CN106687555A - 无石棉系摩擦材料 - Google Patents
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Abstract
一种无石棉系摩擦材料，包含纤维基材、粘结材料和摩擦调节材料，所述无石棉系摩擦材料不含有铜成分、碳系原料和金属硫化物，含有无机物，上述无机物具有层状晶体结构且与上述铜成分、上述碳系原料和上述金属硫化物不同。优选使用选自钛酸盐、滑石、高岭土、云母、蛭石和蒙皂石中的至少1种以上的无机物作为上述无机物。
Description
技术领域
本发明涉及例如在车辆用带有停车机构的盘式制动器等中使用的无石棉系摩擦材料。
背景技术
以往，例如在带有停车机构的盘式制动器以使停车制动器工作的状态长期放置等长期维持将摩擦材料按压于转子的状态时，有时转子和摩擦材料会因锈而粘着。这样的现象一般被称为锈粘着，作为以抑制该锈粘着为目的的技术，已知例如专利文献1中记载的技术。
在上述文献中，通过使用摩擦材料组合物而实现耐磨损性和耐锈粘着性的提高，上述摩擦材料组合物在不含有铜成分的盘式制动衬片用摩擦材料中含有特定量的粘结材料、有机纤维、作为润滑材料的金属硫化物系润滑材料、碳系润滑材料、钛酸盐、作为无机摩擦调节材料的硅灰石、规定的莫氏硬度的无机摩擦调节材料、有机摩擦调节材料、pH调节材料，不含有莫氏硬度比上述高的物质、铜以外的金属单质和铜合金以外的合金。
然而，对于锈粘着，认为摩擦材料所含的金属硫化物、碳系原料的存在是其原因之一。即，认为金属硫化物因热分解而产生的硫酸根离子促进转子表面生成锈，另一方面，认为碳系原料自身的导电性高，因而在与转子之间产生电蚀。
上述专利文献1中记载的摩擦材料含有那样的金属硫化物、碳系原料，有可能耐锈粘着性变得不充分。
特别是，近年来，还伴随着在带有停车机构的盘式制动器中利用电控制进行停车动作等车辆的高性能化发展，正在寻求使耐锈粘着性·耐磨损性·摩擦系数的稳定性以高水平达成的摩擦材料。因此，在目前提出的技术中，没有充分满足客户要求。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-159871
发明内容
本发明的课题在于提供一种耐锈粘着性、耐磨损性和摩擦系数的稳定性优异的无石棉系摩擦材料。
为了解决上述课题，本发明的主旨是一种无石棉系摩擦材料，包含纤维基材、粘结材料和摩擦调节材料，所述无石棉系摩擦材料不含有铜成分、碳系原料和金属硫化物，含有无机物，上述无机物具有层状晶体结构且与上述铜成分、上述碳系原料和上述金属硫化物不同。
由此，因为不含有被认为导电性高、容易产生锈的铜成分和碳系原料，所以耐锈粘着性提高。另外，不含有产生促进锈的生成的硫酸根离子的金属硫化物也有助于耐锈粘着性的提高。另一方面，因为这些铜成分、碳系原料和金属硫化物均不含有，所以无法期待由这些物质所引起的润滑性，但对于该方面而言，上述具有层状晶体结构的无机物使润滑性提高。因此耐磨损性提高，以至于使摩擦系数的稳定性提高。因此，对于无石棉系摩擦材料，能够成为耐锈粘着性、耐磨损性和摩擦系数的稳定性优异的无石棉系摩擦材料。
附图说明
图1是本实施方式的摩擦材料的实施例和比较例的摩擦材料原料的组成及其性能评价进行归纳的图。
具体实施方式
以下，根据本发明的实施方式进行具体说明，本发明只要不超出其主旨，就不受以下实施方式限定。
1.摩擦材料
以下，对本发明的摩擦材料的一个实施方式进行详细说明。本发明的摩擦材料是一种无石棉系摩擦材料，其包含纤维基材、粘结材料和摩擦调节材料，而铜成分、碳系原料和金属硫化物均不含有，含有无机物(以下，简称为“具有层状晶体结构的无机物”)，上述无机物具有层状晶体结构，并且与上述铜成分、上述碳系原料和上述金属硫化物不同。
本发明的摩擦材料中含有纤维基材、粘结材料、摩擦调节材料和具有层状晶体结构的无机物，但不包括铜成分、碳系原料和金属硫化物，也可以含有在制造摩擦材料时使用的其它摩擦材料原料。
在作为纤维基材使用的物质中，可例示芳纶纤维(例如，芳纶纸浆)、纤维素纤维、丙烯酸纤维等有机纤维，玻璃纤维、岩棉、陶瓷纤维、硅灰石等无机纤维。它们可以单独使用或并用2种以上。可以特别优选举出芳纶纸浆、硅灰石。纤维基材的配合比例没有特别限定，以相对于摩擦材料整体为4～15重量％左右的方式添加即可。
粘结材料具有使摩擦材料的各配合成分粘结的作用，可以使用公知的材料。优选例示酚醛树脂、三聚氰胺树脂、环氧树脂等热固化性树脂和它们的改性品等。它们可以单独使用或并用2种以上。特别优选举出酚醛树脂。粘结材料的配合比例没有特别限定，以相对于摩擦材料整体为6～16重量％左右的方式添加即可。
摩擦调节材料具有调节摩擦材料的摩擦系数、磨损等摩擦性能的作用，可以包含各种填充材料、研磨材料、润滑材料等。例如可以举出腰果粉、橡胶粉等摩擦粉、氧化锆、硅酸锆、氧化铁、氢氧化钙、碳酸钙、硫酸钡、氧化镁等。它们可以单独使用或并用2种以上。可以优选举出腰果粉、氧化锆、氧化铁、氢氧化钙、硫酸钡。摩擦调节材料的配合比例没有特别限定，例如可以以相对于摩擦材料整体为40～70重量％左右的方式添加。
如上所述，本发明的摩擦材料不含有铜成分、碳系原料和金属硫化物。这样，由于不含有被认为导电性高、容易产生锈的铜成分和碳系原料，因此耐锈粘着性提高。另外，不含有生成促进锈的生成的硫酸根离子的金属硫化物也有助于耐锈粘着性的提高。
在此，作为铜成分，例如可以举出铜(金属单质)、铜合金、铜化合物等，作为碳系原料，例如可以举出石墨、焦炭、炭黑等。另外，作为金属硫化物，可以举出二硫化钼、三硫化锑、硫化铁、硫化锌、硫化锡(SnS、SnS2)、硫化钨、复合硫化物等。它们以往都出于提高润滑性以及耐磨损性、摩擦系数的稳定性的目的而被广泛地用作摩擦材料含有物。
这样，铜成分、碳系原料和金属硫化物因为提高摩擦材料的耐磨损性、摩擦系数的稳定性而受到重用，如果不含有它们，则对由这些物质所引起的那样的效果必然会无法期待。即，能够实现耐锈粘着性的提高，另一方面，正因为不含有它们，则提高耐磨损性、摩擦系数的稳定性变得困难或不可能。
为了消除那样的困境，本发明人等进行深入研究，其结果发现通过含有具有层状晶体结构的无机物，能够提高上述润滑性以及耐磨损性、摩擦系数的稳定性。
在此，作为具有层状晶体结构的无机物，例如可以举出钛酸锂钾、钛酸镁钾等钛酸盐、滑石、高岭土、云母、蛭石、蒙皂石等(都具有层状晶体结构)。它们可以单独或并用2种以上。优选它们中含有钛酸盐为好。更优选含有钛酸盐和与该钛酸盐相比配合量(在此为相对于摩擦材料组合物整体的重量比率。单位为重量％。)少的滑石(例如，参照后述的实施例3、实施例7～实施例9)，或者含有钛酸盐和与该钛酸盐相比配合量少的云母和蛭石中的至少一种(例如，参照实施例5、实施例7～实施例9)为好。另外，含有钛酸盐、与该钛酸盐相比配合量少的滑石以及同样地与钛酸盐相比配合量少的云母和蛭石中的至少一种(例如，参照实施例7～实施例9)为好。
应予说明，在本实施方式中，为了使耐锈粘着性更适合，不限于铜、铜合金，使除此以外的金属(例如，铁、铝、锡等金属单质或其合金)也不含有。即，通过不含有被认为导电性高、容易产生锈的金属，从而实现耐锈粘着性的进一步提高。此时也当然通过不含有上述金属，从而对于该金属在热熔融时得到的润滑性以及耐磨损性、摩擦系数的稳定性变得无法期待。然而，本发明人等发现通过含有上述具有层状晶体结构的无机物，也能够弥补所述方面，因而能够提高耐磨损性、摩擦系数的稳定性。
本发明的摩擦材料适用于例如车辆等的带有停车机构的盘式制动器用衬片，但不限定于此。也能够用于不带有停车机构的盘式制动器用衬片，此外可适用于例如制动蹄片等以往公知的要求摩擦材料的技术。制造的摩擦材料例如可以与作为背板的金属板等板状部件一体化而用作制动衬片。
2.摩擦材料的制造方法
以下，对本发明的摩擦材料的制造方法的实施方式进行详细说明。本发明的摩擦材料的制造方法具有热固化工序，上述热固化工序对含有上述纤维基材、粘结材料、摩擦调节材料和具有层状晶体结构的无机物的摩擦材料原料的混合物进行加热成型，将由此得到的成型体以160℃以上且小于300℃(在发明登记表中为200℃)加热2～8小时(在发明登记表中为4小时)加热，从而使上述粘结材料固化。
首先，称量上述纤维基材、粘结材料、摩擦调节材料等摩擦材料原料，将它们均匀混合。混合可以通过投入到亨舍尔混合机、Lodige混合机等混合机中而进行，例如，在常温下混合10分钟左右。此时，可以以不使混合机升温的方式利用公知的冷却机构一边冷却一边混合。
接下来，将得到的混合物称量规定量，加压而进行预成型，将其一边加压一边加热成型。加热成型例如可以通过投入到热成型模具将其热压等而进行。此时，可以重叠金属板等板状部件的背板地投入到热成型模具中。背板可以使用在预先清洗后实施适当的表面处理、在载置预成型后的混合物的一侧涂布粘接材料而成的背板。对于加热成型而言，可以使成型温度为140℃～180℃、特别优选为160℃，使成型压力为100～250kgf/cm2、特别优选为200kgf/cm2，使成型时间为3～15分钟、特别优选为10分钟。
将得到的成型品进一步加热后，使粘结材料的固化结束。加热固化优选将固化温度设定为160℃以上且小于300℃，特别优选为180℃以上且小于230℃。固化时间与固化温度成反比，将固化温度设定得较高时，能够以短时间进行固化，将固化温度设定得较低时，固化所需时间变长。可以优选以2～8小时进行。
这样，使具有层状晶体结构的无机物不仅在摩擦材料的表面还遍布包括内部的整体而分散。
实施例
以下，根据实施例对本发明进行具体说明。然而，本发明不限定于此。
本实施例中，根据图1所示的配合量来配合摩擦材料原料，得到实施例1～13和比较例1～7的摩擦材料组合物。应予说明，表中的各摩擦材料原料的配合量的单位为相对于摩擦材料组合物整体的重量％。利用Lodige混合机将该摩擦材料组合物混合10分钟，将该混合物以成型温度160℃、成型压力200kgf/cm2、成型时间10分钟的条件加压加热。接着，使该成型物以200℃、4小时的条件固化。
对已制作的实施例1～12和比较例1～7的摩擦材料就下述项目进行评价。
(锈粘着)
按照JIS D4414(锈粘着试验方法)进行锈粘着试验，对锈粘着力进行测定，按4个等级进行评价。具体而言，根据锈粘着力的大小，将小于100N判定为“◎”，将100N以上且小于200N判定为“○”，将200N以上且小于300N判定为“Δ”，将300N以上判定为“×”。
(耐磨损性)
按照JASO C427进行磨损试验，测定摩擦材料的磨损量，换算成相对于规定制动次数的磨损量，按4个等级进行评价。具体而言，根据其换算值的大小，将小于0.20mm判定为“◎”，将0.20mm以上且小于0.25mm判定为“○”，将0.25mm以上且小于0.30mm判定为“Δ”，将0.30mm以上判定为“×”。
(摩擦系数的稳定性)
按照JASO C407在温度20℃、湿度58％的环境下测定平均摩擦系数，按4个等级对摩擦系数的稳定性进行评价。具体而言，将摩擦系数的稳定性显著优异的摩擦材料判定为“◎”，将摩擦系数的稳定性优异的摩擦材料判定为“○”，将摩擦系数的稳定性差的摩擦材料判定为“Δ”，将摩擦系数的稳定性明显差的摩擦材料判定为“×”。
将结果示于图1。在本发明的实施例1～13中，锈粘着、耐磨损性和摩擦系数稳定性均得到了良好的结果。由此，判明通过不含有铜成分、上述金属、碳系原料和金属硫化物，而含有具有层状晶体结构的无机物，能够得到锈粘着、耐磨损性和摩擦系数稳定性优异的摩擦材料。并且，与此相对，在不含有具有层状晶体结构的无机物的比较例1中，耐磨损性、摩擦系数稳定性差，所以表明在本发明的实施例中确认的耐磨损性、摩擦系数稳定性是由具有层状晶体结构的无机物所带来的。
另外，对于含有铜成分、碳系原料和金属硫化物中的至少一种的比较例2～7，可看到即使摩擦系数稳定性能够获得“○”或“◎”，但锈粘着性差。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.(删除)
2.(删除)
3.(删除)
4.(删除)
5.一种无石棉系摩擦材料，其特征在于，包含纤维基材、粘结材料和摩擦调节材料，所述无石棉系摩擦材料不含有铜成分、碳系原料和金属硫化物，含有无机物，所述无机物具有层状晶体结构且与所述铜成分、所述碳系原料和所述金属硫化物不同，采用钛酸盐和配合量比所述钛酸盐少的滑石和蛭石中的至少一种作为所述无机物。
6.(追加)
根据权利要求5所述的无石棉系摩擦材料，其特征在于，进一步采用配合量比所述钛酸盐少的云母作为所述无机物。
Claims (5)
1.一种无石棉系摩擦材料，其特征在于，包含纤维基材、粘结材料和摩擦调节材料，所述无石棉系摩擦材料不含有铜成分、碳系原料和金属硫化物，含有无机物，所述无机物具有层状晶体结构且与所述铜成分、所述碳系原料和所述金属硫化物不同。
2.根据权利要求1所述的无石棉系摩擦材料，其特征在于，所述无机物为选自钛酸盐、滑石、高岭土、云母、蛭石和蒙皂石中的至少1种以上的无机物。
3.根据权利要求2所述的无石棉系摩擦材料，其特征在于，采用所述钛酸盐作为所述无机物。
4.根据权利要求3所述的无石棉系摩擦材料，其特征在于，采用所述钛酸盐和配合量比所述钛酸盐少的滑石作为所述无机物。
5.根据权利要求3或4所述的无石棉系摩擦材料，其特征在于，采用所述钛酸盐和配合量比所述钛酸盐少的云母和蛭石中的至少一种作为所述无机物。
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