CN111201296B - 摩擦材料组合物、使用了摩擦材料组合物的摩擦材料和摩擦构件 - Google Patents

Abstract

一种摩擦材料组合物，其含有粘结材料、有机填充材料、无机填充材料和纤维基材，其中，不含有铜元素，或者铜的含有率不超过0.5质量％，以1：20～1：5的质量比含有α氧化铝和γ氧化铝，含有含硅氧烷的酚醛树脂，含有20～35质量％的钛酸盐，含有3～7质量％的中值粒径为1～30μm的石墨，并且含有三硫化锑。

Description

摩擦材料组合物、使用了摩擦材料组合物的摩擦材料和摩擦 构件

技术领域

本发明涉及适用于汽车等制动时使用的盘式制动器制动衬块、制动衬片等摩擦材料的摩擦材料组合物、使用了该摩擦材料组合物的摩擦材料和摩擦构件，特别是涉及不含石棉的摩擦材料组合物、所谓无石棉摩擦材料。

背景技术

汽车等为了制动而使用盘式制动器制动衬块或制动衬片等摩擦材料。盘式制动器制动衬块或制动衬片等摩擦材料通过与作为对置材料的盘状转子或制动鼓等摩擦而起到制动的作用。因此，摩擦材料不仅要求具有适应于使用条件的适当的摩擦系数(效力特性)，还要求不易发生制动声响(声响特性)、以及摩擦材料的寿命较长(耐磨损性)等。

摩擦材料以纤维基材来看大致分为含有30～60质量％的钢纤维的半金属材、含有低于30质量％的钢纤维的低钢材和不含钢纤维的NAО(无石棉有机物；non asbestosorganic)材料。不过，含有微量的钢纤维的摩擦材料也有时被分类为NAО材料。

NAО材料由于不含钢纤维、或钢纤维的含有率极低，所以与半金属材材或低钢材比较，具有对作为对置材料的盘状转子的攻击性低的特征。从这样的优点出发，目前，在日本和美国，效力特性、声响特性和耐磨损性的均衡性优良的NAО材料成为了主流。另外，在欧洲，从保持高速制动时的摩擦系数的观点出发，大多使用低钢材，但近年来，为了适应市场的高端化，不易发生轮胎的车轮脏污和制动声响的NAО材料的使用也不断增加。

目前，NAО材料的主流一般是含有粉末或纤维状态的铜。如后所述，铜在以往的NAО材料中是必需的重要素材，但含有铜或铜合金的摩擦材料由于在制动时发生的磨损粉中含有铜，所以提示有可能污染河流和湖泊。其结果是，美国的加利福利亚洲、华盛顿州等通过了在2021年以后禁止含有5质量％以上的铜、2023年以后禁止含有0.5质量％以上的铜的摩擦材料出售和安装在新车上的法案，为了应对该法案，开发不含铜、或者铜的含量少的NAО材料成了当务之急。

作为铜的第1个代表性的功能，可以列举出赋予热导率。由于铜的热导率高，所以通过使制动时发生的热从摩擦界面扩散，可以抑制过度的温度上升所导致的摩擦材料的磨损，与此同时在制动中可以抑制振动的发生(不稳定)等。

作为铜的第2个代表性的功能，可以列举出高温制动时的摩擦界面的保护。由于铜是延性、展性较高的金属，所以制动时会在摩擦材料表面铺展开而形成被膜。其结果是，高速高温制动时能降低摩擦材料的磨损，与此同时能够显现出稳定的摩擦系数。

因此，为了开发不含铜、或者铜的含量少的NAО材料，从上述那样的热导率提高、界面保护的观点出发，铜替代技术成为了课题。

在上述这样的研究中，提出了有关不含铜、或者铜含量少的摩擦材料的几个提案(专利文献1、2等)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-138273号公报

专利文献2：日本特开2015-004037号公报

发明内容

发明所解决的课题

可是，近年来，从与上述的铜替代不同的观点来看，出现了进一步的课题。那就是对于以正在普及的再生制动器为代表的控制制动器的适合性。以往的油压制动器是通过驾驶员从制动踏板微调输入来适当调整车辆的制动力。可是，控制制动器由于系统侧承担了一部分制动，所以摩擦材料所表现的摩擦系数如果极端地变动，则控制会变得困难。例如，摩擦系数如果极端地上升，则有可能发生急制动、或制动声响。相反，摩擦系数如果极端地下降，则制动距离有可能变长。因此，为了提高控制制动的精度，摩擦材料所表现的摩擦系数在任何时候都稳定变得极其重要。

作为摩擦系数变动的代表性的例子，可以列举出在多湿条件下放置后的摩擦系数上升。如果在多湿条件下放置车辆，则会发生下述变化等：盘状转子表面和介于摩擦界面的盘状转子的磨损粉会生锈、或者摩擦材料表层的弹性模量会下降，从而摩擦材料与盘状转子在制动时的接触面积容易增大、或者摩擦界面的微小的凹凸被水分填满。其结果是，与通常情况相比摩擦系数有可能极端上升。此时，会如上述那样地发生变成急制动的制动声响、驾驶员的舒适感受到损害。

如果从上述这样的观点考虑，专利文献1、2都是以着眼于铜的高热导率和高温润滑性的对高速高温制动时的摩擦特性的补充为课题，对于在多湿条件下放置后的摩擦系数的稳定性和其它的摩擦特性并未考虑。例如在专利文献1中，以热传导的补充为目的，提出了下述方法：在摩擦材料中含有45～80体积％的氧化镁和石墨代替铜，并将氧化镁与石墨的比率设定为1/1～4/1，但作为磨削材的氧化镁和作为润滑材的石墨的添加量变得极其多，难以均衡性良好地改善各种摩擦特性。

另外，在专利文献2中，以高温润滑性的补充为目的，提出了下述的方法：通过含有1～15质量％的硫化亚铁来代替铜，并且含有平均粒径为1～100μm的薄片状石墨0.3～5质量％，由此来改良高速高温制动时的摩擦系数和耐磨损性，但与专利文献1同样，很难同时兼顾在多湿条件下放置后的摩擦系数的稳定性。

因此，本发明的课题是提供一种摩擦材料组合物，其不含有铜元素，或铜的含有率不超过0.5质量％，能够得到不仅高速高温制动时可保持摩擦系数，而且在多湿条件下放置后摩擦系数不易上升，即对制动条件和环境的变化而言摩擦系数稳定的摩擦材料。

用于解决课题的手段

本发明者们深入研究的结果发现，用特定粒径的石墨补充铜的高热导率，用钛酸盐补充铜的摩擦界面的保护效果，与此同时以特定比率含有具有特定的硬度和粒径的磨削材，则对耐磨损性等的不良影响较少，能够保持高速高温制动时的摩擦系数。进而发现，通过将具有高防水性的酚醛树脂用于粘结材料，能够获得在多湿条件下放置后摩擦系数不易上升的摩擦材料组合物。

本发明的实施方式涉及一种摩擦材料组合物，其含有粘结材料、有机填充材料、无机填充材料和纤维基材，其中，不含有铜元素，或者铜的含有率不超过0.5质量％，以1：20～1：5的质量比含有α氧化铝和γ氧化铝，含有含硅氧烷的酚醛树脂，含有20～35质量％的钛酸盐，含有3～7质量％的中值粒径为1～30μm的石墨，并且含有三硫化锑。

另外，本发明的另一个实施方式涉及一种摩擦材料，其是通过将上述的摩擦材料组合物成型而成的。本发明的再一个实施方式涉及一种摩擦构件，其是通过将由上述的摩擦材料组合物成型成的摩擦材料和里衬一体化而成的。

发明效果

根据本发明，可以提供一种摩擦材料组合物，其能制成下述的摩擦材料：在用于汽车用盘式制动器制动衬块和制动衬片等摩擦材料时，能够在高速高温制动时可保持摩擦系数，并且在多湿条件下放置后摩擦系数不易上升，即对于制动条件和环境的变化而言摩擦系数稳定。另外，可以提供使用了该摩擦材料组合物的摩擦材料和摩擦构件。另外，根据本发明，可以提供具有上述特性的摩擦材料和摩擦构件。

具体实施方式

以下，对本发明的摩擦材料组合物、使用了该组合物的摩擦材料和摩擦构件进行详述。此外，本发明的摩擦材料组合物是不含石棉的摩擦材料组合物、所谓无石棉摩擦材料组合物。

[摩擦材料组合物]

本实施方式的摩擦材料组合物的特征在于，其是含有粘结材料、有机填充材料、无机填充材料和纤维基材的摩擦材料组合物，其中，不含有铜元素，或者铜的含有率不超过0.5质量％，以1：20～1：5的质量比含有α氧化铝和γ氧化铝，含有含硅氧烷的酚醛树脂，含有20～35质量％的钛酸盐，含有3～7质量％的中值粒径为1～30μm的石墨，并且含有三硫化锑。此外，上述的“铜元素”是指纤维状或粉末状等的铜、铜合金和铜化合物中所含的铜元素在整个摩擦材料组合物中所占的含有率。

[粘结材料]

本发明的摩擦材料组合物含有粘结材料。粘结材料是将摩擦材料组合物中所含的有机填充材料和纤维基材等一体化来赋予强度的材料。

本实施方式的摩擦材料组合物含有含硅氧烷的酚醛树脂作为粘结材料。作为上述含硅氧烷的酚醛树脂，优选使用分散了硅油或硅橡胶的酚醛树脂。在使用含硅氧烷的酚醛树脂时，通过提高摩擦界面的防水性而能够使在多湿条件下放置后的摩擦系数稳定化。

本实施方式的摩擦材料组合物中，作为粘结材料，可以单独使用上述的含硅氧烷的酚醛树脂，但也可以将例如含丙烯酸酯橡胶的酚醛树脂、腰果改性酚醛树脂、环氧改性酚醛树脂、烷基苯改性酚醛树脂等各种酚醛树脂中的1种以上与含硅氧烷的酚醛树脂组合使用。

本发明的摩擦材料组合物中的粘结材料的含量优选为5～20质量％、更优选为5～15质量％、进一步优选为5～10质量％。通过将粘结材料的含量设定为5～20质量％的范围，可以进一步抑制摩擦材料的强度下降，而且，还能够抑制因摩擦材料的气孔率减少、弹性模量变高而导致的声响等音振性能恶化。

[有机填充材料]

本发明的摩擦材料组合物含有有机填充材料。有机填充材料是作为用于提高摩擦材料的音振性能和耐磨损性等的摩擦调节材料来含有的。

本发明的摩擦材料组合物优选含有腰果粉作为有机填充材料。腰果粉只要是通过使腰果壳油聚合、固化后进行粉碎而得到的通常用于摩擦材料的腰果粉即可。摩擦材料组合物中的腰果粉的含量优选为1～10质量％、更优选为1～8质量％、进一步优选为2～7质量％。腰果粉的含量为1～10质量％时，能够避免因摩擦材料的弹性模量变高而导致的声响等音振性能的恶化，而且能够避免耐热性的恶化、热过程中的强度下降。

本发明的摩擦材料组合物中，除上述的腰果粉以外，还可以使用橡胶成分作为有机填充材料。作为橡胶成分，可以列举出例如轮胎胶、丙烯酸酯橡胶、异戊二烯橡胶、NBR(丁腈橡胶)、SBR(丁苯橡胶)等，它们可以单独使用或组合使用2种以上。另外，在组合使用腰果粉和橡胶成分时，可以使用由橡胶成分被覆了腰果粉而得到的填充材料，但也可以分别使用腰果粉和橡胶成分。

本发明的摩擦材料组合物中的有机填充材料的含量优选为1～20质量％、更优选为1～15质量％、进一步优选为2～10质量％。有机填充材料的含量为1～20质量％的范围时，能够避免因摩擦材料的弹性模量变高而导致的声响等音振性能的恶化，而且能够避免耐热性的恶化、热过程中的强度下降。

[无机填充材料(α氧化铝、γ氧化铝)]

本发明的摩擦材料组合物含有无机填充材料。无机填充材料是以摩擦材料的摩擦系数调整和耐热性提高为目的而作为摩擦调整材含有的，成分、粒径、硬度、形状等是各种各样的。作为对置材料的盘状转子的主流由于是莫氏硬度为4.5左右的铸铁，所以莫氏硬度为5以上的无机填充材料起着磨削材的作用而使摩擦系数上升。不过，在使用莫氏硬度为5以上的无机填充材料的情况下，摩擦材料的耐磨损性的恶化、以及对盘状转子的攻击性的上升有可能成为问题，所以有时需要减少添加量、或减小粒径、或者减少这两者。

本发明的摩擦材料组合物中，作为无机填充材料，可以组合使用莫氏硬度为5以上的α氧化铝和γ氧化铝。

α氧化铝的莫氏硬度高达8～9，对由磨削所导致的摩擦系数的显现是有效的。不过，如果过度增加添加量、或使用粒径过大的粒子，则不仅摩擦材料的耐磨损性显著恶化，而且对盘状转子的攻击性有可能过于增高。另一方面，γ氧化铝的莫氏硬度为5～6，相对于上述的α氧化铝，增加添加量、或增大粒径、或者增加这两者都是可能的。

本发明者们深入研究的结果发现，通过以特定的比率含有α氧化铝和γ氧化铝，能够在保持高速高温制动时的摩擦系数的同时，使摩擦材料的耐磨损性得以兼顾。α氧化铝和γ氧化铝的质量比优选为1：20～1：5、更优选为1：10～1：5、进一步优选为1：8～1：5。通过将α氧化铝和γ氧化铝的质量比设定为1：20～1：5的范围，能够在保持高速高温制动时的摩擦系数的同时，抑制摩擦材料的耐磨损性恶化。

另外，出于与上述同样的理由，α氧化铝和γ氧化铝的总量优选为1～10质量％、更优选为1～8质量％、进一步优选为1～5质量％。

另外，出于与上述同样的理由，α氧化铝的中值粒径优选为0.5～10μm、更优选为0.5～5μm、进一步优选为0.5～3μm。γ氧化铝的中值粒径优选为5～500μm、更优选为10～400μm、进一步优选为20～350μm。

此外，中值粒径可以使用激光衍射粒度分布测定等方法来测定。例如，使用激光衍射/散射式粒径分布测定装置、商品名：LA·920(株式会社堀场制作所制)来测定。另外，还可以通过以JIS B 4130等为代表的筛选分级来测定。

[无机填充材料(石墨)]

另外，本发明的摩擦材料组合物含有石墨作为无机填充材料。通过添加石墨可以对摩擦材料赋予热导率，但过度的添加有可能使摩擦系数下降。因此，石墨的粒径和添加量的最优化是理想的。

前述的石墨的中值粒径优选为1～30μm、更优选为1～20μm、进一步优选为5～15μm。通过将石墨的中值粒径设定为1～30μm，则石墨可以在摩擦材料中均匀分散，制动时产生的热容易从摩擦界面扩散，高速高温制动时的摩擦特性变得稳定。

摩擦材料组合物中的上述石墨的含量优选为3～7质量％、更优选为3～6质量％、进一步优选为4～6质量％。通过将上述石墨的含量设定为3～7质量％，能够同时实现对摩擦材料赋予热导率和保持摩擦系数。

[无机填充材料(钛酸盐)]

本发明的摩擦材料组合物中含有20～35质量％的钛酸盐作为无机填充材料。由于钛酸盐的莫氏硬度低至约4，熔点比较高，达到1000℃以上，所以在高速高温制动时会介入摩擦界面从而能够降低摩擦材料的磨损增大和摩擦系数的下降。摩擦材料组合物中的钛酸盐的含量更优选为20～30质量％、进一步优选为22～28质量％。如果将钛酸盐的含量设定为20质量％以上，则容易获得高速高温制动时的摩擦系数保持的效果，如果将钛酸盐的含量设定为35质量％以下，则容易使低速低温时的摩擦系数变得良好。

作为上述钛酸盐，更优选组合使用钛酸钾和钛酸锂钾这两者。通过组合使用这两者，能够更高水平地实现兼顾制动器的效力性能和耐磨损性。不过，作为钛酸钾，也可以使用6-钛酸钾和8-钛酸钾中的任一种。

[无机填充材料(三硫化锑)]

本发明的摩擦材料组合物中含有三硫化锑作为无机填充材料。三硫化锑的莫氏硬度为3以下，显示出良好的磨损性能。摩擦材料组合物中的三硫化锑的含量优选为0.5～12质量％、更优选为1～10质量％、进一步优选为1～6质量％。通过将三硫化锑的含量设定为0.5～12质量％，从而显示出优良的耐磨损性。

[其它的无机填充材料]

摩擦材料组合物还可以进一步含有其它无机填充剂，作为其它无机填充材料，可以使用例如氧化锆、氧化镁、硅酸锆、硅酸钙、钛酸镁、钛酸钠、硫化锡、二硫化钼、硫化铁、硫化铋、硫化锌、氢氧化钙、氧化钙、碳酸钠、碳酸钙、碳酸镁、硫酸钡、白云岩、焦炭、云母、氧化铁、蛭石、硫酸钙、滑石、粘土、沸石、硅酸锆、莫来石、铬铁矿、氧化钛、二氧化硅等，它们可以单独使用或组合使用2种以上。

在摩擦材料用组合物中无机填充材料的总含量优选为20～80质量％、更优选为30～80质量％、进一步优选为40～80质量％。如果将无机填充材料的含量设定为20～80质量％，则可以避免耐热性的恶化。

[纤维基材]

本发明的摩擦材料组合物含有纤维基材。纤维基材在摩擦材料中显示增强作用。作为纤维基材，可以列举出有机纤维、无机纤维、金属纤维等。

本发明的摩擦材料组合物可以使用芳族聚酰胺纤维、丙烯腈系纤维、纤维素纤维、酚醛树脂纤维等作为有机纤维，它们可以单独使用1种或组合使用2种以上。其中，从耐热性、增强效果的观点出发，优选使用芳族聚酰胺纤维。

作为无机纤维，可以使用硅灰石、陶瓷纤维、生物降解性陶瓷纤维、矿物纤维、碳纤维、玻璃纤维、钛酸钾纤维、硅铝酸盐纤维等，可以使用1种或组合使用2种以上，从对人体的影响的观点出发，优选不含吸入性的钛酸钾纤维等。

另外，这里所说的矿物纤维是指以矿渣棉等高炉炉渣、玄武岩纤维等玄武岩、其它的天然岩石等为主成分进行熔融纺丝而得到的人造无机纤维，更优选为含有Al元素的天然矿物。具体而言，作为矿物纤维，可以使用含有SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO、FeO、Na₂O等的矿物纤维、或含有1种或2种以上的上述化合物的矿物纤维，其中，更优选含有Al元素的矿物纤维。

本实施方式中使用的矿物纤维优选为生物体溶解性的矿物纤维。这里所说的生物体溶解性的矿物纤维是指具有即使进入人体内、也可在短时间内部分分解并排出到体外的特征的矿物纤维。具体地说，是指满足下述条件的纤维：化学组成为碱金属氧化物和碱土类金属氧化物的总量(钠、钾、钙、镁和钡的氧化物的总量)为18质量％以上，并且在基于呼吸进行的短期生物持续试验中，20μm以上的纤维的质量半衰期为40天以内、或在腹膜内试验中无过度的致癌性的证据、或在长期呼吸试验中无相关的病原性和肿瘤发生(EU指令97/69/EC的Nota Q(排除致癌性适用))。作为上述这样的生物体溶解性矿物纤维，可以列举出SiO₂-Al₂O₃-CaO-MgO-FeO-Na₂O系纤维等，可以列举出以任意的组合含有SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO、FeO、Na₂O等的纤维。作为市售品，可以列举出LAPINUS FIBERS B.V制的Roxul系列(“Roxul”是注册商标)等。“Roxul”中包含SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO、FeO、Na₂O等。

作为金属纤维，可以使用铁纤维、钛纤维、锌纤维、铝纤维等，可以使用1種或组合使用2种以上。不过，从抑制对作为对置材料的盘状转子的攻击性的观点出发，优选不含作为金属的铁、或含有率不超过3质量％，更优选不超过2质量％，进一步优选不含铁。

在摩擦材料组合物中纤维基材优选含有5～40质量％、更优选含有5～35质量％、进一步优选含有6～30质量％。如果将纤维基材的含量设定为5～40质量％，则有下述效果：在不会导致效力特性显著下降等危害的情况下赋予摩擦材料适度的增强效果。

[金属粉]

另外，本发明的摩擦材料组合物中可以配合金属粉。作为金属粉，可列举出例如铁粉、锡粉、锌粉、铝粉等、以及它们的合金粉等，它们可以单独使用或组合使用2种以上。不过，从抑制对作为对置材料的盘状转子的攻击性的观点出发，优选不含作为金属的铁、或含有率不超过3质量％，更优选不超过2质量％，进一步优选不含铁。

本发明的摩擦材料组合物中更优选含有锌粉。锌由于比铁的离子化倾向更大，所以比铁更容易氧化。因此，通过含有锌，则盘状转子、或盘状转子的磨损粉在摩擦界面变得不易生锈，在多湿条件下放置后的摩擦系数容易变得稳定。摩擦材料组合物中，锌粉的含量优选为1～6质量％、更优选为1～5质量％、进一步优选为1～4质量％、更进一步优选为2～4质量％。在锌粉的含量为1～6质量％的情况下容易使防锈效果和耐磨损性得以兼顾。

另外，可以用于本发明的摩擦材料组合物的金属粉只要是不会导致极端的特性的恶化，则不受粒度、形状等的限制。例如，作为形状，可以是用一般的雾化法等制造的球状，也可以是用一般的切削法等制造的柱状等。另外，作为金属的纯度优选为90％以上，但由于金属粉和摩擦材料组合物的长期保管等，金属粉表面也可以变化为金属氧化物等。

[其它成分]

另外，本发明的摩擦材料组合物除了前述的材料以外，根据需要还可以配合其它材料。

<摩擦材料和摩擦构件>

本实施方式的摩擦材料组合物可以作为汽车等的盘式制动器制动衬块、制动衬片等摩擦材料来使用、或者通过对本实施方式的摩擦材料组合物实施成型、加工、贴附成目标形状等工序后作为离合器摩擦片、电磁制动器、保持制动器等摩擦材料来使用。

本发明的摩擦材料组合物可以用作成为摩擦面的摩擦构件本身来得到摩擦材料。作为使用了该组合物的摩擦材料，例如可以列举出下述的构成。

可以列举出下述的构成等等：

(1)仅有摩擦构件的构成

(2)具有里衬和形成于该里衬上的成为摩擦面的由本发明的摩擦材料组合物制成的摩擦构件的构成

(3)如下的构成：在上述(2)的构成中在里衬和摩擦构件之间进一步介入了底涂层和粘接层，其中所述底涂层是以用于提高里衬的粘接效果的表面改质为目的，所述粘接层是以使里衬与摩擦构件进行粘接为目的。

上述里衬是为了提高摩擦构件的机械强度而通常作为摩擦构件来使用，作为材质，可以使用金属或纤维增强塑料等，例如可以列举出铁、不锈钢、无机纤维增强塑料、碳纤维增强塑料。作为底涂层和粘接层，只要是通常用于制动块等摩擦构件的底涂层和粘接层即可。

通过本发明的摩擦材料组合物，使用一般使用的方法就可以制造摩擦材料。

本发明的摩擦材料是通过将本发明的摩擦材料组合物成型而成的。本发明的摩擦材料例如可以通过将本发明的摩擦材料组合物进行加热加压成型来制造。详细而言，例如可以通过下述方法得到本实施方式的摩擦材料：将本实施方式的摩擦材料组合物使用勒迪格混合机(“Loedige”为注册商标。)、加压捏合机、爱立许混合机(“Eirich Mixer”为注册商标。)等混合机进行均匀混合，将该混合物用成型模具进行预成型，再将得到的预成型物在成型温度为130℃～160℃、成型压力为20～50MPa、成型时间为2～10分钟的条件下进行成型，将得到的成型物在150℃～250℃下热处理2～10小时。另外，也可以根据需要进行涂装、焦烧处理、研磨处理等。

本发明的摩擦材料组合物由于摩擦系数的稳定性和高温下的耐磨损性等优良，所以作为盘式制动器制动衬块和制动衬片等摩擦构件的“贴面材”是有用的，而且也可以成型成摩擦构件的“底层材”来使用。

此外，“贴面材”是指成为摩擦构件的摩擦面的摩擦材料，“底层材”是指介于成为摩擦构件的摩擦面的摩擦材料和里衬之间且目的是使摩擦材料与里衬的粘接部附近的剪切强度和耐开裂性提高的层。

本发明的实施方式包含下述内容。可是，本发明不受下述的实施方式的限定。

<1>一种摩擦材料组合物，其含有粘结材料、有机填充材料、无机填充材料和纤维基材，其中，

不含有铜元素，或者铜的含有率不超过0.5质量％，

以1：20～1：5的质量比含有α氧化铝和γ氧化铝，

含有含硅氧烷的酚醛树脂，

含有20～35质量％的钛酸盐，

含有3～7质量％的中值粒径为1～30μm的石墨，

并且含有三硫化锑。

<2>根据<1>所述的摩擦材料组合物，其中，α氧化铝和γ氧化铝的总量为1～10质量％。

<3>根据<1>或<2>所述的摩擦材料组合物，其中，含有1～4质量％的锌粉。

<4>根据<1>～<3>中任一项所述的摩擦材料组合物，其中，同时含有钛酸钾和钛酸锂钾作为钛酸盐。

<5>一种摩擦材料，其是通过将<1>～<4>中任一项所述的摩擦材料组合物成型而成的。

<6>一种摩擦构件，其是通过将<5>所述的摩擦材料和里衬一体化而成的。

2017年10月11日申请的日本专利申请2017-197555号的整个公开内容通过参照而纳入本说明书中。

实施例

以下，通过实施例来更详细地说明本发明，但本发明根本不受这些例子的限定。

<实施例1～6和比较例1～8>

[盘式制动器制动衬块的制作]

按照表1和2所示的配合比率对材料进行配合，得到实施例1～6和比较例1～8的摩擦材料组合物。

将该摩擦材料组合物用勒迪格混合机(Matsubo株式会社制、商品名：LoedigeMixer M20)进行混合，然后将该混合物用成型压制机(王子机械工业株式会社制)进行预成型，将得到的预成型物在成型温度为145℃、成型压力为35MPa、成型时间为5分钟的条件下，使用成型压力机(三起精工株式会社制)与Hitachi Automotive Systems株式会社制的里衬(铁制)一起进行加热加压成型，并将得到的成型品在200℃下热处理4.5小时，使用旋转式研磨机进行研磨，在500℃下进行焦烧处理，得到盘式制动器制动衬块(摩擦材料的厚度为9.5mm、摩擦材料投影面积为52cm²)。

此外，在实施例和比较例中，使用的各种材料如下所述。

[粘结材料]

·树脂A(含硅氧烷的酚醛树脂)：三井化学株式会社制RX2325C

·树脂B(酚醛树脂)：日立化成株式会社制HP491UP

·树脂C(含丙烯酸酯橡胶的酚醛树脂)：日立化成株式会社制PR1950W

[有机填充材料]

·腰果粉

·橡胶成分(轮胎胶粉)：株式会社CAR QUEST制粉末TPA

[无机填充材料]

·钛酸盐A：大塚化学株式会社制TERRACESS TF-L(钛酸钾)

·钛酸盐B：大塚化学株式会社制TERRACESS L(钛酸锂钾)

·硫酸钡

·石墨A：TIMCAL公司制(中值粒径为8μm)

·石墨B：TIMCAL公司制(中值粒径为350μm)

·三硫化锑

·氢氧化钙

·氧化锆

·α氧化铝：昭和电工株式会社制

·γ氧化铝：水泽化学工业株式会社制(中值粒径为28μm)

[纤维基材]

·铜纤维

·芳族聚酰胺纤维(有机纤维)

·矿物纤维(无机纤维)

[金属粉]

·锌粉：福田金属箔粉工业所株式会社制

对用前述的方法制作的实施例1～6和比较例1～8的盘式制动器制动衬块使用制动发电机试验机(新日本特机株式会社制)进行各种性能的评价。实验中，使用一般的铰链滑动式的弹簧筒夹型制动钳和Kiriu株式会社制的通风盘式转子(FC250(灰铸铁))，用日产汽车株式会社制的SKYLINE V35的惯性扭矩进行评价。

[高速(245km/小时)制动时的摩擦系数的评价]

试验在环境温度为25℃、湿度为30％的条件下实施，并根据JASO C406来实施。不过，在第2效力试验中追加245km/小时、0.6G的制动，作为高速制动时的摩擦系数来评价。有关高速制动时的摩擦系数的评价，将0.20～0.25记为优秀“◎”、0.16～0.19记为良好“○”、0.15以下记为不适“×”，分别示于表1和表2中。

[在多湿条件下放置后的摩擦系数上升率的评价]

试验在环境温度为30℃、湿度为75％的条件下实施。

最初实施200次60km/小时、0.3G的制动后，立即实施5次5km/小时、1MPa的制动，将其平均值设定为“放置前的摩擦系数”。然后，放置6小时后再度实施5次5km/小时、1MPa的制动，将其平均值设定为“放置后的摩擦系数”。

“放置后的摩擦系数”/“放置前的摩擦系数”＝“在多湿条件下放置后的摩擦系数上升率”，将1.0～1.1记为优秀“◎”、1.2～1.3记为良好“○”、1.4以上记为不适“×”，分别示于表1和表2中。

[耐磨损性的评价]

试验中，根据JASO C427，分别计测制动前制动温度为400℃时的盘式制动片的磨损量，作为耐磨损性来评价。这里，有关磨损量的评价，将低于0.80mm记为优秀“◎”、0.80～1.20mm记为良好“○”、1.21mm以上记为不适“×”，分别示于表1和表2中。

表1

表2

实施例1～6与含有铜的比较例8同样，显示了良好(即评价为◎或○)的高速高温制动时的摩擦系数、和400℃下的耐磨损性。另外，实施例1～6与比较例8不同，在多湿条件下放置后的摩擦系数上升率也显示了良好的结果。

不使用含硅氧烷的酚醛树脂的比较例1和2、未添加中值粒径为1～30μm的石墨、而以低于3质量％的添加量添加了中值粒径为大于30μm的石墨B的比较例3、钛酸盐的总量低于20质量％的比较例4、γ氧化铝的含量低于α氧化铝的5倍的比较例5、仅含有α氧化铝而不含γ氧化铝的比较例6、不含三硫化锑的比较例7并不能满足高速高温制动时的摩擦系数、在多湿条件下放置后的摩擦系数稳定性和400℃下的耐磨损性的所有性能。

产业上的可利用性

本发明的摩擦材料组合物与以往产品比较，即使不使用环境负荷较高的铜，在高速高温制动时和在多湿条件下放置后也能表现稳定的摩擦系数，因此当然适合于一般的乘用车，而且还适合于再生制动器等控制制动器搭载的乘用车用制动器制动衬块等摩擦材料和摩擦构件。

Claims (9)

1.一种摩擦材料组合物，其含有粘结材料、有机填充材料、无机填充材料和纤维基材，其中，

不含有铜元素，或者铜的含有率不超过0.5质量％，不含有作为金属的铁，

以1：8～1：5的质量比含有α氧化铝和γ氧化铝，

α氧化铝和γ氧化铝的总量为1～5质量％，

含有5～10质量％的含硅氧烷的酚醛树脂，

含有22～35质量％的钛酸盐，

含有3～7质量％的中值粒径为1～30μm的石墨，

含有0.5～6质量％的三硫化锑，

并且同时含有钛酸钾和钛酸锂钾作为所述钛酸盐。

2.根据权利要求1所述的摩擦材料组合物，其中，含有1～4质量％的锌粉。

3.根据权利要求1或2所述的摩擦材料组合物，其中，α氧化铝和γ氧化铝的质量比为1：8～1：6。

4.根据权利要求1或2所述的摩擦材料组合物，其中，α氧化铝和γ氧化铝的总量为3.5～5质量％。

5.根据权利要求1或2所述的摩擦材料组合物，其中，钛酸盐的量为22～30质量％。

6.根据权利要求1或2所述的摩擦材料组合物，其中，γ氧化铝的中值粒径为5～28μm。

7.根据权利要求1或2所述的摩擦材料组合物，其含有氧化锆。

8.一种摩擦材料，其是通过将权利要求1～7中任一项所述的摩擦材料组合物成型而成的。

9.一种摩擦构件，其是通过将权利要求8所述的摩擦材料和里衬一体化而成的。