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纸基摩擦材料的真空浸胶
杭州 沈焕榮
浸胶是纸基摩擦材料生产过程中的重要工序，浸胶工艺直接影响到纸基
摩擦材料的性能。因为纸基摩擦材料是通过浸胶的工艺将各组分材料链接在
一起的，以有机溶剂为载体将粘结材料浸入纸张内部，通过晾干、固化、热
压制成纸基摩擦层胚料。
在纸基摩擦材料的组分分类中，把这类摩擦层各组分粘结用的摩擦材料
专用粘结剂称为粘结组分(俗称胶),粘结剂要求具有良好的基体亲和力和热
固化效果,有较高的耐温性能和热稳定性能,同时具有足够的机械强度和抗
老化性能。
一．浸胶原理
浸胶方法基本上可以分为两类，一类是常压浸胶，一类是真空浸胶。常
压浸胶设备比较简单，把纸基摩擦材料纸张直接浸入容器内，胶液面完全淹
没纸张即可，浸胶时间在1-2小时。由于纸张内部有大量空隙，当胶浸入内
部空隙时，空隙中的空气向外排出，因胶有一定的黏度，空气的排出受到较
大的阻力，另一方面胶进入空隙时，由于胶的黏度较高具有较高的表面张力
和摩擦材料的各组分材料的湿润性能较差，胶浸入空隙也受到阻力，所以常
压浸胶尽管时间较长，但是很难使纸张内部浸透。纸张越厚；胶的黏度越高
浸胶的效果越差。
在浸胶浸胶过程中。当纸张提出胶液时有一滤胶过程，需要将纸张表面
和纸张内部多余的胶液滤干，滤干过程实际就是胶液的流动过程，在常压浸
胶过程中，纸张提出胶液时完全暴露在空气中，由于胶液溶剂迅速挥发，使
表面胶液迅速凝固，阻止了胶液的流动，使表面和内部的多余胶液不能有效
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的滤干，结果纸张内部空隙胶过多，使内部孔隙率下降，纸张表面胶过多。
如果在密封状态下滤胶，由于容器内的饱和蒸汽压的作用，纸张表面的胶液
基本上不挥发，胶液有充分的流动时间，纸张多余的胶液得到充分的滤干。
由于常压浸胶的居多缺点，在生产实践中不断改进，设计出全密封真空
浸胶设备。真空浸胶具有较好的气密性，可以使真空度达-0.08Mpa以下（真
空表读数）。由于较高的真空度使浸入胶液中的纸张内部空气迅速抽出（此
时胶液面产生大量气泡），使胶液因负压而进入纸张空隙，达到纸张的胶液
彻底浸透的目的。真空浸胶是密封容器，待浸胶结束（胶液表面没有气泡产
生，说明胶已经浸透，浸胶时间大概5-10分钟），胶液从容器底部抽出，此
时开始滤胶，由于滤胶过程是在密封容器的饱和蒸汽压中进行，溶剂几乎不
挥发，所以纸张表面胶液不会凝固，胶液有较好的流动性而把多余的胶基本
滤干。
二．粘结剂
酚醛树脂是一种最典型人工合成树脂,价格低廉,生产工艺和生产设备
简单而且具有优异的力学性能,电绝缘性能和良好的成型加工性能,被广泛
应用于固结模具、涂附模具、耐温隔热材料、磨料、磨具粘结剂和无石棉摩
擦材料等领域。但由于酚醛树脂的结构是酚羟基和亚甲基容易氧化,耐热性
能受到影响,用酚醛树脂作为粘结剂制造的纸基摩擦材料往往会产生机械强
度低、热分解温度低、噪音大、性能稳定性差等问题。
由于酚醛树脂是较理想的粘结材料,但又存在不足,人们研制了腰鼓壳
油改性酚醛树脂改变了这一状况。以腰鼓壳油为改性剂与酚醛树脂化学反应
形成交联,由于腰鼓壳油的主要成分是腰鼓酚和是腰鼓酚的衍生物,可以与
醛类反应。从而得到腰鼓壳油改性酚醛树脂。在纸基摩擦材料中使用了腰鼓
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壳油改性酚醛树脂明显改善了摩擦材料的耐热性能,热分解温度可达400℃
以上,有效改善了摩擦材料的热衰退现象。韧性增强,抗机械冲击而断裂能力
提高,磨耗降低。在摩擦过程中所产生的碳油膜均匀而有韧性,不易破坏。降
低噪音,提高摩擦系数的稳定性。实践证明腰鼓壳油改性酚醛树脂在纸基摩
擦材料中的综合性能优于酚醛树脂。近年来又研制了三聚氰胺腰鼓壳油改性
酚醛树脂,也得到了一些企业的使用。
腰果壳油改性酚醛树脂又称腰果油改性酚醛补强树脂，是红棕色液态或
固态半透明物质。固态物的软化点100-108℃。溶于乙醇、醋酸乙酯、甲苯
等，不溶于水。固态腰果壳油改性酚醛树脂使用前必须在搅拌桶内加入溶剂
进行搅拌,使固体彻底溶解制成液态腰果壳油改性酚醛树脂。液态腰果壳油
改性酚醛树脂也不能直接使用，因为固体含量在65%-75%，所以有较高的黏
度，流动性和渗透性较差，在浸胶前必须加入适当溶剂进行稀释，稀释程度
可以用普通的液体玻璃比重计测量，一般比重计显示刻度为0.88-0.95即可，
在实际操作中根据纸基摩擦材料的含胶量来决定黏度，黏度越大纸基摩擦材
料的含胶量越大，反之摩擦材料的含胶量越小。
三．含胶量的测定
含胶量是指浸胶后纸张浸入的实际干胶含量,以纸张浸胶前后的增量百
分比计算。测定方法如下：
取不小于600cm²的干燥纸张数张（数量越多数据越准确），称重，按常
规浸胶工艺经过浸胶、滤胶、晾干、热烘固化、冷却、称重后计算出干胶含
量百分比。计算公式：
浸胶后重量-浸胶前重量
干胶含量% = --------------------×100
浸胶后重量
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四．浸胶设备
真空浸胶设备由浸胶槽、浸胶槽盖滑道、安全回液罐、真空泵组成，整
套设备可以自制，也可以向专业制造商购买。
有两只浸胶槽，浸胶槽底部有管道和转槽阀连接，槽体由8-10毫米钢
板焊接制成，法兰焊接后整体加工，由于槽盖较重，需要安装槽盖滑动装置。
槽盖还装有两个回弹机构，当法兰螺栓松开后槽盖自动弹起，滑动到两槽中
间。槽底的搁架是为了支撑浸胶框与槽底保持距离,便于滤胶,而且不使沉淀
物上浮。槽盖一侧装6分三通，一端接放空球阀,另一端接真空阀，用加筋
塑料管连接。（下图所示）
真空表
安全回液罐 连接真空泵
真空阀1 真空阀2
放空阀1 放空阀2
观察窗
胶槽1 胶槽2
转胶阀 槽底搁架
纸基浸胶设备示意图
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安全回液罐的作用是保护真空泵，因为抽真空时会产生大量气泡，由于
气泡不会立刻消失，有时会流入真空泵，引起真空泵故障，因此在真空泵前
面安装一个高位罐，罐内有多层网隔离，使胶气泡在此得到缓冲消泡，当关
闭真空泵时胶液自动回流至浸胶槽。为了有较好的回流效果, 安全回液罐底
部与地面高度不小于1200mm。安全回液罐法兰盖安装真空表，便于操作时观
察真空度。
真空泵配用2X-8A，电机功率1.1kw。真空泵出气口用管道接至室外放
空。
浸胶槽建议内尺寸长1100×宽450×高800mm。每槽可以浸胶数量为：
1000mm×600mm的纸张120片。每槽每次浸胶ø200mm的纸片1800片，ø120
mm的纸片4800片。工作效率高，胶的消耗量为常压浸胶的60%，明显降低
浸胶成本。
五.设备安装
如果是购买的设备安装比较容易,关键做好以下几点:
1.保证容器和管道有较好的密封性能,方法是抽真空试验,当真空
度达到-0.08Mpa以下，关闭真空泵，真空度保持基本不变，说明密封
比较好，否则有漏气现象，需要找出漏气部位修复。
2.调整好浸胶槽盖的滑动机构，使浸胶槽盖滑动灵活，推拉自如。
3.安装好0.5吨电动葫芦，准备好浸胶框的吊钩。
六．操作流程
1.配胶：关闭转胶阀，在浸胶槽1配胶，胶液高度大约是浸胶槽高
度的70%,用玻璃比重计测量胶液比重，用稀释剂或原胶调整比重，使
胶液比重达到使用要求。
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2.浸胶槽1浸胶：将浸胶框吊入浸胶槽1，观察液面是否完全浸没
纸张，如果液面不够需要添加胶液，必须保证纸张完全浸没。拉回槽盖
拧紧法兰螺栓，打开真空阀1，其他阀门全部关闭。抽真空,真空度的
不断升高时在观察窗中可以观察到胶液表面产生大量气泡,大约5-10
分钟气泡逐渐消退,直至基本无气泡产生,说明纸张的胶已浸透。
3. 滤胶：关闭真空泵，打开真空阀2、放空阀1（注意放空阀要慢
慢打开）。关闭真空阀1、放空阀2。然后打开转胶阀。启动真空泵。
在浸胶槽2的观察窗中观察到胶液有翻滚现象说明胶液已经抽到浸胶
槽2。先关闭转胶阀和放空阀1，后关闭真空泵。浸胶后的纸张在密封
状态下滤胶，滤胶过程大约20-30分钟。
4.浸胶槽2浸胶：在滤胶的同时，打开放空阀2，松开浸胶槽2法
兰螺栓，移开浸胶槽盖。吊入已经装好纸张的另一个浸胶框。添加胶液
至纸张全部浸没，移回法兰盖，拧紧法兰螺栓，关闭放空阀2，启动真
空泵，浸胶槽2开始浸胶。重复以上过程两浸胶槽交替进行。
5.纸张晾干：打开浸胶槽盖，吊出浸胶框，纸张与铁丝网一起放到
晾干车上。（晾干车是20层左右，可以推动）
七．浸胶框装纸的方法
浸胶框是一个无盖的焊接框架，一侧面可以打开，打开的侧面朝上，
装框的方法是一层铁丝网一层纸，装满框后，把打开的侧面合上固定，
吊装时开口面朝上，相当于转动了90°。实际上就是平着装框，垂直
浸胶。垂直浸胶有利于胶液的进入和滤干。
铁丝网建议使用市购的铁丝网，宽度1000mm，铁丝直径1.2mm，孔
径10×10mm以上。裁剪宽度600mm。裁剪边缘用切割烧平，感觉不扎
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手为合格。数量根据生产量而定。
以上方法是经过多年实践，证明该设备具有操作方便，生产效率高，
原材料消耗低等优点，推荐给从事纸基摩擦材料生产和研究的朋友参考
共享。欢迎共同探讨。
2014-10-10