非石棉摩擦材料制造技术

本发明专利技术提供一种非石棉摩擦材料，包括纳米碳纤维、氧化钼、氧化钛。本发明专利技术的非石棉摩擦材料不使用锑类化合物和硫化物，制动性能良好，噪音小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及非石棉摩擦材料，特别涉及不使用锑或硫化物的对环境有利的非石棉摩擦材料。
技术介绍
汽车摩擦材料(或称制动衬块BRAKE PAD)具有下述功能与其相对材料的轮盘进行摩擦，将动能转换为热能，使行驶中的汽车减速或者停止。作为具有这种功能的摩擦材料的原料有200多种，而采用10至30多种原料制造汽车摩擦材料。摩擦材料的原料大体分为纤维、树脂和填充剂，其中填充剂又分为无机填充剂和有机填充剂。过去在使用摩擦材料的原料时没有考虑到是否对环境有利。但是，最近的开发动向表明，使用对环境有利的原料成为主流。作为代表，开发了替代石棉而采用纤维的非石棉摩擦材料。将替代石棉采用纤维的摩擦材料称为非石棉摩擦材料(NAO，Non AsbestosOrganics)，其可分为半金属类、低铁类和非金属类。替代石棉的纤维有-金属纤维铁纤维、铜纤维、铝纤维等-无机纤维岩棉、海泡石等-有机纤维芳族聚酰胺纤维、丙烯酸纤维、纤维素纤维、碳纤维等。碳纤维是有机纤维的一种，具有优良的高温稳定性，广泛地使用在航空器用摩擦片上或者将其用作圆盘转子，广泛地使用在高速且急刹车次数多的跑车的圆盘转子或刹车片上。碳纤维具有针状短纤维形状，用来将热固化性树脂作矩阵(Matrix)的碳纤维强化碳复合材料(C/C)使用。而在纳米碳纤维中，不仅其成分以如碳类润滑剂的成分起到润滑剂作用，而且因为其针状具有纤维(Fibrous)结构，所以在提高制动性能方面也具有优点。环保型摩擦材料的开发不仅集中在使用替代石棉的纤维的非石棉摩擦材料的开发，而且集中在用于摩擦材料的对环境有利的原料的开发。作为代表性的原料，一种是作为润滑剂或研磨剂广泛使用的Sb2O3或Sb2S3的锑类化合物，另一种是硫化物。Jangs等说过，MoS2与空气中的氧和水进行反应，产生硫酸，引起酸腐蚀，增加轮盘的磨损(SAE Paper 982235)。有关环保型摩擦材料的开发技术的代表性的方法列举如下。第一，如曙(Akebono)的日本公开专利技术专利第2003-322183号所述，开发了不包括铜类金属或重金属，在高温下制动性能和机械强度优良的摩擦材料。其中，对MgO/石墨的比例进行调整，使用碳纤维和氧化铝-氧化硅类陶瓷纤维等。第二，如日新模(Nisshinbo)的日本公开专利技术专利第2003-313312号所述，开发了不包括锑(Sb)和铅(Pb)化合物的摩擦材料。部分使用硫化锌、硫化铜、硫化锡、硫化锰、硫化铁等硫化物。另外，使用纳米碳纤维的技术在日本公开专利技术专利第2004-308776号公报中公开。在将碳纤维作为强化材料使用的情况下，除了上述碳纤维外，还使用纳米碳纤维或球壳富勒烯(Fullerene)，将碳材料作为强化材料(C/C)使用的情况下，使用纳米碳纤维或富勒烯。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种不使用锑类化合物或硫化物，且制动性优良、几乎不发生噪音的低噪音汽车用摩擦材料。本专利技术的非石棉摩擦材料包括有机纤维、金属纤维、无机纤维、耦合剂、研磨剂、润滑剂、摩擦调整剂、填充剂，作为润滑剂包括0.2～10体积％的纳米碳纤维(Nano Carbon Fiber)，作为摩擦调整剂包括0.5～10体积％的氧化钼(MoO3)，作为研磨剂包括0.5～10体积％的氧化钛(TiO2)。附图说明图1为用来表示针状金属纤维结构的电子显微镜照片；图2为用来表示针状无机纤维结构的电子显微镜照片；图3为用来表示纤维状的纳米碳纤维结构的电子显微镜照片；图4为表示本专利技术的实施例和比较例的高速制动特性(减弱前)的图表；图5为表示本专利技术的实施例和比较例的高速制动特性(减弱后)的图表；图6为表示本专利技术的实施例和比较例的噪音特性的图表。具体实施例方式锑类化合物(Sb2O3、Sb2S3)或硫化物(Sb2S3、MoS2、FeS)主要作为润滑剂而广泛使用，在摩擦材料的原料中，在不使用上述化合物的情况下，产生噪音的可能性大。在本专利技术中使用的纳米碳纤维由与过去作为润滑剂使用的石墨相同的成分的碳构成，具有润滑作用，且能够替代对人体有害的硫化物的润滑剂。另外，纳米碳纤维具有纤维状结构，具有优良的润滑特性，同时具有可提高耐磨特性的效果。如果对纳米碳纤维结构和现有技术中使用的纤维的结构进行比较，则如图1～图3所示。图1为针状金属纤维，图2为针状无机纤维。另外，图3为纤维状纳米碳纤维。在本专利技术中使用的氧化钛(TiO2)为化学性质和物理性质非常稳定的物质，作为耐腐蚀性优良的白色颜料被广泛使用，有金红石(Rutile)和锐钛矿(Anatase)这两种。其硬度在5.5～7.0的范围内，还具有研磨剂的功能。在本专利技术中，作为一般性的摩擦材料的成分的有机纤维使用芳族聚酰胺纤维、丙烯酸纤维、碳纤维，作为金属纤维使用铁纤维、铜纤维、铝纤维。另外，作为无机纤维使用石棉、海泡石、岩棉(Rock Wool)等。作为其它的耦合剂，使用苯酚树脂，也可以使用未改性树脂或者改性树脂，但是优选使用改性树脂。作为摩擦调整剂使用橡胶粉末、腰果灰(Cashwew Dust)、焦炭，作为填充剂可以使用硫酸钡(BaSO4)、氢氧化钙(Ca(OH)2)。摩擦材料的制造方法根据原料的不同而不同。在使用液体状原料的情况下，可采用冷间成型方法。在使用固体原料的情况下，可采用干式成型方法。在本专利技术中，采用干式成型方法制造摩擦材料。首先对原料进行混合，进行初步成型，在其基础上，按顺序进行热成型、热处理和研磨，并进行检查。然后，进行包装。在上述过程中，在摩擦材料的混合中主要使用艾里奇逆流式混料机(Eirich Mixer)、劳迪混料机(Rodige Mixer)、亨息尔混料机(HenschelMixer)。其中，优选使用亨息尔混料机(Henschel Mixer)进行分开混合。为了分散纳米碳纤维，在第一次混合时将纳米碳纤维与有机纤维一起混合，之后，第二次放入剩余的原料而进行混合。在进行这种混合的情况下，可均匀地分散纳米碳纤维。下面，根据本专利技术的实施例，进一步详细说明本专利技术。实施例按照下表1的原料混合表进行混合，以制造摩擦材料。混合的方式是按照在第一次混合时将纳米碳纤维与有机纤维一起采用亨息尔混料机进行混合，第二次放入剩余的原料进行混合。在本实施例中制造的摩擦材料的摩擦系数和噪音的评价采用中试测试机(scale tester)。中试测试机在制动时不仅能够评价摩擦系数，而且由于可快速傅立叶变换(FFT，Fast Fourier Transform)，所以能够在每一次制动时对噪音进行评价。评价方式是以JASO C406 Mode为基础进行评价的。比较例根据下表1的原料混合表进行混合，以制造摩擦材料。混合方式是在第一次混合时将纳米碳纤维与有机纤维一起采用亨息尔混料机进行混合，第二次放入剩余的原料进行混合。在本比较例中制造的摩擦材料的摩擦系数和噪音的评价采用中试测试机。中试测试机在制动时不仅能够评价摩擦系数，而且由于可快速傅立叶变换(FFT，Fast Fourier Transform)，所以能够在每一次制动时对噪音进行评价。评价方式是以JASO C406 Mode为基础进行评价的。表1(单位体积％) 根据对通过上述实施例和比较例进行制造的摩擦材料的摩擦系数和噪音评价结构为如下。表2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非石棉摩擦材料，包括：有机纤维、金属纤维、无机纤维、耦合剂、研磨剂、润滑剂、摩擦调整剂、填充剂，其特征在于，作为润滑剂包括０．２～１０体积％的纳米碳纤维，作为摩擦调整剂包括０．５～１０体积％的氧化钼，作为研磨剂包括０．５～１０体积％的氧化钛。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑根仲，
申请(专利权)人：韩国轮胎株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]