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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(hào)公報(bào) [0015] 專利文獻(xiàn)2:日本特開2007-326999號(hào)公報(bào) [0016] 專利文獻(xiàn)3:日本特開2009-155439號(hào)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(cè)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)高速高載荷時(shí)的剎車的效力、耐磨耗性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。 將評(píng)價(jià)結(jié)果示于表3、在表4中，將評(píng)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(píng)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(hào)】F16D69/02GK105849433SQ201480070519
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2014年12月2日
【發(fā)明人】矢口光明, 梶真也
【申請(qǐng)人】日清紡制動(dòng)器株式會(huì)社