專利名稱：盤式制動器墊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于汽車盤式制動器的盤式制動器墊，其具有摩擦材料，該摩擦材料包括纖維基質(zhì)材料、粘合劑、研磨材料和磨損改良劑。
背景技術(shù)：
盤式制動器通常用于汽車制動。傳統(tǒng)的盤式制動器使用盤式制動器墊作為摩擦元件，其中摩擦材料被固定在金屬基底元件上。日本特開2006-275198(專利文件1)公開了通過固定摩擦材料形成的盤式制動器墊，該摩擦材料包括支撐板上的纖維基質(zhì)材料、粘合劑和填料，其中摩擦材料具有質(zhì)量比為 85 15 65 35線性酚醛樹脂和苯酚芳烷基樹脂作為粘合劑。此盤式制動器墊在高負載情況下能夠保持耐久性并減少制動噪音、摩擦材料和支撐板之間的連接端部周圍的裂縫和摩擦材料從支撐板上的剝落。最近，為了提高汽車的燃油效率和操控性，需要質(zhì)輕的汽車零部件。為了實現(xiàn)生產(chǎn)質(zhì)輕的零部件的目的，提出了降低用于制造零件和部件的材料的密度以及減少厚度和減小零部件尺寸，特別對于制動零部件來說，需要減小制動系統(tǒng)，特別是制動盤的尺寸。減小制動盤的尺寸的同時，需要將制動效果和性能保持在與沒有減小尺寸時相同的水平，因此用于和制動盤組合使用的盤式制動器墊上的摩擦材料不得不承受由于減小制動盤尺寸所帶來的更大的負載。因此，摩擦材料需要具有更高的耐制動失效性。為了提高摩擦材料的耐制動失效性，在一些情況下，在摩擦材料里添加一些冰晶石。然而，當(dāng)摩擦材料的溫度變高從而將摩擦材料的表面部分的冰晶石溶解的時候，具有冰晶石的摩擦材料就會產(chǎn)生摩擦材料與制動盤粘著的問題，并且在這種情況下，如果維持摩擦材料和制動盤之間的緊密接觸，隨著摩擦材料溫度的下降，溶解的冰晶石會凝固從而粘住摩擦材料和制動盤。日本特開2009-132816(專利文件2)公開了無石棉的摩擦材料，其包括纖維基質(zhì)材料、粘合劑、潤滑劑和其他填料，其中所述填料至少含有焦磷酸鈣。而且，專利文件2公開了包括4 6體積％的上述焦磷酸鈣和3 5體積％的冰晶石作為填料的無石棉的摩擦材料。由冰晶石引起的粘著性問題能夠通過專利文件2的技術(shù)有效地被限制，但是，沒有冰晶石的其他粘著性問題又顯現(xiàn)出來。專利文件1 日本特開2006-275198。專利文件2 日本特開2009-132816。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種用于裝備有鐵質(zhì)制動盤的盤式制動器的盤式制動器墊，其具有摩擦材料，該摩擦材料包括纖維基質(zhì)材料、粘合劑、研磨材料和磨損改良劑，所述盤式制動器墊能夠有效地限制所述摩擦材料和制動盤的粘著性問題，并且同時提供有效的耐制動失效性和抗磨損性以及可成形性。發(fā)現(xiàn)在鐵質(zhì)制動盤中使用具有不含有冰晶石的摩擦材料的盤式制動器墊的粘著性問題是由下面的機制所引起的。通常，將研磨材料添加到所述盤式制動器墊的摩擦材料中，以提高摩擦效率。當(dāng)鐵質(zhì)制動盤被研磨材料磨損，來自制動盤的磨損廢屑轉(zhuǎn)移到摩擦材料表面，從而在摩擦材料表面產(chǎn)生一個鐵質(zhì)轉(zhuǎn)移膜。在此，當(dāng)制動器的摩擦溫度在制動盤和摩擦材料之間產(chǎn)生一個高的摩擦表面溫度時，作為摩擦材料的粘合劑而含有的熱固性樹脂會引起熱分解并產(chǎn)生不想要的氣體。這種氣體在摩擦材料表面溫度達到燃燒溫度時燃燒。該燃燒將在摩擦材料表面形成的鐵質(zhì)轉(zhuǎn)移膜加熱并且大大地減少了摩擦表面周圍的氧氣量。在燃燒之后，大量的氧氣被導(dǎo)入到摩擦表面上，并接觸被加熱的摩擦材料表面的鐵質(zhì)轉(zhuǎn)移膜。結(jié)果是氧氣和鐵質(zhì)轉(zhuǎn)移膜迅速地導(dǎo)致氧化作用并產(chǎn)生氧化亞鐵液態(tài)熔渣。因此，如果在摩擦材料和制動盤之間保持緊密接觸，隨著摩擦材料的溫度降低，熔融的氧化亞鐵熔渣將會凝固并導(dǎo)致粘著性問題。本發(fā)明的發(fā)明人研究了上述機制并發(fā)現(xiàn)了通過(1)使用在高溫下產(chǎn)生較少氣體的高耐熱性熱固性樹脂的粘合劑和( 調(diào)整所述研磨材料的莫氏硬度、研磨材料的平均顆粒大小以及研磨材料的添加量來減少所述鐵質(zhì)制動盤的粘著性問題的有效方案。本發(fā)明涉及一種用于裝備有鐵質(zhì)制動盤的盤式制動器的盤式制動器墊，其具有摩擦材料，所述摩擦材料包括纖維基質(zhì)材料、粘合劑、研磨材料和磨損改良劑，并且所述摩擦材料基于下面的技術(shù)。(1)用于裝備有鐵質(zhì)制動盤的盤式制動器的盤式制動器墊，其具有摩擦材料，所述摩擦材料包括纖維基質(zhì)材料、粘合劑、研磨材料以及磨損改良劑，所述粘合劑相對于總體摩擦材料的量為4. 5 7. 0重量％，所述粘合劑包括相對于該粘合劑量為至少50重量％的芳烷基改性的酚醛樹脂，所述研磨材料為相對于總體摩擦材料的量為1 3重量％的無機顆粒，所述無機顆粒具有6 8的莫氏硬度和10 200 μ m的平均顆粒直徑。(2)上面(1)中的盤式制動器墊，其中所述摩擦材料還包括20 30重量％的堿金屬鈦酸鹽和/或堿土金屬鈦酸鹽。(3)上面(1)或O)中的盤式制動器墊，其中所述摩擦材料還包括3 30重量％ 的腰果殼油摩擦粉。本發(fā)明能夠提供一種用于裝備有鐵質(zhì)制動盤的盤式制動器的盤式制動器墊，其具有摩擦材料，所述摩擦材料包括纖維基質(zhì)材料、粘合劑、研磨材料和磨損改良劑，所述盤式制動器墊能夠有效地將摩擦材料和制動盤之間的粘著性問題減至最小，并且同時提供有效的耐制動失效性、抗磨損性和可成形性。


圖1為本發(fā)明的盤式制動器墊的立體圖。
具體實施例方式用于本發(fā)明的盤式制動器墊的摩擦材料具有相對于摩擦材料總量為4. 5 7. 0重量％的粘合劑和相對于粘合劑總量為至少50重量％的芳烷基改性的酚醛樹脂。粘合劑的總量優(yōu)選為相對于所述摩擦材料的總量的4. 5 7. 0重量％。如果粘合劑的總量不足摩擦材料總量的4. 5重量％，那么抗磨損性則減小，同時如果超過7. 0重量％，則耐制動失效性就減小。具有高耐熱性的芳烷基改性的酚醛樹脂在酚醛樹脂核與酚醛樹脂核之間具有不含有酚羥基的芳烷基基底。包括相對于所述粘合劑總量為至少50重量％的芳烷基改性的酚醛樹脂減少了高溫下氣體的產(chǎn)生并使粘著性問題減至最小。除了芳烷基改性的酚醛樹脂，所述粘合劑還能夠是各種熱固性樹脂，例如酚醛樹脂，通過用例如腰果油、硅油和各種彈性體將酚醛樹脂改性而得到的各種彈性體改性的酚醛樹脂，通過在酚醛樹脂中分散例如彈性體和氟聚合物而得到的各種彈性體分散酚醛樹脂，環(huán)氧樹脂和苯并噁嗪樹脂。為了實現(xiàn)良好的可成形性，芳烷基改性的酚醛樹脂相對于所述粘合劑總量的最大量應(yīng)該是80重量％，并且所述粘合劑余下的部分優(yōu)選為重均分子量為2，000 5，000的酚醛樹脂。并且，用于本發(fā)明的盤式制動器墊的摩擦材料具有研磨材料，所述研磨材料為相對于總體摩擦材料的量為1 3重量％的無機顆粒，該無機顆粒具有6 8的莫氏硬度以及10 200 μ m的平均顆粒直徑。具有小于6的莫氏硬度的無機顆粒不能提供足夠的制動效果并且減小了耐制動失效性，同時具有大于8的莫氏硬度的無機顆粒表現(xiàn)出了對配合表面的過度的損害，產(chǎn)生更多的制動盤磨損塵粉，這將產(chǎn)生粘著性問題并增加制動盤的磨損量。具有6 8的莫氏硬度的無機顆粒可以是通常用于摩擦材料的無機顆粒，例如氧化鋯、硅酸鋯或者氧化鋁。在此，在本發(fā)明中，莫氏硬度由1.滑石、2.石膏、3.方解石、4.螢石、5.磷灰石、 6.正長石、7.石英、8.黃玉、9.剛玉、10.金剛石來表示。具有小于10 μ m的平均顆粒直徑的無機顆粒不能提供足夠的制動效果，并且減小了耐制動失效性，同時具有大于200 μ m的平均顆粒直徑的無機顆粒表現(xiàn)出對配合表面的過度的損害，產(chǎn)生更多的制動盤磨損塵粉，這將產(chǎn)生粘著性問題并增加制動盤的磨損量。本發(fā)明也使用一些通過激光衍射粒度分布法測量的50%顆粒直徑作為平均顆粒直徑的無機顆粒。具有小于1重量％含量的所述無機顆粒并不能提供足夠的制動效果并且減小了耐制動失效性，同時具有大于3重量％含量的無機顆粒表現(xiàn)出了對配合表面的過度的損害，產(chǎn)生更多的制動盤粉塵，這將產(chǎn)生粘著性問題并增加制動盤的磨損量。優(yōu)選地，本發(fā)明的制動器墊的摩擦材料還包括20 30重量％的堿金屬鈦酸鹽和 /或堿土金屬鈦酸鹽。添加能在所述制動盤表面形成轉(zhuǎn)移膜的足夠量的堿金屬鈦酸鹽和/ 或堿土金屬鈦酸鹽以使從制動盤到摩擦材料表面的在其上形成鐵質(zhì)轉(zhuǎn)移膜的磨損塵粉的轉(zhuǎn)移減至最少，從而提供減小粘著性問題的顯著效果。過量添加的堿金屬鈦酸鹽和/或堿土金屬鈦酸鹽會減小抗磨損性。
此堿金屬鈦酸鹽和/或堿土金屬鈦酸鹽優(yōu)選為平的或者鱗片狀形狀，其將在制動盤表面形成一層膜。堿金屬鈦酸鹽和/或堿土金屬鈦酸鹽可以是鈦酸鉀、鈦酸鋰鉀或者鈦酸鉀鎂，其通常用于摩擦材料。優(yōu)選地，本發(fā)明的制動器墊的摩擦材料還包括3 5重量％的腰果殼油摩擦粉。添加在高溫下易被氧化的足夠量的腰果殼油摩擦粉可阻止被轉(zhuǎn)移到摩擦材料表面的鐵質(zhì)成分的氧化，從而使粘著現(xiàn)象顯著減小。過量的腰果殼油摩擦粉會減小耐制動失效性效果。此外，本發(fā)明的制動器墊的摩擦材料除了上面提到的粘合劑、研磨材料、堿金屬鈦酸鹽和/或堿土金屬鈦酸鹽和腰果殼油摩擦粉以外，還包括在摩擦材料中通常使用的材料，比如纖維基質(zhì)材料，如金屬纖維、有機纖維和無機纖維，以及磨損改良劑，如有機填料、 無機填料、潤滑劑和金屬顆粒。所述纖維基質(zhì)材料的例子為金屬纖維，如鐵纖維、不銹鋼纖維、銅纖維、黃銅纖維、 青銅纖維、鋁纖維和鋅纖維；有機纖維，如芳族聚酰胺纖維和丙烯酸纖維；無機纖維，如碳纖維、纖維素纖維、巖棉纖維和鈦酸鉀纖維。所述磨損改良劑的例子為有機填料，如橡膠粉(輪胎胎面膠粉碎的粉末)；各種未硫化的橡膠顆粒，各種硫化的橡膠顆粒；無機填料，如碳酸鈣、硫酸鋇、氫氧化鈣、蛭石、云母；潤滑劑，如石墨、焦炭、二硫化鉬、硫化錫、硫化鋅和硫化鐵；和金屬顆粒，如銅、黃銅、鋅和鋁。所述纖維基質(zhì)材料和磨損改良劑可以根據(jù)需要的品質(zhì)、機械特性和磨損特性進行配置。本發(fā)明的盤式制動器墊通過如下步驟加工而得到攪拌步驟，使用攪拌器將一組預(yù)定量的上述粘合劑、研磨材料、堿金屬鈦酸鹽和/或堿土金屬鈦酸鹽、腰果殼油摩擦粉、 纖維基質(zhì)材料和磨損改良劑進行攪拌，以均勻地組合和攪拌該組物質(zhì)，制成摩擦材料混合物；熱壓成形步驟，使用熱成形器，其中將所獲得的所述摩擦材料混合物放在預(yù)先清潔過的、表面處理過的敷有粘合劑的固定好的例如鋼或鐵的金屬支撐板上；加熱處理步驟，用于加熱以完成粘合劑的固化反應(yīng)；和研磨步驟，用于形成摩擦表面。此外，如果需要的話，在熱壓成形步驟之前可以有?；襟E用于將摩擦材料混合物?；皖A(yù)成形步驟用于在?；襟E之后將?；玫哪Σ敛牧匣旌衔飰褐埔允蛊漕A(yù)成形，并且如果需要，在熱壓成形步驟之后可以有涂覆步驟和灼燒步驟。<實施例>本發(fā)明將以實際的實施例和比較例的具體的方式進行解釋；然而，本發(fā)明并不限于下面的實施例。<盤式制動器墊的制造方法的實施例/比較例>如下表所示的用于摩擦材料的原材料組合物(實施例1 10 表1，比較例1 9 表2)通過羅地格混料機混合大約10分鐘，將得到的混合物放置在預(yù)成形模具中通過35MPa 壓力加壓一分鐘以預(yù)成形。將該預(yù)成形產(chǎn)品和預(yù)清潔的、表面處理的以及在其上施加了粘合劑的鋼支撐板放置在熱成形金屬模具中并在的成形溫度下加熱并在40MPa的成形壓力下加壓5分鐘，并在加熱處理室中在200°C下進行加熱處理(后固化)4小時，并涂覆、 烘烤以及研磨來形成實施例和比較例中的用于汽車的制動器墊。表 權(quán)利要求
1.一種用于裝備有鐵質(zhì)制動盤的盤式制動器的盤式制動器墊，其具有摩擦材料，所述摩擦材料包括(A)纖維基質(zhì)材料；(B)相對于總體摩擦材料的量為4.5 7. 0重量％的粘合劑，該粘合劑包括相對于所述粘合劑量為至少50重量％的芳烷基改性的酚醛樹脂；(C)相對于總體摩擦材料的量為1 3重量％的無機顆粒作為研磨材料，所述無機顆粒具有6 8的莫氏硬度以及10 200 μ m的平均顆粒直徑，以及(D)磨損改良劑。
2.如權(quán)利要求1所述的盤式制動器墊，其中所述摩擦材料還包括20 30重量％的堿金屬鈦酸鹽和/或堿土金屬鈦酸鹽。
3.如權(quán)利要求1所述的盤式制動器墊，其中所述摩擦材料還包括3 30重量％的腰果殼油摩擦粉。
4.如權(quán)利要求2所述的盤式制動器墊，其中所述摩擦材料還包括3 30重量％的腰果殼油摩擦粉。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種盤式制動器墊，用于裝備有金屬制動盤的盤式制動器，其具有摩擦材料，該摩擦材料包括纖維基質(zhì)材料、粘合劑、研磨材料和磨損改良劑，其能夠有效地減小摩擦材料和制動盤的粘著性問題，并且同時提供有效的耐制動失效性、抗磨損性和可成形性。用于盤式制動器墊的所述摩擦材料包括纖維基質(zhì)材料、粘合劑、研磨材料和磨損改良劑，所述摩擦材料具有相對于總體摩擦材料的量為4.5～7.0重量％的粘合劑，相對于粘合劑的量為至少50重量％的芳烷基改性的酚醛樹脂，1～3重量％的無機顆粒作為研磨材料，同時，所述無機顆粒具有6～8的莫氏硬度以及10～200μm的平均顆粒直徑。此外，所述摩擦材料包括20～30重量％的堿金屬鈦酸鹽和/或堿土金屬鈦酸鹽。
文檔編號F16D69/02GK102235453SQ20111010524
公開日2011年11月9日 申請日期2011年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月23日
發(fā)明者服部恭輝, 高田利也 申請人:日清紡制動器株式會社