. Кроме того, это вещество хорошо растворимо в воде и спирте, что дает возможность легко подготавливать материал для переработки - прямого прессования. При изготовлении предлагаемого фрикционного материала необходим экструдер и гидравлический пресс (обычное промышленное оборудование). В табл. 1 указаны составы конкретных композиций для фрикционного материала, а в табл. 2 приведены сравнительные свойства предлагаемого материала и материала по прототипу. Пример . Компоненты состава композиции фенолформальдегидную смолу (36 мас. ), стекловолокно (62 мас. ), оксид алюминия (1,5 мас. ) и аминопропилтриэтоксисилан(0,5 мас. ) - перемешивают в смесителе до однородной консистенции. Для лучшего растворения компонентов использовали технический этиловый спирт (0,025 л спирта на 1 кг смеси). Далее, путем экструзии в червячном экструдере при температуре 140 С из полученной смеси получили жгуты (процесс жгутирования). Из жгутов, разрезанных на куски,сформировали деталь при температуре 150-170 С и при давлении (18010) кг/см 2. Полученную деталь подвергли испытаниям. Результаты испытаний представлены в табл. 2. Таблица 1 Составы композиций для фрикционного материала Составляющие композиции Фенолформальдегидная смола СФ 381 (ГОСТ 18694-74) Стекловолокно Оксид алюминия 16217 1 2012.08.30 Примеры -. Изготовление образцов и проведение испытаний проводили аналогично примеру . Если при изготовлении фрикционного материала используется фенолформальдегидной смолы меньше 30 мас. (примеры -), то получаемый материал недостаточно прочен, хотя полученный материал обладает хорошими фрикционными свойствами. При этом дополнительное введение аминопропилтриэтоксисилана и оксида металла существенным образом не отражается на свойствах. При большом содержании фенолформальдегидной смолы свыше 40 мас.(примеры -), напротив, прочностные характеристики возрастают, но значения коэффициента трения меньше 0,30. Фрикционные материалы составов - имеют оптимальные фрикционные (коэффициент в пределах 0,31-0,35) и прочностные показатели (разрушающее напряжение при растяжении в пределах 210-220 МПа и разрушающее напряжение при сжатии в пределах 127-130 МПа). При сравнении прототипа с предлагаемым фрикционным материалом видно, что предлагаемый материал значительно превосходит прототип по прочностным свойствам показатели разрушающего напряжения при растяжении и разрушающего напряжения при сжатии предлагаемого фрикционного материала выше, при этом сохранен коэффициент трения в пределах 0,31-0,35, то есть материал обладает удовлетворительными фрикционными свойствами. Кроме того, предлагаемый материал более прост по составляющим компонентам, а следовательно, отличается более низкой себестоимостью. Использование предлагаемого изобретения позволит повысить надежность фрикционных узлов, а также снизить их стоимость за счет уменьшения стоимости фрикционного материала, так как их компоненты недороги и выпускаются крупнотоннажно. Источники информации Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4