摩擦材料的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種同時具有優(yōu)異的耐失效和高機械強度的不含銅和元素銅的NAO摩擦材料的制造方法。該方法包含將摩擦材料原料配料加入到攪拌器中進行混合，得到原料摩擦材料原料混合物的混合步驟；將原材料混合物加入到密封式捏合機中，在捏合槽內(nèi)保持熱固性樹脂的熔融溫度以上但低于固化溫度的溫度和設定的壓力的同時對摩擦材料原料進行捏合，得到摩擦材原料混合物的捏合步驟；將捏合后的摩擦材料原料進行整粒，得到摩擦材料原料整粒顆粒的整粒步驟；以及將摩擦材料原料整粒顆粒加入到成型模具中，在加壓裝置下熱壓成型得到成型摩擦材料的熱壓成型步驟。
【專利說明】摩擦材料的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及用于汽車(如客車和卡車)的盤式制動器墊和鼓式制動器蹄上的摩擦材料的制造方法。
【背景技術】
[0002]制動裝置例如盤式制動器和鼓式制動器使用了摩擦部件，如將摩擦材料固定至金屬背板的盤式制動器墊和鼓式制動蹄。
[0003]通常，摩擦部件是通過多個制造步驟來制造的?；趫D2來說明盤式制動器墊的傳統(tǒng)制造方法的一個例子。
[0004](I)混合步驟:通過攪拌器(例如1edige攪拌器和Eirich攪拌器)攪拌包括纖維基材、粘著劑(例如熱固性樹脂)、以及摩擦改良劑的摩擦材料原料，使其混合均勻以獲得摩擦材料原料混合物。
[0005](2)預成型步驟:將測量后的摩擦材料原料混合物填入預成型模具中，使用加壓裝置對摩擦材料原料混合物加壓以獲得預成型的摩擦材料。
[0006](3)清潔和表面處理步驟:對固定摩擦材料的金屬背板進行清潔和表面處理(例如防銹處理)。
[0007](4)粘著劑涂布步驟:將粘著劑涂布在清潔和表面處理后的背板的待固定摩擦材料的表面上。
[0008](5)熱壓成型步驟:將預成型的摩擦材料和涂布有粘著劑的背板相互疊加放置于熱壓成型模具中，通過熱壓機器進行熱壓成型以獲得成型的摩擦材料，同時將摩擦材料固定在背板上。
[0009](6)熱處理步驟:在加熱爐中加熱成型的摩擦材料以完成包括于摩擦材料中的作為粘著劑的熱固性樹脂的固化。
[0010](7)研磨步驟:使用裝有磨石的研磨裝置研磨摩擦材料的表面以形成摩擦面。
[0011]盡管在圖2中沒有說明，但是如有必要，在上述熱壓成型步驟之前，可以進行對摩擦材料原料混合物進行造粒的造粒步驟；在熱壓成型步驟之后對成型摩擦材料進行噴涂的噴涂步驟；噴涂步驟之后進行涂料的焙燒的涂料焙燒步驟；在摩擦面上形成狹縫或凹槽的狹縫凹槽形成步驟；以及使摩擦表面焦化的焦化步驟。
[0012]專利文獻I (日本特開2002-53846)中，公開了在混合步驟中邊攪拌邊在軟化粘著齊U的溫度下進行干式加熱以降低粘著劑的添加量。
[0013]另一方面，摩擦材料可以被分為(I)半金屬摩擦材料:包括相對于摩擦材料組合物總量的30重量％以上但小于60重量的鋼纖維作為纖維基材；(2)低鋼摩擦材料:包括相對于摩擦材料組合物總量小于30重量％的鋼纖維作為部分纖維基材；(3) NAO (無石棉有機)摩擦材料:不包含鋼類纖維，例如鋼纖維、不銹鋼纖維。
[0014]近年來，尋求產(chǎn)生較小制動噪音的摩擦材料，使用NAO摩擦材料的摩擦部件已經(jīng)被廣泛應用，其中所述NAO摩擦材料包含:不具有鋼纖維和鋼類纖維但具有有色金屬纖維、有機纖維和無機纖維等的纖維基材；熱固性樹脂等的粘著劑；以及有機填料、無機填料、無機研磨料、潤滑劑和金屬顆粒等的摩擦改良劑。
[0015]NAO摩擦材料通常包括金屬中具有高熱傳導性能的銅纖維或銅顆粒以提高耐失效性。失效現(xiàn)象是由于摩擦材料的溫度和負荷不斷增高時摩擦材料中包含的有機物分解產(chǎn)生的分解氣體引起的，但在摩擦材料中添加熱傳導率高的銅時，摩擦材料自身的散熱性提高，抑制了分解氣體的產(chǎn)生。
[0016]但是，近年來由于環(huán)境問題的擔憂，尋求不包含重金屬銅的摩擦材料，積極地排除銅以及元素銅的趨勢在世界范圍內(nèi)擴大。
[0017]專利文獻2(日本特開2006-194441)中公開了摩擦材料中不含元素銅，包含鋼纖維、鋁、鋅、錫或者前述金屬材料任一的組合物的摩擦材料原料的制動元件。
[0018]專利文獻3(US20100084232A)公開了一種制動用摩擦材料，基本上不包含銅和鈦酸鹽,但是包含15?24體積％的粘著劑、3?13體積％的纖維，6體積％以下的至少一種潤滑劑和9?22體積％的至少一種磨料。
[0019]專利文獻4(US20100084233A)公開了一種制動用摩擦材料，基本上不包含銅和石棉，但是包含12?24體積％的粘著劑、2?10體積％的纖維、5體積％以下的至少一種潤滑劑、15?30體積％的至少一種磨料、以及10?24體積％的至少一種鈦酸鹽。
[0020]專利文獻5(CN101823856A)公開了一種不含銅的摩擦材料，包括作為粘著劑的合計5?14重量％的丁腈橡膠改性的酚醛樹脂和丁腈橡膠粉，作為纖維基材的20?45重量％的選自芳綸纖維、碳纖維、鋼纖維、氧化鋁纖維的至少一種，作為金屬化合物的10?40重量％的選自二硫化鑰、氧化鎂、硫化鐵的至少一種，作為潤滑劑的10?18重量％的石墨和云母的混合物，以及作為剩余部分的硫酸鋇，摩擦粉塵和鋁粉的混合物。
[0021]然而，在專利文獻2?5中所述的改變摩擦材料的原料組成的方案沒有獲得足夠的耐失效性并且不能得到足夠的機械強度，從而易于在摩擦材料中產(chǎn)生裂紋。
[0022]現(xiàn)有技術文獻
[0023]專利文獻
[0024]專利文獻1:日本特開2002-53846
[0025]專利文獻2:日本特開2006-194441
[0026]專利文獻3:US20100084232A
[0027]專利文獻4:US20100084233A
[0028]專利文獻5 = CNlOl823856A
【發(fā)明內(nèi)容】
[0029]發(fā)明欲解決的問題
[0030]鑒于上述情況，本發(fā)明涉及一種不含銅和元素銅的NAO摩擦材料的制造方法，該摩擦材料用于汽車制動裝置如盤式制動器墊和鼓式制動蹄中的摩擦部件中，最終提供了一種同時具有優(yōu)異的耐失效性和高機械強度的摩擦材料的制造方法。
[0031]解決問題的方法
[0032]對于不含銅和元素銅的NAO摩擦材料，為了提高耐失效性，需要提高由于除去銅而減少的摩擦材料的散熱性。[0033]通常，在摩擦材料內(nèi)形成多個微小的氣孔，且所述氣孔發(fā)揮了絕熱層的作用，降低了摩擦材料的散熱性。
[0034]為了改善摩擦材料的散熱性，必須制造具有較少的氣孔，具有致密結構的摩擦材料。
[0035]發(fā)明人開研究了制造摩擦材料的方法，特別著重于在熱壓成型步驟之前摩擦材料原料混合物的調(diào)整方法。
[0036]于是，本發(fā)明人獲得了本發(fā)明，發(fā)現(xiàn)在摩擦材料原料配料的混合步驟之后，摩擦材料的預成型材料的熱壓成型步驟之前，進行加熱和加壓的捏合步驟(以下稱捏合步驟)和整粒步驟，捏合步驟是邊將摩擦材料原料混合物加熱、加壓，邊將摩擦材料原料致密地捏合；而整粒步驟是將從捏合步驟獲得的捏合后的摩擦材料原料進行整粒，制造出了氣孔少且具有致密結構的摩擦材料。
[0037]本發(fā)明涉及一種不含銅和元素銅的NAO摩擦材料的制造方法，提供了具有優(yōu)異的耐失效和高機械強度的摩擦材料的制造方法。
[0038](I)本發(fā)明包括至少包含纖維基材、由熱固性樹脂構成的粘著劑、摩擦改良劑的不含銅和元素銅的NAO(無石棉有機)摩擦材料的制造方法，該制造方法包括:將摩擦材料原料配料加入到攪拌器中進行混合，得到摩擦材料原料混合物的混合步驟；將原材料混合物加入到密封式捏合機中，該捏合機裝有儲存所述混合物的捏合槽、密封該捏合槽上部的壓力蓋、設置在捏合槽內(nèi)部的一對轉子以及控制捏合槽內(nèi)部溫度的溫度控制裝置，加熱捏合槽至熱固性樹脂的熔融溫度以上但低于固化溫度的溫度，同時對捏合槽內(nèi)部加壓，對摩擦材料原料進行捏合，得到摩擦材原料混合物的捏合步驟；將捏合后的摩擦材料原料進行整粒，得到摩擦材料原料整粒顆粒的整粒步驟；以及將摩擦材料原料整粒顆粒加入到成型用模具中，在加壓裝置下熱壓成型得到成型的摩擦料的熱壓成型步驟。
[0039]發(fā)明的效果
[0040]根據(jù)本發(fā)明的制造方法，能夠得到具有優(yōu)異的耐失效性和較高的機械強度的不含銅和元素銅的NAO摩擦材料。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0041]圖1是表示本發(fā)明的摩擦材料的制造方法一個例子的圖示，其顯示的是作為摩擦部件的盤式制動器墊的制造方法。
[0042]圖2是表示現(xiàn)有技術中摩擦材料的制造方法一個例子的圖示，其顯示的是作為摩擦部件的盤式制動器墊的制造方法。
【具體實施方式】
[0043]以下將對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。
[0044][摩擦材料原料]
[0045]摩擦材料原料至少包括纖維基材、粘著劑和摩擦改良劑。以下將對摩擦材料原料進行詳細說明。
[0046](I)纖維基材
[0047]纖維基材可以是除了銅和銅合金以外的有色金屬纖維；有機纖維，如芳綸纖維和丙烯酸纖維；和無機纖維，如碳纖維、陶瓷纖維、以及巖石棉；以及可以使用的前述的一種或兩種以上的組合。為了確保足夠的機械強度，纖維基材的含量優(yōu)選為相對于整個摩擦材料重量的10重量％?40重量％，更優(yōu)選15重量％?30重量％。
[0048](2)粘著劑
[0049]粘著劑由熱固性樹脂制成，熱固性樹脂可以列舉:酚醛樹脂，環(huán)氧樹脂，用諸如腰果油、硅油或各種彈性體對上述樹脂改性的樹脂，以及上述樹脂中分散有諸如各種彈性體、氟聚合物的樹脂，可以使用單獨使用或者使用兩種以上的組合。為了確保足夠的機械強度和耐磨損性，粘著劑的含量優(yōu)選為相對于摩擦材料總量的2重量％?10重量％,更優(yōu)選為4重量％?7重量％。
[0050](3)摩擦改良劑
[0051]摩擦改良劑可以是有機填料，如腰果粉塵、橡膠粉塵(輪胎胎面用橡膠粉碎粉末)、各種未硫化的橡膠顆粒、和各種硫化橡膠顆粒；無機填料，如硫酸鋇、碳酸鈣、氫氧化鈣、蛭石和云母；磨料，如碳化硅、氧化鋁(almina)和硅酸鋯；潤滑劑，如二硫化鑰、硫化錫、硫化鋅和硫化鐵；以及除銅和銅合金之外的有色金屬顆粒，上述材料可以單獨使用或者兩種以上組合使用。根據(jù)所期望的摩擦特性，摩擦改良劑的含量優(yōu)選為相對于摩擦材料總量的40重量％?80重量％，更優(yōu)選50重量％?70重量％。
[0052]在接下來的部分中，將參照圖1，以作為摩擦部件的制動墊的制造方法作為本發(fā)明的摩擦材料的制造方法的一個例子進行說明。
[0053](I)混合步驟
[0054]將上述摩擦材料原料以預定量配合的摩擦材料原料配料加入在攪拌器(如Loedige攪拌器和的Eirich攪拌器)中攪拌并混合至均勻分散。在混合步驟后的摩擦材料原料混合物呈粉末狀態(tài)。
[0055](2)捏合步驟
[0056]將通過上述混合步驟中得到的摩擦材料原料混合物加入在密閉式捏合機中，該捏合機裝有儲存所述混合物的捏合槽、密封該捏合槽的上部的壓力蓋、設置在捏合槽內(nèi)的一對轉子以及控制捏合槽內(nèi)部溫度的溫度控制裝置，加熱捏合槽至熱固性樹脂的熔融溫度以上，但低于固化溫度，同時對捏合槽內(nèi)部加壓將摩擦材料原料進行捏合。捏合步驟后的原料的摩擦材料混合物為適當粘度的糊狀物。
[0057]本發(fā)明與現(xiàn)有技術的摩擦材料的制造方法相比的顯著差異是包含在預定的溫度和壓力下將已經(jīng)均勻混合的摩擦材料原料混合物捏合并使其致密的捏合步驟。
[0058]使纖維基材和摩擦改良劑致密化不僅可以提高摩擦材料自身的散熱性，同時賦予摩擦材料以優(yōu)良的耐磨損性(機械強度)。
[0059]該捏合步驟將在下文中詳細說明。
[0060](2.1)捏合效果
[0061 ] 在捏合步驟中，加熱后摩擦材料原料混合物中的熱固性樹脂立即熔融，將纖維基材和摩擦改良劑與熔融制得的熱固化樹脂進行捏合的同時，對摩擦材料原料混合物施加足夠的剪切力從而進行纖維基材和摩擦改良劑致密化。
[0062](2.2)捏合溫度和壓力
[0063]捏合摩擦材料原料混合物時的溫度和壓力將在下文進行說明。[0064]在捏合步驟中，如果熱固性樹脂的熔融時間過長，則捏合時間延長，纖維基材和摩擦改良劑過于致密化，從而導致摩擦材料的強度的降低。
[0065]此外，如果對摩擦材料原料施加的剪切力不夠，纖維基材和摩擦改良劑的致密化不充分，從而導致耐失效性能不足。
[0066]為了避免上述問題，摩擦材料原料混合物加入到密閉式捏合機時捏合槽的溫度設定為比熱固性樹脂的熔融溫度低5°C?10°C，壓力蓋的壓力優(yōu)選設置為0.3MPa?1.0MPa0
[0067]符合上述溫度和壓力條件下對摩擦材料原料混合物進行捏合，可以實現(xiàn)纖維基材和摩擦改良劑的致密化，并且賦予摩擦材料以足夠的耐失效性和機械強度。
[0068]在此，適合用于本發(fā)明的捏合步驟的密封型捏合機為諸如Moriyama CompanyLimited制的“wonder捏合機”系列。
[0069](3)整粒步驟
[0070]通過在捏合步驟中獲得的摩擦材料原料捏合物可能會留下原料塊。在隨后步驟中測量含量時，這些原料塊可能會產(chǎn)生問題，因此，將原料摩擦材料捏合物加入到攪拌器(如Loedige攪拌器的Eirich攪拌器)中進行攪拌并混合，直到原料塊消失。
[0071]整粒步驟在某些情況下可能不是必需的，可以跳過。
[0072](4)熱壓成型步驟
[0073]測量通過整粒步驟中獲得的摩擦材料原料整粒顆粒，并將其加入到熱成型模具中，使用加壓裝置，在140?200°C的成型溫度和20?80MPa成型壓力下熱壓成型I?10分鐘。
[0074]在制造的盤式制動器墊情形下，將已經(jīng)清潔的、經(jīng)表面處理的并且在其上涂有粘著劑的鋼背板與摩擦材料原料整粒顆粒疊加放置于熱壓成型模具中進行熱壓成型。在制造鼓式制動器的制動襯的情形下，僅將摩擦材料原料整粒顆粒加入在熱成型用模具中進行熱壓成型。
[0075](5)熱處理步驟
[0076]將成型的摩擦材料在180?250°C熱處理爐中加熱I?5小時，由此完成了包含在摩擦材料中的作為粘著劑的熱固性樹脂的固化。
[0077](6)研磨步驟
[0078]用具有磨石的研磨機來研磨摩擦材料的表面，形成摩擦面。
[0079](7)其它步驟
[0080]根據(jù)需要，進行涂漆步驟、涂漆焙烤步驟、狹縫凹槽形成步驟和焦化步驟。
[0081]實施例
[0082]在以下章節(jié)中，將對本發(fā)明的實施例進行具體說明。但本發(fā)明的范圍并不限于本文所描述的實施例。
[0083]首先，對實施例1?5中的盤式制動器墊的制造方法進行說明。
[0084](I)混合步驟
[0085]將表I中所示組成的摩擦材料原料配料攪拌5分鐘，以獲得摩擦材料的混合物。
[0086]表I
【權利要求】
1.一種至少包含纖維基材、由熱固性樹脂構成的粘著劑、摩擦改良劑的不含銅和元素銅的NAO摩擦材料的制造方法，其特征在于該制造方法至少包括: (1)混合步驟:將摩擦材料原料配料加入到攪拌器中進行混合，得到摩擦材料原料混合物； (2)捏合步驟:將摩擦材料原料混合物加入到密封式捏合機中，該捏合機具有儲存所述混合物的捏合槽、密封該捏合槽的上部的壓力蓋、設置在捏合槽內(nèi)部一對轉子以及控制捏合槽內(nèi)部溫度的溫度控制裝置，加熱捏合槽至熱固性樹脂的熔融溫度以上但低于固化溫度的溫度，同時對捏合槽內(nèi)部加壓對摩擦材料原料進行捏合,得到摩擦材原料混合物； (3)熱壓成型步驟:將捏合后的摩擦材料原料加入到成型模具中，在加壓裝置下熱壓成型得到成型的摩擦材料。
2.權利要求1所述的摩擦材料的制造方法，其特征在于在捏合步驟和熱壓成型步驟之間進一步包含將捏合后的摩擦材料原料進行整粒得到摩擦材料原料整粒顆粒的步驟。
3.權利要求1或2所述的摩擦材料的制造方法，其特征在于所述捏合步驟中捏合槽內(nèi)的壓力為0.3MPa?1.0MPa。
【文檔編號】F16D69/04GK103827538SQ201280046609
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年9月3日 優(yōu)先權日:2011年9月26日
【發(fā)明者】矢口光明, 本間雅史, 服部恭輝 申請人:日清紡制動器株式會社