專利名稱：無石棉摩擦材料組合物、使用了該組合物的摩擦材料及摩擦構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無石棉摩擦材料組合物、使用了該無石棉摩擦材料組合物的摩擦材料及摩擦構(gòu)件。具體而言，涉及如下的無石棉摩擦材料組合物、以及使用了該無石棉摩擦材料組合物的摩擦材料及摩擦構(gòu)件，該無石棉摩擦材料組合物適合于汽車等的制動(dòng)所用的盤形制動(dòng)器摩擦塊(disc brake pad)、制動(dòng)摩擦襯片(brake lining)等摩擦材料，由于銅的含量少，因此環(huán)境負(fù)荷少，并且剪切強(qiáng)度、耐開裂性及耐磨性優(yōu)異。
背景技術(shù)：
對于汽車等，為了其的制動(dòng)而使用了盤形制動(dòng)器摩擦塊、制動(dòng)摩擦襯片等摩擦材料。摩擦材料通過與盤形轉(zhuǎn)子、制動(dòng)鼓等對置構(gòu)件摩擦，實(shí)現(xiàn)了制動(dòng)的作用。因此，對于摩擦材料，不僅要求高的摩擦系數(shù)和摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性，而且要求作為對置構(gòu)件的盤形轉(zhuǎn)子不易削減(耐轉(zhuǎn)子磨損性)、不易發(fā)生鳴叫(鳴叫特性)、摩擦塊壽命長(耐磨性)等。另外，還要求高負(fù)荷的制動(dòng)時(shí)不會(huì)發(fā)生剪切斷裂(剪切強(qiáng)度)、不會(huì)由于高溫制動(dòng)履歷(brakinghistory)而在摩擦材料上產(chǎn)生裂紋(耐開裂性)等耐久性能。摩擦材料中含有粘結(jié)材料、纖維基體材料、無機(jī)填充材料及有機(jī)填充材料等，為了表現(xiàn)出上述特性，通常來說，上述各成分分別含有一種材料或者含有兩種以上組合而成的材料。作為纖維基體材料，使用有機(jī)纖維、金屬纖維、無機(jī)纖維等，為了提高耐開裂性、耐磨性，通常使用銅、銅合金的纖維作為金屬纖維。并且，為了提高耐磨性，還有時(shí)使用銅、銅合金的碎屑或粉末。另外，作為摩擦材料，無石棉摩擦材料正在成為主流，在該無石棉摩擦材料中大量使用了銅、銅合金等。但是，對于含有銅、銅合金的摩擦材料來說，制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的磨損粉中含有銅，從而被指出有可能會(huì)成為污染河 流、湖及海洋等的原因，因此抑制其使用的運(yùn)動(dòng)正在不斷的增多。所以，為了提供在不含銅及銅合金等金屬的情況下摩擦系數(shù)、耐磨性、耐轉(zhuǎn)子磨損性良好的摩擦材料，提出了如下的方案:使含有纖維基體材料、粘結(jié)材料及摩擦調(diào)節(jié)成分的制動(dòng)用摩擦材料中不含有重金屬和重金屬化合物，而使上述摩擦材料中含有45 80體積％的氧化鎂和石墨，并使氧化鎂與石墨之比為1/1 4/1 (參照專利文獻(xiàn)I)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本特開2002-138273號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題然而，就專利文獻(xiàn)I的制動(dòng)用摩擦材料而言，難以得到剪切強(qiáng)度、耐開裂性及耐磨性全部得以滿足的優(yōu)異的摩擦材料。另一方面，作為摩擦材料中所含有的銅以外的金屬纖維，以改善耐開裂性為目的使用了鋼纖維、鑄鐵纖維等鐵系纖維，但鐵系纖維有對對置構(gòu)件的攻擊性高這樣的缺點(diǎn)。另夕卜，作為銅以外的金屬纖維，通常用于摩擦材料的鋅纖維、鋁纖維等非鐵金屬纖維與銅、鐵系纖維相比在多數(shù)情況下耐熱溫度較低，有使摩擦材料的耐磨性惡化這樣的問題。另外，作為用于提高摩擦材料的耐開裂性的方法，有使用無機(jī)纖維的方法。但是，為了得到充分的耐開裂性，需要添加大量的無機(jī)纖維，使用大量的無機(jī)纖維時(shí)，雖然耐開裂性能夠得到改善，但會(huì)產(chǎn)生耐磨性惡化這樣的問題。此外，還已知的是，使用石墨時(shí)，能夠提高摩擦材料的耐磨性。但是，為了得到充分的耐磨性，需要大量添加石墨，使用大量的石墨時(shí)，雖然耐摩擦性能夠得到改善，但會(huì)產(chǎn)生摩擦系數(shù)大幅降低這樣的問題。如上所述，減少了銅的含量的摩擦材料的剪切強(qiáng)度、耐磨性及耐開裂性差，難以得到剪切強(qiáng)度、耐開裂性及耐磨性全部得以滿足的優(yōu)異的摩擦材料。鑒于這樣的背景，本發(fā)明的目的在于，提供如下的無石棉摩擦材料組合物、以及使用了該無石棉摩擦材料組合物的摩擦材料及摩擦構(gòu)件，該無石棉摩擦材料組合物即使可能會(huì)成為污染河流、湖及海洋等的原因的銅的含量少也能夠形成剪切強(qiáng)度、耐開裂性及耐磨性優(yōu)異的摩擦材料。用于解決問題的手段本發(fā)明者們反復(fù)進(jìn)行了深入的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在無石棉摩擦材料組合物中，使銅的含量以及銅及銅合金以外的金屬的含量為規(guī)定值以下，并將作為粘結(jié)材料的特定量的分散有丙烯酸酯彈性體的酚醛樹脂、作為無機(jī)填充劑的特定量的Ca(OH)2和/或CaO作為必要成分，由此能夠解決上述問題，從而完成了本發(fā)明。即，本發(fā)明為如下。(1) 一種無石棉摩擦材料組合物，其含有粘結(jié)材料、有機(jī)填充材料、無機(jī)填充材料及纖維基體材料，該摩擦材料組合物中的銅的含量以銅元素計(jì)為0.5質(zhì)量％以下，銅及銅合金以外的金屬的含量為0.5質(zhì)量％以下,該摩擦材料組合物中含有7 15質(zhì)量％的分散有丙烯酸酯彈性體的酚醛樹脂作為上述粘結(jié)材料，并且含有總計(jì)為I 5質(zhì)量％的Ca (OH) 2和/或CaO作為上述無機(jī)填充材料。(2) 一種摩擦材料，其是通過將上述(I)所述的無石棉摩擦材料組合物成型而成的。(3) 一種摩擦構(gòu)件，其是使用摩擦材料和里襯來形成的,上述摩擦材料是通過將上述(I)所述的無石棉摩擦材料組合物成型而成的。發(fā)明效果本發(fā)明的無石棉摩擦材料組合物在用于汽車用盤形制動(dòng)器摩擦塊、制動(dòng)摩擦襯片等摩擦材料時(shí)，制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的磨損粉中的銅少，因此環(huán)境負(fù)荷少，并且能夠表現(xiàn)出優(yōu)異的剪切強(qiáng)度、耐開裂性及耐磨性。另外，通過使用本發(fā)明的無石棉摩擦材料組合物，能夠提供具有上述特性的摩擦材料及摩擦構(gòu)件。
具體實(shí)施例方式以下，對本發(fā)明的無石棉摩擦材料組合物、使用了該無石棉摩擦材料組合物的摩擦材料及摩擦構(gòu)件進(jìn)行詳細(xì)描述。而且，在本發(fā)明中，無石棉摩擦材料組合物、無石棉摩擦材料及無石棉摩擦構(gòu)件是指實(shí)質(zhì)上不含石棉的摩擦材料組合物、摩擦材料及摩擦構(gòu)件。另夕卜，在以下的描述中，有時(shí)分別將無石棉摩擦材料組合物簡稱為“摩擦材料組合物”、將無石棉摩擦材料簡稱為“摩擦材料”、將無石棉摩擦構(gòu)件簡稱為“摩擦構(gòu)件”。[無石棉摩擦材料組合物]本發(fā)明的無石棉摩擦材料組合物的特征在于，其含有粘結(jié)材料、有機(jī)填充材料、無機(jī)填充材料及纖維基體材料，該摩擦材料組合物中的銅的含量以銅元素計(jì)為0.5質(zhì)量％以下,銅及銅合金以外的金屬的含量為0.5質(zhì)量％以下,該摩擦材料組合物中含有7 15質(zhì)量％的分散有丙烯酸酯彈性體的酚醛樹脂作為上述粘結(jié)材料，并且含有總計(jì)為I 5質(zhì)量％的Ca(OH)2和/或CaO作為上述無機(jī)填充材料。通過上述構(gòu)成，使用了本發(fā)明的無石棉摩擦材料組合物的摩擦材料及摩擦構(gòu)件與現(xiàn)有制品相比制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的磨損粉中的銅少，因此環(huán)境負(fù)荷少，并且表現(xiàn)出優(yōu)異的剪切強(qiáng)度、耐開裂性及耐磨性。在本發(fā)明中，“以銅元素計(jì)的銅的含量”是指銅單質(zhì)及銅合金、以及氧化銅、硫化銅、銅配位化合物等含有銅作為元素的材料中所含有的以銅元素計(jì)的銅的總含量。通過使銅的含量以銅元素計(jì)為0.5質(zhì)量％以下， 能夠制成與現(xiàn)有的摩擦材料相比環(huán)境負(fù)荷少的產(chǎn)品。另外，在本發(fā)明中，“銅及銅合金以外的金屬”是指銅以外的金屬單質(zhì)及不含銅的合金。例如，鋁、鐵、鋅、錫、鈦、鋯、鎳、鉻、鎂、硅、鍺等金屬單質(zhì)或它們的合金、或者鑄鐵等以金屬為主成分的材料等是符合的，作為其形態(tài)，例如可列舉出上述金屬單質(zhì)或合金的纖維或粉末等。本發(fā)明的無石棉摩擦材料組合物中，需要銅及銅合金以外的金屬的含量為0.5質(zhì)量％以下,優(yōu)選實(shí)質(zhì)上不含有(含量為0質(zhì)量％)。由此，能夠防止摩擦材料的耐磨性惡化。而且，在本發(fā)明中，“銅及銅合金以外的金屬的含量”中不包括金屬氧化物、金屬硫化物、金屬配位化合物等中的金屬元素的含量。接著，對本發(fā)明的摩擦材料組合物中所含有的各成分進(jìn)行說明。(粘結(jié)材料)粘結(jié)材料是使摩擦材料組合物中所含的有機(jī)填充材料、無機(jī)填充材料及纖維基體材料等成為一個(gè)整體(一體化)而賦予強(qiáng)度的材料。從提高剪切強(qiáng)度、耐開裂性及耐磨性等的觀點(diǎn)考慮，本發(fā)明的無石棉摩擦材料組合物作為必要成分含有7 15質(zhì)量％的分散有丙烯酸酯彈性體的酚醛樹脂作為粘結(jié)材料。本發(fā)明的無石棉摩擦材料組合物中，通過使上述分散有丙烯酸酯彈性體的酚醛樹脂的含量為7質(zhì)量％以上，能夠表現(xiàn)出優(yōu)異的剪切強(qiáng)度、耐開裂性及耐磨性，通過使該含量為15質(zhì)量％以下，能夠減少摩擦材料的孔隙率，能夠避免由于彈性模量變大而引起的鳴叫等聲振動(dòng)性能惡化。從提高剪切強(qiáng)度的觀點(diǎn)考慮，上述分散有丙烯酸酯彈性體的酚醛樹脂的含量優(yōu)選為8 15質(zhì)量％，更優(yōu)選為10 15質(zhì)量％。分散有丙烯酸酯彈性體的酚醛樹脂是指使丙烯酸酯彈性體分散在酚醛樹脂中而成的樹脂。作為上述分散有丙烯酸酯彈性體的酚醛樹脂，例如可以列舉出:三井化學(xué)株式會(huì)社制Milex RN-2830MR、RN-2830MB、RN-2410MB等，這些樹脂能夠通過商業(yè)途徑獲取。本發(fā)明的無石棉摩擦材料組合物中，可以將上述分散有丙烯酸酯彈性體的酚醛樹脂作為粘結(jié)材料的主成分、并與該分散有丙烯酸酯彈性體的酚醛樹脂以外的粘結(jié)材料組合使用。作為分散有丙烯酸酯彈性體的酚醛樹脂以外的粘結(jié)材料，通常來說只要是用作摩擦材料的粘結(jié)材料的熱固化性樹脂就行，可以沒有限制地使用。作為上述熱固化性樹脂，例如可以列舉出:酚醛樹脂/分散有硅氧烷彈性體的酚醛樹脂等各種分散有彈性體的酚醛樹脂/丙烯酸酯改性酚醛樹脂、硅氧烷改性酚醛樹脂、腰果殼油改性(cashew modified)酹醒樹脂、環(huán)氧改性酹醒樹脂、燒基苯改性酹醒樹脂等各種改性酚醛樹脂等，它們可以單獨(dú)使用或兩種以上組合使用。特別是，從賦予良好的耐熱性、成型性及摩擦系數(shù)的觀點(diǎn)考慮，在與分散有丙烯酸酯彈性體的酚醛樹脂以外的粘結(jié)材料并用的情況下，優(yōu)選使用酚醛樹脂、丙烯酸酯改性酚醛樹脂、硅氧烷改性酚醛樹脂、烷基苯改性酚醛樹脂。本發(fā)明的無石棉摩擦材料組合物中的上述粘結(jié)材料的含量包括分散有丙烯酸酯彈性體的酚醛樹脂在內(nèi)優(yōu)選為5 20質(zhì)量％，更優(yōu)選為5 15質(zhì)量％，進(jìn)一步優(yōu)選為7 15質(zhì)量％。通過使粘結(jié)材料的含量為5 20質(zhì)量％的范圍，能夠進(jìn)一步抑制摩擦材料的強(qiáng)度降低，并且能夠減少摩擦材料的孔隙率，能夠進(jìn)一步抑制由于彈性模量變大而引起的鳴叫等聲振動(dòng)性能惡·化。(有機(jī)填充材料)有機(jī)填充材料是作為用于提高摩擦材料的聲振動(dòng)性能、耐磨性等的摩擦調(diào)節(jié)劑而被含有的材料。作為本發(fā)明的無石棉摩擦材料組合物中所含有的有機(jī)填充材料，只要是能夠發(fā)揮上述性能的材料就行，沒有特別的限制，能夠使用通常用作有機(jī)填充材料的腰果殼油粉(cashew dust)、橡膠成分等。上述腰果殼油粉只要是通過對使腰果殼油固化而成的產(chǎn)物進(jìn)行粉碎而得到的通常用于摩擦材料的材料即可。作為上述橡膠成分，例如可以列舉出:天然橡膠、丙烯酸酯橡膠、異戊二烯橡膠、聚丁二烯橡膠(BR)、丁腈橡膠(NBR)、丁苯橡膠(SBR)等，它們可以單獨(dú)使用或兩種以上組合使用。另外，可以將腰果殼油粉與橡膠成分并用，也可以使用將腰果殼油粉用橡膠成分覆蓋而成的材料。從聲振動(dòng)性能的觀點(diǎn)考慮，作為有機(jī)填充材料，優(yōu)選將腰果殼油粉與橡膠成分并用。本發(fā)明的無石棉摩擦材料組合物中的上述有機(jī)填充材料的含量優(yōu)選為I 20質(zhì)量％，更優(yōu)選為I 15質(zhì)量％，進(jìn)一步優(yōu)選為5 15質(zhì)量％。通過使有機(jī)填充材料的含量為I 20質(zhì)量％的范圍，能夠避免摩擦材料的彈性模量變大、鳴叫等聲振動(dòng)性惡化，并且能夠避免耐熱性惡化、由于熱履歷而引起的強(qiáng)度降低。另外，在將腰果殼油粉與橡膠成分并用的情況下，腰果殼油粉與橡膠成分的質(zhì)量比(腰果殼油粉/橡膠成分)優(yōu)選為0.2 10的范圍，更優(yōu)選為0.3 5的范圍。(無機(jī)填充材料)無機(jī)填充材料是作為用于避免摩擦材料的耐熱性惡化的摩擦調(diào)節(jié)劑而被含有的材料。另外，本發(fā)明的無石棉摩擦材料組合物作為必要成分含有總計(jì)為I 5質(zhì)量％范圍的Ca (OH) 2和/或CaO作為無機(jī)填充材料。通過使上述Ca (OH) 2和/或CaO的含量總計(jì)為I質(zhì)量％以上,能夠表現(xiàn)出優(yōu)異的剪切強(qiáng)度、耐開裂性及耐磨性,通過使該含量為5質(zhì)量％以下，能夠防止耐磨性惡化。本發(fā)明的無石棉摩擦材料組合物中，可以組合使用上述Ca(OH)2及CaO以外的無機(jī)填充材料。作為該Ca(OH)2及CaO以外的無機(jī)填充材料，通常來說只要是用于摩擦材料的無機(jī)填充材料就行，可以沒有特別限制地使用。作為上述Ca(OH)2及CaO以外的無機(jī)填充材料，例如可以列舉出:三硫化銻、硫化錫、二硫化鑰、硫化鐵、硫化鉍、硫化鋅、碳酸鈉、碳酸鈣、碳酸鎂、硫酸鋇、白云石、焦炭、石墨、云母、氧化鐵、蛭石、粒狀鈦酸鉀、硫酸鈣、片狀鈦酸鉀、滑石、粘土、沸石、硅酸鋯、氧化鋯、莫來石、鉻鐵礦、二氧化鈦、氧化鎂、二氧化硅、氧化鐵、Y -氧化鋁等活性氧化鋁等，它們可以單獨(dú)使用或兩種以上組合使用。從降低對對置構(gòu)件的攻擊性的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選含有石墨、硫酸鋇。本發(fā)明的無石棉摩擦材料組合物中的上述無機(jī)填充材料的含量包括Ca(OH)2及CaO在內(nèi)優(yōu)選為30 80質(zhì)量％，更優(yōu)選為50 80質(zhì)量％，進(jìn)一步優(yōu)選為50 70質(zhì)量％。通過使無機(jī)填充材料的含量為30 80質(zhì)量％的范圍，能夠避免耐熱性惡化。(纖維基體材料)纖維基體材料是在摩擦材料中呈現(xiàn)機(jī)械強(qiáng)度的提高等增強(qiáng)作用的材料。作為本發(fā)明中所使用的纖維基體材料，可以列舉出:無機(jī)纖維、金屬纖維、有機(jī)纖維、碳系纖維等，它們可以單獨(dú)使用或兩種以上組合使用。作為上述無機(jī)纖維，可以列舉出:陶瓷纖維、生物降解性陶瓷纖維、礦物纖維、玻璃纖維、鈦酸鉀纖維、硅酸鹽纖維、硅灰石等，它們可以單獨(dú)使用或兩種以上組合使用。而且，從降低環(huán) 境負(fù)荷物質(zhì)的觀點(diǎn)考慮，這些無機(jī)纖維中，優(yōu)選不含容易被人體經(jīng)口攝入的鈦酸鉀纖維、陶瓷纖維，優(yōu)選將Si02、A1203、CaO, MgO, FeO、Na2O等以任意組合含有的生物降解性陶瓷纖維、生物降解性礦物纖維。這里所說的礦物纖維是以礦渣棉等高爐礦渣、玄武巖纖維等玄武巖、其他的天然巖石等為主成分進(jìn)行了熔融紡絲而得到的人造無機(jī)纖維，更優(yōu)選為含有Al元素的天然礦物。具體來說，可以使用含有Si02、Al203、Ca0、Mg0、Fe0、Na20等的材料、或?qū)⑦@些化合物單獨(dú)含有或含有兩種以上的材料，更優(yōu)選能夠?qū)⑸鲜霾牧现泻蠥l元素的材料用作礦物纖維。由于具有摩擦材料組合物中所含有的礦物纖維整體的平均纖維長越大、與摩擦材料組合物中的各成分之間的粘接強(qiáng)度就越低的傾向，因此礦物纖維整體的平均纖維長優(yōu)選為500 u m以下。更優(yōu)選為100 400 Pm。這里，平均纖維長是指表示相應(yīng)的所有纖維的長度的平均值的數(shù)均纖維長。例如，200 的平均纖維長是表示:隨機(jī)地選擇50個(gè)礦物纖維，用光學(xué)顯微鏡對纖維長進(jìn)行測定，顯示其平均值為200 u m。從人體危害性的觀點(diǎn)考慮，本發(fā)明中所使用的礦物纖維優(yōu)選為生物體可溶性。這里所說的生物體可溶性礦物纖維是指具有即使被攝入人體內(nèi)時(shí)也可短時(shí)間內(nèi)部分地分解而排出到體外的特征的礦物纖維。具體來說，表示滿足如下條件的纖維:化學(xué)組成為堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物，總量(鈉、鉀、鈣、鎂、鋇的氧化物的總量)為18質(zhì)量％以上，并且在通過呼吸進(jìn)行的短期生物持久性試驗(yàn)中，20 y m以上的纖維的質(zhì)量半衰期為40天以內(nèi)，或在腹膜內(nèi)試驗(yàn)中，沒有發(fā)現(xiàn)過度致癌性的證據(jù)，或者在長期呼吸測試中，沒有關(guān)聯(lián)的致病性、腫瘤形成(EU指令97/69/EC的Nota Q (排除適用于致癌性))。作為這樣的生物體分解性礦物纖維，可以列舉出=SiO2-Al2O3-CaO-MgO-FeO-Na2O系纖維等，還可以列舉出:將SiO2,A1203、CaO、MgO, FeO、Na2O等以任意組合含有的纖維。作為市售品，可以列舉出:LAPINUSFIBRES B.V 公司制的 Roxul 系列等?！癛oxul” 包括 Si02、A1203、CaO、MgO、FeO、Na2O 等。為了提高耐開裂性及耐磨性，作為上述金屬纖維，可以使用銅或銅合金的纖維。作為銅或銅合金的纖維，可以列舉出:銅纖維、黃銅纖維、青銅纖維等，它們可以單獨(dú)使用或兩種以上組合使用。但是，在含有銅或銅合金的纖維的情況下，考慮環(huán)境負(fù)荷時(shí)，需要本發(fā)明的無石棉摩擦材料組合物中的銅整體的含量以銅元素計(jì)為0.5質(zhì)量％以下的范圍。另外，從提高摩擦系數(shù)、耐開裂性的觀點(diǎn)考慮，作為上述金屬纖維，可以使用銅及銅合金以外的金屬纖維。作為銅及銅合金以外的金屬纖維，例如可以列舉出:鋁、鐵、鋅、錫、鈦、鎳、鎂、硅等的金屬單質(zhì)或合金形態(tài)的纖維、鑄鐵纖維等以金屬為主成分的纖維，它們可以單獨(dú)使用或兩種以上組合使用。從耐磨性的觀點(diǎn)考慮，需要本發(fā)明的無石棉摩擦材料組合物中的銅及銅合金以外的金屬的含量為0.5質(zhì)量％以下的范圍。從提高耐磨性的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選不含有銅及銅合金以外的金屬纖維(含量為0質(zhì)量％)。在本發(fā)明中，有機(jī)纖維是指后述的碳系纖維以外的以有機(jī)物為主成分的纖維狀的材料，其用于提高耐開裂性及耐磨性等。作為上述有機(jī)纖維，可以列舉出:芳族聚酰胺纖維、纖維素纖維、丙烯腈系纖維、酚醛樹脂纖維(具有交聯(lián)結(jié)構(gòu))等，它們可以單獨(dú)使用或兩種以上組合使用。從耐磨性的觀點(diǎn)考慮，作為有機(jī)纖維，優(yōu)選使用芳族聚酰胺纖維。

作為上述碳系纖維，可以列舉出:耐燃化纖維、浙青系碳纖維、聚丙烯腈(PAN)系碳纖維、活性炭纖維等，它們可以單獨(dú)使用或兩種以上組合使用。本發(fā)明的無石棉摩擦材料組合物中的上述纖維基體材料的含量優(yōu)選為5 40質(zhì)量％，更優(yōu)選為5 30質(zhì)量％，進(jìn)一步優(yōu)選為5 20質(zhì)量％。通過使纖維基體材料的含量為5 40質(zhì)量％的范圍，能夠得到作為摩擦材料的適宜孔隙率，因此能夠避免由于彈性模量變大而引起的鳴叫等聲振動(dòng)性能惡化。另外，可以得到適宜的材料強(qiáng)度及耐磨性，還能夠進(jìn)一步提聞成型性。(其他材料)另外，本發(fā)明的無石棉摩擦材料組合物中，除了上述的粘結(jié)材料、有機(jī)填充材料、無機(jī)填充材料及纖維基體材料以外，根據(jù)需要還可以配合其他材料。例如，為了提高耐磨性，能夠配合聚四氟乙烯(PTFE)等氟系聚合物等有機(jī)添加劑。[摩擦材料及摩擦構(gòu)件]另外，本發(fā)明提供使用了上述無石棉摩擦材料組合物的摩擦材料及摩擦構(gòu)件。對于本發(fā)明的無石棉摩擦材料組合物，通過對其進(jìn)行成型，能夠用作汽車等的盤形制動(dòng)器摩擦塊、制動(dòng)摩擦襯片等摩擦材料。本發(fā)明的摩擦材料顯示出良好的摩擦系數(shù)、耐開裂性及耐磨性，因此適合于制動(dòng)時(shí)負(fù)荷大的盤形制動(dòng)器摩擦塊的摩擦材料。并且，通過使用上述摩擦材料，能夠得到以使該摩擦材料為摩擦面的方式形成的摩擦構(gòu)件。作為能夠使用該摩擦材料來形成的本發(fā)明的摩擦構(gòu)件，例如可以列舉出如下的構(gòu)成等。( I)僅為摩擦材料的構(gòu)成。(2)具有里襯和在該里襯之上成為摩擦面的由本發(fā)明的無石棉摩擦材料組合物形成的摩擦材料的構(gòu)成。( 3 )在上述(2 )的構(gòu)成中，在里襯與摩擦材料之間進(jìn)一步夾著以用于提高里襯的粘接效果的表面改性為目的的底漆層和以對里襯和摩擦材料進(jìn)行粘合為目的的粘合層的構(gòu)成。上述里襯是為了提高摩擦構(gòu)件的機(jī)械強(qiáng)度而通常在摩擦構(gòu)件中使用的構(gòu)件。作為材質(zhì)，能夠使用金屬或纖維增強(qiáng)塑料等，例如可以列舉出:鐵、不銹鋼、無機(jī)纖維增強(qiáng)塑料、碳纖維增強(qiáng)塑料等。作為底漆層及粘合層，只要是通常用于制動(dòng)蹄(brake shoe)等摩擦構(gòu)件的那些即可。本發(fā)明的·摩擦材料可以使用常用的方法來制造，通過對本發(fā)明的無石棉摩擦材料組合物進(jìn)行成型、優(yōu)選進(jìn)行加熱加壓成型來制造。具體來說,用Lodige混合機(jī)、加壓捏合機(jī)、Eirich混合機(jī)等混合機(jī)將本發(fā)明的無石棉摩擦材料組合物均勻混合，將該混合物用成型模具進(jìn)行預(yù)成型，將得到的預(yù)成型物在成型溫度為130 160°C、成型壓力為20 50MPa的條件下進(jìn)行2 10分鐘的成型，將得到的成型物在150 250°C下進(jìn)行2 10小時(shí)的熱處理。根據(jù)需要，能夠通過進(jìn)行涂裝、焦化處理、研磨處理來制造摩擦材料。將本發(fā)明的無石棉摩擦材料組合物成型而成的摩擦材料的摩擦系數(shù)、耐開裂性及耐磨性優(yōu)異，因此作為盤形制動(dòng)器摩擦塊、制動(dòng)摩擦襯片等摩擦構(gòu)件的“上層材料”是有用的，并且具有作為摩擦材料的高耐開裂性，因此還能夠作為摩擦構(gòu)件的“下層材料”進(jìn)行成型來使用。另外，“上層材料”是指成為摩擦構(gòu)件的摩擦面的摩擦材料，“下層材料”是指介于成為摩擦構(gòu)件的摩擦面的摩擦材料與里襯之間的以提高摩擦材料與里襯之間的粘合部附近的剪切強(qiáng)度、耐開裂性為目的的層。實(shí)施例以下，使用實(shí)施例及比較例對本發(fā)明的無石棉摩擦材料組合物、摩擦材料及摩擦構(gòu)件進(jìn)行更詳細(xì)的說明，但本發(fā)明不受這些例子的任何限制。[實(shí)施例1 5及比較例I 5](盤形制動(dòng)器摩擦塊的制作)按照表I所示的配合比率對材料進(jìn)行配合，得到實(shí)施例1 5及比較例I 5的摩擦材料組合物。將該摩擦材料組合物用Lodige混合機(jī)(株式會(huì)社Matsubo制,商品名:Lodige混合機(jī)M20)混合，將該混合物用成型壓機(jī)(王子機(jī)械工業(yè)株式會(huì)社制)預(yù)成型。將得到的預(yù)成型物用成型壓機(jī)(三起精工株式會(huì)社制)在成型溫度為145°C、成型壓力為30MPa的條件下與鐵制的里襯(日立汽車系統(tǒng)株式會(huì)社制)一起進(jìn)行5分鐘的加熱加壓成型。將得到的成型品在200°C下進(jìn)行4.5小時(shí)的熱處理，使用旋轉(zhuǎn)研磨機(jī)進(jìn)行研磨，進(jìn)行500°C的焦化處理，得到實(shí)施例1 5及比較例I 5的盤形制動(dòng)器摩擦塊。另外，在實(shí)施例及比較例中，制作如下的盤形制動(dòng)器摩擦塊:里襯的厚度為6_，摩擦材料的厚度為11_，摩擦材料投影面積為52cm2。
(剪切強(qiáng)度的評價(jià))剪切強(qiáng)度是基于日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS D4422來進(jìn)行測定。(耐開裂性的評價(jià))關(guān)于耐開裂性，反復(fù)進(jìn)行JASO C427所示的制動(dòng)器溫度為400°C的制動(dòng)(初始速度為50km/小時(shí)，最終速度為Okm/小時(shí)，減速度為0.3G，制動(dòng)前制動(dòng)器溫度為100°C)直到摩擦材料變?yōu)橐话氲暮穸龋瑴y定摩擦材料側(cè)面及摩擦面的裂紋的產(chǎn)生。裂紋的產(chǎn)生按照下述以三級評分進(jìn)行評價(jià)。水平1:未產(chǎn)生裂紋水平2:在摩擦材料的摩擦面或側(cè)面上產(chǎn)生0.1mm的測厚儀無法進(jìn)入程度的裂紋水平3:在摩擦材料的摩擦面或側(cè)面產(chǎn)生0.1mm的測厚儀可以進(jìn)入程度的裂紋另外，將在摩擦材料的摩擦面及側(cè)面之中的一個(gè)上產(chǎn)生測厚儀無法進(jìn)入程度的裂紋、在另一個(gè)上產(chǎn)生測厚儀可以進(jìn)入程度的裂紋的情況設(shè)為水平3。(耐磨性的評價(jià))關(guān)于耐磨性，基于汽車技術(shù)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)JASO C427來進(jìn)行測定，評價(jià)與在制動(dòng)器溫度為100°C及300°C下進(jìn)行1000次制動(dòng)相當(dāng)?shù)哪Σ敛牧系哪p量。關(guān)于上述基于JASO C406、JASO C427得到的摩擦系數(shù)、耐磨性、耐開裂性的評價(jià)，使用測力計(jì)(三起精工株式會(huì)社制)，以慣量為7kgf m S2進(jìn)行評價(jià)。另外，上述評價(jià)使用通風(fēng)盤形轉(zhuǎn)子(材質(zhì):FC190，株式會(huì)社Kiriu制)及常規(guī)的鉸鏈滑動(dòng)式夾頭(collet)型測徑器來實(shí)施。 評價(jià)結(jié)果示于表I。另外，表I中各構(gòu)成成分的詳細(xì)情況如下。(粘結(jié)材料)分散有丙烯酸酯彈性體的酚醛樹脂:三井化學(xué)株式會(huì)社制(商品名=MilexRN-2830MB，丙烯酸酯彈性體量:30質(zhì)量份)(有機(jī)填充材料)腰果殼油粉:東北化工株式會(huì)社制(商品名:FF_1056，最大粒徑為500 iim)(無機(jī)填充材料)硫酸鋇:堺化學(xué)株式會(huì)社制(商品名:硫酸鋇BA)碳酸|丐:竹原化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社制(商品名:Sunlight)云母:Imerys公司制(商品名:325HK)石墨:TIMCAL公司制(商品名:KS75)鈦酸鉀:株式會(huì)社Kubota制(商品名:TAXA_MA，片狀鈦酸鉀)Ca(OH)2:秩父石灰工業(yè)株式會(huì)社制(商品名:SA-149)CaO:近江化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社制(商品名:CML_31)(有機(jī)纖維)芳族聚酰胺纖維:東麗-杜邦株式會(huì)社制(商品名:1F538)(金屬纖維)銅纖維:Sunnymetal 公司制(商品名:SCA_1070)鐵纖維:GMT公司制(商品名:# 0)
權(quán)利要求
1.一種無石棉摩擦材料組合物，其含有粘結(jié)材料、有機(jī)填充材料、無機(jī)填充材料及纖維基體材料，該摩擦材料組合物中的銅的含量以銅元素計(jì)為0.5質(zhì)量％以下，銅及銅合金以外的金屬的含量為0.5質(zhì)量％以下，該摩擦材料組合物中含有7 15質(zhì)量％的分散有丙烯酸酯彈性體的酚醛樹脂作為所述粘結(jié)材料，并且含有總計(jì)為I 5質(zhì)量％的Ca(OH)2和/或CaO作為所述無機(jī)填充材料。
2.一種摩擦材料,其是通過將權(quán)利要求1所述的無石棉摩擦材料組合物成型而成的。
3.一種摩擦構(gòu)件,其是使用摩擦材料和里襯來形成的,所述摩擦材料是通過將權(quán)利要求I所述的無石棉摩擦材料組合物成型而成 的。
全文摘要
本發(fā)明提供即使銅的含量少也能夠形成剪切強(qiáng)度、耐開裂性及耐磨性優(yōu)異的摩擦材料的無石棉摩擦材料組合物、以及使用了該無石棉摩擦材料組合物的摩擦材料及摩擦構(gòu)件。本發(fā)明涉及如下的無石棉摩擦材料組合物、以及使用了該無石棉摩擦材料組合物的摩擦材料及摩擦構(gòu)件，該無石棉摩擦材料組合物含有粘結(jié)材料、有機(jī)填充材料、無機(jī)填充材料及纖維基體材料，該摩擦材料組合物中的銅的含量以銅元素計(jì)為0.5質(zhì)量%以下，銅及銅合金以外的金屬的含量為0.5質(zhì)量%以下，該摩擦材料組合物中含有7～15質(zhì)量%的分散有丙烯酸酯彈性體的酚醛樹脂作為上述粘結(jié)材料，并且含有總計(jì)為1～5質(zhì)量%的Ca(OH)2和/或CaO作為上述無機(jī)填充材料。
文檔編號C09K3/14GK103119121SQ20118004140
公開日2013年5月22日 申請日期2011年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月19日
發(fā)明者馬場一也, 海野光朗, 菊留高史 申請人:日立化成株式會(huì)社