專利名稱：摩擦材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于汽車盤式制動(dòng)器和鼓式制動(dòng)器的摩擦材料(frictionmaterial),具體地,涉及一種主要由纖維基質(zhì)材料、粘合劑、研磨材料和摩擦改良劑制成的摩擦材料。
背景技術(shù)：
盤式制動(dòng)器和鼓式制動(dòng)器通常用于汽車制動(dòng)裝置。盤式制動(dòng)器和鼓式制動(dòng)器包括摩擦部件如盤式制動(dòng)器墊和鼓式制動(dòng)蹄，它們是固定于金屬基底部件上的摩擦材料。而且，摩擦材料需要具有高耐熱性和低制動(dòng)噪音的產(chǎn)生的可能性。為了抑制制動(dòng)噪音的產(chǎn)生，發(fā)現(xiàn)提高振動(dòng)吸收性能是有效的，并且在摩擦材料中添加合成橡膠顆粒是公知的技術(shù)。日本專利申請(qǐng)公開(kāi)第1999-61104號(hào)(專利文獻(xiàn)I或稱PTL1)描述了抑制制動(dòng)噪音的產(chǎn)生的摩擦材料，其通過(guò)添加耐熱性相對(duì)高的硅酮橡膠顆粒以提高作為摩擦改良劑的合成橡膠的耐熱性。但是，由于制動(dòng)作用的摩擦影響，包含在摩擦材料中的該硅酮橡膠顆粒傾向于從摩擦材料的摩擦面上脫落和脫位，因此該硅酮橡膠顆粒的脫落和脫位導(dǎo)致摩擦材料的磨損加速，這縮短了摩擦材料的壽命。作為一種預(yù)防硅酮橡膠顆粒從摩擦材料的摩擦面脫落和脫位的措施，可以在該硅酮橡膠顆粒的表面上包覆硅烷偶聯(lián)劑，從而提高該硅酮橡膠顆粒表面與作為粘合劑的熱固性樹(shù)脂之間的粘合性能。 通常，該技術(shù)領(lǐng)域的人員使用硅烷偶聯(lián)劑包覆纖維基質(zhì)材料、研磨材料和摩擦改良劑的表面，從而提高該纖維基質(zhì)材料、研磨材料和摩擦改良劑與作為粘合劑的熱固性樹(shù)脂之間的粘合性能，其公開(kāi)于日本專利申請(qǐng)公開(kāi)第1997-291271號(hào)(專利文獻(xiàn)2或稱PTL2)和日本專利申請(qǐng)公開(kāi)第2001-20986號(hào)(專利文獻(xiàn)3或稱PTL3)中。但是，簡(jiǎn)單地通過(guò)使用硅烷偶聯(lián)劑涂覆相對(duì)軟的材料(如硅酮橡膠顆粒)的表面不能獲得其與熱固性樹(shù)脂間所需的粘合性能，從而不能取得想要的耐磨損性。該問(wèn)題被認(rèn)為是摩擦材料的制造工藝的緣故。通常，通過(guò)在干燥條件下的混合工藝來(lái)制造摩擦材料，將稱量的各原材料添加于混合器中并攪拌混合所述原材料。在該混合工藝中，將各材料在混合器中攪拌；但是，涂覆在材料表面上的硅烷偶聯(lián)劑由于原材料間的摩擦而被磨損，這顯著地降低了硅烷偶聯(lián)劑的效力。引用文獻(xiàn)列表專利文獻(xiàn)[PTL1]日本專利申請(qǐng)公開(kāi)第1999-61104號(hào)[PTL2]日本專利申請(qǐng)公開(kāi)第1997-291271號(hào)[PTL3]日本專利申請(qǐng)公開(kāi)第2001-20986號(hào)
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有纖維基質(zhì)材料、粘合劑、研磨材料和摩擦改良劑的摩擦材料，通過(guò)抑制由于制動(dòng)作用的摩擦影響導(dǎo)致的硅酮橡膠顆粒從摩擦材料的摩擦面的脫落和脫位，包括硅酮橡膠顆粒作為摩擦改良劑的該摩擦材料具有所需的耐磨損性。本發(fā)明的發(fā)明人確認(rèn)在硅酮橡膠顆粒的制造工藝中將硅酮橡膠復(fù)合物(compound)與硅烷偶聯(lián)劑捏和在一起，該硅烷偶聯(lián)劑分散于該硅酮橡膠顆粒的內(nèi)部，那么該硅烷偶聯(lián)劑能夠保持其有效性，而與硅烷偶聯(lián)劑在混合工藝中的表面磨損無(wú)關(guān)。另外，為了抑制由于制動(dòng)作用的摩擦影響導(dǎo)致的硅酮橡膠顆粒從摩擦材料的摩擦面的脫落和脫位，優(yōu)選地應(yīng)用適量的具有合適的莫氏硬度(Mohs’ hardness)且粒徑處于硅酮橡膠顆粒和基質(zhì)樹(shù)脂之間的剛性無(wú)機(jī)顆粒。本發(fā)明用于改善常規(guī)技術(shù)中存在的問(wèn)題，并且是基于隨后公開(kāi)的關(guān)于包括特定的硅酮橡膠顆粒和進(jìn)一步包括特定的剛性無(wú)機(jī)顆粒的摩擦材料的技術(shù)而做出的。(I)本發(fā)明的第一個(gè)特征是提供具有纖維基質(zhì)材料、粘合劑、研磨材料和摩擦改良劑的摩擦材料，其中該摩擦改良劑包括使硅烷偶聯(lián)劑分散于硅酮橡膠顆粒的內(nèi)部而形成的分散了硅烷偶聯(lián)劑的硅酮橡膠顆粒。(2)本發(fā)明還提供以上的摩擦材料，其具有附加特征:上述的分散了硅烷偶聯(lián)劑的硅酮橡膠顆粒進(jìn)一步包括相對(duì)于該分散了硅烷偶聯(lián)劑的硅酮橡膠顆粒的總量為0.1重量％ 5重量％的硅烷偶聯(lián)劑。(3)本發(fā)明還提供以上的摩擦材料，其具有附加特征:包括相對(duì)于該摩擦材料的總體積為0.5體積％ 20體積％的 該分散了硅烷偶聯(lián)劑的硅酮橡膠顆粒。(4)本發(fā)明還提供以上的摩擦材料，其具有附加特征:該分散了硅烷偶聯(lián)劑的硅酮橡膠顆粒的平均顆粒直徑為10微米 1000微米。(5)本發(fā)明還提供以上的摩擦材料，其具有附加特征:包括具有莫氏硬度為5 9且平均顆粒直徑為I微米 15微米的剛性無(wú)機(jī)顆粒作為研磨材料。在本摩擦材料中，通過(guò)利用將硅烷偶聯(lián)劑分散于硅酮橡膠顆粒內(nèi)部的硅酮橡膠顆粒作為摩擦改良劑，能夠抑制由制動(dòng)作用的摩擦影響導(dǎo)致的硅酮橡膠顆粒的脫落和脫位，從而提供具有優(yōu)良耐磨損性的摩擦材料。
圖1為利用本發(fā)明的摩擦材料制造盤式制動(dòng)器墊的實(shí)例示圖；和圖2為利用本發(fā)明的摩擦材料制造鼓式制動(dòng)蹄的實(shí)例示圖。
具體實(shí)施例方式在包括硅酮橡膠顆粒作為摩擦改良劑的摩擦材料中，將分散了硅烷偶聯(lián)劑的硅酮橡膠顆粒用作所述硅酮橡膠顆粒。該分散了硅烷偶聯(lián)劑的硅酮橡膠顆粒是通過(guò)在硅酮橡膠復(fù)合物中添加娃燒偶聯(lián)劑和硫化劑(vulcanizing agent)并攪拌來(lái)制備的。因?yàn)楣柰榕悸?lián)劑分散于硅酮橡膠顆粒的內(nèi)部，該硅烷偶聯(lián)劑能夠保持其有效性而不受混合過(guò)程中硅酮橡膠顆粒表面磨損的影響，從而在該硅酮橡膠顆粒與熱固性樹(shù)脂間獲得充足的粘合性能，并且抑制由制動(dòng)作用的摩擦影響引起的硅酮橡膠顆粒的脫落和脫位。相對(duì)于全部的分散了硅烷偶聯(lián)劑的硅酮橡膠顆粒，包含于該分散了硅烷偶聯(lián)劑的硅酮橡膠顆粒中的硅烷偶聯(lián)劑優(yōu)選為0.1重量％ 5重量％，更優(yōu)選0.5體積％ 3體積％。相對(duì)于全部的分散了硅烷偶聯(lián)劑的硅酮橡膠顆粒，如果包含于該硅酮橡膠顆粒中的硅烷偶聯(lián)劑少于0.1重量％，則在該硅酮橡膠顆粒與樹(shù)脂基質(zhì)之間不能獲得充分的粘合性能，并且不能滿足所需的耐磨損性。關(guān)于相對(duì)于全部的分散了硅烷偶聯(lián)劑的硅酮橡膠顆粒，在該硅酮橡膠顆粒中所需包含的硅烷偶聯(lián)劑的最大體積％，在該硅酮橡膠顆粒具有多于5重量％的硅烷偶聯(lián)劑時(shí)不能看出顯著的效果，并且更多的硅烷偶聯(lián)劑增加了分散了硅烷偶聯(lián)劑的硅酮橡膠顆粒的成本，因此相對(duì)于全部的分散了硅烷偶聯(lián)劑的硅酮橡膠顆粒，優(yōu)選硅烷偶聯(lián)劑為5體積％以下。硅酮橡膠復(fù)合物是具有未硫化的硅酮橡膠和高品質(zhì)二氧化硅作為主要成分的橡膠復(fù)合物，并且用于本發(fā)明的摩擦材料中的分散了硅烷偶聯(lián)劑的硅酮橡膠顆粒是通過(guò)添加硅烷偶聯(lián)劑和硫化劑(如，有機(jī)過(guò)氧化物硫化劑)、進(jìn)行熱固化以將它們固化并制成顆粒形式來(lái)制造的。制備硅酮橡膠顆粒的方法可以是例如粉碎法、噴霧干燥法、凝固法和粉末干燥法。本發(fā)明的硅烷偶聯(lián)劑可以是通常使用的硅烷偶聯(lián)劑，例如環(huán)氧樹(shù)脂類Gpoxybased)硅烷偶聯(lián)劑、氨基類硅烷偶聯(lián)劑和異氰酸酯類硅烷偶聯(lián)劑。當(dāng)使用酚類樹(shù)脂作為粘合劑時(shí)，氨基類硅烷偶聯(lián)劑是優(yōu)選的。包含于摩擦材料中的該分散了硅烷偶聯(lián)劑的硅酮橡膠顆粒的體積相對(duì)于該摩擦材料的總體積，優(yōu)選為0.5體積％ 20體積％，更優(yōu)選為3體積％ 5體積％。如果包含于摩擦材料中的該分散了硅烷偶聯(lián)劑的硅酮橡膠顆粒的體積相對(duì)于該摩擦材料的總體積小于0.5體積％，不能預(yù)期通過(guò)使用硅酮橡膠顆粒來(lái)減少振動(dòng)，從而造成了更大的產(chǎn)生制動(dòng)噪音的 可能性。此外，如果包含于摩擦材料中的該分散了硅烷偶聯(lián)劑的硅酮橡膠顆粒的體積相對(duì)于該摩擦材料的總體積超過(guò)20體積％，則耐磨損性降低。分散了硅烷偶聯(lián)劑的硅酮橡膠顆粒的平均顆粒直徑優(yōu)選為10微米 1000微米，更優(yōu)選為400微米 600微米。如果該分散了硅烷偶聯(lián)劑的硅酮橡膠顆粒的平均顆粒直徑小于10微米，則不能預(yù)期通過(guò)使用硅酮橡膠顆粒來(lái)減少振動(dòng)，從而造成了更大的產(chǎn)生制動(dòng)噪音的可能性。并且，如果該分散了硅烷偶聯(lián)劑的硅酮橡膠顆粒的平均顆粒直徑超過(guò)1000微米，則耐磨損性降低。此處，本發(fā)明的平均顆粒直徑是由激光衍射型粒度分布測(cè)量法(LaserDiffraction-type Particle Size Distribution Measuring Method)測(cè)量的 50% 顆粒直徑。另外，本發(fā)明的摩擦材料中將添加剛性無(wú)機(jī)顆粒。當(dāng)在分散了硅烷偶聯(lián)劑的硅酮橡膠顆粒和熱固性樹(shù)脂之間存在該剛性無(wú)機(jī)顆粒時(shí)，該剛性無(wú)機(jī)顆粒起著楔子的作用，從而能夠抑制該分散了硅烷偶聯(lián)劑的硅酮橡膠顆粒的脫落和脫位。該剛性無(wú)機(jī)顆粒的莫氏硬度優(yōu)選為5 9，并且該剛性無(wú)機(jī)顆粒的平均顆粒直徑優(yōu)選為I微米 15微米，其中當(dāng)相對(duì)于摩擦材料的總體積添加0.1體積％ 20體積％的該剛性無(wú)機(jī)顆粒時(shí)，提高了該摩擦材料的耐磨損性。莫氏硬度為5 9的剛性無(wú)機(jī)顆?？梢允茄趸V(magnesia)、硅酸鋯、二氧化硅(silica)、氧化招(alumina)和碳化娃；但是，剛性無(wú)機(jī)顆粒可以是莫氏硬度為5 9的通常添加于摩擦材料的其它剛性無(wú)機(jī)顆粒。并且，本發(fā)明中使用的莫氏硬度是以(I)滑石、
(2)石膏、(3)方解石、⑷螢石、(5)磷灰石、(6)正長(zhǎng)石、(7)石英、⑶黃玉、(9)剛玉、
(10)金剛石為代表的舊莫氏硬度。此外，本發(fā)明的摩擦材料不僅包含上述的分散了硅烷偶聯(lián)劑的硅酮橡膠顆粒和剛性無(wú)機(jī)顆粒，而且包含通常用于摩擦材料中的纖維基質(zhì)材料(如金屬纖維、有機(jī)纖維和無(wú)機(jī)纖維)、粘合劑(如熱固性樹(shù)脂)和摩擦改良劑(如有機(jī)填料、無(wú)機(jī)填料、潤(rùn)滑劑和金屬顆粒)O本發(fā)明的纖維基質(zhì)材料可以是金屬纖維(如鐵纖維、鋼纖維、銅纖維、黃銅纖維和青銅纖維)、有機(jī)纖維(如芳香族聚酰胺纖維、丙烯酸類纖維、碳纖維)和無(wú)機(jī)纖維(如陶瓷纖維、巖棉纖維和鈦酸鉀纖維)?？梢允褂么颂幩龅睦w維基質(zhì)材料的任意一種或組合。包含于摩擦材料中的纖維基質(zhì)材料的體積相對(duì)于該摩擦材料的總體積優(yōu)選為5體積％ 60體積％以確保機(jī)械強(qiáng)度，更優(yōu)選為10體積％ 50體積％。本發(fā)明的粘合劑可以是熱固性樹(shù)脂(如酚樹(shù)脂和環(huán)氧樹(shù)脂)，用腰果油、硅酮油或各種彈性體改性的熱固性樹(shù)脂的樹(shù)脂，以及熱固性樹(shù)脂中分散了各種彈性體和氟聚合物的樹(shù)脂。粘合劑可以是前述材料的任意一種或組合。所包含的粘合劑的體積相對(duì)于摩擦材料的總體積優(yōu)選為7體積％ 30體積％以確保機(jī)械強(qiáng)度和耐磨損性，更優(yōu)選為9體積％ 20體積％。除了分散了硅烷偶聯(lián)劑的硅酮橡膠顆粒以外的摩擦改良劑可以是有機(jī)填料(如腰果粉塵、橡膠粉塵(輪胎胎面用橡膠粉碎粉末)、除了硅酮橡膠之外的各種未硫化的橡膠顆粒、和除了硅酮橡膠之外的各種硫化橡膠顆粒)，無(wú)機(jī)填料(如硫酸鋇、碳酸鈣、氫氧化鈣、蛭石和云母)、潤(rùn)滑 劑(如二硫化鑰、硫化錫、硫化鋅和硫化鐵)，和金屬顆粒(如銅顆粒、黃銅顆粒、鋅顆粒和鋁顆粒)。該摩擦改良劑可以是上述材料的任意一種或組合。考慮到所需的摩擦特性，該摩擦改良劑的體積相對(duì)于摩擦材料的總體積優(yōu)選為40體積％ 70體積％,更優(yōu)選50體積％ 70體積％。本發(fā)明的摩擦材料是通過(guò)以下步驟來(lái)制造的:使用混合器如Loedige Mixer或Eirich Mixer將預(yù)定量的以上說(shuō)明的分散了硅烷偶聯(lián)劑的硅酮橡膠顆粒、剛性無(wú)機(jī)顆粒、纖維基質(zhì)材料、粘合劑和摩擦改良劑均勻混合的步驟；預(yù)成型步驟，例如將獲得的原材料混合物置于預(yù)成型模中；熱壓成型步驟，例如將預(yù)成型的產(chǎn)物置于熱成型模中，并以130 180°C的成型溫度和15 49MPa的成型壓力下加工3 10分鐘；于140 250°C對(duì)獲得的成型部件進(jìn)行2 12小時(shí)的熱處理(后固化)的步驟；研磨摩擦面的步驟；以及如果必要和適當(dāng)?shù)耐扛膊襟E、烘焙步驟和焦化(scorching)步驟。當(dāng)在熱壓成型步驟中制造盤式制動(dòng)器墊時(shí)，將已經(jīng)清潔的、經(jīng)表面處理的并且在其上涂有膠粘劑的金屬背板疊加在上述預(yù)成型的部件上以形成盤式制動(dòng)器墊。實(shí)施例在以下章節(jié)中，提供了實(shí)施例和比較例，并且對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明；但是，本發(fā)明并不限于以下的描述。制造分散了硅烷偶聯(lián)劑的硅酮橡膠顆粒I 7的方法在捏和機(jī)中捏和表I所示的硅酮橡膠復(fù)合物和氨基類硅烷偶聯(lián)劑并且加入有機(jī)過(guò)氧化物類硫化劑以進(jìn)一步捏和所獲得的混合物之后，將獲得的進(jìn)一步捏和的混合物擠出成薄片狀硅酮橡膠基復(fù)合物，并且于150°C 250°C加熱該薄片狀硅酮橡膠基復(fù)合物以將其固化。然后，用噴磨機(jī)將該固化的薄片狀硅酮橡膠基復(fù)合物粉碎并分級(jí)以生產(chǎn)分散了硅烷偶聯(lián)劑的硅酮橡膠顆粒I 7。制造硅烷偶聯(lián)劑包覆的硅酮橡膠顆粒8的方法向表I所示的硅酮橡膠復(fù)合物中添加有機(jī)過(guò)氧化物硫化劑以將該混合物捏和之后，將該混合物擠出成薄片狀硅酮橡膠基復(fù)合物，并且于150°C 250°C加熱該薄片狀硅酮橡膠基復(fù)合物以將其固化。然后，用噴磨機(jī)將該固化的薄片狀硅酮橡膠基復(fù)合物粉碎并分級(jí)以生產(chǎn)硅酮橡膠顆粒。將獲得的硅酮顆粒和氨基類硅烷偶聯(lián)劑裝入攪拌器中攪拌以將該氨基類硅烷偶聯(lián)劑固定在該硅酮橡膠顆粒的表面上，從而生產(chǎn)硅烷偶聯(lián)劑包覆的硅酮橡膠顆粒8。制造實(shí)施例1 19和比較例I的摩擦材料的方法通過(guò)Loedige Mixer將表2 4(實(shí)施例和比較例)中所示的用于摩擦材料的原材料組合物混合約10分鐘，并且將獲得的混合物置于預(yù)成型模中以35MPa加壓I分鐘進(jìn)行預(yù)成型。[表 I]
權(quán)利要求
1.一種摩擦材料，包含: 纖維基質(zhì)材料， 粘合劑， 研磨材料，和 摩擦改良劑，其中 該摩擦改良劑包含使硅烷偶聯(lián)劑分散于硅酮橡膠顆粒內(nèi)部而形成的分散了硅烷偶聯(lián)劑的硅酮橡膠顆粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的摩擦材料，其中相對(duì)于分散了硅烷偶聯(lián)劑的硅酮橡膠顆粒的總量，該分散了硅烷偶聯(lián)劑的硅酮橡膠顆粒包含0.1重量％ 5重量％的硅烷偶聯(lián)劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的摩擦材料，其中相對(duì)于摩擦材料的總量，該摩擦材料包含0.5體積％ 20體積％的分散了硅烷偶聯(lián)劑的硅酮橡膠顆粒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)的摩擦材料，其中該分散了硅烷偶聯(lián)劑的硅酮橡膠顆粒的平均顆粒直徑為10微米 1000微米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng) 的摩擦材料，其中相對(duì)于摩擦材料的總量，該摩擦材料包含0.1體積％ 20體積％的剛性無(wú)機(jī)顆粒作為研磨材料，其中該剛性無(wú)機(jī)顆粒具有5 9的莫氏硬度和I微米 15微米的平均顆粒直徑。
全文摘要
包含硅酮橡膠顆粒作為摩擦改良劑的本摩擦材料抑制了該硅酮橡膠顆粒從摩擦面的脫落和脫位從而提供有效的耐磨損性。對(duì)于包含纖維基質(zhì)材料、粘合劑、研磨材料和摩擦改良劑的該摩擦材料，分散了硅烷偶聯(lián)劑的硅酮橡膠顆粒能夠用作摩擦改良劑，其中硅烷偶聯(lián)劑分散于硅酮橡膠顆粒中。
文檔編號(hào)F16D69/02GK103221502SQ20118005268
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者木村英司, 竹內(nèi)一弘 申請(qǐng)人:日清紡制動(dòng)器株式會(huì)社