用于刹车的摩擦材料制造技术

本发明专利技术提供一种用于刹车衬垫的非石棉摩擦材料，其不含有金属纤维，铜和钛酸盐。该摩擦材料包括以体积百分比计的如下组分：16-24%的粘合剂，例如酚醛树脂；4-12%的纤维，例如芳纶纤维；2-5%的润滑剂，例如三硫化锑和另一金属硫化物的混合物；10-22%的至少一种磨料，例如矿物纤维，氧化镁以及云母的混合物。该摩擦材料进一步包括体积百分比为至少4%的橡胶粉末。该刹车衬垫可以由成本低廉的工艺制成，基本上包括混合组分，将摩擦材料冲压和固化到背板上，以及后烘烤该刹车衬垫。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供一种用于刹车衬垫的非石棉摩擦材料，其不含有金属纤维，铜和钛酸盐。该摩擦材料包括以体积百分比计的如下组分：16-24%的粘合剂，例如酚醛树脂；4-12%的纤维，例如芳纶纤维；2-5%的润滑剂，例如三硫化锑和另一金属硫化物的混合物；10-22%的至少一种磨料，例如矿物纤维，氧化镁以及云母的混合物。该摩擦材料进一步包括体积百分比为至少4%的橡胶粉末。该刹车衬垫可以由成本低廉的工艺制成，基本上包括混合组分，将摩擦材料冲压和固化到背板上，以及后烘烤该刹车衬垫。【专利说明】用于刹车的摩擦材料 相关申请的交叉引用 本申请是2008年10月3日提交的第12/245，222号美国申请的部分继续申请并要求其优先权，其全部内容通过弓I用并入此处。
本申请涉及非石棉摩擦材料，尤其涉及用于车辆或工业机械的刹车的刹车衬垫的摩擦材料。
技术介绍
用于刹车衬垫的非石棉基摩擦材料中的铜具有多种有益特性和使用性能，包括优良的加强强度，增高的高温摩擦系数以及优良的热传递特性。此外，铜具有多种其它特质以延长摩擦材料以及与摩擦材料接触的部件的寿命，同时减少刹车粉尘。然而铜很昂贵，因此本领域技术人员试图寻找成本更为低廉的材料以用于刹车衬垫。用于刹车衬垫的非石棉材料通常还包括钛酸盐，例如Chiba等的美国专利6，656，240公开的摩擦材料。钛酸盐可以提供与石棉型材料相当的高温稳定性。钛酸盐材料(例如六钛酸盐和八钛酸盐)是有益的，因为它们以均匀且一致的转换层覆盖在转子表面上。然而，与铜类似，钛酸盐也比较昂贵，因此本领域技术人员试图寻找成本更为低廉的材料以用于刹车衬垫。钢纤维被用于刹车衬垫的非石棉摩擦材料中以取代铜和钛酸盐。Kesaven等的美国专利6，220，405公开了包含钢纤维的无铜摩擦材料的例子。然而，钢纤维不具有铜的很多正面属性，并且更容易被磨损，从而使得与摩擦材料接触的转子的磨损量增加。钢纤维还产生粉尘，粉尘会快速且永久地污染车辆的轮辋的抛光表面。包括大量粉尘的无铜非石棉刹车衬垫材料也已被开发出来。Kobayashi等的美国专利6，617，375公开了包括大量腰果粉(cashew dust)的无铜非石棉摩擦材料。然而,这些材料的加工带来高报废率，并且需要其它昂贵的加工步骤。
技术实现思路
本专利技术的一个方面提供一种用于刹车的非石棉摩擦材料，其不含有铜，金属纤维和钛酸盐。该摩擦材料包括以摩擦材料的体积百分比计的如下组分:15-24%的粘合剂；3-13%的纤维；2-6%的润滑剂。该润滑剂包括至少一种硫化物。摩擦材料进一步包括以体积计9-22%的至少一种磨料；以及以体积计46-65%的填料。该填料包括占摩擦材料体积的至少4%的橡胶粉末。金属纤维，钛酸盐以及铜占摩擦材料的体积百分比均不超过0.2%。本专利技术的另一方面提供一种刹车衬垫，该刹车衬垫包括背板和固定于该背板的摩擦衬垫，其中，该摩擦衬垫由所述摩擦材料制成。本专利技术的又一方面提供一种制备刹车衬垫的方法，该方法包括如下步骤:混合粘合剂，润滑剂，至少一种磨料，以及橡胶粉末以形成均匀混合物。该均匀混合物包括以混合物的总体积的体积百分比计的如下组成:15-24%的粘合剂；3-13%的纤维；2-6%的润滑剂；所述润滑剂包括至少一种硫化物；9-22%的至少一种磨料；46-65%的填料,所述填料包括占所述混合物的至少4%的橡胶粉末；不超过0.2%的金属纤维；不超过0.2%的钛酸盐；以及不超过0.2%的铜。该方法进一步包括在室温和4-25吨/片压力下冲压均匀混合物以形成混合物的摩擦衬垫；在265-295华氏温度和5-50吨/片压力下将摩擦衬垫和背板冲压到一起；以及在330-370华氏温度下烘烤冲压好的摩擦衬垫和背板。尽管现有技术试图从摩擦衬垫组成中至少部分去除铜或铜化合物以及某些等级的钛酸盐，已知尚未成功实现，而不牺牲需要的使用特性，包括制动能力，寿命，最小转子磨损，最小刹车粉尘，以及最小车辆轮辋污染。然而，本专利技术的摩擦材料以部分成本提供与含有铜和钛酸盐的摩擦材料类似的使用性能，克服了现有技术的缺点，这是完全出乎意料的。本专利技术的摩擦材料构成的刹车衬垫比其它摩擦材料(例如包含铜和钛酸盐的摩擦材料)降低30-50%的制造成本。本专利技术的摩擦材料还具有优良的加工能力，包括高效率和意想不到的低报废率，这对降低制造成本有利。使用本专利技术的摩擦材料制备刹车衬垫的工艺报废率为原始材料的0.6%，相比现有技术(例如使用包含铜和钛酸盐的摩擦材料的工艺)的报废率降低了 25%。本专利技术的摩擦材料意想不到地具有相同水平的摩擦力，衬垫寿命，噪声，以及包含铜或钛酸盐的非石棉材料的其它典型使用性能。由本专利技术的摩擦材料构成的刹车衬垫通过了下列车辆应用测试:FMVSS135 (14%边缘制动距离)；车辆寿命测试(最少30，000英里)；以及车辆噪声测试(零噪声)。【专利附图】【附图说明】结合下列具体描述，权利要求以及附图进行考虑，本专利技术将会更加容易理解，其中:图1是构成典型刹车衬垫的典型摩擦材料的立体图。【具体实施方式】本专利技术公开一种用于刹车衬垫以及其它刹车材料的非石棉摩擦材料，其包括粘合剂；纤维；润滑剂(包括至少一种硫化物);至少一种磨料；填料(包括橡胶粉末);并且基本上不含铜，金属纤维以及钛酸盐。摩擦材料20可以用于图1示出的刹车衬垫10。图1示出的刹车衬垫10仅是一种典型刹车衬垫，并且可以呈现任意尺寸，形状或构型。当用于刹车衬垫10时，该摩擦材料20通常粘合或以其它方式连接到背板30。非石棉是指摩擦材料所包含的石棉的体积不超过加工后的摩擦材料的总体积的0.2%，优选不超过0.1%，最优选为0%。基本无铜是指摩擦材料基本不含铜或铜合金(例如黄铜和青铜)，并且所包含的每种含铜材料的体积不超过加工后的摩擦材料的总体积的0.2%，优选不超过0.1%，最优选为0%。基本无金属纤维是指摩擦材料所包含的金属纤维(例如钢纤维或青铜纤维)的体积不超过加工后的摩擦材料的总体积的0.2%，优选不超过0.1%，最优选为0%。优选不用于摩擦材料中的金属纤维可以由任意金属或金属合金构成，并且长度通常为0.5mm至10mm。基本无钛酸盐是指基本不具有作为石棉替代物被开发的化合物，例如钛酸钾，钛酸镁钾，钛酸锂钾，钛酸钙钾，其它六钛酸盐和八钛酸盐，以及其它钛酸盐。摩擦材料所包含的钛酸盐的体积不超过加工后的摩擦材料的总体积的0.2%，优选不超过0.1%，最优选为0%。本专利技术的非石棉摩擦材料包括至少一种粘合剂，该粘合剂的体积为加工后的摩擦材料的总体积的约16-24%，优选为18-22%。粘合剂包括至少一种树脂，例如酚醛树脂，或者为直线的未改性的，或者改性的酚醛树脂形式。改性的粘合剂的例子包括硅树脂，丙烯酸树月旨，环氧树脂，以及腈。粘合剂用作将其它组分一起保持在摩擦材料中的基质。若需要用于特殊应用以获得预期使用性能时，粘合剂系统还可以包括两种或多种粘合剂的混合物，其中至少一种为酚醛树脂型粘合剂。在一个实施例中，树脂是酚醛树脂和非酚醛树脂的混合物。在另一实施例中，粘合剂是未改性的酚醛树脂，并且以16-24%或18-22%或21%的体积百分比存在。摩擦材料的纤维的长度为0.5mm至10mm，体积为加工后的总摩擦材料的约4_12%，优选为4-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于刹车的摩擦材料，其特征在于，包括以所述摩擦材料的体积百分比计的如下组分：16‑24%的粘合剂；4‑12%的纤维；2‑5%的润滑剂，所述润滑剂包括至少一种硫化物；10‑22%的至少一种磨料；46‑65%的填料，所述填料包括占所述摩擦材料的至少4%的橡胶粉末；不超过0.2%的金属纤维；不超过0.2%的钛酸盐；以及不超过0.2%的铜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：维杰·萨勃拉曼尼亚，
申请(专利权)人：费德罗莫格尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US