[发明专利]摩擦材料组合物、摩擦材料和摩擦构件

说明书

本发明提供一种摩擦材料组合物，即使是不含作为元素的锑，且不含作为元素的铜，或即使含有铜，铜的含量以铜元素计也小于0.5质量％，即环境有害性和人体有害性低的组成，也获得高速高温制动时的摩擦系数和静摩擦系数高、高温下的耐磨损性优异、且不易发生锈固着的摩擦材料。具体地说，提供一种摩擦材料组合物，其为含有结合材料、有机填充材料、无机填充材料和纤维基材的摩擦材料组合物，不含作为元素的铜，或即使含有铜，铜的含量以铜元素计也小于0.5质量％，不含作为元素的锑，含有铁纤维且该铁纤维的含量小于或等于5质量％，含有1～5质量％的锌粉，含有2.5～6质量％的氢氧化钙，含有0.7～1.5质量％的碳酸钠，并且含有含硅氧烷的酚醛树脂。

技术领域

本发明涉及适于在汽车等的制动中使用的盘式制动衬块、制动衬片等摩擦材料的摩擦材料组合物、使用了该摩擦材料组合物的摩擦材料和摩擦构件。上述摩擦材料组合物特别是涉及不含石棉的摩擦材料组合物、即所谓的无石棉摩擦材料。

背景技术

汽车等为了制动而使用盘式制动衬块或制动衬片等摩擦材料。盘式制动衬块和制动衬片等摩擦材料通过与作为对置材料的盘状转子或制动鼓等发生摩擦而发挥制动的作用。因此，摩擦材料不仅要求适应于使用条件的适当摩擦系数(效力特性)，还要求不易产生制动噪声(噪声特性)、摩擦材料的寿命长(耐磨损性)等。

摩擦材料大致分为：(1)半金属材料，其含有30～60质量％的钢纤维作为纤维基材；(2)低钢材，其含有小于30质量％的钢纤维；(3)NAO(无石棉有机物，Non-Asbestos-Organic)材料，其基本不含钢纤维和不锈钢纤维等钢系纤维。其中，含有微量钢纤维的摩擦材料也有时被分类为NAO材料。

NAO材料由于不含上述钢系纤维、或上述钢系纤维的含有率极低，因此与半金属材料和低钢材相比，具有对作为对置材料的盘状转子的攻击性低的特征。从这样的优点出发，目前在日本和美国，效力、噪声和耐磨损性的均衡优异的NAO材料成为了主流。另外，在欧洲，从保持高速制动时的摩擦系数的观点考虑，大多使用低钢材，但近年来，为了适应市场的高端化，使用不易产生轮胎的车轮脏污和制动噪声的NAO材料的情况也不断增加。

进一步，作为半金属材料和低钢材的缺点，可列举耐锈性。一般而言，作为摩擦材料的对置材料的盘状转子为铸铁制，因此会由于雨水和融雪剂的影响而生锈。其结果，由于在摩擦界面产生的过多锈的影响，有时会产生制动噪声等、盘状转子与摩擦材料固着(锈固着)、汽车无法启动、以及启动时摩擦材料脱落。在摩擦材料中含有大量钢纤维的半金属材料和低钢材无疑会对上述问题不利。

另外，在制动衬块被用于汽车的后轮的情况下，不仅在汽车行驶时使用，也有时用于停车时的车辆保持(停车制动)。在这种情况下，要求例如即使在坡道上停车也能够保持车辆的高静摩擦系数，这是在今后进一步普及的电动停车制动时更加重要的特性。作为使该静摩擦系数上升的因素，可列举具有研磨力的硬质粒子、以及具有金属凝结力的铁纤维和铜纤维等。但是，硬质粒子存在制动时会过度研磨盘状转子的问题。另外，通过添加大量铁纤维，会产生上述锈固着等问题。

以往，作为NAO材料中一直广泛用作必须成分的原材料，可列举铜纤维。铜纤维由于熔点、热导率和延展性高，因此具有在摩擦界面形成皮膜的性质，这大大有助于高速高温制动时的摩擦系数保持和磨损抑制。但是，含有铜或铜合金的摩擦材料由于在制动时产生的磨损粉中包含铜，因此暗示了有可能污染河流和湖泊。其结果，美国的加利福尼亚州和华盛顿州等通过了在2021年以后禁止含有大于或等于5质量％的铜的摩擦材料、在2025年以后禁止含有大于或等于0.5质量％的铜的摩擦材料的销售和对新车安装的法案，为了应对该法案，开发不含铜、或铜的含量少的NAO材料成了当务之急。