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摩擦材料

阅读：1136发布：2020-06-18

IPRDB可以提供摩擦材料专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种摩擦材料，该摩擦材料用于汽车制动装置的盘式制动器垫和制动蹄，并且本发明的目的在于提供一种足够稳定的制动力和足够机械强度的摩擦材料。不含金属或金属合金的摩擦材料中，摩擦材料包括含水硅酸镁和平均粒径为10～50μm的板状钛酸盐。所述板状钛酸盐和所述含水硅酸镁的含量相对于摩擦材料的总量为20～30体积%，所述板状钛酸盐和所述含水硅酸镁的体积比为12:1～5:1。另外，所述板状钛酸盐的平均粒径优选为20～40μm，并且板状钛酸盐优选是六钛酸钾。，下面是摩擦材料专利的具体信息内容。

权利要求

1.不含金属或金属合金的摩擦材料，其中

所述摩擦材料包括作为无机填料的平均粒径为10～50μm的板状钛酸盐和含水硅酸镁、以及作为粘合剂的热固性树脂，其中所述热固性树脂相对于摩擦材料的总量为10～30体积％，并且其中所述板状钛酸盐和含水硅酸镁总计相对于摩擦材料的总量为20～30体积％，并且所述板状钛酸盐和所述含水硅酸镁的体积比为12:1～5:1。

2.权利要求1所述的摩擦材料，其中所述板状钛酸盐的平均粒径为20～40μm。

3.权利要求1或权利要求2所述的摩擦材料，其中所述板状钛酸盐为六钛酸钾。

说明书全文

摩擦材料

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于汽车盘式制动器垫和制动蹄的摩擦材料(friction material)。

背景技术

[0002] 通常，盘式制动器和鼓式制动器用于汽车制动装置。并且通过将摩擦材料固定于由金属(例如钢)制成的基底部件而形成的盘式制动器垫和制动蹄用作制动装置的摩擦部件。

[0003] 摩擦材料可分为三类：半金属摩擦材料，包括作为纤维基材的大量的钢纤维；粗钢摩擦材料，包括部分纤维基材中的钢纤维；无石棉有机物(NAO)摩擦材料，包括作为纤维基材的非铁金属纤维。近年来寻求产生较小制动噪音的摩擦材料，使用NAO的摩擦材料的摩擦部件材料已经被广泛应用，这些摩擦部件材料不含如钢纤维和不锈钢纤维等的铁金属纤维，但是包括非铁金属纤维、有机纤维和无机纤维等的纤维基材；热固性树脂等的粘合剂；以及有机填料、无机填料、无机研磨料、润滑剂和金属颗粒等的摩擦改良剂。

[0004] 为了获得制动力，多使用非铁金属纤维和/或颗粒，例如铝、铜、锌和锡，以及非铁金属合金纤维和/或颗粒，例如青铜和黄铜，作为NAO摩擦材料。

[0005] 日本第2001-107026号专利申请公开(专利文献1)公开了包括相对于摩擦材料组合物总量为1～10重量%的1～10mm长的锌纤维的摩擦材料组合物以及将上述列出的摩擦材料组合物热压成型形成的摩擦材料。日本第2002-97455号专利申请公开(专利文献2)公开了一种摩擦材料组合物，其包含相对于摩擦材料组合物的总量为1～20重量%的0.5～10mm长的磷青铜纤维的摩擦材料组合物和通过热压成型该摩擦材料组合物形成的摩擦材料。日本第2010-285558号专利申请公开(专利文献3)公开了至少包含纤维基材，摩擦改良剂和铜等的重金属材料的摩擦材料，其调配了至少一种类型的羟基磷灰石和1～
10体积%的沸石。

[0006] 包括这些非铁金属纤维和/或颗粒以及非铁金属合金纤维和/或颗粒的摩擦材料，当与制动盘(disc rotor)和制动鼓等的匹配部件进行摩擦接触(engagement)时，在匹配部件的摩擦表面上形成非铁金属和非铁金属合金的薄的转移膜。然后，存在于摩擦材料的摩擦表面的转移膜和非铁金属及非铁金属合金组分产生一种附着摩擦，由此能够获得制动力。

[0007] 但是，非铁金属和非铁金属合金的附着摩擦的温度依赖性高。因此，随着摩擦材料的温度范围的不同，容易出现摩擦系数低下，制动力不稳定的问题。另外，匹配部件的磨耗粉粘附到摩擦材料上的金属捕集（metal catch）现象较易发生，由此最终导致划伤问题。

[0008] 此外，近些年，由于环境意识，不含重金属材料(如铜和铅)的摩擦材料变得越来越受期望。

[0009] 另一方面，无论铁类还是非铁类，为确保摩擦材料的机械强度将金属纤维和金属合金纤维用作纤维基材，而不使用金属和/或金属合金纤维，就存在不能获得足够的机械强度的问题。

[0010] 现有技术文献

[0011] [专利文献1]日本专利申请公开2001-107026

[0012] [专利文献2]日本专利申请公开2002-97455

[0013] [专利文献3]日本专利申请公开2010-285558

发明内容

[0014] 考虑到上述情况完成了本发明。本发明涉及用于汽车制动装置的盘式制动器垫和制动蹄的摩擦材料，本发明的目的在于提供具有足够稳定的制动力和足够机械强度的摩擦材料。

[0015] 为了保证没有金属和/或金属合金纤维的摩擦材料的足够的机械强度，添加相对大量的板状钛酸盐作为具有增强效果的无机填料。但是，在添加大量的板状钛酸盐时，在进行摩擦材料和匹配部件的摩擦接触时形成于匹配部件的摩擦表面上的板状钛酸盐转移膜过厚，结果摩擦系数降低，产生不能获得足够的制动力的问题。

[0016] 通常，为了调整合适的转移膜的厚度，采用增加研磨转移膜的研磨材料的量或添加更多硬的研磨材料的手段；但是，这些手段存在易产生制动噪音的问题。

[0017] 本发明的发明人认为，为了将板状钛酸盐转移膜调整为合适的厚度，与其研究研磨材料的添加量和类型，莫不如使板状钛酸盐转移膜的强度降低而更加有效，于是，以此为契机，通过专心研究得出了以下结果，将板状钛酸盐和含水硅酸镁结合，可形成板状钛酸盐和含水硅酸镁的复合转移膜，且比板状钛酸盐单独的转移膜强度低，从而发明人发现无需添加过多的研磨材料，也不必添加更硬的研磨材料，便可将转移膜控制在合适的厚度，由此完成了本发明。

[0018] 本发明是一种摩擦材料，该材料不包括铁金属、非铁金属和非铁金属合金，即不包括金属或金属合金，但是以特定平均粒径和特定的百分比含量包含板状钛酸盐和含水硅酸镁，并且基于下属技术：

[0019] 1)摩擦材料，其不包括金属或金属合金，其中摩擦材料包括含水硅酸镁和平均粒径为10～50μm的板状钛酸盐，板状钛酸盐和含水硅酸镁的含量相对于摩擦材料的总量为20～30体积%，板状钛酸盐和含水硅酸镁的体积比为12:1～5:1。

[0020] (2)上述(1)的摩擦材料，其中板状钛酸盐的平均粒径为20～40μm。

[0021] (3)上述(1)或(2)的摩擦材料，其中板状钛酸盐为六钛酸钾。

[0022] 本发明的目的在于提供具有足够和稳定的制动力和足够机械强度的摩擦材料。

附图说明

[0023] 图1为使用本发明的摩擦材料的盘式制动器垫的制造过程实例示图；

[0024] 图2示出了使用本发明的摩擦材料的盘式制动器垫的实例的立体图。

[0025] 图3为使用本发明的摩擦材料的制动蹄的制造过程的实例示图。

[0026] 图4示出了使用本发明的摩擦材料的制动蹄的实例的立体图。

具体实施方式

[0027] 在本发明中，摩擦材料进行如下调配：平均粒径10～50μm的板状钛酸盐，和含水硅酸镁总共占摩擦材料总量的20～30体积%，前述板状钛酸盐和前述含水硅酸镁的体积比为12:1～5:1。

[0028] 如果板状钛酸盐和含水硅酸镁的配比超出上述范围，摩擦材料不能获得足够的机械强度，耐磨损性变差，匹配部件的摩擦表面上形成的转移膜的强度过大的情形下，转移膜过厚，于是摩擦系数降低，结果，摩擦材料不能获得足够的制动力，而转移膜的强度变的过小的情形下，无法生成转移膜，于是摩擦系数降低，产生不能获得足够的制动力的问题。

[0029] 当上述板状钛酸盐使用大小为20～40μm的平均粒径时，制动力和机械强度的平衡优良，是优选的。另外，板状钛酸盐可以列举六钛酸钾、八钛酸钾、钛酸锂钾、钛酸镁钾等，但是使用具有高耐热性的六钛酸钾时具有优良的耐磨损性，因此是优选的。

[0030] 在此，本发明中的平均粒径是通过激光衍射式粒径分布测定方法测定的50%粒径的数值。

[0031] 除了上述板状钛酸盐和含水硅酸镁之外，本发明的摩擦材料还包括通常用于摩擦材料的材料，如，有机纤维和无机纤维等的纤维基材；热固性树脂等的粘合剂；和有机填料、无机填料和润滑剂等的摩擦改良剂。

[0032] 纤维基材可以是芳香族聚酰胺纤维和丙烯酸类纤维等的有机纤维，以及碳纤维、陶瓷纤维和岩棉等的无机纤维，并且这些纤维可以单独或组合使用。为了确保足够的机械强度，纤维基材的含量优选相对于摩擦材料的总量为5～60体积%，更优选相对于摩擦材料的总量为10～50体积%。

[0033] 粘合剂可以是如酚醛树脂或环氧树脂等的热固性树脂，用腰果壳油、硅油和各种弹性体等将这些热固性树脂改性获得的树脂以及通过在热固性树脂中将各种弹性体和氟化聚合物分散获得的树脂。这些树脂可以单独或组合使用。

[0034] 为了保证足够的机械强度和耐磨性，粘合剂的含量优选相对于摩擦材料的总量为10～30体积%，更优选相对于摩擦材料的总量为12～25体积%。

[0035] 摩擦改良剂可以是腰果壳油摩擦粉、橡胶粉(轮胎胎面胶的粉碎橡胶粉)和各种未硫化的橡胶颗粒以及各种硫化的橡胶颗粒等的有机填料；硫酸钡、碳酸钙、氢氧化钙、蛭石和云母等的无机填料；以及二硫化钼、硫化锡、硫化锌和硫化铁等的润滑剂。这些摩擦材料可以单独或组合使用。

[0036] 摩擦改良剂的含量可以根据期望的摩擦特性进行调整，但是优选相对于摩擦材料的总量为40～70体积%，更优选相对于摩擦材料的总量为50～70体积%。

[0037] 本发明的摩擦材料通过以下步骤来制造：搅拌预定量的上述板状钛酸盐、含水硅酸镁、纤维基材、粘合剂和摩擦改良剂的混合物的混合步骤；将获得的摩擦材料原料混合物填充到热成形模具中使其热压成型的热压成型步骤；加热所述获得成型品至完成粘合剂的固化的热处理步骤；和形成研磨表面的研磨步骤。必要时，在热压缩成型步骤之前，可以实施将摩擦材料原料造粒的造粒步骤和通过将摩擦材料原料混合物或造粒后摩擦材料原料混合物填入预成型模具的形成预成型产品的预成型步骤，并且在热压成型步骤之后，进行涂布步骤、涂布后烘焙步骤和/或焦化步骤(scorching step)。

[0038] 在制造盘式制动器垫时，在热压成型步骤中，将已经清洁的、经表面处理的并且在其上涂有胶粘剂的金属背板(例如钢背板)叠加在上述摩擦材料原料混合物或造粒后的摩擦材料原料混合物和预成型的部件上来实施成型步骤。

[0039] 实施例

[0040] 在以下章节中，提供了实施例和比较例，并且对本发明进行了详细的说明；但是，本发明并不限于以下的描述。

[0041] [根据实施例1～9和比较例1～7的摩擦材料的制造方法]

[0042] 使用Loedige搅拌器将表1和表2中所示的摩擦材料组合物搅拌5分钟，并将混合物在预成型模具中在10MPa下加压1分钟。该预成型产品被叠加在已经清洁的、经表面处理的并且在其上涂有粘着剂的钢背板上，并且在热成型模具中将带有背板的预成型产品在150℃的成型温度下加热同时在40MPa的成型压力下加压10分钟。然后，得到的产品在200℃下热处理(后固化)5小时并且将其研磨以制成汽车盘式制动器垫(参见实施例1～
9和比较例1～7)。对机械强度、耐磨损性、制动力和制动力的稳定性进行评估。评估结果参见表1和2。

[0043] 表1

[0044]

[0045] 表2

[0046]

[0047] 表3

[0048]

[0049] 根据表1和2的评估结果，本发明的摩擦材料显示出足够稳定的制动力和有效的机械强度。

[0050] 工业应用性

[0051] 本发明的摩擦材料是有实用价值的摩擦材料，可以用在汽车制动装置的盘式制动器和鼓式制动器上，并且同时充分满足了目前对没有铜和铅等的重金属的摩擦材料的需求。

[0052] 附图标记

[0053] 1.盘式制动器垫

[0054] 2.背板

[0055] 3.摩擦材料

[0056] 4.制动蹄

[0057] 5.制动蹄体

[0058] 6.摩擦材料（内层）

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