CN112840142B - 基于粘合剂组合物的用于制动衬块的具有低存储时间的摩擦材料和相关的制动衬块 - Google Patents

Abstract

描述了具有减少的存储时间的摩擦材料，所述摩擦材料包含基于水硬性粘合剂的粘合剂组合物，以及它在制动衬块和工业应用的用途。

Description

基于粘合剂组合物的用于制动衬块的具有低存储时间的摩擦 材料和相关的制动衬块

本发明涉及基于粘合剂组合物的用于制动衬块的具有减少的存储时间的摩擦材料和相关的制动衬块(brake pad)。

本发明属于制动衬块用摩擦材料领域，众所周知，制动衬块的组成必须在宽广范围的工作条件下保证均匀且可靠的性能。

特别地，因为用于车辆的盘式制动衬块在特别苛刻的操作条件下工作，因为它们必须确保可靠性并同时具有耐久性，所以生产者一直在试图改善相对摩擦材料的特征和性能。

制动衬块由支承体(通常为金属)和保证摩擦的层组成，该层由各种材料构成。通过适当地选择摩擦材料的组成和所述材料的性质，可以有利于衬块的功效(即制动能力)或耐久时间。

在现有技术中已经开发了摩擦材料，例如，包含钢和可变数量的不同类型金属(例如：铜、铝、锌等)，并且包含热固性树脂作为粘合剂，其中酚醛树脂原样和/或改性/衍生的酚醛树脂(硅、丙烯酸、环氧)。这些热固性树脂以相对于摩擦材料组合物的总重量的5重量％至20重量％的百分比存在于许多制动衬块用摩擦材料中，需要对制动衬块复合物进行热模制过程，并且确保制动衬块具有最佳的最终性能，例如：制动能力、耐磨性和耐磨损性等。

然而，使用热固性酚醛树脂具有各种缺点，首先是生态可持续性和潜在毒性的问题。由于在加工期间以及在最终产品的使用期间的热氧化降解，这些树脂实际上可以释放出经验证有毒和/或潜在有毒的物质，这些物质源自于苯酚和甲醛(树脂的基本组分)。根据标准EC1272/2008，苯酚被分类为如果长时间与皮肤接触则可能有害的毒性物质以及第3类致突变物。在许多工业研究领域中，积极寻求减少向环境中引入酚类的替代方法；在摩擦材料领域也面临这个问题。在新型摩擦材料的研究活动背景内，申请人提交了专利申请WO2014/203142和WO2017/068541，其中开发了基于水硬性粘合剂的粘合剂组合物，其不含热固性酚醛树脂，以确保在宽广范围的操作条件下具有均匀且可靠的性能。

在WO 2014/203142中，开发了基于水硬性粘合剂的粘合剂组合物，该粘合剂组合物已经完全代替了热固性酚醛树脂，从而确保了制动衬块的整体性能提高。制动能力、耐磨性、耐磨损性等与用热固性树脂中的粘合剂生产的根据现有技术的制动衬块的这些性能相当，并且通过称为“SAE J2522”(下文称为“AK Master”)的测试确定根据WO2014/203142的摩擦材料的摩擦学特性。AK Master测试是一种性能测试，其中一对衬块在各种制动条件下进行测试：在磨合阶段之后，在不同的压力、速度和温度(低、中和高)下模拟一系列制动，以及特征性制动，例如冷制动和高速公路制动。

专利申请WO 2014/203142的材料实物出色地通过了上述的AK Master测试，还允许通过压缩成型工艺来生产水泥基制动衬块。

然而，专利申请WO 2014/203142的材料实物已证明，在更苛刻的温度条件下(类似于为了验证跑车上的制动系统的耐热性和剧烈使用所提供的那些条件)进行更高要求的测试(例如进行称为“内部高温测试”的摩擦学测试)时，其具有差的性能。实际上，这种材料在“内部高温测试”规定的条件下具有明显的表面分层。

由现有技术且更具体地从US 5,433,774也知晓包含基于硅酸盐且不含热固性有机树脂的粘合剂基质的制动系统的生产。这些基于硅酸盐的体系，可能添加有碱金属的氧化物和铝酸盐，通常是在低温且不存在高压的条件下通过固化工艺生产的，在该固化工艺中氧化硅和其它硅酸盐的混合物(至少部分可溶于水中)在低温下生成三维的密实基质。在该工艺中，水不参与制动系统的形成反应，而是仅表现为溶剂，从而完全蒸发。因此，US'774已经描述了不含酚醛树脂的摩擦材料，WO'142中也描述了摩擦材料，然而当进行“内部高温测试”时，该摩擦材料的性能不令人满意。在专利申请WO2017/068541中，然后鉴别了基于水硬性粘合剂的粘合剂组合物或基质，其允许生产摩擦/制动材料以及所述摩擦材料在满足必要技术规格(例如热机械规格)的制动衬块中的用途，同样在“内部高温测试”规定的条件下，同时确保高的生态可持续性。

不同于存储时间有限的用酚醛树脂制造的衬块，在上述专利申请中描述的用水泥质摩擦材料制造的衬块的特征在于其存储或固化时间为28天，也就是说，在28天的存储或固化时间之后才能进行盘片的最后修整。在基于水泥质材料的制动衬块领域中，特别需要减少该存储或固化时间，从而加快安装时间，但是同时保持机械性能基本不变。为了降低如此生产的水泥衬块的成本，减少储存或固化时间也是特别重要的。

因此，本发明涉及一种用于制动衬块的摩擦材料，该摩擦材料包括以下组分或由以下组分组成：

i)多组分制动衬块复合物和

ii)基于水硬性粘合剂的粘合剂组合物或基质，包括：

a)由普通水泥熟料组成的水硬性粘合剂，由以下构成：按质量计至少三分之二的硅酸钙[3CaO·SiO₂]和[2CaO·SiO₂]，其余部分由Al₂O₃、Fe₂O₃和/或其它次要氧化物组成；

b)选自碱金属和/或碱土金属和/或硅的一种或多种盐和/或氢氧化物和/或氧化物的活化剂；

c)具有火山灰活性的一种或多种材料或具有潜在水硬性活性的一种或多种材料和/或它们的混合物，

所述粘合剂组合物或基质通过与水的水合反应而硬化，其特征在于，

所述水硬性粘合剂a)的细度在10000至13000cm²/g的范围内，更优选在10500至12500cm²/g的范围内，更加优选在10700至12000cm²/g的范围内，根据标准UNI EN 196-6:2010，透气度法(Blaine)测量，和

组分c)的细度在6000至9000cm²/g的范围内，优选为6700至8000cm²/g，根据标准UNI EN 196-6:2010，透气度法(Blaine)测量。

本发明还涉及由摩擦材料组成的制动衬块，该摩擦材料包含：i)多组分制动衬块复合物；ii)基于水硬性粘合剂的粘合剂组合物；和iii)金属支承基底。

本发明的另一个目的是所述摩擦材料在制动衬块和其它工业应用中的用途。

如已经指出的，在测试根据本发明的摩擦材料的摩擦学特征时，如专利申请WO2017/068541中所述使用称为“内部高温测试”的测试。

该测试是在动态工作台上进行的，在这里组装实验装置，包括卡钳、盘片和制动衬块，它们复制了安装在所选车辆的驱动轴上的系统，模拟等效于满载车辆的质量的惯性负载的飞轮被连接到所述系统。首次磨合阶段提供60次制动施加，从80Km/h至30Km/h，具有3m/s²的受控减速度以及100℃的初始盘片温度。然后，该测试由一系列制动组成，所有制动均具有限定的初始速度，该初始速度等于车辆最大速度的80％，最终速度等于90Km/h，且减速度大于或等于7m/s²。总共进行25次制动，穿插以80秒的冷却时间，然后在与上述那些速度和减速度相同的速度和减速度条件下进行5次制动，然而是在将系统冷却至上述初始盘片温度之后进行。

根据本发明的摩擦材料通过了上述测试，根据WO'541的材料也通过了上述测试，并且证明相对于专利申请WO'142和专利US'774中描述的摩擦材料具有更高的性能。

此外并且尤其地，根据本发明的摩擦材料的特征在于，储存或固化时间为七(7)天，相比于现有技术中所有水泥基摩擦材料的28天而言显著减少。在第七天结束时，可以进行设想的修整，即，衬块的尺寸调节以及随后的涂漆。

相对于现有技术的水泥基摩擦材料而言，基于本发明的摩擦材料实物的水硬性粘合剂的粘合剂组合物因此在储存或固化时间方面可获得更好的结果，加速了安装，甚至在极其苛刻的测试条件下改善或基本上保持机械性能不变，而且根据本发明的制动衬块具有总体上改善的性能。实际上，根据本发明的粘合剂组合物不但与使用基于热固性树脂的材料的常规产品相比基本上提供了在摩擦、耐磨性和耐磨损性、制动能力、耐久性和其它特性方面相同的性能，而且相对于使用其它类型水泥质粘合剂的已知产品也是如此。

相对于现有技术中已知的基于水泥质组合物的摩擦材料而言，根据本发明的摩擦材料的基本优点在于以下事实：根据本发明的摩擦材料的特征在于储存或固化时间的显著减少并且因此加速的安装，同时通过了上述的高温测试，因此证明与先前提到的现有技术中所述的水泥基摩擦材料相比，具有同等或更高的性能。

因此，根据本发明，术语“基于水硬性粘合剂的粘合剂组合物或基质”是指包含如下成分或由如下成分组成的粉末状材料：水硬性粘合剂，活化剂和一种或多种具有火山灰活性的材料或者一种或多种具有潜在水硬性活性的材料和/或它们的混合物。

术语“水硬性粘合剂”是指如下的粉末状材料，当与水混合时，无论温度条件如何，只要高于4℃(在该温度下，水不再是可用于水合作用的形式)，该材料就会通过水合作用而硬化并且在硬化后保持其强度(resistance)和稳定性。

根据本发明的摩擦材料的粘合剂组合物中存在的水硬性粘合剂a)包括如标准UNIEN 197.1:2011所限定的任何常见水泥熟料，即包括如下成分的水硬性材料：按质量计至少三分之二的硅酸盐[3CaO·SiO₂]和[2CaO·SiO₂]，其余部分由Al₂O₃、Fe₂O₃和其它次要氧化物组成(例如波特兰水泥熟料)。

次要氧化物是指通常以少量存在于常见熟料中的其它金属的氧化物，例如镁和/或钾的氧化物，其数量等于水泥熟料总重量的约2-3重量％。

根据上述标准UNI EN 197.1：2011定义的白色、灰色或有色水泥，连同如1965年5月26日第595号意大利法律中所限定的用于保持障碍物、水泥质团块和水硬性石灰的所谓水泥，以及无机硅酸盐也包括在根据本发明的水硬性粘合剂的宽广定义内。

作为根据本发明的“水硬性粘合剂”的优选水泥是I型波特兰水泥、III型高炉水泥、IV型火山灰水泥以及它们的混合物。

因此，“水硬性粘合剂”a)优选为I型波特兰水泥、III型高炉水泥、IV型火山灰水泥以及它们的混合物，并且根据标准UNI EN 196-6：2010透气度法(Blaine)测量的细度为10000至13000cm²/g，更优选为10500至12500cm²/g，更加优选为10700至12000cm²/g。

事实上，选择这些特定类型的水泥允许进一步提高热稳定性和机械强度，在将I型波特兰水泥研磨到10700至12000cm²/g的优选细度范围的情况下，所述热稳定性和机械强度为最高。

根据本发明的基于水硬性粘合剂的粘合剂组合物ii)还包含组分b)，该组分b)是选自碱金属和/或碱土金属和/或硅的一种或多种盐和/或氢氧化物和/或氧化物的活化剂。可以按粉末形式或以不同浓度的溶液添加碱金属、碱土金属和/或硅的盐和/或氢氧化物和/或氧化物。

这些物质的例子是：氧化硅，氧化钾，氧化钠，氢氧化钾，氢氧化钠和硅酸盐。这些物质的优选例子是：氧化硅，氧化钾，氢氧化钾和硅酸盐。

根据本发明的基于水硬性粘合剂的粘合剂组合物ii)还必须包含组分c)，所述组分c)由以下组成：一种或多种具有火山灰活性的材料，例如优选微硅粉、飞灰、火山灰、硅灰、偏高岭土；和/或一种或多种具有潜在水硬性活性的材料，例如高炉炉渣、熟石灰、天然石灰石。

根据标准UNI EN 196-6:2010透气度法(Blaine)测量，组分c)的细度为6000至9000cm²/g，优选为6700至8000cm²/g。

根据本发明的粘合剂组合物的优选组分c)选自高炉炉渣或偏高岭土，细度优选为6700至8000cm²/g。

高炉炉渣的非限制性例子是具有以下化学组成(XRD分析)的高炉炉渣：

RX分光光度分析

根据UNI EN 196-6:2010透气度法(Blaine)测量，通过混合水硬性粘合剂a)和组分c)获得的混合物的细度为8000至11000cm²/g，优选为9400至9800cm²/g，更优选9500cm²/g。

为了本发明的目的，基于水硬性粘合剂的粘合剂组合物ii)也可以包含骨料(aggregate)。

所述骨料或惰性产物(也称为惰性骨料)可以选自钙质骨料、氧化硅或硅钙质骨料，根据标准UNI EN 13139:2003和UNI EN 12620：2008所定义。骨料可适当地选自任何形式的钙质骨料、石英或硅钙质骨料，可以为破碎的或球形的。所述骨料可包含一种或多种矿物来源的填料，例如钙质、氧化硅或硅钙质填料或石英，其具有根据标准UNI EN 13139:2003的定义的细颗粒尺寸。

为了本发明的目的，基于水硬性粘合剂的粘合剂组合物ii)也可以包含防水试剂或拒水试剂或添加剂。所述试剂包含有机性质的多种化合物，例如硅烷。

除上述组分以外，本发明的摩擦材料实物中存在的基于水硬性粘合剂的粘合剂组合物ii)可包含各种其它添加剂，以使混合物的特性适应具体要求。这些添加剂的例子可以是：(优选为多元羧酸类型的)超流化剂，抗收缩剂，硬化和/或固化促进剂，流变改性剂或者物理-机械性能的改性试剂，例如纤维素或乳胶，膨胀剂，充气试剂，除气试剂和粘附剂。对于本发明的目的，这些添加剂是任选的。

基于水硬性粘合剂的粘合剂组合物ii)的存在量为3至60重量％，相对于形成摩擦材料的混合物的总重量计，并且优选以5至52重量％的量存在，相对于形成摩擦材料的混合物的总重量计(由组分i)和ii)的总和给出)。

相对于形成摩擦材料的混合物的总重量计，5至52重量％的优选数量允许获得就剪切过程中和在热氧化条件下的机械密封特性而言最佳的摩擦材料。

在基于水硬性粘合剂的所述粘合剂组合物ii)中，水硬性粘合剂a)的存在量为0.5至95重量％，优选为10至93重量％，相对于粘合剂组合物ii)的总重量计；活化剂b)的存在量为0.5至50重量％，相对于粘合剂组合物ii)的总重量计；具有火山灰活性和/或潜在水硬性活性的材料c)(当提供时)的存在量为0.5至95重量％，优选为10至93重量％，相对于粘合剂组合物ii)的总重量计；可能的骨料的存在量为0至20重量％，相对于粘合剂组合物ii)的总重量计；不同性质的可能添加剂的存在量为0至5重量％，相对于粘合剂组合物ii)的总重量计。

水硬性粘合剂a)与具有火山灰活性和/或潜在水硬性活性的材料c)之间的最佳重量比为75:25至60:40，优选等于65:35。

此外，在根据本发明的基于优选的水硬性粘合剂的粘合剂组合物ii)中，水硬性粘合剂a)是细度为10000至13000cm²/g的I型波特兰水泥，并且所述材料具有火山灰活性，和/或水硬性c)是高炉炉渣，其细度在6000至9000cm²/g之间变化，重量比等于65/35。

为了本发明的目的，水硬性粘合剂的硬化过程必须添加的总水量为25至150重量％，优选为50至150重量％，相对于基于水硬性粘合剂ii)的粘合剂组合物的总重量计。

在衬块的模制步骤期间的初始压制阶段中除去一部分水。

更具体地，其量为3至60重量％的粘合剂组合物ii)由组分a)、b)和c)以及可能的骨料和上文关于粘合剂组合物所述的添加剂组成。因此，水的量为25至150％，相对于所述粘合剂组合物的总重量计。

根据本发明的摩擦材料是这样的材料，其除了粘合剂组合物ii)以及硬化过程所必须的水之外，还包含“多组分制动衬块复合物”i)，包括以下或由以下组成：纤维、润滑剂、研磨剂、摩擦改性剂和/或其它附加材料。

除了基于水硬性粘合剂的粘合剂组合物ii)和水之外(所述粘合剂组合物ii)的存在量为3至60重量％，相对于形成该摩擦材料的混合物的总重量计；水的存在量为25至150重量％，相对于基于水硬性粘合剂ii)的粘合剂组合物的总重量计)，根据本发明的摩擦材料还包含30至97重量％、优选50-95重量％的量的多组分制动衬块复合物i)，相对于形成该摩擦材料的混合物的总重量计。

根据本发明的摩擦材料的多组分制动衬块复合物i)包含：至少一种润滑剂，其量为5至15重量％；至少一种研磨剂，其量为8至25重量％；至少一种含碳组分，其量为8至25重量％；至少一种改性剂，其量为15至30重量％，所有百分比均相对于所述多组分制动衬块复合物i)的总重量计算。

根据本发明的摩擦材料的多组分制动衬块复合物i)可以任选地包含一种或多种纤维，其量为2至30重量％，相对于多组分制动衬块复合物i)的总重量计。

纤维的可能例子(可以从中选择用于根据本发明的摩擦材料的多组分制动衬块复合物i)中的纤维)可以是：基于聚丙烯腈的纤维，聚酰胺，纤维素纤维，金属纤维，陶瓷纤维，玻璃纤维，合成矿物纤维(如硬绒、矿渣绒和岩棉)，钢纤维和碳纤维。

润滑剂的例子(可以从中选择用于根据本发明的摩擦材料的多组分制动衬块复合物i)中的润滑剂)可以是有机润滑剂和金属润滑剂，金属硫化物(例如硫化锡，硫化锌，硫化铁和硫化钼)的混合物，氮化硼，锡粉和锌粉。

润滑剂优选地选自金属硫化物。

研磨剂可能的例子(通常根据其莫氏硬度分类，从中选择用于根据本发明的摩擦材料的多组分制动衬块复合物i)中的研磨剂)可以是矿物纤维，氧化锆，锆石，硅酸锆，云母，氧化铝，硅酸盐矿物，镁，锆和/或铝，氧化硅，二氧化硅，砂子，碳化硅，氧化铁，亚铬酸铁，氧化镁和钛酸钾。

根据本发明的摩擦材料中的研磨剂优选地选自金属氧化物和根据莫氏硬度表的硬度大于6的其它研磨剂。

含碳组分的可能例子(可以从中选择用于根据本发明的摩擦材料的多组分制动衬块复合物i)中的所述组分)可以是天然石墨，合成石墨，石油焦，脱硫石油焦和炭黑。

上述含碳组分优选地选自石墨和焦炭。

改性剂的例子(可以从中选择用于根据本发明的摩擦材料的多组分制动衬块复合物i)的改性剂)可以是石灰，氧化钙，氢氧化钙，滑石，碳酸钙，硅酸钙，重晶石，氟化物，金属粉末，粉末形式的橡胶或再生橡胶(破碎的)以及各种其它类型的摩擦粉末。

改性剂优选地选自重晶石和金属粉末。

根据本发明的优选摩擦材料由以下组成：

ii)粘合剂组合物，基于：a)细度为11840cm²/g的I型波特兰水泥52.5，b)单独或以混合物形式的硅酸钾和氢氧化钾，或氢氧化钠，c)细度为6760cm²/g的矿渣，以及水；和

i)多组分制动衬块复合物，其包含优选地选自如下的组分：金属氧化物，钢纤维，芳纶纤维，亚铬酸盐，金属硫化物，石墨，焦炭，金属粉末和重晶石。

制备过程

上面列出的各种组分，特别是粘合剂组合物ii)、多组分制动衬块复合物i)和水，形成了摩擦材料，并且当按建议的方式和比例混合时提供一类具有更高性能的摩擦材料，相对于根据现有技术的水泥质材料的性能而言。

为了完全均质化，将水泥、水和形成摩擦材料的其它组分以适当的比例混合，直到获得具有适当稠度的均匀、无团块的糊料，然后对其进行模制过程以产生制动衬块。

如此获得的制动混合物随后在4至90℃、优选20至25℃的温度和1至6kN/cm²、优选2至5kN/cm²的压力下进行压缩模制过程，已证明所述温度和压力条件对于从根据本发明的摩擦材料开始的制动衬片的模制而言是最佳的。

模制后固化或储存约7天之后，按照以下所述对衬块进行表征和测试。

使用预选配方以模制过程生产的衬块的表征是基于以下方面的评价：

A)边缘的轮廓的均匀性和规则性，并且不存在形状缺陷；

B)可压缩性和表面硬度；

C)摩擦材料的摩擦学特性，通过称为AK Master的测试和“内部高温测试”确定。

通过以下测试来进行表征A)和B)：

A)边缘的轮廓的均匀性和规则性以及不存在形状缺陷：这基本上是对模制测试的评价，包括观察以下参数：A1)用材料均匀填充模具，随后产生无缺陷的产品；A2)观察可能的表面氧化或异常凸起。通过目视验证以及通过对最终产品的平坦度和平行度进行测量来进行这些观察。

B)根据ISO-6310的“可压缩性”和根据JIS D4421的“表面硬度”；可压缩性和表面硬度分别提供了在压缩制度下尺寸变化的指示以及衬块表面的周边区域和中心部分之间的机械性能的均匀性指标。

对于摩擦材料，根据标准ISO-6310的可接受的可压缩性值是在20到120微米的范围内的数值，而根据标准JIS D4421的可接受的表面硬度值(HRR)是在10到120范围内的值。

C)摩擦学特性

通过称为SAE J2522的测试(称为“AK Master”)和“内部高温测试”来确定摩擦材料的摩擦学特性。

AK Master测试是如下的性能测试，其中一对制动衬块在各种制动条件下进行测试：在磨合阶段之后，以不同的压力和速度(低、中和高)以及特征制动(例如冷制动和高速公路制动)模拟一系列制动。

“内部高温测试”是在动态工作台上进行的，在这里组装实验装置，包括卡钳、盘片和制动衬块，它们复制了安装在所选车辆的驱动轴上的系统，模拟等效于满载车辆的质量的惯性负载的飞轮被连接到所述系统。首次磨合阶段提供60次制动，从80Km/h至30Km/h，具有3m/s²的受控减速度以及100℃的初始盘片温度。然后，该测试由一系列制动组成，所有制动均具有限定的初始速度，该初始速度等于车辆最大速度的80％，最终速度等于90Km/h，且减速度大于或等于7m/s²。总共进行25次制动，穿插以80秒的冷却时间，然后在与上述那些速度和减速度相同的速度和减速度条件下进行5次制动，然而是在将系统冷却至上述初始盘片温度之后进行。

根据本发明的摩擦材料的主要优点在于，其允许生产具有显著更高的生态可持续性的制动衬块，因为在使用期间或者在生产期间实际上不会释放酚类或酚醛衍生物到大气中。此外，由于根据本发明的粘合剂组合物的特殊特性，它们保证了与包含酚醛树脂的材料的性能相似的性能，以及与包含诸如上述现有技术中所述的水泥质粘合材料的那些材料相似或更高的性能。

根据本发明的摩擦材料的基本优点与仅7天的存储/固化时间有关联，这使得衬块的安装和使用快得多，并且令人惊讶地，尽管固化时间非常短，但根据本发明的摩擦材料的机械性能保持基本上不变。

从出于说明性和非限制性目的提供的以下实施例，本发明的其它特征和优点将变得清楚。

实施例1

制备具有下表1所示组成的摩擦材料。

表1

更具体地，使用相对于摩擦材料的总重量计等于10.1重量％的百分比的粘合剂组合物来制备摩擦材料，该粘合剂组合物包含I型波特兰水泥52.5R Calusco(其被超精磨至等于约11840cm²/g(Blaine)的细度)和高炉炉渣(其细度等于约6760cm²/g)。

水泥占粘合剂组合物的65重量％，而炉渣占粘合剂组合物的约35重量％。

因此，所得混合物的细度等于9500cm²/g。

粘合剂组合物的颗粒尺寸分布如图1所示，而激光研磨的粒度数据如表2所示，包括根据Rosin-Rammler-Sperling-Bennet(RRSB)函数的倾斜度和位置参数x'和n。表3示出了根据标准EN13892-2：2005的粘合剂组合物的物理机械性能。

表2

表3

在室温条件(20-25℃)和4.5kN/cm²的压力下，通过合适的压模对如此产生的摩擦材料进行模制，从而产生具有77cm²表面和1.5cm厚度的衬块。

更具体地，在本实施例中所述的测试中使用的模具是容许生产具有77cm²表面和1.5cm厚度的衬块的模具。

模制后约7天(固化时间)，按照通常方法对衬块进行涂漆，然后按以下所述进行表征和测试。

目视观察由表1中所示配方获得的衬块，它们既没有表面氧化也没有异常凸起。

然后根据标准JIS D4421对如此获得的终产物进行HRR表面硬度测试，得到80的平均值，这也表明衬块的周边和中心表面区域之间的机械性能的良好均匀性。

这种均匀性方面对于产生没有潜在分离点并且具有高耐磨性特征的摩擦材料是极为重要的。

边缘的轮廓的一致性和规则性以及衬块的中心部分相对于周边区域的均匀性是为了具有与使用酚醛树脂作为粘合剂的衬块的典型值相似或改善的衬块磨损的基本要素。

根据ISO-6310:2009的“可压缩性”测试显示出等于35.6μm的平均值。

根据AK Master测试进行测试的衬块示出0.30mm的磨损值(该值是指对于该对衬块进行的测量的平均值)，等于0.37的平均摩擦系数，而衬块和盘片的外观在视觉上是可接受的，相对于由使用热固性树脂获得的传统衬块所代表的标准而言。

根据上述“内部高温测试”所测试的衬块在测试结束时没有显示出任何材料脱离和/或严重且显著的开裂。

实施例2(比较)

制备具有与实施例1的表1中所示相同组成的摩擦材料。

更具体地，使用相对于摩擦材料的总重量计等于10.1重量％的百分比的粘合剂组合物来制备摩擦材料，该粘合剂组合物包含I型波特兰水泥52.5R Calusco(其被超精磨至等于约6100cm²/g(Blaine)的细度)和高炉炉渣(其细度等于约3900cm²/g)。

水泥占该粘合剂组合物的65重量％，而炉渣占该粘合剂组合物的约35重量％。

因此，所得混合物的细度等于5430cm²/g。

表4示出了使用激光研磨的粒度数据，包括根据Rosin-Rammler-Sperling-Bennet(RRSB)函数的倾斜度和位置参数x'和n。表5示出了根据标准EN13892-2:2005的粘合剂组合物的物理机械性能。

表4

表5

摩擦材料的剩余部分由多组分制动衬块复合物组成。

摩擦材料的每种组分的百分数量是相对于构成摩擦材料单独的混合物的总重量的重量分数。

在室温条件(20-25℃)和4.5kN/cm²的压力下，通过合适的压模对由此产生的摩擦材料进行模制，从而产生具有77cm²表面和等于1.5cm厚度的衬块。

更具体地，在本实施例中所述的测试中使用的模具是容许生产具有77cm²的表面和等于1.5cm厚度的衬块的模具。

模制后约28天(固化时间)，按照通常方法对衬块进行涂漆，然后按以下所述进行表征和测试。在28天之前无法进行衬块的表征。

目视观察从表1中所示配方获得的衬块，它们既没有表面氧化也没有异常凸起。

然后根据标准JIS D4421对如此获得的终产物进行HRR表面硬度测试，得到90的平均值，这也表明衬块的周边和中心表面区域之间的机械性能的良好均匀性。

这种均匀性方面对于产生没有潜在分离点并且具有高耐磨性特征的摩擦材料是极为重要的。

边缘的轮廓的一致性和规则性以及衬块的中心部分相对于周边区域的均匀性是为了具有与使用酚醛树脂作为粘合剂的衬块的典型值相似或改善的衬块磨损的基本要素。

根据ISO-6310:2009的“可压缩性”测试显示出等于30μm的平均值。

根据AK Master测试进行测试的衬块示出0.30mm的磨损值(该值是指对于该对衬块进行的测量的平均值)，等于0.36的平均摩擦系数，而衬块和盘片的外观在视觉上是可接受的，相对于由热固性树脂获得的传统衬块所代表的标准而言。

在分析实施例1和2的结果时，可以注意到，实施例1的衬块(即由细度等于9740cm²/g的粘合剂组合物开始所获得的衬块)，相对于实施例2的衬块(即从细度等于5430cm²/g的粘合剂组合物开始所获得的衬块)显示出物理机械性能的轻微改善，然而非常令人惊讶的是，在仅7天的储存或固化之后AK Master测试的结果(衬块的摩擦系数和磨损)完全类似于对于实施例2的衬块所获得的结果，该实施例2的衬块需要28天的固化或存储时间。

Claims (19)

1.一种用于制动衬块的摩擦材料，该摩擦材料由以下组分组成：

i)多组分制动衬块复合物，和

ii)基于水硬性粘合剂的粘合剂组合物或基质，包括：

a)由普通水泥熟料组成的水硬性粘合剂，由以下构成：按质量计至少三分之二的硅酸钙[3CaO·SiO₂]和[2CaO·SiO₂]，其余部分由Al₂O₃、Fe₂O₃和/或通常以数量等于普通水泥熟料总重量的2-3重量％存在于普通水泥熟料中的其它金属的氧化物组成；

b)选自氧化硅、氧化钾、氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钠和硅酸盐的活化剂；

c)选自微硅粉、飞灰、火山灰、硅灰和偏高岭土的具有火山灰活性的一种或多种材料；或选自高炉炉渣、熟石灰和天然石灰石的具有潜在水硬性活性的一种或多种材料；或它们的混合物，

所述粘合剂组合物或基质通过与水的水合反应而硬化，特征在于：

所述水硬性粘合剂a)的细度在10000至13000cm²/g的范围内，根据标准UNI EN 196-6:2010透气度法(Blaine)测量，和

组分c)的细度在6000至9000cm²/g的范围内，根据标准UNIEN196-6:2010透气度法(Blaine)测量。

2.根据权利要求1所述的摩擦材料，其中所述水硬性粘合剂a)的细度在10500至12500cm²/g的范围内。

3.根据权利要求1所述的摩擦材料，其中所述水硬性粘合剂a)的细度在10700至12000cm²/g的范围内。

4.根据权利要求1所述的摩擦材料，其中所述组分c)的细度在6700至8000cm²/g的范围内。

5.根据权利要求1所述的摩擦材料，其中所述水硬性粘合剂a)是I型波特兰水泥熟料、III型高炉水泥、IV型火山灰水泥以及它们的混合物。

6.根据权利要求1所述的摩擦材料，其中粘合剂组合物ii)的组分c)是高炉炉渣或偏高岭土。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的摩擦材料，其中基于水硬性粘合剂的粘合剂组合物ii)的存在量为3至60重量％，相对于构成摩擦材料的混合物的总重量计。

8.根据权利要求7所述的摩擦材料，其中基于水硬性粘合剂的粘合剂组合物ii)的存在量为5至52重量％,相对于构成摩擦材料的混合物的总重量计。

9.根据权利要求1-5中任一项所述的摩擦材料，其中水硬性粘合剂a)的存在量为0.5至95重量％，相对于粘合剂组合物ii)的总重量计；活化剂b)的存在量为0.5至50重量％，相对于粘合剂组合物ii)的总重量计；组分c)，当存在时，其存在量为0.5至95重量％，相对于粘合剂组合物ii)的总重量计；任选的骨料的存在量为0至20重量％，相对于粘合剂组合物ii)的总重量计；各种类型的任选添加剂的存在量为0至5重量％，相对于粘合剂组合物ii)的总重量计。

10.根据权利要求9所述的摩擦材料，其中水硬性粘合剂a)的存在量为10至93重量％,相对于粘合剂组合物ii)的总重量计。

11.根据权利要求9所述的摩擦材料，其中组分c)的存在量为10至93重量％,相对于粘合剂组合物ii)的总重量计。

12.根据权利要求1-5中任一项所述的摩擦材料，其中总的水添加量为25至150重量％，相对于基于水硬性粘合剂ii)的粘合剂组合物的总重量计。

13.根据权利要求12所述的摩擦材料，其中总的水添加量为50至150重量％,相对于基于水硬性粘合剂ii)的粘合剂组合物的总重量计。

14.根据权利要求1-5中任一项所述的摩擦材料，其中多组分制动衬块复合物i)的存在量为30至97重量％，相对于构成该摩擦材料的混合物的总重量计。

15.根据权利要求14所述的摩擦材料，其中多组分制动衬块复合物i)的存在量为50至95重量％,相对于构成该摩擦材料的混合物的总重量计。

16.根据权利要求1-5中任一项所述的摩擦材料，其中所述多组分制动衬块复合物i)包含：至少一种润滑剂，其量为5至15重量％；至少一种研磨剂，其量为8至25重量％；至少一种含碳组分，其量为8至25重量％；至少一种改性剂，其量为15至30重量％，所有量均相对于多组分制动衬块复合物i)的总重量计算。

17.根据权利要求1-5中任一项所述的摩擦材料，其中所述摩擦材料由以下组成：

i)多组分制动衬块复合物，其包含选自如下的组分：金属氧化物，钢纤维，芳纶纤维，亚铬酸盐，金属硫化物，石墨，焦炭，金属粉末和重晶石；和

ii)基于以下的粘合剂组合物：a)细度为11840cm²/g的I型波特兰水泥52.5，b)单独或以混合物形式的硅酸钾和氢氧化钾，或氢氧化钠，c)细度为6760cm²/g的矿渣，以及水。

18.制动衬块，其由金属支承基底以及根据权利要求1-17中任一项所述的摩擦材料组成。

19.根据权利要求1-17任一项的摩擦材料作为制动衬块的用途，所述摩擦材料包含基于水硬性粘合剂的粘合剂组合物以及多组分制动衬块复合物。

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