制备摩擦材料的方法和使用该摩擦材料制造制动片的方法技术

本发明专利技术涉及制备摩擦材料的方法以及使用这种摩擦材料制造制动片的方法。本发明专利技术公开了一种制造无石棉摩擦材料的方法，所述无石棉摩擦材料包括无机和/或有机和/或金属纤维、至少一种有机粘结剂、至少一种摩擦改良剂或润滑剂和至少一种填料或研磨剂以作为组分材料，其中，将所述摩擦材料的原始组分混合到一起以获得原始混合物，然后模塑所述原始混合物以获得摩擦材料块或摩擦材料层；所述混合步骤包括第一热共混步骤；所述混合步骤还包括研磨所述固体半成品的步骤，用来将所述固体半成品分解为粉末。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于制备摩擦材料的方法，这种摩擦材料用来制造用于摩擦元件(例如制动元件，如用于交通工具的制动片或制动蹄，和/或离合器盘)的摩擦层/摩擦块，所述摩擦层/摩擦块无石棉，例如属于下列三类摩擦材料：NAO(“无石棉有机摩擦材料”)，“低金属(钢)”(Low Steel)和“半金属”(Semi-met)。具体地讲，本专利技术涉及一种制备方法，该方法使得待获得的摩擦材料不仅能够降低对沉积在摩擦元件(制动元件或离合器盘)上的摩擦层/摩擦块的磨损，而且能够使得使用中的摩擦水平稳定化。
技术介绍
上述类型的摩擦材料包括下列五类组分：由无机和/或有机和/或金属纤维制成的纤维材料，粘结剂，“填料”，一种或多种润滑剂或摩擦改良剂，一种或多种研磨剂。很大程度上，石棉在过去被用作纤维材料，但这种材料存在相当严重的环境问题，而且众所周知，石棉对人体健康有毒害作用，因此，长期以来被立法禁用。因此已用其他材料替代该材料，所述其他材料既可为无机材料(例如岩棉、硅灰石、玻璃纤维)又可为有机材料(例如芳纶纤维、碳纤维)，以及金属材料(例如铜、锡、铁、铝、钢的粉末或纤维)和其他金属或金属合金(例如青铜、黄铜)。粘结剂通常是热固性聚合物，例如基于酚醛树脂的热固性聚合物，可从市场上买到的酚醛树脂既有固体形态的(粉末)，又有液体形态的(例如，如果基于可溶性酚醛树脂)。多种材料被用作填料，例如重晶石(硫酸钡)、碳酸钙、滑石、氧化镁、蛭石；多种材料被用作研磨剂，例如硅酸锆、氧化锆、氧化铝、碳化硅、云母；多种材料被用作摩擦改良剂，例如金属硫化物(如二硫化钼、硫化铁)、铜、锡、石墨和/或焦炭。然后以较小百分比添加其
他种类的材料，例如粉末或颗粒形态的橡胶、“摩擦粉尘”、其他有机材料。为了保护环境，避免对人体健康可能造成的危害，各种国家标准和国际标准强制更加频繁地使用下述摩擦材料：这些材料不仅不含石棉和重金属，而且含铜量低，或者不含铜(已获美国一些州批准的标准，这些标准在未来几年将开始生效)。因此在本领域中，有必要提供一种摩擦材料，这种摩擦材料不含石棉、重金属和铜，但同时也保留了至少与包含石棉、重金属和铜的摩擦材料相当的性能。EP2762743教导了一种制造用于交通工具制动片的摩擦材料的方法，该摩擦材料具有下列组分：不含铜纤维的纤维材料、有机粘结剂、和摩擦改良剂。该文件说明了不含铜纤维往往导致摩擦系数随时间推移(尤其是在由于反复制动引起温度升高的情况下)衰减。这就以不期望的方式延长了交通工具的制动间隔。此外，不含铜摩擦材料的已知混合物有一定的易碎性，这增大了开裂风险。根据EP2762743的教导内容，这些问题都与制动片的常规形成过程中产生了微小气泡有关，在不存在热导率较高的铜纤维的情况下，这些微小气泡降低了制动片成品的散热率。EP2762743采取了一种比之前已知的多种工艺(这些工艺目前仍在大部分场合使用)更为复杂的工艺来制造制动片，解决了上述问题。这些已知的工艺基本上涉及三个阶段，分别为：-在混合机(例如Henschel、Loedige或Eirich共混机)中共混全部必定要形成摩擦材料的原材料，以便形成摩擦材料的原始混合物或“生”混合物，所述原材料为固体，也可能为液体(例如，存在由基于可溶性酚醛树脂的酚醛树脂制成的粘结剂)；-通过施加热和压力，将摩擦材料原材料的混合物(糊状)模塑到经适当处理的金属支承体(所谓的“背板”)上，以形成粘附至金属支承体的摩擦材料块或摩擦材料层；-对由此形成的制动片进行热处理，所述热处理目的是终止粘结剂的聚合过程，并使溶剂残留以及共混与模塑过程中可能形成的其他气体元素挥发。整个工艺可包括另外的步骤，例如上漆、对摩擦材料块进行研磨和去角斜切、精整，等等。EP2762743提出在共混全部原材料的步骤和对摩擦材料原材料的混合物进行模制的步骤之间插入至少一个额外的步骤，其中，摩擦材料原材料的混合物在密封的双蜗轮捏和机内经历捏合步骤，在该双蜗轮捏和机内，所述混合物受热受压：具体地讲，该捏和机装有压盖，压盖能够向正经受处理的混合物施加介于0.3MPa和1.0MPa之间的压力。该额外的步骤(随后可能是在共混机内进一步共混的步骤)应当减少形成的微小气泡，从而生成更致密、热导率更高的摩擦材料，即便没有铜纤维也是如此。然而，EP2762743提出的解决方案不仅成本高、操作复杂，还显著延长了制备摩擦材料混合物的时间。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种制备摩擦材料的方法，此摩擦材料用于制造用于摩擦元件(例如制动元件，如交通工具制动片或制动蹄)和/或离合器盘的摩擦层/摩擦块，所述摩擦材料中不含石棉、不含铜，也不含合金。该方法简单经济，具体地讲，该方法不需要在密封室内于压力下执行操作，也不需要过长的处理时间，从而可以顺利地融入已知的生产工艺和目前采用的生产工艺。因此本专利技术涉及一种制备摩擦材料的方法，这种摩擦材料用来制造用于摩擦元件(例如制动元件，如交通工具制动片或制动蹄)和/或离合器盘的摩擦层/摩擦块，这些摩擦层/摩擦块如权利要求1所限定。具体地讲，根据本专利技术的用于制备或制造无石棉摩擦材料的方法，所述无石棉摩擦材料包含无机和/或有机和/或金属纤维、至少一种有机粘结剂、至少一种摩擦改良剂或润滑剂，和至少一种填料或研磨剂，该方法包括下列步骤：将摩擦材料的固体原始组分材料相互混合，以便获得原始混合物；以及在等于或高于有机粘结剂的聚合或固化温度的温度下，在压力下模塑所述原始混合物，以便获得摩擦材料块或摩擦材料层。根据本专利技术，所述混合步骤并非像现有技术那样通过简单地将原材料投入共混机而执行，而是包括第一热共混步骤，该第一共混步骤通过与大
气相通的辊式共混机/混合机执行，其中至少一部分有机粘结剂和摩擦材料的至少一种其他组分材料的至少一部分被送入这种第一混合机，该第一混合机设置有至少两个旋转的热辊并与大气相通，以便使所述至少一部分有机粘结剂和所述摩擦材料的至少一种其他组分材料的所述至少一部分在下述温度下藉由辊之间限定的间隙而穿过辊：该温度低于有机粘结剂的聚合温度，但高于或等于有机粘结剂的软化温度，优选高于使有机粘结剂完全融化的温度。用这种方式，参与第一热共混步骤的摩擦材料的原始组分彼此混合并与有机粘结剂混合，在共混机(该共混机在大气压力下工作)的旋转辊施加的高剪切应力下呈流体状态，由于随后使由此形成的糊状物冷却，因此在共混机的输出端获得呈碎片状、带状或薄片状的固体半成品。接着执行研磨步骤，例如采用球磨机或锤式研磨机，其中，固体半成品被分解为细粉，优选将这种细粉过筛，以便将其分解至具有5微米和500微米之间的粒度分布。根据本专利技术的混合步骤还包括对摩擦材料的固体原始组分进行共混的第二常规步骤，该步骤在使用热辊进行共混的共混步骤、以及在研磨摩擦材料固体组分的一部分或全部的步骤和/或研磨所述固体半成品获得的粉末的步骤之前、之后、或者之前以及之后执行；该第二共混步骤在第二混合机/共混机(例如Henschel、Loedige或Eirich型共混机)中执行。根据本专利技术的一个方面，使用有机粘结剂执行第一热共混步骤，有机粘结剂优选只为固体形态，优选为粉末形态，由热固性聚合物或热固性聚合物的混合物组成，优选基于线型酚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造无石棉摩擦材料的方法，所述无石棉摩擦材料包括无机和/或有机和/或金属纤维、至少一种有机粘结剂、至少一种摩擦改良剂或润滑剂和至少一种填料或研磨剂以作为组分材料，所述方法包括下列步骤：‑将所述摩擦材料的原始组分材料彼此混合，以获得原始混合物；‑在压力下模塑所述原始混合物，以获得摩擦材料块或摩擦材料层；其特征在于所述混合步骤包括：a)‑第一共混步骤，所述第一共混步骤通过将至少一部分所述有机粘结剂和所述摩擦材料的至少一种其他组分材料的至少一部分送入第一混合机而执行，所述第一混合机设置有至少两个旋转的热辊并与大气相通，以便使所述至少一部分有机粘结剂和所述摩擦材料的至少一种其他组分材料的所述至少一部分在低于所述有机粘结剂的聚合温度但高于或等于所述有机粘结剂的软化温度的温度下藉由所述辊之间限定的间隙而穿过所述辊，以便在大气压力下以及在通过所述辊之后获得呈碎片状或带状或薄片状的固体半成品；b)‑研磨所述固体半成品的步骤，所述研磨步骤用于将所述固体半成品分解为粉末。

【技术特征摘要】
2015.05.07 IT TO2015A0002421.一种制造无石棉摩擦材料的方法，所述无石棉摩擦材料包括无机和/或有机和/或金属纤维、至少一种有机粘结剂、至少一种摩擦改良剂或润滑剂和至少一种填料或研磨剂以作为组分材料，所述方法包括下列步骤：-将所述摩擦材料的原始组分材料彼此混合，以获得原始混合物；-在压力下模塑所述原始混合物，以获得摩擦材料块或摩擦材料层；其特征在于所述混合步骤包括：a)-第一共混步骤，所述第一共混步骤通过将至少一部分所述有机粘结剂和所述摩擦材料的至少一种其他组分材料的至少一部分送入第一混合机而执行，所述第一混合机设置有至少两个旋转的热辊并与大气相通，以便使所述至少一部分有机粘结剂和所述摩擦材料的至少一种其他组分材料的所述至少一部分在低于所述有机粘结剂的聚合温度但高于或等于所述有机粘结剂的软化温度的温度下藉由所述辊之间限定的间隙而穿过所述辊，以便在大气压力下以及在通过所述辊之后获得呈碎片状或带状或薄片状的固体半成品；b)-研磨所述固体半成品的步骤，所述研磨步骤用于将所述固体半成品分解为粉末。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合步骤还包括所述摩擦材料的所述原始组分材料的第二共混步骤，所述第二共混步骤在所述第一共混步骤和所述研磨步骤之后执行，其中，将所述摩擦材料的其他原始组分材料和通过研磨所述固体半成品而获得的所述粉末引入第二混合机，所述第二混合机例如为Henschel、Loedige或Eirich型混合机。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合步骤还包括所述摩擦材料的所述原始组分材料的第二共混步骤，所述第二共混步
\t骤在所述第一共混步骤和所述研磨步骤之前执行，其中，将所述摩...

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗·加林贝蒂，奥古斯廷·辛希科拉，
申请(专利权)人：意大利ITT有限责任公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT