Въведение
Фенолни смолиобикновено се използват като термореактивни свързващи вещества в органични сухи спирачни формули за автомобилни приложения. Съдържанието на смола е важна променлива във формулировката, която може да повлияе на механичните, трибологичните и термичните характеристики. Неговите ефекти обаче често се обобщават по начини, които не са подкрепени от систематични доказателства. Тази статия разглежда ролята на съдържанието на фенолна смола от гледна точка на формулирането и инженерството, като подчертава, че резултатите от ефективността са специфични за формулата и приложението и изискват валидиране за всяка материална система.
Определяне на съдържанието на смола
Всяко обсъждане на съдържанието на смола изисква ясна дефиниция на показателя. Без последователна основа отчетените стойности не са пряко сравними между формулировките или проучванията. Описанието трябва да посочва:
1. База за изчисление, като например процент от общата маса на формулировката, процент от органичната фаза или друга дефинирана референция.
2. Дали стойността се отнася само за твърда смола или включва и втвърдители, разтворители, модификатори или други свързващи съставки.
3. Дали фенолната смола е единственото свързващо вещество или е част от хибридна свързваща система.
В тази статия съдържанието на смола се използва като общ дескриптор. Във всеки експериментален контекст или контекст на обществена поръчка действителната база за изчисление трябва да бъде изрично посочена, вместо да се приема, че следва универсална конвенция.
Променлива, зависима от формулировката
Фрикционните материали са многокомпонентни композити. Регулирането на съдържанието на смола променя пропорцията на други съставки, като пълнители, влакна, модификатори на триене или абразиви, в съответствие с използваната схема за заместване или нормализиране.
Следователно измерените промени в производителността отразяват комбинираните ефекти на съдържанието на смола, заместените съставки, получената композитна структура, производствения процес и условията на изпитване. Няма универсална тенденция за всички формулировки. Докладваните ефекти трябва да се тълкуват в контекста на конкретна формулировка и протокол от изпитване.
Влияние върху коефициента на триене
Измереният коефициент на триене е реакция на определена трибологична система, а не независима от контекста константа на смолата или композита. Измерва се при определени условия на натоварване, скорост, температура, среда и свързващи материали.
Органичните повърхности на спирачните накладки се развиват чрез образуване на контактно плато и слой на триене. Следователно ефектите от съдържанието на смола трябва да бъдат оценени в рамките на пълната формула и променящия се интерфейс на триене.
В специфичните състави на спирачно триене, изследвани от Ким и съавторите, промяната на съдържанието на фенолна смола променя измереното трибологично поведение. Тази констатация е ограничена до формулировките и условията на изпитване, изследвани в това проучване, и не трябва да се обобщава за всички смоли, фрикционни материали или условия на спиране.
Не може да се претендира за конкретно съдържание на смола, което да гарантира стабилно триене при всички работни условия без доказателства за конкретно приложение.
Износване и цялост на материала
Смоляната матрица допринася за целостта на втвърдения фрикционен композит чрез свързване на неговите съставки. Промяната на съдържанието на свързващо вещество, заедно с избраната схема за заместване, може да промени непрекъснатостта на матрицата, порьозността, задържането на компонентите и измереното поведение при износване. Посоката и степента на тези промени трябва да се определят за конкретната формулировка.
Поведението при износване отразява взаимодействията между композита, свързващата повърхност, развиващия се слой на триене и условията на изпитване. Повърхностите на органичните спирачни накладки могат да развият контактни плата и фрикционни слоеве по време на плъзгане. Тези наблюдения предоставят полезен интерфейсен контекст, но не установяват универсален ефект на съдържанието на смола.
Поради това трябва да се установи приемлив диапазон на съдържание на смола за характеристики на износване спрямо специфични за формулата условия на изпитване и критерии за приемане.
Термична реакция, избледняване и възстановяване
Фенолните смоли могат да претърпят термични и термоокислителни промени по време на излагане на повишена температура. Измерената реакция зависи от химическия състав на смолата, състоянието на втвърдяване, атмосферата и термичната история.
Затихването и възстановяването са измерени реакции на целия фрикционен материал и свързваща система при определен цикъл на изпитване. Съдържанието на свързващо вещество и термичното поведение на смолата може да са от значение, но нито едното не може да се тълкува независимо от пълната формула, производственото състояние и работните условия.
Термичното поведение на ниво смола не предсказва само по себе си състоянието или ефективността на триещата се повърхност, поведението на избледняване и възстановяване или ефективността на спиране на ниво система.
Съображения за механична якост и обработка
Механичните и размерните свойства зависят от формулировката. Промяната на съдържанието на смола, заедно със свързаната схема на заместване и реакцията на обработка, може да повлияе на плътността на композита, порьозността, състоянието на втвърдяване и измерените механични свойства. Не трябва да се приема универсална монотонна връзка или единичен оптимум.
Поведението на размерите зависи от втвърдената формула, историята на производството, ориентацията на образеца и специфичните условия на околната среда и натоварване. Подходящите тестове на ниво материал могат да подпомогнат скрининга на формулата или контрола на качеството, но те не прогнозират директно спирачната ефективност на ниво система.
Установяване на специфичен за формулата диапазон на съдържание на смола
За дадено приложение подходящото съдържание на смола трябва да се третира като квалифициран диапазон, специфичен за формулировката, а не като универсален оптимум. Една оценка може да вземе предвид:
1. Вариране на съдържанието на смола в съответния диапазон, като се използва ясно дефинирана схема за заместване или нормализиране.
2. Измерване на триенето, износването, механичните реакции и реакциите на обработка с помощта на определени методи.
3. Оценяване на компромиси между съответните показатели, технологичност и търговски критерии.
4. Потвърждаване на съвместимостта с представителни условия на производство.
Подходящите нива на съдържание, количествата на пробите, методите за изпитване и критериите за приемане зависят от приложението и плана за квалификация. Тази рамка не е универсално изискване за тестване.
Съдържание на смола, което осигурява приемливи резултати в една формулировка, може да е неподходящо за друга. Документацията на доставчика и техническата комуникация може да информират за предварителен скрининг, но дизайнът на формулата и квалификацията изискват оценка за конкретно приложение.
Документация на доставчика и техническа комуникация
Клиенти оценяватфенолна смола за фрикционни материалиможе да поиска налични технически листове с данни, информационни листове за безопасност, продуктови спецификации, сертификати за анализ и примерна документация.
Листът с технически данни може да докладва избрани типични свойства, информация за обработка или указания за съхранение, в зависимост от класа и доставчика. Типичните стойности не са непременно гарантирани спецификации.
Информационният лист за безопасност предоставя информация за съобщаване на опасности и работа с доставения продукт. Той не демонстрира триене, износване, избледняване, NVH, издръжливост, безопасност или регулаторни характеристики в завършен фрикционен материал.
Значението на продуктовата спецификация или сертификата за анализ зависи от свойствата, методите за изпитване, допустимите граници и договореностите за вземане на проби, договорени между страните.
За технически обмен клиентите могат да опишат:
1. Предвидената категория сух фрикционен материал.
2. Видът на смолата и физическата форма на доставка.
3. Основата за изчисление, използвана за съдържанието на смола.
4. Схемата за заместване на формулировката и съответните ограничения на процеса.
5. Целеви свойства, условия на изпитване и критерии за приемане.
Контакт
Индустриалните клиенти могат да се свържат с доставчика, за да поискат налична продуктова документация и да обсъдят предварителните изисквания за материалите.
Предварителната комуникация не установява подходящ диапазон на съдържание на смола или гарантира крайно триене, износване, избледняване, NVH, издръжливост, безопасност или регулаторни характеристики. Окончателната квалификация изисква оценка на пълната формула при представителни условия на производство и употреба.
Заключение
Съдържанието на фенолна смола е важна променлива във формулировката на сухите фрикционни материали. Той може да повлияе на трибологичните, механичните, термичните и обработващите реакции на композита, но неговите ефекти по своята същност зависят от формулировката.
Необходима е специфична оценка на формулировката, като се използват определени методи за изпитване и критерии за приемане, за да се установи приемлив диапазон на съдържание на смола. Следователно изборът на материал трябва да се основава на документирани промени във формулировката, представителни тестове и специфични за приложението изисквания, а не на общи правила за ниско, умерено или високо съдържание на смола.
Референции
[1] Gardziella, A., Pilato, LA, & Knop, A. (2000). Фенолни смоли: химия, приложения, стандартизация, безопасност и екология (2-ро издание). Спрингер Берлин, Хайделберг. https://doi.org/10.1007/978-3-662-04101-7
[2] Blau, PJ (2001). Значението и използването на коефициента на триене. Tribology International, 34 (9), 585–591. https://doi.org/10.1016/S0301-679X(01)00050-0
[3] Eriksson, M., & Jacobson, S. (2000). Трибологични повърхности на органични спирачни накладки. Tribology International, 33 (12), 817–827. https://doi.org/10.1016/S0301-679X(00)00127-4
[4] Kim, YC, Cho, MH, Kim, SJ, & Jang, H. (2008). Ефектът на съдържанието на фенолна смола върху трибологичните свойства на спирачните фрикционни материали. Носете, 264 (11–12), 931–936. https://doi.org/10.1016/j.wear.2007.07.005