摩擦材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的課題在于提供一種盤式制動(dòng)器墊用摩擦材料，其既能滿足涉及銅成分含量的法規(guī)，又能抑制在高速高載荷制動(dòng)時(shí)發(fā)生的摩擦材料端部的崩裂，進(jìn)一步能確保在高速高載荷時(shí)的剎車效力的要求性能。作為解決手段，使用一種摩擦材料組合物，其含有0.5～10重量％的彈性石墨化碳顆粒作為碳質(zhì)類潤滑材料，并且摩擦材料組合物中所含的銅成分的總量小于5重量％。進(jìn)一步，向摩擦材料組合物中添加1～15重量％的硫化亞鐵作為金屬硫化物類潤滑材料，并且/或者，添加1～10重量％的從鋁顆粒、鋁纖維、以鋁為主要成分的合金顆粒、以鋁為主要成分的合金纖維中選出的一種或兩種以上作為無機(jī)摩擦調(diào)整材料。
【專利說明】
摩擦材料
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及在汽車等的盤式制動(dòng)器墊中使用的通過將無石棉有機(jī)（NA0，N〇n-Asbestos-Organic)材料的摩擦材料組合物進(jìn)行成型而得到的摩擦材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 以往，人們使用了盤式剎車作為汽車的制動(dòng)裝置，作為其摩擦構(gòu)件，使用了通過在 金屬制的基體構(gòu)件上貼附摩擦材料而得到的盤式制動(dòng)器墊。
[0003] 摩擦材料分類為如下材料:含有相對于摩擦材料組合物總量而言30重量％以上且 小于6〇重量％的鋼纖維作為纖維基材的半金屬摩擦材料;在纖維基材的一部分中包含鋼纖 維并且含有相對于摩擦材料組合物總量而言小于30重量％的鋼纖維的少金屬摩擦材料；以 及不包含鋼纖維以及不銹鋼纖維等鋼類纖維作為纖維基材的NA0材料。
[0004] 近年來，人們要求開發(fā)出剎車噪音產(chǎn)生少的摩擦材料，越來越廣泛使用的是使用 了不包含鋼纖維、鋼類纖維、且由結(jié)合材料、纖維基材、潤滑材料、鈦酸金屬鹽、無機(jī)摩擦調(diào) 整材料、有機(jī)摩擦調(diào)整材料、pH調(diào)整材料、填充材料等構(gòu)成的NA0材料的摩擦材料的盤式制 動(dòng)器墊。
[0005] 在盤式制動(dòng)器墊中使用的NA0材料的摩擦材料中，為了確保人們所要求的性能，因 而添加了相對于摩擦材料組合物總量為5~20重量％左右的銅、銅合金的纖維或顆粒等銅 成分作為必需成分。
[0006] 然而，近年來有人揭示出存在有如下的可能性:這樣的摩擦材料在制動(dòng)時(shí)以磨耗 粉的方式排出銅，該排出的銅流入河川、湖泊、海洋而污染水域。
[0007] 在這樣的背景下，在美國的加利福尼亞州、華盛頓州通過了如下的法案:2021年及 其后，禁止使用含有5重量％以上的銅成分的摩擦材料的摩擦構(gòu)件的銷售以及向新車中的 組裝，在其數(shù)年后，禁止使用含有0.5重量％以上的銅成分的摩擦材料的摩擦構(gòu)件的銷售以 及向新車中的組裝。
[0008] 而且，可預(yù)期今后這樣的規(guī)定會(huì)波及到全世界，因而削減NA0材料的摩擦材料中所 含的銅成分成為當(dāng)務(wù)之急，改善因削減NA0材料的摩擦材料中所含的銅成分而產(chǎn)生的各種 各樣的問題、特別是在高速高載荷制動(dòng)時(shí)發(fā)生的摩擦材料端部的崩裂成為了課題。
[0009] 專利文獻(xiàn)1中記載了一種摩擦材料，其通過將摩擦材料組合物進(jìn)行成型而成，所述 摩擦材料組合物含有相對于摩擦材料組合物總量而言為0.5~50重量％的金屬錫或錫合 金、以及相對于摩擦材料組合物總量而言為〇. 001~4.999重量％的銅。
[0010] 然而，專利文獻(xiàn)1中記載的摩擦材料在銅成分的含量方面雖然滿足了上述的法規(guī)， 但是還沒有解決在高速高載荷制動(dòng)時(shí)發(fā)生的摩擦材料端部的崩裂的問題。
[0011] 專利文獻(xiàn)2中記載了一種無石棉類摩擦材料，其為使用了纖維基材、摩擦調(diào)整材料 以及結(jié)合材料的非石棉類摩擦材料，其特征在于，配混了 0.5體積％~2.5體積％的部分石 墨化焦炭;在專利文獻(xiàn)3中記載了 一種摩擦材料，其特征在于，其為包含纖維基材、結(jié)合劑、 填充材料的摩擦材料，其中，含有彈性石墨作為前述填充材料，且不含有機(jī)粉塵。但是在任 一篇專利文獻(xiàn)中都沒有討論因削減銅成分而產(chǎn)生的在高速高載荷制動(dòng)時(shí)發(fā)生的摩擦材料 端部的崩裂的問題。
[0012]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) [0013]專利文獻(xiàn)
[0014] 專利文獻(xiàn)1:美國專利公開2010/0331447號公報(bào) [0015] 專利文獻(xiàn)2:日本特開2007-326999號公報(bào) [0016] 專利文獻(xiàn)3:日本特開2009-155439號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]發(fā)明想要解決的課題
[0018] 本發(fā)明的課題在于提供一種摩擦材料，其為在盤式制動(dòng)器墊中使用的通過將NA0 材料的摩擦材料組合物進(jìn)行成型而得到的摩擦材料，其既能滿足涉及銅成分含量的法規(guī)， 又能抑制在高速高載荷制動(dòng)時(shí)發(fā)生的摩擦材料端部的崩裂。
[0019] 用于解決問題的方案
[0020] 本發(fā)明人等反復(fù)進(jìn)行了深入研討，結(jié)果發(fā)現(xiàn):通過使用如下的摩擦材料組合物從 而可解決上述課題，其為在盤式制動(dòng)器墊中使用的通過將摩擦材料組合物中所含的銅成分 的總量相對于摩擦材料組合物總量而言為小于5重量％的~六0材料的摩擦材料組合物進(jìn)行 成型而得到的摩擦材料，其中，含有特定量的彈性石墨化碳顆粒作為碳質(zhì)類潤滑材料;進(jìn)一 步，通過添加特定量的硫化亞鐵作為金屬硫化物類潤滑材料，通過添加特定量的從鋁顆粒、 鋁纖維、以鋁為主要成分的合金顆粒、以鋁為主要成分的合金纖維中選出的一種或兩種以 上作為無機(jī)摩擦調(diào)整材料，從而能抑制在添加了彈性石墨化碳顆粒時(shí)發(fā)生的高速高載荷時(shí) 的剎車的效力降低，從而完成了本發(fā)明。
[0021] 本發(fā)明是在盤式制動(dòng)器墊中使用的通過將NA0材料的摩擦材料組合物進(jìn)行成型而 得到的摩擦材料，以以下的技術(shù)為基礎(chǔ)。
[0022] (1)-種摩擦材料，其特征在于，其為使用于盤式制動(dòng)器墊，通過將摩擦材料組合 物中所含的銅成分的總量相對于摩擦材料組合物總量而言為小于5重量％的嫩0材料的摩 擦材料組合物進(jìn)行成型而得到的摩擦材料，其中，前述摩擦材料組合物含有相對于摩擦材 料組合物總量而言為〇. 5~10重量％的彈性石墨化碳顆粒作為碳質(zhì)類潤滑材料。
[0023] (2)根據(jù)（1)的摩擦材料，其特征在于，前述摩擦材料組合物含有相對于摩擦材料 組合物總量而言為1~15重量％的硫化亞鐵作為金屬硫化物類潤滑材料。
[0024] (3)根據(jù)(2)的摩擦材料，其特征在于，前述摩擦材料組合物含有相對于摩擦材料 組合物總量而言為1~10重量％的從鋁顆粒、鋁纖維、以鋁為主要成分的合金顆粒、以鋁為 主要成分的合金纖維中選出的一種或兩種以上作為無機(jī)摩擦調(diào)整材料。
[0025] 發(fā)明的效果
[0026]本發(fā)明可提供一種摩擦材料，其為在盤式制動(dòng)器墊中使用的通過將NA0材料的摩 擦材料組合物進(jìn)行成型而得到的摩擦材料，其既能滿足涉及銅成分含量的法規(guī)，又能抑制 在高速高載荷制動(dòng)時(shí)發(fā)生的摩擦材料端部的崩裂，進(jìn)一步，能確保在高速高載荷時(shí)的剎車 效力的要求性能。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 在本發(fā)明中使用一種摩擦材料組合物，其為在盤式制動(dòng)器墊中使用的通過將摩擦 材料組合物中所含的銅成分的總量相對于摩擦材料組合物總量而言為小于5重量％的嫩0 材料的摩擦材料組合物進(jìn)行成型而得到的摩擦材料，其中，含有相對于摩擦材料組合物總 量而言為0.5~10重量％的彈性石墨化碳顆粒作為碳質(zhì)類潤滑材料。
[0028] 彈性石墨化碳顆粒具有在施加了壓縮載荷之后去除了載荷時(shí)的體積復(fù)原率大這 樣的特性，其通過將包含碳質(zhì)中間相或焦炭的碳原材料進(jìn)行膨脹、發(fā)泡處理，然后按照基于 X射線衍射的測定而得到的石墨化度成為80~95%的方式在1900 °C~2700 °C的溫度進(jìn)行石 墨化處理從而制造。
[0029] 關(guān)于膨脹、發(fā)泡處理的方法，列舉出：利用硝酸或者硝酸與硫酸的混酸對碳材料進(jìn) 行處理，然后使碳原材料溶解于堿水溶液中，接著將利用酸水溶液進(jìn)行析出而獲得的水性 中間相在約300 °C進(jìn)行加熱處理的方法;使碳原材料接觸于硝酸而急速地加熱的方法;使碳 原材料接觸于二氧化氮?dú)怏w的方法等。
[0030] 將添加了彈性石墨化碳顆粒的摩擦材料組合物進(jìn)行加熱加壓成型時(shí)，則在對彈性 石墨化碳顆粒施加了壓縮載荷的狀態(tài)下，使得在摩擦材料組合物中作為結(jié)合材料而包含的 熱固性樹脂發(fā)生固化而形成摩擦材料的外殼。
[0031] 其結(jié)果，在摩擦材料的內(nèi)部，彈性石墨化碳顆粒維持殘留了想要復(fù)原的力的狀態(tài)。
[0032] 推定在高速高載荷制動(dòng)時(shí)的摩擦材料的端部的崩裂通過如下而產(chǎn)生：因高速高載 荷制動(dòng)而產(chǎn)生摩擦熱，該摩擦熱使得摩擦材料自身變?yōu)楦邷?，摩擦材料中所含的有機(jī)物發(fā) 生分解而形成氣孔，從該氣孔生成微細(xì)的龜裂，以該龜裂為起點(diǎn)從而產(chǎn)生。
[0033] 可認(rèn)為，關(guān)于包含彈性石墨化碳顆粒的摩擦材料，想要復(fù)原的彈性石墨化碳顆粒 顯示出填埋周圍的氣孔的作用，抑制著導(dǎo)致崩裂的龜裂的產(chǎn)生。
[0034] 彈性石墨化碳顆粒是碳質(zhì)類潤滑材料，顯示出高的潤滑性，因此為了抑制崩裂而 大量地添加于摩擦材料組合物時(shí)，則產(chǎn)生在高速高載荷時(shí)的剎車的效力降低這樣的問題。
[0035] 因此在本發(fā)明中，為了確保在高速高載荷時(shí)的剎車的效力的要求性能，因而添加 相對于摩擦材料組合物總量而言為1~15重量％的硫化亞鐵作為金屬硫化物類潤滑材料， 并且/或者，添加相對于摩擦材料組合物總量而言為1~10重量％的從鋁顆粒、鋁纖維、以鋁 為主要成分的合金顆粒、以鋁為主要成分的合金纖維中選出的一種或兩種以上作為無機(jī)摩 擦調(diào)整材料。
[0036] 硫化亞鐵在通常的使用領(lǐng)域中作為潤滑材料而起作用，但是在高速高載荷制動(dòng)時(shí) 作為提高剎車效力的摩擦調(diào)整材料而起作用。
[0037] 另外，關(guān)于鋁、以鋁為主要成分的合金，也在高速高載荷制動(dòng)時(shí)作為產(chǎn)生凝著摩擦 并且提高剎車效力的摩擦調(diào)整材料而起作用。
[0038] 作為以鋁為主要成分的合金，可使用含有90重量％以上的鋁的鋁-鋅系合金、鋁_ 銅系合金、鋁-錳系合金、鋁-硅系合金、鋁-鎂系合金、鋁-鎂-硅系合金、鋁-鋅-鎂系合金等。
[0039] 在使用鋁-銅系合金的情況下，使銅成分的總量相對于摩擦材料組合物總量而言 為小于5重量％。
[0040] 予以說明，從減低環(huán)境負(fù)擔(dān)的觀點(diǎn)考慮，更優(yōu)選在摩擦材料組合物中不包含銅成 分。
[0041 ]本發(fā)明的摩擦材料由如下的摩擦材料組合物構(gòu)成，所述摩擦材料組合物除了包含 上述的彈性石墨化碳顆粒、硫化亞鐵、鋁顆粒、以鋁為主要成分的合金顆粒、鋁纖維、以鋁為 主要成分的合金纖維之外，還包含通常在摩擦材料中使用的結(jié)合材料、纖維基材、鈦酸鹽、 潤滑材料、無機(jī)摩擦調(diào)整材料、有機(jī)摩擦調(diào)整材料、pH調(diào)整材料、填充材料等。
[0042]作為結(jié)合材料，列舉出：直鏈酚醛樹脂，用腰果油和/或硅油、丙烯酸類橡膠等各種 彈性體將酚醛樹脂進(jìn)行改性而得到的樹脂，通過使酚醛類與芳烷基醚類與醛類進(jìn)行反應(yīng)而 獲得的芳烷基改性酚醛樹脂，將各種彈性體、氟聚合物等分散于酚醛樹脂而得到的熱固性 樹脂等在摩擦材料中通常使用的結(jié)合材料;它們可單獨(dú)使用一種或者將兩種以上組合而使 用。結(jié)合材料的含量相對于摩擦材料組合物總量優(yōu)選設(shè)為4~12重量％，更優(yōu)選設(shè)為5~8重 量％。
[0043] 作為纖維基材，列舉出芳綸纖維、纖維素纖維、聚-對亞苯基苯并二噁唑纖維、丙烯 酸纖維等在摩擦材料中通常使用的有機(jī)纖維，它們可單獨(dú)使用一種或者將兩種以上組合而 使用。纖維基材的含量相對于摩擦材料組合物總量優(yōu)選設(shè)為1~7重量％，更優(yōu)選設(shè)為2~4 重量％。
[0044] 作為鈦酸鹽，優(yōu)選為制成為板狀的形狀、具有多個(gè)凸部的無定形的形狀的鈦酸鹽， 列舉出鈦酸鉀、鈦酸鋰鉀、鈦酸鉀鎂等在摩擦材料中通常使用的鈦酸鹽，它們可單獨(dú)使用一 種或者將兩種以上組合而使用。鈦酸鹽的含量相對于摩擦材料組合物總量優(yōu)選設(shè)為7~35 重量％，更優(yōu)選設(shè)為17~25重量％。
[0045] 作為潤滑材料，除了列舉出上述的彈性石墨化碳顆粒、硫化亞鐵之外，還列舉出二 硫化鉬、硫化鋅、硫化錫、復(fù)合金屬硫化物等金屬硫化物類潤滑材料、人造石墨、天然石墨、 石油焦炭、活性炭、氧化聚丙烯腈纖維粉碎粉等碳質(zhì)類潤滑材料等等在摩擦材料中通常使 用的潤滑材料；它們可單獨(dú)使用一種或者將兩種以上組合而使用。潤滑材料的含量相對于 摩擦材料組合物總量優(yōu)選設(shè)為2~21重量％，更優(yōu)選設(shè)為4~17重量％。
[0046] 予以說明，作為彈性石墨化碳顆粒，可使用Superior Graphite C0.的RGC14A等。
[0047] 作為無機(jī)摩擦調(diào)整材料，除了列舉出上述的鋁顆粒、以鋁為主要成分的合金顆粒、 鋁纖維、以鋁為主要成分的合金纖維之外，還列舉出滑石、云母、蛭石、四氧化三鐵、硅酸鈣 水合物、玻璃珠、氧化鎂、氧化鋯、硅酸鋯、Y _氧化鋁、a_氧化鋁、碳化硅等顆粒狀無機(jī)摩擦 調(diào)整材料，硅灰石、海泡石、玄武巖纖維、玻璃纖維、生物可溶性人造礦物纖維、巖棉等纖維 狀無機(jī)摩擦調(diào)整材料;它們可單獨(dú)使用一種或者組合兩種以上而使用。關(guān)于無機(jī)摩擦調(diào)整 材料的含量，與上述的鋁顆粒、以鋁為主要成分的合金顆粒、鋁纖維、以鋁為主要成分的合 金纖維一并地，相對于摩擦材料組合物總量優(yōu)選設(shè)為15~50重量％，更優(yōu)選設(shè)為20~45重 量％。
[0048] 作為有機(jī)摩擦調(diào)整材料，列舉出腰果殼油摩擦粉、輪胎胎面橡膠粉碎粉、腈橡膠、 丙稀酸類橡膠、娃橡膠、丁基橡膠等硫化橡膠粉末或未硫化橡膠粉末等在摩擦材料中通常 使用的有機(jī)摩擦調(diào)整材料，它們可單獨(dú)使用一種或者組合兩種以上而使用。有機(jī)摩擦調(diào)整 材料的含量相對于摩擦材料組合物總量優(yōu)選設(shè)為3~8重量％，更優(yōu)選設(shè)為4~7重量％。
[0049] 作為pH調(diào)整材料，可使用氫氧化鈣等通常在摩擦材料中使用的pH調(diào)整材料。pH調(diào) 整材料相對于摩擦材料組合物總量優(yōu)選設(shè)為2~6重量％，更優(yōu)選設(shè)為2~3重量％。
[0050]作為摩擦材料組合物的剩余部分，使用硫酸鋇、碳酸鈣等填充材料。
[0051 ] 本發(fā)明的盤式剎車中使用的摩擦材料經(jīng)由如下工序而制造:混合工序，通過使用 混合機(jī)均勻地混合按規(guī)定量配混了的摩擦材料組合物;加熱加壓成型工序，使得所獲得的 摩擦材料原料混合物與另行預(yù)先進(jìn)行了洗滌、進(jìn)行了表面處理并且涂布了粘接材料的襯板 進(jìn)行重疊，并投入于熱成型模具，進(jìn)行加熱加壓而成型；熱處理工序，將所獲得的成型品加 熱而結(jié)束結(jié)合材料的固化反應(yīng);靜電粉體涂裝工序，將粉體涂料進(jìn)行涂裝;涂裝燒結(jié)工序， 將涂料燒結(jié);研磨工序，利用旋轉(zhuǎn)磨石形成摩擦面。予以說明，也存在有按照如下方式而制 造的情況:在加熱加壓成型工序之后，以涂裝工序、兼作涂料燒結(jié)的熱處理工序、研磨工序 的順序的方式制造。
[0052]根據(jù)需要，在加熱加壓成型工序之前，可實(shí)施:將摩擦材料原料混合物進(jìn)行造粒的 造粒工序;將摩擦材料原料混合物混煉的混煉工序;預(yù)備成型工序，將摩擦材料原料混合物 或通過造粒工序獲得的造粒物、通過混煉工序獲得的混煉物投入于預(yù)備成型模型，從而成 型出預(yù)備成型物;在加熱加壓成型工序之后實(shí)施焦化工序。
[0053] 實(shí)施例
[0054]以下，示出實(shí)施例和比較例具體說明本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于下述的實(shí)施例。 [0055][實(shí)施例1~14、比較例1~3的摩擦材料的制造方法]
[0056] 利用Loedige混合機(jī)將表1、表2所示組成的摩擦材料組合物混合5分鐘，在成型模 具內(nèi)以30MPa加壓10秒而進(jìn)行了預(yù)備成型。將該預(yù)備成型物重疊于預(yù)先進(jìn)行了洗滌、進(jìn)行了 表面處理并且涂布了粘接材料的鋼鐵制的襯板上，在熱成型模具內(nèi)在成型溫度150°C、成型 壓力40MPa的條件下成型10分鐘，然后在200 °C進(jìn)行5小時(shí)熱處理(后固化），進(jìn)行研磨而形成 摩擦面，制作出轎車用盤式制動(dòng)器墊(實(shí)施例1~14、比較例1~3)。
[0057] 表 1
[0061]在所獲得的摩擦材料方面，對高速高載荷時(shí)的剎車的效力、耐磨耗性進(jìn)行了評價(jià)。 將評價(jià)結(jié)果示于表3、在表4中，將評價(jià)基準(zhǔn)示于表5。 [0062]表 3
[0066]表 5
[0068]根據(jù)表3以及表4略知，關(guān)于本發(fā)明的摩擦材料，即使銅成分的含量少，特別是即使 在不包含銅成分的實(shí)施例2~14中，也獲得了充分的評價(jià)結(jié)果。結(jié)果是在實(shí)用上沒有問題。 [0069] 產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0070]本發(fā)明提供一種摩擦材料，其為在盤式制動(dòng)器墊中使用的通過將NA0材料的摩擦 材料組合物進(jìn)行成型而得到的摩擦材料，其既能滿足涉及銅成分含量的法規(guī)，又能抑制在 高速高載荷制動(dòng)時(shí)發(fā)生的摩擦材料端部的崩裂，進(jìn)一步，能確保在高速、高載荷時(shí)的剎車效 力的要求性能，實(shí)用價(jià)值也極其高。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種摩擦材料，其為使用于盤式制動(dòng)器墊，通過將摩擦材料組合物中所含的銅成分 的總量相對于摩擦材料組合物總量而言為小于5重量材料的摩擦材料組合物進(jìn)行 成型而得到的摩擦材料，其特征在于， 所述摩擦材料組合物含有相對于摩擦材料組合物總量而言為0.5~10重量％的彈性石 墨化碳顆粒作為碳質(zhì)類潤滑材料。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩擦材料，其特征在于，所述摩擦材料組合物含有相對于摩擦 材料組合物總量而言為1~15重量％的硫化亞鐵作為金屬硫化物類潤滑材料。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的摩擦材料，其特征在于，所述摩擦材料組合物含有相對于摩擦 材料組合物總量而言為1~10重量％的從鋁顆粒、鋁纖維、以鋁為主要成分的合金顆粒、以 鋁為主要成分的合金纖維中選出的一種或兩種以上作為無機(jī)摩擦調(diào)整材料。
【文檔編號】F16D69/02GK105849433SQ201480070519
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2014年12月2日
【發(fā)明人】矢口光明, 梶真也
【申請人】日清紡制動(dòng)器株式會(huì)社