CN104471014A - 摩擦材料 - Google Patents
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Abstract
本发明的课题在于提供一种摩擦材料，其由NAO材料的摩擦材料组合物成型而成，该NAO材料的摩擦材料组合物包含纤维基材、粘结材料和摩擦调整材料，并含有至少一种溶出硫酸根离子的原料，该摩擦材料能确保良好的耐磨损性，并抑制锈迹黏着。通过在摩擦材料组合物中含有亲水性活性炭作为摩擦调整材料，从而解决了课题。相对于摩擦材料组合物总量，含有0.4～5重量％的亲水性活性炭，其平均粒径为80～200μm。另外，相对于摩擦材料组合物总量，含有8～12重量％的亲水性的酚醛树脂作为粘结材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于汽车等的盘式制动器垫、制动蹄的摩擦材料。
背景技术
在过去，作为汽车等的制动装置，使用盘式制动器、鼓式制动器，作为该摩擦部件，使用了摩擦材料贴附于钢铁等的金属制基件的盘式制动器垫、制动蹄。
摩擦材料分类如下：半金属摩擦材料，其相对于摩擦材料组合物总量而含有30重量％以上不足60重量％的钢纤维作为纤维基材；低钢摩擦材料，其在纤维基材的一部分中含有钢纤维，并且相对于摩擦材料组合物总量而含有不足30重量％的钢纤维；NAO(Non-Asbestos-Organic，无石棉有机物)材料，其作为纤维基材，不含有钢纤维和不锈钢等的钢类纤维。
近些年来需求产生很小制动噪音的摩擦材料，广泛使用一种摩擦部件，其使用了一种NAO材料的摩擦材料，该NAO材料的摩擦材料不含有钢纤维和钢类纤维，并且含有：非铁金属纤维、有机纤维、无机纤维等的纤维基材；热固化性树脂等的粘结材料；有机填充材料、无机填充材料、无机磨料、润滑剂以及金属颗粒等的摩擦调整材料。
为了确保NAO材料的摩擦材料中的基本性能，广泛使用芳纶纤维作为有机纤维、腰果壳油摩擦粉作为有机填充材料、硫酸钡作为无机填充材料，但是这些原料在水的存在下有时会使构成生锈原因的硫酸粒子溶出，故在作为盘式制动器的摩擦材料的对磨材料的盘式转子、以及作为鼓式制动器的摩擦材料的对磨材料的制动鼓上，容易生锈。
特别是将上述的NAO材料的摩擦材料用于装载了泊车机构的盘式制动器、鼓式制动器的情况下，在停车状态下长时间放置后，有如下问题：盘式转子、制动鼓会因生锈而被黏着，也就是说，容易产生锈迹黏着。
为了防止锈迹黏着，有时会在摩擦材料上添加碱金属盐作为pH调整剂。
专利文献1中记载了一种摩擦材料，其通过对在全体组合物中含有0.2～5重量％的碱金属盐而得到的摩擦材料组合物进行加热加压成型，从而形成。
但是，碱金属盐具有潮解性，故需要严格的储藏管理，有在成本方面不利的问题。
另一方面，要求在摩擦材料中，具有抑制在衰退现象时产生的气体造成的摩擦系数降低的性能，也就是说具有所谓的耐衰退性。专利文献2中记载了一种摩擦材料，其含有填充材料、由树脂形成的粘结材料、纤维增强材料、摩擦调整材料，通过含有由平均粒径大致为2mm的活性炭颗粒构成的粒状体作为上述填充材料，从而抑制衰退现象时产生的气体造成的摩擦系数的降低，并且能够发挥出充分的制动力。另外，专利文献2根本没有记载锈迹黏着的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-107027号公报
专利文献2：日本特开2009-029954号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明目的在于提供一种摩擦材料，其由NAO材料的摩擦材料组合物成型而成，该NAO材料的摩擦材料组合物含有纤维基材、粘结材料和摩擦调整材料，并含有至少一种溶出硫酸根离子的原料，该摩擦材料能确保良好的耐磨损性，并抑制锈迹黏着。
解决课题的方案
为了抑制锈迹黏着，基于添加吸附着构成生锈的原因的硫酸离子和水分的物质会比较有效的考虑，进行了着眼于作为吸附材料而使用的多孔质物质的研究。
在多孔质物质中，活性炭具有在其细微的孔穴中吸附很多物质的性质，在衰退现象时会很好地吸附摩擦材料产生的气体和/或硝酸根离子、硫酸根离子等离子。
但是，其表面是非极性的，具有难以吸附水那样的分子量很小的极性分子的性质。由此，在将如此的活性炭配混于摩擦材料组合物而得到的摩擦材料中，看不到锈迹黏着的抑制效果。
另一方面，人们公知通过盐酸、硫酸的酸处理而对表面进行改性，从而拥有亲水性的亲水性活性炭。
虽然亲水性活性炭也能够良好地吸附水分，但认为其表面为酸性、能够促进对磨材料生锈，故不会用于摩擦材料中。
但是，将被认为促进对磨材料生锈的亲水性活性炭添加到摩擦材料组合物中时，会发现亲水性活性炭充分地吸附硫酸根离子和水分，反而能够抑制锈迹黏着。
本发明为一种摩擦材料，该摩擦材料由NAO材料的摩擦材料组合物成型而成，该NAO材料的摩擦材料组合物包含纤维基材、粘结材料和摩擦调整材料，并含有至少一种溶出硫酸根离子的原料，该摩擦材料为向摩擦调整材料的一部分中配混特定量的亲水性活性炭而得到的摩擦材料，是以下述技术为基础的摩擦材料。
(1)一种摩擦材料，其由NAO材料的摩擦材料组合物成型而成，该NAO材料的摩擦材料组合物包含纤维基材、粘结材料和摩擦调整材料，并含有至少一种溶出硫酸根离子的原料，其特征在于，摩擦材料组合物含有亲水性活性炭作为摩擦调整材料。
(2)上述(1)中记载的摩擦材料，其特征在于，相对于摩擦材料组合物总量，含有0.4～5重量％的上述亲水性活性炭。
(3)上述(1)或(2)中记载的摩擦材料，其特征在于，上述亲水性活性炭的平均粒径为80～200μm。
(4)上述(1)～(3)任一项记载的摩擦材料，其特征在于，相对于摩擦材料组合物总量，含有8～12重量％的亲水性的酚醛树脂作为粘结材料。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种摩擦材料，其由NAO材料的摩擦材料组合物成型而成，该NAO材料的摩擦材料组合物包含纤维基材、粘结材料和摩擦调整材料，并含有至少一种溶出硫酸根离子的原料，该摩擦材料能确保良好的耐磨损性，并抑制锈迹黏着。
附图说明
图1表示使用了本发明摩擦材料而得到的盘式制动器垫的制造工序的一个例子。
图2为表示使用了本发明摩擦材料而得到的盘式制动器垫的一个例子的立体图。
图3表示使用了本发明摩擦材料而得到的制动蹄的制造工序的一个例子。
图4为表示使用了本发明摩擦材料而得到的制动蹄的一个例子的立体图。
具体实施方式
在本发明中，在摩擦材料中，在摩擦调整材料的一部分中配混亲水性活性炭。该摩擦材料由NAO材料的摩擦材料组合物成型而成，该NAO材料的摩擦材料组合物包含纤维基材、粘结材料和摩擦调整材料，并含有至少一种溶出硫酸根离子的原料。
亲水性活性炭是通过用硫酸、盐酸等酸对活性炭进行处理而在表面形成氧化物而得到的物质。
亲水性活性炭相对于摩擦材料组合物总量，优选配混0.4～5重量％。
亲水性活性炭的配混量相对于摩擦材料组合物总量如果在0.4重量％以上的话，则能够得到充分的锈迹黏着的抑制效果，如果亲水性活性炭的配混量相对于摩擦材料组合物总量在5重量％以下的话，则能够确保必要的耐磨损性。
亲水性活性炭的平均粒径优选为80～200μm。在该范围内的话，则可更进一步提高对锈迹黏着的抑制效果，使耐磨损性更好。
更进一步，相对于摩擦材料组合物总量，配混8～12重量％的亲水性的酚醛树脂作为粘结材料。
如果亲水性的酚醛树脂的配混量相对于摩擦材料组合物总量在8～12重量％的范围的话，则可进一步提高对锈迹黏着的抑制效果。
关于亲水性的酚醛树脂，可列举出：线型酚醛树脂；通过NBR、丙烯酸酯橡胶等亲水性弹性体进行改性而得到的酚醛树脂。
通过硅树脂改性得到的酚醛树脂、使含氟聚合物分散而得到的酚醛树脂具有防水性，故该摩擦粉吸附于活性炭上的话，则活性炭难以吸附水分，在更进一步提高锈迹黏着的抑制效果方面，并不优选。
另外，本发明的摩擦材料由摩擦材料组合物形成，除了上述的亲水性活性炭、亲水性的酚醛树脂以外，该摩擦材料组合物还含有：用于通常的摩擦材料的金属纤维、有机纤维、无机纤维等的纤维基材；热固化性树脂等的粘结材料；有机填充材料、无机填充材料、无机磨料、润滑剂以及金属颗粒等的摩擦调整材料。
作为纤维基材，除了钢类纤维以外，可列举出：铜纤维、黄铜纤维等的金属纤维；芳纶纤维、丙烯酸纤维等的有机纤维；碳纤维、陶瓷纤维、石棉纤维等的无机纤维。关于纤维基材的含量，为了确保充分的机械强度，优选相对于摩擦材料组合物总量为5～20重量％。
作为粘结材料，列举出：酚醛树脂；将酚醛树脂通过腰果壳油和/或硅油、各种弹性体等进行改性而得到的树脂；在酚醛树脂中分散了各种弹性体、含氟聚合物等而得到的树脂等。
关于粘结材料的含量，为了确保充分的机械强度、耐磨损性，相对于摩擦材料组合物总量，优选为9～15重量％。由于提高了活性炭的水分的吸附力，故相对于摩擦材料组合物总量，优选含有8～12重量％的线型酚醛树脂和/或通过NBR、丙烯酸酯橡胶等亲水性弹性体进行改性而得到的酚醛树脂。
作为上述亲水性活性炭以外的摩擦调整材料，列举出：腰果壳油摩擦粉、轮胎胎面橡胶粉碎粉、未硫化的各种橡胶颗粒、硫化了的各种橡胶颗粒等的有机填充材料；硫酸钡、氢氧化钙、蛭石、云母等的无机填充材料；氧化铁、氧化铝、硅酸锆、氧化镁等无机磨料；黑铅、焦炭、金属硫化物等的润滑剂；锡颗粒、锌颗粒等的金属颗粒。关于摩擦材料调整材料的含量，根据所期望的摩擦特性，相对于摩擦材料组合物总量，优选含有60～90重量％。
这些纤维基材、粘结材料、摩擦调整材料可根据所期望的品质、机械特性、摩擦磨损特性而适当组合使用。
本发明的摩擦材料经过如下工序而被制造出：混合工序，使用混合机将以规定量混合了的上述亲水性活性炭、纤维基材、粘结材料、摩擦调整材料进行均匀混合；预成型工序，将所获得的摩擦材料原料混合物投入到预成型模具中，进行加压并预成型；加热加压成型工序，将得到的预成型物投入到热成型模具中，进行加热加压成型；热处理工序(后固化工序)，将得到的成型品进行加热，使粘结材料的固化反应结束；研磨处理工序，用以形成摩擦面。
根据需要，可在预成型工序前实施对摩擦材料原料混合物进行造粒的造粒工序，可在加热加压成型工序后实施涂装工序、涂装烧结工序、硫化工序。
在制造盘式制动器垫的情况下，在加热加压成型工序中，在如下状态下实施成型。该状态为：进行预先洗净、表面处理、涂布粘结剂后的钢铁等的金属制的背板、与上述摩擦材料原料混合物或造粒物以及预备成型物重叠的状态。
实施例
以下，示出实施例和比较例，对本发明进行具体说明，但本发明并不限于如下实施例。
[实施例1～11、比较例1的摩擦材料的制造方法]
通过Loedige混合器而将表1、表2所示组成的摩擦材料组合物混合5分钟，然后在预成型金属模具内以30Mpa加压1分钟，从而进行预成型。
将该预成型物重叠于进行了预先洗净、表面处理、涂布了粘着剂的钢铁制的背板上，在热成型模具内以成型温度150℃、成型压力30Mpa的条件下加热加压成型6分钟后，在200℃下进行4小时热处理(后固化)，然后进行研磨从而制造出轿车用盘式制动器垫(实施例1～12、比较例1)。对该盘式制动器垫的锈迹黏着、耐磨损性在如下条件下进行评价。评价结果一并示于表1、表2。
<评价>
<锈迹黏着>
以JISD4414“锈迹黏着试验方法”为基准，进行了锈迹黏着试验，以下述基准评价了锈迹黏着力。
◎：不足50N
○：50N以上、不足150N
△：150N以上、不足250N
×：250N以上
<耐磨损性>
以JASOC427“汽车-制动蹄和盘式制动器垫-测力计磨损试验方法”，以制动初速度50km/h、制动减速度0.3G、适宜制动次数、制动前制动器温度100℃、200℃、300℃、400℃的条件，测定摩擦件的磨损量(mm)，换算为制动次数每1000次的磨损量后，以下述基准进行了评价。
◎：不足0.15
○：0.15以上、不足0.20
△：0.20以上、不足0.25
×：0.25以上
[表1]
[表2]
根据表1、表2，可看出在NAO材料的摩擦材料中，通过在摩擦调整材料的一部分上含有亲水性活性炭，从而能够抑制锈迹黏着。并且，也不会损伤耐磨损性，是良好的。
产业上的利用可能性
根据本发明，能够得到一种摩擦材料，其由NAO材料的摩擦材料组合物成型而成，该NAO材料的摩擦材料组合物包含纤维基材、粘结材料和摩擦调整材料，并含有至少一种溶出硫酸根离子的原料，该摩擦材料能确保良好的耐磨损性，并抑制锈迹黏着，作为用于作为汽车的制动装置的盘式制动器或鼓式制动器的摩擦材料，其实用效果非常高。
附图标记说明
1.盘式制动器垫
2.背板
3.摩擦材料
4.制动蹄
5.制动蹄本体
6.摩擦材料(内衬)。
Claims (4)
1.一种摩擦材料，其由NAO材料的摩擦材料组合物成型而成，该NAO材料的摩擦材料组合物包含纤维基材、粘结材料和摩擦调整材料，并含有至少一种溶出硫酸根离子的原料，其特征在于，摩擦材料组合物含有亲水性活性炭作为摩擦调整材料。
2.根据权利要求1中记载的摩擦材料，其特征在于，相对于摩擦材料组合物总量，含有0.4～5重量％的上述亲水性活性炭。
3.根据权利要求1或2中记载的摩擦材料，其特征在于，上述亲水性活性炭的平均粒径为80～200μm。
4.根据权利要求1～3中任一项记载的摩擦材料，其特征在于，相对于摩擦材料组合物总量，含有8～12重量％的亲水性的酚醛树脂作为粘结材料。
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