CN104884562B - 摩擦材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种包含纤维基材、摩擦改良剂和粘合剂并且不包含铜组分的摩擦材料；该摩擦材料中的摩擦改良剂包含两种以上非晶须状钛酸盐化合物，并且该非晶须状钛酸盐化合物至少包含非晶须状钛酸锂钾。另一方面，本发明涉及一种包含纤维基材、摩擦改良剂和粘合剂并且不包含铜组分的摩擦材料，该摩擦材料包含非晶须状钛酸盐化合物和低熔点金属纤维。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆、轨道车辆、工业机器等的制动器中使用的摩擦材料。
背景技术
用于机动车辆等的制动器诸如盘式制动器和鼓式制动器、离合器等的摩擦材料，一般由诸如赋予摩擦功能及调整摩擦性能的摩擦改良剂、发挥增强功能的纤维基材以及整合这些部分以给予强度的粘合剂形成。摩擦材料具有通过与配对材料摩擦接合将动能转化为热能的作用，因此需要优异的耐热性、耐磨性、高摩擦系数以及摩擦系数的稳定性。而且，还需要不易发生啸叫(啸叫特性)等。
举例说明了改良摩擦材料的摩擦特性的摩擦改良剂，其包括无机或有机填料、磨料和固体润滑剂等。它们具有相应的特性，并且难以通过其中一种满足所有要求。因此，通常组合其中两种以上使用。
在摩擦改良剂中，氧化铝、二氧化硅、氧化镁、氧化锆、铜、铝或锌等用作无机填料(无机摩擦改良剂)。
而且，为了稳定摩擦材料的摩擦系数或为了改进其耐磨性，研究了其中掺入金属的摩擦材料。专利文献1公开了一种通过成形和固化包含纤维基材、摩擦改良剂和粘合剂的摩擦材料组合物而获得的摩擦材料，其中包含作为摩擦改良剂的青铜粉。专利文献2公开了一种包含Fe2O3以及非晶须状碱金属钛酸盐和非晶须状碱土金属钛酸盐中的至少任一种的摩擦材料。
但是，专利文献1和2中描述的摩擦材料两者都包含诸如青铜粉或铜纤维的铜组分，并且当使用这样的摩擦材料时，在制动期间产生的研磨粉末中包含铜，因此存在污染环境的可能性。
然后，作为铜组分含量低的摩擦材料，专利文献3公开了一种其中铜的含量限制在一定量以下并且包含作为摩擦改良剂的钛酸锂钾和石墨的摩擦材料。
而且，为了提高摩擦材料的机械强度或耐热性，已知可以在摩擦材料中掺入金属纤维或金属颗粒。专利文献4公开了一种通过成形和固化一摩擦材料组合物而获得的非石棉摩擦材料，该摩擦材料组合物主要包含：包含钢纤维的纤维基材、粘合剂和填料，该非石棉摩擦材料中包含具有50～150μm的平均粒度的石油焦和具有5～30μm的平均粒度的硬质无机颗粒。专利文献5公开了一种包含高熔点金属粉末、低熔点金属粉末和金属硫化物粉末的摩擦材料，该低熔点金属粉末具有420℃以下的熔点，该熔点比高熔点金属粉末的熔点低。
此外，近年来，提出了如下观点：因为在制动期间产生的研磨粉末中包含铜，所以包含诸如铜或铜合金的铜组分的摩擦材料具有污染环境的可能性。由此，为了在保持摩擦材料的高性能的同时不对环境施加不利的影响，需求不包含铜组分的摩擦材料。
作为铜组分含量低的摩擦材料，专利文献6公开了一种摩擦材料，其中铜的含量和除铜和铜合金以外的金属的含量限制在一定量以下，并且包含作为粘合剂的特定量的丙烯酸弹性体分散的酚醛树脂和作为无机填料的特定量的Ca(OH)2和/或CaO作为基本组分。
现有技术文献
专利文献
专利文献1 JP-A-2005-024005
专利文献2 JP-A-2007-197533
专利文献3 WO 2012/066968
专利文献4 JP-A-2004-155843
专利文献5 JP-A-4-304284
专利文献6 WO 2012/066965
发明概述
本发明待解决的问题
然而，在专利文献3中描述的摩擦材料在效果稳定性、耐磨性和啸叫特性方面具有改进的空间。
因此，本发明的第一目的是提供一种不包含铜组分并且具有效果稳定性、耐磨性和抑制制动啸叫的效果的摩擦材料。
而且，摩擦材料还需要耐磨性和在制动期间不发生剪切断裂。然而，在专利文献4中描述的摩擦材料中使用了钢纤维，因此在钢纤维大量使用时，该摩擦材料对配对材料诸如转子的冲击性质增加。结果，存在着对摩擦材料的耐磨性恶化的忧虑。此外，在专利文献5中描述的摩擦材料中，作为低熔点金属的锡或锌为粉末，因此存在没有充分获得增强效果的可能性。另外，在专利文献中6中描述的摩擦材料在耐磨性和剪切强度方面具有改进的空间。
因此，本发明的第二目的是提供一种降低环境负荷并且耐磨性和剪切强度优秀的摩擦材料。
解决问题的手段
本发明人为了实现上述第一目的进行了深入的研究。结果，已经发现，通过其中包含掺混的非晶须状钛酸锂钾和一种以上其他非晶须状钛酸盐化合物的摩擦改良剂的摩擦材料，即使在不包含铜组分时，也能够满足效果稳定性、耐磨性和抑制制动啸叫的效果。从而，本发明得以实现。
为了实现上述第二目的，本发明人进行了深入的研究。结果，已经发现，通过其中掺混了非晶须状钛酸盐化合物和低熔点金属纤维的摩擦材料，即使在不包含铜组分时，也能够满足摩擦材料的耐磨性和剪切强度。从而，本发明得以实现。
即，本发明涉及下列的(1)至(6)以及(7)至(9)。
(1)一种摩擦材料，该摩擦材料包含纤维基材、摩擦改良剂和粘合剂，其中，所述摩擦改良剂包含两种以上非晶须状钛酸盐化合物，该非晶须状钛酸盐化合物至少包含非晶须状钛酸锂钾，并且所述摩擦材料不包含铜组分。
(2)根据(1)的摩擦材料，其中，所述非晶须状钛酸盐化合物包含具有多个凸部的形状的钛酸钾。
(3)根据(1)或(2)的摩擦材料，其中，所述粘合剂包含弹性体改性的酚醛树脂。
(4)根据(3)的摩擦材料，其中，所述弹性体改性的酚醛树脂是丙烯酸橡胶改性的酚醛树脂或硅酮橡胶改性的酚醛树脂。
(5)根据(1)至(4)任意一项所述的摩擦材料，以1～30体积％的量包含所述非晶须状钛酸锂钾。
(6)根据(1)至(5)任意一项所述的摩擦材料，以1～25体积％的量包含所述非晶须状钛酸盐化合物。
(7)一种摩擦材料，该摩擦材料包含纤维基材、摩擦改良剂和粘合剂，该摩擦材料包含非晶须状钛酸盐化合物和低熔点金属纤维，并且不包含铜组分。
(8)根据(7)所述的摩擦材料，其中，所述低熔点金属纤维是铝和锌的至少一种的金属纤维。
(9)根据(7)或(8)所述的摩擦材料，其中，所述非晶须状钛酸盐化合物是选自由钛酸钾、钛酸锂钾和钛酸镁钾所组成的组中的至少一种。
本发明的有利效果
根据本发明的摩擦材料不需要掺入具有对环境施加不利影响的可能性的铜组分，使效果稳定，能够防止制动衰减期间摩擦系数的降低，由于稳定的摩擦系数抑制造成的噪音及不正常声音的产生，并且减少摩擦材料的磨损。
另外，根据本发明的摩擦材料不需要掺入具有对环境施加不利影响的可能性的铜组分，改进摩擦材料的耐磨性，并且能够提供充分的剪切强度。
附图说明
图1是图示出具有多个凸部的形状的钛酸盐化合物的投影视图。
参考编号及标记说明
1：具有多个凸部的形状的钛酸盐化合物
2：凸部
具体实施方式
在本说明书中，“质量％”和“重量％”互为同义词。
<第一摩擦材料>
根据本发明的第一摩擦材料描述如下。
根据本发明的摩擦材料包括作为摩擦改良剂的两种以上非晶须状钛酸盐化合物，其中一种非晶须状钛酸盐化合物为非晶须状钛酸锂钾。通过包含两种以上非晶须状钛酸盐化合物，能够在效果稳定性、耐磨性和啸叫抑制上发挥优秀的效果，并且通过非晶须状钛酸盐化合物的一种为非晶须状钛酸锂钾的特征，能够使效果稳定并且能够改进啸叫特性。通过如上述的在摩擦材料中组合掺混两种以上非晶须状钛酸盐化合物，使得可能实现优秀的效果稳定性、耐磨性和啸叫抑制。
本发明的摩擦材料的各个组分描述如下。
用于本发明的钛酸盐化合物为非晶须状形状。此处的非晶须状形状意指其不是具有3以上的纵横比的针状形状(晶须状形状)。其具体实例包括诸如层状(鳞片状)、柱状、板状、薄片状和颗粒状的形状。
作为用于本发明的非晶须状钛酸锂钾(以下有时简称为“钛酸锂钾”)的形状，诸如层状、柱状或板状的形状是优选的。从使效果稳定的观点来看，层状形状是优选的。
另外，关于钛酸锂钾的分子式，其可用的实例包括KxLiyTizOw(其中x＝0.5～0.7，y＝0.27，z＝1.73，并且w＝3.85～3.95)等。
从使效果稳定和改进衰减特性诸如防止衰减期间摩擦系数的降低的观点来看，根据本发明的钛酸锂钾的含量优选为以整个摩擦材料计在1～30体积％的范围内，并且更优选为3～24体积％。
另外，从改进摩擦材料强度的观点来看，本发明中的钛酸锂钾可以是用硅烷偶联剂等在其表面进行过表面处理的。
关于除非晶须状钛酸锂钾以外的非晶须状钛酸盐化合物(以下也称为“钛酸盐化合物”)，其实例包括钛酸钾、钛酸锂、钛酸钠、钛酸钙、钛酸镁、钛酸镁钾和钛酸钡等。从可能导致粘合剂降解的碱金属离子的洗脱的量小的观点来看，钛酸钾和钛酸钠是更优选的。
关于钛酸盐化合物的形状，其实例包括层状、颗粒状、板状和柱状等形状，并且从耐磨性的观点来看，其中颗粒状形状是优选的。
当钛酸盐化合物为颗粒状形状时，钛酸盐化合物的平均粒度可以为1～50μm，并且尤其是，从耐磨性的观点来看，优选为5～20μm。
另外，从耐磨性的观点来看，关于钛酸盐化合物的形状，优选的是，钛酸盐化合物为具有多个凸部的形状。此处使用的“具有多个凸部的形状”意指本发明中的钛酸盐化合物在平面上的投影形状能够采取至少不同于普通多边形、圆形和椭圆形等的、在两个以上的方向上具有凸部的形状。具体地，此凸部意指对应于从拟合使用光学或电子显微镜获取的照片(投影图像)的多边形、圆形或椭圆形等(基本图形)突出的部分。例如，关于钛酸盐化合物的投影视图，例示了图1中描述的一种，并且由参考编号2指示出凸部。关于具有多个凸部的形状的钛酸盐化合物的具体三维形状，其实例包括回力镖形、十字形、变形虫形、各种动物或植物的部分(例如手、角、叶等)或其整体形状，或所述部分或整体形状的类似物，以及金平糖形状等。
其中，钛酸盐化合物是具有多个凸部的颗粒状形状是更优选的。关于这样的钛酸盐化合物，其实例包括在WO 2008/123046中描述的钛酸钾等。
本发明中使用的钛酸盐化合物有着具有多个凸部的形状，因此与板状或鳞片状钛酸盐化合物相比，本发明的钛酸盐化合物由于其凸部，在制动期间难以从摩擦材料中脱离。由此认为，实现了耐磨性的优秀效果。另外，因为具有多个凸部的形状的钛酸盐化合物难以从摩擦材料中脱离，所以本发明的钛酸锂钾也难以脱离。结果，可以推测钛酸锂钾带来的效果稳定性和抑制啸叫的效果得以延续。
从降低摩擦材料(垫)的磨损量的观点来看，根据本发明的非晶须状钛酸盐化合物的含量优选为以整个摩擦材料计1～25体积％，并且更优选为5～20体积％。
另外，从改进摩擦材料强度的观点来看，本发明中的非晶须状钛酸盐化合物可以是用硅烷偶联剂等在其表面进行过表面处理的。
在根据本发明的摩擦材料中包含的摩擦改良剂中，除了上述的钛酸锂钾和钛酸盐化合物以外，还可以适当地混合其它无机填料、有机填料、磨料和固体润滑剂等。
关于其它无机填料，其实例包括硫酸钡、碳酸钙、氢氧化钙、蛭石和云母等，以及诸如铝、锡和锌的金属的粉末。这些可以单独或者组合其中两种以上使用。
在本发明中，使用其它无机填料的量优选为以整个摩擦材料计1～60体积％，并且更优选为1～50体积％。
关于有机填料，其实例包括各种橡胶粉末(诸如橡胶粉尘和轮胎粉末)、腰果粉尘和密胺粉尘等。这些可以单独或者组合其中两种以上使用。
在本发明中，使用有机填料的量优选为以整个摩擦材料计1～15体积％，并且更优选为5～15体积％。
关于磨料，其实例包括氧化铝、二氧化硅、氧化镁、氧化锆、硅酸锆、氧化铬和四氧化三铁(Fe3O4)等。这些可以单独或者组合其中两种以上使用。
在本发明中，使用磨料的量优选为以整个摩擦材料计5～20体积％，并且更优选为10～20体积％。
关于固体润滑剂，其实例包括石墨、二硫化钼、硫化锡和聚四氟乙烯(PTFE)等。另外，石墨的粒度优选为1～1000μm。这些可以单独或者组合其中两种以上使用。
在本发明中，使用固体润滑剂的量优选为以整个摩擦材料计1～20体积％，并且更优选为3～15体积％。
另外，摩擦改良剂的粒度没有特别的限制，并且可以根据摩擦材料所需的特性等由本领域技术人员的判断来决定。然而为了避免混合摩擦材料的原材料期间分散性的恶化，其平均粒度优选地调整为10～1000μm，并且更优选地为100～500μm。该平均粒度是用激光衍射型粒度分析仪测量的值。
除了摩擦改良剂之外，根据本发明的摩擦材料还包含粘合剂和纤维基材。
然而，本发明的摩擦材料不包含铜组分。这里，此处使用的“不包含铜组分”意指不包含作为使之发挥诸如耐磨性的功能的活性配料的铜组分，而不是意指不包含例如作为摩擦材料中不可避免的少量包含的杂质等的铜组分。
关于根据本发明的摩擦材料中包含的粘合剂，可以使用各种常用的粘合剂。其具体的实例包括诸如直线型酚醛树脂、各种弹性体等改性的酚醛树脂、密胺树脂、环氧树脂和聚酰亚胺树脂的热固性树脂。其中，从赋予摩擦材料弹性以减小对配对材料的冲击性质和改进啸叫特性的观点来看，弹性体改性的酚醛树脂是优选的。关于弹性体改性的酚醛树脂，其实例包括丙烯酸橡胶改性的酚醛树脂、硅酮橡胶改性的酚醛树脂和NBR橡胶改性的酚醛树脂等，并且丙烯酸橡胶改性的酚醛树脂和硅酮橡胶改性的酚醛树脂是更优选的。这些粘合剂可以单独或者组合其中两种以上使用。
另外，摩擦材料中的粘合剂使用的量优选为以整个摩擦材料计10～30体积％，并且更优选为10～25体积％。
在根据本发明的摩擦材料中包含的纤维基材中，可以以常用量使用常用的纤维基材。但是，不使用包含铜组分的铜纤维。
具体地，使用有机纤维、无机纤维或者金属纤维。
关于有机纤维，其实例包括芳香族聚酰胺(芳纶)纤维或者耐火型丙烯酸纤维。关于无机纤维，其实例包括诸如钛酸钾纤维或氧化硅纤维的陶瓷纤维、生物可溶性无机纤维、玻璃纤维、碳纤维或岩棉等。另外，关于金属纤维，其实例包括钢纤维。这些可以单独或者组合其中两种以上使用。此外，摩擦材料中的纤维基材使用的量优选为以整个摩擦材料计5～40体积％，并且更优选为5～25体积％。
其中，从对人体的影响小的观点来看，无机纤维优选为生物可溶性无机纤维。这样的生物可溶性无机纤维的实例包括诸如SiO2-CaO-MgO系纤维、SiO2-CaO-MgO-Al2O3系纤维或者SiO2-MgO-SrO系纤维的生物可溶性陶瓷纤维和生物可溶性岩棉等。
<第二摩擦材料>
根据本发明的第二摩擦材料描述如下。
根据本发明的摩擦材料包含低熔点金属纤维。此处使用的低熔点金属意指具有1000℃以下的熔点的金属。通过使用低熔点金属，由于制动期间摩擦材料表面的温度为1000℃以下，所以能够在诸如转子的配对材料上形成薄膜。结果，能够获得具有低的配对材料冲击性质及优秀的耐磨性的摩擦材料。低熔点金属的实例包括铝、锡和锌等。从耐热性的观点来看，铝和锌是更优选的。
另外，在本发明中，能够通过以纤维状态包含这样的低熔点金属来改进摩擦材料的剪切强度。其原因被认为是，与粉末的情况不同，纤维容易互相缠结在一起，因此能够给摩擦材料带来增强效果。从增加增强效果的观点来看，优选的是，纤维具有1～10mm的平均纤维长度以及10～500μm的平均纤维直径。
低熔点金属纤维的含量优选为以整个摩擦材料计0.2～7.0质量％，并且更优选为1.0～5.0质量％。从增强效果的观点来看，在此范围内的含量是优选的。
根据本发明的摩擦材料还包含非晶须状钛酸盐化合物。这使得可能获得耐磨性优秀的摩擦材料。此处使用的“非晶须状”意指其不是具有3以上的纵横比和6μm以下纤维直径的针状形状(晶须状形状)，并且其具体的实例包括诸如层状(鳞片状)、柱状、板状、薄片状和颗粒状的形状。从能够实现耐磨性的优秀效果的观点来看，包含非晶须状钛酸盐化合物是优选的。
关于非晶须状钛酸盐化合物(以下也称为“钛酸盐化合物”)，其实例包括钛酸钾、钛酸锂、钛酸锂钾、钛酸钠、钛酸钙、钛酸镁、钛酸镁钾和钛酸钡等。从改进耐磨性的观点来看，钛酸钾、钛酸锂和钛酸镁钾是更优选的。这些可以单独或者组合其中两种以上使用。
本发明中使用的非晶须状钛酸钾(以下有时简称为“钛酸钾”)优选为六钛酸钾(K2O·6TiO2)或八钛酸钾(K2O·8TiO2)。
关于钛酸钾的形状，其实例包括层状、颗粒状、板状和柱状等形状，并且从耐磨性的观点来看，其中颗粒状形状是优选的。
另外，从耐磨性的观点来看，关于钛酸钾的形状，优选的是，钛酸钾为具有多个凸部的形状。此处使用的“具有多个凸部的形状”意指钛酸钾在平面上的投影形状能够采取至少不同于普通多边形、圆形和椭圆形等的、在两个以上的方向上具有凸部的形状。具体地，此凸部意指对应于从拟合使用光学或电子显微镜获取的照片(投影图像)的多边形、圆形或椭圆形等(基本图形)突出的部分。关于具有多个凸部的形状的钛酸钾的具体三维形状，其实例包括回力镖形、十字形、变形虫形、各种动物或植物的部分(例如手、角、叶等)或其整体形状，或所述部分或整体形状的类似物，以及金平糖形状等。
其中，钛酸钾是具有多个凸部的颗粒状形状是更优选的。关于这样的钛酸钾，其实例包括在WO 2008/123046中描述的钛酸钾等。
作为用于本发明的非晶须状钛酸锂钾(以下有时简称为“钛酸锂钾”)的形状，诸如层状、柱状或板状的形状是优选的。从使效果稳定的观点来看，层状形状是优选的。
另外，关于钛酸锂钾的分子式，其可用的实例包括KxLiyTizOw(其中x＝0.5～0.7，y＝0.27，z＝1.73，并且w＝3.85～3.95)等。
作为用于本发明的非晶须状钛酸镁钾(以下有时简称为“钛酸镁钾”)的形状，诸如层状、柱状或板状的形状是优选的。从使效果稳定的观点来看，层状形状是优选的。
另外，关于钛酸镁钾的分子式，其可用的实例包括Kx1Mgy1Tiz1Ow1(其中x1＝0.2～0.7，y1＝0.4，z1＝1.6，并且w1＝3.7～3.95)等。
非晶须状钛酸盐化合物的平均粒度可以为1～100μm，并且尤其是，从耐磨性的观点来看，优选为1～20μm。该平均粒度是用激光衍射型粒度分析仪测量的值。
另外，从改进摩擦材料强度的观点来看，非晶须状钛酸盐化合物可以是用硅烷偶联剂等在其表面进行过表面处理的。
在本发明中，从降低摩擦材料(垫)的磨损量的观点来看，非晶须状钛酸盐化合物的总含量优选为以整个摩擦材料计1～40质量％的范围内，并且更优选为5～35质量％。
根据本发明的摩擦材料，除了上述组分之外，还包含纤维基材、摩擦改良剂以及粘合剂。
然而，本发明的摩擦材料不包含铜组分。这里，此处使用的“不包含铜组分”意指不包含作为使之发挥诸如耐磨性的功能的活性配料的铜组分，而不是意指不包含例如作为摩擦材料中不可避免的少量包含的杂质等的铜组分。
在根据本发明的摩擦材料中包含的纤维基材中，可以以常用量使用常用的纤维基材，并且其具体的实例包括有机纤维、无机纤维或者金属纤维。但是，不使用包含铜组分的铜纤维或青铜纤维。
关于有机纤维，其实例包括芳香族聚酰胺(芳纶)纤维或者耐火型丙烯酸纤维。关于无机纤维，其实例包括诸如钛酸钾纤维或氧化硅纤维的陶瓷纤维、生物可溶性无机纤维、玻璃纤维、碳纤维或岩棉等。另外，关于金属纤维，其实例包括钢纤维。这些可以单独或者组合其中两种以上使用。此外，摩擦材料中的纤维基材使用的量优选为以整个摩擦材料计1～40质量％，并且更优选为5～25质量％。在此含量中，不包含上述的低熔点金属纤维的含量。
其中，从对人体的影响小的观点来看，无机纤维优选为生物可溶性无机纤维。这样的生物可溶性无机纤维的实例包括诸如SiO2-CaO-MgO系纤维、SiO2-CaO-MgO-Al2O3系纤维或者SiO2-MgO-SrO系纤维的生物可溶性陶瓷纤维和生物可溶性岩棉等。
优选的是，生物可溶性无机纤维具有0.1～20μm的平均纤维直径和100～5000mm的平均纤维长度。
另外，从改进摩擦材料强度的观点来看，生物可溶性无机纤维可以是用硅烷偶联剂等在其表面进行过表面处理的。
在本发明的摩擦材料中包含的摩擦改良剂中，可以适当地混合无机填料、有机填料、磨料和固体润滑剂等。
关于无机填料，其实例除了上述的非晶须状钛酸盐化合物以外，还包括诸如硫酸钡、碳酸钙、氢氧化钙、蛭石和云母的无机材料，以及诸如铝、锡和锌的金属的粉末。这些可以单独或者组合其中两种以上使用。
在本发明中，使用无机填料的量优选为以整个摩擦材料计1～60质量％，并且更优选为1～50质量％。
关于有机填料，其实例包括各种橡胶粉末(诸如生橡胶粉尘和轮胎粉末)、腰果粉尘和密胺粉尘等。这些可以单独或者组合其中两种以上使用。
在本发明中，使用有机填料的量优选为以整个摩擦材料计1～15质量％，并且更优选为1～10质量％。
关于磨料，其实例包括氧化铝、二氧化硅、氧化镁、氧化锆、硅酸锆、氧化铬、四氧化三铁(Fe3O4)和亚铬酸盐等。这些可以单独或者组合其中两种以上使用。
在本发明中，使用磨料的量优选为以整个摩擦材料计5～30质量％，并且更优选为10～30质量％。
关于固体润滑剂，其实例包括石墨、三硫化锑、二硫化钼、硫化锡和聚四氟乙烯(PTFE)等。另外，石墨的粒度优选为1～1000μm。这些可以单独或者组合其中两种以上使用。
在本发明中，使用固体润滑剂的量优选为以整个摩擦材料计1～20质量％，并且更优选为3～15质量％。
关于根据本发明的摩擦材料中包含的粘合剂，可以使用各种常用的粘合剂。其具体的实例包括诸如直线型酚醛树脂、各种弹性体等改性的酚醛树脂、密胺树脂、环氧树脂和聚酰亚胺树脂的热固性树脂。关于弹性体改性的酚醛树脂，其实例包括丙烯酸橡胶改性的酚醛树脂、硅酮橡胶改性的酚醛树脂和NBR橡胶改性的酚醛树脂等。这些粘合剂可以单独或者组合其中两种以上使用。
另外，摩擦材料中的粘合剂使用的量优选为以整个摩擦材料计5～20质量％，并且更优选为5～15质量％。
<生产方法>
关于本发明的第一摩擦材料和第二摩擦材料的生产方法的具体方面，可以进行通常的生产流程。
例如，能够通过掺混上述各组分，并且对掺混的组合物按照普通的生产方法进行诸如预成形、热成形、加热和碾磨的步骤，来制备摩擦材料。
生产包括摩擦材料的刹车垫的一般步骤如下所示：
(a)使用金属板材冲压机，将压板成形成给定形状的步骤；
(b)对上述压板进行脱脂处理、化学转化处理和底漆处理的步骤；
(c)对通过掺混诸如纤维基材、摩擦改良剂和粘合剂的粉末原材料，并且通过混合进行充分的均匀化获得的原材料进行常温和给定压力下的成形，从而制备预成形坯的步骤；
(d)将上述预成形坯与涂布了粘合剂的压板这两个元件在给定温度和压力下一体地牢固粘合的热成形步骤；以及
(e)进行后固化，并最后进行例如磨光、表面烘燥(scorching)和涂层的精加工的步骤。
实施例
下面将参考实施例具体描述本发明。但是，不应以任何方式认为本发明限于这些实施例。
(实施例1-1至1-10以及比较例1-1至1-4)
(原材料)
钛酸锂钾(非晶须状钛酸锂钾)：TERRACESS L-SS(由Otsuka Chemical Co.，Ltd.生产)
钛酸钾(具有多个凸部的形状的钛酸钾)：TERRACESS JP(由Otsuka ChemicalCo.，Ltd.生产)
生物可溶性无机纤维：Biostar 600/70(由ITM Co.，Ltd.生产)
石墨：G-152A(Tokai Carbon Co.，Ltd.，平均粒度700μm)
(摩擦材料的制备)
通过使用混合器按照表1所示的配比混合纤维基材、摩擦改良剂和粘合剂，并且其后将所得混合物置入预成形模具，接着在常温下于20MPa加压10秒，来分别制备每个预成形坯。然后，将每个预成形坯分别置入热成形模具，并且覆盖预先涂布了粘合剂的金属板(压板)，接着在150℃和40MPa下进行5分钟的热压成形。所得的热压成形坯在220℃下热处理3小时，接着将其研磨至给定的厚度(摩擦材料的厚度：11mm，压板的厚度：6mm)，进行表面烘燥和涂布，从而获得摩擦材料1-A至1-N。
(摩擦试验)
对于通过上述方法获得的摩擦材料A至N，依据JASO-C406使用测力计进行摩擦试验。第二有效摩擦系数、第一衰减最低摩擦系数、垫磨损量和转子磨损量的结果在表1中示出。
·第二有效摩擦系数
第二有效摩擦系数通过在50km/h和2.94m/s2测量的值确定。当其落入基于摩擦系数(0.45)的±5％的数值范围内(0.43～0.47)时，判定为有效。
·第一衰减最低摩擦系数
当第一衰减最低摩擦系数为0.26以上的值时，判定为有效。
·垫磨损量
关于耐磨性，基于包含铜纤维的比较例1中的垫磨损量判定其有效性。其为-10％以下的情况判定为A，其为-10％～0％的情况判定为B，其为0％～10％的情况判定为C，以及其为10％以上的情况判定为D。
·转子磨损量
关于配对材料冲击性质，基于包含铜纤维的比较例1中的转子磨损量判定其有效性。其为-10％以下的情况判定为A，其为-10％～0％的情况判定为B，其为0％～10％的情况判定为C，以及其为10％以上的情况判定为D。
(啸叫评估)
对于通过上述方法获得的摩擦材料A至N，依据JASO-C427测试方法在相应的温度进行摩擦试验。其结果在表1中示出。
当在10％以下的制动次数中，发出在2kHz以上的频率具有60dB以上的声压的声音时，其有效性判定为A。在10％～25％发出声音的情况判定为B，在25％～50％发出声音的情况判定为C，以及在50％以上发出声音的情况判定为D。
从表1中可以发现，当层状的钛酸锂钾和具有多个凸部的颗粒状钛酸钾以合理范围内的掺混组分组合用作无机填料时，即使摩擦材料不包含铜组分，也可以实现等同或优于传统含铜摩擦材料(比较例1-1)的摩擦性能、耐磨性和啸叫特性。另外，将弹性体改性的酚醛树脂用作粘合剂，导致了效果稳定性和制动啸叫的更大的改进。
(实施例2-1至2-15以及比较例2-1至2-3)
(原材料)
钛酸钾1(具有多个凸部的形状的钛酸钾)：TERRACESS JP(由Otsuka ChemicalCo.，Ltd.生产)
钛酸钾2(板状钛酸钾)：TERRACESS TF-S(由Otsuka Chemical Co.，Ltd.生产)
钛酸锂钾(非晶须状钛酸锂钾)：TERRACESS L-SS(由Otsuka Chemical Co.，Ltd.生产)
钛酸镁钾(非晶须状钛酸镁钾)：TERRACESS P-S(由Otsuka Chemical Co.，Ltd.生产)
生物可溶性无机纤维：Biostar 600/70(由ITM Co.，Ltd.生产)
(摩擦材料的制备)
通过使用混合器按照表2所示的配比混合纤维基材、摩擦改良剂和粘合剂，并且其后将所得混合物置入预成形模具，接着在常温下于20MPa加压10秒，来分别制备预成形坯。然后，将预成形坯分别置入热成形模具，并且覆盖预先涂布了粘合剂的金属板(压板)，接着在150℃和40MPa下进行5分钟的热压成形。所得的热压成形坯在220℃下热处理3小时，接着将其研磨至给定的厚度(摩擦材料的厚度：11mm，压板的厚度：6mm)，进行表面烘燥和涂布，从而获得摩擦材料2-A至2-R。
(摩擦试验)
对于通过上述方法获得的摩擦材料，依据JASO-C427使用测力计评估对应1000次100℃温度下的制动循环的摩擦材料的磨损量。其结果在表2中示出。
关于评估标准，小于0.1mm的磨损量评估为A，0.1～0.2mm的磨损量评估为B，大于0.2mm的磨损量评估为C。
(剪切强度)
根据JIS D4222测量摩擦材料的剪切强度(粘合面积：50cm2)。
当剪切断裂发生时测量到的应力除以摩擦材料的面积，来计算单位面积的剪切力(N/cm2)。其结果在表2中示出。
关于评估标准，超过580N/cm2的情况评估为A，530N/cm2～580N/cm2的情况评估为B，400N/cm2以上并且小于530N/cm2的情况评估为C。
可以发现，实施例2-1至2-15的摩擦材料2-A至2-O的包含非晶须状钛酸盐化合物和作为低熔点金属纤维的铝纤维或锌纤维，并且与不包含低熔点金属纤维的摩擦材料2-Q(比较例2-2)相比，剪切强度得到改进。另外，尽管其不包含铜纤维，通过包含与摩擦材料2-P(比较例2-1)包含的传统铜纤维等量的低熔点金属纤维，其展现出等同于摩擦材料2-P的剪切强度。另一方面，可以发现，与不包含非晶须状钛酸盐化合物的摩擦材料2-Q(比较例2-2)和摩擦材料2-R(比较例2-3)相比，摩擦材料2-A至2-O的耐磨性优秀。因此，根据本发明，能够通过包含非晶须状钛酸盐化合物和低熔点金属纤维，获得耐磨性和剪切强度优秀的磨擦材料。
尽管已经详细地并参考其具体实施方式对本发明进行了描述，但对于本领域技术人员来说，显然可以在不背离本发明的精神和范围的情况下，在其中做出各种改变和修改。本申请基于2012年12月21日提交的日本专利申请号2012-280238和2013年2月28日提交的日本专利申请号2013-040022，其内容通过参考并入本文。
工业实用性
本发明提供了一种不使用具有污染环境的可能性的铜组分、具有优秀的效果稳定性、耐磨性和啸叫特性的摩擦材料。
本发明进一步提供了一种不使用铜组分、具有优秀的耐磨性和剪切强度的摩擦材料。
根据本发明的摩擦材料能够适当地应用于机动车辆、轨道车辆、多种工业机器等的盘式制动器垫、制动器衬片、离合器衬片等，而不给环境带来负担。
Claims (2)
1.一种摩擦材料，该摩擦材料包含纤维基材、摩擦改良剂和粘合剂，
其中，该摩擦材料包含非晶须状钛酸盐化合物和低熔点金属纤维，并且不包含铜组分，并且
其中，所述低熔点金属纤维含量为以整个所述摩擦材料计1.0～7.0质量％，
其中，所述低熔点金属纤维是铝和锌的至少一种的金属纤维，
其中，所述非晶须状钛酸盐化合物是选自由钛酸钾、钛酸锂钾和钛酸镁钾所组成的组中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的摩擦材料，其中，所述低熔点金属纤维具有1～10mm的平均纤维长度和10～500μm的平均纤维直径。
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