摩擦材料的制作方法
【專利說(shuō)明】摩擦材料
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求于2013年7月29日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)第13/953,235號(hào)的權(quán)益。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明總體上所涉及的領(lǐng)域包括摩擦材料，包括但不限于:于機(jī)動(dòng)車(chē)變速器中濕式摩擦離合器模塊中使用的摩擦材料，例如，但不限于:乘用車(chē)輛、摩托車(chē)、越野車(chē)輛以及貨車(chē)車(chē)輛。
【背景技術(shù)】
[0004]目前，如果并非全部，那么大多數(shù)在濕式離合器中使用的摩擦材料均包含有均勻分布于整個(gè)材料中的成分填料。
[0005]本發(fā)明的說(shuō)明性變型例內(nèi)容
[0006]本發(fā)明的變型例之一示出了包含可包括纖維、微粒、化學(xué)粘結(jié)劑和樹(shù)脂粘結(jié)劑的摩擦材料的產(chǎn)品，其中微粒聚合至整個(gè)摩擦材料中的微粒組區(qū)域中，其中，與具有單個(gè)微粒而非微粒群區(qū)域的組合物相比，微粒群區(qū)域的數(shù)量和排列導(dǎo)致平均滲透率增加2到10倍。
[0007]本發(fā)明的另一變型例示出了包含可包括芳綸纖維、碳纖維、石墨微粒和硅藻土微粒的摩擦材料的產(chǎn)品，其中芳綸纖維的重量百分比可在20%至60%之間，其中碳纖維的重量百分比可在5%至20%之間，其中石墨微粒的重量百分比可在5%至25%之間，其中硅藻土微粒的重量百分比可在5%至30%之間，并且其中石墨微?；蚬柙逋廖⒘Ｖ械闹辽僖环N可聚合。
[0008]本發(fā)明的又一變型例示出了包含可包括多種纖維、粘合劑以及包含多個(gè)粘結(jié)在一起的微粒的多個(gè)粘合組的摩擦材料的產(chǎn)品，其中多個(gè)粘合組中的每一個(gè)均具有范圍為ΙΟμπι至500μηι之間的直徑。
[0009]通過(guò)下文提供的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其他說(shuō)明性變型例將變得顯而易見(jiàn)。應(yīng)該理解，詳細(xì)的說(shuō)明和具體的示例雖然公開(kāi)了本發(fā)明的可選變型例，但是其僅旨在用于說(shuō)明的目的，而并非旨在限定本發(fā)明的范圍。
【附圖說(shuō)明】
[0010]通過(guò)詳細(xì)說(shuō)明和附圖將更全面地理解所選擇的本發(fā)明的變型例的示例，其中:
[0011]圖1是摩擦材料的一個(gè)變型例的正視圖；
[0012]圖2是飽和的現(xiàn)有技術(shù)摩擦材料(A)與飽和摩擦材料(B，C)的兩個(gè)變型例在ζ方向上的平均滲透率的對(duì)比柱狀圖；
[0013]圖3是孔徑(μπι)相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)摩擦材料(A)和摩擦材料(C)的一個(gè)變型例的log微分侵入(mL/g)的對(duì)比分布圖；
[0014]圖4是現(xiàn)有技術(shù)摩擦材料(A)和摩擦材料(B，C)的兩個(gè)變型例的通過(guò)SAEJ2490(yPVT))摩擦測(cè)試得出的周期與初始摩擦系數(shù)的對(duì)比曲線圖；
[0015]圖5是現(xiàn)有技術(shù)摩擦材料(A)和摩擦材料(B，C)的兩個(gè)變型例的通過(guò)SAEJ2490(yPVT))摩擦測(cè)試得出的周期與中點(diǎn)摩擦系數(shù)的對(duì)比曲線圖；
[0016]圖6是現(xiàn)有技術(shù)摩擦材料(A)和摩擦材料(B，C)的兩個(gè)變型例的通過(guò)SAEJ2490(yPVT))摩擦測(cè)試得出的周期與最終摩擦系數(shù)的對(duì)比曲線圖。
[0017]本發(fā)明的說(shuō)明性變型例的具體內(nèi)容
[0018]以下對(duì)變型例進(jìn)行的描述本質(zhì)上僅是說(shuō)明性的，并不意圖限制本發(fā)明及其應(yīng)用或使用。
[0019]圖1中提供了一種摩擦材料2。此類摩擦材料2可以用在諸如車(chē)輛的濕式離合器襯片等應(yīng)用中，或者可用于其它應(yīng)用。摩擦材料2可以是紙基的，或者可以是另一種類型。在一個(gè)變型例中，摩擦材料2可具有多種纖維4。纖維4可包括芳綸纖維、碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維、聚合物纖維或另一類似的功能纖維材料。纖維4可以是紡織纖維、天然纖維或合成纖維，或者可以是另一種類型。纖維4可包括動(dòng)物纖維、植物纖維或礦物纖維，包括但不限于:丙烯酸纖維、芳綸纖維、碳纖維、纖維素纖維、玻璃纖維、礦物(工程化)纖維、聚酰亞胺纖維、聚乙烯醇(PVA)纖維、人造絲纖維或另一種類型。纖維4可包含有不同濃度的上述纖維的組合，各組分的重量百分比在0-100 %的范圍內(nèi)，且組分可以互混。摩擦材料2、纖維4或兩者都(不)可以通過(guò)織造、針織、編織、平紋織造、緞織、縫制或另一種方法進(jìn)行生產(chǎn)。纖維4可以在二維或三維方向上進(jìn)行生產(chǎn)。纖維4可位于單層或多層中。摩擦材料2、纖維4或兩者或均可以或均不可以通過(guò)手工鋪疊加工、擠壓加工、噴霧鋪疊加工、拉擠加工、濕式鋪疊、切碎機(jī)噴槍、短切原絲氈、壓力袋模塑、熱壓模塑、高分子液體復(fù)合模塑、樹(shù)脂傳遞模塑、真空輔助樹(shù)脂傳遞模塑、囊袋模塑、壓塑、隔板、芯軸包封、濕式鋪疊、切碎機(jī)噴槍、細(xì)絲纏繞、熔融、短纖維、連續(xù)長(zhǎng)絲或另一種形式形成。摩擦材料2、纖維4或兩者或均可以或均不可以通過(guò)使用樹(shù)脂傳遞模塑(RTM)方法或真空輔助樹(shù)脂傳遞模塑(VARTM)方法形成，或者通過(guò)不同的方法形成。
[0020]進(jìn)而關(guān)于圖1，摩擦材料2也可以具有多個(gè)微粒6。微粒6可以為石墨微粒、硅藻土微粒、二氧化硅微粒、碳微粒、碳化物微粒、陶瓷微粒、腰果油微粒、橡膠微粒、氮化物微粒、腈微粒、酚醛微粒、沸石微粒、芳族聚酰胺微粒，或可以為另外的類型。硅藻土微粒的尺寸范圍可以為1_40μηι。石墨微粒的尺寸范圍可以為20-150μηι。微粒6的直徑范圍可以為50-150μηι。微粒6的直徑范圍可以為50-500μπι ο微粒6可以呈球形、橢圓形、立方形、多面體、不規(guī)則形狀或可以為另一種類型。微粒6可以均勻地分布或聚合在整個(gè)摩擦材料2中。微粒6的聚合可以提高摩擦材料2的油滲透率，摩擦材料2可以用于高速或高能量應(yīng)用或在低油流率下使用，這可使得摩擦材料更加廣泛的使用。硅藻土微粒和/或石墨微?？梢詥为?dú)進(jìn)行聚合，而其他類型可以是均勻分布的。摩擦材料2可對(duì)局部的極端溫度更加具有抵抗性。微粒6的聚合可使得微粒6在整個(gè)材料中分離，并可以提供空間以在摩擦材料2中形成多個(gè)連通的孔。微粒6可以在整個(gè)摩擦材料中聚合成微粒群區(qū)域，其中，與具有單個(gè)微粒而非微粒群區(qū)域的組合物相比，微粒群區(qū)域的數(shù)量和排列使平均滲透率增加了2至10倍。這些區(qū)域在摩擦材料2中可以呈無(wú)規(guī)狀或具有圖案。所述微粒群區(qū)域的直徑范圍可以為10-150μπι。所述微粒群區(qū)域的直徑范圍可以為10-500μπι。微粒6的直徑可以變化，并在必要時(shí)作出調(diào)整以達(dá)到微粒群的所需直徑尺寸范圍。微粒6可以粘合至其他微粒6、纖維2、樹(shù)脂粘合劑8或化學(xué)粘結(jié)劑10。所述微粒群可以呈球形、橢圓形、立方形、多面體、不規(guī)則形狀，或可以是另一種類型。
[0021]仍然參照?qǐng)D1，摩擦材料2還可以包括樹(shù)脂粘合劑8。所述粘合劑8可以與纖維4或微粒6或其組合保持接觸。粘合劑8可以包括環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、改性酚醛樹(shù)脂或硅樹(shù)脂，或可以是另一種類型。粘合劑8可以是反應(yīng)性或非反應(yīng)性的。
[0022]仍然參照?qǐng)D1，摩擦材料2還可以包括化學(xué)粘結(jié)劑10?；瘜W(xué)粘結(jié)劑10可以與纖維4或微粒6或粘結(jié)劑8或其組合保持接觸?；瘜W(xué)粘結(jié)劑10可以是丙烯腈、丙烯酸酯、聚乙酸乙烯酯、聚氯乙烯或苯乙烯-丁二烯，或可以是另一種類型?；瘜W(xué)粘結(jié)劑10可以是反應(yīng)性或非反應(yīng)性的。所述化學(xué)粘結(jié)劑可以包括乳膠。
[0023]在一個(gè)變型例中，摩擦材料2可具有重量百分?jǐn)?shù)范圍為20%_60%的芳族聚酰胺纖維。摩擦材料2可具有重量百分?jǐn)?shù)范圍為5%-20%的碳纖維。摩擦材料2可具有重量百分?jǐn)?shù)范圍為5 % -25 %的石墨微粒。摩擦材料2可具有重量百分?jǐn)?shù)范圍為5 % -30 %的硅藻土微粒。在一些實(shí)施例中，微粒6的重量百分?jǐn)?shù)范圍可以為摩擦材料2的總重量的10%-60%o在一些實(shí)施例中，微粒6的重量百分?jǐn)?shù)范圍可以為摩擦材料2的總重量的15 %-50 % ο在一些實(shí)施例中，微粒6的重量百分?jǐn)?shù)范圍可以為摩擦材料2的總重量的20%-50%。摩擦材料2可以具有碳沉積物。摩擦材料2可以具有聚合的微粒6 ο微粒6可以在整個(gè)摩擦材料中聚合成微粒群區(qū)域，其中，與具有單個(gè)微粒而非微粒群區(qū)域的組合物相比，微粒群區(qū)域的數(shù)量和排列使平均滲透率增加了 2至10倍。這些區(qū)域在摩擦材料2中可以呈無(wú)規(guī)狀或具有圖案。所述微粒群區(qū)域的直徑范圍可以為10-150μπι。所述微粒群區(qū)域的直徑范圍可以為10-500μπι。微粒6的直徑可以變化，并在必要時(shí)作出調(diào)整以達(dá)到微粒群的所需直徑尺寸范圍。微粒6可以粘合至其他微粒6、纖維2、樹(shù)脂粘合劑8或化學(xué)粘結(jié)劑10。所述微粒群可以呈球形、橢圓形、立方形、多面體、不規(guī)則形狀或可以是另一種類型。
[0024]圖2示出了飽和的現(xiàn)有技術(shù)摩擦材料(A)與摩擦材料2的飽和的兩個(gè)變型例(B，C)在ζ方向上傳遞的平均滲透率的對(duì)比柱狀圖。摩擦材料2的平均滲透率可以為1.3E-13kzm2或1.4E-13kzm2。通過(guò)比較，TAPPI測(cè)試方法T 460用于測(cè)定現(xiàn)有技術(shù)摩擦材料(A)和本發(fā)明摩擦材料的兩個(gè)變型例(B、C)在飽和之前的空氣阻力(滲透率)。透氣度測(cè)定儀用于測(cè)定固定體積的空氣(400cc)在1.22kPa的均勻壓力下通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)面積的材料(6.45cm2)所需要的時(shí)間。當(dāng)摩擦材料的厚度為0.57mm時(shí)，摩擦材料2(B、C)可具有的透氣度測(cè)定儀讀數(shù)為5-8秒/400cc。當(dāng)摩擦材料的厚度為0.57mm時(shí)，非聚合的現(xiàn)有技術(shù)材料(A)可具有的透氣度測(cè)定儀讀數(shù)為18_20秒/400(^。
[0025]圖3示出了現(xiàn)有摩擦材料(A)及摩擦材料2的變型例(C)的孔徑(μπι)與log微分侵入(mL/g)的比較分布圖?？椎拇笮】梢酝ㄟ^(guò)壓汞法表征。摩擦材料2可以具有5-50μπι大小的孔。帶有聚合微粒6的摩擦材料2可包括大于4μπι、占總孔體積O至50%的孔。不帶聚合微粒6的摩擦材料2可包括大于4μπι、占總孔體積O至30%的孔。
[0026]圖4示出了現(xiàn)有摩擦材料(A)和摩擦材料兩個(gè)變型例(B，C)通過(guò)SAE J2490(yPVT)摩擦測(cè)試得出的周期與初始摩擦系數(shù)的比較曲線圖。低T區(qū)域可被定義為溫度在約50°C。高T區(qū)域可被定義為溫度在約110°C。低E區(qū)域可被定義為范圍在約2160焦耳至8650焦耳的動(dòng)能所在的區(qū)域。高E區(qū)域可被定義為范圍在約28020焦耳至47090焦耳的動(dòng)能所在的區(qū)域。
[0027]圖5示出了現(xiàn)有摩擦材料(A)和摩擦材料兩個(gè)變型例(B，C)通過(guò)J2490(yPVT)摩擦測(cè)試得出的周期與中點(diǎn)摩擦系數(shù)的比較曲線圖。低T區(qū)域可被定義為溫度在約50°C。高T區(qū)域可被定義為溫度在約110°C。低E區(qū)域可被定義為范圍在約2160焦耳至8650焦耳的動(dòng)能所在的區(qū)域。高E區(qū)域可被定義為范圍在約28020焦耳至47090焦耳的動(dòng)能所在的區(qū)域。
[0028]圖6示出了現(xiàn)有摩擦材料(A)和摩擦材料兩個(gè)變型例(B，C)通過(guò)J2490(yPVT)摩擦測(cè)試得出的周期與最終摩擦系數(shù)的比較曲線圖。低T區(qū)域可被定義為溫度在約50°C。高T區(qū)域可被定義為溫度在約110°C。低E區(qū)域可被定義為范圍在約2160焦耳至8650焦耳的動(dòng)能所在的區(qū)域。高E區(qū)域可被定義為范圍在約28020焦耳至47090焦耳的動(dòng)能所在的區(qū)域。
[0029]以下對(duì)于變型例的描述僅是舉例說(shuō)明認(rèn)為是在本發(fā)明范圍之內(nèi)的部件、元件、動(dòng)作、產(chǎn)品和方法，并不以任何方式意圖限制本發(fā)明具體公開(kāi)或沒(méi)有明確闡述的范圍。本文所述的部件、元件、動(dòng)作、產(chǎn)品和方法可按不同于本文明確說(shuō)