[发明专利]不含石棉的摩擦元件

说明书

本发明是关于改进用于制造异形摩擦元件，例如离合器衬片等的组合物的组成。实际上本发明中之摩擦元件是采用特别方法将纤维捻成合股线，以便改善其摩擦特性和抗爆裂强度。这样的摩擦元件比得上已知的摩擦元件，能满足环境保护方面为防止有害健康的物质暴露于空气中提出的不断提高的要求，而且不使用石棉作为常用的摩擦元件的材料。

一直以来矿物石棉都被用于制造耐热或隔热的产品。自12世纪开始，用石棉纤维编织成的布就是普通使用的防火布。故此石棉质被认为是制造摩擦元件之主要物质，例如汽车所用之制动器及离合器，这并不惊奇，因它能承受高温高压，近50年来，石棉便成为摩擦元件的主要组成部份。

摩擦元件中之石棉通常先制成纱线形状，而中间包着一细条金属丝作芯子，以提供制造摩擦元件过程中处理纱线时所需要的抗拉强度。通常用一种强力纤维物质如棉纤维来加强石棉纤维以便使石棉制成细纱。棉或其他纤维加入到石棉中是为了改善石棉细纱的可纺性与抗拉强度，这些增强物是为了承压而不是增容。近年来，制造摩擦元件通常采用需要有一定量其他纤维如棉纤维的石棉纱，这种纱人们一般称它为“石棉线”，而不是特指其他纤维。

自从1970年通过职业安全与健康法案后，因职业上与石棉接触的标准变得非常严格，要求最好完全不接触。因为长期接触石棉可引至癌症，故要强制执行这个标准。因此（或者将来法案规定）完全取消用石棉来制造摩擦元件是必要的。

有人提议用玻璃纤维来制造摩擦制品。早期提议用玻璃纤维来补强含石棉质之摩擦元件，初时只作为传统的摩擦元件之底垫，其后便有作为面层。加入玻璃纤维的目的是提高摩擦元件的抗爆裂强度（抗爆裂强度是一个指标，用于表示摩擦元件在离心力作用下不致于散碎，抗爆裂强度的试验通常是在高温下进行的）。

最近，已提出纯粹用玻璃纤维或与金属丝或片一起使用制成不含石棉的摩擦元件，例如美国专利3，756，910号和3，967，037号。这表明玻璃纤维尤其是在高温时不但能改进抗爆裂强度和耐磨损，而且也用作有效的摩擦件的组成部分。通常，可以采用普通已知工艺技术制造这样的摩擦元件，用热固性有机粘合剂把这些玻璃纤维结合成块。

但纯粹用玻璃纤维来制造摩擦元件比起采用含有石棉的有一缺点，即当它与接合表面接触时有杂声、震动或不正常摩擦作用，故此在高度竞争的汽车工业中较难容忍而被接受。克服这一缺点的一个补救方法是在美国专利4，418，115号描述的，采用玻璃纤维和丙烯酸或改良丙烯酸纤维的组合。

其实已知有许多其他方法来改良不含石棉的摩擦元件之耐摩擦及耐磨耗性能，以求提高不含石棉的摩擦元件之商业价值。

本发明的目的是提供一种改善了摩擦特性和抗爆裂强度的不含石棉的摩擦元件。

用来制造一种改进的无石棉摩擦元件的组合物是由有机纤维，金属丝和玻璃纤维补强成分以及一种交联聚合的粘合剂组成。有机纤维，金属丝和玻璃纤维绞成合股线，然后浸渍树脂粘合剂，再绕成离合器元件。粘合剂交联后，把玻璃纤维、金属丝和有机纤维在摩擦元件中形成一个整体。

本发明实际应用的交联聚合粘合剂就是通常用在摩擦元件中的“粘合剂”或“粘合胶浆”。

这种粘合剂含有一种可交联或可固化的树脂如一种酚醛树脂。在这里所说的“酚醛树脂”是用来表示和包括以一种醛和一种酚缩合而成的热固性树脂。有效地生成酚醛树脂的醛类不局限于甲醛、乙醛、丙烯醛等。能够形成酚醛树脂的酚类可以是能够为亲电子芳族取代的酚类，如酚、间苯二酚、邻苯二酚、氨基苯酚等。而可溶酚醛树脂和线型酚醛清漆类型树脂都属于“酚醛树脂”范围之内。可溶酚醛树脂是以碱性催化合成为特征，而线型酚醛清漆是以酸性催化合成为特征。通常可溶酚醛树脂比线型酚醛清漆有更高度的羟甲基化。在一个特殊的系统中，可溶酚醛树脂和线型酚醛清漆之间的选择是随在这个系统中的其他物质而定。在粘合剂中，线型酚醛树脂是最优先选用的。