專利名稱：摩擦材組合物及使用摩擦材組合物的摩擦材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于汽車等制動(dòng)所用的盤式制動(dòng)器摩擦塊、制動(dòng)摩擦襯片等摩擦材的摩擦材組合物及使用摩擦材組合物的摩擦材。
背景技術(shù)：
在汽車等中，其制動(dòng)使用盤式制動(dòng)器摩擦塊、制動(dòng)摩擦襯片等摩擦材，目前所使用的摩擦材，例如盤式制動(dòng)器摩擦塊，以使用芳族聚酰胺纖維、礦物纖維等纖維狀物質(zhì)、漆酚粉劑(Cashew dust)、石墨等摩擦調(diào)整劑，制動(dòng)時(shí)很少發(fā)生鳴音或怪音的非石棉有機(jī)(以下稱NAO材料)系的盤式制動(dòng)器摩擦塊為主流(例如參照特開(kāi)平2-132175號(hào)公報(bào)(第1-3頁(yè))及特開(kāi)平6-184525號(hào)公報(bào)(第1-3頁(yè)))。
然而，近年對(duì)制動(dòng)器的性能要求有日益增高的傾向，特別是要求進(jìn)一步提高制動(dòng)有效性和音振(怪音、鳴音、振動(dòng)等)的性能。如上所述的以往的NAO材系的盤式制動(dòng)器摩擦塊就有必要提高其在高負(fù)荷、高速、高溫時(shí)等情況下的制動(dòng)有效性。
另外，優(yōu)選的是，駕駛員踩制動(dòng)踏板使車輛減速時(shí)，即使保持恒定的踏板踩踏力，也有隨著制動(dòng)時(shí)間的延長(zhǎng)，制動(dòng)有效性增高的傾向(以下稱為摩擦系數(shù)(μ)瞬間增大制動(dòng)效應(yīng))，使駕駛員得到安心感。
但是，例如對(duì)車速?gòu)?0km/h以恒定的踩踏力制動(dòng)的狀況加以考慮時(shí)，在車速50km/h→大約20km/h的制動(dòng)過(guò)程中，最好具有瞬間增大制動(dòng)效應(yīng)的傾向，而在車速20km/h→0km/h的即將停止之前，希望最好抑制怪音或鳴音的發(fā)生，從而使μ瞬間增大制動(dòng)效應(yīng)緩解或是沒(méi)有。
在此，在以往的NAO材系的盤式制動(dòng)器摩擦塊中，為得到μ瞬間增大制動(dòng)效應(yīng)，以添加高莫氏硬度的磨削劑為手段，而此時(shí)，由于μ瞬間增大制動(dòng)效應(yīng)一直持續(xù)到即將停止之前，就會(huì)有容易發(fā)生怪音或鳴音的傾向。
并且，作為針對(duì)于上述音振的近年來(lái)的課題之一，把車輛放置數(shù)小時(shí)以上的時(shí)間，制動(dòng)器在冷卻至周圍環(huán)境溫度并吸濕后制動(dòng)(breaking)時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)開(kāi)始幾次的制動(dòng)中容易提高制動(dòng)有效性(以下稱放置后μ提高)，但此時(shí)會(huì)發(fā)生制動(dòng)鳴音的事例(以下稱為冷鳴音)，要求對(duì)其進(jìn)行改善。
在圖1及圖2中以制動(dòng)時(shí)間和摩擦系數(shù)μ的關(guān)系表示μ瞬間增大制動(dòng)效應(yīng)。其中圖1表示了以往產(chǎn)品的μ瞬間增大制動(dòng)效應(yīng)，圖2表示了理想型的μ瞬間增大制動(dòng)效應(yīng)，圖1和圖2都可以看出，μ相對(duì)于制動(dòng)時(shí)間的提高，但圖1中具有μ瞬間增大制動(dòng)效應(yīng)持續(xù)到即將停止前、容易發(fā)生怪音或鳴音的傾向。與此相反，圖2中表示了車速在大約20km/h→0km/h的即將停止前，減緩了μ瞬間增大制動(dòng)效應(yīng)，減少了怪音或鳴音的發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種摩擦材組合物，其在高負(fù)荷、高速、高溫時(shí)等情況下制動(dòng)有效性低下的情況少、μ的穩(wěn)定性、耐衰減性及μ瞬間增大制動(dòng)效應(yīng)優(yōu)良、并且可以抑制車輛放置后μ瞬間增大制動(dòng)效應(yīng)的提高從而使冷鳴音很少發(fā)生，且所述摩擦材組合物適用于摩擦材。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種μ的穩(wěn)定性、耐衰減性及μ瞬間增大制動(dòng)效應(yīng)特別優(yōu)良且適用于摩擦材的摩擦材組合物。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種μ的穩(wěn)定性、耐衰減性及μ瞬間增大制動(dòng)效應(yīng)優(yōu)良、很少發(fā)生冷鳴音的摩擦材。
為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供一種摩擦材組合物，含有除石棉之外的纖維狀物質(zhì)、無(wú)機(jī)摩擦調(diào)整劑、有機(jī)摩擦調(diào)整劑和粘合劑，其中無(wú)機(jī)摩擦調(diào)整劑的一部分組合使用α氧化鋁和γ氧化鋁，該α氧化鋁和γ氧化鋁的重量比例α氧化鋁∶γ氧化鋁是1∶20～1∶5，并且粘合劑的一部分或者全部使用含硅酮的酚醛樹(shù)脂。
另外，本發(fā)明的摩擦材組合物中，α氧化鋁和γ氧化鋁的總含量占整個(gè)組合物的1～10重量％。
此外，本發(fā)明提供對(duì)上述的摩擦材組合物進(jìn)行加熱加壓成型而得到的摩擦材。
并且，本發(fā)明的上述摩擦材是盤式制動(dòng)器摩擦塊和制動(dòng)摩擦襯片。
本發(fā)明的摩擦材組合物，在高負(fù)荷、高速、高溫時(shí)等情況下制動(dòng)有效性低下的情況很少、μ的穩(wěn)定性、耐衰減性和μ瞬間增大制動(dòng)效應(yīng)優(yōu)良、并且通過(guò)抑制車輛放置后μ的提高從而使冷鳴音很少發(fā)生，且所述摩擦材組合物適用于摩擦材。
本發(fā)明提供的摩擦材組合物，μ的穩(wěn)定性、耐衰減性及μ瞬間增大制動(dòng)效應(yīng)特別優(yōu)良且適用于摩擦材。
另外，本發(fā)明的摩擦材，μ的穩(wěn)定性、耐衰減性及μ瞬間增大制動(dòng)效應(yīng)優(yōu)良、很少發(fā)生冷鳴音、工業(yè)適用性很好。


圖1是以制動(dòng)時(shí)間和μ的關(guān)系表示以往產(chǎn)品的μ瞬間增大制動(dòng)效應(yīng)的圖表。
圖2是以制動(dòng)時(shí)間和μ的關(guān)系表示理想型的μ瞬間增大制動(dòng)效應(yīng)的圖表。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的摩擦材組合物含有除石棉之外的纖維狀物質(zhì)、無(wú)機(jī)摩擦調(diào)整劑、有機(jī)摩擦調(diào)整劑和粘合劑，其中無(wú)機(jī)摩擦調(diào)整劑的一部分含有α氧化鋁和γ氧化鋁。
本發(fā)明中，無(wú)機(jī)摩擦調(diào)整劑的一部分所使用的α氧化鋁和γ氧化鋁的重量比例α氧化鋁∶γ氧化鋁是1∶20～1∶5的范圍，優(yōu)選1∶17～1∶8的范圍，更優(yōu)選1∶15～1∶10的范圍。α氧化鋁的比例多于1∶5時(shí)，μ的瞬間增大制動(dòng)效應(yīng)持續(xù)到即將停止前，容易發(fā)生制動(dòng)鳴音或低頻怪音，另一方面，α氧化鋁的比例低于1∶20時(shí)，μ的瞬間增大制動(dòng)效應(yīng)不充分。
此外，α氧化鋁和γ氧化鋁的總含量?jī)?yōu)選占整個(gè)組合物的1～10重量％的范圍，更優(yōu)選2～9重量％的范圍，再優(yōu)選3～8重量％的范圍?？偤辛康陀?重量％時(shí)，有會(huì)產(chǎn)生在高負(fù)荷、高速、高溫時(shí)等情況下制動(dòng)有效性低下，耐衰減性惡化的傾向，超過(guò)10重量％時(shí)，有會(huì)容易產(chǎn)生鳴音或怪音的傾向。本發(fā)明中使用的α氧化鋁是氧化鋁磨料等，晶格常數(shù)a＝5.14，本發(fā)明中使用的γ氧化鋁是活性氧化鋁等，是具有晶格缺陷的尖晶石型結(jié)構(gòu)，晶格常數(shù)a＝7.75～8.08。
并且，本發(fā)明的進(jìn)一步特征是粘合劑的一部分或者全部使用了含有硅酮的酚醛樹(shù)脂。不使用含硅酮的酚醛樹(shù)脂的情況下，例如如果所得的摩擦材為盤式制動(dòng)器摩擦塊，放置后的低速、低減速度條件(20km/h、0.2G)的摩擦系數(shù)大幅上升，冷鳴音的發(fā)生頻率增高。作為該含硅酮的酚醛樹(shù)脂，優(yōu)選使硅酮油分散或者改性的酚醛樹(shù)脂、含有硅酮橡膠的酚醛樹(shù)脂。含硅酮的酚醛樹(shù)脂優(yōu)選含量占整個(gè)組合物的2～15重量％的范圍，較優(yōu)選含有4～13重量％的范圍。作為該含硅酮的酚醛樹(shù)脂，如可以列舉三井化學(xué)工業(yè)(株)制的商品名RX2325C等。向酚醛樹(shù)脂中添加硅酮油時(shí)，其量對(duì)于含硅酮的酚醛樹(shù)脂的總量為1～20重量％，向酚醛樹(shù)脂中添加硅酮橡膠時(shí)，其量對(duì)于含硅酮的酚醛樹(shù)脂的總量為1～30重量％。
本發(fā)明中所用的材料除上述的α氧化鋁、γ氧化鋁及含硅酮的酚醛樹(shù)脂之外，可使用一般公知的材料，如銅纖維、黃銅纖維、磷青銅纖維、芳族聚酰胺纖維、丙烯酸纖維、碳纖維、陶瓷纖維、礦毛纖維(rock wool)、鈦酸鉀纖維、碳酸鈣須晶、碳酸鎂須晶等纖維狀物質(zhì)，硫酸鋇、碳酸鈣、碳酸鎂、氧化鈣、氫氧化鈣、蛭石、云母、硅灰石、α及γ以外的氧化鋁、二氧化硅、氧化鋯、鋯石、氧化鎂、氧化鐵、硫化鐵、硫化錫、三硫化銻、二硫化鉬、石墨、焦炭等無(wú)機(jī)摩擦調(diào)整劑，各種橡膠粉、漆酚粉劑等有機(jī)摩擦調(diào)整劑、三聚氰胺樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂、呋喃樹(shù)脂等熱固性樹(shù)脂和彈性體改性酚醛樹(shù)脂等粘合劑，并根據(jù)需要使用銅粉、黃銅粉、鋅粉等金屬粉。
上述的纖維狀物質(zhì)的含有量，從機(jī)械強(qiáng)度等方面出發(fā)，優(yōu)選設(shè)定為占整個(gè)組合物的5～40重量％，更優(yōu)選設(shè)定為10～35重量％，再優(yōu)選設(shè)定為15～30重量％。無(wú)機(jī)摩擦調(diào)整劑的含有量，根據(jù)特性優(yōu)選設(shè)定為占整個(gè)組合物的20～80％重量，更優(yōu)選設(shè)定為30～70重量％，再優(yōu)選設(shè)定為40～60重量％。有機(jī)摩擦調(diào)整劑的含有量，從對(duì)象材料磨耗量考慮，優(yōu)選設(shè)定為占整個(gè)組合物的2～25重量％，更優(yōu)選設(shè)定為4～23重量％，再優(yōu)選設(shè)定為6～21重量％。從耐磨耗性等方面出發(fā)，粘合劑的含有量?jī)?yōu)選設(shè)定為占整個(gè)組合物的2～15重量％，更優(yōu)選設(shè)定為3～14重量％，再優(yōu)選設(shè)定為4～13重量％。
將這些材料進(jìn)行摻混，使得整個(gè)組合物為100重量％。
本發(fā)明的摩擦材是通過(guò)均一混合上述材料(摩擦材組合物)，將該混合物預(yù)成型、然后在模具中插設(shè)金屬襯里和預(yù)成型體后，通過(guò)加熱加壓成型法進(jìn)行成型，然后進(jìn)行加熱處理，根據(jù)需要進(jìn)行焦燒處理(scorch treatment)以除去表面的有機(jī)材料從而形成的。
此外，成型時(shí)的加熱溫度優(yōu)選130～170℃，更優(yōu)選140～160℃。壓力優(yōu)選20～60MPa，更優(yōu)選30～50Mpa。加熱處理溫度優(yōu)選180～300℃，較優(yōu)選200～250℃。此外，焦燒處理可采用將摩擦部件放在加熱板上的方法、通過(guò)氣體火焰等直接火進(jìn)行加熱的加熱方法、遠(yuǎn)紅外線等的輻射熱的加熱方法，并不特別局限于此。關(guān)于焦燒處理的條件最好選定適合其材質(zhì)的條件進(jìn)行處理。
(實(shí)施例)以下以實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明。
實(shí)施例1～5、比較例1～5混合表1及表2所示的材料，在混合機(jī)中以3000r/min的轉(zhuǎn)速混合4分鐘而得到摩擦材組合物。然后將摩擦材組合物預(yù)成型為規(guī)定的形狀后，在模具中插設(shè)金屬襯里和預(yù)成型體，在140±5℃和50MPa的條件下加熱加壓成型10分鐘，進(jìn)而在230℃加熱處理5分鐘，冷卻后拋光從而得到盤式制動(dòng)器摩擦塊。
表1 (單位重量％)

表2 (單位重量％)

然后，測(cè)定本發(fā)明實(shí)施例的盤式制動(dòng)器摩擦塊(摩擦材)和比較例的盤式制動(dòng)器摩擦塊(摩擦材)的制動(dòng)有效性、μ瞬間增大制動(dòng)效應(yīng)和冷鳴音。其結(jié)果如表2所示。此外試驗(yàn)條件如下。
(1)制動(dòng)有效性、冷鳴音按照J(rèn)ASO C406-87的乘用車制動(dòng)裝置動(dòng)力計(jì)試驗(yàn)方法進(jìn)行動(dòng)力試驗(yàn)，比較在通常條件(50km/h、0.3G)、高速、高減速度條件(180km/h、0.6G)的平均μ及第一次衰減試驗(yàn)時(shí)的最低μ。
并且，JASO C406-87的試驗(yàn)結(jié)束后，將試驗(yàn)機(jī)在5℃和40％RH的環(huán)境中放置2小時(shí)，放置后在低速、低減速度條件(20km/h、0.2G)下進(jìn)行15次制動(dòng)試驗(yàn)。以其初次制動(dòng)時(shí)的μ和通常條件(50km/h、0.3G)的μ的差比較放置后的μ的提高量，并比較冷鳴音的發(fā)生頻率。
(2)μ瞬間增大制動(dòng)效應(yīng)使用日產(chǎn)自動(dòng)車(株)制的FF車(排氣量2500CC級(jí))，進(jìn)行實(shí)車試驗(yàn)。在車速50km/h，初期減速度以0.2G為目標(biāo)的恒定踩踏力制動(dòng)試驗(yàn)中，根據(jù)相對(duì)制動(dòng)時(shí)間的減速度的提高計(jì)算出μ瞬間增大制動(dòng)效應(yīng)量。此時(shí)，計(jì)算出車速50km/h→20km/h的μ瞬間增大制動(dòng)效應(yīng)量與車速20km/h→0km/h的μ瞬間增大制動(dòng)效應(yīng)量。
表3

表3的判斷標(biāo)準(zhǔn)如下所示。
顯示出在高速、高減速度條件(180km/h、0.6G)的平均摩擦系數(shù)、第一次的衰減試驗(yàn)時(shí)的最低摩擦系數(shù)及實(shí)車試驗(yàn)中，車速50km/h→20km/h的μ瞬間增大制動(dòng)效應(yīng)量越大越好，車速20km/h→0km/h的μ瞬間增大制動(dòng)效應(yīng)量、放置后μ提高量及冷鳴音的發(fā)生頻率越小越好。
此外，通過(guò)下述數(shù)學(xué)式1求出冷鳴音的發(fā)生頻率。
數(shù)學(xué)式1如表3所示，本發(fā)明實(shí)施例的盤式制動(dòng)器摩擦塊在高速、高減速度條件(180km/h、0.6G)及衰減條件下的制動(dòng)有效性較好，并且在實(shí)車試驗(yàn)中，車速50km/h→20km/h的μ瞬間增大制動(dòng)效應(yīng)量明顯很大。另外明顯發(fā)現(xiàn)在車速20km/h→0km/h時(shí)的μ瞬間增大制動(dòng)效應(yīng)量與車速50km/h→20km/h的μ瞬間增大制動(dòng)效應(yīng)量相比較小，并且放置后的低速、低減速度條件(20km/h、0.2G)下的摩擦系數(shù)提高也減小、冷鳴音的發(fā)生頻率明顯降低。
與此同時(shí)，比較例1的盤式制動(dòng)器摩擦塊在高速、高減速度條件(180km/h、0.6G)及衰減條件下的制動(dòng)有效性較差，放置后的低速、低減速度條件(20km/h、0.2G)的摩擦系數(shù)的提高較大。比較例2及比較例5的盤式制動(dòng)器摩擦塊在放置后的低速、低減速度條件(20km/h、0.2G)下的摩擦系數(shù)的提高較大，冷鳴音的發(fā)生頻率高，比較例3的盤式制動(dòng)器摩擦塊在車速20km/h→0km/h時(shí)的μ瞬間增大制動(dòng)效應(yīng)量與車速50km/h→20km/h的μ瞬間增大制動(dòng)效應(yīng)量相比較大，所以擔(dān)心發(fā)生鳴音或怪音。并且，比較例4的盤式制動(dòng)器摩擦塊產(chǎn)生了在車速50km/h→20km/h時(shí)的μ瞬間增大制動(dòng)效應(yīng)量不充分的缺點(diǎn)。
此外，含有占整個(gè)組合物的0.9重量％的α氧化鋁及γ氧化鋁的參考例1的盤式制動(dòng)器摩擦塊，與本發(fā)明實(shí)施例的盤式制動(dòng)器摩擦塊相比，在高速、高減速度條件(180km/h、0.6G)及衰減條件下的制動(dòng)有效性稍差，但與比較例1的盤式制動(dòng)器摩擦塊相比較高，另外含有占整個(gè)組合物的11重量％的α氧化鋁及γ氧化鋁的參考例2的盤式制動(dòng)器摩擦塊，與本發(fā)明實(shí)施例的盤式制動(dòng)器摩擦塊相比，放置后的低速、低減速度條件(20km/h、0.2G)的摩擦系數(shù)的提高稍大，但與比較例2的盤式制動(dòng)器摩擦塊相比，摩擦系數(shù)的提高較小。
權(quán)利要求
1.一種摩擦材組合物，含有除石棉之外的纖維狀物質(zhì)、無(wú)機(jī)摩擦調(diào)整劑、有機(jī)摩擦調(diào)整劑和粘合劑，其中無(wú)機(jī)摩擦調(diào)整劑的一部分組合使用α氧化鋁和γ氧化鋁，該α氧化鋁和γ氧化鋁的重量比例α氧化鋁γ氧化鋁是1∶20～1∶5，且粘合劑的一部分或者全部是使用含硅酮的酚醛樹(shù)脂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的摩擦材組合物，其中α氧化鋁和γ氧化鋁的總含量占整個(gè)組合物的1～10重量％。
3.對(duì)由權(quán)利要求1或2所記載的摩擦材組合物進(jìn)行加熱加壓成型而得到的摩擦材。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所記載的摩擦材，其是盤式制動(dòng)器摩擦塊和制動(dòng)摩擦襯片。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在高負(fù)荷、高速、高溫時(shí)等情況下制動(dòng)有效性低下的情況很少、摩擦系數(shù)(μ)的穩(wěn)定性、耐衰減性和μ瞬間增大制動(dòng)效應(yīng)優(yōu)良、并且可以通過(guò)抑制車輛放置后μ的提高使冷鳴音很少發(fā)生的摩擦材所適用的摩擦材組合物和μ的穩(wěn)定性、耐衰減性和μ瞬間增大制動(dòng)效應(yīng)優(yōu)良、冷鳴音很少發(fā)生的摩擦材。本發(fā)明的摩擦材組合物含有除石棉之外的纖維狀物質(zhì)、無(wú)機(jī)摩擦調(diào)整劑、有機(jī)摩擦調(diào)整劑和粘合劑，其中無(wú)機(jī)摩擦調(diào)整劑的一部分組合使用α氧化鋁和γ氧化鋁，該α氧化鋁和γ氧化鋁的重量比例α氧化鋁∶γ氧化鋁是1∶20～1∶5，且粘合劑的一部分或者全部使用含硅酮的酚醛樹(shù)脂。本發(fā)明的摩擦材通過(guò)對(duì)上述摩擦材組合物進(jìn)行加熱加壓成型而制成。
文檔編號(hào)F16D69/02GK1572857SQ20041004564
公開(kāi)日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2004年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月22日
發(fā)明者小野學(xué), 永吉央幸, 井上光弘, 兩角宏喜, 三部隆宏, 高井幸夫 申請(qǐng)人:日立化成工業(yè)株式會(huì)社, 日產(chǎn)自動(dòng)車株式會(huì)社