摩擦件的製作方法
2023-10-21 07:08:37
專利名稱：摩擦件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種摩擦件，適於作為制動件用材料，例如離合器摩擦片用材料即制動器用材料等，用於機動車、飛機、鐵道車輛以及產業用設備等的制動裝置。
但是，由於這種摩擦件的耐熱性等摩擦磨耗特性不充分，同時石棉具有致癌性等環境衛生方面的問題，所以迫切要求開發其替代品。
針對這種要求，提出了以鈦酸鉀纖維為基體纖維或摩擦調節劑的摩擦件。這種摩擦件具有下述優良特徵，鈦酸鉀纖維沒有石棉那樣的致癌性，耐熱性好，有利於防止老化現象和提高摩擦特性的熱穩定性。
但是現狀是，即使配合有鈦酸鉀纖維的摩擦件也難於充分解決高溫時磨耗及摩擦係數降低的問題。
另外，由於鈦酸鉀纖維具有纖維的形狀，膨鬆度高、流動性差，在製造時會附著供給通路的壁上將其堵塞。
而且由於鈦酸鉀纖維為纖維狀粉末，故容易產生粉塵，從而使操作環境惡化。
本發明的摩擦件的特徵在於，作為摩擦調節劑配合有鱗片狀一水軟鋁石(Boehmite)。
本發明使用的鱗片狀(例如薄片狀、板狀)一水軟鋁石為以AlO(OH)為主要成分的層狀化合物，天然狀態下作為含有矽、鈦、鐵、鎂、鈣等的鱗片狀的鋁氫氧化礦物廣泛分布於鋁土礦中，由葉蠟石或高嶺土礦藏中產出。
將氫氧化鋁、水及鹼土類金屬化合物(氫氧化物或乙酸溶液等)在10-100氣壓的壓力、150-300℃的反應溫度下進行水熱反應，之後，根據需要在150-1400℃的溫度下進行熱處理而合成的含鋇的氧化鋁、含鍶的氧化鋁、含鎂的氧化鋁、含鈣的氧化鋁、含鎂鈣的氧化鋁、鋇六鋁酸鹽、鍶六鋁酸鹽、鈣六鋁酸鹽、鎂鈣六鋁酸鹽等人造物也可以優選用於本發明的鱗片狀一水軟鋁石。
這些鱗片狀一水軟鋁石具有以下特徵。
(1)晶體結構屬於斜方晶系，具有層狀結構的層間化合物。
(2)通常具有六方板狀或菱型的形狀，長徑為0．1μm、短徑(厚度)0．01-0．3μm左右。
(3)莫氏硬度為3．5-4．0(舊莫氏硬度)，用於摩擦件時對配合材料的破壞性(磨粉性)小。
(4)與水的反應性小，也幾乎不溶於酸、鹼。
一水軟鋁石所具有的上述特徵，作為摩擦件極其有利。
由上述結構構成的摩擦件從低溫至高溫，在很寬的溫度範圍內，具有穩定而優良的摩擦係數和耐磨耗性。因此，在作為機動車、鐵道車輛、飛機、各種產業用設備等使用的制動件用材料，例如離合器摩擦片用材料及制動襯帶或制動墊片等制動器用材料使用時，可提高制動功能，實現穩定化，同時，可得到延長使用壽命的效果。
本發明的所述摩擦件的上述鱗片狀一水軟鋁石的配合量可為3～50重量％。通過將配合量設定在3重量％以上可充分實現改善摩擦特性的效果。而超過50重量％配合則無益。
本發明的上述摩擦件的上述鱗片狀一水軟鋁石可為含有鹼土類金屬的氧化鋁或鹼土類金屬六鋁酸鹽。
本發明的摩擦件可例示由基體纖維、摩擦調節劑及粘合劑構成的摩擦件，該摩擦件中各成分的配合比例可例示如下基體纖維1～60重量份，摩擦調節劑含鱗片狀一水軟鋁石20～80重量份，粘合劑10～40重量份，其他成分0～60重量份。
作為基體纖維可舉出例如芳族聚醯胺纖維等樹脂纖維、鋼纖維和黃銅纖維等金屬纖維、碳纖維、玻璃纖維、陶瓷纖維、褐塊石棉、木質紙漿等。這些基體纖維為了提高其分散性及其和粘合劑的緊密結合性，可以由氨基矽烷類、環氧矽烷類或乙烯矽烷類等矽烷類偶合劑，鈦酸鹽類偶合劑或磷酸酯等進行表面處理後使用。
作為摩擦調節劑，除使用一水軟鋁石之外，在不損壞本發明的效果的範圍內可一起使用其他摩擦調節劑。
可以舉出例如有加硫或不加硫的天然和合成橡膠粉末、檟如樹脂粉末、樹脂粉末、橡膠粉末等有機物粉末，碳黑、石墨粉末、二硫化鉬、硫酸鋇、碳酸鈣、粘土、雲母、滑石、硅藻土、葉蛇紋石、海泡石、蒙脫石、沸石、三鈦酸鈉、五鈦酸鈉、六鈦酸鉀、八鈦酸鉀等的無機物粉末，銅、鋁、鋅、鐵等金屬粉末，氧化鋁、二氧化矽、氧化鉻、氧化鈦、氧化鐵等氧化物粉末等。所述的鈦酸鈉、鈦酸鉀(特別是六鈦酸鉀及八鈦酸鉀)可以合用粒狀、板狀的物質。優選粒狀物平均粒子直徑為3-10μm、板狀物平均厚度為0．05-1μm、平均長寬比為3-1000的物質。
在將這些鈦酸鈉或鈦酸鉀和鱗片狀一水軟鋁石合用時，優選鱗片狀一水軟鋁石和鈦酸鈉或鈦酸鉀的重量比為1∶9-8∶2左右。
在所述的組合中，可以提供具有高摩擦磨耗特性的摩擦件。
作為粘合件可以列舉有酚醛樹脂、甲醛樹脂、三聚氰胺樹脂、環氧樹脂、丙烯酸類樹脂、芳香族聚酯樹脂、脲醛樹脂等熱固性樹脂，天然橡膠、丁腈樹脂、丁二烯橡膠、丁苯橡膠、氯丁橡膠、聚異戊二烯橡膠、丙烯酸酯類橡膠、高苯乙烯橡膠、苯乙烯戊二烯共聚物等彈性體，聚醯胺樹脂、聚苯硫醚樹脂、聚醚樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚醚醚酮樹脂、熱塑性液晶聚酯樹脂等熱塑性樹脂等有機物粘合劑及二氧化鋁溶膠、二氧化矽溶膠、矽樹脂等無機物粘合劑。
在本發明的摩擦件中除所述各成分之外，根據需要也可以配合防鏽劑、潤滑劑、研削劑等成分。
本發明的摩擦件的製造方法沒有特別限制，可以利用已知公知的摩擦件的製造方法進行製造。
作為一個例子可以舉出如下的方法將基材纖維分散於粘合劑中，加入摩擦調節劑及根據需要配合的其他的成分進行配合，調節摩擦件組成物，然後將該組成物注入模具中，加熱加壓而粘結成形。
另外作為另一例可以舉出如下的方法用雙螺杆擠出機將粘合劑熔融混煉，從側料鬥加入基材纖維、摩擦調節劑及根據需要配合的其他的成分而配合，擠出成形之後機械加工到所希望的形狀。
而且作為另一個例子可以舉出如下的方法將摩擦件組成物分散於水等中，抄撒在抄網上，脫水抄造成片狀，之後，用壓力機進行加熱加壓粘結成形，將得到的摩擦件進行適當地切削研磨加工做成所希望的形狀。
在製造時，本發明的摩擦件由於摩擦調節劑一水軟鋁石為鱗片狀，所以於使用纖維狀的鈦酸鉀纖維的情況相比流動性提高，在製造時不用擔心附著於供給通路的壁上而堵塞供給通路。
並且，由於為鱗片狀，產生如鈦酸鉀的纖維粉末的粉塵少，操作環境得到了改善。
附圖的簡單說明
圖1為顯示磨耗率和碟片溫度的關係的測定圖。
圖2為顯示摩擦係數和碟片溫度的關係的測定圖。
將15重量份的鈦酸鉀纖維(商品名ティスモD，大冢化學株式會社制)、4重量份的芳族聚醯胺纖維(商品名ケブラ-パルプ、長3mm、東麗株式會社制)、9重量份的粘合劑(酚醛樹脂)、9重量份的有機添加劑(檟如粉等)、30重量份的鱗片狀一水軟鋁石(用參考例製造的物質)、33重量組分的其他(石墨等潤滑劑、金屬粉末、氧化物粉末)充分地混合添加入模具中，進行粘結成形(施加壓力150kgf／cm2、溫度170℃、5分鐘)，成形之後，脫模進行熱處理(在180℃下保持5分鐘)。之後進行研磨加工得到供試體(A)。
另外，有機添加劑、潤滑劑、金屬粉末、氧化物粉末通常使用添加於摩擦劑中的物質。
比較例將16重量組分的鈦酸鉀纖維、3重量組分的芳族聚醯胺纖維(商品名ケブラ-パルプ、長3mm、東麗株式會社制)、10重量組分的粘合劑(酚醛樹脂)、9重量組分的有機添加劑(檟如粉等)、63重量組分的其他(石墨等潤滑劑、金屬粉末、氧化物粉末)充分地混合添加入模型中，和實施例同樣地得到供試體(B)。
(摩擦磨耗試驗)從供試體(A)及供試體(B)中切下試驗片，按照JIS D4411(機動車用制動襯帶)規定的一定速度進行摩擦磨耗試驗(碟片摩擦面FC25灰鑄鐵、面壓10kgf／cm2、摩擦速度7m／秒)測定磨耗率(cm3／kg．m)及摩擦係數(μ)。測定結果顯示於圖1(磨耗率)和圖2(摩擦係數)。
由以上結果可以看出配合有鱗片狀一水軟鋁石的實施例的摩擦件(由供試體(A)組成的摩擦件)與不配合有鱗片狀一水軟鋁石的比較例例的摩擦件(由供試體(B)組成的摩擦件)比較，即使在超過350℃的溫度範圍，也具有摩擦係數的變化極小、摩擦阻抗的降低也相對少的改良的摩擦磨耗特性。
如上所述，本發明的摩擦件在從低溫到高溫區域的很寬的溫度範圍內具有穩定優良的摩擦係數和耐磨耗性。所以，在機動車、鐵道車輛、飛機、各種產業用機器類等中使用的制動部件用材料，例如在用作離合器摩擦片用材料及制動襯帶及制動墊片等的制動用材料等情況下，能夠提高和穩定製動性能，同時具有改善耐用壽命的效果。並且，由於作為摩擦調節劑的一水軟鋁石為鱗片狀，所以可以防止堵塞製造時的供給通路，產生粉塵的可能性也少，生產效率高，操作性優良。
權利要求
1.一種摩擦件，其特徵在於，作為摩擦調節劑配合有鱗片狀一水軟鋁石。
2.如權利要求1所述的摩擦件，所述鱗片狀一水軟鋁石的配合量為3-50重量％。
3.如權利要求1或2所述的摩擦件，所述鱗片狀一水軟鋁石為含有鹼土類金屬的氧化鋁或鹼土類金屬六鋁酸鹽。
全文摘要
本發明的目的在於提供一種即使在高溫時也具有優良的摩擦磨耗特性、而且生產性、操作性也優良的摩擦件。本發明的摩擦件的特徵在於,作為摩擦調節劑配合有鱗片狀一水軟鋁石。
文檔編號C09K3/14GK1294621SQ00800188
公開日2001年5月9日 申請日期2000年2月16日 優先權日1999年2月19日
發明者竹中稔, 澀谷博, 小川博 申請人:大塚化學株式會社