CN117869500A - 摩擦材料 - Google Patents
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Abstract
本发明要解决的问题为提供一种摩擦材料，其为在盘式制动器垫中使用的、由包含粘合材料、纤维基材、摩擦调整材料、润滑材料、pH调整材料、填充材料的NAO材料的摩擦材料组合物形成的摩擦材料，其满足制动的效力、耐裂纹性、耐失效性的要求性能。为了解决该问题，该摩擦材料为由包含粘合材料、纤维基材、摩擦调整材料、润滑材料、pH调整材料、填充材料的NAO材料的摩擦材料组合物形成的摩擦材料，前述摩擦材料组合物含有：相对于摩擦材料组合物总量而言5～30质量％的作为摩擦调整材料的碱溶出率为0.1～2.5质量％的层状晶体结构的钛酸盐。
Description
本发明是2017年4月4日申请的发明名称为“摩擦材料”的第201780024347.1号发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及在汽车等的盘式制动器垫中使用的摩擦材料，所述摩擦材料由NAO(Non-Asbestos-Organic，无石棉有机)材料的摩擦材料组合物形成。
背景技术
以往使用盘式制动器作为汽车的制动装置，作为其摩擦构件，使用通过将摩擦材料粘贴于金属制的基体构件而得到的盘式制动器垫。
近年人们要求制动的静寂性，由于振鸣的产生少，因而正在广泛使用由NAO材料的摩擦材料组合物形成的摩擦材料。
NAO材料的摩擦材料组合物包含：粘合材料、除了钢纤维和/或不锈钢纤维等钢类纤维以外的纤维基材、摩擦调整材料、润滑材料、pH调整材料、填充材料。近年来，作为摩擦调整材料，正在广泛使用钛酸钾、钛酸锂钾、钛酸镁钾等钛酸盐。
专利文献1中记载了一种摩擦材料，其为不含金属纤维以及铜成分的摩擦材料，并且含有：10～35体积％的具有多个凸部形状的钛酸钾、3～10体积％的莫氏硬度7以上的磨削材料、以及10～30体积％的弹性体改性酚醛树脂。
专利文献2中记载了一种无石棉摩擦材料组合物、以及通过将该摩擦材料组合物进行成型而得到的摩擦材料，所述无石棉摩擦材料组合物是包含粘合材料、有机填充材料、无机填充材料以及纤维基材的摩擦材料组合物，并且，该摩擦材料组合物中的铜的含量按铜元素计为5质量％以下，除了铜以及铜合金以外的金属纤维的含量为0.5质量％以下，并且含有钛酸盐以及三硫化锑，该钛酸盐是钛酸锂钾或钛酸镁钾，该钛酸盐的含量为14～20质量％，该三硫化锑的含量为2～6质量％。
然而，在专利文献1和专利文献2的摩擦材料方面，存在有无法满足制动的效力、耐裂纹性、耐失效性的要求性能这样的问题。
另外，在摩擦材料中使用的钛酸盐方面，存在有隧道状晶体结构的钛酸盐与层状晶体结构的钛酸盐，关于隧道型晶体结构的钛酸盐，可以是六钛酸钾、八钛酸钾、六钛酸钠等，关于层状晶体结构的钛酸盐，可以是钛酸锂钾、钛酸镁钾等。
而且已知晓，钛酸盐具有使碱溶出这样的特性。
专利文献3中，关于钛酸盐的碱溶出率，存在有以下那样的记载。
“钛酸盐化合物的碱溶出率为15质量％以下即可，优选为0.1～15质量％，更优选为0.1～10质量％，进一步优选为0.1～6质量％。通过使用这样的钛酸盐化合物，从而可抑制失效现象，可提高耐磨耗性。推测出，通过钛酸盐化合物的磨灭破坏而产生的碱成分对于有机成分的分解气体和转移薄膜(移着膜)的生成起作用。”
予以说明的是，碱溶出率是指在80℃的水中从钛酸盐化合物溶出于水中的碱金属以及碱土金属的质量比。
专利文献3中，关于钛酸盐的碱溶出率的数值，在不会将层状晶体结构的钛酸盐与隧道状晶体结构的钛酸盐进行区别的状态下进行了记载，但是已知晓，在碱不易溶出的隧道型晶体结构的钛酸盐、以及碱容易溶出的层状晶体结构的钛酸盐方面，碱溶出率的数值不同。
目前，一般而言，关于在摩擦材料中使用的钛酸盐的碱溶出率，在隧道状晶体结构的钛酸盐方面为不足2.0质量％，在层状晶体结构的钛酸盐方面为2.6质量％以上。
专利文献3与专利文献4中记载的钛酸盐的晶体结构与碱溶出率的数值如表1那样。
表1
从表1可理解，以往，作为层状晶体结构的钛酸盐，没有使用碱溶出率不足2.6质量％的层状晶体结构的钛酸盐。
另外可认为，将钛酸盐的碱溶出率减低时，则在高温高载荷制动时，由碱成分导致的有机物的分解促进效果降低，耐失效性降低，因而一直以来没有研讨减低了碱溶出率的层状晶体结构的钛酸盐的使用。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-122314号公报
专利文献2：日本特开2016-824号公报
专利文献3：日本特开2014-224175号公报
专利文献4：日本特开2014-189612号公报
发明内容
发明想要解决的课题
本发明的课题在于提供一种摩擦材料，其为在盘式制动器垫中使用的、由包含粘合材料、纤维基材、摩擦调整材料、润滑材料、pH调整材料、填充材料的NAO材料的摩擦材料组合物形成的摩擦材料，其满足制动的效力、耐裂纹性、耐失效性的要求性能。
用于解决课题的方案
本发明人等反复进行了深入研讨，结果发现了，在盘式制动器垫中使用的、由包含粘合材料、纤维基材、摩擦调整材料、润滑材料、pH调整材料、填充材料的NAO材料的摩擦材料组合物形成的摩擦材料方面，通过将层状晶体结构的钛酸盐的碱溶出率设为0.1质量％以上且2.5质量％以下，优选设为0.5质量％以上且1.5质量％以下，并且在摩擦材料组合物中含有特定量的这样的层状晶体结构的钛酸盐作为摩擦调整材料，从而可满足制动的效力、耐裂纹性、耐失效性的要求性能，进一步通过在摩擦材料组合物中含有特定量的作为摩擦调整材料的单斜晶的氧化锆、以及作为纤维基材的纤丝化的有机纤维，从而更加提高制动的效力、耐裂纹性、耐失效性。
本发明是在盘式制动器垫中使用的、由包含粘合材料、纤维基材、摩擦调整材料、润滑材料、pH调整材料、填充材料的NAO材料的摩擦材料组合物形成的摩擦材料，并且以以下的技术为基础。
(1)一种摩擦材料，其为在盘式制动器垫中使用的、由包含粘合材料、纤维基材、摩擦调整材料、润滑材料、pH调整材料、填充材料的NAO材料的摩擦材料组合物形成的摩擦材料，前述摩擦材料组合物含有：相对于摩擦材料组合物总量而言5～30质量％的作为摩擦调整材料的碱溶出率为0.1质量％以上且2.5质量％以下的层状晶体结构的钛酸盐。
(2)(1)的摩擦材料，其中，前述层状晶体结构的钛酸盐的碱溶出率为0.5质量％以上且1.5质量％以下。
(3)(1)或(2)的摩擦材料，其中，前述层状晶体结构的钛酸盐为钛酸镁钾。
(4)(1)～(3)中任一项的摩擦材料，其中，前述摩擦材料组合物含有：相对于摩擦材料组合物总量而言5～25质量％的作为摩擦调整材料的单斜晶的氧化锆、以及相对于摩擦材料组合物总量而言1～5质量％的作为纤维基材的纤丝化的有机纤维。
发明的效果
本发明可提供一种摩擦材料，其为在盘式制动器垫中使用的、由包含粘合材料、纤维基材、摩擦调整材料、润滑材料、pH调整材料、填充材料的NAO材料的摩擦材料组合物形成的摩擦材料，其满足制动的效力、耐裂纹性、耐失效性的要求性能。
具体实施方式
在本申请发明中，使用一种摩擦材料，其为在盘式制动器垫中使用的、由包含粘合材料、纤维基材、摩擦调整材料、润滑材料、pH调整材料、填充材料的NAO材料的摩擦材料组合物形成的摩擦材料，其中，作为摩擦调整材料，含有相对于摩擦材料组合物总量而言5～30质量％的碱溶出率为0.1质量％以上且2.5质量％以下的层状晶体结构的钛酸盐。
关于层状晶体结构的钛酸盐，与隧道型晶体结构的钛酸盐相比较，容易在对象材料的滑动面形成稳定的覆膜。通过添加相对于摩擦材料组合物而言5～30质量％的这样的层状晶体结构的钛酸盐，从而可满足制动的效力的要求性。
另外，由于使用碱溶出率为0.1质量％以上且2.5质量％以下的层状晶体结构的钛酸盐，因而在加热加压成型时不会阻碍作为粘合材料的热固化性树脂的固化反应，其结果，使得摩擦材料的机械强度增加，高温高载荷时的耐裂纹性提高。
层状晶体结构的钛酸盐的碱溶出率特别优选为0.5～1.5质量％的范围。
关于层状晶体结构的钛酸盐，可使用从钛酸镁钾、钛酸锂钾中选出的1种或2种的组合。为了更提高耐失效性，因而优选将耐热性高的钛酸镁钾单独使用。
进一步，通过添加相对于摩擦材料组合物总量而言5～25质量％的单斜晶的氧化锆作为摩擦调整材料，以及，添加相对于摩擦材料组合物总量而言1～5质量％的纤丝化的有机纤维作为纤维基材，从而可更提高耐失效性。
单斜晶的氧化锆具有在高温时随着体积收缩而进行相转移为正方晶的特性。
因此，在高温高载荷时，氧化锆发生相转移而发生体积收缩，变得容易从基体脱落。
脱落下的氧化锆被供给于摩擦面，在氧化锆的磨削作用下，促进层状晶体结构的钛酸盐的磨灭破坏，从钛酸盐释出碱成分。
另外，通过添加纤丝化的有机纤维，从而赋予摩擦材料以适度的吸水性，使得大气中的水分变得容易被吸收于摩擦材料的内部。
利用吸收于摩擦材料内部的水分，使得层状晶体结构的钛酸盐的碱成分变得容易溶出。
即使在使用了碱溶出率比较低的层状晶体结构的钛酸盐的情况下，也在上述的作用的协同效果下，可在高温高载荷制动时将充分的碱成分供给于摩擦面，可促进有机物的分解。其结果，使得耐失效性提高。
关于单斜晶的氧化锆，通过使用平均粒径为1.0～3.0μm的单斜晶的氧化锆，从而可提高耐磨耗性，可减低对面攻击性。
予以说明的是，平均粒径是利用激光衍射粒度分布法测定出的50％粒径的数值。
关于纤丝化的有机纤维，可使用从芳纶纤维、纤维素纤维、聚丙烯腈纤维中选出的1种或2种以上的组合。为了更提高耐裂纹性，因而优选将增强效果高的芳纶纤维单独使用。
本发明的摩擦材料由摩擦材料组合物形成，关于所述摩擦材料组合物，除了包含上述的层状晶体结构的钛酸盐、单斜晶的氧化锆、纤丝化的有机纤维之外，还包含通常在摩擦材料中使用的粘合材料、纤维基材、摩擦调整材料、润滑材料、pH调整材料、填充材料。
作为粘合材料，列举：直链酚醛树脂，利用腰果油、丙烯酸类橡胶、硅橡胶等各种弹性体将酚醛树脂进行改性而得到的树脂，将酚类与芳烷基醚类与醛类进行反应而获得的芳烷基改性酚醛树脂，将各种弹性体和氟聚合物分散于酚醛树脂而得到的热固化性树脂等等在摩擦材料中通常使用的粘合材料，它们可单独使用1种或者将2种以上进行组合而使用。
关于粘合材料的含量，为了确保充分的机械强度、耐磨耗性，因而相对于摩擦材料组合物总量而言优选设为7～15质量％，更优选设为8～12质量％。
关于纤维基材，除了列举上述的纤丝化的有机纤维之外，还列举铜纤维、青铜纤维、黄铜纤维、铝纤维、铝合金纤维等金属纤维等，它们可单独使用1种或者也可将2种以上进行组合而使用。
在使用金属纤维的情况下，关于纤维基材的含量，与上述纤丝化的有机纤维一起，相对于摩擦材料组合物总量而言优选设为2～20质量％，更优选设为3～15质量％。
关于无机类的摩擦调整材料，除了上述层状晶体结构的钛酸盐、单斜晶的氧化锆之外，还列举稳定化氧化锆、硅酸锆、氧化镁、α-氧化铝、γ-氧化铝、滑石、云母、蛭石、锌颗粒、铜颗粒、黄铜颗粒、铝颗粒、铝合金颗粒、隧道状晶体结构的钛酸盐等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、生物可溶性陶瓷纤维、岩棉等纤维状无机摩擦调整材料，它们可单独使用1种或者组合2种以上而使用。
关于无机类的摩擦调整材料的含量，与上述层状晶体结构的钛酸盐、单斜晶的氧化锆一起，相对于摩擦材料组合物总量而言优选设为30～70质量％，更优选设为40～60质量％。
关于有机类的摩擦调整材料，列举腰果壳油摩擦粉、轮胎胎面橡胶的粉碎粉、丁腈橡胶、丙烯酸类橡胶、丁基橡胶、硅橡胶等硫化橡胶粉末或者未硫化橡胶粉末等等在摩擦材料中通常使用的有机摩擦调整材料，它们可单独使用1种或者组合2种以上而使用。
有机摩擦调整材料的含量相对于摩擦材料组合物总量而言优选设为3～8质量％，更优选设为4～7质量％。
关于润滑材料，列举硫化锌、二硫化钼、硫化锡、硫化铁、复合金属硫化物等金属硫化物类润滑材料，以及人造石墨、天然石墨、薄片状石墨、石油焦炭、弹性石墨化碳、氧化聚丙烯腈纤维粉碎粉等碳质类润滑材料等等在摩擦材料中通常使用的润滑材料，它们可单独使用1种或者将2种以上进行组合而使用。
润滑材料的含量相对于摩擦材料组合物总量而言优选设为3～8质量％，更优选设为4～6质量％。
作为pH调整材料，可使用氢氧化钙等通常在摩擦材料中使用的pH调整材料。
关于pH调整材料，相对于摩擦材料组合物总量而言优选设为2～6质量％，更优选设为2～3质量％。
作为填充材料，使用硫酸钡、碳酸钙等。
另外，关于摩擦材料中所含的铜成分，在美国的加利福尼亚州、华盛顿州通过了如下的法案：在2021年及其后，禁止使用了含有5.0质量％以上的铜成分的摩擦材料的摩擦构件的销售以及朝向新车的组装，在2025年及其后，禁止使用了含有0.5质量％以上的铜成分的摩擦材料的摩擦构件的销售以及朝向新车的组装，因而优选按照符合于这些法规的方式将包含铜的纤维或颗粒等铜成分添加于摩擦材料组合物，更优选不将铜成分添加于摩擦材料组合物。
本发明的摩擦材料经由如下工序而制造：使用混合机将按预定量配混了的摩擦材料组合物均匀地进行混合的混合工序，将所获得的摩擦材料原料混合物与另行地预先进行洗涤、表面处理并且涂布了粘接材料的衬板进行重叠而投入于热成型模具，进行加热加压从而进行成型的加热加压成型工序，将所获得的成型品进行加热而完结粘合材料的固化反应的热处理工序，利用喷雾涂装、静电粉体涂装而涂装涂料的涂装工序，将涂料进行烧结的涂装烧结工序，利用旋转磨石而形成摩擦面的研磨工序。
予以说明的是，也存在如下的情况：在加热加压成型工序之后，按照涂装工序、兼顾了涂料烧结的热处理工序、研磨工序的顺序制造。
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进行造粒的造粒工序，将摩擦材料原料混合物进行混炼的混炼工序，将摩擦材料原料混合物或通过造粒工序所获得的造粒物、通过混炼工序获得的混炼物投入于预备成型模具，成型出预备成型物的预备成型工序；在加热加压成型工序之后，实施焦烧工序。
实施例
以下，示出实施例和比较例具体说明本发明，但是本发明不受限于下述的实施例。
[实施例1～19、比较例1～4的摩擦材料的制造方法]
利用罗迪格(Loedige)混合机将表2～表4中所示组成的摩擦材料组合物混合5分钟，在成型模具内以30MPa加压10秒而进行了预备成型。将该预备成型物重叠于预先进行了洗涤、表面处理并且涂布了粘接材料的钢铁制的衬板上，在热成型模具内在成型温度150℃、成型压力40MPa的条件下进行10分钟的成型，然后在200℃进行5小时热处理(后固化)，进行研磨而形成摩擦面，制作出轿车用盘式制动器垫(实施例1～19、比较例1～4)。
表2
表3
表4
关于这些盘式制动器垫的制动的效力、耐裂纹性、耐失效性，利用表5的条件进行了评价。将评价基准示于表5，将评价结果示于表6～表8。
表5
表6
表7
表8
根据各表而看出，满足本发明条件的摩擦材料的制动效力、耐裂纹性、耐失效性是良好的。
产业上的可利用性
本发明可提供一种摩擦材料，其为在盘式制动器垫中使用的、通过将NAO材料的摩擦材料组合物进行成型而得到的摩擦材料，其既满足与铜成分的含量相关的法规，又满足制动的效力、耐裂纹性、耐失效性的要求性能，其实用价值极其高。
Claims (8)
1.层状晶体结构的钛酸盐在摩擦材料中的用途，用于在对象材料的滑动面形成稳定的覆膜，
其特征在于，该摩擦材料是在盘式制动器垫中使用的、由包含粘合材料、纤维基材、摩擦调整材料、润滑材料、pH调整材料、填充材料的NAO材料的摩擦材料组合物形成的摩擦材料，所述摩擦材料组合物中，
作为粘合材料，含有以下的单独1种或者2种以上的组合：直链酚醛树脂，利用腰果油、丙烯酸类橡胶、硅橡胶等各种弹性体将酚醛树脂进行改性而得到的树脂，将酚类与芳烷基醚类与醛类进行反应而获得的芳烷基改性酚醛树脂，将各种弹性体和氟聚合物分散于酚醛树脂而得到的热固化性树脂；
作为纤维基材，含有：相对于摩擦材料组合物总量而言1～5质量％的纤丝化的有机纤维；
作为摩擦调整材料，含有：相对于摩擦材料组合物总量而言5～30质量％的碱溶出率为0.1质量％以上且2.5质量％以下的层状晶体结构的钛酸盐，以及相对于摩擦材料组合物总量而言5～25质量％的单斜晶的氧化锆。
2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述层状晶体结构的钛酸盐的碱溶出率为0.5质量％以上且1.5质量％以下。
3.根据权利要求1或2所述的用途，其特征在于，所述层状晶体结构的钛酸盐为钛酸镁钾。
4.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述摩擦材料组合物不含隧道状晶体结构的钛酸盐。
5.一种摩擦材料，其为在盘式制动器垫中使用的、由包含粘合材料、纤维基材、摩擦调整材料、润滑材料、pH调整材料、填充材料的NAO材料的摩擦材料组合物形成的摩擦材料，其特征在于，
所述摩擦材料组合物中，
作为粘合材料，含有以下的单独1种或者2种以上的组合：直链酚醛树脂，利用腰果油、丙烯酸类橡胶、硅橡胶等各种弹性体将酚醛树脂进行改性而得到的树脂，将酚类与芳烷基醚类与醛类进行反应而获得的芳烷基改性酚醛树脂，将各种弹性体和氟聚合物分散于酚醛树脂而得到的热固化性树脂；
作为纤维基材，含有：相对于摩擦材料组合物总量而言1～5质量％的纤丝化的有机纤维；
作为摩擦调整材料，含有：相对于摩擦材料组合物总量而言5～30质量％的碱溶出率为0.1质量％以上且2.5质量％以下的层状晶体结构的钛酸盐，以及相对于摩擦材料组合物总量而言5～25质量％的单斜晶的氧化锆。
6.根据权利要求5所述的摩擦材料，其特征在于，所述层状晶体结构的钛酸盐的碱溶出率为0.5质量％以上且1.5质量％以下。
7.根据权利要求5或6所述的摩擦材料，其特征在于，所述层状晶体结构的钛酸盐为钛酸镁钾。
8.根据权利要求5所述的摩擦材料，其特征在于，所述摩擦材料组合物不含隧道状晶体结构的钛酸盐。
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