本發(fā)明涉及表現(xiàn)出顯著改善的耐噪聲和振動(dòng)性能的濕紙摩擦材料。濕紙摩擦材料可以包括包含由于其較低長(zhǎng)/寬比而具有良好的平滑性(smoothness)的硬木紙漿的基體，以及可以施加到基體表面以形成均勻油膜的球形二氧化硅。

背景技術(shù)：

對(duì)于用作車輛自動(dòng)變速裝置的離合器部件，要求紙張具有優(yōu)良的物理性質(zhì)，包括摩擦和磨損性質(zhì)、耐用性、和多孔性。具體地，要求自動(dòng)變速裝置離合器表現(xiàn)出優(yōu)異的高溫摩擦性質(zhì)、耐磨性、和耐用性，甚至是其在變速器油中工作時(shí)的浸油狀態(tài)中。

作為濕式離合器材料，常常使用紙張、燒結(jié)銅(Cu)、樹脂、或石墨，且通常將紙張用于車輛的摩擦材料。紙張包含其中添加無(wú)機(jī)填料和熱固性樹脂(苯酚、環(huán)氧樹脂、三聚氰胺等)作為補(bǔ)充物(supplement)的紙漿。已知無(wú)機(jī)填料的種類和量對(duì)紙張的摩擦性質(zhì)具有很大影響。

背景技術(shù)部分描述的內(nèi)容僅旨在增加對(duì)本發(fā)明的背景的理解，而不應(yīng)認(rèn)為是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在優(yōu)選的方面，本發(fā)明提供了表現(xiàn)出顯著改善的耐噪聲和振動(dòng)性能的濕紙摩擦材料。

一方面，本發(fā)明提供了用于車輛的濕紙摩擦材料。該濕紙摩擦材料可以包含：按重量計(jì)約40％至50％的量的包含硬木紙漿的基體；按重量計(jì)約16％至21％的量的球形二氧化硅；按重量計(jì)約5％或更低但大于按重量計(jì)0％的量的摩擦改性劑；和構(gòu)成濕紙摩擦材料的余量的填料。本文描述的所有按重量計(jì)的％是基于濕紙摩擦材料的總重量。

基體可以進(jìn)一步包含芳香族聚酰胺。例如，芳香族聚酰胺纖維可以是增強(qiáng)材料。

球形二氧化硅可以具有約10μm或更小的直徑。

摩擦改性劑可以包含焦炭、石墨、或兩者。

填料可以是硅藻土。

本文中使用的術(shù)語(yǔ)“硅藻土(diatomite)”是指硅藻土(diatomaceous earth)、或天然存在的化石化的巖石或來(lái)自水生藻類(硅藻屬)的沉積物。例如，硅藻土可以是白色或灰白色巖石或粉末的形式，并一般可以包含二氧化硅、氧化鋁和氧化鐵等。本發(fā)明進(jìn)一步提供了可以大體由上述組分組成、基本由其組成、或由其組成的濕紙摩擦材料。例如，濕紙摩擦材料可以大體由以下各項(xiàng)組成、基本由其組成、或由其組成：按重量計(jì)約40％至50％的量的包含硬木紙漿的基體；按重量計(jì)約16％至21％的量的球形二氧化硅；按重量計(jì)約5％或更低但大于按重量計(jì)0％的量的摩擦改性劑；和構(gòu)成濕紙摩擦材料的余量的填料。本文描述的所有按重量計(jì)的％是基于濕紙摩擦材料的總重量。

進(jìn)一步提供了包含本文所描述的濕紙摩擦材料的車輛部件。示例性的車輛部件可以包括車輛的離合器部件。

以下公開了本發(fā)明的其它方面。

附圖說(shuō)明

將通過(guò)以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述更清楚地理解本發(fā)明的以上和其他目的、特征和優(yōu)勢(shì)，其中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的示例性濕紙摩擦材料的攝影圖像；

圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的示例性基體與傳統(tǒng)基體相比的剪切強(qiáng)度的曲線圖。

圖3是示出了組分針對(duì)溫度的重量變化的曲線圖；以及

圖4舉例說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式包含示例性球形二氧化硅和潤(rùn)滑膜的示例性基體。

具體實(shí)施方式

應(yīng)當(dāng)理解本文使用的術(shù)語(yǔ)“車輛”或“車輛的”或其他類似的術(shù)語(yǔ)包括通常的機(jī)動(dòng)車輛如包括運(yùn)動(dòng)型多用途車輛(SUV)、公共汽車、卡車、各種商用車的載客汽車，包括各種小船和船舶的水運(yùn)工具(watercraft)，飛機(jī)(aircraft)等，并包括混合動(dòng)力車輛、電動(dòng)車輛、插電式混合電動(dòng)車輛、氫動(dòng)力車輛及其他替代燃料車輛(例如源自除石油之外的資源的燃料)。如本文中提及的，混合動(dòng)力車輛是具有兩種或更多種動(dòng)力源的車輛，例如，汽油動(dòng)力和電動(dòng)力車輛。

本文所使用的術(shù)語(yǔ)僅是用于描述具體的示例性實(shí)施方式的目的，而非旨在限制本發(fā)明。除非上下文另外明確指出，否則本文所用的單數(shù)形式“一個(gè)”、“一種”和“該”也旨在包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)該進(jìn)一步理解的是，當(dāng)在本說(shuō)明書中使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“包括(comprises)”和/或“包括了(comprising)”規(guī)定了闡述的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件的存在，但并不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)列出的項(xiàng)目的任一種及全部組合。

除非特別地說(shuō)明或從上下文中顯而易見的，否則本文所使用的術(shù)語(yǔ)“約”應(yīng)理解為在本領(lǐng)域的正常公差范圍內(nèi)，例如在平均值的2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差內(nèi)?！凹s”可理解為在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％內(nèi)。除非另從上下文中清晰可見，否則本文中所提供的所有數(shù)值可被術(shù)語(yǔ)“約”修飾。

將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式。

本發(fā)明提供了用于車輛的濕紙摩擦材料。該濕紙摩擦材料可以包含：按重量計(jì)約40％至50％的量的硬木紙漿；按重量計(jì)約16％至21％的量的球形二氧化硅；按重量計(jì)約5％或更低但大于0％的量的摩擦改性劑；和構(gòu)成濕紙摩擦材料的余量的填料。除非另外指出，否則以上和下文中所有按重量計(jì)的％是基于濕紙摩擦材料的總重量。

作為摩擦材料的基體的主要組分的硬木紙漿可以具有比棉絨漿(linterpulp)更小的長(zhǎng)寬比(纖維長(zhǎng)度與寬度比)。在相關(guān)技術(shù)中，當(dāng)將棉絨漿用于基體時(shí)，由于它們的高L/W比，其可在基體中形成許多空隙。與此相反，硬木紙漿不會(huì)導(dǎo)致基體中的空隙。因此，可以用填料均勻涂覆基體，從而改善平滑性。

如將在之后描述的，具有大L/W比的棉絨漿可以在基體中形成相對(duì)大的空隙，使得可以改善整體油通過(guò)其的流動(dòng)能力，因?yàn)橛涂梢员豢障缎纬傻目孜胶歪尫?。然而，不均勻形式的孔可?dǎo)致填料從孔中露出(pokeout of)，因此干擾基體表面上均勻形式的潤(rùn)滑油膜110的形成。

當(dāng)不均勻的潤(rùn)滑油膜110在表面上形成時(shí)，由于機(jī)械接觸，隨后產(chǎn)生的噪聲、振動(dòng)和聲振粗糙度(harshness)(NVH)，可能發(fā)生粘滑(stick-slip)現(xiàn)象。因此，可能另外需要后處理如摩擦面打磨，從而增加生產(chǎn)成本和工藝管理負(fù)擔(dān)。

相反，本文所使用的硬木紙漿通過(guò)上述的小L/W比可以具有明顯改善的平滑性，使得可以在基體表面上形成均勻的潤(rùn)滑膜110。因此，在噪聲和振動(dòng)方面，硬木紙漿作為摩擦材料可以執(zhí)行改善功能。

根據(jù)示例性的實(shí)施方式，基體可以進(jìn)一步包含作為增強(qiáng)劑的芳香族聚酰胺纖維。盡管硬木紙漿由于它們的低L/W比可以具有高平滑性，但是硬木紙漿在纖維之間可具有低結(jié)合力，這可導(dǎo)致機(jī)械性質(zhì)如剪切強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度等降低。因而，可以將芳香族聚酰胺纖維用作增強(qiáng)組分。芳香族聚酰胺纖維可以具有優(yōu)異的拉伸強(qiáng)度、耐熱性、和耐磨性。當(dāng)將高纖絲化引入到芳香族聚酰胺纖維中時(shí)，細(xì)纖維可以直接彼此結(jié)合，或介導(dǎo)幾個(gè)結(jié)合以在纖維中產(chǎn)生化學(xué)交聯(lián)鍵。使用高結(jié)合力，芳香族聚酰胺纖維可以改善硬木紙漿的物理性質(zhì)。

圖2是分析基體的剪切強(qiáng)度的曲線圖，剪切強(qiáng)度由LAP剪切測(cè)試測(cè)得。僅包含硬木紙漿的基體具有396kgf的內(nèi)部強(qiáng)度，這低于僅由棉絨漿組成的基體的內(nèi)部強(qiáng)度。然而，補(bǔ)充有芳香族聚酰胺纖維的基體具有498kgf的內(nèi)部強(qiáng)度，這在基體中是最高的。

另外，芳香族聚酰胺纖維可以改善耐熱性和耐磨性。圖3是針對(duì)溫度繪制的材料組分的曲線圖。在圖3中，較高程度(重量％)的殘留表示更好的耐熱性。

如圖3所示，在約300至400℃的溫度范圍內(nèi)，熱誘發(fā)的重量損失急劇出現(xiàn)。包含硬木紙漿的基體在約300至400℃的范圍內(nèi)僅保持了約50％或更少的量。添加芳香族聚酰胺纖維到基體中在約300至400℃將殘留的程度增加到約70％，表明芳香族聚酰胺纖維對(duì)耐熱性的積極效果。

然而，用具有平滑性的硬木紙漿替換硬木紙漿的一部分同樣可降低耐噪聲、振動(dòng)和聲振粗糙度的性能。這通過(guò)LVFA測(cè)試測(cè)量耐噪聲、振動(dòng)性能等得到確定。

dμ/dv表示摩擦系數(shù)對(duì)滑動(dòng)速度的斜率。當(dāng)dμ/dv為正(+)時(shí)，粘滑(stick-slip)可以減少，這可指示良好的耐噪聲、振動(dòng)等性能。另一方面，當(dāng)dμ/dv為負(fù)(-)時(shí)，粘滑的發(fā)生可以增加，這可指示耐噪聲、振動(dòng)等性能劣化。這樣，較大的正dμ/dv值可以指示較好的耐噪聲、振動(dòng)等性能。

表1

基于摩擦材料的總重量，可以包含按重量計(jì)44％的量的基體。在這點(diǎn)上，當(dāng)基體包含硬木紙漿和芳香族聚酰胺纖維時(shí)，硬木紙漿可以是按重量計(jì)摩擦材料的約29％，而芳香族聚酰胺纖維可以是按重量計(jì)摩擦材料的約15％。當(dāng)僅使用硬木紙漿時(shí)，其可以是按重量計(jì)摩擦材料的約44％。

如表1所示，包含硬木紙漿的基體可以具有比由硬木紙漿和芳香族聚酰胺纖維組成的基體更好的耐噪聲、振動(dòng)等性能。

在減速階段(例如，100-50km)，可以檢測(cè)到相等性能。因此，當(dāng)要求通過(guò)添加芳香族聚酰胺纖維得到的效果(機(jī)械性質(zhì)、耐熱性等)時(shí)，盡管基體由硬木紙漿和芳香族聚酰胺纖維組成，但是其可以在不顯著降低耐噪聲、振動(dòng)等性能的情況下用作摩擦材料。

根據(jù)一個(gè)示例性的實(shí)施方式，基于摩擦材料的總重量，可以添加按重量計(jì)約13至17％的量的芳香族聚酰胺纖維。當(dāng)使用按重量計(jì)小于約13％的量的芳香族聚酰胺纖維時(shí)，不能得到纖維之間的結(jié)合力和耐熱性的充分效果。另一方面，當(dāng)添加按重量計(jì)大于約17％的量的芳香族聚酰胺纖維時(shí)，平滑性可以劣化，隨之發(fā)生的是耐噪聲、振動(dòng)等性能降低。另外，高價(jià)芳香族聚酰胺纖維可以增加生產(chǎn)成本。另外，因?yàn)榉枷阕寰埘０防w維含有許多細(xì)纖維，所以它們可以導(dǎo)致孔堵塞和凝聚。因而，可以將芳香族聚酰胺纖維的量限制到按重量計(jì)約17％。

另外，可以將球形二氧化硅100添加到僅包含硬木紙漿或與芳香族聚酰胺纖維組合的基體中。在示例性實(shí)施方式中，球形二氧化硅100可以具有約10μm或更小的直徑，并可以位于基體表面上。如圖4所示，可以將球形二氧化硅顆粒平行布置在基體表面上，且可以將油施加到球形二氧化硅顆粒上以形成均勻的油膜。

因此，可以進(jìn)一步改善根據(jù)各個(gè)示例性實(shí)施方式的基體的耐噪聲、振動(dòng)等性能。另外，可以將直徑為約10μm或更小的球形二氧化硅100適當(dāng)?shù)囟ㄎ辉诨谟材炯垵{的基體上，其中由于硬木紙漿的低L/W比，硬木紙漿之間的間隙較窄。不能將具有大于約10μm的直徑的球形二氧化硅布置在基于硬木紙漿的基體的狹窄間隙中，從而不能形成均勻的油膜。

至于摩擦改性劑，可以使用焦炭和石墨。例如，焦炭和石墨可以增加耐磨性并給予摩擦表面合適的粗糙度。

填料可以構(gòu)成余量的摩擦材料。在一個(gè)具體的實(shí)施方式中，填料可以是硅藻土。硅藻土可以具有孔并以微米級(jí)別粒徑排列，整個(gè)基體中吸油孔的分布可對(duì)形成潤(rùn)滑油膜110有利。當(dāng)用作填料時(shí)，保留這類性質(zhì)，硅藻土帶來(lái)耐噪聲、振動(dòng)等性能的改善。

與上述的具有大L/W比的棉絨漿相反，具有低L/W比的硬木紙漿可以提供使基體內(nèi)的空隙空間最小化并給予更好的平滑性的優(yōu)勢(shì)。使用國(guó)際檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)LVFA通過(guò)針對(duì)耐噪聲、振動(dòng)等性能的測(cè)試可以證明該效果，并將結(jié)果總結(jié)在以下表2中。

表2

在相同條件下測(cè)試包含僅由棉絨漿組成的基體的摩擦材料或包含含有硬木紙漿和球形二氧化硅100的基體的摩擦材料。從表2可以看出，在50至100km加速和100至50km減速階段兩者中，采用硬木紙漿和球形二氧化硅100的摩擦材料可以具有顯著大于采用棉絨漿的摩擦材料的dμ/dv值。

因此，可以改善本發(fā)明的摩擦材料的耐噪聲和振動(dòng)性能，不需要其他的后處理如摩擦面打磨等。

實(shí)施例

(制備)

根據(jù)一個(gè)示例性的實(shí)施方式，使用滾筒攪拌機(jī)將硬木紙漿、芳香族聚酰胺纖維、球形二氧化硅100、摩擦改性劑、和填料與水混合在一起。

將混合物加載到片材成形器中以除去水，隨后由線網(wǎng)(wire mesh)分離脫水的混合物。

在3000psi壓力下對(duì)脫水的混合物執(zhí)行按壓過(guò)程10sec以除去按重量計(jì)約90％的水。

進(jìn)一步地，在150℃下干燥混合物10min，達(dá)到按重量計(jì)5％或更低的含水量。

此后，使由此得到的濕紙摩擦材料經(jīng)受一系列處理，包括樹脂浸滲、壓榨、熱固化等。

如以上所描述的，本發(fā)明的濕紙摩擦材料可以包含含有硬木紙漿的基體和球形二氧化硅，該硬木紙漿由于其低長(zhǎng)/寬比提供良好的平滑性，將球形二氧化硅施加到基體表面以形成均勻的油膜，從而顯著改善耐噪聲和振動(dòng)性能。

盡管已經(jīng)為了說(shuō)明的目的公開了本發(fā)明的多種示例性實(shí)施方案，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解在不偏離在隨附權(quán)利要求書中公開的本發(fā)明的范圍和精神下，各種修改、添加和替代是可能的。