非石棉摩擦材料制造技术

一种不包含重金属和重金属化合物作为该摩擦材料的混合成分的非石棉摩擦材料，具有总共为该摩擦材料体积的５到２５体积％的石墨和焦炭。该石墨／焦炭的体积比优选为从２／１到７／１。该焦炭的平均颗粒尺寸是从１５０到４００μｍ。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及非石棉摩擦材料。具体说，本专利技术涉及用于工业装备、 机动有轨车、行李车和客车的摩擦材料，该摩擦材料在耐磨性、防止金属捕获(metal catch)的能力、抗裂纹性和制动性之间改进平衡控制 性能。特别是，本专利技术涉及由于不含金属和金属化合物而能够防止环 境污染的摩擦材料。更具体地说，本专利技术涉及用于上述用途的制动衬 块、制动衬片(lining)和离合器摩擦片(clutch facing)。
技术介绍
用于诸如盘式制动器和鼓式制动器的制动器或离合器的摩擦材料 包括用于提供摩擦能力和控制该摩擦能力的摩擦改良剂、用于增强的 纤维材料、以及使这些组分成为一体的粘结剂。在这些材料中，纤维 材料可以包括各种金属纤维、无机纤维和有机纤维。这些纤维具有各 自的特性，并且单独一种不能满足所有的要求，所以通常两种或更多 种结合使用。另一方面，作为用于控制摩擦材料的摩擦特性的材料，有摩擦改 良剂和固体润滑剂。这些材料也包括无机和有机材料，并且它们具有各自的特性，并且单独一种不能满足所有的要求，所以它们通常两种 或更多种结合使用。作为摩擦改良剂的例子，举出无机摩擦改良剂和 有机摩擦改良剂作为例子，无机摩擦改良剂有，例如氧化铝(alumina)、 二氧化硅(silica)、氧化镁(magnesia)、氧化锆(zirconia)、氧化 络、石英等，以及有机摩擦改良剂有，例如，合成橡胶、漆酚树脂(cashewresin)等。作为固体润滑剂举出，例如，石墨、二硫化钼等作为例子。 作为填充物，用硫酸钡、碳酸钙、金属粉末、蛭石、云母等。由于通过混合这些成分得到的摩擦材料能够抑制配合部件上的侵 蚀，并且改进抗衰减性和耐磨损性，提出各种混合的非石棉摩擦材料。通过以金属纤维或金属粉末的形式将金属混合到摩擦材料中，能 够获得很多优点，例如可以实现结构增强，可以获得传输给配合部件 的粘性摩擦力，可以保证高导热性和热辐射，因此，已经对其应用了 各种金属。但是，现在已经提出由这些金属引起的各种环境问题，例如河流 和海洋的污染、对人体的有害影响等，并且现在需要防范措施。作为防范措施的一个例子，JP-A — 2004—155843公开了一种通过 模制非石棉摩擦材料组分(composition)而制造的非石棉摩擦材料， 主要包括含有除去石棉之外的至少一种钢纤维、粘结剂和填充物，并 且固化该模制产品，其中包含平均颗粒尺寸从50至150um的石油焦 炭和平均颗粒尺寸从5至30nm的硬无机颗粒。JP-A — 2004—155843 公开了非石棉摩擦材料，它能够回应消费者的要求，即最新的摩擦材料性能提高、重量轻、小型化，并且成本低，并且该非石棉摩擦材料 在耐磨损和摩擦系数方面很好地平衡，而且，在制动时很少伴有发尖 叫声的噪声和异样的声音。但是，正如在JP-A—2004—155843的表1 中的实例l至5中清楚地表明的，由于该非石棉摩擦材料包含IO体积 %的铜粉末，具有对人体和环境引起有害影响的可能性。同样，JP-A-58-061169公开了一种适合用作摩擦元件的非石棉摩 擦材料组分，其主要包括热固性粘结剂、纤维加强材料、以及有效量 的芳族聚酰胺浆状物纤维(pulp fiber)，以形成由该摩擦材料制造的预型件(preform)的良好结构整体性，该摩擦材料是在混合强度、摩 擦系数和耐磨性方面改进的摩擦材料。但是，该摩擦材料组分包含铜 纤维和黄铜纤维或作为金属粉末的铜和黄铜，因此，具有类似于 JP-A-2004-155843的对人体和环境引起有害影响的可能性。而且，为了确保在高温高负载情况下的可靠的耐磨性的目的，该 摩擦材料包含金属硫化物。但是，已经查明一些类型的金属硫化物对人体和环境有影响，而 且还昂贵，从在制造成本方面是不利的。为了提供用于制动器的不含有包括诸如铜、锑等的重金属材料的 摩擦材料，JP-A-2002-123273公开了一种制造用于制动器的摩擦材料的 方法，该摩擦材料包含纤维成分、粘结成分和摩擦控制成分，其中氧 化镁(MgO)和石墨包含在摩擦材料中，其量为从45%到80%体积， 并且氧化镁对石墨的体积比(氧化镁/石墨)为从1/1到4/1。JP-A-2002-123273公开了该专利技术能够提供用于制动器的摩擦材 料，即便在不包含诸如铜纤维、铜粉末和Sb2S3粉末的重金属或重金属 化合物时，该摩擦材料也具有等同于或高于常规的非石棉摩擦材料的 高温摩擦性能以及机械特性。
技术实现思路
本专利技术的一个或多个实施例提供一种非石棉摩擦材料，除了在 JP-A-2002-138273中公开的用于制动器的摩擦材料的高温摩擦性能和 机械特性之外，其还具有诸如良好的制动效果的安全性的摩擦特性、 防止金属捕获以及抗裂纹性，并且不包含有害金属和金属化合物。通过理解到即便在不使用有害金属和金属化合物时，也能够确保 在高温下的耐磨性，并且对配合部件的侵蚀能够被抑制到很低的程度，同时通过将适量的石墨和焦炭混合在一起作为摩擦材料的摩擦改良剂 的一部分而保持高摩擦系数，而实现本专利技术。而且，在本专利技术的说明 书和权利要求中，该"有害金属"是指"重金属"，并且"有害金属 化合物"是指"重金属化合物"，因为重金属或重金属化合物是有害 的。根据本专利技术一个或多个实施例，提供一种不含有重金属和重金属 化合物的作为该摩擦材料的混合成分，并且包含占摩擦材料总体积的5 到25体积％的石墨和焦炭的非石棉摩擦材料。在该非石棉摩擦材料中，石墨对焦炭的体积比可以为从2/1到7/1。 在该非石棉摩擦材料中，焦炭的平均颗粒尺寸可以是从150到400li m。非石棉摩擦材料可以包括颗粒直径为3iim至20tim、总体积为 整个摩擦材料体积的3%至10体积％的硅酸锆和氧化锆中的至少一种。根据本专利技术的实施例，在该非石棉摩擦材料中，包含用于加强的 纤维材料、摩擦改良剂和用于使这些材料成为一体的粘结剂，通过组 合使用石墨和焦炭作为部分摩擦改良剂，而不使用从环境保护的观点 看来引起问题的有害的金属和金属化合物，可以使得在高温(30(TC和 40(TC)下、在滑动时的磨损损耗与利用金属硫化物的常规的摩擦材料 相当，能够减小环境载荷的材料，并且能够减少材料成本。此外，通过以特定的量(体积百分比)和特定的体积比来组合地 利用润滑性质比石墨差的石墨和焦炭，能够控制摩擦和润滑的关系。 结果，能够提高在耐磨性、防止金属捕获的能力、抗裂纹性和制动能 力之间的平衡。具体说，可以显示出在高温下的耐磨性和防止金属捕 获的特性，而不必使用金属硫化物。而且，通过混合颗粒直径为3iim至20ym、整个摩擦材料的总 体积的3体积％至10体积％的硅酸锆和氧化锆中的至少一种，能够减 少DTV (盘厚度变化)发展，提高制动效果，并且具有良好的NVH特 性(噪声、振动、粗糙性)。从下面的描述和所附权利要求中，本专利技术其他方面和优点将是显 而易见的。具体实施方式下面将描述本专利技术的示例性实施例。在一个示例性实施例的非石棉摩擦材料中，通过将石墨和焦炭混 合在一起作为该摩擦材料的摩擦改良剂的一部分，其中该石墨和焦炭 的总量为5到25体积％，并且石墨与焦炭的体积比为从2/1到7/1,可 以使得该非石棉摩擦材料在高温下(30(TC和40(TC)的摩擦、耐磨性、 防止金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在混合成分中不包含重金属和重金属化合物的非石棉摩擦材料，所述摩擦材料包括：　　　　在所述摩擦材料中的总量为从５到２５体积％的石墨和焦炭。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：北见琢也，矶部博司，
申请(专利权)人：曙制动器工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]