本發(fā)明涉及在汽車等的制動中使用的盤形制動襯塊等的摩擦材料中適合的摩擦材料組合物和使用摩擦材料組合物的摩擦材料。
背景技術(shù)：
盤形制動襯塊是將摩擦材料粘接于由鐵類金屬構(gòu)成的支撐板上而形成的結(jié)構(gòu)。對于盤形制動襯塊，如果是將摩擦材料粘接于由鐵類金屬構(gòu)成的支撐板上的狀態(tài)，那么在使用時水分附著的情況等中，會發(fā)生生銹，因此，通常使用在支撐板和摩擦材料的側(cè)面實(shí)施了涂布的盤形制動襯塊。盤形制動襯塊的涂布方法之一是粉末涂布法。這是下述的方法：使盤形制動襯塊帶電，并使粉末涂料電附著于表面，然后，在煅燒爐中對帶電附著有粉末涂料的盤形制動襯塊進(jìn)行加熱，以使粉末涂料熔融，從而在盤形制動襯塊的表面上形成涂膜(例如，專利文獻(xiàn)1等)。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1：日本特開2003-166574號公報。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
發(fā)明要解決的課題
近年來，摩擦材料中使用的銅以制動的磨耗粉方式飛散而污染河流、湖泊或海洋，成為問題，限制導(dǎo)致污染的摩擦材料中的銅的使用的趨勢漸漲。然而，銅在構(gòu)成摩擦材料的原材料中導(dǎo)電性高，如果限制這樣的銅的使用，那么在粉末涂布時盤形制動襯塊的帶電量減少，從而涂料的靜電附著量減少，其結(jié)果，靜電涂布的成膜量減少，難以得到具備耐蝕性的良好的涂膜。
本發(fā)明乃鑒于上述實(shí)情而作出，其課題在于提供：即使不含環(huán)境負(fù)荷高的銅，摩擦材料的導(dǎo)電性也高，粉末涂布時的涂料附著充分而涂料的成膜良好，且耐磨耗性也優(yōu)異的摩擦材料組合物。
用于解決課題的手段
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過在摩擦材料組合物中適量含有四氧化三鐵，即使是不含有銅的組成，摩擦材料的導(dǎo)電性也高，不僅可進(jìn)行良好的粉末涂布，而且耐磨耗性優(yōu)異。
基于該見解的本發(fā)明的摩擦材料組合物是包含粘結(jié)劑、有機(jī)填充材料、無機(jī)填充材料和纖維基材的摩擦材料組合物，其特征在于，該摩擦材料組合物中不含作為元素的銅或銅的含量為0.5質(zhì)量%以下，且含有8~35質(zhì)量%的四氧化三鐵。
本發(fā)明的摩擦材料組合物中，優(yōu)選前述四氧化三鐵的平均粒徑為0.1~1.0μm。
本發(fā)明的摩擦材料的特征在于，是將上述的摩擦材料組合物成型而得，本發(fā)明的摩擦部件的特征在于，是使用將上述的摩擦材料組合物成型而得的摩擦材料和里襯金屬形成。
發(fā)明效果
依據(jù)本發(fā)明，能夠提供：在用于汽車用盤形制動襯塊等的摩擦材料時，即使不含有環(huán)境負(fù)荷高的銅，摩擦材料的導(dǎo)電性也高，粉末涂布時的涂料附著充分而涂料的成膜良好，且耐磨耗性也優(yōu)異的摩擦材料組合物，摩擦材料和摩擦部件。
具體實(shí)施方式
以下，詳述本發(fā)明的摩擦材料組合物、使用其的摩擦材料和摩擦部件。需說明的是，本發(fā)明的摩擦材料組合物不含石棉，即無石棉摩擦材料組合物。
[摩擦材料組合物]
本實(shí)施方案的摩擦材料組合物是不含有銅，或者在含有銅的情況下銅的含量為0.5質(zhì)量%以下的摩擦材料組合物。即，實(shí)質(zhì)上不含有環(huán)境有害性高的銅和銅合金，作為元素的銅的含量為0.5質(zhì)量%以下，優(yōu)選含量為0質(zhì)量%。因此，即使在制動時生成磨耗粉，也不會導(dǎo)致河流、湖泊或海洋的污染。
(四氧化三鐵)
本發(fā)明的摩擦材料組合物含有8~35質(zhì)量%的四氧化三鐵。所謂四氧化三鐵，是由化學(xué)式fe3o4所表示的鐵的氧化物的一種，在自然界中作為礦物的磁鐵礦(magnetite)而被發(fā)現(xiàn)。作為四氧化三鐵，可利用市售品，可例示將天然的磁鐵礦微粉碎而得的四氧化三鐵或如下合成的四氧化三鐵等：對將鐵在空氣中焙燒而得的四氧化三鐵、在含有水蒸氣的氫中還原氧化鐵(iii)而得的四氧化三鐵、使水蒸氣作用于赤熱的鐵而得的四氧化三鐵等進(jìn)行微粉碎。通過使摩擦材料組合物中的四氧化三鐵的含量為8質(zhì)量%以上，不僅粉末涂布時的涂料成膜良好，而且耐磨耗性優(yōu)異。更優(yōu)選使四氧化三鐵的含量為20質(zhì)量%以上。另一方面，如果摩擦材料組合物中的四氧化三鐵的含量超過35質(zhì)量%，那么摩擦材料的成型性劣化，不僅難以制造盤形制動襯塊，而且耐磨耗性大幅劣化。
前述四氧化三鐵的平均粒徑優(yōu)選為0.1~1.0μm。通過使平均粒徑在該范圍，導(dǎo)電性賦予效果高，粉末涂布時的涂料附著良好。即，如果四氧化三鐵的平均粒徑超過1.0μm，那么摩擦材料中的四氧化三鐵局部性地存在，難以在摩擦材料表面均勻地進(jìn)行導(dǎo)電性的賦予。另一方面，四氧化三鐵的平均粒徑不滿0.1μm的，對摩擦材料的固著性降低而容易脫落，耐磨耗性降低。
(粘結(jié)劑)
粘結(jié)劑將包含于摩擦材料用組合物中的有機(jī)填充材料、無機(jī)填充材料和纖維基材等一體化，賦予強(qiáng)度。作為包含于本發(fā)明的摩擦材料用組合物中的粘結(jié)劑，沒有特別限制，可使用通常作為摩擦材料的粘結(jié)劑使用的熱固化性樹脂。
作為上述熱固化性樹脂，例如，可列舉酚醛樹脂；丙烯酸彈性體分散酚醛樹脂和有機(jī)硅彈性體分散酚醛樹脂等的各種彈性體分散酚醛樹脂；丙烯酸改性酚醛樹脂、有機(jī)硅改性酚醛樹脂、腰果改性酚醛樹脂(カシュー変性フェノール樹脂)、環(huán)氧改性酚醛樹脂和烷基苯改性酚醛樹脂等的各種改性酚醛樹脂等，這些能夠單獨(dú)使用或?qū)?種以上組合使用。尤其，由于能夠賦予良好的耐熱性、成型性和摩擦系數(shù)，優(yōu)選使用酚醛樹脂、丙烯酸改性酚醛樹脂、有機(jī)硅改性酚醛樹脂、烷基苯改性酚醛樹脂。
本發(fā)明的摩擦材料組合物中，粘結(jié)劑的含量優(yōu)選為5~20質(zhì)量%，更優(yōu)選5~10質(zhì)量%。通過使粘結(jié)劑的含量在5~20質(zhì)量%的范圍，能夠進(jìn)一步抑制摩擦材料的強(qiáng)度降低，另外，能夠抑制摩擦材料的氣孔率減少、彈性模量提高所導(dǎo)致的噪聲等的音振性能劣化。
(有機(jī)填充材料)
有機(jī)填充材料是作為用于提高摩擦材料的音振性能和耐磨耗性等的摩擦調(diào)整劑而含有的。作為本發(fā)明的摩擦材料組合物中含有的有機(jī)填充材料，只要能發(fā)揮上述性能就沒有特別限制，能夠使用通常作為有機(jī)填充材料使用的腰果粉(カシユーダスト)或橡膠成分等。
上述腰果粉只要是將腰果殼油固化后粉碎得到的，通常在摩擦材料中使用的腰果粉即可。
作為上述橡膠成分，例如，可列舉輪胎橡膠、丙烯酸橡膠、異戊二烯橡膠、nbr(丁腈橡膠)、sbr(苯乙烯丁二烯橡膠)、氯化丁基橡膠、丁基橡膠、硅橡膠等，這些能夠單獨(dú)使用或?qū)?種以上組合使用。
本發(fā)明的摩擦材料組合物中，有機(jī)填充材料的含量優(yōu)選為1~20質(zhì)量%，更優(yōu)選為1~10質(zhì)量%，特別優(yōu)選為3~8質(zhì)量%。通過使有機(jī)填充材料的含量在1~20質(zhì)量%的范圍，能夠避免摩擦材料的彈性模量增高、噪聲等的音振性能的劣化，還能夠避免耐熱性的劣化、由熱歷史導(dǎo)致的強(qiáng)度降低。
(無機(jī)填充材料)
無機(jī)填充材料是作為為了避免摩擦材料的耐熱性劣化或提高耐磨耗性、以提高摩擦系數(shù)為目的而添加的摩擦調(diào)整劑而含有的。對于本發(fā)明的摩擦材料用組合物，只要是通常用于摩擦材料的無機(jī)填充材料，就沒有特別限制。
作為上述無機(jī)填充材料，能夠使用例如硫化錫、二硫化鉬、硫化鉍、硫化鐵、三硫化銻、硫化鋅、氫氧化鈣、氧化鈣、碳酸鈉、硫酸鋇、焦炭、石墨、云母、蛭石、硫酸鈣、滑石、粘土、沸石、多鋁紅柱石、鉻鐵礦、氧化鈦、氧化鎂、二氧化硅、白云石、碳酸鈣、碳酸鎂、粒狀或板狀的鈦酸鹽、硅酸鋯、γ氧化鋁、二氧化錳、氧化鋅、氧化鈰、氧化鋯等，這些能夠單獨(dú)使用或?qū)?種以上組合使用。作為粒狀或板狀的鈦酸鹽，可使用六鈦酸鉀、八鈦酸鉀、鈦酸鋰鉀、鈦酸鎂鉀、鈦酸鈉等的1種或?qū)?種以上組合使用。
本發(fā)明的摩擦材料組合物中，無機(jī)填充材料的含量優(yōu)選為30~80質(zhì)量%，更優(yōu)選為40~70質(zhì)量%，特別優(yōu)選為50~60質(zhì)量%。通過使無機(jī)填充材料的含量在30~80質(zhì)量%的范圍，能夠避免耐熱性的劣化，根據(jù)摩擦材料的其他成分的含量平衡的觀點(diǎn)也優(yōu)選。
(纖維基材)
纖維基材在摩擦材料中顯示補(bǔ)強(qiáng)作用。本發(fā)明的摩擦材料組合物能夠使用通常作為纖維基材使用的無機(jī)纖維、金屬纖維、有機(jī)纖維、碳類纖維等，這些能夠單獨(dú)使用或?qū)?種以上組合使用。
作為上述無機(jī)纖維，能夠使用陶瓷纖維、生物降解性陶瓷纖維、礦物纖維、玻璃纖維、硅酸鹽纖維等，能夠使用1種或?qū)?種以上組合使用。這些無機(jī)纖維中，優(yōu)選以任意組合含有sio2、al2o3、cao、mgo、feo、na2o等的生物降解性礦物纖維，作為市售品可列舉lapinusfibersb.v制的roxul系列等。
作為上述金屬纖維，只要是通常能用于摩擦材料的就無特別限制，能夠使用例如以鋁、鐵、鑄鐵、鋅、錫、鈦、鎳、鎂、硅、銅、黃銅等的金屬或合金為主要成分的纖維。另外，除了纖維形狀以外，這些金屬或合金也可以以粉末的形狀含有。然而，從環(huán)境有害性的觀點(diǎn)來看優(yōu)選不含有銅和含銅的合金。
作為上述有機(jī)纖維，能夠使用芳族聚酰胺纖維、纖維素纖維、丙烯酸纖維、酚醛樹脂纖維等，這些能夠單獨(dú)使用或?qū)?種以上組合使用。
作為上述碳類纖維，能夠使用耐燃纖維、瀝青類碳纖維、pan類碳纖維、活性炭纖維等，這些能夠單獨(dú)使用或?qū)?種以上組合使用。
本發(fā)明的摩擦材料組合物中，纖維基材的含量優(yōu)選為摩擦材料組合物的5~40質(zhì)量%，更優(yōu)選為5~20質(zhì)量%，特別優(yōu)選為5~15質(zhì)量%。通過使纖維基材的含量在5~40質(zhì)量%的范圍，能夠得到作為摩擦材料的最合適的氣孔率、防止噪聲，能夠得到適當(dāng)?shù)牟牧蠌?qiáng)度，發(fā)揮耐磨耗性，使成型性良好。
[摩擦材料]
本實(shí)施方案的摩擦材料能夠?qū)⒈景l(fā)明的摩擦材料組合物通過常規(guī)使用的方法成型來制造，優(yōu)選為加熱加壓成型來制造。詳細(xì)地，例如，將本發(fā)明的摩擦材料組合物用レーディゲ混合器(“レーディゲ”為注冊商標(biāo))、加壓捏合器、アイリッヒ混合器(“アイリッヒ”為注冊商標(biāo))等的混合機(jī)均勻混合，將該混合物用成型模具預(yù)成型，將得到的預(yù)成型物在成型溫度130~160℃、成型壓力20~50mpa、成型時間2~10分鐘的條件下成型，將得到的成型物在150~250℃下熱處理2~10小時來進(jìn)行制造。進(jìn)一步地，根據(jù)需要進(jìn)行涂布、焦燒處理、研磨處理來制造。
[摩擦部件]
本實(shí)施方案的摩擦部件是將上述本實(shí)施方案的摩擦材料用作形成摩擦面的摩擦材料而成。作為上述摩擦部件，例如，可列舉下述構(gòu)成。
(1)僅摩擦材料的構(gòu)成
(2)具有里襯金屬和在該里襯金屬上形成摩擦面的由本發(fā)明的摩擦材料組合物構(gòu)成的摩擦材料的構(gòu)成
(3)在上述(2)的構(gòu)成中，在里襯金屬和摩擦材料之間，進(jìn)一步插入下述層的構(gòu)成：為了提高里襯金屬的粘接效果的以表面改性為目的的底漆層，以及以里襯金屬和摩擦材料的粘接為目的的粘接層。
上述里襯金屬用于提高摩擦部件的機(jī)械強(qiáng)度，通常作為摩擦部件使用，作為材質(zhì)，可列舉金屬或纖維增強(qiáng)塑料等，具體而言，鐵、不銹鋼、無機(jī)纖維增強(qiáng)塑料、碳纖維增強(qiáng)塑料等。底漆層和粘接層只要是通常在制動靴等的摩擦部件中使用的即可。
除了汽車等的盤形制動襯塊或制動襯面等的頂層材料以外，本實(shí)施方案的摩擦材料組合物也可以作為摩擦部件的襯墊材料來成型使用。需說明的是，“頂層材料”是指形成摩擦部件的摩擦面的摩擦材料，“襯墊材料”是指介于形成摩擦部件的摩擦面的摩擦材料和里襯金屬之間的、以提高摩擦材料和里襯金屬的粘接部附近的抗剪強(qiáng)度、耐裂性等為目的的層。
實(shí)施例
以下，針對本發(fā)明的摩擦材料組合物、摩擦材料和摩擦部件，使用實(shí)施例和比較例進(jìn)一步詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不受其限制。
[實(shí)施例1~4和比較例1~3]
(盤形制動襯塊的制作)
按照表1所示的摻混比率摻混材料，得到了實(shí)施例1~4和比較例1~3的摩擦材料組合物。表中的摻混比率是質(zhì)量%。實(shí)施例和比較例中所用的四氧化三鐵示于以下。
四氧化三鐵1：戶田工業(yè)株式會社制“bp-302s”，平均粒徑0.6μm
四氧化三鐵2：戶田工業(yè)株式會社制“bp-306a”，平均粒徑0.2μm
將該摩擦材料組合物在レーディゲ混合器(株式會社マツボー制，商品名：レーディゲミキサーm20)中混合，將得到的混合物用成型壓機(jī)(王子機(jī)械工業(yè)株式會社制)進(jìn)行預(yù)成型。將得到的預(yù)成型物與鐵制的里襯金屬(日立オートモティブシステムズ株式會社制)一起，在成型溫度140~160℃、成型壓力30mpa、成型時間5分鐘的條件下，使用成型壓機(jī)(三起精工株式會社制)進(jìn)行加熱加壓成型。將得到的成型品在200℃熱處理4.5小時，使用轉(zhuǎn)臺磨床研磨，得到了實(shí)施例1~4和比較例1~3的盤形制動襯塊。需說明的是，實(shí)施例和比較例中，制作了里襯金屬的厚度6mm、摩擦材料的厚度11mm、摩擦材料投影面積52cm2的盤形制動襯塊。
(粉末涂布的評價)
對由前述方法制作的實(shí)施例1~4和比較例1~3的盤形制動襯塊，用旭サナック株式會社制的靜電粉末涂布裝置“sfc-qtr100”進(jìn)行粉末涂布，按照下述評價了支撐板(里襯金屬)的涂膜厚度和摩擦材料側(cè)面的粉末涂布程度。支撐板的涂膜厚度通過株式會社ケツト化學(xué)研究所制的兩用式膜厚計(jì)“l(fā)z-200j”進(jìn)行測量。對于該測量結(jié)果進(jìn)行如下評價：支撐板的涂布厚度超過20μm為“◎”，10~20μm為“○”，低于10μm為“×”，并記載于表1。另外，同時進(jìn)行目視觀察，對摩擦材料側(cè)面進(jìn)行如下評價：摩擦材料為涂膜所遮蓋，無法目視確認(rèn)的為“○”，摩擦材料露出而能夠目視確認(rèn)的為“×”，并將該結(jié)果也記載于表1。
(耐磨耗性的評價)
耐磨耗性是基于汽車技術(shù)協(xié)會(自動車技術(shù)會)標(biāo)準(zhǔn)jasoc427進(jìn)行測定，評價相當(dāng)于制動溫度100℃、車速50km/h、減速度0.3g的制動1000次的摩擦材料的磨耗量，將其作為低溫下的耐磨耗性。使用測力計(jì)，在慣性7kgf?m?sec2下進(jìn)行評價。另外，使用通風(fēng)盤式轉(zhuǎn)子((株)キリウ制，材質(zhì)fc190)、通常的浮式(ピンスライド式)的套爪型卡鉗來實(shí)施。其結(jié)果亦一并記載于表1。
表1
不含有銅、在8~35質(zhì)量%的范圍含有四氧化三鐵的實(shí)施例1~4與不含有銅和四氧化三鐵的比較例1相比，顯示優(yōu)異的粉末涂布的評價，與四氧化三鐵的添加量超過35質(zhì)量%的比較例2相比，顯示優(yōu)異的耐磨耗性。由此結(jié)果可知，實(shí)施例1~4具有與含有銅的摩擦材料(比較例3)同等以上的粉末涂布性和耐磨耗性。
工業(yè)實(shí)用性
本發(fā)明的摩擦材料組合物與以往產(chǎn)品相比，不含有環(huán)境負(fù)荷高的銅，粉末涂布時的涂料附著充分而涂料的成膜良好，且耐磨耗性也優(yōu)異，因此，該摩擦材料組合物適合于乘坐用車用制動襯塊等的摩擦材料和摩擦部件。