CN117062892A - 摩擦材料 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种对配对材料的攻击性低，并且具有优异的除锈特性的摩擦材料。本发明涉及的摩擦材料包含摩擦调节材料、结合材料及纤维基材，所述摩擦材料含有氧化铝纤维作为所述纤维基材，所述氧化铝纤维的含量为0.1～1.0质量％。

Description

摩擦材料

技术领域

本发明涉及用于汽车、铁道车辆及工业机械等的摩擦材料。

背景技术

以往，对摩擦材料要求各种性能，例如作为其一，可列举出除锈特性。除锈特性是指：将由于雨天等环境因素而在配对材料即盘式转子表面产生的锈刮掉的性能，从抑制由所产生的锈引起的制动噪声、摩擦材料的早期磨损的角度来看，除锈特性备受重视。

作为除锈特性高的摩擦材料，例如在专利文献1中公开了一种摩擦材料，在其主要成分中具有纤维基材、填充材料和粘合剂，其特征在于，所述纤维基材以非金属无机材料为原料，具有莫氏硬度为4～8的中硬度的无机纤维，并且不具有长度为5μm以上、直径为3μm以下、长径比(长度/直径)超过3的无机纤维，所述填充材料具有橡胶，所述中硬度的无机纤维的添加量与所述橡胶的添加量的体积比为2：1～10：1。

另一方面，近年来，混合动力车、电动汽车特有的再生协调制动器已普及，从而再生制动负责一部分制动。因此，与现有的液压制动系统相比，摩擦制动的比例以及制动负荷降低。其结果是，通过专利文献1所记载的现有的摩擦材料难以充分去除在作为配对材料的盘式转子表面产生的锈。

因此，作为进一步提高除锈特性的摩擦材料，例如在专利文献2中公开了一种摩擦材料用组合物，该摩擦材料用组合物是包含纤维基质、结合材料以及填充材料而成的，在该纤维基质中包含纤维长度不同的至少两种生物可溶性陶瓷纤维。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-186591号公报

专利文献2：国际公开第2007/080975号

发明内容

发明欲解决的技术问题

然而，根据本发明人的研究，在专利文献2所记载的摩擦材料中，需要大量的陶瓷纤维，存在因陶瓷纤维的磨削性而导致对配对材料的攻击性变高这样的问题。

本发明是鉴于上述现有技术的实际情况而完成的，其目的在于提供一种对配对材料的攻击性低且具有优异的除锈特性的摩擦材料。

用于解决问题的技术手段

本发明人等反复进行了深入研究，结果发现，通过在摩擦材料中含有特定量的氧化铝纤维作为纤维基材，从而能够解决上述问题，至此完成了本发明。

即，本发明涉及下述(1)至(4)。

(1)一种摩擦材料，其中，

所述摩擦材料包含摩擦调节材料、结合材料及纤维基材，

所述摩擦材料含有氧化铝纤维作为所述纤维基材，

所述氧化铝纤维的含量为0.1～1.0质量％。

(2)根据(1)所述的摩擦材料，其中，

所述氧化铝纤维含有Al₂O₃和SiO₂，

Al₂O₃和SiO₂的化学组成比为Al₂O₃：SiO₂＝70～80：30～20。

(3)根据(1)或(2)所述的摩擦材料，其中，

所述氧化铝纤维的平均纤维长度为50μm～150μm。

(4)根据(1)至(3)中任一项所述的摩擦材料，其中，

所述摩擦材料不含有铜成分。

发明效果

本发明的摩擦材料对配对材料的攻击性低且具有优异的除锈特性。

具体实施方式

以下，对本发明进行详述，但这些表示优选实施方式的一例，本发明并不限于这些内容。

本发明的摩擦材料包含摩擦调节材料、结合材料和纤维基材。

以下对各成分进行详细说明。

＜摩擦调节材料＞

摩擦调节材料用于对摩擦材料赋予耐磨损性、耐热性、耐衰退性等所期望的摩擦特性。

作为摩擦调节材料，例如可以举出：无机填充材料、有机填充材料、磨削材料、润滑材料、金属粉末等。

作为无机填充材料，例如可举出：钛酸钾、钛酸锂、钛酸锂钾、钛酸钠、钛酸钙、钛酸镁、钛酸镁钾等钛酸盐、硫酸钡、碳酸钙、氢氧化钙、蛭石、云母等无机材料。它们可以分别单独使用或两种以上组合使用。

无机填充材料在摩擦材料整体中优选使用30～80质量％，更优选使用40～70质量％。

作为有机填充材料，例如可列举出各种橡胶粉末(生橡胶粉末、轮胎粉末等)、橡胶粉尘、树脂粉尘、腰果粉尘、轮胎胎面、三聚氰胺粉尘等。它们可以分别单独使用或两种以上组合使用。

有机填充材料在摩擦材料整体中优选使用1～15质量％，更优选使用1～10质量％。

作为磨削材料，例如可举出氧化锆、氧化铝、二氧化硅、氧化镁、二氧化锆、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或两种以上组合使用。

磨削材料在摩擦材料整体中优选使用1～20质量％，更优选使用3～15质量％。

作为润滑材料，例如可举出石墨(graphite)、焦炭、三硫化锑、二硫化钼、硫化锡、聚四氟乙烯(PTFE)等。它们可以分别单独使用或两种以上组合使用。

润滑材料在摩擦材料整体中优选使用1～20质量％，更优选使用3～15质量％。

作为金属粉末，例如可举出铝、锡、锌等粉末。它们可以分别单独使用或两种以上组合使用。

金属粉末在摩擦材料整体中优选为1～10质量％，更优选为1～5质量％。

从对摩擦材料充分赋予上述所期望的摩擦特性的观点出发，摩擦调节材料在摩擦材料整体中优选使用60～90质量％，更优选使用70～90质量％。

＜结合材料＞

作为结合材料，可以使用通常使用的各种结合材料。具体而言，可以举出：酚醛树脂、利用弹性体等进行改性的各种改性酚醛树脂、三聚氰胺树脂、环氧树脂和聚酰亚胺树脂等热固性树脂。

作为弹性体改性酚醛树脂，例如可列举出：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)改性酚醛树脂等。它们可以分别单独使用或两种以上组合使用。

从摩擦材料的成形性的观点出发，结合材料在摩擦材料整体中优选使用1～20质量％，更优选使用3～15质量％。

＜纤维基材＞

本发明的摩擦材料含有氧化铝纤维作为纤维基材。本发明摩擦材料中，氧化铝纤维的含量为0.1～1.0质量％。通过在本发明的摩擦材料中含有0.1～1.0质量％的氧化铝纤维，从而能够良好地去除在作为配对材料的盘式转子表面产生的锈。

另外，通过控制氧化铝纤维制造过程中的烧成温度，能够抑制本发明的摩擦材料的磨削性，通过选择氧化铝纤维的适当的配合量，能够降低本发明的摩擦材料对配对材料的攻击性。因此，能够使本发明的摩擦材料对配对材料的攻击性低，并且具有优异的除锈特性。

氧化铝纤维在摩擦材料整体中的含量优选为0.1～0.8质量％，更优选为0.2～0.5质量％。

需要说明的是，氧化铝纤维是指含有氧化铝(Al₂O₃)和二氧化硅(SiO₂)作为主成分的人造矿物纤维。氧化铝纤维中的Al₂O₃和SiO₂的化学组成比优选为Al₂O₃：SiO₂＝70～80：30～20，更优选为Al₂O₃：SiO₂＝70：30。

另外，氧化铝纤维的平均纤维长度优选为50μm～150μm，氧化铝纤维的平均纤维直径优选为1μm～10μm。需要说明的是，在本发明中，氧化铝纤维的平均纤维长度和平均纤维直径可以通过利用显微镜等进行观察来测定。

氧化铝纤维可以通过现有公知的方法制造。例如，可以使用在铝盐类的溶液等中加入有机聚合物来增粘，将其机械地纤维化并烧成的所谓的前体纤维法。

作为纤维基材，除了上述的以外，还可以列举例如有机纤维、无机纤维等。纤维基材可以分别单独使用或两种以上组合使用。

作为有机纤维，例如可举出芳香族聚酰胺(芳族聚酰胺)纤维、耐燃性丙烯酸纤维等。

作为无机纤维，例如可以举出：生物可溶性无机纤维、陶瓷纤维、玻璃纤维、碳纤维和石棉等。作为生物可溶性无机纤维，例如可列举出：SiO₂-CaO-MgO系纤维、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。

从确保摩擦材料的强度的观点出发，纤维基材在摩擦材料整体中优选使用3～30质量％，更优选使用5～20质量％。

需要说明的是，从降低环境负荷的观点出发，本发明的摩擦材料优选不含有铜成分。

＜摩擦材料的制造方法＞

本发明的摩擦材料可以通过公知的制造工序制造，例如，可以配合上述各成分，并将其配合物按照通常的制法经过预成形、热成形、加热、研磨等工序来制造摩擦材料。

具备摩擦材料的制动垫的制造方法一般具有以下的工序。

(a)通过板金冲压将压板成形为规定的形状的工序；

(b)对上述压板实施脱脂处理、化学转化处理及底漆处理，并涂布粘接剂的工序；

(c)将摩擦调节材料、结合材料和纤维基材等原料混合，通过混合充分地进行均质化，在常温下以规定的压力成形而制作预成形体的工序；

(d)对上述预成形体和涂布有粘接剂的压板施加规定的温度和压力，将两部件固定为一体的热成形工序(成形温度为130～180℃、成形压力为30～80MPa、成形时间为2～10分钟)；

(e)进行后固化(150～300℃、1～5小时)，最终实施研磨、焦烧、和涂装等精加工处理的工序。

实施例

以下列举实施例，对本发明进行具体说明，但本发明不受这些实施例的任何限定。

(实施例1～8、比较例1～4)

将表2所示的配合材料一并投入混合搅拌机中，在常温下混合4分钟，得到混合物。

需要说明的是，作为氧化铝纤维，使用以下的氧化铝纤维。

氧化铝纤维A Al₂O₃：SiO₂＝70：30(化学组成比)、平均纤维长度50μm

氧化铝纤维B Al₂O₃：SiO₂＝70：30(化学组成比)、平均纤维长度100μm

氧化铝纤维C Al₂O₃：SiO₂＝70：30(化学组成比)、平均纤维长度150μm

氧化铝纤维D Al₂O₃：SiO₂＝80：20(化学组成比)、平均纤维长度100μm

将得到的混合物经过以下的(i)预成形、(ii)热成形、(iii)热处理和焦烧的工序，制作摩擦材料。

(i)预成形

将混合物投入预成形冲压的模具中，在常温下以20MPa进行10秒钟成形，制作预成形体。

(ii)热成形

将该预成形体投入到热成形模具中，重叠预先涂布有粘接剂的金属板(压板)，在150℃、40MPa下进行5分钟的加热加压成形。

(iii)热处理、焦烧

对该加热加压成形体实施250℃、3小时的热处理后，研磨表面。

接着，对该加热加压成形体的表面实施焦烧处理，精加工后进行涂装，得到摩擦材料。

对于实施例1～8、比较例1～4中得到的摩擦材料，通过以下的方法评价除锈特性、对配对材料的攻击性。将结果示于表2。

＜除锈特性＞

使用上述得到的摩擦材料、新品转子和生锈盘式转子，在1/7比例测试器中按照表1中记载的试验条件进行除锈试验。

另外，在除锈试验中，以下述的制动次数测定盘式转子磨损量。试验前(0次)、10次、30次、50次、100次、150次、200次需要说明的是，生锈盘式转子通过下述所示的步骤得到。

(a)将5质量％的盐水溶液喷洒在盘式转子上。

(b)使上述(a)的盘式转子按照JISD4419在保持为温度50℃±1℃、湿度95±1％的恒温恒湿槽中放置3小时15分钟，然后在70±1℃、湿度15±1％的条件下干燥2小时30分钟。

(c)重复上述(b)的操作直至生锈厚度变为70μm。

[表1]

表1

基于下述式算出100次制动后的除锈率。

[数1]

基于下述基准评价计算出的除锈率。

◎：100％以上

○：90％以上且小于100％

△：80％以上且小于90％

×：小于80％

＜对配对材料的攻击性＞

将上述得到的摩擦材料加工成试验片，以0.08MPa的面压按压盘式转子，以60km/h的速度实施试验。测定40小时后的盘式转子磨损量。

基于下述基准对所测定的盘式转子磨损量进行评价。

◎：小于10μm

○：10μm以上且小于15μm

△：15μm以上且小于20μm

×：20μm以上

[表2]

由表2的结果可知，实施例1～8的摩擦材料对配对材料的攻击性低，并且具有优异的除锈特性。

参照特定的实施方式详细地说明了本发明，但对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在不脱离本发明的主旨和范围的情况下进行各种变更、修改。本申请基于2021年3月29日申请的日本专利申请(日本特愿2021-055257)，其内容在此作为参考被取入。

Claims (4)

1.一种摩擦材料，其特征在于，

所述摩擦材料包含摩擦调节材料、结合材料及纤维基材，

所述摩擦材料含有氧化铝纤维作为所述纤维基材，

所述氧化铝纤维的含量为0.1～1.0质量％。

2.根据权利要求1所述的摩擦材料，其特征在于，

所述氧化铝纤维含有Al₂O₃和SiO₂，

Al₂O₃和SiO₂的化学组成比为Al₂O₃：SiO₂＝70～80：30～20。

3.根据权利要求1或2所述的摩擦材料，其特征在于，

所述氧化铝纤维的平均纤维长度为50μm～150μm。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的摩擦材料，其特征在于，所述摩擦材料不含有铜成分。