ความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันของเรซินฟีนอลส่งผลต่อวัสดุเสียดทานอย่างไร?

การแนะนำ

เรซินฟีนอลสำหรับวัสดุเสียดสีโดยทั่วไปจะใช้เป็นสารยึดเกาะแบบเทอร์โมเซตติงในสูตรแรงเสียดทานแห้งแบบอินทรีย์หลายสูตร โดยให้ความสมบูรณ์ของโครงสร้างโดยการยึดเกาะเส้นใย สารตัวเติม สารปรับแรงเสียดทาน สารกัดกร่อน และสารหล่อลื่นที่เป็นของแข็งให้เป็นเมทริกซ์ที่เชื่อมโยงกัน สำหรับวิศวกรฝ่ายจัดซื้อ ผู้จัดการคุณภาพ และผู้เชี่ยวชาญด้านการกำหนดสูตร การทำความเข้าใจว่าพฤติกรรมของเรซินภายใต้อิทธิพลของความเครียดจากความร้อนและออกซิเดชันอย่างไร แต่ไม่ได้ระบุประสิทธิภาพของแรงเสียดทานของวัสดุอย่างอิสระถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการประเมินซัพพลายเออร์และการเลือกวัสดุโดยอาศัยข้อมูล

บทความนี้จะตรวจสอบพฤติกรรมเทอร์โมออกซิเดชั่นของสารยึดเกาะฟีนอลิกในวัสดุเสียดสีเบรกแห้ง โดยเน้นที่สี่ด้าน:

1. ความแตกต่างระหว่างเสถียรภาพทางความร้อน การย่อยสลายเนื่องจากความร้อน การย่อยสลายด้วยเทอร์โมออกซิเดชัน และความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชัน

2. ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อพฤติกรรมออกซิเดชันที่ระดับเรซินและคอมโพสิต

3. ความสัมพันธ์ระหว่างข้อมูลการทดสอบระดับเรซินกับประสิทธิภาพของส่วนประกอบขั้นสุดท้าย

4. กรอบการทำงานสำหรับการประเมินคำกล่าวอ้างของซัพพลายเออร์เกี่ยวกับคุณสมบัติที่เกี่ยวข้องกับออกซิเดชัน

การอภิปรายมุ่งเน้นไปที่วัสดุเสียดสีเบรกแห้งแบบอินทรีย์เป็นหลัก เช่น ผ้าเบรกและผ้าเบรกรถยนต์ ระบบเสียดทานแบบเปียก การใช้งานทางรถไฟ และการใช้งานด้านการบินและอวกาศอาจมีข้อกำหนดด้านการกำหนดสูตร ประวัติความร้อน วิธีทดสอบ และเกณฑ์คุณสมบัติที่แตกต่างกันที่ไม่ได้ระบุไว้ในที่นี้

แนวคิดหลัก: ความเสถียรทางความร้อน การย่อยสลาย และความต้านทานต่อออกซิเดชัน

เรซินฟีนอลเนื่องจากเป็นเทอร์โมเซตติงโพลีเมอร์ จะมีการเปลี่ยนแปลงทางเคมีและกายภาพเมื่อสัมผัสกับอุณหภูมิที่สูงขึ้น การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้มักอธิบายโดยใช้คำที่เกี่ยวข้องกันแต่ไม่สามารถใช้แทนกันได้

เสถียรภาพทางความร้อน

เสถียรภาพทางความร้อนโดยทั่วไปหมายถึงความสามารถของวัสดุในการต้านทานการเปลี่ยนแปลงทางเคมีหรือโครงสร้างภายใต้ความร้อน

การย่อยสลายด้วยความร้อน

การย่อยสลายด้วยความร้อนอธิบายถึงการสลายหรือการเปลี่ยนแปลงของโครงสร้างโพลีเมอร์ภายใต้ความร้อน และอาจเกี่ยวข้องกับกระบวนการต่างๆ เช่น การแยกส่วนพันธะ การเชื่อมขวางเพิ่มเติม และการระเหย

การย่อยสลายด้วยความร้อนออกซิเดชั่น

การย่อยสลายด้วยความร้อนออกซิเดชั่นหมายถึงการย่อยสลายด้วยความร้อนเมื่อมีออกซิเจน ความก้าวหน้าและผลิตภัณฑ์อาจแตกต่างจากที่สังเกตได้ภายใต้สภาวะเฉื่อย

ความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชัน

ความต้านทานต่อออกซิเดชันหมายถึงความสามารถของวัสดุในการต้านทานหรือชะลอการเกิดออกซิเดชันภายใต้สภาวะอุณหภูมิ บรรยากาศ และเวลาสัมผัสที่กำหนด

เรซินฟีนอลสามารถผลิตสารตกค้างที่เป็นคาร์บอนจำนวนมากในระหว่างการสลายตัวด้วยความร้อน สารตกค้างที่เกิดขึ้นอาจส่งผลต่อการย่อยสลายในภายหลัง แต่พฤติกรรมของมันขึ้นอยู่กับเรซิน สถานะการแข็งตัว สูตรผสม และสภาวะการรับสัมผัส ผลผลิตถ่านที่วัดได้ภายใต้บรรยากาศเฉื่อยไม่ควรถือเป็นตัวทำนายโดยตรงของพฤติกรรมเทอร์โมออกซิเดชั่นในอากาศ

ปัจจัยที่ส่งผลต่อพฤติกรรมเทอร์โมออกซิเดชั่น

การตอบสนองทางเทอร์โมออกซิเดชั่นของฟีนอลิกเรซินไม่ใช่คุณสมบัติคงที่และปราศจากบริบท การตอบสนองที่วัดได้ขึ้นอยู่กับตัวแปรหลายตัว

ประเภทเรซินและระบบการปรับเปลี่ยน

เคมีของโนโวแลคและรีโซล รวมถึงวิธีการดัดแปลงที่แตกต่างกัน สามารถแสดงความแตกต่างกันได้การตอบสนองทางความร้อน.

สถานะของการรักษา

สถานะการบ่มและโครงสร้างเครือข่ายที่เกิดขึ้นอาจส่งผลต่อการตอบสนองทางความร้อนและออกซิเดชันที่วัดได้ ทิศทางและขนาดของผลกระทบนี้ขึ้นอยู่กับระบบและสภาวะการทดสอบเฉพาะ

สภาวะการรับสัมผัส

ประวัติอุณหภูมิ ระยะเวลาการสัมผัส บรรยากาศ และรูปทรงของชิ้นงานสามารถส่งผลต่อผลลัพธ์ที่วัดได้

สูตรที่สมบูรณ์

เส้นใย สารตัวเติม ตัวปรับแรงเสียดทาน สารกัดกร่อน สารหล่อลื่น และส่วนประกอบที่เป็นโลหะ สามารถเปลี่ยนการตอบสนองทางความร้อนของคอมโพสิตได้ ต้องประเมินผลรวมของพวกมันในสูตรเฉพาะ

ด้วยเหตุนี้ ข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับออกซิเดชันที่ได้รับจากเรซินที่เรียบร้อยหรือที่แข็งตัวแล้วจึงไม่สามารถถ่ายโอนโดยตรงเพื่อคาดการณ์ประสิทธิภาพของวัสดุเสียดสีที่สมบูรณ์ได้

การทดสอบระดับเรซินเทียบกับประสิทธิภาพระดับคอมโพสิต

คุณสมบัติทางความร้อนที่แสดงผ่านการทดสอบในห้องปฏิบัติการของเรซิน เช่น การวิเคราะห์เทอร์โมกราวิเมตริกของชิ้นงานที่บ่มแล้ว หรือการวัดค่าความร้อนด้วยการสแกนดิฟเฟอเรนเชียลของพฤติกรรมการบ่ม จะไม่ทำนายโดยอัตโนมัติ:

1. ค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีหรือความเสถียรของแรงเสียดทานภายใต้สภาวะการเบรก

2. ลักษณะการซีดจางและการฟื้นตัวระหว่างรอบการเบรก

3. อัตราการสึกหรอในการใช้งานเบรกโดยเฉพาะ

4. ลักษณะเสียง การสั่นสะเทือน หรือความกระด้าง

5. อายุการใช้งานของส่วนประกอบ

6. ความปลอดภัยของระบบเบรก

ประสิทธิภาพของวัสดุเสียดสีที่สมบูรณ์นั้นขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาระหว่างองค์ประกอบของสูตร สภาวะการผลิต สถานะการบ่ม สภาวะการทำงาน และการออกแบบระบบเบรก

ในสูตรแรงเสียดทานเบรกเฉพาะสูตรหนึ่ง การเปลี่ยนแปลงปริมาณฟีนอลิกเรซินได้เปลี่ยนแปลงพฤติกรรมไตรโบโลยีที่วัดได้ การค้นพบนี้ไม่ควรครอบคลุมเรซิน สูตรผสม หรือสภาวะการเบรกทั้งหมด

พื้นผิวเสียดสียังพัฒนาขึ้นระหว่างการทำงานอีกด้วย การวิจัยเกี่ยวกับผ้าเบรกออร์แกนิกอธิบายถึงจุดสัมผัสและการพัฒนาชั้นแรงเสียดทานที่ส่วนต่อประสานระหว่างผ้าเบรกและดิสก์ กระบวนการเชื่อมต่อเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าเหตุใดพฤติกรรมของวัสดุเสียดสีที่เสร็จแล้วจึงไม่สามารถอนุมานได้จากข้อมูลความร้อนระดับเรซินเพียงอย่างเดียว

ในวัสดุเสียดทานแบบหลายเฟสจำเพาะที่ตรวจสอบโดย Hong และผู้เขียนร่วม การเปลี่ยนเมทริกซ์ฟีนอลิกเรซินมีความสัมพันธ์กับความแตกต่างในพฤติกรรมการสึกหรอที่สังเกตได้ ผลลัพธ์นี้เกี่ยวข้องกับสูตรและสภาวะการทดสอบที่ตรวจสอบในการศึกษานั้น และไม่ได้สร้างความสัมพันธ์สากลระหว่างความต้านทานต่อออกซิเดชันและการสึกหรอ

แนวทางการประเมินพฤติกรรมเทอร์โมออกซิเดชั่น

แนวทางต่อไปนี้อาจเป็นส่วนหนึ่งของโปรแกรมการพัฒนาวัสดุหรือการรับรองคุณสมบัติของซัพพลายเออร์ เกณฑ์ความเกี่ยวข้องและการยอมรับขึ้นอยู่กับข้อกำหนดการสมัครและคุณสมบัติของลูกค้า

การแสดงลักษณะเฉพาะระดับเรซิน

การวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงน้ำหนักโดยอาศัยความร้อนในอากาศและบรรยากาศเฉื่อยสามารถใช้เพื่อเปรียบเทียบพฤติกรรมการเปลี่ยนแปลงมวลภายใต้โปรแกรมอุณหภูมิที่ควบคุมได้ การเปรียบเทียบผลลัพธ์อาจช่วยแยกแยะการตอบสนองที่เกี่ยวข้องกับออกซิเดชันจากการย่อยสลายภายใต้สภาวะที่จำกัดด้วยออกซิเจน แต่การเปรียบเทียบไม่ได้สร้างกลไกการย่อยสลายโดยสมบูรณ์ที่ส่วนต่อประสานการเสียดสีด้วยตัวมันเอง

สามารถใช้ดิฟเฟอเรนเชียลสแกนนิงแคลอริเมทรีเพื่อสังเกตเหตุการณ์ที่เกี่ยวข้องกับการหายหรือการเปลี่ยนแปลงทางความร้อนตามความเหมาะสม การตีความขึ้นอยู่กับวัสดุ การเตรียมตัวอย่าง ประวัติความร้อน บรรยากาศ และวิธีการที่เลือก

การบ่มด้วยความร้อนด้วยเรซินที่บ่มแล้ว

ชิ้นงานเรซินที่บ่มแล้วอาจสัมผัสกับอุณหภูมิและบรรยากาศที่ถูกควบคุมในช่วงเวลาที่กำหนด การเปลี่ยนแปลงมวล ขนาด หรือคุณสมบัติทางกลที่เลือกอาจถูกประเมิน ผลลัพธ์จะใช้กับชิ้นงานทดสอบ สภาวะการสัมผัส และวิธีการทดสอบที่ระบุไว้เท่านั้น

การประเมินระดับคอมโพสิต

วัสดุเสียดสีที่สมบูรณ์ควรได้รับการประเมินโดยใช้กระบวนการเสียดสีและการสึกหรอที่เป็นมาตรฐานหรือที่ลูกค้ากำหนดอย่างเหมาะสม การตรวจสอบพื้นผิวหลังการทดสอบอาจใช้เพื่อระบุลักษณะพื้นผิวสัมผัส ชั้นแรงเสียดทาน และคุณลักษณะการสึกหรอที่สังเกตได้

แนวทางเหล่านี้ไม่ได้คาดการณ์อายุการใช้งานภาคสนาม การซีดจาง การสึกหรอ NVH หรือความปลอดภัยโดยตรงโดยไม่มีระดับการกำหนดสูตร และการตรวจสอบระดับระบบ (ถ้ามี)

สิ่งที่การทดสอบเทอร์โมออกซิเดชั่นสามารถระบุได้และไม่สามารถระบุได้

เมื่อตีความภายในเกณฑ์วิธีที่สอดคล้องกัน การทดสอบแบบควบคุมอาจบ่งชี้:

1. พฤติกรรมการเปลี่ยนแปลงมวลสัมพัทธ์ของชิ้นงานเรซินที่บ่มแล้วภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด

2. การตอบสนองทางความร้อนเปรียบเทียบระหว่างเกรดเรซินที่ทดสอบโดยใช้วิธีการเดียวกัน

3. การก่อตัวของสารตกค้างหรือการเปลี่ยนแปลงพื้นผิวภายใต้โปรแกรมอุณหภูมิและบรรยากาศที่เลือก

4. การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติที่เลือกตามการสัมผัสความร้อนตามที่กำหนด

หากไม่มีการตรวจสอบเฉพาะสูตร ผลลัพธ์ระดับเรซินจะไม่สามารถสร้าง:

1. ค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีหรือความเสถียรของแรงเสียดทานภายใต้สภาวะการเบรก

2. อัตราการสึกหรอหรืออายุการใช้งานของวัสดุเสียดสีสำเร็จรูป

3. ความต้านทานจางลงหรือพฤติกรรมการฟื้นตัว

4. ประสิทธิภาพ NVH

5. ความปลอดภัยของระบบเบรกหรือการปฏิบัติตามกฎระเบียบ

ความสัมพันธ์ระหว่างการเกิดออกซิเดชันของเรซินและการเสื่อมสภาพของวัสดุจากการเสียดสีไม่ใช่ความสัมพันธ์ระหว่างเหตุและผลเชิงเส้นธรรมดา การเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพการเสียดสีที่อุณหภูมิสูงอาจเกี่ยวข้องกับกระบวนการทางความร้อน เคมี ทางกล และทางผิวที่มีปฏิกิริยาโต้ตอบ และไม่ควรเป็นผลมาจากการเกิดออกซิเดชันของเรซินเพียงอย่างเดียว

การสื่อสารและเอกสารของซัพพลายเออร์

ลูกค้าอุตสาหกรรมอาจขอเอกสารประกอบของซัพพลายเออร์ในระหว่างการประเมินวัสดุเบื้องต้น

เอกสารข้อมูลทางเทคนิค

เอกสารข้อมูลทางเทคนิคให้ข้อมูลเกรดที่เผยแพร่ ซึ่งอาจรวมถึงคุณสมบัติทางความร้อนโดยทั่วไป รูปแบบทางกายภาพ คำแนะนำในการประมวลผล และคำแนะนำในการเก็บรักษา ค่าทั่วไปไม่รับประกันข้อกำหนดจำเพาะเสมอไป

เอกสารข้อมูลความปลอดภัย

เอกสารข้อมูลความปลอดภัยให้ข้อมูลการสื่อสารความเป็นอันตราย การจัดการ การตอบสนองฉุกเฉิน และการกำจัดผลิตภัณฑ์ที่ให้มา พวกเขาไม่ได้แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพการเสียดสี

ข้อมูลจำเพาะของผลิตภัณฑ์ที่ตกลงกัน

ข้อมูลจำเพาะของผลิตภัณฑ์ที่ตกลงกันอาจกำหนดเกณฑ์การยอมรับ วิธีทดสอบ และช่วงที่อนุญาตสำหรับคุณสมบัติที่กำหนด

ลูกค้ายังสามารถขอข้อมูลการจัดเก็บและการจัดการและตัวอย่างตัวแทนสำหรับการประเมินภายใต้สูตร การผลิต และเงื่อนไขการทดสอบของตนเอง

ในระหว่างการสนทนาเบื้องต้น ลูกค้าอาจระบุหมวดหมู่วัสดุเสียดทานที่ต้องการ ฟังก์ชั่นเรซินที่ต้องการ แบบฟอร์มการจัดหาที่ต้องการ ข้อจำกัดในการประมวลผลที่เกี่ยวข้อง คุณสมบัติเป้าหมาย ข้อกำหนดด้านเอกสารประกอบ และเกณฑ์คุณสมบัติที่เกี่ยวข้อง

การสื่อสารทางเทคนิคหรือเชิงพาณิชย์เบื้องต้นไม่ได้กำหนดความเหมาะสมของผลิตภัณฑ์ ประสิทธิภาพการเสียดสี ความต่อเนื่องในการจัดหา ความปลอดภัย หรือการปฏิบัติตามกฎระเบียบ การอนุมัติขั้นสุดท้ายควรเป็นไปตามกระบวนการตรวจสอบคุณสมบัติที่เกี่ยวข้องของลูกค้าภายใต้การกำหนดสูตร การผลิต และเงื่อนไขการใช้งานที่เป็นตัวแทน

บทสรุป

พฤติกรรมเทอร์โมออกซิเดชั่นของฟีนอลเรซินเป็นข้อพิจารณาที่เกี่ยวข้องในการพัฒนาและการจัดหาวัสดุเสียดสีเบรกแห้ง แต่ต้องได้รับการตีความภายในขอบเขตการทดสอบที่กำหนดไว้ การตอบสนองที่วัดได้ขึ้นอยู่กับเคมีของเรซิน สถานะการบ่ม โปรแกรมอุณหภูมิ บรรยากาศ ระยะเวลาการสัมผัส รูปแบบของชิ้นงานทดสอบ และสูตรผสมที่สมบูรณ์

ข้อมูลความร้อนระดับเรซินไม่ได้คาดการณ์ประสิทธิภาพการเสียดสี การสึกหรอ การซีดจาง NVH อายุการใช้งาน หรือความปลอดภัยโดยอัตโนมัติ ดังนั้นการเลือกวัสดุจึงควรรวมคุณลักษณะระดับเรซินที่เหมาะสมเข้ากับการทดสอบสูตรผสมที่สมบูรณ์ และคุณสมบัติระดับส่วนประกอบหรือระบบ ในกรณีที่จำเป็น

ข้อกล่าวอ้างของซัพพลายเออร์เกี่ยวกับความต้านทานต่อออกซิเดชันหรือคุณสมบัติทางความร้อนที่เกี่ยวข้องควรได้รับการประเมินโดยใช้เอกสารปัจจุบัน วัสดุที่เป็นตัวแทน เงื่อนไขการทดสอบที่เข้าใจร่วมกัน และการตรวจสอบความถูกต้องเฉพาะการใช้งาน

อ้างอิง

[1] Gardziella, A., Pilato, LA, & Knop, A. (2000) เรซินฟีนอล: เคมี การประยุกต์ มาตรฐาน ความปลอดภัย และนิเวศวิทยา (ฉบับพิมพ์ครั้งที่ 2) สปริงเกอร์ เบอร์ลิน, ไฮเดลเบิร์ก. https://doi.org/10.1007/978-3-662-04101-7

[2] Kim, YC, Cho, MH, Kim, SJ, & Jang, H. (2008) ผลของปริมาณฟีนอลเรซินต่อคุณสมบัติไตรโบโลยีของวัสดุเสียดสีเบรก สวม, 264(11–12), 931–936. https://doi.org/10.1016/j.wear.2007.07.005

(3) Eriksson, M. , & Jacobson, S. (2000) พื้นผิวไตรโบโลยีของผ้าเบรกออร์แกนิก ไทรโบโลยีอินเตอร์เนชั่นแนล, 33(12), 817–827. https://doi.org/10.1016/S0301-679X(00)00127-4

[4] Hong, US, Jung, SL, Cho, KH, Cho, MH, Kim, SJ, & Jang, H. (2009) กลไกการสึกหรอของวัสดุเสียดสีหลายเฟสที่มีเมทริกซ์เรซินฟีนอลต่างกัน สวม, 266(7–8), 739–744. https://doi.org/10.1016/j.wear.2008.08.008