專利名稱：摩擦材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種其中在高溫下的抗衰退性得以改進(jìn)的摩擦材料，并且更加具體地涉及一種被用于車輛、鐵道車輛、工業(yè)機(jī)器等的制動(dòng)墊、制動(dòng)襯片、離合器襯片等的摩擦材料。
背景技術(shù)：
被用于諸如盤式制動(dòng)器和鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)器、離合器等的摩擦材料包括用于增強(qiáng)作用的纖維材料、提供摩擦效果并且改進(jìn)其摩擦性能的摩擦改進(jìn)劑和將各成分一體化的粘合劑。在當(dāng)前使用的摩擦材料之中，主要使用的是使用諸如芳綸和陶瓷纖維的纖維材料并且具有穩(wěn)定的摩擦系數(shù)和適當(dāng)?shù)募饨信c抖動(dòng)特性的無石棉有機(jī)物(Non-Asbestos-Organic)基摩擦材料(在下文中，被稱作“ΝΑ0材料”)。近年來，對于摩擦材料的性能的需要日益地增加，并且需要在高溫下具有抗衰退性的摩擦材料。專利文獻(xiàn)I公開了一種這樣一種摩擦材料，其通過混合具有1400到1750°C的熔點(diǎn)的金屬材料而獲得并且即使在高于300°C的高溫下也具有適當(dāng)?shù)哪Σ料禂?shù)。專利文獻(xiàn)2公開了這樣一種摩擦材料，其通過在無機(jī)摩擦改進(jìn)劑的一部分中混合α -氧化鋁和Y-氧化鋁并且在粘合劑的一部分中使用含硅苯酚樹脂而形成，在高負(fù)載、高速和高溫下呈現(xiàn)較輕的效果劣化并且具有優(yōu)良的μ-穩(wěn)定性、抗衰退性和μ-累積性(buildup)。而且，專利文獻(xiàn)3公開了:通過添加焦磷酸鈣而解決解決了當(dāng)在高溫下衰退之后維持加壓停止?fàn)顟B(tài)時(shí)所引起的、摩擦材料附著到相對部件(當(dāng)添加作為針對由衰退現(xiàn)象而弓丨起的摩擦系數(shù)降低的措施的冰晶石時(shí)，這是成問題的)的問題。引用列表

[專利文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)I] JP-A-2007-314598[專利文獻(xiàn)2] JP-A-2004-346179[專利文獻(xiàn)3]JP-A-2009_13281
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題然而，關(guān)于在700°C的區(qū)域中的高溫(在下文中，被稱作“非常高的溫度”)下的高速度和高減速度的重復(fù)制動(dòng)測試，該測試要求比在傳統(tǒng)上要求的、在高溫下的抗衰退性更加嚴(yán)格的抗衰退性，并沒有任何摩擦材料呈現(xiàn)足夠的結(jié)果。傳統(tǒng)的摩擦材料不能在非常高的溫度下經(jīng)受衰退測試并且制動(dòng)距離增加，從而傳統(tǒng)的摩擦材料不能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)值。相應(yīng)地，本發(fā)明已經(jīng)被實(shí)現(xiàn)用于解決以上問題。本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種即使在700°C區(qū)域中的非常高的溫度下也具有適當(dāng)?shù)目顾ネ诵院透吣Σ翉?qiáng)度的摩擦材料。解決問題的方案本發(fā)明人從所有的角度研究了摩擦材料并且發(fā)現(xiàn)包含以下四種成分的摩擦材料實(shí)現(xiàn)了以上目的。即，本發(fā)明如下。(I) 一種摩擦材料，包括:纖維材料；摩擦改進(jìn)劑；和粘合劑,其中該摩擦材料包含鈦酸鉀粉末、鋼纖維、焦磷酸鈣和氧化鐵。(2)在以上(I)中描述的摩擦材料中，鈦酸鉀粉末的數(shù)量為10到30質(zhì)量％。(3)在以上(I)或者(2)中描述的摩擦材料中，鋼纖維的數(shù)量為I到7質(zhì)量％。(4)在以上(I)到(3)之一中描述的摩擦材料中，焦磷酸鈣的數(shù)量為5到20質(zhì)量％。(5)在于以上(I)到(4)之一中描述的摩擦材料中，氧化鐵的數(shù)量為I到5質(zhì)量％。本發(fā)明的有利效果包含了以上四種成分，從而即使在700°C的非常高的溫度下，適當(dāng)?shù)目顾ネ诵砸驳靡源_保并且摩擦材料自身的強(qiáng)度也得以改進(jìn)。結(jié)果，獲得了具有改進(jìn)的耐磨特性的摩擦材料。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種即使在700°C區(qū)域中的非常高的溫度下也具有適當(dāng)?shù)目顾ネ诵院透吣Σ翉?qiáng)度的摩擦材料。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的摩擦材料是至少包括纖維材料、摩擦改進(jìn)劑和粘合劑的摩擦材料。該摩擦材料通常包括:用于增強(qiáng)摩擦材料的纖維材料；用于使摩擦材料中包含的材料一體化的粘合劑；和在某些場合下被稱作摩擦改進(jìn)劑、固體潤滑劑、過濾劑等的、用于向摩擦材料提供摩擦效果并且改進(jìn)摩擦材料的摩擦性能的各種固體粉末材料。在本發(fā)明中，它們不被特別地加以區(qū)分，并且將除了纖維材料和粘合劑之外的、用于向摩擦材料提供摩擦效果并且改進(jìn)摩擦材料的摩擦性能的固體粉末狀材料統(tǒng)稱為“摩擦改進(jìn)劑”。在本發(fā)明中使用的鈦酸鉀被以粉末的形式添加，并且其初級顆粒的中值直徑優(yōu)選地為6到20 μ mo包含粒狀的鈦酸鉀，從而摩擦材料被更加緊密地填充，并且骨架形成作用力增加。由此，能夠提高在非常高的溫度下的制動(dòng)次數(shù)。在整個(gè)摩擦材料中的鈦酸鉀的混合數(shù)量優(yōu)選地為10到30質(zhì)量％,更加優(yōu)選地為15到25質(zhì)量％。當(dāng)混合數(shù)量為10質(zhì)量％或者更多時(shí)，獲得了充分的骨架形成作用力并且適當(dāng)?shù)目顾ネ诵杂纱说靡源_保。而且，當(dāng)混合數(shù)量為30質(zhì)量％或者更低時(shí)，耐磨性變得更加有利。在本發(fā)明中使用的鋼纖維不被特別地限制，只要它是通常在本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域中使用的即可。在整個(gè)摩擦材料中鋼纖維的混合數(shù)量優(yōu)選地為I到7質(zhì)量％，更加優(yōu)選地為2到5質(zhì)量％。在本發(fā)明中，鋼纖維進(jìn)一步改進(jìn)由鈦酸鉀粉末等提供的骨架形成作用力。當(dāng)混合數(shù)量為I質(zhì)量％或者更多時(shí)，充分地獲得了改進(jìn)骨架形成作用力的效果，從而適當(dāng)?shù)目顾ネ诵缘靡源_保。當(dāng)混合數(shù)量為7質(zhì)量％或者更低時(shí)，難以發(fā)生與相對摩擦材料的同種摩擦效果，耐磨性不發(fā)生劣化并且獲得了適當(dāng)?shù)男Ч?。鋼纖維的混合數(shù)量越多，衰退的μ保持力變得越高。然而，轉(zhuǎn)子的磨損量也趨向于增加。鋼纖維的平均纖維直徑和平均纖維長度不受特別地限制。然而，平均纖維直徑優(yōu)選地為10到600 μ m并且平均纖維長度為0.5到20mmo在本發(fā)明中使用的焦磷酸鈣以粉末的形式添加，并且其平均直徑優(yōu)選地為6到25 μ m。添加焦磷酸鈣，從而在非常高的溫度下的抗衰退性得以改進(jìn)。這是因?yàn)閴|片的骨架形成作用力得以改進(jìn)。焦磷酸鈣的混合數(shù)量優(yōu)選地為5到20質(zhì)量％，更加優(yōu)選地為5到15質(zhì)量％。在這個(gè)范圍中，耐磨性不發(fā)生劣化并且有效地獲得了骨架形成作用力，從而確保了適當(dāng)?shù)目顾ネ诵?。在本發(fā)明中使用的氧化鐵可以是Fe2O3或者Fe304。包含氧化鐵，從而摩擦材料增密，并且在非常高的溫度下的墊片的磨損量由此降低。氧化鐵的顆粒直徑優(yōu)選地為0.2到LOum0在其中氧化鐵的顆粒直徑太大的情形中，墊片磨損和轉(zhuǎn)子磨損這兩者均趨向于增力口。而且，氧化鐵在整個(gè)摩擦材料中的混合數(shù)量優(yōu)選地為I到5質(zhì)量％，更加優(yōu)選地為I到3質(zhì)量％。在其中混合數(shù)量為I質(zhì)量％或者更多的情形中，足夠地展示了增密摩擦材料的效果，從而確保了有利的耐磨性。在其中混合數(shù)量為5質(zhì)量％或者更低的情形中，有利地展示了氧化鐵的研磨效果并且耐磨性也沒有不利地受到影響。在本發(fā)明中使用的纖維材料不受特別地限制。即，使用通常在本發(fā)明技術(shù)領(lǐng)域中使用的纖維材料。例如，可以使用芳族聚酰胺纖維、諸如耐火丙烯酸纖維的有機(jī)纖維、諸如銅纖維和黃銅纖維的金屬纖維、鈦酸鉀纖維、Al2O3-SiO2基陶瓷纖維、生物可溶性陶瓷纖維、玻璃纖維和諸如碳纖維的無機(jī)纖維?？梢允褂闷渲幸环N或者是可以使用其中兩種或者更多種的組合。纖維材料的長度優(yōu)選地為100到2500 μ m并且其直徑優(yōu)選地為3到600 μ m。在整個(gè)摩擦材料中纖維材料(排除鋼纖維)的混合數(shù)量優(yōu)選地為I到30質(zhì)量％，更加優(yōu)選地為5到15質(zhì)量％。作為在本發(fā)明中使用的粘合劑，可以使用通常地在摩擦材料中使用的眾所周知的粘合劑。例如，可以使用苯酚樹脂、三聚氰胺樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺樹脂、諸如改性環(huán)氧苯酚樹脂、改性油苯酚樹脂、改性烷基苯酚樹脂和腰果油(cashew)改性苯酚樹脂的各種改性苯酚樹脂、諸如NBR的熱固性樹脂?？梢允褂闷渲幸环N或者可以使用其中兩種或者更多種的組合。粘合劑的混合數(shù)量·不受特別地限制。然而，其在整個(gè)摩擦材料中的混合數(shù)量優(yōu)選地為5到20質(zhì)量％，更加優(yōu)選地為5到10質(zhì)量％。在本發(fā)明中，作為用于提供摩擦效果并且改進(jìn)其摩擦性能的摩擦改進(jìn)劑，除了以上混合成分，根據(jù)各種意圖，能夠在通常的摩擦材料中使用各種摩擦改進(jìn)劑。能夠使用被稱作研磨材料、填料、固體潤滑劑等的各種固體粉末材料。例如，可以使用諸如碳酸鈣、硫酸鋇、氫氧化鈣、硫酸鐵、硫酸銅、氧化硅、金屬粉末(銅、鋁、青銅、鋅等)、蛭石、云母等的無機(jī)填料，諸如氧化鋁、氧化鎂、氧化鋯、氧化鉻、亞鉻酸鹽等的研磨材料，各種橡膠粉末(橡膠粉塵、輪胎粉末等)、諸如腰果油粉塵、三聚氰胺粉塵等的有機(jī)填料、諸如石墨、二硫化鑰等的固體潤滑劑。根據(jù)對于產(chǎn)品要求的摩擦特性，例如摩擦系數(shù)、耐磨性、振動(dòng)特性、尖叫特性等，可以使用其中之一或者使用其中兩種或者更多種的組合。在包括以上混合成分的整個(gè)摩擦材料中，摩擦改進(jìn)劑的混合數(shù)量優(yōu)選地為50到90質(zhì)量％，更加優(yōu)選地為70到90質(zhì)量％。為了制造本發(fā)明的摩擦材料，纖維材料、摩擦改進(jìn)劑和粘合劑以預(yù)定數(shù)量混合，并且根據(jù)通常的制造方法，使其混合物預(yù)先形成、熱成型、固化和研磨。能夠通過以下過程制造具有摩擦材料的制動(dòng)墊。使通過壓板機(jī)形成為具有預(yù)定形狀的壓力板受到脫脂和底漆處理，并且向其涂布粘合劑。使壓力板和摩擦材料的預(yù)成形體(performer)在140到17(TC的成形溫度和30到80Mpa的成形壓力下經(jīng)歷熱壓成形過程達(dá)2到10分鐘，從而被一體地固定到彼此。在150到300°C的溫度下對所獲得的成型產(chǎn)品執(zhí)行后固化(after-curing)達(dá)I到4個(gè)小時(shí),并且最后執(zhí)行精整處理。實(shí)施例在下面，描述了實(shí)施例和對照實(shí)例以具體地解釋本發(fā)明。然而，應(yīng)該指出，本發(fā)明不限于以下實(shí)施例。而且，利用激光衍射顆粒尺寸分布方法測量鈦酸鉀粉末、焦磷酸鈣和氧化鐵的平均顆粒直徑，并且累積分布曲線的50%的顆粒尺寸的數(shù)值被用作中值直徑。而且，利用光學(xué)計(jì)量器測量鋼纖維的平均纖維直徑和平均纖維長度。實(shí)施例1到23和對照實(shí)例I到4通過利用高速混合器混合具有在表格I到3中描述的混合比率的原材料達(dá)五分鐘，在40MPa的成形壓力和5分鐘的成形時(shí)間的條件下將其成形并且在250°C的溫度下執(zhí)行后固化達(dá)2個(gè)小時(shí)而制造所述摩擦材料。[表格I]

權(quán)利要求
1.一種摩擦材料，包括:纖維材料；摩擦改進(jìn)劑；和粘合劑，其中，所述摩擦材料包含鈦酸鉀粉末、鋼纖維、焦磷酸鈣和氧化鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩擦材料,其中所述鈦酸鉀粉末的數(shù)量為10到30質(zhì)量％。
3.根據(jù)權(quán)利 要求1或者2所述的摩擦材料，其中所述鋼纖維的數(shù)量為I到7質(zhì)量％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3之一所述的摩擦材料，其中所述焦磷酸 丐的數(shù)量為5到20質(zhì)量％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4之一所述的摩擦材料，其中所述氧化鐵的數(shù)量為I到5質(zhì)量％。
全文摘要
提供了一種即使在700℃的區(qū)域中的非常高的溫度下也具有適當(dāng)?shù)目顾ネ诵院透吣p強(qiáng)度的摩擦材料。本發(fā)明的摩擦材料包括纖維基材、摩擦改進(jìn)劑和粘合劑。該摩擦材料包含鈦酸鉀粉末、鋼纖維、焦磷酸鈣和氧化鐵。
文檔編號C09K3/14GK103080266SQ201180042629
公開日2013年5月1日 申請日期2011年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月3日
發(fā)明者端野直輝, 緒方義夫, 福井孝之, 望田昌弘, 高橋靖則 申請人:日產(chǎn)自動(dòng)車株式會社, 曙制動(dòng)器工業(yè)株式會社