阅读说明：本技术 无接合剂的摩擦衬片、用于摩擦衬片的制造的方法和摩擦衬片的应用 (Friction lining without binding agent, method for producing friction lining and use of friction lining ) 是由 R·刘易斯 P·佩林 于 2020-03-20 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于机动车的摩擦衬片,其特征在于,用于该摩擦衬片的制造的摩擦衬片混合物是无接合剂的或者关于制成的摩擦衬片混合物包含仅仅至最大2.5重量％的接合剂,并且所使用的摩擦衬片混合物包含膨胀的石墨和/或膨胀的蛭石。(The invention relates to a friction lining for a motor vehicle, characterized in that the friction lining compound used for the production of the friction lining is cement-free or contains only up to a maximum of 2.5 wt.% cement in relation to the produced friction lining compound, and the friction lining compound used contains expanded graphite and/or expanded vermiculite.)

无接合剂的摩擦衬片、用于摩擦衬片的制造的方法和摩擦衬 片的应用

技术领域

本发明涉及一种用于机动车的摩擦衬片、优选用于轿车的盘式制动器的摩擦衬片，所述摩擦衬片或者不具有接合剂或者仅仅具有相对于现有技术明显地降低的含量的一种或者多种接合剂，以及本发明涉及用于所述摩擦衬片的制造的方法和所述摩擦衬片的应用。

背景技术

在机动车技术中，基本上区分摩擦衬片(也称作摩擦器件)的四种不同的类别，其中，在这些类别之间的划界是无明显界限的：半金属的、有机的、低金属的和陶瓷的。在其制造中，总共使用直至15种的不同材料，并且在有机的摩擦衬片中甚至使用直至30种的不同材料。

半金属的摩擦衬片包括优选30至65重量％的金属，所述金属例如与石墨、填料和接合剂混合。它们的特征在于长的耐久性和在制动器中较小的热产生。在这些衬面中，制动盘的较高的磨损和出现的摩擦尖叫声会是不利的。

(包括非石棉有机NAOs＝non asbestos organic在内的)有机类别的摩擦衬片由纤维制造，所述纤维从玻璃、橡胶或者碳中获得。将填料和耐高温的人造树脂和/或天然树脂作为接合剂添加。由这些摩擦材料制成的制动衬片在大多数情况下较软和较轻，然而也较快速地磨损，引起更多制动尘土并且主要是当它们变热时具有较差的摩擦系数和因此变差的制动功率。

低金属的摩擦衬片为由优选10至30重量％的金属和有机的材料组成的混合物，如所述有机的材料也被用于有机类别。由这些材料制成的衬面具有改进的制动特性，特别是在高的车辆速度下具有改进的制动特性。在这里，提高地产生制动尘土尤其也是不利的。

陶瓷摩擦衬片为NAOs。它们由陶瓷纤维、填料和接合剂组成并且可能也具有小的金属含量。这些衬面在所使用的材料和制造过程方面虽然比其它的摩擦材料更昂贵，对此然而例如在制动盘上出现的磨损更小。

所有提到的摩擦衬片或者摩擦材料的类别的共同之处在于，它们具有(在大多数情况下呈天然树脂或者人造树脂形式、尤其呈酚醛树脂形式的)接合剂。在摩擦材料混合物在提高的温度和提高的压力下成为真正的、成型的摩擦衬片的压制过程期间，接合剂进一步液化，穿透完整的摩擦材料混合物并且碳化或者树脂化，其中，在树脂化过程中产生的挥发性组成部分从压模中或者由混合物中漏出。由此，所有的混合物组成部分由树脂化的接合剂相互连接。为了使这个过程尽可能完整地形成，还在提高的温度下在硬化炉中对所获得的制动衬面(即具有施加在其上的摩擦衬片的承载板)进行再处理或者使其尽可能完全地时效硬化；对此，参照例如DE 102014 105 484A1，在该文中说明了用于对摩擦衬片进行热处理和/或硬化的不同的方法。

然而，在该过程步骤之后，在摩擦衬片中也还存在着未时效硬化的接合剂部分。现在，如果使用制动衬片，则未硬化的接合剂部分(被制动时在摩擦衬片上产生的高的温度影响地)出现在摩擦衬片表面上，这在那里导致明显的硬化。由此，在新的制动衬片或者摩擦衬片的情况下，在调试阶段中制动功率明显地降低，这被称作所谓的绿色衰减(Greenfading)。为了对付这个问题，使位于承载板上的摩擦衬片在安装之前经受所谓的焦烧(Scorching)。在这个过程中，在限定的时段上例如用煤气火焰或者红外辐射对制动衬面进行热处理，其中，在摩擦衬片表面上产生大约400℃至大约700℃或者更高的温度。由此排出未硬化的接合剂部分，并且可以说在生产工厂中调试制动衬面。

对于陶瓷摩擦衬片的制造的特别情况，在EP 3 124 814A1中提出在其制造中省去接合剂。这些摩擦衬片不包含金属或者金属的成分，并且必须使首先获得的所谓的生坯(Gruendkoerper)经受所谓的反应熔体浸渗，在所述反应熔体浸渗中，液态的硅或者硅合金与包含在生坯中的碳反应生成(陶瓷的)碳化硅(SiC)。

此外，在现有技术中说明了无接合剂的摩擦衬片。

DE 1 425 261A公开了一种无接合剂的摩擦衬片，所述摩擦衬片由金属纤维和填料通过压制和烧结制造。摩擦材料应在离合器、制动器和变速器中使用。

GB 931631 A涉及一种用于车辆制动器的摩擦衬片，所述摩擦衬片也由金属纤维和填料通过烧结过程制造。

DE 103 48 076 A1也涉及一种摩擦衬片，所述摩擦衬片能够无接合剂地制造并且由经烧结的纤维复合物、优选由聚酰胺纤维制成。

US 2015/017945 A1公开了一种用于车辆制动器的摩擦衬片，所述摩擦衬片基于纤维制造并且具有2至30体积％的接合剂含量。

发明内容

因此，本发明的任务在于提供包括相应的制造方法在内的另外的摩擦衬片混合物或者摩擦衬片，所述另外的摩擦衬片混合物或者摩擦衬片能够产生的摩擦衬片的高质量和高特性配置的情况下同时尽可能成本便宜地制造，在相应的制造方法中，能够在很大程度上尽可能地避免从现有技术中已知的缺点或者也避免直到现在必要的方法步骤。

根据本发明，该任务通过一种含金属的摩擦衬片解决，所述含金属的摩擦衬片不包含接合剂或者仅仅包含非常小的含量的接合剂。接合剂的含量优选为直至最大2.5重量％(在这里和接下来关于制成的摩擦材料混合物的所有的重量％说明，由制成的摩擦材料混合物制造原本的摩擦衬片)，进一步优选直至最大1重量％、尤其直至最大0.9重量％并且特别优选0重量％。有机的或者无机的接合剂尤其适用于此，所述有机的或者无机的接合剂在100℃至200℃的范围内热压时时效硬化。作为接合剂，能够使用对于摩擦衬片常见的接合剂(例如酚醛树脂、作为由甲醛和多余的苯酚制成的缩合产物的酚醛清漆、聚酰亚胺、氰酸酯、苯二甲腈树脂和硅树脂)，其中，根据本发明优选苯酚酚醛清漆树脂。也能够使用接合剂混合物作为接合剂。

根据本发明的摩擦衬片优选涉及具有30至65重量％的金属含量的半金属摩擦衬片，其中，来自于所谓的低金属的区域(金属含量10至30重量％)的摩擦衬片混合物/摩擦衬片也被本发明包括。

为了本发明的目的，所有在半金属的或者低金属的摩擦材料中出现的金属或者金属合金以所有其出现的形式(例如纤维、绒线等等)被术语“金属”或者“金属的”包括。

在这些形式中，尤其纤维是优选的。这些纤维不应太精细或者太短，因为原本相应的摩擦衬片的机械稳定性会受损失。太长的纤维或者还有绒线在初始成分混合时和在它们分散在产生的摩擦材料混合物中时会产生问题。纤维优选具有基本上矩形的横截面并且因此优选非拉制地构造。因此，优选使用在制动器制造的领域上通常使用的经刮研的纤维。在现有技术中已知并且本领域技术人员已知这样的纤维的尺寸，所述纤维可在市场上获得。

作为金属，根据本发明的摩擦衬片优选包含铁或者钢、尤其不锈的优质钢、铝或者黄铜。铜也是合适的，但是由于现有的环境法的规定而不使用。铁、钢和优质钢是尤其合适的，所述铁、钢和优质钢优选作为具有以上所说明的参数/尺寸的纤维存在。在这里，也能够同时使用不同的金属。

在制成的摩擦衬片混合物(摩擦衬片由所述制成的摩擦衬片混合物制造)中，金属的优选的含量优选为至少30重量％、尤其至少35重量％和特别优选至少40重量％。金属的最大含量为65重量％。

存在于摩擦材料中的金属纤维、尤其钢纤维或者优质钢纤维通常足够给在摩擦材料混合物压制之后产生的摩擦衬片带来需要的机械稳定性和需要的制动特性。

为了进一步改进根据本发明的摩擦衬片的稳定性和特性配置，被证明有利的是，除了机械上导致好的特性配置的成分之外，使用至少一种另外的成分，所述至少一种另外的成分附加地以非纯机械的方式强化摩擦衬片成分和因此摩擦衬片自身的结合。在这里，膨胀的石墨和膨胀的蛭石被证明为特别合适的。电极石墨不适用于根据本发明的目的。膨胀的石墨(或者也被称作膨胀石墨)是特别合适的。石墨由石墨层构造，仅仅非常弱的结合力在石墨层之间占主导，由此能够解释其好的滑动特性和润滑特性。膨胀的石墨通过在这些石墨层之间衬入分子而产生。通过衬入酸(通常硫酸)将石墨转化为膨胀石墨。优选地，使用具有大约0.25mm至大约1.5mm(和进一步优选大约0.5mm至大约1mm)的颗粒尺寸的石墨。

蛭石涉及一种层状硅酸盐，该层状硅酸盐属于黏土矿并且构成薄片的晶体。膨胀云母或者膨胀的蛭石通过加工云母片岩而产生。在此，使生蛭石热膨胀，由此，排出在层之间的化学地结合的结晶水并且体积增大直至初始值的35倍。根据本发明，膨胀的蛭石或者膨胀蛭石是合适的。

所有所提到的材料可在市场中获得。

在摩擦衬片制造中完全地或者在很大程度上省去接合剂(例如酚醛树脂、酚醛清漆)的情况下，在没有膨胀的石墨或者膨胀的蛭石的情况下使用根据本发明优选的金属纤维(尤其钢纤维或者优质钢纤维)能够足够获得具有足够的或者好的特性配置的摩擦衬片。金属纤维的省去不导致所期望的结果。由金属纤维(也同时以不同类型的形式)和膨胀的石墨和/或膨胀的蛭石(也同时以不同类型的形式)产生的所提到的组合是优选的。

一般地，使用直至30-65重量％的金属纤维(相应于开篇所说明的半金属的摩擦衬片类别)和直至5-26重量％的第二材料类别(所述第二材料类别不仅基于机械上的加固起作用，膨胀的石墨和/或膨胀的蛭石)。重量％的数据针对制成的、待压合的摩擦衬片混合物。

根据本发明的摩擦衬片的制造根据在现有技术中充分已知并且本领域技术人员充分已知的方法通过在提高的压力和提高的温度下混合初始成分并且压制摩擦衬片混合物来进行。为此优选的参数为例如在45-200Mpa的压力下135-240℃的温度持续50-300秒的持续时间(压制时间)。

具体实施方式

基本上，用于制造根据本发明的摩擦衬片的操作也能够如下地说明：

从典型的半金属的摩擦衬片组合物出发，例如：

在计算上除去或者计算出来钢纤维和石墨的成分和(可能还有)接合剂(在这里是酚醛树脂)，并且剩余的组合物(在这里，剩余19.2重量％)例如在根据本发明的摩擦衬片混合物中扩大为60重量％。然后，还缺少的40重量％由根据本发明的金属纤维、膨胀的石墨和/或膨胀的蛭石和(可能的)接合剂(如果不希望绝对的无接合剂的摩擦衬片组合物)组成。根据本发明，接合剂含量为最大2.5重量％。剩余的组合物在根据本发明的摩擦衬片混合物中也能够扩大为多于或者少于60重量％。所述剩余的组合物包括所提到的摩擦衬片类别的常见的组成部分。

根据本发明优选地不存在的或者仅非常小的含量地包含在摩擦衬片/摩擦衬片混合物中的接合剂涉及在现有技术中在摩擦衬片制造中通常所使用的接合剂。对此的实施例在上文提到。通常涉及下述接合剂，所述接合剂在摩擦衬片制造的过程条件下是液态的或者成为液态的并且在此作为化学的胶粘剂起作用。对于本发明的目的，膨胀的石墨和膨胀的蛭石不被视为接合剂。因为它们不是自粘的，而是在根据本发明的摩擦衬片组合物中的压力下实现机械式接合。

通过根据本发明完全地或者至少在非常大程度上省去接合剂(常规的或者液态的接合剂)明显地简化功能强的摩擦衬片的生产并且使其便宜。由于省去接合剂，生产变得非常稳定，并且摩擦衬片可简单地再生产。尤其要指出，在这样的摩擦衬片中，能够取消硬化(包括硬化炉在内)和焦烧(包括相应的装备在内)的过程步骤。