摩擦材料制造技术

一种非石棉摩擦材料，其具有纤维基础材料，摩擦改进剂，和粘合剂，其中将部分石墨化的焦炭以０．５体积％至２．５体积％的比例掺混。通过掺混所述部分石墨化的焦炭，调节所述摩擦材料的压缩应变，以改进制动感觉，而不破坏摩擦性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于机动车、铁路车辆、工业机器等的制动器的摩擦材料，并涉及显示出改进的小的热退化的耐热性，耐磨损性，和制动感觉，特别是踏板感觉的摩擦材料。
技术介绍
通常，用于制动器等的摩擦材料已经通过将纤维基础材料、摩擦改进剂和粘合剂掺混并实施包括预成形、热成形、精加工等的生产过程而制造。作为摩擦材料用的材料，使用纤维基础材料，如有机纤维，包括玻璃纤维的无机纤维，和包括铜纤维的金属纤维；有机/无机摩擦改进剂，如橡胶粉，槚如树粉(cashew dust)，金属粒子，陶瓷粒子，和石墨；填充剂，如碳酸钙和硫酸钡；以及粘合剂，如酚树脂。其中，当将石墨用作所述摩擦材料的组分时，由于其润滑性和特别是热稳定性和化学稳定性，待被用作摩擦改进剂的石墨起到重要的作用，所述作用为不仅在不同环境中获得稳定的摩擦系数，而且耐磨损性和耐燃性是出色的，而且确保降低多种噪音。在JP-A-03-282028中，已经证实通过碳材料的硝化或磺化以及随后通过在热处理后膨胀产品的石墨化而获得的材料，具有低的密度和出色的弹性，所述碳材料例如为在沥青的炭化过程中形成的整体中间相的碳或粗焦。由此生产的石墨具有如下性能在9000kg/cm2的负荷下压缩比例为基于在0.1kg/cm2的负荷下的体积的体积变化的80％或更高，以及当将所述负荷解除时，恢复比例为50％或更高。因而加入了上述弹性石墨的摩擦材料已经被研究了。另外，JP-A-05-017739描述了包含以3至15wt％比例的弹性石墨的摩擦材料。已经报道，即使当所述摩擦材料的衬垫的磨损量和摩擦配对元件的磨损量与在传统摩擦材料情况下的所述量相同水平的时候，在制动器逐渐失灵时，弹性石墨的加入仍使摩擦材料在噪音和摩擦系数方面出色。最近的客车的制动器性能已经被提高了，并因此对于所述制动器不仅需要没有噪音的安静和没有不舒服的声音，而且需要在制动时良好的踏板感觉。作为改变所述制动器的踏板感觉的因素，其工作性和摩擦材料的压缩变形性主要影响所述感觉。所述制动器的工作性可主要通过掺混材料而被调节，但所述压缩变形由待被掺混的材料和成形条件两个因素而改变。通常，在所述压缩变形被调节的情况下，采用待被应用于热成形的降低压力的方法和用于成形的降低温度方法，但这些方法在一些情况下可破坏所述摩擦材料自身的强度和耐磨损性。当将石墨用作摩擦改进剂时，由于其润滑性和出色的热稳定性和化学稳定性，不仅在不同的环境中获得稳定的摩擦系数，而且耐磨损性和耐燃性也是出色的。然而，通常使用的石墨的问题是当其加入的量增加时，摩擦系数降低。因此，高弹性石墨的使用已经被研究，但所述高弹性石墨仍不是足够令人满意的材料。
技术实现思路
本专利技术的一个或多个实施方案提供摩擦材料，其中压缩应变利用特定的高弹性石墨调节以改进制动感觉，而不破坏其它性能。根据本专利技术的一个或多个实施方案，非石棉摩擦材料这样被提供纤维基础材料；摩擦改进剂；粘合剂；和以0.5体积％至2.5体积％的比例掺混的部分石墨化的焦炭。另外，在所述非石棉摩擦材料中，所述部分石墨化的焦炭在900MPa的负荷下的压缩比例可以为低于80％，并且当将所述负荷解除时的恢复比例可以为大于30％。根据本专利技术的一个或多个实施方案，通过利用具有特定弹性的部分石墨化的焦炭(弹性焦炭)作为摩擦材料，所述摩擦材料的多孔性和压缩应变可被调节，并且制动感觉可被最优化，而没有降低用于成形和烘烤温度的表面压力。从如下说明和所附权利要求中，本专利技术的其它方面和优点将是显而易见的。附图说明图1显示测量实施例和对比例的摩擦材料的压缩变形的结果。具体实施例方式将描述本专利技术的典型的实施方案。在本专利技术的典型的实施方案中，将一部分加入到摩擦材料中的常规石墨用具有弹性的部分石墨化的焦炭替代，因此甚至当不改变其它材料和成形条件时，压缩变形仍增加。所述“具有弹性的部分石墨化的焦炭”优选为这样的焦炭，其中在将用于石墨化的起始焦炭(starting cokes)石墨化以获得弹性石墨，并且其石墨化比例为80-95％的途中，停止石墨化。作为上述起始焦炭，可以提及的有，用作弹性石墨用的生产起始原料的那些，如在约350至500℃下热处理煤焦油沥青、基于煤的沥青、基于石油的沥青等的过程中形成的碳质中间相或粗焦，或通过用硝酸或硝酸与硫酸的混合酸处理它们而获得的那些。通常用于制备摩擦材料的石墨具有如下性能在900MPa的负荷下压缩比例为基于当施加0.01MPa的负荷时的体积变化的约70％，并且当将所述负荷解除时，恢复比例为30％或更低。因此，为了补偿摩擦表面的平行现象的不足的目的，通过所述摩擦材料的变形是不够的。另外，JP-A-03-282028描述了在压缩性质和恢复性质方面优异的弹性石墨，其中在900MPa的负荷下压缩比例为基于当施加0.01MPa的负荷时的体积变化的80％或更高，并且当将所述负荷解除时，恢复比例为50％或更高。然而，即使在所述石墨具有这些物理性质的情况下，所述压缩比例仍小，并因此不能达到本专利技术的目的。关于本专利技术的典型的实施方案的被用于摩擦材料中的部分石墨化的焦炭(弹性焦炭)，当将负荷解除时，所述恢复比例是极高的，即，90％或更高至几乎100％。另外，在900MPa的负荷下的压缩比例为80％或更低，优选60％或更低。因此，所述焦炭是具有不同于上述传统石墨物理性质的物理性质的弹性石墨。更优选地，使用具有恢复比例为95％或更高的和压缩比例在60％至40％范围内的弹性石墨。待被用于本专利技术的部分石墨化的焦炭(弹性石墨)的石墨化比例通过X射线衍射测量，该石墨化比例落入80％至95％的范围内。关于被加入的量，其通过加入少量就观察到足够的效果，并且将其以0.5至2.5体积％，优选2.0至2.5体积％的比例掺混是合适的。另外，在所述摩擦材料中，所述部分石墨化的焦炭与常规石墨(天然石墨，人工石墨)组合使用。用于本专利技术的典型的实施方案中的部分石墨化的焦炭的压缩比例和恢复比例通过如下方法测量。即，将约10g石墨样品放置于内径为10mm的不锈钢圆筒形塑模(mold)中。在轻拍该塑模以获得最紧密的堆积之后，将推杆从上部插入然后施加10Pa的负荷。测量此时所述样品的高度并将所述值用h0表示。然后施加预定的负荷并测量该样品的高度，用h1表示所述值。之后，将所述负荷解除并测量所述样品的高度，用h2表示所述值。从这些数值中，可根据如下方程式确定压缩比例和恢复比例。压缩比例(％)＝(h1/h0)×100 (1)恢复比例(％)＝((h2-h1)/h0)×100(2)在所述摩擦材料的掺混物中，使用常用的那些。作为用于增强的纤维基础材料，使用耐热有机纤维、无机纤维和金属纤维。例如可提及的有作为耐热有机纤维的芳族聚酰胺纤维和阻燃丙烯酸系纤维；作为无机纤维的陶瓷纤维如钛酸钾纤维或氧化铝纤维，玻璃纤维，和褐块石棉；和作为金属纤维的铜纤维和钢纤维。作为粘合剂，例如可提及的有酚树脂(包括直链酚树脂和多种用橡胶改性的酚树脂等)，三聚氰胺树脂，环氧树脂，聚酰亚胺树脂，等。另外，作为摩擦改进剂，例如可以提及的有有机摩擦改进剂如橡胶粉和槚如树粉，金属氧化物和类似物的磨料如氧化铝、硅石、氧化镁、氧化锆、氧化铬、和石英，金属如铜、铝和锌的粒子，固体润滑剂如石墨和二硫化钼，鳞片状无机物质如云母和蛭石，和无机填充本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非石棉摩擦材料，其包含：纤维基础材料；摩擦改进剂；粘合剂；和以０．５体积％至２．５体积％的比例掺混的部分石墨化的焦炭。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：宫道素行，浜潟大辅，日下聪，王子田修一，
申请(专利权)人：曙制动器工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]