CN107207946B - 摩擦材料 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提供对环境负担少、并且提高了摩擦特性特别是抗制动衰减性能和耐磨损性的摩擦材料。本发明的摩擦材料是含有纤维基材、摩擦调整材料以及粘结材料的摩擦材料，该摩擦材料中，铜含量以铜元素换算计为0.5质量％以下，并且，含有碳酸锂。
Description
技术领域
本发明涉及在汽车、铁路车辆、工业机械等中使用的制动器用摩擦材料。
背景技术
汽车等中使用的盘形制动器、鼓式制动器等制动器或者离合器等中使用的摩擦材料一般包含：给予摩擦作用且调整其摩擦性能的摩擦调整材料、承担加强作用的纤维基材、将它们一体化并增加强度的粘结材料等材料。摩擦材料与其对侧材料摩擦卡合，承担将动能转化为热能的任务，因此，需要优异的耐热性、耐磨损性、高的摩擦系数、摩擦系数的稳定性，进一步地，需要不易产生震鸣(震鸣特性)等。
另外，为了提高摩擦材料的机械强度、耐热性，在摩擦材料中配合金属纤维、金属粒子。另一方面，为了避免对环境带来不良影响，需要实质上不含有作为重金属的铜成分的摩擦材料。
专利文献1中记载了一种摩擦材料，作为不含铜成分的NAO材料的摩擦材料，含有相对于摩擦材料组合物总量为0.2～5.0重量％的从碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸钠和碳酸氢钠中选出的1种以上化合物。
专利文献2中记载了一种摩擦材料组合物，作为碱金属盐，含有0.2～5重量％的碳酸钠盐或碳酸钾盐。
另外，专利文献3中记载了一种半金属摩擦材料，含有从碳酸锌、碳酸镁、碳酸锂、碳酸钾等中选出的辅助材料。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-25014号公报
专利文献2：日本特开2001-107027号公报
专利文献3：日本特开昭59-24778号公报
发明内容
发明欲解决的技术问题
然而，在专利文献1的摩擦材料中，虽然抗制动衰减性能提高，但耐磨损性并未提高。另外，由于碳酸钠、碳酸钾具有潮解性，因此，有可能吸收空气中的水分而成为液体。另外，在专利文献2的摩擦材料中，含有铜纤维等铜成分，并且含有碳酸钠盐、碳酸钾盐，从而得到防锈效果，但是摩擦性能(摩擦系数)、耐磨损性并未提高。专利文献3中，实施例中公开的仅仅是作为辅助材料而含有碳酸锌和碳酸镁的摩擦材料，另外，对于含有它们的摩擦材料，抗制动衰减性能、耐磨损性不充分。
因此，本发明的目的是提供对环境的负担少、提高了摩擦特性特别是抗制动衰减性能和耐磨损性的摩擦材料。
用于解决问题的技术手段
本发明人为了达成上述目的进行了深入研究，结果发现，利用配合了碳酸锂的摩擦材料，即使不含有铜成分，也能够提高摩擦材料的抗制动衰减性能和耐磨损性，至此完成本发明。
即，本发明涉及以下摩擦材料。
(1)一种摩擦材料，其特征在于，是含有纤维基材、摩擦调整材料以及粘结材料的摩擦材料，其中，铜含量以铜元素换算为0.5质量％以下，并且含有碳酸锂。
(2)在上述(1)中记载的摩擦材料中，所述碳酸锂的含量为0.1～10质量％。
(3)在上述(1)或(2)中记载的摩擦材料中，所述碳酸锂的平均粒径为0.1～300μm。
发明效果
本发明涉及的摩擦材料能够在实质上不需要配合可能对环境带来不良影响的铜成分的条件下，提高摩擦材料的抗制动衰减性能、耐磨损性。
具体实施方式
以下，针对本发明的摩擦材料进行详细地说明。
需要说明的是，在本说明书中，“质量”意味着“重量”。
本发明涉及的摩擦材料含有碳酸锂。基于此，能够提高摩擦材料的抗制动衰减性能、耐磨损性。
碳酸锂的含量在摩擦材料总体中优选是0.1～10质量％，更优选是1～8质量％。通过使碳酸锂的含量在这样的范围内，从而能够提高摩擦性能，而不会损坏摩擦材料的成型性。
作为碳酸锂的粒径，平均粒径优选是0.1～300μm，更优选是1～150μm。通过使平均粒径在这样的范围内，从而能够提高摩擦性能，而不会损坏材料的分散性、摩擦材料的成型性。平均粒径是利用激光衍射粒度分布测量装置测量的体积平均粒径(中值粒径)。
在本发明涉及的摩擦材料中，除了上述成分之外，还含有纤维基材、摩擦调整材料和粘结材料。
其中，本发明的摩擦材料中的铜含量以铜元素换算为0.5质量％以下，优选不含有铜。需要说明的是，不含有铜是指，作为用于体现耐磨损性等功能的有效成分，不包含铜成分，并不是意味着也不包含例如作为摩擦材料中不可避免而稍微含有的杂质等铜成分。在铜成分中也包含铜单质、铜与锌、镍、锰、铝、锡等其他金属的铜合金、铜氧化物、铜硫化物等铜化合物。
在本发明涉及的摩擦材料中含有的纤维基材中，能够以通常使用的含量使用通常使用的纤维基材，具体而言，使用有机纤维、无机纤维、金属纤维等。
作为有机纤维，例如使用芳香族聚酰胺(芳纶)纤维、防火性丙烯酸纤维、纤维素纤维等。作为无机纤维，例如使用钛酸钾纤维、氧化铝纤维等陶瓷纤维、生物可溶性无机纤维、玻璃纤维、碳纤维、石棉等。另外，作为金属纤维，例如使用铝纤维、锌纤维、钢纤维等。其中，不使用含有铜成分的铜纤维、青铜纤维、黄铜纤维。它们可以分别单独使用，或者两种以上组合使用。另外，摩擦材料中的纤维基材优选在摩擦材料总体中使用1～40质量％，更优选使用5～35质量％。
其中，作为无机纤维，从生物可溶性无机纤维对人体的影响少这点考虑而优选。这样的生物可溶性无机纤维可以列举：SiO2-CaO-MgO系纤维やSiO2-CaO-MgO-Al2O3系纤维、SiO2-MgO-SrO系纤维等生物可溶性陶瓷纤维、生物可溶性石棉等。
作为金属纤维，可以使用钢纤维等，但是从耐磨损性变差等观点考虑，优选为35质量％以下，更优选为30质量％以下。
在本发明的摩擦材料中含有的摩擦调整材料中，可以适当地混合无机填料、有机填料、研磨剂、固体润滑剂等。
作为无机填料，可以列举：钛酸钾、硫酸钡、碳酸钙、氢氧化钙、蛭石、云母等无机材料；铝、锡、锌等金属粉末。它们可以分别单独使用，也可以两种以上组合使用。
本发明中，无机填料优选在摩擦材料总体中使用1～60质量％，更优选使用1～50质量％。
作为有机填料，可以列举：各种橡胶粉末(生橡胶粉末、轮胎粉末等)、腰果屑、三聚氰胺屑等。它们可以分别单独使用，也可以两种以上组合使用。
在本发明中，有机填料优选在摩擦材料总体中使用1～15质量％，更优选使用1～10质量％。
作为研磨剂，可以列举：氧化铝、硅石、氧化镁、氧化锆、硅酸锆、氧化铬、四氧化三铁(Fe3O4)、铬铁矿等。它们可以分别单独使用，也可以两种以上组合使用。
在本发明中，研磨剂优选在摩擦材料总体中使用5～30质量％，更优选使用10～30质量％。
作为固体润滑剂，可以列举：石墨(graphite)、三硫化锑、二硫化钼、硫化锡、聚四氟乙烯(PTFE)等。另外，石墨的粒径优选为1～1000μm。它们可以分别单独使用，也可以两种以上组合使用。
在本发明中，固体润滑剂优选在摩擦材料总体中使用1～20质量％，更优选使用3～15质量％。
作为本发明涉及的摩擦材料中含有的粘结材料，可以使用通常使用的各种粘结材料。具体而言，可以列举：纯粉体酚醛树脂(Straight Phenolic Resin)、基于弹性体等的各种改性酚树脂(phenol resin)、三聚氰胺树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂等热固化性树脂。作为弹性体改性酚树脂，可以列举：丙烯酸酯橡胶改性酚树脂、硅酮橡胶改性酚树脂、NBR橡胶改性酚树脂等。需要说明的是，这些粘结材料可以单独或两种以上组合使用。
另外，摩擦材料中的粘结材料优选在摩擦材料总体中使用5～20质量％，更优选使用5～15质量％。
作为本发明涉及的摩擦材料的制造方法的具体方式，能够通过公知的制造工序进行，例如，能够将上述各成分配合，根据通常的制作方法对其配合物进行预成型、热成型、加热、研磨等工序，制作摩擦材料。
以下示出制造具备摩擦材料的制动器垫时的一般工序。
(a)利用钣金冲压机将压力板成型为预定形状的工序；
(b)对上述压力板实施脱脂処理、表面化学处理以及底漆处理的工序；
(c)配合纤维基材、摩擦调整材料以及粘结材料等原料，通过搅拌进行充分地均质化，在常温下以预定压力进行成型，制作预成型体的工序；
(d)对上述预成型体和涂布了粘合剂的压力板施加预定的温度和压力，将两部件紧贴为一体的热成型工序(成型温度130～180℃、成型压力30～80MPa、成型时间2～10分钟)；
(e)进行后固化(150～300℃、1～5小时)，最终实施研磨、表面烧制以及涂漆等后处理的工序。
实施例
以下列举实施例，对本发明进行具体地说明，但本发明不限于这些实施例。
〔实施例1〕
(摩擦材料的制作)
使用搅拌器将表1中记载的原料以表1所示的配合比例混合，然后，将原料混合物投入热成型模具，在150℃、50MPa条件下，进行5分钟的加热加压成型。对得到的加热加压成型体，在250℃下进行3小时的热处理，制作摩擦材料。
需要说明的是，碳酸锂使用(株)高纯度化学研究所制作的产品(平均粒径138μm)。
(评价)
使用制动器测力计，按照JASO-C406进行摩擦特性试验。将第1制动衰减时的最低摩擦系数、试验结束后的摩擦材料磨损量示于表1。
〔实施例2～14、比较例1～5〕
除了将原料的种类和配合量设定为表1或表2示出的情况以外，与实施例1同样地制作摩擦材料，并进行评价。将结果示于表1和表2。
需要说明的时，碳酸锂使用(株)高纯度化学研究所制作的产品(各平均粒径138μm、2μm、8μm)。碳酸钠(平均粒径550μm)、碳酸钾(平均粒径340μm)、碳酸镁(平均粒径14μm)、碳酸锌(平均粒径13μm)使用和光纯药(株)制造的产品。
表1
表2
根据表1和表2的结果可知，含有碳酸锂的实施例的摩擦材料与不含有碳酸锂或者含有碳酸锂之外的其他碳酸盐的比较例的摩擦材料相比，第1制动衰减时的摩擦系数的最低值较大，并且，试验结束后的摩擦材料磨损量较少。因此，通过配合碳酸锂，能够提高摩擦材料的抗制动衰减性能以及耐磨损性。
参照特定实施方式对本发明进行了详细的说明，但在不脱离本发明的精神和范围的条件下，能够进行各种变更和修正，这一点对于本领域技术人员是不言而喻的。本申请以2015年1月23日提出的日本专利申请(特愿2015-011409)为基础，并将其内容作为参考并入本文。
Claims (2)
1.一种摩擦材料，其特征在于，
是含有纤维基材、摩擦调整材料以及粘结材料的摩擦材料，其中，所述摩擦材料中，铜含量以铜元素换算为0.5质量％以下，并且含有碳酸锂，并且
所述碳酸锂的平均粒径为0.1～300μm。
2.根据权利要求1所述的摩擦材料，其特征在于，
所述碳酸锂的含量为0.1～10质量％。
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