刹车片用摩擦材料和相关的刹车片制造技术

本发明专利技术公开了一种包含基于水硬性粘结剂的粘结性组合物的摩擦材料，及其在刹车片及工业中的应用。

Friction materials for brake pads and related brake pads

The invention discloses a friction material comprising a binder composition based on a hydraulic binder and its application in brake pads and industry.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】刹车片用摩擦材料和相关的刹车片本专利技术涉及一种用于刹车片的摩擦材料和有关的刹车片。本专利技术属于用于刹车片的摩擦材料领域，众所周知，该领域应当包括一种组合物从而例如在宽范围的工作条件下保证一致和可靠性的性能。特别地，在极端和艰苦的工作条件下，用于车辆工作的盘状刹车片必须同时满足可靠性和长寿命，制造商已经不断地试着改进摩擦材料的特性和性能。刹车片实际上由支撑基底(通常是金属的)以及由各种材料组成的摩擦层构成。根据摩擦材料的性能和组成，可提高效率(即刹车力)或刹车片寿命。现有技术中，用于刹车片的第一摩擦材料具有含石棉的组合物。然而，同样在本领域，一旦使用危险的石棉，就首先劝阻，然后禁止，已经在寻找替代的化合物。因此，已经寻找替代性材料，其允许获得特征在于与通过含石棉的摩擦材料所获得那些具有相同或改进性能的产品，并且因而已经开发了例如含有钢和各种类型的可变量的金属(例如铜、铝、锌等)的摩擦材料，该摩擦材料还包括作为粘结组分的热固性树脂例如酚醛树脂，和/或改性酚醛树脂，其中有硅和环氧丙烯酸树脂。目前，在用于刹车片的摩擦材料中，这些热固性树脂以摩擦材料组合物总重量的8-20％百分比存在，其对于允许刹车混合物的热造型是必要的，从而确保刹车片的优良最终性能，如刹车能力，耐受磨损性和摩擦性等。然而，使用热固性酚醛树脂存在一些弊端，首先是环境的可持续性和潜在毒性的问题。事实上，它涉及在加工过程中和最终产品的使用过程中可能因热氧化降解而释放苯酚，甲醛和衍生物的树脂。根据EC1272/2008规定，苯酚被归类为有毒物质，与皮肤的长期接触有害并为3类诱变物。因此，在所有领域寻求减少酚类在环境中的排放的替代物是有效的。因此，这样的问题也出现在摩擦材料领域：的确，虽然每一块摩擦材料仅释放少量的酚类和甲醛，但由于道路上大量的车辆和在工业应用中大量使用所述材料，因此释放的酚类总量可变得显著。因此，本专利技术的目的是确定具有一定组合物的摩擦材料，该组合物允许同时满足所需的技术规范例如热机械性能，然而确保高度的环境可持续性，克服根据现有技术的含酚醛树脂的摩擦材料的缺点。本专利技术的进一步的目的是这样的摩擦材料在刹车片和其他的工业应用中的使用。因此，本专利技术的主题是一种包含粘结性组合物的刹车片用摩擦材料，所述粘结性组合物基于选自波特兰水泥，火山灰水泥或矿渣水泥的水硬性粘结剂，所述粘结剂具有3500至9000，更优选为4000-7000的布莱恩细度，更加优选的布莱恩细度为6500。本专利技术的进一步的主题是由包含粘结性组合物的摩擦材料和金属支撑基底(base)组成的刹车片，所述粘结性组合物基于选自波特兰水泥，火山灰水泥或矿渣水泥的水硬性粘结剂，所述粘结剂具有3500至9000，更优选4000-7000的布莱恩细度，更加优选布莱恩细度等于6500。本专利技术的一个主题还是基于选自波特兰水泥，火山灰水泥或矿渣水泥的水硬性粘结剂的粘结性组合物用于获得摩擦材料的用途以及所述摩擦材料在刹车片与其他工业应用的用途，所述粘结剂具有3500至9000，更优选4000-7000的布莱恩细度，更加优选等于6500的布莱恩细度。因此，本专利技术涉及包含粘结性组合物的摩擦材料，所述粘结性组合物基于选自波特兰水泥，火山灰水泥或矿渣水泥的水硬性粘结剂，所述粘结剂具有3500至9000，更优选为4000-7000的布莱恩细度，更加优选的布莱恩细度为6500。在根据本专利技术的摩擦材料中的存在基于水硬性粘结剂的粘结性组合物完全取代热固性树脂(相对于摩擦材料组合物总重量，目前以8-20wt％的百分比存在，以允许刹车混合物的热造型)，从而确保刹车片的整体改善性能。的确，刹车能力、耐受磨损、磨蚀性等能够与通过热固性树脂粘结剂所获得的根据现有技术的刹车片相比较。因此，根据本专利技术的摩擦材料的特征在于完全意想不到的优点，因为虽然任何类型的热固性树脂用作粘结剂，但它们提供在摩擦、耐磨损性、寿命持久性和其他性能方面相对于使用基于热固性树脂的材料的传统产品同等的性能。因此，根据本专利技术的摩擦材料的第一优点可确定为不在环境中释放酚类；因此，它们代表特别感兴趣的材料，其也具有同等的其它热机械性能，克服这样的问题，明显改善环境可持续性。此外，由于酚醛树脂本身的热固性，作为粘结剂的酚醛树脂的存在需要不低于130℃的加工温度(造型)以获得刹车片。对于这样的树脂，的确仅通过硬化发生粘结作用，这实际上是由不低于130℃的温度条件引起的。在某些情况下，还需要在不低于130℃的温度下进行随后的交联处理。在使用基于水硬性粘结剂的粘结性组合物(本专利技术主题)的情形中，根据水硬性粘结剂的定义，粘结性部分的硬化过程是由水的存在引起的(报告如下)。因此，在刹车片的生产过程中，根据现有技术关于水泥基制品已知的信息，使用显著较低的温度(低于约90℃)，明确地用于加速水硬性粘结剂的硬化过程以缩短老化，并使硬化过程与刹车片的生产过程的造型时间兼容。在温度低于90℃的造型条件下使用酚醛树脂不会导致对于形成具有所需特征的刹车片形成而言必要的粘结作用。如从现有技术中所知，水泥基材料如砂浆/水泥浆，当经受超过300℃的热处理时，经受产品的最终物理机械性能的逐渐丧失。的确，与未热处理的相同试样相比，无论老化的类型，在300℃下热处理的砂浆试样的弹性模量的性能下降相对于初始值的范围为约30％。由这些设想显而易见的是，考虑到刹车系统在机械“剪切”(剪切应力)条件下经受高的局部温度(＞600℃)，基于水硬性粘结剂的粘结性组合物可以在摩擦材料中用作粘结剂替代热固性树脂而且通常这样获得的摩擦材料满足必要的规范是完全意想不到和不可思议的。根据本专利技术的用于刹车片的摩擦材料包括基于选自波特兰水泥，火山灰水泥或矿渣水泥的水硬性粘结剂的粘结性组合物，所述粘结剂具有3500至9000，优选为4000-7000的布莱恩细度，更优选的布莱恩细度等于6500。根据本专利技术，措辞“基于水硬性粘结剂的粘结性组合物”是指包括如上指出的水硬性粘结剂和可能的添加剂以及无机类添加剂的粉末材料。措辞“水硬性粘结剂”是指一种粉末材料，该材料与水混合通过与温度条件无关的水化而硬化，只要它们高于4℃(水不再以液体而是固体形式存在的温度)，且硬化后保特抵抗性(resistance)和稳定性。根据本专利技术可用于制备水硬性粘结剂的熟料是波特兰水泥熟料(如根据UNIEN197.1标准所定义的)，即由至少三分之二以质量计的硅酸钙(3CaO·SiO2)和(2CaO·SiO2)，余量为Al2O3、Fe2O3和其它氧化物组成的水硬性材料。还更优选地，“水硬性粘结剂”基于I52.5R型波特兰水泥，且它具有3500至9000之间，更优选为4000至7000之间的布莱恩细度，还更加优选的布莱恩细度等于6500。根据在标准UNIEN196-6第4部分中描述的布莱恩法测定水泥的布莱恩细度；特别是，通过观察定量的空气流过规定尺寸和孔隙率的压实水泥床所需的时间，将水泥细度测定为比表面积。在标准条件下，水泥的比表面积与√t成比例，其中t为给定量的空气流过压实水泥床的时间。该方法是相对的而不是绝对的，因此需要已知比表面积的基准样品(NIST波特兰水泥细度标准3774cm2/g)用于装置的校准。的确，这些特定类型的水泥的选择允许进一步提高热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于刹车片的摩擦材料，包含基于水硬性粘结剂的粘结性组合物，所述水硬性粘结剂选自波特兰水泥,火山灰水泥或矿渣水泥，所述粘结剂具有4000至7000cm2/g的布莱恩细度，该粘结性组合物相对于构成该摩擦材料的混合物的总重量计以5－30％重量百分比存在，且以5‑20％重量百分比包含水，以及多组分混合物，该多组分混合物提供至少一种润滑剂、至少一种磨料、至少一种含碳组分、至少一种改性剂，所有重量百分比相对于构成该摩擦材料的组合物的总重量计算。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.06.17 IT MI2013A0009981.用于刹车片的摩擦材料，包含基于水硬性粘结剂的粘结性组合物，所述水硬性粘结剂选自波特兰水泥,火山灰水泥或矿渣水泥，所述粘结剂具有4000至7000cm2/g的布莱恩细度，该粘结性组合物相对于构成该摩擦材料的混合物的总重量计以5－30％重量百分比存在，且以5-20％重量百分比包含水，以及多组分混合物，该多组分混合物提供至少一种润滑剂、至少一种磨料、至少一种含碳组分、至少一种改性剂，所有重量百分比相对于构成该摩擦材料的组合物的总重量计算。2.根据权利要求1所述的摩擦材料，其中水硬性粘结剂基于Ⅰ52.5R型波特兰水泥，具有3500至9000cm2/g的布莱恩细度。3.根据权利要求1或2中任一项所述的摩擦材料，其中粘结性组合物相对于混合物的总重量计以10-15％重量百分比存在。4.根据权利要求1或2中任一项所述的摩擦材料，其中所述多组分混合物还包含相对于构成该摩擦材料的组合物的总重量计为7-30％重量百分比的一种或多种纤维。5.根据权利要求1或2中任一项所述的摩擦材料，其中所述摩擦材料由粘结性组合物、水和多组分混合物组成，所述粘结性组合物基于布莱恩细度为6500cm2/g的Ⅰ52.5R型波特兰水泥。6.根据权利要求5所述的摩擦材料，其中所述多组分混合物包括选自金属氧化物、钢纤维、芳族聚酰胺纤维、铬铁矿、金属硫化物、石墨、焦炭、金属粉末、重晶石和橡胶的组...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·阿尔法尼，F·克拉扎，F·拉姆皮奈里，A·伯恩梵提，P·瓦罗陀，L·萨马莱利，A·贝罗蒂，
申请(专利权)人：意大利水泥股份公司，弗雷尼·布雷姆博有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT