摩擦材料的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種摩擦材料，該摩擦材料用于汽車(chē)制動(dòng)裝置的盤(pán)式制動(dòng)器墊和制動(dòng)蹄，并且本發(fā)明的目的在于提供一種足夠穩(wěn)定的制動(dòng)力和足夠機(jī)械強(qiáng)度的摩擦材料。不含金屬或金屬合金的摩擦材料中，摩擦材料包括含水硅酸鎂和平均粒徑為10～50μm的板狀鈦酸鹽。所述板狀鈦酸鹽和所述含水硅酸鎂的含量相對(duì)于摩擦材料的總量為20～30體積%，所述板狀鈦酸鹽和所述含水硅酸鎂的體積比為12:1～5:1。另外，所述板狀鈦酸鹽的平均粒徑優(yōu)選為20～40μm，并且板狀鈦酸鹽優(yōu)選是六鈦酸鉀。
【專(zhuān)利說(shuō)明】摩擦材料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于汽車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器墊和制動(dòng)蹄的摩擦材料(frictionmaterial)。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，盤(pán)式制動(dòng)器和鼓式制動(dòng)器用于汽車(chē)制動(dòng)裝置。并且通過(guò)將摩擦材料固定于由金屬(例如鋼)制成的基底部件而形成的盤(pán)式制動(dòng)器墊和制動(dòng)蹄用作制動(dòng)裝置的摩擦部件。
[0003]摩擦材料可分為三類(lèi):半金屬摩擦材料，包括作為纖維基材的大量的鋼纖維；粗鋼摩擦材料，包括部分纖維基材中的鋼纖維；無(wú)石棉有機(jī)物(NAO)摩擦材料，包括作為纖維基材的非鐵金屬纖維。近年來(lái)尋求產(chǎn)生較小制動(dòng)噪音的摩擦材料，使用NAO的摩擦材料的摩擦部件材料已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，這些摩擦部件材料不含如鋼纖維和不銹鋼纖維等的鐵金屬纖維，但是包括非鐵金屬纖維、有機(jī)纖維和無(wú)機(jī)纖維等的纖維基材；熱固性樹(shù)脂等的粘合齊IJ;以及有機(jī)填料、無(wú)機(jī)填料、無(wú)機(jī)研磨料、潤(rùn)滑劑和金屬顆粒等的摩擦改良劑。
[0004]為了獲得制動(dòng)力，多使用非鐵金屬纖維和/或顆粒，例如鋁、銅、鋅和錫，以及非鐵金屬合金纖維和/或顆粒，例如青銅和黃銅，作為NAO摩擦材料。
[0005]日本第2001-107026號(hào)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)(專(zhuān)利文獻(xiàn)I)公開(kāi)了包括相對(duì)于摩擦材料組合物總量為I?10重量％的I?IOmm長(zhǎng)的鋅纖維的摩擦材料組合物以及將上述列出的摩擦材料組合物熱壓成型形成的摩擦材料。日本第2002-97455號(hào)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)(專(zhuān)利文獻(xiàn)2)公開(kāi)了一種摩擦材料組合物，其包含相對(duì)于摩擦材料組合物的總量為I?20重量％的0.5?IOmm長(zhǎng)的磷青銅纖維的摩擦材料組合物和通過(guò)熱壓成型該摩擦材料組合物形成的摩擦材料。日本第2010-2855.58號(hào)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)(專(zhuān)利文獻(xiàn)3)公開(kāi)了至少包含纖維基材，摩擦改良劑和銅等的重金屬材料的摩擦材料，其調(diào)配了至少一種類(lèi)型的羥基磷灰石和I?10體積％的沸石。
[0006]包括這些非鐵金屬纖維和/或顆粒以及非鐵金屬合金纖維和/或顆粒的摩擦材料，當(dāng)與制動(dòng)盤(pán)(disc rotor)和制動(dòng)鼓等的匹配部件進(jìn)行摩擦接觸(engagement)時(shí),在匹配部件的摩擦表面上形成非鐵金屬和非鐵金屬合金的薄的轉(zhuǎn)移膜。然后，存在于摩擦材料的摩擦表面的轉(zhuǎn)移膜和非鐵金屬及非鐵金屬合金組分產(chǎn)生一種附著摩擦，由此能夠獲得制動(dòng)力。
[0007]但是，非鐵金屬和非鐵金屬合金的附著摩擦的溫度依賴(lài)性高。因此，隨著摩擦材料的溫度范圍的不同，容易出現(xiàn)摩擦系數(shù)低下，制動(dòng)力不穩(wěn)定的問(wèn)題。另外，匹配部件的磨耗粉粘附到摩擦材料上的金屬捕集(metal catch)現(xiàn)象較易發(fā)生，由此最終導(dǎo)致劃傷問(wèn)題。
[0008]此外，近些年，由于環(huán)境意識(shí)，不含重金屬材料(如銅和鉛)的摩擦材料變得越來(lái)越受期望。
[0009]另一方面，無(wú)論鐵類(lèi)還是非鐵類(lèi)，為確保摩擦材料的機(jī)械強(qiáng)度將金屬纖維和金屬合金纖維用作纖維基材，而不使用金屬和/或金屬合金纖維，就存在不能獲得足夠的機(jī)械強(qiáng)度的問(wèn)題。
[0010]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0011][專(zhuān)利文獻(xiàn)I]日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)2001-107026
[0012][專(zhuān)利文獻(xiàn)2]日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)2002-97455
[0013][專(zhuān)利文獻(xiàn)3]日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)2010-285558

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]考慮到上述情況完成了本發(fā)明。本發(fā)明涉及用于汽車(chē)制動(dòng)裝置的盤(pán)式制動(dòng)器墊和制動(dòng)蹄的摩擦材料，本發(fā)明的目的在于提供具有足夠穩(wěn)定的制動(dòng)力和足夠機(jī)械強(qiáng)度的摩擦材料。
[0015]為了保證沒(méi)有金屬和/或金屬合金纖維的摩擦材料的足夠的機(jī)械強(qiáng)度，添加相對(duì)大量的板狀鈦酸鹽作為具有增強(qiáng)效果的無(wú)機(jī)填料。但是，在添加大量的板狀鈦酸鹽時(shí)，在進(jìn)行摩擦材料和匹配部件的摩擦接觸時(shí)形成于匹配部件的摩擦表面上的板狀鈦酸鹽轉(zhuǎn)移膜過(guò)厚，結(jié)果摩擦系數(shù)降低，產(chǎn)生不能獲得足夠的制動(dòng)力的問(wèn)題。
[0016]通常，為了調(diào)整合適的轉(zhuǎn)移膜的厚度，采用增加研磨轉(zhuǎn)移膜的研磨材料的量或添加更多硬的研磨材料的手段；但是，這些手段存在易產(chǎn)生制動(dòng)噪音的問(wèn)題。
[0017]本發(fā)明的發(fā)明人認(rèn)為，為了將板狀鈦酸鹽轉(zhuǎn)移膜調(diào)整為合適的厚度，與其研究研磨材料的添加量和類(lèi)型，莫不如使板狀鈦酸鹽轉(zhuǎn)移膜的強(qiáng)度降低而更加有效，于是，以此為契機(jī)，通過(guò)專(zhuān)心研究得出了以下結(jié)果，將板狀鈦酸鹽和含水硅酸鎂結(jié)合，可形成板狀鈦酸鹽和含水硅酸鎂的復(fù)合轉(zhuǎn)移膜，且比板狀鈦酸鹽單獨(dú)的轉(zhuǎn)移膜強(qiáng)度低，從而發(fā)明人發(fā)現(xiàn)無(wú)需添加過(guò)多的研磨材料，也不 必添加更硬的研磨材料，便可將轉(zhuǎn)移膜控制在合適的厚度，由此完成了本發(fā)明。
[0018]本發(fā)明是一種摩擦材料，該材料不包括鐵金屬、非鐵金屬和非鐵金屬合金，即不包括金屬或金屬合金，但是以特定平均粒徑和特定的百分比含量包含板狀鈦酸鹽和含水硅酸鎂，并且基于下屬技術(shù):
[0019]I)摩擦材料，其不包括金屬或金屬合金，其中摩擦材料包括含水硅酸鎂和平均粒徑為10?50 μ m的板狀鈦酸鹽，板狀鈦酸鹽和含水硅酸鎂的含量相對(duì)于摩擦材料的總量為20?30體積％,板狀鈦酸鹽和含水娃酸鎂的體積比為12:1?5:1。
[0020](2)上述⑴的摩擦材料，其中板狀鈦酸鹽的平均粒徑為20?40 μ m。
[0021](3)上述(I)或(2)的摩擦材料，其中板狀鈦酸鹽為六鈦酸鉀。
[0022]本發(fā)明的目的在于提供具有足夠和穩(wěn)定的制動(dòng)力和足夠機(jī)械強(qiáng)度的摩擦材料。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為使用本發(fā)明的摩擦材料的盤(pán)式制動(dòng)器墊的制造過(guò)程實(shí)例示圖；
[0024]圖2示出了使用本發(fā)明的摩擦材料的盤(pán)式制動(dòng)器墊的實(shí)例的立體圖。
[0025]圖3為使用本發(fā)明的摩擦材料的制動(dòng)蹄的制造過(guò)程的實(shí)例示圖。
[0026]圖4示出了使用本發(fā)明的摩擦材料的制動(dòng)蹄的實(shí)例的立體圖。
【具體實(shí)施方式】[0027]在本發(fā)明中，摩擦材料進(jìn)行如下調(diào)配:平均粒徑10?50 μ m的板狀鈦酸鹽，和含水硅酸鎂總共占摩擦材料總量的20?30體積％，前述板狀鈦酸鹽和前述含水硅酸鎂的體積比為 12:1 ?5:1。
[0028]如果板狀鈦酸鹽和含水硅酸鎂的配比超出上述范圍，摩擦材料不能獲得足夠的機(jī)械強(qiáng)度，耐磨損性變差，匹配部件的摩擦表面上形成的轉(zhuǎn)移膜的強(qiáng)度過(guò)大的情形下，轉(zhuǎn)移膜過(guò)厚，于是摩擦系數(shù)降低，結(jié)果，摩擦材料不能獲得足夠的制動(dòng)力，而轉(zhuǎn)移膜的強(qiáng)度變的過(guò)小的情形下，無(wú)法生成轉(zhuǎn)移膜，于是摩擦系數(shù)降低，產(chǎn)生不能獲得足夠的制動(dòng)力的問(wèn)題。
[0029]當(dāng)上述板狀鈦酸鹽使用大小為20?40 μ m的平均粒徑時(shí)，制動(dòng)力和機(jī)械強(qiáng)度的平衡優(yōu)良，是優(yōu)選的。另外，板狀鈦酸鹽可以列舉六鈦酸鉀、八鈦酸鉀、鈦酸鋰鉀、鈦酸鎂鉀等，但是使用具有高耐熱性的六鈦酸鉀時(shí)具有優(yōu)良的耐磨損性，因此是優(yōu)選的。
[0030]在此，本發(fā)明中的平均粒徑是通過(guò)激光衍射式粒徑分布測(cè)定方法測(cè)定的50%粒徑的數(shù)值。
[0031]除了上述板狀鈦酸鹽和含水硅酸鎂之外，本發(fā)明的摩擦材料還包括通常用于摩擦材料的材料，如，有機(jī)纖維和無(wú)機(jī)纖維等的纖維基材；熱固性樹(shù)脂等的粘合劑；和有機(jī)填料、無(wú)機(jī)填料和潤(rùn)滑劑等的摩擦改良劑。
[0032]纖維基材可以是芳香族聚酰胺纖維和丙烯酸類(lèi)纖維等的有機(jī)纖維，以及碳纖維、陶瓷纖維和巖棉等的無(wú)機(jī)纖維，并且這些纖維可以單獨(dú)或組合使用。為了確保足夠的機(jī)械強(qiáng)度，纖維基材的含量?jī)?yōu)選相對(duì)于摩擦材料的總量為5?60體積％，更優(yōu)選相對(duì)于摩擦材料的總量為10?50體積％。
[0033]粘合劑可以是如酚醛樹(shù)脂或環(huán)氧樹(shù)脂等的熱固性樹(shù)脂，用腰果殼油、硅油和各種彈性體等將這些熱固性樹(shù)脂改性獲得的樹(shù)脂以及通過(guò)在熱固性樹(shù)脂中將各種彈性體和氟化聚合物分散獲得的樹(shù)脂。這些樹(shù)脂可以單獨(dú)或組合使用。
[0034]為了保證足夠的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性，粘合劑的含量?jī)?yōu)選相對(duì)于摩擦材料的總量為10?30體積％，更優(yōu)選相對(duì)于摩擦材料的總量為12?25體積％。
[0035]摩擦改良劑可以是腰果殼油摩擦粉、橡膠粉(輪胎胎面膠的粉碎橡膠粉)和各種未硫化的橡膠顆粒以及各種硫化的橡膠顆粒等的有機(jī)填料；硫酸鋇、碳酸鈣、氫氧化鈣、蛭石和云母等的無(wú)機(jī)填料；以及二硫化鑰、硫化錫、硫化鋅和硫化鐵等的潤(rùn)滑劑。這些摩擦材料可以單獨(dú)或組合使用。
[0036]摩擦改良劑的含量可以根據(jù)期望的摩擦特性進(jìn)行調(diào)整，但是優(yōu)選相對(duì)于摩擦材料的總量為40?70體積％，更優(yōu)選相對(duì)于摩擦材料的總量為50?70體積％。
[0037]本發(fā)明的摩擦材料通過(guò)以下步驟來(lái)制造:攪拌預(yù)定量的上述板狀鈦酸鹽、含水硅酸鎂、纖維基材、粘合劑和摩擦改良劑的混合物的混合步驟；將獲得的摩擦材料原料混合物填充到熱成形模具中使其熱壓成型的熱壓成型步驟；加熱所述獲得成型品至完成粘合劑的固化的熱處理步驟；和形成研磨表面的研磨步驟。必要時(shí)，在熱壓縮成型步驟之前，可以實(shí)施將摩擦材料原料造粒的造粒步驟和通過(guò)將摩擦材料原料混合物或造粒后摩擦材料原料混合物填入預(yù)成型模具的形成預(yù)成型產(chǎn)品的預(yù)成型步驟，并且在熱壓成型步驟之后，進(jìn)行涂布步驟、涂布后烘焙步驟和/或焦化步驟(scorching step)。
[0038]在制造盤(pán)式制動(dòng)器墊時(shí)，在熱壓成型步驟中，將已經(jīng)清潔的、經(jīng)表面處理的并且在其上涂有膠粘劑的金屬背板(例如鋼背板)疊加在上述摩擦材料原料混合物或造粒后的摩擦材料原料混合物和預(yù)成型的部件上來(lái)實(shí)施成型步驟。
[0039]實(shí)施例
[0040]在以下章節(jié)中，提供了實(shí)施例和比較例，并且對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明；但是，本發(fā)明并不限于以下的描述。
[0041][根據(jù)實(shí)施例1?9和比較例I?7的摩擦材料的制造方法]
[0042]使用Loedige攪拌器將表I和表2中所示的摩擦材料組合物攪拌5分鐘，并將混合物在預(yù)成型模具中在IOMPa下加壓I分鐘。該預(yù)成型產(chǎn)品被疊加在已經(jīng)清潔的、經(jīng)表面處理的并且在其上涂有粘著劑的鋼背板上，并且在熱成型模具中將帶有背板的預(yù)成型產(chǎn)品在150°C的成型溫度下加熱同時(shí)在40MPa的成型壓力下加壓10分鐘。然后，得到的產(chǎn)品在200°C下熱處理(后固化)5小時(shí)并且將其研磨以制成汽車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器墊(參見(jiàn)實(shí)施例1?9和比較例I?7)。對(duì)機(jī)械強(qiáng)度、耐磨損性、制動(dòng)力和制動(dòng)力的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估。評(píng)估結(jié)果參見(jiàn)表I和2。
[0043]表I
[0044 ]
【權(quán)利要求】
1.不含金屬或金屬合金的摩擦材料，其中 所述摩擦材料包括含水硅酸鎂和平均粒徑為10?50 μ m的板狀鈦酸鹽，并且其中所述板狀鈦酸鹽和所述含水硅酸鎂的含量相對(duì)于摩擦材料的總量為20?30體積％，并且所述板狀鈦酸鹽和所述含水硅酸鎂的體積比為12:1?5:1。
2.權(quán)利要求1所述的摩擦材料,其中所述板狀鈦酸鹽的平均粒徑為20?40μ m。
3.權(quán)利要求1或 權(quán)利要求2所述的摩擦材料，其中所述板狀鈦酸鹽為六鈦酸鉀。
【文檔編號(hào)】C09K3/14GK103429695SQ201280014153
【公開(kāi)日】2013年12月4日 申請(qǐng)日期:2012年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月22日
【發(fā)明者】山本和秀, 服部恭輝 申請(qǐng)人:日清紡制動(dòng)器株式會(huì)社