CN115279864A - 摩擦材料 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种用于盘式制动衬块并且通过将无石棉有机物(Non‑Asbestos‑Organic，NAO)材料的摩擦材料组合物成型而获得的摩擦材料，该摩擦材料在满足铜组分含量的相关法规的同时，抑制停止时异常音的产生。其特征在于，一种摩擦材料，其用于盘式制动衬块，并通过将含有粘合材料、纤维基材、无机摩擦调整材料、有机摩擦调整材料、润滑材料且不含铜组分的NAO材料的摩擦材料组合物成型而获得，所述摩擦材料组合物包含相对于摩擦材料组合物总量为0.5～5重量％的平均粒径为10～1000μm的含氟聚合物颗粒作为润滑材料，和相对于摩擦材料组合物总量为15～35重量％的平均粒径为1～8μm的氧化锆作为无机摩擦调整材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于盘式制动衬块并且通过将无石棉有机物(Non-Asbestos-Organic，NAO)材料的摩擦材料组合物成型而获得的摩擦材料。
背景技术
以往，作为乘用车的制动装置，使用盘式制动器，作为其摩擦部件，使用在金属基体部件上粘贴摩擦材料的盘式制动衬块。
近年来，要求制动器的静音性，使用不含作为纤维基材的钢纤维、不锈钢纤维等钢类纤维且产生较小制动噪音的NAO材料的摩擦材料的盘式制动衬块被广泛使用。
为了确保所需的性能，在常规的NAO材料的摩擦材料中，以摩擦材料组合物总量的约5～20重量％添加铜或铜合金的纤维或颗粒等铜组分作为必需组分。
然而，近年来，提出这种摩擦材料在制动过程中会释放出铜作为磨屑，释放的铜可能流入河流、湖泊和海洋而污染水体，因而需要减少铜组分的NAO材料的摩擦材料。
专利文献1描述了一种包含纤维基材、粘合材料和摩擦调整材料的摩擦材料组合物，该摩擦材料组合物中铜的含量为0.5质量％以下，并且含有氟类聚合物颗粒，以及通过将该摩擦材料组合物成型而获得的摩擦材料。
根据专利文献1的发明，可以提供这样一种摩擦材料，其由于制动时产生的磨屑中几乎不含铜，因此对环境的负荷小，并且能够发挥稳定的摩擦系数、耐噪音性、耐磨性，特别是冷放置后的鸣音被抑制。
另一方面，近年来，重复轻载制动，水渗入摩擦材料与对象部件的滑动面后的车辆即将停止前发生的异常音(以下称为“停止时异常音”)的问题变得越来越显著。
专利文献2描述了一种用于盘式制动衬块的通过将不含铜组分的NAO材料的摩擦材料组合物成型而获得的摩擦材料，所述摩擦材料组合物实质上不含铁组分，并包含相对于摩擦材料组合物总量为15～25重量％的非晶须状钛酸盐作为钛酸盐、相对于摩擦材料组合物总量为15～25重量％的平均粒径为1.0～4.0μm的氧化锆作为无机摩擦调整材料、相对于摩擦材料组合物总量为4～6重量％的可开裂矿物颗粒作为无机摩擦调整材料。
根据专利文献2的发明，可以提供满足铜组分含量的相关规定并且停止时异常音的产生得到抑制的摩擦材料。
专利文献1的发明通过在摩擦材料组合物中混合具有疏水作用的氟类聚合物粉末来防止水分被吸收到摩擦材料的气孔中，具有防止冷放置后的声响的效果，但未就停止时异常音进行研究。
另外，专利文献2的发明虽然能够抑制停止时异常音的产生，但由于不含铁组分是必要条件，因此存在组成设计的自由度受到限制的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-093936号公报
专利文献2：日本特开2016-035005号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明的目的在于提供一种用于盘式制动衬块的通过将NAO材料的摩擦材料组合物成型而获得的摩擦材料，该摩擦材料在满足铜组分含量的相关法规的同时，抑制停止时异常音的产生。
用于解决课题的手段
据推测，停止时异常音是由以下机制产生的。
(a)摩擦材料中含有的硬质无机摩擦调整材料引起的磨粒磨损，使作为对象部件的盘式转子发生磨损，产生盘式转子磨屑。然后，由于磨屑磨损摩擦材料的表面，促进摩擦材料的磨屑的产生。
(b)通过反复轻载制动，摩擦材料与对象部件的滑动面存在的磨屑受到剪切力而变细碎。
(c)在这种状态下，当水分进入摩擦材料和的滑动面，在进一步重复轻载制动时，细碎的磨屑与水捏合产生磨屑聚集体。
(d)以存在于该磨屑聚集体中的盘式转子的磨屑等铁成分为起点生锈，磨屑聚集体的凝聚力变强。
(e)在摩擦材料与盘式转子的滑动面存在这样的磨屑聚集体的状态下进行制动时，磨屑集合体因剪切力而坍塌，引起摩擦材料与对象部件滑动，由于该振动使低频异常音产生。
本发明人基于上述机理进行了深入研究，发现通过在摩擦材料组合物中加入特定量的具有特定粒径的含氟聚合物颗粒作为润滑材料和特定量的具有特定粒径的氧化锆作为无机摩擦调整材料，可以抑制磨屑聚集体的形成，从而可以防止停止时异常音，从而完成了本发明。
本发明是一种用于盘式制动衬块的通过将含有粘合材料、纤维基材、无机摩擦调整材料、有机摩擦调整材料、润滑材料且不含铜组分的NAO材料的摩擦材料组合物成型而获得的摩擦材料，其基于以下技术。
(1)一种摩擦材料，其用于盘式制动衬块，并通过将含有粘合材料、纤维基材、无机摩擦调整材料、有机摩擦调整材料、润滑材料且不含铜组分的NAO材料的摩擦材料组合物成型而获得，所述摩擦材料组合物包含相对于摩擦材料组合物总量为0.5～5重量％的平均粒径为10～1000μm的含氟聚合物颗粒作为润滑材料，和相对于摩擦材料组合物总量为15～35重量％的平均粒径为1～8μm的氧化锆作为无机摩擦调整材料。
(2)根据(1)所述的摩擦材料，其中，所述含氟聚合物颗粒是聚四氟乙烯。
发明的效果
根据本发明，提供一种用于盘式制动衬块的通过将NAO材料的摩擦材料组合物成型而获得的摩擦材料，该摩擦材料在满足铜组分含量的相关法规的同时，抑制停止时异常音的产生。
具体实施方式
在本发明中，在摩擦材料组合物中加入相对于摩擦材料组合物总量为0.5～5重量％的平均粒径为10～1000μm的相对较大的含氟聚合物颗粒，和相对于摩擦材料组合物总量为15～35重量％的平均粒径为1～8μm的相对较小的氧化锆。
在加入相对于摩擦材料组合物总量为0.5～5重量％的平均粒径为10～1000μm的含氟聚合物颗粒的同时，加入相对于摩擦材料组合物总量为15～35重量％的平均粒径比所述含氟聚合物颗粒小的平均粒径为1～8μm的氧化锆时，含氟聚合物颗粒通过在氧化锆的研磨作用下变细碎，含氟聚合物颗粒的细粉在摩擦材料的磨屑中均匀分散。结果，磨屑变得难以与水分混合，磨屑聚集体的形成得到抑制，并且可以防止停止时异常音。
含氟聚合物颗粒的优选平均粒径为20～100μm，优选含量为相对于摩擦材料组合物总量的0.8～3重量％，氧化锆的优选平均粒径为2～5μm，优选含量为相对于摩擦材料组合物总量的20～30重量％。
作为本发明中使用的含氟聚合物粒子，可以列举聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)等，它们可以单独使用或两种以上组合使用。其中，从耐热性的观点出发，优选单独使用聚四氟乙烯(PTFE)粉末。
在本发明中，平均粒径是通过激光衍射粒度分布法测定的50％粒度的值。
本发明的摩擦材料由包含上述平均粒径为10～1000μm的含氟聚合物颗粒、平均粒径为1～8μm的氧化锆、通常用于摩擦材料的粘合材料、纤维基材、润滑材料、无机摩擦调整材料、有机摩擦调整材料、pH调整材料、填充材料等的摩擦材料组合物构成。
作为粘合材料，可以列举直链酚醛树脂、腰果油改性酚醛树脂、丙烯酸橡胶改性酚醛树脂、硅橡胶改性酚醛树脂、丁腈橡胶(NBR)改性酚醛树脂、苯酚/芳烷基树脂(芳烷基改性酚醛树脂)、含氟聚合物分散酚醛树脂、硅橡胶分散酚醛树脂等通常用于摩擦材料的粘合材料，它们可以单独使用或两种以上组合使用。粘合材料的含量优选为相对于摩擦材料组合物总量的5～10重量％，更优选为6～8重量％。
作为纤维基材，可以列举芳族聚酰胺纤维、纤维素纤维、聚对亚苯基苯并双恶唑纤维、丙烯酸纤维等通常用于摩擦材料的有机纤维，它们可以单独使用或两种以上组合使用。纤维基材的含量优选为相对于摩擦材料组合物总量的1～10重量％，更优选为2～4重量％。
作为润滑材料，除了上述平均粒径为10～1000μm的含氟聚合物颗粒以外，还可以列举石油焦、弹性石墨化碳、人造石墨粒子、天然石墨粒子等碳质润滑材料、二硫化钼、硫化锌、硫化铁、硫化锡、复合金属硫化物等金属硫化物类润滑材料，它们可以单独使用或两种以上组合使用。润滑材料的含量优选为连同上述平均粒径为10～1000μm的含氟聚合物颗粒的合计量为相对于摩擦材料组合物总量的5～13重量％，更优选6～11重量％。
作为无机摩擦调整材料，除上述平均粒径为1～8μm的氧化锆以外，还可以列举蛭石、金云母、白云母、四氧化三铁、硅酸钙、氧化镁、硅酸锆、γ-氧化铝、α-氧化铝、碳化硅、非晶须状(板状、鳞片状、柱状、具有多个凸起的不定形形状)的钛酸盐(六钛酸钾、八钛酸钾、钛酸锂钾、钛酸镁钾)等的颗粒状无机摩擦调整材料，以及硅灰石、海泡石、玄武岩纤维、玻璃纤维、生物可溶性人造矿物纤维、岩棉等纤维状无机摩擦调整材料，它们可以单独使用或两种以上组合使用。无机摩擦调整材料的含量优选为连同上述平均粒径为1～8μm的氧化锆的合计量为相对于摩擦材料组合物总量的40～75重量％，优选45～70重量％。
作为有机摩擦调整材料，可以列举腰果壳油摩擦粉、轮胎胎面橡胶粉碎粉、丁腈橡胶、丙烯酸橡胶、硅橡胶、丁基橡胶等硫化橡胶粉或未硫化橡胶粉等通常用于摩擦材料的有机摩擦调整材料，它们可以单独使用或两种以上组合使用。有机摩擦调整材料的含量优选为相对于摩擦材料组合物总量的4～10重量％，更优选为6～8重量％。
作为pH调整材料，可以使用氢氧化钙等通常用于摩擦材料的pH调整材料。pH调整材料的含量优选为相对于摩擦材料组合物总量的1～4重量％，更优选为2～3重量％。
作为摩擦材料组合物的余量，使用硫酸钡、碳酸钙等填充材料。
本发明的盘式制动衬块中使用的摩擦材料是经过以下工序制造的：使用混合器将按规定量配制的摩擦材料组合物均匀混合的混合工序，将得到的摩擦材料原料混合物分别进行预清洗和表面处理，并与涂有黏结剂的背板叠放在一起，放入热成型模具中，加热加压以进行成型的加热加压成型工序，将得到的成型品加热以完成粘合材料的固化反应的热处理工序，涂覆涂料的涂覆工序，烘烤涂料的涂料烘烤工序、形成摩擦面的研磨工序。
根据需要，在加热加压成型工序之前，实施将摩擦材料原料混合物造粒的造粒工序、捏合摩擦材料原料混合物的捏合工序、将摩擦材料原料混合物或造粒工序获得的造粒产物、捏合工序中获得的捏合产物放入预成型模具中，使预成型物成型的预成型工序，在加热加压成型工序后实施焦烧工序。
实施例
在下文中，将参考实施例和比较例具体描述本发明，但本发明不限于以下实施例。
[实施例1～17和比较例1～8的摩擦材料的制造方法]
将具有表1、表2、表3所示组成的摩擦材料组合物用
混合器混合5分钟，并通过在成型模具中以30MPa加压10秒来预成型。将该预成型物叠放在经过预清洗、表面处理并涂有黏结剂的钢背板上，在热成型模具中在成型温度为150℃，成型压力为40MPa的条件下成型10分钟后，研磨形成摩擦面，由此制造乘用车用盘式制动衬块(实施例1～17、比较例1～8)。
表1
表2
表3
在得到的摩擦材料中，对产品外观、停止时异常音、制动效果、鸣音进行评价。
评价标准见表4、表5，评价结果见表1、表2、表3。
表4
表5
从各表中可以看出，满足本发明组成的组合物在不损害产品外观、制动效果和鸣音的效果的情况下，在抑制停止时异常音的产生方面取得了良好的评价结果。
工业适用性
根据本发明，可以提供一种用于盘式制动衬块的通过将NAO材料的摩擦材料组合物成型而获得的摩擦材料，该摩擦材料在满足铜组分含量的相关法规的同时，抑制停止时异常音的产生，具有极高的实用价值。
Claims (2)
1.一种摩擦材料，其用于盘式制动衬块，并通过将含有粘合材料、纤维基材、无机摩擦调整材料、有机摩擦调整材料、润滑材料且不含铜组分的NAO材料的摩擦材料组合物成型而获得，所述摩擦材料组合物包含相对于摩擦材料组合物总量为0.5～5重量％的平均粒径为10～1000μm的含氟聚合物颗粒作为润滑材料，和相对于摩擦材料组合物总量为15～35重量％的平均粒径为1～8μm的氧化锆作为无机摩擦调整材料。
2.根据权利要求1所述的摩擦材料，其中，所述含氟聚合物颗粒是聚四氟乙烯(PTFE)。
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