臺灣博碩士論文加值系統

摘要

本研究是利用都市廢棄物經無害化處理後，高溫熔吹成岩礦纖維，取代傳統石綿及一般纖維，期盼製備成耐熱型摩擦材料用於汽車煞車片，以充分運用資源，達到環保及資源再利用的世界潮流。
都市廢棄物經行政院原子能委員會核能研究所「電漿專案」處理後，製備成岩礦纖維，以不同之石墨或玻璃高溫熔吹成不同性質纖維，並加入不同比例酚醛樹脂混拌成原始材料，並區分兩階段實驗，第一階段經不同製程溫度(100~300℃)及全因子實驗設計法進行分析，比較熱壓模造煞車摩擦複材的研究。摩擦複合材料為含玻璃纖維20％或石墨3％的岩礦複合纖維與酚醛樹脂，以不同比例（0~60 wt.% 岩礦複合纖維）放置球磨機混拌15分鐘進行有效分散，最後熱壓模造成圓盤形試件，並以往復式摩擦試驗機，進行摩擦磨耗測試，得到實驗製程溫度，作為第二階段實驗熱壓溫度。
第二階段研究採用田口實驗設計法(Taguchi method)，固定製程熱壓溫度(200℃)、控制調整熱鑄壓力、纖維含量、熱處理溫度，分析評估複材的摩擦特性，並與耐高溫之陶瓷纖維及市售商用煞車片進行摩擦性能比較。
研究發現岩礦纖維與酚醛樹脂混拌經熱壓成型後具有與陶瓷纖維相近之摩擦性能；與市售商用煞車片相比，具有更優異之摩擦性能，具有作為耐熱性摩擦材料或商用煞車片之潛力。

Abstract

In this research, it was attempted to find the new material of the brake linings for the automotive use. The raw material was made of the composite fiber mixed with the slag fiber and the different percentage graphite or the glass fiber by the melting and fiber formed technology. The slag fiber was fabricated by utilizing the ash from the incinerator, and the brake linings composite was blended phenolic resin with the different proportion (0, 40, 60 wt.%) of the composite slag fiber that with 20% glass fiber or 3% graphite fiber by stirring in ball-roll-machine for 15 minutes to disperse efficiently, and then via hot molding under different temperature (100~300℃) it was formed wear tested disk samples for the 1st step work. Wear tests were carried out by a testing machine with a steel ball on tested disk counter parts. This investigation is adopted the experimental method to estimate the wear-resistance property of the two kinds of composite materials in variation of the fiber component and hot molding temperature.
The 2nd step work was using Taguchi method in this research. The friction materials with the constant temperature (200℃) and under the different molding pressure, the content of slag fiber, the temperature of post-curing were examined to investigate friction and wear characteristics. The friction and wear characteristics of composite materials were compared to the ceramic fiber and the business brake linings pad. The results show that the composite materials had the similar characteristics to the ceramic fiber and were better than business brake linings pad in this research.

誌謝 ii
摘要 iii
ABSTRACT iv
目　錄 v
表目錄 viii
圖目錄 ix
1. 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 1
1.3 研究目的 2
1.4 文獻回顧 2
1.4.1 黏結劑 2
1.4.2 填充料 3
1.4.3 增強材料 3
2. 實驗 5
2.1 原料分析 5
2.1.1 增強纖維組成─岩礦纖維 5
2.1.2 黏結劑─酚醛樹脂 9
2.2 實驗設備 10
2.3 實驗流程 13
2.3.1 第一階段實驗 13
2.3.2 第二階段實驗 14

2.4.1 複材製備 16
2.4.2 複材摩擦性能檢測 18
2.4.3 岩礦纖維複材與市售煞車片摩擦性能分析比較 18
3. 結果與討論 21
3.1 第一階段實驗結果 21
3.2 第一階段實驗討論 22
3.2.1 摩擦係數分析比較 22
3.2.2 磨耗損失分析比較 24
3.2.3 含玻璃之岩礦纖維─酚醛之響應曲面分析 28
3.2.4 含玻璃岩礦纖維─酚醛之量測值、預測值比較及迴歸分析 30
3.2.5 含石墨岩礦纖維─酚醛之響應曲面分析 33
3.2.6 含石墨岩礦纖維─酚醛之實驗量測值、預測值比較及迴歸分析 35
3.2.7 磨耗區域顯微觀察 38
3.3 第二階段實驗 44
3.3.1 摩擦係數分析比較 45
3.3.2 磨耗損失分析比較 46
3.3.3 複材表面摩擦區域觀察 47
3.3.4以訊雜比(S/N, Signal to Noise ratio)分析比較摩擦性能 65
3.3.5 摩擦性能對應纖維含量及製程壓力之響應曲面分析 67
3.3.6 岩礦纖維─酚醛樹脂含量及製程壓力之響應曲面分析 68
3.3.7 摩擦性能對應製程熱處理溫度及壓力響應曲面之分析 70
3.3.8 岩礦纖維種類及酚醛樹脂含量響應曲面之分析 72
3.3.9 岩礦纖維與酚醛樹脂含量及熱處理溫度響應曲面之分析 74
3.4 岩礦纖維複材與陶瓷纖維之摩擦性能分析比較 75
3.5 岩礦纖維與市售商用煞車片摩擦性能分析比較 77
4. 結論 79
5. 未來研究方向 80
參考文獻 81
自傳 83

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