CN1955250A - 摩擦材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种摩擦材料。本发明要解决的问题是提供一种特别是在高温·高负荷下要求耐衰退性的制动盘摩擦块用摩擦材料，该摩擦材料即使在超过AMS衰退试验时的350℃的高温、高减速区域，仍具有高摩擦系数，耐衰退性能优良，耐磨损性也优良。一种含有纤维基材、结合材料、填充材料的摩擦材料，其特征在于，作为该填充材料，至少含有10－16体积％的焦炭，5－10体积％的腰果油摩擦粉，7－14体积％的未烧成蛭石。
Description
技术领域
本发明涉及一种含有纤维基材、结合材料、填充材料的摩擦材料，特别是涉及在高温·高减速区域下耐衰退性能良好的制动盘摩擦块用摩擦材料。
背景技术
在汽车、大型卡车等中，为了其制动而使用有摩擦材料，该摩擦材料需要耐磨损性优良、摩擦系数高、耐衰退性优良等性能，为了实现这些诸多性能，提出有各种各样的方案。
可是，汽车、大型卡车等商品的开展是全球性的，根据各国家、各地区的不同，要求的性能也不同。其中，关于面向欧洲的规格，存在在德国那种高速公路上进行超高速运转的情况，需要具有在日本国内考虑不到的苛刻的性能。
其中，在高温·高负荷下的耐衰退性能，即，AMS衰退连续制动试验(以下，将其称为AMS衰退试验)时的连续制动第7次以后(摩擦材料的表面温度在350℃以上)的摩擦材料的效力(恢复)是重大的问题，凭以往的耐衰退性能改善对策是远远达不到要求的。
专利文献1中，作为高温·高负荷下使用的低碳钢类制动盘摩擦块，公开了含有平均粒径50-150μm的焦炭和平均粒径5-30μm的硬质无机粒子的摩擦材料。该摩擦材料在高负荷时，耐磨损性、摩擦系数等是优良的。
另外，专利文献2种公开了通过使用最大直径0.005-0.05mm的黄铜纤维，将孔隙率形成为10-25体积％的摩擦材料。该摩擦材料的摩擦系数、耐衰退性也是优良的。
但是，在超过作为非常苛刻的耐衰退性评价试验的AMS衰退试验时的350℃的高温、高减速区域，这些各种各样的优秀发明的摩擦系数、耐衰退性都是不够的，因此目前仍需寻求进一步改良、改进的摩擦材料。
专利文献1 JP特开2004-155843号文献
专利文献2 JP专利第2961177号文献
发明内容
本发明是鉴于上述情况而提出的，本发明要解决的问题是提供一种特别是在高温·高负荷下需要耐衰退性的制动盘摩擦块用摩擦材料，该摩擦材料，即使在超过AMS衰退试验时的350℃的高温、高减速区域，仍具有高摩擦系数，耐衰退性能优良，耐磨损性也优良。
以往，为了改进耐衰退性能，本领域技术人员使用的手法如下。
(1)预先对摩擦材料表面进行高温热处理(Scorching)，预先除去摩擦材料原料中的分解成分。
(2)增大摩擦材料本身的孔隙率，除去分解成分。
(3)减量或不添加作为分解成分的产生源的腰果油摩擦粉、橡胶、苯酚树脂等，或者提高其本身的耐热性。
本发明人在完成上述课题的过程中，站在难以通过组合现有的手法来实现的观点上进行了深入研究，了解到为了改进耐衰退性能被认为最好减量或不添加的腰果油摩擦粉，在意外的情况下热老化而分解，由此在近300℃以上时在摩擦材料的表面形成气孔。
并且经进一步研究，结果发现添加在中-高温度区域具有保持较高摩擦系数效果的焦炭，为了将进一步热老化·分解并转移到摩擦对面上的腰果油摩擦粉覆膜均匀地除去而添加未烧成的蛭石，由此，即使在超过AMS衰退试验时的350℃高温、高减速区域，仍可提供摩擦系数高、耐衰退性能优良、耐磨损性优异的摩擦材料，由此形成了本发明。
即，本发明提供下述的摩擦材料。
(1)一种摩擦材料，含有纤维基材、结合材料、填充材料，其特征在于，作为该填充材料，至少含有10-16体积％的焦炭，5-10体积％的腰果油摩擦粉，7-14体积％的未烧成蛭石。
(2)一种摩擦材料，含有纤维基材、结合材料、填充材料，其特征在于，作为该填充材料，至少含有12-14体积％的焦炭，6-8体积％的腰果油摩擦粉，9-12体积％的未烧成蛭石。
本发明提供一种摩擦材料，特别是在高温·高负荷下需要耐衰退性的制动盘摩擦块用摩擦材料，该摩擦材料即使在超过AMS衰退试验时的350℃的高温、高减速区域，仍具有高摩擦系数，耐衰退性能优良，耐磨损性优异。
具体实施方式
本发明是一种含有纤维基材、结合材料、填充材料的摩擦材料，其特征在于，作为该填充材料，至少含有10-16体积％的焦炭，5-10体积％的腰果油摩擦粉，7-14体积％的未烧成蛭石。
本发明中使用的焦炭可以使用普通摩擦材料中使用的通用制品。其平均粒径为30-250μm，优选为50-150μm。如果平均粒径比这更大的话则有摩擦系数降低的倾向，比这更小的话则在高温区域无法改善耐磨损性。
再有，相对于摩擦材料组合物的总量，其添加量为10体积％-16体积％，优选为12体积％-14体积％。比这更少的话则磨损性能劣化，比这更多的的话则难以保持摩擦系数。
第2，在本发明中使用未烧成的蛭石。其粒子的平均粒径为710μm以下，优选为480-680μm。平均粒径比这更大的话则分散性和摩擦材料的机械强度差，比这更小的话则难以将转移到摩擦对面上的腰果油摩擦粉覆膜均匀地除去。
另外，相对于该摩擦材料组合物总量，其添加量为7体积％-14体积％，优选为9体积％-12体积％。比这更少的话则耐衰退性能不明显，比这更多的话则耐磨损性降低。
第3，在本发明中使用腰果油摩擦粉。该腰果油摩擦粉是以往为了改进耐衰退性能认为最好减量或不添加的。但是在本发明中，发现了通过热老化分解而在近300℃以上时在摩擦材料表面形成气孔的性质而使用。
其粒子的平均粒径为250μm以下，优选为70-200μm。平均粒径比这更大的话，则热老化分解时摩擦系数大幅降低，比这更小的话，则热老化分解后的气孔形成能力不充分。
再有，相对于摩擦材料组合物的总量，其添加量为5体积％-10体积％，优选为6体积％-8体积％。超出该范围的话则耐衰退性能将出现问题。
作为其它填充材料，可使用摩擦材料常用的填充材料。填充材料分为有机填充材料和无机填充材料。作为有机填充材料，比如可例举出轮胎橡胶粉末、丙烯酸橡胶粉末、蜜胺粉末等。这些可以1种单独使用，或2种以上组合使用。另一方面，作为无机填充材料，除了硫酸钡、碳酸钙、石墨、四氧化三铁、硫化铁、云母等之外，还可以例举出青铜、铜、锡等金属粉末。这些可以1种单独使用，或2种以上组合使用。
这些填充材料的添加量相对于摩擦材料组合物的总量，优选为30-80体积％，更优选为40-80体积％。
作为纤维基材，可例举出摩擦材料常用的纤维基材。比如钢、不锈钢、铜、黄铜、青铜、铝等金属纤维；钛酸钾纤维、玻璃纤维、矿毛绝缘纤维、硅灰石等无机纤维；芳香族聚酰胺纤维、碳纤维、聚酰亚胺纤维、纤维素纤维、丙烯酸纤维等有机纤维等。这些可以1种单独使用，或2种以上组合使用。纤维基材总体的添加量相对于摩擦材料组合物总量优选为5-50体积％，更优选为10-40体积％。这些在可保持本发明效果的范围内可以适当添加。
作为结合材料，可使用摩擦材料常用的结合材料。比如可例举出苯酚树脂、丙烯酸橡胶改性苯酚树脂、NBR橡胶改性苯酚树脂、蜜胺树脂、环氧树脂、NBR、丙烯酸橡胶(未硫化制品)等。这些可以1种单独使用，或2种以上组合使用。该结合材料的添加量相对于摩擦材料组合物总量优选为10-30体积％、更优选为15-30体积％。
本发明的摩擦材料的制造方法是，用勒迪格混合器(Ldigemixer)、爱立许混合器(Eirich mixer)等混合器将上述成分均匀混合，在成形模具中预成形，将该预成形物在成形温度为130-180℃，成形压力为15-49MPa的条件下成形3-10分钟。
接着，将得到的成形品在140-250℃的温度下进行2-12小时的热处理(后固化)之后，根据需要进行涂饰、烧结、研磨处理，从而得到成品。
另外，在制造汽车等的制动盘摩擦块的场合，可以将预成形物放置在预先进行了清洗、表面处理、涂敷了结合剂的铁或铝制板上，在该状态下，通过用成形用模具成形、热处理、涂饰、烧结、研磨来进行制造。
本发明的摩擦材料用于特别是在高温·高负荷下需要耐衰退性的制动盘摩擦块用摩擦材料，但也可用于汽车、铁路车辆、各种工业机械等的制动用制动器。
实施例
以下，通过实施例和比较例对本发明进行具体说明，但本发明并不限于下述的实施例。
在实施例和比较例中，作为焦炭使用了平均粒径100μm的焦炭。另外，未烧成蛭石使用了平均粒径580μm的蛭石。进而，腰果油摩擦粉使用了平均粒径140μm的粉末。再有，平均粒径使用通过激光衍射粒度分布法测定的50％粒径的数值。
用勒迪格混合器(Ldige mixer)将表1所示的组成的摩擦材料组合物混合5分钟，在加压模中以10MPa加压20秒，进行预成形。将该预成形品在成形温度150℃，成形压力20MPa的条件下成形10分钟后，以180℃进行5小时的热处理(后固化)，制作摩擦材料。
对所得到的摩擦材料的摩擦系数、耐衰退性、磨损性进行了评价。结果示于表1，评价基准示于表2，磨损试验法示于表3。
表1
单位：体积％
| 原料名 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | 比较例1 | 比较例2 | 比较例3 | 比较例4 | 比较例5 | 比较例6 |
| 焦炭 | 13 | 10 | 16 | 13 | 13 | 13 | 13 | 7 | 19 | 13 | 13 | 13 | 13 |
| 腰果油摩擦粉 | 7 | 7 | 7 | 5 | 10 | 7 | 7 | 7 | 7 | 1 | 13 | 7 | 7 |
| 未烧成蛭石 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 7 | 14 | 10 | 10 | 10 | 10 | 5 | 16 |
| 丙烯酸橡胶改性树脂 | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 |
| 硫化锡 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 人造石墨 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 |
| 氧化铝 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 碳化硅 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 四氧化三铁 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| 硫化铁 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 氧化锌 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 |
| 轮胎粉碎粉末 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 锡粉末 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 硫酸钡 | 6 | 9 | 3 | 8 | 3 | 9 | 2 | 12 | 0 | 12 | 0 | 11 | 0 |
| 消石灰 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 芳香族聚酰胺纤维 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 青铜纤维 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 |
| 不锈钢纤维 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| 合计 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 摩擦系数 | ◎ | ◎ | ○ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | △ | ◎ | ◎ | ○ | ◎ |
| 耐衰退性-第7次 | ◎ | ○ | ◎ | ○ | ○ | ○ | ◎ | △ | ○ | × | △ | △ | ◎ |
| 耐衰退性-第10次 | ◎ | ○ | ◎ | ○ | ◎ | ○ | ◎ | △ | ○ | × | △ | △ | ◎ |
| 磨损 | ◎ | ○ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ○ | △ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | × |
表2
| 评价项目 | 摩擦系数 | 耐衰退性 | 制动盘摩擦块磨损 | ||
| 评价方法 | 试验条件 | 根据JASOC406 | 根据AMS衰退试验法 | 根据JASO C427 | |
| 测力计试验法 | 实车试验法 | 测力计试验法 | |||
| 评价内容 | 第2效力平均μ值(第2效力平均μ) | 连续制动第7次最低μ | 连续制动第10次最低μ | 表3的试验条件 | |
| 单位 | - | - | - | mm | |
| 判定基准 | ◎ | 0.45以上 | 0.25以上 | 不到0.40 | |
| ○ | 0.40以上～不到0.45 | 0.22以上～不到0.25 | 0.40以上～不到0.50 | ||
| △ | 0.35以上～不到0.40 | 0.19以上～不到0.22 | 0.50以上～不到0.60 | ||
| × | 不到0.35 | 不到0.19 | 0.60以上 | ||
表3
| No. | 试验项目* | 制动开始速度[km/h] | 制动减速度[m/s2] | 制动前制动器温度[℃] | 制动次数 |
| 1 | 磨合 | 50 | 2.9 | 100 | 200次 |
| 2 | 磨损试验1 | 30 | 2 | 50 | 各100次7×100次＝共计700次 |
| 100 | |||||
| 150 | |||||
| 200 | |||||
| 150 | |||||
| 100 | |||||
| 50 | |||||
| 3 | 磨损试验2 | 50 | 2 | 50 | 各100次5×100次＝共计500次 |
| 100 | |||||
| 200 | |||||
| 100 | |||||
| 50 | |||||
| 4 | 磨损试验3 | 80 | 2 | 100 | 各100次2×100次＝共计200次 |
| 200 | |||||
*根据JASO C427-88磨损试验
Claims (2)
1.一种摩擦材料，含有纤维基材、结合材料、填充材料，其特征在于，作为该填充材料，至少含有10-16体积％的焦炭，5-10体积％的腰果油摩擦粉，7-14体积％的未烧成蛭石。
2.一种摩擦材料，含有纤维基材、结合材料、填充材料，其特征在于，作为该填充材料，至少含有12-14体积％的焦炭，6-8体积％的腰果油摩擦粉，9-12体积％的未烧成蛭石。
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