專利名稱：圖案表面的摩擦材料、離合片部件及其制造和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于離合片部件、制動器墊片和變速裝置等的圖案表面的摩擦材料，并涉及制造和使用這種結(jié)構(gòu)的方法。
摩擦材料廣泛地用于各種汽車用途中，如用于制動器襯墊、制動器墊片、用于自動變速裝置中的扭矩(torque)變換離合器、手動變速裝置中的同步器環(huán)以及在新式汽車中所謂的“滑動”離合器(扭矩變換離合器的一種變體)。
一般來說，摩擦材料需要滿足各種性能要求。摩擦材料所要求的性能包括韌性、強(qiáng)度、耐熱性、良好的摩擦性能以及長的壽命。用于變速裝置的摩擦材料應(yīng)具有一般水平的扭矩曲線，在標(biāo)準(zhǔn)使用條件下不出現(xiàn)粘附失效，并具有扭矩曲線水平度和扭矩量的記憶力。另外，由于在傳動流體中摩擦調(diào)節(jié)劑能促進(jìn)離合器的平穩(wěn)運(yùn)行，因此摩擦材料在嚙合的表面上應(yīng)滯留或保留適量的流體。為了達(dá)到這些及其它目的，以前提出了用于摩擦材料具有圖案的或者有紋理的摩擦表面。
這種用于摩擦材料具有圖案的表面的一種制造方法是分批熱壓成型方法(如Hara等的美國專利5,004,089公開的方法)，其中的模具具有與所需的有凹痕的表面基本相反的形狀。由于所述成型方法一般是分批法，需要大量的時(shí)間和能量，因此這種方法不適用于大規(guī)模制造設(shè)備。Black的美國專利3,841,949公開了一種復(fù)合摩擦板,它具有呈小島狀的合成橡膠表面，其中嵌有摩擦材料(如燒結(jié)粉末的青銅顆粒)以形成真正的摩擦表面。據(jù)說較好的是這種顆?；蛐u的形狀為凸出于外涂層薄基層(如耐熱的合成橡膠)的圓珠體，并相互間隔地分布在所述基層上。據(jù)說這種配置能減少對離合器或制動器中用于消除給定量的熱量所需的冷卻油量的需求。
已知磨料制品具有等高外形的磨料層，它是一種三維形狀、輻照固化、在有機(jī)粘合劑中的磨料顆粒分散體，如Pieper等的美國專利5,152,917公開的發(fā)明。該專利總體上描述了將可UV固化的樹脂和磨料顆粒淤漿涂覆在圖案表面上，使該涂覆淤漿的圖案表面與背襯接觸，固化樹脂并從圖案表面上移去磨料成品而制得的磨料。但是，該專利所述的磨料不適合用作摩擦材料；它們不具有常用于摩擦材料的成分組合，而這種組合是滿足用于汽車變速裝置的摩擦材料的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)所必需的。同樣，如Reeves的美國專利5,234,740所述，已知滑動控制片包括具有第一和第二主表面的背襯，在第一主表面上具有一系列突出物，它適用于覆蓋例如健身器械、器具和球拍手柄。Reeves專利中形成的突出物中不含有與其它材料一起使摩擦材料適合于汽車變速裝置用途(如離合片部件)所必需的粒狀炭磨粒。
Seitz等的美國專利5,083,650公開了一種具有粗糙表面適合于用作變速裝置中的摩擦表面部件的摩擦部件。Seitz的摩擦部件包括通過位于上面和下面含炭填料顆粒的熱固性聚合物粘合劑用樹脂粘結(jié)的載在耐熱紙上的粒狀炭磨粒。在Seitz等的摩擦部件表面上形成波形的(粗糙的)外形。需要形成一種能增強(qiáng)紋理控制，無需Seitz等所使用的連續(xù)涂層的摩擦表面層。
發(fā)明的概述本發(fā)明提供一種具有圖案摩擦表面的摩擦材料和離合片部件。還提供本發(fā)明摩擦材料的制備和使用方法。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例是用作摩擦表面部件的摩擦材料，所述摩擦材料包括具有前表面和后表面的背襯；在所述背襯的前表面上許多精確成形的復(fù)合物(composites)構(gòu)成圖案的摩擦涂層，所述精確成形的復(fù)合物包括分散在粘合劑中的許多磨粒。
所述許多精確成形的摩擦復(fù)合物限定了具有三維圖案的摩擦表面總體外形(如具有非任意圖案的陣列)。這種圖案的摩擦表面一般包括許多與各個(gè)摩擦復(fù)合物的形狀有關(guān)的峰或凹凸(asperity)，相鄰的摩擦復(fù)合物峰或凹凸相互獨(dú)立。由于所述峰相互獨(dú)立，因此在這些峰之間形成空腔。這些空腔為動態(tài)地滯留流體(如傳動流體)提供了一種手段。各個(gè)精確成形的摩擦復(fù)合物具有由清楚并可察覺的邊界限定的精確形狀。相鄰的成形復(fù)合物最好具有相同的形狀，盡管不同的形狀也包括在本發(fā)明范圍內(nèi)。復(fù)合物之間最好具有相同的間距，盡管無規(guī)的間距也包括在本發(fā)明范圍內(nèi)。
較好的是，所述許多精確成形的摩擦復(fù)合物中的每一個(gè)均包括選自平行管、立方體、圓錐體、截去頂部的棱錐、圓柱體、棱錐體、及其混合體的三維形狀，所述許多精確成形的復(fù)合物中的每一個(gè)較好包括具有三角形底面的棱錐，所述許多精確成形的摩擦復(fù)合物中的每一個(gè)最好包括具有四邊形底面的棱錐，優(yōu)選的是，各個(gè)棱錐具有平的上表面。所述精確成形的復(fù)合物還任選地含有添加劑。
在另一個(gè)實(shí)例中，摩擦材料具有回彈性，即摩擦材料的彈性模量約為107達(dá)因/cm2或更低，較好約為106-107達(dá)因/cm2。彈性模量通常是用購自RheometricsScientific of Piscataway,NJ的RSAⅡ型Rheometrics Solids Analyzer測定的。在一個(gè)較好的實(shí)例中，所述摩擦材料還包括在背襯后表面上的粘結(jié)層(tie layer)，較好的是，該粘結(jié)層包括含氟彈性體，其彈性模量較好約為3.5×106達(dá)因/cm2。在另一個(gè)較好的實(shí)例中，其彈性模量約為4.5×106達(dá)因/cm2，其中圖案的摩擦涂層的摩擦系數(shù)在約26.62kJ的能級下約為0.14或更大。
較好的是，摩擦材料包括選自有機(jī)材料、金屬材料、半金屬材料、無機(jī)材料及其混合物的摩擦顆粒，更好的是，該摩擦顆粒包括有機(jī)材料，最好的是，該有機(jī)材料包括焦炭，其中所述焦炭選自冶金焦炭、石油焦炭、椰子殼活性炭及其混合物。
圖案的摩擦涂層是由含有許多摩擦顆粒和樹脂(宜為熱固性樹脂)的可涂覆粘合劑前體淤漿形成的。在淤漿形態(tài)，其中的樹脂是未聚合或未固化的。從而使淤漿能流動，或能涂覆在背襯上，或者涂覆在制造模具的空腔中(由此限定術(shù)語“可涂覆”)。隨后將粘合劑前體淤漿置于某些條件(如能源)下，將粘合劑前體淤漿中的樹脂固化或聚合成粘合劑，最終將粘合劑前體淤漿轉(zhuǎn)化成摩擦涂層。
如上所述，盡管熱固性樹脂通常是較好的，但是將熱塑性樹脂用作粘合劑也包括在本發(fā)明范圍內(nèi)。在本發(fā)明方法中，熱塑性樹脂處于熔融態(tài)或可流動的狀態(tài)。對該熱塑性樹脂進(jìn)行冷卻后，它被轉(zhuǎn)化成固態(tài)粘合劑從而形成摩擦復(fù)合物。較好的熱固性粘合劑通過可成聚合樹脂，最好是可自由基固化的樹脂而制得。較好的能源是輻射能(如電子束)。一種優(yōu)選的粘合劑包括丙烯酸酯單體和至少具有一個(gè)側(cè)接丙烯酸酯基團(tuán)的異氰脲酸衍生物的聚合反應(yīng)產(chǎn)物。另一種較好的粘合劑是由含丙烯酰胺基團(tuán)的氨基塑料樹脂，較好由含丙烯酰胺基團(tuán)的氨基塑料樹脂和具有丙烯酸酯基團(tuán)的氨基塑料樹脂的混合物制得的交聯(lián)體系。另一種較好的粘合劑是由含丙烯酰胺基團(tuán)的氨基塑料樹脂和含丙烯酸酯基團(tuán)的氨基塑料樹脂的混合物制得的交聯(lián)體系，所述樹脂中的至少一種具有至少一個(gè)側(cè)接丙烯酸酯基團(tuán)。較好的是，所述至少具有一個(gè)側(cè)接丙烯酸酯基團(tuán)的至少一種樹脂選自單官能的丙烯酸酯單體、多官能的丙烯酸酯單體、聚氨酯丙烯酸酯、環(huán)氧樹脂丙烯酸酯、丙烯酸異冰片酯、聚酯丙烯酸酯、丙烯酸酯化聚丙烯酸類、聚硅氧烷丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯及其混合物。最好的是，所述至少具有一個(gè)側(cè)接丙烯酸酯基團(tuán)的至少一種樹脂選自聚氨酯丙烯酸酯、丙烯酸異冰片酯、聚硅氧烷丙烯酸酯及其混合物。摩擦材料的彈性模量最好約為107達(dá)因/cm2或更小。
本發(fā)明摩擦材料的背襯最好是含許多用丙烯酸膠乳粘結(jié)在一起的芳族聚酰胺短纖維的無紡紙。
在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)例中，用作在動力傳動機(jī)械中適用于傳輸動力的摩擦表面部件的摩擦材料包括含有許多用丙烯酸膠乳粘結(jié)在一起的芳族聚酰胺短纖維的無紡紙，該紙具有前表面和后表面，在背襯的前表面上附有棱錐圖案的摩擦涂層，該圖案的摩擦涂層包括許多精確成形的棱錐摩擦復(fù)合物，每個(gè)摩擦復(fù)合物包括許多分散在粘合劑中的焦炭顆粒，所述粘合劑包括三羥甲基丙烷三丙烯酸酯和異氰脲酸三羥乙酯的三丙烯酸酯的聚合反應(yīng)產(chǎn)物。
在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)例中，用作摩擦表面部件的摩擦材料包括具有前表面和后表面的背襯，和在該背襯的前表面上許多精確成形的復(fù)合物形成的圖案摩擦涂層，所述精確成形的復(fù)合物包括許多分散在粘合劑中的摩擦顆粒，其中所述摩擦材料的彈性模量約為107達(dá)因/cm2或更低。較好的是，在約200次循環(huán)，約26.62kJ的能級下摩擦材料的摩擦系數(shù)約為0.14或更大。最好的是，粘合劑包括由具有丙烯酰胺基團(tuán)的氨基塑料樹脂和具有丙烯酸酯基團(tuán)的氨基塑料樹脂的混合物制成的交聯(lián)體系，并且至少有一種樹脂具有至少一個(gè)側(cè)接丙烯酸酯基團(tuán)，該樹脂選自單官能的丙烯酸酯單體、多官能的丙烯酸酯單體、聚氨酯丙烯酸酯、環(huán)氧樹脂丙烯酸酯、丙烯酸異冰片酯、聚酯丙烯酸酯、丙烯酸酯化聚丙烯酸類、聚硅氧烷丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯及其混合物，最好選自聚氨酯丙烯酸酯、丙烯酸異冰片酯、聚硅氧烷丙烯酸酯及其混合物。
可將本發(fā)明摩擦材料粘合在基材(如金屬離合片、同步器環(huán)、制動器墊、車軌等)上。因此，本發(fā)明的另一方面是一種制品，它包括粘附在基材，最好是金屬基材上的一種本發(fā)明摩擦材料。例如，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例中，具有一種在流體介質(zhì)中運(yùn)作的用于將扭矩傳遞至對面離合片部件的金屬嚙合表面上的離合片部件，它包括粘結(jié)在金屬支承板上的與上述摩擦材料相同結(jié)構(gòu)的摩擦表面層。通常，使用耐熱粘合劑(如腈-酚醛樹脂)將摩擦材料粘結(jié)在金屬板上，盡管這不是必需的。
在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)例中，用于傳遞扭矩的裝置包括在流體介質(zhì)中運(yùn)作用于將扭矩傳遞至對面第二板(plate)部件的嚙合表面上的第一板部件和在摩擦表面材料界面上能與該第一板部件嚙合的旋轉(zhuǎn)部件，所述第一板部件具有粘結(jié)在支承板上的摩擦表面材料，其中該摩擦表面材料包括具有前表面和后表面的背襯，附著在該背襯前表面上的由許多精確成形的摩擦復(fù)合物限定的圖案摩擦涂層，上述精確成形的摩擦復(fù)合物包括許多分散在粘合劑中的摩擦顆粒。該裝置適用于許多扭矩傳遞用途，其中第一板部件和對面的第二板部件包括離合器、并且第一板部件和對面的第二板部件包括制動機(jī)構(gòu)或第一板部件和對面的第二板部件包括自動變速裝置中的扭矩變換器。
另一個(gè)實(shí)例是用上述傳遞扭矩的裝置改變汽車速度的方法，它包括在流體的存在下在摩擦表面材料的界面使第一板部件與旋轉(zhuǎn)部件嚙合的步驟，從而使上述板部件和旋轉(zhuǎn)部件之間的摩擦系數(shù)增加，以在板部件和旋轉(zhuǎn)部件之間傳遞扭矩，改變汽車的速度。
可用各種方法使用本發(fā)明摩擦材料。使用本發(fā)明摩擦材料的一種方法包括將摩擦材料附著在第一部件上，在流體中并在第二部件的存在下旋轉(zhuǎn)該第一部件，從而使所述第二部件轉(zhuǎn)動。使用本發(fā)明摩擦材料的另一種方法是使汽車減速或停止，其方法包括將摩擦材料施加在汽車的固定部件(stationary member)上，以與摩擦材料接觸的方式旋轉(zhuǎn)汽車的第二部件，從而增加該固定部件與第二部件之間的摩擦系數(shù)，有助于降低汽車速度。本發(fā)明摩擦材料的另一種用途是幫助在軌道上運(yùn)行的車輛減速，其方法包括將摩擦材料施加在車輛和/或軌道的一部分上，以與施加在軌道上的摩擦材料接觸的方式旋轉(zhuǎn)車輛部件，從而增加軌道和旋轉(zhuǎn)部件之間的摩擦系數(shù)，幫助車輛減速。
從下面的附圖和描述中將可更清楚地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)。
附圖簡述

圖1-2是本發(fā)明摩擦材料放大的側(cè)視圖；圖3以平面圖說明圖1的摩擦材料；圖4-5是圖1-2摩擦材料的制造方法示意圖；圖6是附著在金屬基材上的圖1摩擦材料的一個(gè)實(shí)例放大的側(cè)視圖；圖7是附著在金屬基材上的圖1摩擦材料的另一個(gè)實(shí)例放大的側(cè)視圖。
較好實(shí)例的詳細(xì)描述本發(fā)明提供摩擦材料和離合片部件。如果將本發(fā)明摩擦材料用于自動變速裝置中的扭矩變換離合器(即油浴式離合器)和滑動離合器，本發(fā)明材料能將自動變速裝置流體滯留在摩擦表面和接觸表面之間的界面上。隨后在齒輪變速中，由于在界面上滯留有傳動流體，因此能更容易并更有效地進(jìn)行變速。本發(fā)明摩擦材料還能用于手動變速裝置中的同步器環(huán)中。在這種同步器環(huán)的情況下，圖案的表面具有穿透常存在于同步器環(huán)上的油膜的能力。
本發(fā)明摩擦材料的中點(diǎn)動態(tài)扭矩較好約為150-180牛頓米(N-m)，δ扭矩小于30N-m，最大扭矩大于150N-m，嚙合時(shí)間約0.40-0.60秒，所有這些均是用標(biāo)準(zhǔn)摩擦材料試驗(yàn)測定的(參見實(shí)施例部分)。
參照圖1，摩擦材料1包括具有前表面12和后表面13的背襯11。該背襯可任選地包括許多增強(qiáng)纖維3，例如下面將描述的芳族聚酰胺聚合物短纖維。摩擦涂層14粘附在背襯11的前表面12上。本文所述的摩擦涂層14是經(jīng)固化后留在背襯的上或前表面上但不滲入背襯中的含有摩擦顆粒的可涂覆粘合劑前體淤漿部分。摩擦涂層14具有內(nèi)表面17和由許多精確成形的摩擦復(fù)合物20(在本圖中它是棱錐體)限定的圖案摩擦表面18。如本文所述摩擦復(fù)合物20包括粘合劑5和許多摩擦顆粒4。粘合劑5的作用是將復(fù)合物粘附在前表面12上。摩擦復(fù)合物20被在其下面延伸的并延伸于摩擦復(fù)合物20之間的摩擦復(fù)合物材料的連續(xù)基層19粘附在前表面12上?？墒褂媚Σ翉?fù)合物20和基層19連續(xù)地覆蓋背襯11，從而不露出背襯11。在用本文所述的制造模具和技術(shù)將摩擦復(fù)合物20和基層區(qū)19沉積在背襯11上的時(shí)候，它們可使用相同的淤漿同時(shí)形成。復(fù)合物20的高度“H”相對于前表面12而定?；鶎?9離前表面12(或前表面加上任何底涂層)的垂直厚度一般不超過復(fù)合物的垂直高度H的50％較好約為1-25％。通常，基層19的厚度約小于10微米，而復(fù)合物20的高度約為50-1020微米。同時(shí)，由圖1(和圖2)可見，部分粘合劑5和分散在該粘合劑中的摩擦顆粒4滲入并充滿纖維背襯11和21的部分厚度。
本文中術(shù)語“精確成形的摩擦復(fù)合物”指摩擦復(fù)合物，它的形狀是在摩擦顆粒和可固化的粘合劑的可流動混合物涂覆在背襯上并填入制造模具(本文所述的模具)表面的空腔中的同時(shí)，對該混合物進(jìn)行固化而形成的。因此這種精確成形的摩擦復(fù)合物具有與所述空腔精確地相同的形狀。許多這種復(fù)合物形成突出于背襯表面三維形狀的非任意圖案和基層部分，即與制造模具相反的圖案。各個(gè)復(fù)合物由邊界所確定，邊界的底部一般是與該精確成形的復(fù)合物粘附的背襯的前表面之間的界面。邊界的剩余部分由復(fù)合物在其中固化的制造模具表面上的空腔所限定。
圖3以平面圖的形式說明圖1的摩擦材料。在制造模具中三組交錯(cuò)平行的V-形邊緣的圖案形成了圖案的摩擦表面18。由制造模具的邊緣構(gòu)成并標(biāo)為a、b和c的各組交錯(cuò)凹槽限定了三維復(fù)合物的結(jié)構(gòu)。每個(gè)摩擦復(fù)合物20的底部由三組交錯(cuò)平行邊緣的每一組的一個(gè)凹槽所限定。每個(gè)三棱錐底部的三個(gè)邊的長度通常相等。該長度可通過選擇三組凹槽之間的夾角(即α、β、γ)來控制。由摩擦復(fù)合物底部的各個(gè)側(cè)邊和該復(fù)合物的峰限定了一個(gè)平面，本文將其稱為摩擦復(fù)合物的表面。每個(gè)突起物表面的面積最好相等。形成由制造模具中的四個(gè)交錯(cuò)凹槽圍成的正方形底面的棱錐體也包括在本發(fā)明范圍內(nèi)。一般來說，離背襯越遠(yuǎn)，形狀物的截面積越小。
圖2所示的第二種摩擦材料2在所有方面均與圖1所示的摩擦材料相似，但是含有分散在粘合劑5中的摩擦顆粒4的棱錐摩擦復(fù)合物20’在形狀上被截去了頂部(平頂)。這使得表面26一般與背襯21平行。復(fù)合物20’具有通過基層部分19與背襯21的前表面22粘附在一起的底面27。平頂棱錐可用本文所述的平底空腔的制造模具直接形成，或者，先形成具有峰的棱錐，隨后磨去頂部或用另一種相似的機(jī)械或研磨的方法使之成為“平頂”。
參見圖6，圖1的摩擦材料1被直接粘結(jié)在基材16(如金屬基材)上。層15將背襯11粘結(jié)在基材16上。較好的是，層15是耐熱粘合劑，如腈酚醛樹脂?；蛘?，如圖7所示，背襯11通過粘結(jié)層15’與基材16相粘結(jié)。具有粘結(jié)層15’的摩擦材料的彈性模量較好約107達(dá)因/cm2或更小，最好約106-107達(dá)因/cm2，優(yōu)選約3.5×106達(dá)因/cm2。較好的是，粘結(jié)層15’由彈性材料制成，并且是耐熱的和耐石油化學(xué)品(如傳動流體)的。例如，粘結(jié)層15’可由包括含氟聚合物，最好是含氟彈性體的組合物制成。不受任何理論的束縛，認(rèn)為具有粘結(jié)層并且彈性模量約為107達(dá)因/cm2或更小的摩擦材料或摩擦材料混合物可增加摩擦材料的撓性、回彈性和/或柔順性。還認(rèn)為這種提高了的柔順性可隨后提高摩擦材料對對面的基材的適應(yīng)性，從而能提高摩擦系數(shù)。
摩擦涂層如圖1和圖2所示，每個(gè)相鄰摩擦復(fù)合物20(20’)具有遠(yuǎn)離背襯11(21)的不相連的頂點(diǎn)而在其底部相互連接。這種形狀物外部的分離在相鄰摩擦復(fù)合物之間形成凹谷或空腔。盡管圖1顯示底部鄰接的復(fù)合物，但是復(fù)合物也可以是相互隔開的，從而露出復(fù)合物之間的基層區(qū)。還可以提供形成圖1和2中的單個(gè)摩擦復(fù)合物的邊界，使該邊界具有不規(guī)則的形狀并未很好限定。當(dāng)用顯微鏡(如光學(xué)或掃描電子顯微鏡)觀察摩擦材料的截面時(shí)，可容易地并清楚地觀察到各別的并可辨別的邊界。這些各別的并可辨別的邊界構(gòu)成了所示精確形狀的外形或輪廓。這些邊界在某種程度上使一個(gè)摩擦復(fù)合物與另一個(gè)復(fù)合物相分離，還還能將一個(gè)摩擦復(fù)合物與另一個(gè)復(fù)合物相區(qū)別。
在某些情況下，構(gòu)成形狀的邊界是平坦的。對具有平面的形狀物，至少具有三個(gè)平面(不包括底面或形狀物的任何頂面)。給定形狀物的平面數(shù)量隨所需的幾何形狀而異，例如平面的數(shù)量可從三個(gè)至多于20個(gè)。一般來說，具有3-10個(gè)平面，較好有3-6個(gè)平面。這些平面相交成所需的形狀物。這些平面的夾角決定了形狀的尺寸。
摩擦復(fù)合物的可以具有任何形狀，但是其截面或三維的幾何形狀最好是矩形、錐形、截去頂部的棱錐、半圓、圓、三角形、正方形、六邊形、棱錐、八邊形、樹膠滴狀、圓錐形等。較好的形狀是三角形底面和四邊形底面的棱錐。并且，較好的是所有摩擦復(fù)合物的截面積沿離開背襯朝頂端的方向而變小，而與頂端是尖的、平的或圓的無關(guān)。這種變化的截面積改善了固化的復(fù)合物從模具上的剝離性能。在使用時(shí)，變化的截面積增加，從而降低了負(fù)載/面積以及相應(yīng)的磨耗。一般來說，每平方厘米至少有5個(gè)摩擦復(fù)合物，某些情況下每平方厘米至少有500個(gè)摩擦復(fù)合物(如在圖1和2所示的實(shí)例中)。通常，每平方厘米約有120-1150個(gè)復(fù)合物是合適的，盡管根據(jù)情況較高或較低的數(shù)值可以是最佳的。對于摩擦材料的應(yīng)用，摩擦復(fù)合物的高度H(例如參見圖1)一般約為88-534微米。
在本發(fā)明的另一方面，部分摩擦復(fù)合物具有不同尺寸的相鄰摩擦復(fù)合物。在本發(fā)明這一方面中，至少約10％，宜至少約為30％，較好至少約為50％，最好至少約為60％的摩擦復(fù)合物具有不同尺寸的相鄰摩擦復(fù)合物。這些不同尺寸可以是摩擦復(fù)合物的形狀、摩擦復(fù)合物平界面之間的夾角或尺寸。此類制造模具的制造方法可參見Hoopman等的國際專利WO95/07797。
摩擦涂層的粘合劑配制摩擦涂層使本發(fā)明摩擦材料具有其預(yù)定用途所需的性能。摩擦涂層一般在不同的溫度和壓力下具有適用于各種用途的摩擦系數(shù)和摩擦一致性，并且壽命較長。另外，摩擦涂層一般與嚙合表面以及與該摩擦涂層接觸的流體相適應(yīng)。在自動變速裝置和制動器用途中，最好配制摩擦涂層使得運(yùn)行過程中摩擦材料在最小的粘附下就能相對靜止和/或在嚙合過程中能滑動(如顫動(shudder))。
本發(fā)明摩擦涂層包括粘合劑和分散于該粘合劑中的許多摩擦顆粒。摩擦涂層(最好通過粘合劑)被粘合在背襯的前面，盡管可以使用中間粘結(jié)劑。所述粘合劑可以能提供使摩擦材料具有良好的性能和長壽命的所需性能的任何材料。粘合劑還應(yīng)該能承受摩擦材料所承受的熱和壓力。
摩擦涂層是由包括許多摩擦顆粒和粘合劑前體的粘合劑前體淤漿制得的。如下面將進(jìn)一步描述的那樣，粘合劑前體淤漿能被涂覆在背襯或制造模具上，而該粘合劑前體處于能凝固的可流動狀態(tài)。在加工過程中，粘合劑前體中的樹脂被凝固成低聚物或聚合物材料。所述凝固可通過固化(即聚合和/或交聯(lián))或通過干燥(如除去液體)和固化而實(shí)現(xiàn)。粘合劑前體可以是有機(jī)溶劑基的，水基的或100％固體(即基本無溶劑的)組合物。也就是說，粘合劑可以由100％固體制劑制成，或者使用溶劑(如酮、THF或水)進(jìn)行涂覆，隨后干燥并固化。當(dāng)使用溶劑時(shí)，該溶劑不與前體中其它組分發(fā)生反應(yīng)，但能通過例如加熱而除去，盡管沒有必要完全清除。較好的是，粘合劑前體是100％固體制劑，它基本是無溶劑的(即溶劑含量小于約1％)。
粘合劑前體是不可逆地形成固化的低聚物/聚合物材料的前體，它通常可與術(shù)語“熱固性”前體互換使用。本文中術(shù)語“熱固性”前體指通過加熱和/或施加其它能源(如電子束、紫外光、可見光等)，或者在加入化學(xué)催化劑、水分等一段時(shí)間后能不可逆地固化的反應(yīng)性體系。術(shù)語“反應(yīng)性”指粘合劑前體組分利用上述任一機(jī)理通過聚合、交聯(lián)或同時(shí)聚合又交聯(lián)而相互反應(yīng)(或自反應(yīng))。這些組分通常指樹脂。在本文中，術(shù)語“樹脂”指含單體、低聚物、聚合物及其混合物的多分散性體系。
因此，適用于形成粘合劑的材料是包括反應(yīng)性組分(即能通過各種機(jī)理交聯(lián)和/或聚合的材料)的粘合劑前體。其例子包括，但不限于氨基樹脂如烷基化的脲醛樹脂、蜜胺-甲醛樹脂和烷基化的苯胍胺-甲醛樹脂；丙烯酸酯(包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯)樹脂如丙烯酸酯；醇酸樹脂如聚氨酯-醇酸樹脂，聚酯樹脂、氨基塑料樹脂、聚氨酯樹脂；苯酚-甲醛樹脂(即酚醛樹脂)如可熔酚醛樹脂(resole)和酚醛清漆樹脂；環(huán)氧樹脂如雙酚環(huán)氧樹脂；異氰酸酯；異氰脲酸酯；硅氧烷樹脂；腰果殼樹脂；聚酰亞胺樹脂等?？赏ㄟ^不同的機(jī)理(如縮聚或加成聚合)使用例如熱能、輻射能等，或者組合上述機(jī)理對這種反應(yīng)性粘合劑前體組分進(jìn)行固化。
能使用快速作用形式的輻射能(如所需時(shí)間小于5分鐘，較好小于5秒鐘)進(jìn)行固化的粘合劑前體是最好的。由于電子束能穿透深顏色涂層、它的速度和有效利用能量以及其容易控制，使得電子束輻射是特別需要的。其它適用形式的輻射能包括紫外/可見光、核輻射、紅外和微波輻射。根據(jù)具體的固化機(jī)理，粘合劑前體還可包括催化劑、引發(fā)劑或固化劑以幫助引發(fā)和/或加速聚合和/或交聯(lián)過程。
另一種特別需要的引發(fā)劑體系是熱引發(fā)劑，即需要加熱以引發(fā)聚合的試劑。熱引發(fā)劑是較好的原因還在于它能透過深顏色涂層、它的速度和有效利用能量以及其容易控制。熱引發(fā)劑可單獨(dú)使用或與其它引發(fā)劑(如UV光引發(fā)劑，它能用于適合于熱引發(fā)劑的放熱體系)組合使用。在這種類型的體系中，可使用UV輻射引發(fā)反應(yīng)，該反應(yīng)隨后放出引發(fā)熱引發(fā)劑所需的熱量。隨著向體系中加入熱引發(fā)劑，可省去材料對后固化的需要。市售的熱引發(fā)劑的例子包括VAZO52和VAZO64FREE RADICAL SOURCES，它們均購自DuPont,Wilmington,DE；以及購自Akzo Nobel,Chicago,IL的TRIGONOX21-C50(己酸叔丁基過氧-2-乙酯)。當(dāng)然，對于用途的引發(fā)劑選擇取決于體系的化學(xué)性質(zhì)和反應(yīng)中所獲得的熱量。
通過熱能和/或加入催化劑一段時(shí)間后能固化的反應(yīng)性粘合劑前體組分包括，例如酚醛樹脂如可熔酚醛樹脂和酚醛清漆樹脂，環(huán)氧樹脂如雙酚A環(huán)氧樹脂，以及氨基樹脂如烷基化的脲醛樹脂、蜜胺-甲醛樹脂和烷基化的苯胍胺-甲醛樹脂。含有例如如上所述反應(yīng)性組分的粘合劑前體根據(jù)樹脂體系可包括自由基熱引發(fā)劑、酸催化劑等。熱自由基引發(fā)劑的例子包括過氧化物如過氧化苯甲酰，偶氮化合物，二苯甲酮和醌。通常，這種反應(yīng)性密封涂料前體組分需要大于室溫(即25-30℃)的溫度進(jìn)行固化，盡管可室溫固化的體系是已知的。
可熔酚醛樹脂中甲醛與苯酚的摩爾比大于或等于1:1，通常約1.5:1.0-3.0:1.0.酚醛清漆樹脂中甲醛與苯酚的摩爾比小于約1:1。市售的酚醛樹脂的例子包括已知購自O(shè)ccidental Chemicals Corp.Dallas,TX,商品名稱為DUREZ和VARCUM、購自Monsanto,St.Louis,MO，商品名稱為RESINOX商品和購自Ashland Chemical Co.,Columbus,OH，商品名稱為AEROFENE和AEROTAP的酚醛樹脂。
環(huán)氧樹脂具有環(huán)氧乙烷(oxirane)并開環(huán)聚合。它們可以隨主鏈和取代基的性質(zhì)有很大的不同。例如，主鏈可以是通常與環(huán)氧樹脂相關(guān)的任何類型，取代基可以不含在室溫與環(huán)氧乙烷環(huán)反應(yīng)的活性氫原子的任何基團(tuán)?？山邮艿娜〈拇硇岳影u素、酯基、醚基、磺酸基、硅氧烷基、硝基和磷酸基。最常見的可購得環(huán)氧樹脂之一是二酚基丙烷(即雙酚A)與表氯醇反應(yīng)形成2,2-二[4-(2,3-環(huán)氧丙氧基)苯基]丙烷(雙酚A的二縮水甘油醚)。這種材料可以EPON(如EPON828、1004和1001F)的商品名稱購自Shell Chemical Co.,以DER(DER331、332和334)的商品名稱購自Dow Chemical Co.,Midland,MI。其它合適的環(huán)氧樹脂包括購自Dow Chemical Co.,的商品名為DEN(如DEN431和428)的酚醛清漆的縮水甘油醚。
氨基樹脂是甲醛和胺的反應(yīng)產(chǎn)物。胺通常是脲或蜜胺。常見的氨基樹脂是烷基化的脲醛樹脂和蜜胺甲醛樹脂，盡管還已知烷基化的苯胍胺-甲醛樹脂。在需求戶外壽命和耐化學(xué)性的場合通常使用蜜胺-甲醛樹脂。但是，通常由于氨基樹脂的脆性而不單獨(dú)使用它們。因此，它們常與其它樹脂體系組合使用。例如，它們可與醇酸樹脂、環(huán)氧樹脂、丙烯酸類樹脂或含有與氨基樹脂反應(yīng)的官能團(tuán)的其它樹脂組合使用，以利用兩種樹脂體系的良好性能。
在一個(gè)較好的實(shí)例中，粘合劑前體包括至少一種具有至少一個(gè)側(cè)接丙烯酸酯基的樹脂。具有至少一個(gè)側(cè)接的丙烯酸酯基的合適樹脂較好選自單官能的丙烯酸酯單體、多官能丙烯酸酯單體、聚氨酯丙烯酸酯、環(huán)氧樹脂丙烯酸酯、丙烯酸異冰片酯、聚酯丙烯酸酯、丙烯酸酯化聚丙烯酸類、聚硅氧烷丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯及其混合物。最好的是，具有至少一個(gè)側(cè)接丙烯酸酯基的至少一種樹脂選自聚氨酯丙烯酸酯、丙烯酸異冰片酯、聚硅氧烷丙烯酸酯及其混合物。不希望受任何具體理論的束縛，認(rèn)為含有至少一種具有側(cè)接丙烯酸酯基的樹脂可增加摩擦材料的撓性、回彈性和/或柔順性。認(rèn)為提高摩擦材料的回彈性還可以增加摩擦材料的適應(yīng)性，同樣增加摩擦材料與其對面的基材的接觸表面積。還認(rèn)為這種現(xiàn)象能使摩擦系數(shù)明顯增加。但是，增加摩擦材料的撓性、回彈性和/或柔順性僅是一個(gè)特點(diǎn)。與增加摩擦系數(shù)相矛盾的其它特點(diǎn)是，例如摩擦材料的耐化學(xué)性(如對石油化學(xué)品如傳動流體的耐受性)和摩擦材料的耐久性，特別是將摩擦材料用作例如傳動離合器或制動器襯墊這種用途時(shí)。較好的是，包括含有至少一種具有至少一個(gè)側(cè)接丙烯酸酯基的樹脂的粘合劑前體的摩擦材料的彈性模量約為107達(dá)因/cm2或更小，較好約為106-107達(dá)因/cm2，最好約4.5×106達(dá)因/cm2。
在本文中，術(shù)語“丙烯酸酯”和“丙烯酸酯官能”化合物包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，無論它們是單體、低聚物或聚合物。聚氨酯丙烯酸酯是羥基封端的異氰酸酯擴(kuò)鏈聚酯或聚醚的二丙烯酸酯。它可以是脂族的或芳族的。市售的聚氨酯丙烯酸酯的例子包括已知購自Henkel Corp.,Hoboken,NJ商品名為PHOTOMER(如PHOTOMER6010)；購自UCB Chemical,Smyrna,GA的EBERCRYL220(分子量為1000的六官能芳族聚氨酯丙烯酸酯)、EBECRYL284(分子量為1200用1,6-己二醇二丙烯酸酯稀釋的脂族聚氨酯二丙烯酸酯)、EBECRYL4827(分子量為1600的芳族聚氨酯二丙烯酸酯)、EBECRYL4830(四甘醇二丙烯酸酯稀釋的分子量為1200的脂族聚氨酯二丙烯酸酯)、EBECRYL6602(三羥甲基丙烷乙氧基三丙烯酸酯稀釋的分子量為1300的三官能芳族聚氨酯丙烯酸酯)以及EBECRYL8402(分子量1000的脂族聚氨酯二丙烯酸酯)，購自Sartomer Co.,West Chester,PA的SARTOMER(如SARTOMER9635、9645、9655、963-B80、966-A80等)；和購自Morton International,Chicago,IL UVITHANE(如UVITHANE782)。其它適用的含有至少一個(gè)側(cè)接丙烯酸酯基的樹脂包括購自Sartomer Co.,West Chester,PA的SARTOMER CN966-J75(摻有25％丙烯酸異冰片酯的二官能脂族聚氨酯丙烯酸酯低聚物)以及購自UCB Chemical,Smyrna,GA的EBECRYL350(硅氧烷酯丙烯酸酯低聚物)；商品名稱分別為SB570A20和SB510G35的摻有二官能(SR506)或三官能(SR454)單體的芳香酸甲基丙烯酸酯半酯；商品名稱分別為SB520E35和SB520M35的摻有單官能(SR334)或三官能(SR454)單體的芳香酸丙烯酸酯半酯，它們均購自Sartomer Co.,West Chester,PA。
摩擦顆粒本文中術(shù)語“摩擦顆?！敝讣尤肽Σ镣繉又幸栽黾?、減小或改變摩擦系數(shù)的任何材料。摩擦顆?？梢允欠菬o規(guī)的或無規(guī)形狀的單個(gè)顆粒、用粘合劑粘合在一起的單個(gè)顆粒組成的精確成形的預(yù)制顆粒(如Homes等的美國專利5,500,273)或碎纖維(milled fiber)。所述無規(guī)形狀的單個(gè)顆粒的尺寸約為0.1-1000微米，較好約為1-500微米，最好約為50-250微米。使用時(shí)精確成形的預(yù)制顆粒的尺寸不大于2500微米，它最好包括許多無規(guī)形狀的單個(gè)顆粒。使用時(shí)碎纖維的長度約為0.1-1000微米，較好約50-500微米。該纖維的長徑比較好至少約1:1，最好至少約2:1。
適用于本發(fā)明的合適種類的摩擦顆粒的例子包括有機(jī)材料、金屬材料、半金屬材料和非金屬無機(jī)材料。合適的有機(jī)顆粒材料的例子包括天然和合成的石墨、焦炭等。金屬材料的例子包括金屬顆粒和由碳鋼、灰口鑄鐵、不銹鋼、銅、鋁、鈦、黃銅、鎳、鋅等組成的纖維。適用的半金屬材料的例子包括拌有少量鋼纖維的鐵粉。適用的非金屬無機(jī)材料的例子包括陶瓷材料如氧化鋁、煅燒氧化鋁、碳化硅、煅燒藍(lán)晶石和氧化硅。適用的非無規(guī)形狀的顆粒有，例如已知購自美國3M公司的商品名為MACROLTTE和ZEEOSPHERES，它們是陶瓷顆粒。在選擇具體的摩擦顆粒時(shí)，應(yīng)注意摩擦涂層不應(yīng)太能“磨”的，否則會磨損或過早損耗嚙合表面。
一種較好的摩擦顆粒是顆粒炭，如大致具有無規(guī)形狀的冶金焦炭或石油焦炭。這種炭顆?？少徸怨?yīng)商如Asbury Graphite Mills,Inc.,Asbury,NJ。特別好的是購自Asbury Graphite Mills,Inc.的商品名為4249和4349的炭顆粒。這些炭顆粒的尺寸分布列于實(shí)施例中。較好的是，摩擦顆粒主要由平均粒徑約為20-50微米的炭顆粒組成。這種炭顆粒主要包括元素碳，盡管焦炭主要包括炭黑或石墨。“焦炭”是無定形碳，它是在隔絕空氣下由煤或石油殘?jiān)炕伞?br> 如上所述，有幾種合適類型的焦炭，包括冶金焦炭和石油焦炭。由煤制得的焦炭一般含有約6-16％的灰。另一方面，石油焦炭顆粒一般含有小于5重量％的非碳無機(jī)材料，如硫和重金屬如鎳和釩。
“炭黑”是另一種由烴熱分解或氧化分解制成的無定形碳。石墨天然存在，或它可在電阻爐中將石油焦炭加熱至約2400℃而合成制得。同時(shí)，椰子殼活性炭(如Masushima的美國專利3,738,901所述)是另一種可以用的炭黑形態(tài)。
可使用Holmes等的美國專利5,500,273所述的方法制造含有分散并粘結(jié)在粘合劑中的摩擦顆粒的精確成形的預(yù)制顆粒。對于最好的實(shí)例，炭顆粒/粘合劑的重量比約為1-5份炭顆粒比1份粘合劑，較好為約1.3-2份炭顆粒比1份粘合劑。
背襯背襯的一個(gè)作用是保持并支承摩擦涂層。所使用背襯的具體選擇取決于摩擦材料所需的用途。通常，背襯應(yīng)耐熱并具有強(qiáng)度。耐熱性和強(qiáng)度是必需的以保證在使用時(shí)摩擦材料能承受產(chǎn)生的力和熱。在某些用途中，例如將本發(fā)明摩擦材料用于同步器環(huán)中，背襯應(yīng)具有撓性以與阻斷環(huán)(即同步器)相符。在其它應(yīng)用(如圓盤制動器組件的制動器墊)中，(粘結(jié)后)背襯應(yīng)基本不可壓縮的，因?yàn)橹苿悠鲏|應(yīng)基本剛性的和非共形(nonconforming)的。在較好的實(shí)例中，背襯可以是多孔的，在摩擦材料的制造過程中使粘合劑前體淤漿滲入背襯至所需的程度，以便將摩擦涂層固定在無紡背襯的表面上。
在背襯的長度和寬度方向上其厚度最好非常一致或非常均勻。在任何點(diǎn)厚度變化不應(yīng)超過約20％，較好不超過約10％。背襯的厚度可以約為0.05-10mm，通常約0.05-1.0mm。對于大多數(shù)用途來說約0.13mm的厚度是合適的。本發(fā)明背襯的厚度可按照TAPPI7411OM試驗(yàn)方法測得。背襯厚度的選擇受多個(gè)因素的影響，如具有足夠的厚度以滿足回彈性的需要、出于經(jīng)濟(jì)的考慮而盡可能薄、對于具體離合器環(huán)境的條件而具有所需的厚度。
背襯可以是多孔紡織或無紡物，或者是一種或多種所述織物的層壓物?？椢锉骋r通常由針織機(jī)械制得，并可以是例如斜紋織法(2比1(2over1))或棉緞織法(4比1)。通常較好是無紡背襯，例如用造紙機(jī)制得的背襯。
在本發(fā)明背襯卷材中，術(shù)語“多孔的”指在25℃施加在背襯表面上的粘合劑前體能滲入背襯卷材并進(jìn)入背襯卷材厚度的至少一部分。也就是說，當(dāng)涂布至背襯表面上時(shí)，粘合劑前體不會僅滯留在背襯表面上而沒有一點(diǎn)滲入卷材?？墒褂媚芙?即穿透)背襯卷材整個(gè)厚度的粘合劑前體(即摩擦顆粒的粘合劑淤漿)的量或涂覆速率(coating rate)。為達(dá)到本發(fā)明的目的，還可以涂布這種量的粘合劑前體淤漿，它足以浸入背襯卷材的厚度至這樣的程度，即能有效地將摩擦材料的圖案部分固定或滯留在背襯的表面上，以在一般的傳動裝置和離合片用途中防止涂覆摩擦層的粘合劑失效。達(dá)到這種效果的涂覆量可以以直接的方式憑經(jīng)驗(yàn)決定。
背襯通常并最好包括纖維材料或者由纖維材料制成。該纖維材料的纖維可以是有機(jī)纖維(合成的或天然的)或無機(jī)纖維，或者兩者的混合物。合成纖維的例子包括由聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚醚酰亞胺、聚乙烯、聚氨酯、聚酯、聚砜、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚丙烯、縮醛聚合物、尼龍、芳族聚酰胺、聚酰亞胺共聚物及其物理共混物。天然有機(jī)纖維的例子包括棉、羊毛、絲綢、纖維素、人造纖維、大麻、木棉、亞麻、劍麻、黃麻、馬尼拉麻(manila)及其混合物。合適的無機(jī)纖維的例子包括金屬纖維、鋁纖維、玻璃纖維和由陶瓷材料(如購自3M的商品名NEXTEL，它包括約60-70％氧化鋁、20-30％氧化硅和1-20％氧化硼(boria))制得的纖維。用這些纖維制得的無紡氈片的商品名稱為NEXTEL312和NEXTEL440。還可使用碳纖維卷材。
一種特別合適的用作本發(fā)明摩擦材料背襯的材料是無紡紙，它包括芳族聚酰胺短纖維與丙烯酸膠乳粘合在一起形成密度均勻的背襯。業(yè)已發(fā)現(xiàn)應(yīng)注意必須獲得密度均勻、厚度均勻的芳族聚酰胺短纖維無紡物以便形成合適的摩擦背襯。為了達(dá)到這個(gè)目的，芳族聚酰胺短纖維的長度較好約為0.5-5cm，最好約為1.0-1.5cm。長度大于約2cm(例如5cm或更長)，該纖維會形成致密區(qū)，使得背襯不可接受地致密。短于約0.5cm(如0.05cm或更短)的纖維難以形成具有適當(dāng)操作強(qiáng)度的背襯。背襯的重量還較好約5-50g/m2(最好約10-25g/m2)以便向摩擦涂層提供足夠的結(jié)構(gòu)支承。
適用于制造芳族聚酰胺短纖維的芳族聚酰胺聚合物可以是購自I.E.DuPontde Nemours Company,Wilmington,DE的商品名為KEVLAR、KEVLAR29、KEVLAR49和NOMEX。本文中術(shù)語“芳族聚酰胺”指在本領(lǐng)域這一般稱為芳族聚碳酰胺的合成聚合物樹脂。這種“芳族聚酰胺”公開在美國專利3,652,510(Blomberg)和3,699,085(Johnson)中，被認(rèn)為是高分子聚合物(如特性粘度至少約0.7)并可用下式重復(fù)單元表示
其中，Ar1是對亞苯基和/或氯代對亞苯基和/或4,4-取代的二苯基甲烷，即
和Ar2是對亞苯基，即
由上式定義的聚碳酰胺的說明性例子有聚(對亞苯基對苯二甲酰胺)、氯取代的聚(對亞苯基對苯二甲酰胺)及其共聚物。在芳族聚酰胺芳香環(huán)上取代基位置的命名涉及在芳族二胺、二酸或制備芳族聚酰胺聚合物的共反應(yīng)試劑的取代基位置。
盡管芳族聚酰胺聚合物或芳族聚碳酰胺主要由與上面通式相一致的碳酰胺鍵(-CONH-)和芳香環(huán)核組成，但是該聚合物還可含有高達(dá)約20摩爾％，較好高達(dá)約5摩爾％與該通式不相一致的共聚單體單元，它向聚碳酰胺鏈提供的單元(例如擴(kuò)鏈鍵是共軸或平行的并且方向相反的，如間亞苯基單元、非芳族和非酰胺基團(tuán)的芳族碳酰胺單元)與上式所示的不同。重要的是為獲得本發(fā)明獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)所采用的芳族聚酰胺聚合物是短纖維形式的芳族聚酰胺纖維。如上所述短纖維的長度約為0.5-2cm。
上面所述的芳族聚酰胺纖維無紡紙是由常規(guī)造紙技術(shù)制成的，并可購自International Paper of Tuxedo,NY的商品名為KEVLAR Mat系列“8000050”、“8000051”、“8000052”、“8000054”、“8000065”和“8000068”。這些紙張包括約8-18重量％用于將纖維凝固成完整卷材的丙烯酸膠乳，余量為芳族聚酰胺纖維。
背襯可任選地包括一種處理(treatment)，以便1)密封背襯的背面(即非涂覆一面)；2)改善背襯的某些物理性能；和/或3)有助于加工。改善的物理性能可以是強(qiáng)度、剛度、內(nèi)部粘結(jié)強(qiáng)度、耐熱性、促進(jìn)粘合、均勻性等。這種處理的例子包括丙烯酸膠乳、苯乙烯-丁二烯橡膠、硫化橡膠、尼龍聚氨酯、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、丙烯酸酯樹脂、異氰酸酯樹脂及其混合物。較好的處理是丙烯酸膠乳。還可對背襯無摩擦涂層的那一面用各種方法中的任何一種(包括手工用鋼絲刷)進(jìn)行機(jī)械打毛，以便在用粘合劑將其粘合在基材上時(shí)能增加摩擦材料的附著。這種打毛處理應(yīng)在摩擦材料制成后進(jìn)行，以便在這種隨后的背面打毛處理前浸漬的淤漿能加強(qiáng)卷材的完整性并有助于承受這種打毛處理。
圖6表示用粘合劑層15粘合在金屬基材16上的圖1摩擦材料。粘合在金屬基材16上的精確成形的摩擦復(fù)合物20的組合物一般位于嚙合表面61的對面，形成動力傳動機(jī)構(gòu)60(如離合器、傳動條或制動器部件)。嚙合表面通常為金屬，盡管應(yīng)理解在本發(fā)明中它可以是摩擦材料。粘合劑層15可以是單層粘合劑或多層粘合劑層，它包括任選的纖維增強(qiáng)劑。當(dāng)粘合劑層是單層時(shí)，適用的粘合劑包括腈酚醛粘合劑膜，如已知購自Raybestos Inc.,Crawfordsville,IN的商品名為MACTAK的粘合劑膜。其它適用的粘合劑包括購自美國3M公司商品名為AF15的腈酚醛樹脂膜。多層粘合劑層15的合適的例子是兩層單獨(dú)的腈酚醛膜的多種(variegated)結(jié)構(gòu)，如用3MEC-2174(購自3M)放置在居中的酚醛飽和的芳族聚酰胺纖維紙層兩側(cè)制成的腈酚醛膜。在這種多樣化結(jié)構(gòu)的粘合劑層15中的芳族聚酰胺纖維紙根據(jù)Seitz等的美國專利5,083,650的實(shí)施例1的描述、涂層配方和方法進(jìn)行挑選并用酚醛樹脂和碳的混合物進(jìn)行飽和，條件是與美國專利5,083,650的實(shí)施例1不同，第一和第二樹脂涂層依次涂布在芳族聚酰胺紙上，在涂布第一和第二涂層中間不在飽和紙的外表面上沉積任何顆粒狀的炭顆粒。填充焦炭的酚醛樹脂飽和的紙?jiān)试S對這些層壓制使其粘結(jié)在鋼板上，使得運(yùn)作時(shí)摩擦活性表面平行于嚙合的摩擦元件并與之完全接觸。另外，如有必要，該紙層增加粘結(jié)的摩擦片的厚度有助于符合任何離合器間隙需求。預(yù)計(jì)也可使用具有足夠強(qiáng)度和熱耐久性的各種其它可壓縮材料代替任何這種酚醛樹脂飽和的紙張，如上所述用于粘合劑層15。
背襯還可含有能改變其化學(xué)和物理性能的添加劑。選擇添加劑的量以符合涂覆摩擦背襯所需的性能。這種添加劑的例子包括增韌材料、形狀穩(wěn)定劑、填料、染料、顏料、濕潤劑、表面活性劑、偶合劑、抗靜電劑、油、阻燃劑、紫外光穩(wěn)定劑、內(nèi)潤滑劑、抗氧劑和加工助劑。
添加劑摩擦涂層還可包括任選的添加劑，例如非摩擦填料和纖維、顏料、染料和抗靜電劑?？赏扛驳恼澈蟿┣绑w淤漿可含有潤滑劑、濕潤劑、觸變材料、表面活性劑、偶合劑、抗靜電劑、增塑劑和懸浮劑。選擇這些材料的加入量以達(dá)到所需的性能。某些這些添加劑還能改變最終摩擦材料的摩擦性能。
適用的填料較好是粒徑約為0.1-100微米，最好約為1-50微米的顆粒。適用的非摩擦填料的例子包括固化的腰果殼樹脂、固化的酚醛樹脂顆粒、橡膠顆粒(如丁腈橡膠顆粒)、金屬碳酸鹽(如碳酸鈣、白堊、方解石、泥灰、石灰華、大理石和石灰石、碳酸鈣鎂、碳酸鈉、碳酸鎂)、氧化硅(如石英、玻璃珠、玻璃泡、玻璃纖維、玻璃粉)、硅酸鹽(如滑石粉、粘土(蒙脫土)、長石、云母、硅酸鈣、正硅酸鈣、硅酸鋁鈉、硅酸鈉)、金屬硫酸鹽(如硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鈉、硫酸鋁鈉、硫酸鋁)、石膏、蛭石、木粉、氫氧化鋁、金屬氧化物(如氧化鈣(石灰)、氧化鋁、二氧化鈦)和金屬亞硫酸鹽(如亞硫酸鈣)。
偶合劑可在粘合劑中的固化樹脂和填料顆粒和/或摩擦顆粒之間起橋接的作用。偶合劑似乎還能提供流變性以促進(jìn)涂覆并改進(jìn)摩擦材料從制造模具上的剝離性能。適用的偶合劑的例子包括硅烷、鈦酸鹽和鋯鋁酸鹽。偶合劑特別合適的例子是購自Union Carbide商品名為A-174的硅氧烷偶合劑。粘合劑前體淤漿最好含有約0.01-3重量％的偶合劑。
適用的懸浮劑的例子是購自DeGussa Corp,Rochelle Park，NJ商品名為OX-50的表面積約小于150m2/g的無定形氧化硅顆粒。在摩擦涂層中適用無定形氧化硅顆粒作為填料是較好的原因在于它能改善磨損控制。在100重量份摩擦涂料淤漿中無定形氧化硅的用量一般不超過約20重量份。
本發(fā)明摩擦材料的制造方法本發(fā)明圖1和圖2摩擦材料的一種制備方法是分批成型法。如本文所述在背襯上涂覆粘合劑前體淤漿。隨后將該背襯置于具有與所需摩擦表面圖案相反圖形的模具中。閉合模具并將粘合劑前體淤漿置于足以固化或硬化該粘合劑前體淤漿樹脂的條件下(通常通過加熱)。盡管這種方法是一種制備本發(fā)明摩擦材料的途徑，但是它需要勞動強(qiáng)度大。
一種更經(jīng)濟(jì)的方法是用連續(xù)方法使用制造模具。在制備本發(fā)明圖1和圖2所示的摩擦材料的這些較好的方法中第一步是將所需的樹脂、所需的摩擦顆粒和任何所需的任選添加劑混合在一起(使用許多合適的混合技術(shù)中的任何一種)以制備粘合劑前體淤漿?；旌霞夹g(shù)的例子包括低剪力和高剪力混合，其中高剪力混合是較好的。在混合步驟中還可組合使用超聲波能量和熱能(加熱至約30-70℃)以降低淤漿的粘度。通常，摩擦顆粒是逐漸加入粘合劑前體中的。在混合過程中在粘合劑前體淤漿上抽真空可將粘合劑前體淤漿中的氣泡量減至最少。使粘合劑前體淤漿具有能噴涂或涂覆在背襯或制造模具上并且摩擦顆粒不從粘合劑前體淤漿中析出的流變性是重要的。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例中，將淤漿至少涂覆在背襯的前表面上。這種涂覆可采用任何常規(guī)的技術(shù)，如輥涂、凹槽輥涂覆、刮刀涂覆、噴涂、移轉(zhuǎn)涂覆、真空口模式涂覆、口模式涂覆等。淤漿涂布在背襯上以后，使用一種裝置(如本文所示的制造模具)將圖案賦予淤漿。如本文所述，將一塑料膜臨時(shí)施加在背襯的背面上，并使用刮漿輥或其它工具將淤漿至少部分壓入背襯中。或者，先將淤漿涂料施加在模具的空腔中，并在淤漿固化過程中將模具的涂覆表面壓在背襯的前表面上。
能源在將粘合劑前體淤漿涂覆在背襯上以后，將其置于能源中以引發(fā)粘合劑前體淤漿中樹脂的聚合反應(yīng)。合適的并且是較好的能源的例子包括熱能和輻射能。能量取決于數(shù)種因素，如樹脂的化學(xué)性質(zhì)、涂覆后淤漿的尺寸、摩擦顆粒的量和類型以及任選的添加劑的量和類型。對于熱能，溫度約為30-150℃，一般約為40-120℃。輻照時(shí)間可約為5分鐘至超過24小時(shí)，對于低溫較好采用較長的時(shí)間。
用于本發(fā)明的合適的輻射能包括電子束、紫外光或可見光。可使用能量范圍約為0.1-10Mrad，較好約1-10Mrad，加速電壓值約75keV-5Mev，較好加速電壓值約250-300keV的電子束輻射(也稱為電離輻射)。紫外光輻射屬于非粒子輻射，其波長約為200-400nm，較好約250-400nm。最好使用300-600瓦/英寸的紫外光?？梢姽鈱儆诜橇Ｗ虞椛洌洳ㄩL約為400-800nm，較好約400-550nm。當(dāng)使用輻射能時(shí)，某些摩擦顆粒和/或任選的添加劑會吸收輻射能從而抑制粘合劑前體淤漿中樹脂的聚合反應(yīng)。如果觀察到這種現(xiàn)象，可使用較大劑量的輻射能，其增大的程度能補(bǔ)償顆粒的這種輻射吸收的需要。同樣可增加電子束加速電壓從而增加電離輻射能的穿透?；蛘?，可使用摩擦顆粒不吸收的另一種形式的輻射能。
該聚合反應(yīng)完成后，粘合劑前體淤漿的樹脂轉(zhuǎn)變成粘合劑，淤漿轉(zhuǎn)變成摩擦涂層。形成的摩擦材料通常易于轉(zhuǎn)變成所需的形狀。
制造模具在圖1-2摩擦材料的制造方法的至少一個(gè)步驟中需要具有許多精確成形空腔的制造模具。這些空腔與摩擦復(fù)合物的形狀基本相反，用于構(gòu)成摩擦復(fù)合物的形狀。選擇空腔的尺寸以形成所需的摩擦復(fù)合物形狀和尺寸。所有摩擦復(fù)合物可具有相同的形狀，或者摩擦復(fù)合物可全部具有無規(guī)的形狀。如果空腔的尺寸和形狀制得不合適，制成的制造模具將不能提供所需的摩擦復(fù)合物尺寸。
在用于制造圖1和圖2摩擦材料的制造模具中，空腔可以點(diǎn)狀圖案存在，相鄰空腔具有間隔，或者空腔可相互緊挨在一起。較好的是空腔相互緊挨在一起。另外，選擇空腔的形狀使得摩擦復(fù)合物的表面積隨遠(yuǎn)離背襯而縮小。
制造模具可以是帶、片、連續(xù)片或卷材、涂覆輥(如輪轉(zhuǎn)凹輥)、安裝在涂覆輥上的套筒或模頭。制造模具可由金屬(如鎳)、金屬合金或塑料制成。可使用任何常規(guī)的技術(shù)(如雕刻、切壓(hobbing)、電子成形、蝕刻、金剛石車削、滾花等)制得金屬制造模具。對于金屬制造模具的一種較好的技術(shù)是金剛石車削。
可從金屬母模中復(fù)制熱塑性模具。母模具有制造模具所需的相反的圖案。母模可用與金屬制造模具相同的方法制得。母模最好由金屬(如銅)制成并能金剛石車削。隨后可從金剛石車削的銅模具中復(fù)制鎳模具。可將熱塑性片材加熱(任選地與金屬模具一起加熱)，通過將兩者壓在一起而在熱塑性材料上壓出母模的凸形圖案。還可將熱塑性塑料擠出或流延在金屬模具上并隨后擠壓制。將熱塑性材料冷至硬化，制成制造模具。較好的熱塑性制造模具的材料的例子包括聚酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯及其混合物。當(dāng)采用熱塑性制造模具時(shí)，應(yīng)注意不要過熱以免熱塑性制造模具變形。
制造模具還可含有剝離涂層以便更容易地將摩擦材料或摩擦復(fù)合物從制造模具中剝離。對于金屬這種剝離涂層的例子包括硬質(zhì)碳化物、氮化物或硼化物涂層。對于熱塑性塑料的剝離涂層的例子包括硅氧烷和含氟化合物，它可以接枝在聚合物中。
本發(fā)明圖1和圖2的摩擦材料的一種制造方法示于圖4。在背襯41離開退卷臺42的同時(shí)制造模具46離開退卷臺45。通過涂覆臺44使制造模具46涂覆淤漿。在涂覆前可加熱淤漿或利用超聲波能量以降低淤漿粘度。涂覆臺可以是任何常規(guī)的涂覆設(shè)備，如刮刀涂覆機(jī)、簾流涂覆機(jī)或口模涂覆機(jī)。較好的涂覆技術(shù)是真空流體承載口模。制造模具被涂覆后，用任何方法使涂覆淤漿的模具與背襯接觸，使得淤漿濕潤背襯的前表面。在圖4中，用接觸夾輥(contact nip roll)47使背襯與淤漿接觸。隨后，接觸夾輥47再將形成的結(jié)構(gòu)壓在支承鼓43上。在該步驟過程中，可將任選的塑料膜或剝離紙層壓在背襯的背面(支承鼓43和背襯41之間)，以便將淤漿壓入制造模具的空腔中，并確保在使用無紡背襯時(shí)部分淤漿滲入背襯。淤漿濕潤背襯的前表面，使得部分淤漿至少浸透背襯的部分厚度，而未滲入部分留在前表面上作為背襯前表面和制造模具的空腔表面之間的涂層。在固化摩擦涂層的粘合劑前體使之具有紋理前可剝離該剝離層，或者，在固化后但在使用摩擦材料前剝離該層。接著可任選地將背襯的背面機(jī)械地劃痕或打毛，以便在粘合劑和離合片或其它部件之間形成改進(jìn)的粘合界面。
接著，將某些形態(tài)的能量48(例如光化輻照如紫外光、電子束等)傳輸至粘合劑前體淤漿上，以至少部分固化粘合劑前體淤漿樹脂。術(shù)語“部分固化”指樹脂聚合至這種狀態(tài)，即淤漿不會從顛倒的試管中流出。在樹脂和模具的界面之間樹脂的部分固化對于移去模具是重要的。如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員常采用的那樣，部分固化可通過調(diào)節(jié)劑量和輻照來完成。
為了更完全和基本完全固化，可使粘合劑前體淤漿中的樹脂多次通過輻射能量源和/或調(diào)節(jié)劑量和電壓。較好的是，在所述多次通過輻射源之間將模具/摩擦材料至少翻轉(zhuǎn)一次，以使兩個(gè)表面都受到輻照，確保完全照射。同樣，作為最后的輻照，在分離和除去模具后，可將摩擦材料在輻射源下面再通過至少一次，使形成的最終摩擦表面直接受輻射能的粒子輻射。
實(shí)施摩擦材料輻照固化的一個(gè)總流程包括如下步驟(1)以模具的背面最靠近電子束輻射源的方式使涂覆淤漿的模具/無紡背襯/塑料膜通過300keV的電子束輻射源，輻照約1Mrad劑量；(2)翻轉(zhuǎn)涂覆淤漿的模具/背襯/塑料膜，并使該層疊物再次通過電子束，但是使塑料膜最靠近電子束輻射源并且輻照劑量約為2Mrad；(3)移去模具，留下形成于背襯表面上的至少部分固化的成形摩擦復(fù)合物層；(4)以摩擦復(fù)合物最靠近并面向電子束輻射源的方式使該形成的摩擦復(fù)合物再次通過電子束輻射源，輻照約6Mrad；以及(5)從背襯的背面除去塑料膜，提供形成的摩擦材料。
無論怎樣，制造模具從摩擦材料上分離以后，其都再纏卷在卷筒49上使之能重復(fù)使用。另外，在輻照固化后，摩擦材料120被纏卷在卷筒121上。如果粘合劑前體淤漿中的樹脂仍未完全固化，則可通過環(huán)境熱量和/或?qū)⑵渲糜诹硪环N能源(如熱能源)中使樹脂完全固化。
輻射能可穿透制造模具，只要制造模具不明顯吸收輻照能。另外，輻射能源應(yīng)不會使制造模具明顯降解。
當(dāng)摩擦復(fù)合物包括炭顆粒時(shí)，粘合劑前體淤漿中的樹脂較好能用熱能或電子束能量進(jìn)行固化，最好使用電子束能量。
還可將粘合劑前體淤漿涂覆在背襯上而不填入制造模具的空腔。如有必要，可使用塑料膜用手或輥將淤漿壓入空腔中。隨后使涂覆淤漿的背襯與制造模具接觸從而使淤漿流入制造模具的空腔中。制造摩擦材料的其余步驟與上述的相同。
另一種方法示于圖5。背襯51離開退卷臺52，利用涂覆臺53將粘合劑前體淤漿54涂覆在制造模具55的空腔中?？墒褂萌魏渭夹g(shù)(如輥涂覆機(jī)、刮刀涂覆機(jī)、簾流涂覆機(jī)或口模涂覆機(jī))將粘合劑前體淤漿涂覆在制造模具上。同時(shí)，可對粘合劑前體淤漿加熱或使用超聲波能量來降低粘度。接著，使背襯和含淤漿的制造模具與夾輥56接觸，使淤漿濕潤背襯的前表面。較好的是，部分淤漿至少浸透背襯的部分厚度，而未滲入部分留在前表面上作為背襯前表面和制造模具空腔表面之間的涂層。隨后，將其置于能量源57中使粘合劑前體淤漿中的樹脂至少部分固化。在這種方法中，輻射能透過背襯。至少部分固化以后，該淤漿轉(zhuǎn)變成粘接或粘附在背襯上的具有許多精確成形的摩擦復(fù)合物的摩擦涂層59。如上面參照圖4的描述那樣，在本實(shí)例中的摩擦材料同樣可以多次通過輻射能源，在兩次通過之間也最好顛倒該層疊物的方向，使輻射的粒子輻射照射其每一面。固化完成后，用夾輥58從制造模具中取出形成的摩擦材料并將其纏卷在卷繞臺60。在本方法中，所述能源可以是熱能或輻射能，盡管輻射能是較好的。
作為后一方法的另一種途徑，可首先將粘合劑前體淤漿涂覆在背襯的前表面上而非涂覆在模具空腔中。隨后使涂覆淤漿的背襯與制造模具接觸，從而使淤漿濕潤制造模具的空腔。制造摩擦材料的其余步驟與上面詳細(xì)描述的相同。
在使用例如圖4和圖5所示裝置的任何一種方法中，在纖維背襯的情況下粘合劑前體淤漿最好滲入背襯纖維之間?？蓪⑺芰夏づR時(shí)層壓在纖維背襯的背面，以防止粘合劑前體淤漿完全滲透并流出背襯，從而污染傳輸輥和設(shè)備。隨后從背襯上除去該塑料膜。最好在滲入纖維背襯中的樹脂被部分固化后除去該塑料膜，使得除去背面膜不會引入空穴，從而保持背面的紋理。由于該膜離開纖維背襯的背面往往會留下非常光滑的紋理，并且因?yàn)橹瞥傻哪Σ敛牧贤ǔ＝又澈匣?如金屬離合片部件)上，因此通常需要將摩擦材料的背面機(jī)械刮痕或打毛。在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模上這可以通過手持鋼絲刷、圓筒刷、非織造磨料、砂紙等來實(shí)施。
實(shí)施例下列非限定性實(shí)施例將進(jìn)一步說明本發(fā)明。除非另有說明，在實(shí)施例中所有份、百分?jǐn)?shù)、比例等均是以重量計(jì)的。在全部實(shí)施例中使用下列名稱TMPTA三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，購自Sartomer,Exton,PA名為SARTOMER351的商品TATHEIC異氰脲酸三羥乙基酯的三丙烯酸酯，購自Sartomer,Exton,PA名為SARTOMER368的商品GUAM甘脲丙烯酰胺，根據(jù)Larson等的美國專利5,055,113的制造例5方法，但用大規(guī)模方法制得AMP 丙烯酰氨基甲基化的酚，根據(jù)Larson等的美國專利5,055,113的制造例4方法，但用大規(guī)模方法制得DAP 鄰苯二甲酸二丙烯酸酯，根據(jù)Thurber等的美國專利申請08/334,717所述的方法制得NPGDA 新戊二醇二丙烯酸酯，購自Sartomer名為247 MONOMER的商品PH2 2-芐基-2-N,N-二甲基氨基-1-(4-嗎啉代苯基)-1-丁酮，購自Ciba GeigyCorp.名為IRGACURE 369的商品PH3 α-二甲氧基-α-苯基乙酰苯，購自Ciba Geigy Corp.名為IRGACURE651的商品FP1 石油焦炭摩擦顆粒，最多5％留在200目篩網(wǎng)上，購自Asbury Mills ofNew Jersry名為4249的商品FP2 石油焦炭摩擦顆粒，45-60％通過200目篩網(wǎng)，購自Asbury Mills ofNew Jersry名為4349的商品NPR 腈酚醛樹脂，購自3M,St Paul,MN名為AF15的商品ASF 無定形氧化硅填料，購自De Gussa,Dublin,OH名為OX-50的商品SCA 硅烷偶合劑，3-甲基丙烯酰氧基-丙基三甲氧基硅烷，購自UnionCarbide名為A-174的商品SFL 氧化硅粉末，購自U.S.Silica,Berkeley Springs,WV名為Sil-O-Sil的商品URO 摻有25％丙烯酸異冰片酯的二官能脂族聚氨酯丙烯酸酯低聚物，購自Sartomer,Exton,PA名為CN966J75的商品NRP 腈膠顆粒，100目，購自Midwest Elastomers,Inc.,Wapakoneta,OHEBC 硅氧烷酯丙烯酸酯低聚物，購自UCB Chemical,Smyrna,GA名為Ebecryl350的商品V52 2,2-偶氮二，購自Dupont,Wilmington,DE名為Vazo52的商品FLE 含氟彈性體聚合物，購自Dyneon,LLC,St.Paul,MN名為FC-2144的商品FP3 熱炭黑，購自Huber,Akron,OH名為Huber N990的商品CAH 氫氧化鈣MGO 氧化鎂CWX carnuba蠟實(shí)施例1-3和比較例A實(shí)施例1-3和比較例A說明本發(fā)明具有許多精確成形的復(fù)合物的摩擦材料的一個(gè)實(shí)例。
摩擦材料1的制造步驟將所需的樹脂前體混合在一起，隨后逐漸加入所需的摩擦顆粒以制成均勻的淤漿，制得粘合劑前體淤漿。將生成的粘合劑前體淤漿涂覆在制造模具中。所述制造模具是聚丙烯熱塑性塑料，它是從鎳制金屬制造模具中復(fù)制的。制造模具中的圖案使得用本實(shí)施例所述方法制得的各個(gè)最終摩擦復(fù)合物的形狀為356微米高、平頂棱錐，具有四個(gè)露出的側(cè)面，側(cè)面與正方形底面成銳角從底面延伸至平頂。平頂?shù)拿恳粋?cè)邊長316微米，側(cè)面與底面相交的側(cè)邊長442微米。在各個(gè)底面之間摩擦復(fù)合物相隔152微米。
放置涂覆粘合劑前體淤漿的制造模具使之與無紡背襯接觸，一個(gè)滾筒壓過制造模具以將淤漿壓入制造模具的空腔中。所述無紡背襯是芳族聚酰胺纖維基無紡背襯，平均重量為13.6g/m2，平均厚度為132.1微米，它是購自International Paper，Tuxedo,NY的Veratec分部的KEVLAR29片和Veratec級8000054。接著，如下面將詳細(xì)描述的那樣，使涂覆的中間摩擦制品/模具層疊物在不同的照射劑量下多次通過300keV電子束對其進(jìn)行固化。一般來說，依次從摩擦材料/模具層疊物兩面輻照摩擦材料，隨后從模具中取出，最后使摩擦材料再次通過相同的電子束。淤漿在無紡背襯上的涂覆重量(即干燥并除去模具后增加的重量)約為540g/m2。
試驗(yàn)方法1根據(jù)General Motors Corporation試驗(yàn)號GM-6297M的附錄C(1993)在帶有離合片頭組件的Society of Automotive Engineers(SAE)No.2 Friction Teat Machine(購自Greening Associates,Inc.,Detoit,MI)上進(jìn)行摩擦材料試驗(yàn)。在這種摩擦材料和傳動流體的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)中，進(jìn)行100小時(shí)的連續(xù)試驗(yàn)并畫出扭矩-時(shí)間圖。測定中點(diǎn)扭矩(48點(diǎn)平均值，該點(diǎn)集中在開始嚙合和鎖定記錄之間一半時(shí)間的點(diǎn)附近)、最大扭矩(在500rpm和鎖定記錄之間發(fā)現(xiàn)的最大扭矩值)、δ扭矩(最大扭矩-中點(diǎn)扭矩)和嚙合時(shí)間。在試驗(yàn)中采用的傳動流體是已知購自GM的DEXRONⅢ。
根據(jù)制備摩擦材料的通用方法制得實(shí)施例1和2的摩擦材料。對于實(shí)施例1和2，將123.8份TATHEIC、123.8份TMPTA、2.5份PH2、93.6份FP1、200份FP2、28.7份ASF和2.5份SCA混合成均勻的淤漿制得粘合劑前體淤漿。在加熱至60℃的同時(shí)將形成的粘合劑前體淤漿脫氣至63.5cmHg。使用牛鼻刮刀涂覆機(jī)并調(diào)節(jié)使之與塑料模具的間隙為51微米來將淤漿涂覆在制造模具中。這種51微米間隙的刮刀涂覆重復(fù)5次，在每次重復(fù)均添加新的淤漿。使用這種方法以減少夾雜在涂覆淤漿的模具空腔中的氣泡。隨后，用254微米的間隙將額外的淤漿施加在模具空腔中淤漿的露出表面上。施加這種額外淤漿樹脂有助于確保在隨后背襯與涂覆模具的接觸時(shí)淤漿樹脂能飽和背襯。
對于實(shí)施例1和2，在輻照處理前立即用夾輥將背襯與模具涂覆淤漿一側(cè)加壓接觸，例如如圖4的流程所示。在背襯與涂覆淤漿的模具的接觸步驟中，將一塑料薄膜置于背襯的背面，該背面與面朝模具的那一側(cè)相反。這種方法能很好地進(jìn)行復(fù)制并明顯減少空穴。接著用300keV的電子束透過模具(從模具那一側(cè))射入摩擦淤漿對形成的中間試樣進(jìn)行輻照，照射1Mrad劑量。
接著，翻轉(zhuǎn)該中間試樣并用電子束再次輻照，但此時(shí)塑料膜最靠近電子束輻射源并且照射劑量約為2Mrad。隨后，除去模具和塑料膜，留下在背襯表面形成的至少部分固化的成形摩擦復(fù)合物層。接著以摩擦復(fù)合物最靠近并面向電子束源的方式使該形成的摩擦材料通過電子束輻射源，照射約6Mrad劑量。
根據(jù)制備摩擦材料的通用方法制得實(shí)施例3的摩擦材料。將98.5份GUAM、24.5份AMP、74.0份DAP、49.25份NPGDA、3.75份PH3、93.6份FP1、200.0份FP2、28.7份ASF和2.5份SCA混合成均勻的淤漿制得粘合劑前體淤漿。在加熱至80℃的同時(shí)將形成的粘合劑前體淤漿脫氣至63.5cm Hg。使用刮刀涂覆機(jī)并調(diào)節(jié)使之與塑料模具的間隙為51微米來將淤漿涂覆在制造模具中。這種51微米刮刀間隙的涂覆重復(fù)5-10次，每次重復(fù)均添加新的淤漿。使用這種方法以減少夾雜在涂覆淤漿的模具空腔中的氣泡。隨后，用254微米的刮刀間隙將額外的淤漿厚度施加在模具空腔中淤漿的露出表面上。施加這種額外淤漿樹脂厚度可以在背襯與涂覆模具接觸時(shí)淤漿樹脂將飽和背襯。
對于實(shí)施例3，在輻照處理前立即用夾輥將背襯與模具涂覆淤漿那一側(cè)加壓接觸，如圖4的流程所示。在背襯與涂覆淤漿的模具接觸時(shí)，將一薄剝離紙置于背襯的背面，該背面與面朝模具的那一側(cè)相反。這種剝離紙?jiān)诜乐箻渲贊{擠壓在夾輥和電子束表面上的同時(shí)明顯地減少了空穴。將形成的中間試樣附著在運(yùn)行的卷材上以每分鐘25英尺的速度通過電子束，使得電子束分別透過剝離紙、飽和的背襯、樹脂淤漿和塑料模具進(jìn)行照射。在第一次通過時(shí)，電子束為275keV，照射5Mrad劑量。在第二次通過時(shí)，照射5Mrad劑量，但是試樣置于卷材上使電子束分別透過塑料模具、樹脂淤漿、飽和的背襯和剝離紙進(jìn)行照射。在第三次通過時(shí)，剝離紙被除去，透過背襯照射3Mrad劑量。隨后，除去模具，留下在背襯表面形成的至少部分固化的成形摩擦復(fù)合物層。為確保完全固化，將實(shí)施例3的試樣在177℃的烘箱中放置3小時(shí)。
實(shí)施例1-3的各種摩擦試樣制成后，使用NPR將試樣的一部分粘結(jié)在購自General Motors Corporation零件名為8643741的單張鋼板的兩個(gè)面上。在將摩擦材料放置在鋼板上以前，先對鋼板表面噴砂處理，隨后在鋼板的兩個(gè)表面上底涂購自美國3M公司的3M EC-2174腈酚醛樹脂液體底涂料，使鋼板的表面能接受本文所述的試驗(yàn)的摩擦材料。將經(jīng)底涂的鋼板在25℃干燥1小時(shí)，隨后在150℃部分固化1小時(shí)。接著在6360kg的壓力下將形成的鋼板試樣在177℃加熱1小時(shí)以固化NPR。
用具有下列結(jié)構(gòu)的復(fù)合粘合劑層將摩擦材料粘合在經(jīng)底涂的鋼板上。對于粘合劑層，形成一種結(jié)構(gòu)，它包括在作為中間層的含炭酚醛樹脂飽和的紙的相反兩面上粘附兩層單獨(dú)的腈酚醛樹脂膜(即購自美國3M公司的3MEC-2174腈酚醛樹脂膜)。使用芳族聚酰胺纖維紙，根據(jù)Seitz等的美國專利5,083,650實(shí)施例1的描述、涂層配方和方法進(jìn)行挑選并用酚醛樹脂和碳的混合物進(jìn)行飽和，條件是與美國專利5,083,650的實(shí)施例1不同，第一和第二樹脂涂層依次涂布在芳族聚酰胺紙上，在涂布第一和第二涂層中間不在飽和紙的外表面上沉積任何顆粒狀的炭顆粒。切割出粘合劑膜/酚醛樹脂飽和的粘合劑膜復(fù)合物的環(huán)，這些環(huán)是實(shí)施例1-3摩擦材料的附加尺寸的環(huán)。施加設(shè)定在“亞麻”檔的熨斗中發(fā)出的熱量將摩擦材料/復(fù)合粘合劑層/底涂層/鋼板/底涂層/復(fù)合粘合劑層/摩擦材料輕輕地粘附在一起。隨后將該層疊物在177℃加熱的水壓機(jī)下加壓1小時(shí)。
比較例A的摩擦材料包括粘結(jié)在購自General Motors Corporation的8643741號零件上的酚醛樹脂飽和的摩擦紙，這種摩擦紙是市售的標(biāo)準(zhǔn)摩擦紙。
然后按上面所述的測試方法測試實(shí)施例1-3和對比例A的摩擦材料，結(jié)果列于表1。表1中的結(jié)果是測試過程中在1小時(shí)和在100小時(shí)的測試點(diǎn)所測到的。在每一試驗(yàn)后對實(shí)施例1-3的鋼板所作的檢查表明，摩擦材料并未發(fā)生嚴(yán)重?fù)p壞(即未從鋼板上脫層)；而且摩擦材料一般保持其原來的微觀外型，只有很少磨損。因此，證明了本發(fā)明的摩擦材料是一種可使用的產(chǎn)品，而且可作為常規(guī)摩擦材料的可行的替換品。
表1
1δ扭矩=最大扭矩-中點(diǎn)扭矩實(shí)施例4-10和對比例B實(shí)施例4-10說明本發(fā)明的其它實(shí)施方式。
制造摩擦材料2的一般方法用真空縫形模頭將淤漿涂復(fù)至所述制造模具內(nèi)。當(dāng)該模具在模頭面下通過時(shí)，真空窄縫將模具空腔內(nèi)的空氣抽出，而淤漿窄縫將前體淤漿輸送至抽空的空腔使其充滿。模頭裝配成使真空窄縫與漿料窄縫之間有8密耳的偏移，而真空窄縫更靠近模具，因此淤漿窄縫可輸送為了使無紡背襯飽和所需的額外的10密耳膜。真空縫口位于模具之上2至3密耳。涂復(fù)膜的厚度由卷材速率和淤漿泵的速率二者相結(jié)合來調(diào)節(jié)。真空由在27英寸真空壓力下運(yùn)行的真空泵提供。
將這涂復(fù)有粘合劑前體淤漿的制造模具與無紡背襯(如制造摩擦材料1的一般方法中所述)和剝離襯層接觸。再讓剝離襯層、無紡背襯和已涂復(fù)的模具組成的層疊物通過兩個(gè)軋輥之間，將過剩的淤漿壓入無紡背襯中。涂復(fù)的中間摩擦制品/模具層疊物通過輻射固化，輻射固化是使用300KeV電子束，在不同輻射劑量下多次通過電子束輻照來進(jìn)行，或者是用紫外光(UV)多次輻照來進(jìn)行，下文將更詳細(xì)說明。一般來說，依次地從剝離襯層/摩擦材料/模具層疊物的兩面輻射摩擦材料，將其從模具中取出，然后將摩擦材料再次在同一電子束下通過，或者(對UV固化材料而言)放入烘箱內(nèi)。
試驗(yàn)方法2按SAE(汽車工程師協(xié)會，Soceity of Automotive Engineens)提出的低速級測試方法和SAE JI646所定義的條件，在裝有離合片頭組件(購自GreeningAssociates，Inc.,Detroit,MI)的SAE No.2摩擦測試機(jī)上測試摩擦材料。在這種對濕摩擦材料的標(biāo)準(zhǔn)測試中，是將待測的每一摩擦圓片放在測力計(jì)(兩個(gè))鋼質(zhì)作用盤之間構(gòu)成一個(gè)離合器組件。摩擦圓片連接于旋轉(zhuǎn)軸，而鋼質(zhì)作用盤是固定的并裝有扭矩傳感器。在測試過程中，用傳動油(transmission oil)供應(yīng)給整個(gè)離合器組件。
每個(gè)鎖定(lockup)循環(huán)開始時(shí)使摩擦圓片、連接的旋轉(zhuǎn)軸、和慣性質(zhì)量達(dá)到3600rpm的轉(zhuǎn)速。用活塞向離合器組件施加壓力，使摩擦圓片與作用盤接觸。當(dāng)轉(zhuǎn)軸停止旋轉(zhuǎn)時(shí)，鎖定循環(huán)結(jié)束。鎖定時(shí)間是指摩擦圓片停止旋轉(zhuǎn)所需的時(shí)間，從活塞施加的壓力達(dá)到30KPa的限值時(shí)起算。將油的溫度、鎖定時(shí)間和初始RPM保持為常數(shù)，而改變施加的壓力和扭矩。利用所需施加的壓力和所測得的扭矩來計(jì)算鎖定期間的系數(shù)。每個(gè)能級運(yùn)行200次鎖定循環(huán)。初始能級設(shè)定為15.13KJ，以2.89KJ的步幅增加，直至摩擦材料損壞或是完成在44.40KJ的第11個(gè)能級。每個(gè)能級是通過增加測力計(jì)轉(zhuǎn)軸上的慣性質(zhì)量來得到的。測試中所用的傳動液是購自GM，商品名為“DEXRONⅢ”。
所關(guān)注的變量是鎖定循環(huán)初始點(diǎn)、中點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的摩擦系數(shù)，以及材料損壞時(shí)的能級。當(dāng)測力計(jì)施加的壓力不能維持0.5秒的鎖定時(shí)，就認(rèn)為材料損壞了。
評價(jià)摩擦材料時(shí)，最好是摩擦系數(shù)盡可能地高，但結(jié)束點(diǎn)摩擦系數(shù)應(yīng)小于或等于中點(diǎn)摩擦系數(shù)。這表明包含測試摩擦材料的離合器具有較平穩(wěn)的離合變換特性。
實(shí)施例4-10的粘合劑前體淤漿是根據(jù)表2所示的配方制備。對比例B是一個(gè)常規(guī)的離合器環(huán)，是購自Ford Motor Company,Dearborn,MI,商品名為E8DZ-7B164-A。
表2
實(shí)施例4和5實(shí)施例4和5的摩擦材料是用按以下方式得到的粘合劑前體淤漿制成將2475.0份TATHEIC，2475.0份TMPTA,50.0份PH2,1873.6份FP1,4000.0份FP2,574.8份ASF和46.0份SCA混合成均勻的淤漿。然后將上述淤漿加熱至60℃，并按上面制造摩擦材料2的一般方法所述進(jìn)行涂覆。所得的涂層用300KeV下操作的電子束輻照(剝離襯層朝上)，劑量為6Mrad。再將涂層翻轉(zhuǎn)，使模具朝上，通過300KeV和2Mrad劑量的輻照。將這組材料從模具中取出，留下至少部分固化的在背襯表面形成的摩擦復(fù)合物層。該摩擦材料再經(jīng)受7Mrad劑量的300KeV輻照使其最終固化。
將從Ford Motor Company購得的鋼盤(零件號為E8DZ-7B164-A)處理，以便粘結(jié)摩擦材料。將購來的鋼盤浸在堿性浸液中去除存在于其上的紙。然后用水沖洗這些盤并在空氣中干燥。盤的兩個(gè)表面都用3MEC-2174腈酚醛液態(tài)底涂料底涂(底涂料是購自3M,St.Paul,MN)。底涂后的盤片在25℃干燥1小時(shí)，然后在204℃部分固化1小時(shí)。
摩擦材料通過具有以下結(jié)構(gòu)的復(fù)合粘合劑層粘合在底涂后的盤片上。該粘合層的結(jié)構(gòu)是在作為中間層的含碳的酚醛樹脂飽和的芳族聚酰胺紙的兩個(gè)相反的表面上，分別粘附兩層單獨(dú)的腈酚醛樹脂膜(即用Mac Tac制成的腈酚醛膜)。所述的芳族聚酰胺纖維紙是按美國專利5,083,650(Seitz等)中實(shí)施例1的說明、涂層配方和方法選擇，并用酚醛樹脂與碳的混合物使其飽和的；條件是第一和第二樹脂涂層相繼地涂布在芳族聚酰胺紙上，在涂布第一和第二涂層之間，不在飽和的紙的外表面上沉積任何碳顆粒，這是與美國專利5,083,650的實(shí)施例1不同的。切割出粘合膜/酚醛飽和的粘合膜復(fù)合物的環(huán)，這些環(huán)是實(shí)施例4和5摩擦材料的附加尺寸的環(huán)。用設(shè)置在“亞麻”檔的熨斗加熱該摩擦材料/復(fù)合粘合劑層/鋼板/復(fù)合粘合劑層/摩擦材料的層疊物，使其輕輕地粘合在一起。再將該層疊物在加熱的水壓機(jī)中以5000磅的壓力204℃下壓制2分鐘。
實(shí)施例6和7按與實(shí)施例4和5相同的方法制造實(shí)施例6和7的摩擦材料。但是用一種含氟彈性體層代替實(shí)施例4和5中的復(fù)合粘合劑層。在本例中，含氟彈性體層由100.0份FLE,30.0份FP3,6.0份CAH,3.0份MGO和0.5份CWX組成，將這些材料配混并壓延成約18密耳(0.46mm)厚的片料。
實(shí)施例6和7的摩擦片層疊物是按以下方法構(gòu)成先在鋼盤的兩面都放置一層配混的含氟彈性體，再在含氟彈性層的上面放置摩擦表面層。在構(gòu)成層疊物之前，裸露的鋼盤用51異丙醇和Chemlok5150(可購自Lord Corp.,Erie,PA)的混合物底涂。構(gòu)成層疊物后，用熱的熨斗使各層粘合在一起。測出未壓縮時(shí)的總厚度，選擇墊片來限定壓機(jī)的間隙，使摩擦材料的壓縮量約為7密耳。將墊片和盤片放入加熱至400°F的壓機(jī)中，在5000磅下加壓2分鐘以使含氟彈性體固化。從內(nèi)徑和外徑處剪掉多余的含氟彈性體以結(jié)束制備過程。
實(shí)施例8用不同的一種以UV光固化的粘合劑前體配方來制備實(shí)施例8的摩擦材料。粘合劑前體淤漿的制造是將1104.9份TATHEIC,1104.9份TMPTA,22.2份PH2,931.5份FP2,1314.0份SFL,22.5份SCA和67.5份EBC混合成均勻的淤漿。然后用制備摩擦材料2的一般方法中所述的真空縫形模頭方法涂布該淤漿。涂布后的材料以20英尺/分鐘的卷材速度從順序放置的兩個(gè)600瓦/英寸D燈管的下面通過。由于深色的礦物質(zhì)限制了固化光線的穿透，因此需要在光線下通過兩次。第一次通過時(shí)是通過聚丙烯模具照射所述結(jié)構(gòu)并使其部分固化。第二次通過時(shí)，光線照射背襯而使其部分固化。從模具上剝下部分固化的摩擦材料，將其在176°F的烘箱內(nèi)放置6小時(shí)使其完全固化。
離合器環(huán)是用含氟彈性體按實(shí)施例6和7中所述的步驟粘合至鋼板上。
實(shí)施例9按制備摩擦材料2的一般方法中所述的真空縫形模頭方法涂布實(shí)施例9的摩擦材料，并按實(shí)施例8的方法用紫外光將其固化。但是使用了不同的粘合劑前體淤漿。所用的UV粘合劑前體淤漿的制法是將567.0份TATHEIC,850.5份TMPTA,765.0份URO,45.0份PH2,936.0份FP2,1314.0份SFL,22.5份SCA和21.8份V52混合成均勻的淤漿。URO添加劑使固化產(chǎn)品的撓性和柔順性增加，因而可不需要含氟彈性體次層。V52通過利用UC燈的熱能和由光引發(fā)的交聯(lián)放出的熱量來增加固化作用，從而可免去實(shí)施例8中所用的后期烘箱固化。
實(shí)施例9的摩擦材料是直接粘合在鋼質(zhì)摩擦盤上。摩擦盤的兩個(gè)表面都用購自3M.St.Paul,MN的3M EC-2174腈酚醛液態(tài)底涂料底涂。底涂后的鋼盤片在25℃下干燥1小時(shí)，然后在204℃下部分固化1小時(shí)，摩擦材料用粘合劑層粘合至底涂后的盤片上，粘合層是粘合于每一鋼盤片表面與摩擦材料之間的兩層腈酚醛樹脂膜(即用Mac Tac制成的腈酚醛樹脂膜)形成的。測出未壓縮時(shí)的總厚度，并選擇墊片以限制壓機(jī)的間隙，使摩擦材料的壓縮量為3密耳。將墊片和盤片放在加熱至204℃的壓機(jī)下，以5000磅加壓2分鐘從而完成制備。
實(shí)施例10按制備摩擦材料2的一般方法中所述的真空縫形模頭方法涂布實(shí)施例10的摩擦材料，并按實(shí)施例8的方法用紫外光將其固化。但是使用了不同的粘合劑前體淤漿。所用的UV粘合劑前體淤漿的制法是將982.0份TATHEIC,982.0份TMPTA,40.0份PH2,800.0份FP2,780.0份SFL,400.0份NRP,16.0份SCA,60.0份EBC和9.8份V52混合成均勻的淤漿。NRP添加劑使固化產(chǎn)品的撓性和柔順性增加，因而可不需要含氟彈性體次層，而V52可免去實(shí)施例8中所用的后期烘箱固化。
實(shí)施例10的摩擦材料是用實(shí)施例9中所述的粘合方法直接粘合在鋼質(zhì)摩擦盤上。
以上各實(shí)施例中的每種摩擦材料都用試驗(yàn)方法2中所述的方法進(jìn)行評價(jià)。下表綜合列出了測力計(jì)測得的結(jié)果。初始摩擦系數(shù)(μl)，中點(diǎn)摩擦系數(shù)(μm)和結(jié)束摩擦系數(shù)(μe)是按SAE JI646從測得的扭矩和施加壓力計(jì)算而得。對比例B和實(shí)施例4,5,6的摩擦材料的結(jié)果示于表3a，而實(shí)施例7-10的摩擦材料的結(jié)果示于表3b。能級(以KJ為單位)表示在最左一欄，“An”表示如上所述的11個(gè)能級。該表表明每種摩擦材料在所完成的最高能級下的最大耐久性(初始點(diǎn)、中點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)摩擦系數(shù))表示為，該能級或者是材料損壞前的最高能級，或者是測試結(jié)束的能級。
表3a
<p>表3b
n/r-未記錄由表3a和3b可見，對比例B包含一種用作對比的市售紙質(zhì)材料。在整個(gè)測試過程中，其結(jié)束點(diǎn)摩擦系數(shù)(μe)都小于中點(diǎn)摩擦系數(shù)(μm)，表明與整個(gè)測試過程中都具有良好的離合變換特性。
實(shí)施例4和5表明具有低撓性的摩擦材料的效果。在實(shí)施例4和5中，彈性模量約為1.35×108達(dá)因/平方厘米。如表3a所示，說明這兩個(gè)例子的摩擦材料與實(shí)施例6-10的相比，其耐久時(shí)間較短。
實(shí)施例6-8包括含有含氟彈性體的組合物所構(gòu)成的粘結(jié)層。雖然實(shí)施例6和8沒有顯示可與對比例B匹配的摩擦系數(shù)，但它們顯示良好的耐久性，因?yàn)樗鼈冎敝翜y試結(jié)束都不損壞。實(shí)施例7顯示良好的摩擦系數(shù)和耐久性。而且，通過比較其結(jié)束點(diǎn)摩擦系數(shù)(μe)與中點(diǎn)摩擦系數(shù)(μm)，實(shí)施例6-8都顯示良好的變換特性。
實(shí)施例9顯示摩擦系數(shù)有所提高。據(jù)信其中的粘合劑更富回彈性或柔順性，因?yàn)樗怯砂ㄖ辽僖环N具有至少一個(gè)側(cè)接丙烯酸酯基團(tuán)的樹脂的混合物構(gòu)成，其中所述的樹脂是選自聚氨酯丙烯酸酯、丙烯酸異冰片酯、聚硅氧烷丙烯酸酯及其混合物。雖然實(shí)施例9的摩擦材料的耐久性未超過實(shí)施例6-8的摩擦材料的耐久性，但卻超過對比例B的耐久性。由結(jié)束點(diǎn)摩擦系數(shù)(μe)與中點(diǎn)摩擦系數(shù)(μm)的對比，表明該材料具有良好的變換特性。
實(shí)施例10在測試中間點(diǎn)之間的前半段顯示了提高的摩擦系數(shù)。據(jù)信該材料更富回彈性或柔順性，因?yàn)樗砂‰嫦鹉z顆粒的混合物構(gòu)成。其耐久性超過對比例B，但在試驗(yàn)的后半段顯示不大有利的變換特性。
所有的專利、專利申請和出版物的全部公開內(nèi)容都參考引用于本申請中，如同它們是分別參考引用一樣。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不偏離本發(fā)明的范圍和精神的情況下可對本發(fā)明作各種改動和變化是顯而易見的，因此應(yīng)理解本發(fā)明不受這些舉出的說明性實(shí)施例的限制。
權(quán)利要求
1．一種用作摩擦表面部件的摩擦材料，該摩擦材料包括具有前表面和后表面的背襯；和在背襯前表面上許多精確成形復(fù)合物形成的圖案的摩擦涂層，所述精確成形的復(fù)合物包括許多分散在粘合劑中的摩擦顆粒。
2，如權(quán)利要求1所述的摩擦材料，其特征在于所述許多精確成形的摩擦復(fù)合物中的每一個(gè)均包括選自平行管、立方體、圓錐體、截去頂部的棱錐體、圓柱體、棱錐體及其混合體的三維形狀。
3．如權(quán)利要求1所述的摩擦材料，其特征在于所述許多精確成形的復(fù)合物中的每一個(gè)均包括具有三角形底面的棱錐體。
4．如權(quán)利要求1所述的摩擦材料，其特征在于所述許多精確成形的摩擦復(fù)合物中的每一個(gè)均包括具有四邊形底面的棱錐體。
5．如權(quán)利要求4所述的摩擦材料，其特征在于每個(gè)棱錐體包括平的上表面。
6．如權(quán)利要求1所述的摩擦材料，其特征在于所述摩擦材料的彈性模量約為107達(dá)因/cm2或更小。
7．如權(quán)利要求1所述的摩擦材料，其特征在于在約26.62kJ的能級下圖案的摩擦涂層的摩擦系數(shù)約為0.14或更高。
8．如權(quán)利要求1所述的摩擦材料，其特征在于所述摩擦材料還包括在背襯后表面上的粘結(jié)層。
9．如權(quán)利要求8所述的摩擦材料，其特征在于所述粘結(jié)層包括含氟彈性體。
10．如權(quán)利要求1所述的摩擦材料，其特征在于所述許多精確成形的摩擦復(fù)合物中的每一個(gè)均具有基本相同的形狀。
11．如權(quán)利要求1所述的摩擦材料，其特征在于所述許多精確成形的摩擦復(fù)合物中的每一個(gè)均具有不同的形狀。
12．如權(quán)利要求1所述的摩擦材料，其特征在于所述摩擦顆粒選自有機(jī)材料、金屬材料、半金屬材料、無機(jī)材料及其混合物。
13．如權(quán)利要求1所述的摩擦材料，其特征在于所述摩擦顆粒包括有機(jī)材料。
14．如權(quán)利要求13所述的摩擦材料，其特征在于有機(jī)材料包括焦炭。
15．如權(quán)利要求14所述的摩擦材料，其特征在于所述焦炭選自冶金焦炭、石油焦炭、椰子殼活性炭及其混合物。
16．如權(quán)利要求1所述的摩擦材料，其特征在于所述粘合劑包括加成聚合的樹脂。
17．如權(quán)利要求16所述的摩擦材料其特征在于所述加成聚合的樹脂包括自由基聚合的樹脂。
18．如權(quán)利要求1所述的摩擦材料，其特征在于粘合劑包括丙烯酸酯單體和至少具有一個(gè)側(cè)接丙烯酸酯基團(tuán)的異氰脲酸酯衍生物的聚合反應(yīng)產(chǎn)物。
19．如權(quán)利要求1所述的摩擦材料，其特征在于所述粘合劑包括由含丙烯酰胺基團(tuán)的氨基塑料樹脂制得的交聯(lián)體系。
20．如權(quán)利要求1所述的摩擦材料，其特征在于所述粘合劑包括由含丙烯酰胺基團(tuán)的氨基塑料樹脂和含丙烯酸酯基團(tuán)的氨基塑料樹脂的混合物制得的交聯(lián)體系。
21．如權(quán)利要求1所述的摩擦材料，其特征在于所述背襯包括具有許多用丙烯酸膠乳粘結(jié)在一起的芳族聚酰胺短纖維的無紡紙。
22．如權(quán)利要求1所述的摩擦材料，其特征在于所述粘合劑包括由含丙烯酰胺基團(tuán)的氨基塑料樹脂和含丙烯酸酯基團(tuán)的氨基塑料樹脂的混合物制得的交聯(lián)體系，并且至少一種具有至少一個(gè)側(cè)接丙烯酸酯基團(tuán)的樹脂選自單官能的丙烯酸酯單體、多官能丙烯酸酯單體、聚氨酯丙烯酸酯、環(huán)氧樹脂丙烯酸酯、丙烯酸異冰片酯、聚酯丙烯酸酯、丙烯酸酯化的聚丙烯酸類、聚硅氧烷丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯及其混合物。
23．如權(quán)利要求22所述的摩擦材料，其特征在于至少一種具有至少一個(gè)側(cè)接丙烯酸酯基團(tuán)的樹脂選自聚氨酯-丙烯酸酯、丙烯酸異冰片酯、聚硅氧烷丙烯酸酯及其混合物。
24．如權(quán)利要求21所述的摩擦材料，其特征在于摩擦顆粒選自冶金焦炭、石油焦炭、椰子殼活性炭及其混合物。
25．如權(quán)利要求24所述的摩擦材料，其特征在于所述許多精確成形的復(fù)合物還包括添加劑。
26．一種包括權(quán)利要求1所述摩擦材料的制品，它還包括粘合在背襯的后表面上的金屬基材。
27．一種包括權(quán)利要求1所述摩擦材料的制品，它還包括置于所述許多精確成形的摩擦復(fù)合物對面的嚙合表面。
28．用于在動力傳動裝置中傳遞動力的摩擦表面部件的摩擦材料，該摩擦材料包括含有許多用丙烯酸膠乳粘結(jié)在一起的芳族聚酰胺短纖維的無紡紙，該紙具有前表面和后表面；和附著在背襯的前表面上的棱錐圖案的摩擦涂層，該圖案的摩擦涂層包括許多精確成形的棱錐摩擦復(fù)合物，每個(gè)摩擦復(fù)合物包括許多分散在粘合劑中的焦炭顆粒，所述粘合劑包括三羥甲基丙烷三丙烯酸酯和異氰脲酸三羥乙酯的三丙烯酸酯的聚合反應(yīng)產(chǎn)物。
29．用作摩擦表面部件的摩擦材料，該摩擦材料包括具有前表面和后表面的背襯；和在該背襯的前表面上許多精確成形的復(fù)合物形成的圖案摩擦涂層，所述精確成形的復(fù)合物包括許多分散在粘合劑中的摩擦顆粒，其中所述摩擦材料的彈性模量約為107達(dá)因/cm2或更低。
30．如權(quán)利要求29所述的摩擦材料，其特征在于在約200次循環(huán)，約26.62kJ的能級下摩擦材料的摩擦系數(shù)約為0.14或更大。
31．如權(quán)利要求29所述的摩擦材料，其特征在于摩擦材料還包括在背襯后表面上的粘結(jié)層。
32．如權(quán)利要求29所述的摩擦材料，其特征在于所述粘合劑包括由具有丙烯酰胺基團(tuán)的氨基塑料樹脂和具有丙烯酸酯基團(tuán)的氨基塑料樹脂的混合物制成的交聯(lián)體系，并且至少一種樹脂具有至少一個(gè)側(cè)接丙烯酸酯基團(tuán)，該樹脂選自單官能的丙烯酸酯、丙烯酸異冰片酯、聚酯丙烯酸酯、丙烯酸酯化聚丙烯酸類、聚硅氧烷-丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯及其混合物。
33．如權(quán)利要求32所述的摩擦材料，其特征在于具有至少一個(gè)側(cè)接丙烯酸酯基團(tuán)的所述至少一種樹脂選自聚氨酯丙烯酸酯、丙烯酸異冰片酯、聚硅氧烷丙烯酸酯及其混合物。
34．如權(quán)利要求29所述的摩擦材料，其特征在于所述摩擦材料選自有機(jī)材料、金屬材料、半金屬材料、無機(jī)材料及其混合物。
35．如權(quán)利要求29所述的摩擦材料，其特征在于所述摩擦顆粒包括有機(jī)材料。
36．如權(quán)利要求35所述的摩擦材料，其特征在于有機(jī)材料包括焦炭。
37．如權(quán)利要求29所述的摩擦材料，其特征在于所述許多精確成形的復(fù)合物還包括添加劑。
38．一種傳輸扭矩的裝置，它包括在流體介質(zhì)中運(yùn)作用于將扭矩傳遞至對面第二板部件的嚙合表面上的第一板部件，所述第一板部件具有粘結(jié)在支承板上的摩擦表面材料，其中該摩擦表面材料包括具有前表面和后表面的背襯；附著在該背襯前表面上的由許多精確成形的摩擦復(fù)合物限定的圖案摩擦涂層，所述精確成形的摩擦復(fù)合物包括許多分散在粘合劑中的摩擦顆粒；以及在摩擦表面材料界面上能與該第一板部件嚙合的旋轉(zhuǎn)部件。
39．如權(quán)利要求38所述的裝置，其特征在于所述第一板部件和對面的第二板部件包括離合器。
40．如權(quán)利要求36所述的裝置，其特征在于所述第一板部件和對面的第二板部件包括制動器機(jī)構(gòu)。
41．如權(quán)利要求36所述的裝置，其特征在于所述第一板部件和對面的第二板部件包括自動變速裝置中的扭矩變換器。
42．如權(quán)利要求38所述的裝置，其特征在于所述第一板部件和對面的第二板部件包括制動器機(jī)構(gòu)。
43．如權(quán)利要求38所述的裝置，其特征在于所述第一板部件和對面的第二板部件包括自動變速裝置中的扭矩變換器。
44．一種改變汽車速度的方法，它包括權(quán)利要求38所述的用于傳遞扭矩的裝置，其特征在于該方法包括在流體的存在下使第一板部件與旋轉(zhuǎn)部件在摩擦表面材料的界面上進(jìn)行嚙合的步驟，使該板部件和旋轉(zhuǎn)部件間的摩擦系數(shù)增加，以便在板部件和旋轉(zhuǎn)部件之間傳遞扭矩，從而改變汽車的速度。
全文摘要
一種用于傳遞扭矩的摩擦表面部件的摩擦材料(1),它包括具有前表面(12)和后表面(13)的背襯(11)。在背襯(11)的前表面(12)上附著有許多精確成形摩擦復(fù)合物(20)形成的圖案的摩擦涂層(14)。該精確成形的復(fù)合物(20)包括許多分散在粘合劑(5)中的摩擦顆粒(4)。在一個(gè)實(shí)例中,摩擦材料(1)的彈性模量約為10
文檔編號C09K3/14GK1215455SQ97193637
公開日1999年4月28日 申請日期1997年4月8日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月8日
發(fā)明者D·S·舍茨, E·C·埃德貝露, K·T·姆克埃介 申請人:美國3M公司