JP2016098362A - Friction material composition, friction material using friction material composition and friction member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車等の制動に用いられるディスクブレーキパッド等の摩擦材に適した摩擦材組成物および摩擦材組成物を用いた摩擦材に関する。 The present invention relates to a friction material composition suitable for a friction material such as a disc brake pad used for braking an automobile or the like, and a friction material using the friction material composition.
自動車等には、その制動のためにディスクブレーキパッド、ブレーキライニング等の摩擦材が使用されている。摩擦材は、ディスクローター、ブレーキドラム等の対面材と摩擦することにより、制動の役割を果たしている。そのため、摩擦材には、良好な摩擦係数、耐摩耗性（摩擦材の寿命が長いこと）、強度、音振性（ブレーキ鳴きや異音が発生しにくいこと）等が要求される。摩擦係数は車速、減速度やブレーキ温度によらず安定であることが要求される。 In automobiles and the like, friction materials such as disc brake pads and brake linings are used for braking. The friction material plays a role of braking by friction with facing materials such as a disk rotor and a brake drum. For this reason, the friction material is required to have a good coefficient of friction, wear resistance (the friction material has a long life), strength, sound vibration (the brake noise and abnormal noise are unlikely to occur), and the like. The friction coefficient is required to be stable regardless of the vehicle speed, deceleration and brake temperature.
また近年では、摩擦材中に使用される銅が、ブレーキの摩耗粉として飛散し、河川、湖や海洋汚染等の原因となっており、使用を制限する動きが高まっている。銅は繊維や粉末の形態で摩擦材に配合され、熱伝導率の付与や耐摩耗性改善に有効な成分である。摩擦材の熱伝導率が低下すると、そのため、銅を含有しない組成においては、熱伝導率が低下すると、高温での制動時に摩擦界面の熱が拡散せずに、摩擦材の摩耗量の増大や不均一な温度上昇が原因のブレーキ振動の発生などが増加するといった問題があった。 In recent years, copper used in the friction material is scattered as brake powder, causing rivers, lakes, marine pollution, and the like. Copper is blended into the friction material in the form of fibers and powders, and is an effective component for imparting thermal conductivity and improving wear resistance. When the thermal conductivity of the friction material is reduced, therefore, in the composition containing no copper, when the thermal conductivity is reduced, the heat at the friction interface is not diffused during braking at a high temperature, and the wear amount of the friction material is increased. There has been a problem in that the occurrence of brake vibration due to uneven temperature increase is increased.
この問題に対応して、銅を含有しない摩擦材組成における熱伝導率や耐摩耗性を改善するために、熱伝導の高い黒鉛や酸化マグネシウムを添加する手法が提案されている（特許文献１）。 In response to this problem, in order to improve the thermal conductivity and wear resistance of the friction material composition not containing copper, a technique of adding graphite or magnesium oxide having high thermal conductivity has been proposed (Patent Document 1). .
特許文献１の摩擦材組成物は、銅を含有しないものであるが、不均一な温度上昇が原因のブレーキ振動の抑制には効果が不十分であり、高温制動におけるブレーキ振動が増加するといった問題を有する。 The friction material composition of Patent Document 1 does not contain copper, but the effect is insufficient to suppress brake vibration due to uneven temperature rise, and the problem of increased brake vibration during high-temperature braking. Have
本発明は、上記事情を鑑みなされたもので、環境有害性の高い銅を含有しない、もしくは銅を含有する場合であっても０．５質量％以下の少量である摩擦材組成物において、高温制動におけるブレーキ振動を抑制できる摩擦材組成物およびそれを成形していられる摩擦材を得ることを課題とした。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and in a friction material composition that does not contain copper, which is highly environmentally harmful, or is a small amount of 0.5% by mass or less even when copper is contained, An object of the present invention is to obtain a friction material composition that can suppress brake vibration during braking and a friction material that can be molded.
本発明者らは、摩擦材組成物中に繊維長の短いスチール繊維を含有させることで、環境有害性の高い銅を含有しない組成において高温制動におけるブレーキ振動を効果的に低減することが可能であることを見出した。すなわち、繊維長の短いスチール繊維は、摩擦界面で摩擦熱を拡散し、不均一な温度上昇を抑制するだけでなく、摩擦界面で生成する有機分解物を適度にクリーニングする結果、制動中に発生するブレーキトルクの変動が小さくなり、ブレーキ振動が発生しにくくなること、および、この効果は、銅を含有しない組成において顕著に発現することを見出した。 By including steel fibers having a short fiber length in the friction material composition, the present inventors can effectively reduce brake vibration during high-temperature braking in a composition that does not contain copper, which is highly harmful to the environment. I found out. In other words, steel fibers with a short fiber length not only diffuse friction heat at the friction interface and suppress uneven temperature rise, but also moderately clean the organic decomposition products generated at the friction interface, resulting in occurrence during braking. It has been found that fluctuations in brake torque are reduced, brake vibration is less likely to occur, and that this effect is significantly manifested in compositions that do not contain copper.
これらの知見に基づく本発明の摩擦材組成物は、結合剤、有機充填材、無機充填材および繊維基材を含む摩擦材組成物であって、該摩擦材組成物中に元素としての銅を含まない、または銅の含有量が０．５質量％以下であり、繊維長が２５００μｍ以下のスチール繊維を２〜５質量％含有することを特徴とする。 The friction material composition of the present invention based on these findings is a friction material composition including a binder, an organic filler, an inorganic filler, and a fiber base material, and copper as an element is contained in the friction material composition. It is not contained or contains 2 to 5% by mass of steel fiber having a copper content of 0.5% by mass or less and a fiber length of 2500 μm or less.
本発明の摩擦材組成物においては、前記スチール繊維の繊維形状がカール状であることが好ましく、前記スチール繊維の平均繊維径が１００μｍ以下であることが好ましい。 In the friction material composition of the present invention, the fiber shape of the steel fiber is preferably curled, and the average fiber diameter of the steel fiber is preferably 100 μm or less.
本発明の摩擦材は、上記の摩擦材組成物を成形してなることを特徴とするものであり、本発明の摩擦部材は、上記の摩擦材組成物を成形してなる摩擦材と裏金を用いて形成されることを特徴とするものである。 The friction material of the present invention is formed by molding the friction material composition described above, and the friction member of the present invention comprises a friction material formed by molding the friction material composition and a back metal. It is characterized by being formed using.
本発明によれば、自動車用ディスクブレーキパッド等の摩擦材に用いた際に、環境負荷の高い銅を用いることなく、高温制動におけるブレーキ振動が少ない摩擦材組成物、摩擦材および摩擦部材を提供することができる。 According to the present invention, there are provided a friction material composition, a friction material, and a friction member with less brake vibration during high-temperature braking without using copper having a high environmental load when used for a friction material such as an automobile disc brake pad. can do.
以下、本発明の摩擦材組成物、これを用いた摩擦材および摩擦部材について詳述する。なお、本発明の摩擦材組成物は、アスベストを含まない、いわゆるノンアスベスト摩擦材組成物である。 Hereinafter, the friction material composition of the present invention, the friction material using the same, and the friction member will be described in detail. The friction material composition of the present invention is a so-called non-asbestos friction material composition that does not contain asbestos.
［摩擦材組成物］
本実施形態の摩擦材組成物は、銅を含有しない、もしくは銅を含有する場合であっても０．５質量％以下の少量であることを特徴とする摩擦材組成物である。
[Friction material composition]
The friction material composition of this embodiment is a friction material composition characterized by containing no copper or a small amount of 0.5% by mass or less even when copper is contained.
（スチール繊維）
本発明の摩擦材組成物は、繊維長が２５００μｍ以下のスチール繊維を２〜５質量％で含有する。スチール繊維は、びびり振動切削法などで得られるストレート繊維と、長繊維のカットなどで得られるカール状繊維がある。ストレート繊維が直線状の繊維形状なのに対し、カール状繊維は曲線部を有する形状を示すものであり、単純な円弧状のものや、うねったもの、螺旋状あるいは渦巻き状に曲がったもの等を含む。繊維長が２５００μｍ以下のスチール繊維は、ストレート繊維やカール状繊維のいずれのものであっても、摩擦界面で摩擦熱を拡散し、不均一な温度上昇を抑制するだけでなく、摩擦界面で生成する有機分解物を適度にクリーニングする効果を有するため、制動中に発生するブレーキトルクの変動が小さくなり、ブレーキ振動を発生しにくくして抑制することができる。ただし、カール状繊維のほうが摩擦界面において摩擦材からの脱落が少なく、高温制動における摩擦特性保持がより効果的に行えるので好ましい。さらに、カール状繊維としては、曲率半径が１００μｍ以下の部分を含むものであると、摩擦材への固着がより強固となり、摩擦界面における摩擦材の脱落がより少なくなるので、より好ましい。カール状のスチール繊維は、例えば日本スチールウール株式会社製カットウールなど、市販されているものを使用することができる。
(Steel fiber)
The friction material composition of the present invention contains 2 to 5% by mass of steel fibers having a fiber length of 2500 μm or less. Steel fibers include straight fibers obtained by chatter vibration cutting and the like and curled fibers obtained by cutting long fibers. A straight fiber has a straight fiber shape, whereas a curled fiber has a shape having a curved portion, and includes a simple arc shape, a wavy shape, a spiral shape or a spiral shape. . Steel fibers with a fiber length of 2500 μm or less, whether straight fibers or curled fibers, not only diffuse frictional heat at the friction interface and suppress uneven temperature rise, but also generate at the friction interface. Therefore, it is possible to reduce the fluctuation of the brake torque generated during braking and to suppress the occurrence of brake vibration. However, the curled fibers are preferable because they are less likely to fall off the friction material at the friction interface, and the friction characteristics can be more effectively maintained during high-temperature braking. Further, it is more preferable that the curled fiber includes a portion having a radius of curvature of 100 μm or less because the adhesion to the friction material becomes stronger, and the friction material is less dropped at the friction interface. As the curled steel fibers, for example, commercially available products such as cut wool manufactured by Nippon Steel Wool Co., Ltd. can be used.
摩擦材組成物中のスチール繊維の平均繊維径は、高温でのブレーキ振動の観点で、１００μｍ以下であることが好ましい。スチール繊維の繊維長および平均繊維径は、マイクロスコープなどで確認することができる。摩擦材に含まれるスチール繊維の繊維長および平均繊維径は、摩擦材を空気気流中８００℃で加熱し、残った灰分の中から鉄繊維を電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）等によりＦｅ成分を観察することにより確認することができる。また、灰分より磁選することによりより分けてマイクロスープや電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）等により観察してもよい。 The average fiber diameter of the steel fibers in the friction material composition is preferably 100 μm or less from the viewpoint of brake vibration at high temperature. The fiber length and average fiber diameter of the steel fiber can be confirmed with a microscope or the like. The fiber length and average fiber diameter of the steel fibers contained in the friction material were determined by heating the friction material at 800 ° C in an air stream and observing the Fe component of the remaining ash with an electron beam microanalyzer (EPMA). This can be confirmed. Further, it may be observed by using a micro soup, an electron beam microanalyzer (EPMA) or the like by magnetic separation from ash.
また、スチール繊維の含有量を２〜５質量％とすることでブレーキ振動を効果的に抑制することができる。スチール繊維の含有量が２質量％を下回ると摩擦界面での摩擦熱の拡散が不十分となり、５質量％を超えるとスチール繊維と対面材となる鋳鉄との間の凝着摩擦が大きくなり、ブレーキ振動が大きくなる。摩擦材組成物中もしくは摩擦材中のスチール繊維の含有量は、例えば、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）等により摩擦材の任意の断面についてＦｅ成分の定量分析することにより求めることができる。この場合において、摩擦材がスチール繊維以外にＦｅ成分を含有しない場合、定量分析値がそのままスチール繊維の含有量である。また、摩擦材がスチール繊維以外のＦｅ成分（鉄粉等）を含有する場合、観察を行う任意の断面の視野におけるスチール繊維とそれ以外のＦｅ成分の合計のＦｅ量が定量分析値として測定されるが、この場合、当該観察視野におけるスチール繊維とスチール繊維以外のＦｅ成分の面積比を測定するとともに、スチール繊維とスチール繊維以外のＦｅ成分の合計の面積比に対するスチール繊維の面積比の割合と、定量分析された合計のＦｅ量の積を求めることにより簡易的にスチール繊維の含有量を求めることができる。 Moreover, brake vibration can be effectively suppressed by setting the content of the steel fiber to 2 to 5% by mass. If the content of steel fiber is less than 2% by mass, the diffusion of frictional heat at the friction interface is insufficient, and if it exceeds 5% by mass, the adhesion friction between the steel fiber and the cast iron that becomes the facing material increases. Brake vibration increases. The steel fiber content in the friction material composition or in the friction material can be determined by quantitatively analyzing the Fe component for an arbitrary cross section of the friction material using, for example, an electron beam microanalyzer (EPMA). In this case, when the friction material contains no Fe component other than the steel fiber, the quantitative analysis value is the content of the steel fiber as it is. In addition, when the friction material contains Fe components (iron powder, etc.) other than steel fibers, the total Fe amount of steel fibers and other Fe components in the field of view of any cross section to be observed is measured as a quantitative analysis value. However, in this case, the area ratio of the steel fiber and the Fe component other than the steel fiber in the observation visual field is measured, and the ratio of the area ratio of the steel fiber to the total area ratio of the steel fiber and the Fe component other than the steel fiber is By obtaining the product of the total amount of Fe that has been quantitatively analyzed, the steel fiber content can be easily determined.
（結合材）
結合剤は、摩擦材用組成物に含まれる有機充填材、無機充填材および繊維基材などを一体化し、強度を与えるものである。本発明の摩擦材用組成物に含まれる結合材としては特に制限は無く、通常、摩擦材の結合材として用いられる熱硬化性樹脂を用いることができる。
(Binder)
The binder integrates an organic filler, an inorganic filler, a fiber base, and the like contained in the friction material composition to give strength. There is no restriction | limiting in particular as a binder contained in the composition for friction materials of this invention, Usually, the thermosetting resin used as a binder of a friction material can be used.
上記熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂；アクリルエラストマー分散フェノール樹脂およびシリコーンエラストマー分散フェノール樹脂などの各種エラストマー分散フェノール樹脂；アクリル変性フェノール樹脂、シリコーン変性フェノール樹脂、カシュー変性フェノール樹脂、エポキシ変性フェノール樹脂およびアルキルベンゼン変性フェノール樹脂などの各種変性フェノール樹脂などが挙げられ、これらを単独でまたは２種類以上を組み合わせて使用することができる。特に、良好な耐熱性、成形性および摩擦係数を与えることから、フェノール樹脂、アクリル変性フェノール樹脂、シリコーン変性フェノール樹脂、アルキルベンゼン変性フェノール樹脂を用いることが好ましい。 Examples of the thermosetting resin include phenol resins; various elastomer-dispersed phenol resins such as acrylic elastomer-dispersed phenol resins and silicone elastomer-dispersed phenol resins; acrylic-modified phenol resins, silicone-modified phenol resins, cashew-modified phenol resins, and epoxy-modified phenols. Various modified phenol resins such as resins and alkylbenzene-modified phenol resins can be used, and these can be used alone or in combination of two or more. In particular, it is preferable to use a phenol resin, an acrylic-modified phenol resin, a silicone-modified phenol resin, or an alkylbenzene-modified phenol resin because it provides good heat resistance, moldability, and a friction coefficient.
本発明の摩擦材組成物中における、結合材の含有量は、５〜２０質量％であることが好ましく、５〜１０質量％であることがより好ましい。結合材の含有量を５〜２０質量％の範囲とすることで、摩擦材の強度低下をより抑制でき、また、摩擦材の気孔率が減少し、弾性率が高くなることによる鳴きなどの音振性能悪化をより抑制できる。 The content of the binder in the friction material composition of the present invention is preferably 5 to 20% by mass, and more preferably 5 to 10% by mass. By setting the content of the binder in the range of 5 to 20% by mass, it is possible to further suppress the strength reduction of the friction material, and to reduce the porosity of the friction material and to make noise such as squeal due to the increase in the elastic modulus. Vibration performance deterioration can be further suppressed.
（有機充填剤）
有機充填材は、摩擦材の音振性能や耐摩耗性などを向上させるための摩擦調整剤として含まれるものである。本発明の摩擦材組成物に含まれる有機充填材としては、上記性能を発揮できるものであれば特に制限はなく、通常、有機充填材として用いられる、カシューダストやゴム成分などを用いることができる。
(Organic filler)
The organic filler is included as a friction modifier for improving the sound vibration performance and wear resistance of the friction material. The organic filler contained in the friction material composition of the present invention is not particularly limited as long as it can exhibit the above performance, and cashew dust, rubber components, etc., which are usually used as an organic filler can be used. .
上記カシューダストは、カシューナッツシェルオイルを硬化させたものを粉砕して得られる、通常、摩擦材に用いられるものであればよい。 The cashew dust is not particularly limited as long as it is obtained by pulverizing a hardened cashew nut shell oil and is usually used for a friction material.
上記ゴム成分としては、例えば、タイヤゴム、アクリルゴム、イソプレンゴム、ＮＢＲ（ニトリルブタジエンゴム）、ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）、塩素化ブチルゴム、ブチルゴム、シリコーンゴム、などが挙げられ、これらを単独でまたは２種類以上を組み合わせて使用される。 Examples of the rubber component include tire rubber, acrylic rubber, isoprene rubber, NBR (nitrile butadiene rubber), SBR (styrene butadiene rubber), chlorinated butyl rubber, butyl rubber, silicone rubber, and the like. Used in combination of more than one type.
本発明の摩擦材組成物中における、有機充填材の含有量は、１〜２０質量％であることが好ましく、１〜１０質量％であることがより好ましく、３〜８質量％であることが特に好ましい。有機充填材の含有量を１〜２０質量％の範囲とすることで、摩擦材の弾性率が高くなること、鳴きなどの音振性能の悪化を避けることができ、また、耐熱性の悪化、熱履歴による強度低下を避けることができる。 The content of the organic filler in the friction material composition of the present invention is preferably 1 to 20% by mass, more preferably 1 to 10% by mass, and 3 to 8% by mass. Particularly preferred. By setting the content of the organic filler in the range of 1 to 20% by mass, the elastic modulus of the friction material is increased, deterioration of sound vibration performance such as squealing can be avoided, and deterioration of heat resistance, It is possible to avoid a decrease in strength due to thermal history.
（無機充填材）
無機充填材は、摩擦材の耐熱性の悪化を避けるためや、耐摩耗性を向上させるため、摩擦係数を向上する目的で添加される摩擦調整剤として含まれるものである。本発明の摩擦材用組成物は、通常、摩擦材に用いられる無機充填剤であれば特に制限はない。
(Inorganic filler)
The inorganic filler is included as a friction modifier that is added for the purpose of improving the friction coefficient in order to avoid deterioration of the heat resistance of the friction material or to improve the wear resistance. If the composition for friction materials of this invention is an inorganic filler normally used for a friction material, there will be no restriction | limiting in particular.
上記無機充填材としては、例えば、硫化錫、硫化ビスマス、二硫化モリブデン、硫化鉄、三硫化アンチモン、硫化亜鉛、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、炭酸ナトリウム、硫酸バリウム、コークス、マイカ、バーミキュライト、硫酸カルシウム、タルク、クレー、ゼオライト、ムライト、クロマイト、酸化チタン、酸化マグネシウム、シリカ、ドロマイト、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、粒状または板状のチタン酸塩、珪酸ジルコニウム、γアルミナ、二酸化マンガン、酸化亜鉛、四三酸化鉄、酸化セリウム、ジルコニアなどを用いることができ、これらを単独でまたは２種類以上を組み合わせて使用することができる。粒状または板状のチタン酸塩としては、６チタン酸カリウム、８チタン酸カリウム、チタン酸リチウムカリウム、チタン酸マグネシウムカリウム、チタン酸ナトリウム、黒鉛などを用いることができる。 Examples of the inorganic filler include tin sulfide, bismuth sulfide, molybdenum disulfide, iron sulfide, antimony trisulfide, zinc sulfide, calcium hydroxide, calcium oxide, sodium carbonate, barium sulfate, coke, mica, vermiculite, calcium sulfate. , Talc, clay, zeolite, mullite, chromite, titanium oxide, magnesium oxide, silica, dolomite, calcium carbonate, magnesium carbonate, granular or plate-like titanate, zirconium silicate, gamma alumina, manganese dioxide, zinc oxide, four-three Iron oxide, cerium oxide, zirconia and the like can be used, and these can be used alone or in combination of two or more. As the granular or plate-like titanate, potassium 6 titanate, 8 potassium titanate, lithium potassium titanate, magnesium potassium titanate, sodium titanate, graphite or the like can be used.
本発明の摩擦材組成物中における、無機充填材の含有量は、３０〜８０質量％であることが好ましく、４０〜７０質量％であることがより好ましく、５０〜６０質量％であることが特に好ましい。無機充填材の含有量を３０〜８０質量％の範囲とすることで、耐熱性の悪化を避けることができ、摩擦材のその他成分の含有量バランスの点でも好ましい。 The content of the inorganic filler in the friction material composition of the present invention is preferably 30 to 80% by mass, more preferably 40 to 70% by mass, and 50 to 60% by mass. Particularly preferred. By making content of an inorganic filler into the range of 30-80 mass%, deterioration of heat resistance can be avoided and it is preferable also at the point of content balance of the other component of a friction material.
（繊維基材）
繊維基材は、摩擦材において補強作用を示すものである。
(Fiber substrate)
The fiber base material exhibits a reinforcing action in the friction material.
本発明の摩擦材組成物は、通常、繊維基材として用いられる、無機繊維、金属繊維、有機繊維、炭素系繊維などを用いることができ、これらを単独でまたは二種類以上を組み合わせて使用することができる。 The friction material composition of the present invention can use inorganic fibers, metal fibers, organic fibers, carbon fibers, etc., which are usually used as fiber base materials, and these are used alone or in combination of two or more. be able to.
上記無機繊維としては、セラミック繊維、生分解性セラミック繊維、鉱物繊維、ガラス繊維、シリケート繊維などを用いることができ、１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。これら、無機繊維の中では、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＦｅＯ、Ｎａ２Ｏなどを任意の組み合わせで含有した生分解性鉱物繊維が好ましく、市販品としてはLAPINUS FIBERS B.V製のRoxulシリーズなどが挙げられる。 As said inorganic fiber, a ceramic fiber, a biodegradable ceramic fiber, a mineral fiber, glass fiber, a silicate fiber etc. can be used, It can use 1 type or in combination of 2 or more types. Among these inorganic fibers, biodegradable mineral fibers containing SiO 2 , Al 2 O 3 , CaO, MgO, FeO, Na 2 O and the like in any combination are preferable, and commercially available products manufactured by LAPINUS FIBERS BV Examples include the Roxul series.
上記金属繊維としては、通常、摩擦材に用いられるものであれば特に制限はなく、例えば、アルミ、鉄、鋳鉄、亜鉛、錫、チタン、ニッケル、マグネシウム、シリコン、銅、黄銅などの金属または合金を主成分とする繊維を用いることができる。また、これらの金属若しくは合金は、繊維形状以外に、粉末の形状で含有しても良い。しかし、銅および銅を含有する合金は、環境有害性の観点で含有しないことが好ましい。 The metal fiber is not particularly limited as long as it is usually used for a friction material. For example, a metal or an alloy such as aluminum, iron, cast iron, zinc, tin, titanium, nickel, magnesium, silicon, copper, brass, etc. Can be used. These metals or alloys may be contained in the form of powder in addition to the fiber form. However, it is preferable not to contain copper and an alloy containing copper from the viewpoint of environmental hazards.
上記有機繊維としては、アラミド繊維、セルロース繊維、アクリル繊維、フェノール樹脂繊維などを用いることができ、これらを単独でまたは２種類以上を組み合わせて使用することができる。 As said organic fiber, an aramid fiber, a cellulose fiber, an acrylic fiber, a phenol resin fiber etc. can be used, These can be used individually or in combination of 2 or more types.
上記炭素系繊維としては、耐炎化繊維、ピッチ系炭素繊維、ＰＡＮ系炭素繊維、活性炭繊維などを用いることができ、これらを単独でまたは２種類以上を組み合わせて使用することができる。 As the carbon-based fibers, flame-resistant fibers, pitch-based carbon fibers, PAN-based carbon fibers, activated carbon fibers, and the like can be used, and these can be used alone or in combination of two or more.
本発明の摩擦材組成物における、繊維基材の含有量は、摩擦材組成物において５〜４０質量％であることが好ましく、５〜２０質量％であることがより好ましく、５〜１５質量％であることが特に好ましい。繊維基材の含有量を５〜４０質量％の範囲とすることで、摩擦材としての最適な気孔率が得られ、鳴き防止ができ、適正な材料強度が得られ、耐摩耗性を発現し、成形性をよくすることができる。 The content of the fiber substrate in the friction material composition of the present invention is preferably 5 to 40% by mass, more preferably 5 to 20% by mass, and 5 to 15% by mass in the friction material composition. It is particularly preferred that By setting the content of the fiber base in the range of 5 to 40% by mass, an optimum porosity as a friction material can be obtained, squeal can be prevented, an appropriate material strength can be obtained, and wear resistance can be exhibited. The moldability can be improved.
［摩擦材］
本実施形態の摩擦材は、本発明の摩擦材組成物を一般に使用されている方法で成形して製造することができ、好ましくは加熱加圧成形して製造される。詳細には、例えば、本発明の摩擦材組成物をレーディゲミキサー（「レーディゲ」は登録商標）、加圧ニーダー、アイリッヒミキサー（「アイリッヒ」は登録商標）等の混合機を用いて均一に混合し、この混合物を成形金型にて予備成形し、得られた予備成形物を成形温度１３０〜１６０℃、成形圧力２０〜５０ＭＰａ、成形時間２〜１０分間の条件で成形し、得られた成形物を１５０〜２５０℃で２〜１０時間熱処理することで製造される。また更に、必要に応じて塗装、スコーチ処理、研磨処理を行うことで製造される。
[Friction material]
The friction material of the present embodiment can be manufactured by molding the friction material composition of the present invention by a generally used method, and is preferably manufactured by hot pressing. In detail, for example, the friction material composition of the present invention is uniformly applied using a mixer such as a Laedige mixer (“Laedige” is a registered trademark), a pressure kneader, an Eirich mixer (“Eirich” is a registered trademark), or the like. This mixture is preformed with a molding die, and the obtained preform is molded under conditions of a molding temperature of 130 to 160 ° C., a molding pressure of 20 to 50 MPa, and a molding time of 2 to 10 minutes. The molded product is heat-treated at 150 to 250 ° C. for 2 to 10 hours. Furthermore, it is manufactured by performing coating, scorch treatment, and polishing treatment as necessary.
［摩擦部材］
本実施形態の摩擦部材は、上記の本実施形態の摩擦材を摩擦面となる摩擦材として用いてなる。上記摩擦部材としては、例えば、下記の構成が挙げられる。
（１）摩擦材のみの構成
（２）裏金と、該裏金の上に摩擦面となる本発明の摩擦材組成物からなる摩擦材とを有する構成
（３）上記（２）の構成において、裏金と摩擦材との間に、裏金の接着効果を高めるための表面改質を目的としたプライマー層、および、裏金と摩擦材との接着を目的とした接着層を更に介在させた構成
[Friction material]
The friction member of the present embodiment uses the friction material of the present embodiment as a friction material that becomes a friction surface. Examples of the friction member include the following configurations.
(1) Configuration of only friction material (2) Configuration having a back metal and a friction material made of the friction material composition of the present invention which becomes a friction surface on the back metal (3) In the above configuration (2), the back metal A structure in which a primer layer for the purpose of surface modification for enhancing the adhesion effect of the backing metal and an adhesive layer for the purpose of bonding the backing metal and the friction material are further interposed between the friction material and the friction material
上記裏金は、摩擦部材の機械的強度の向上のために、通常、摩擦部材として用いるものであり、材質としては、金属または繊維強化プラスチック等、具体的には、鉄、ステンレス、無機繊維強化プラスチック、炭素繊維強化プラスチック等が挙げられる。プライマー層および接着層は、通常、ブレーキシュー等の摩擦部材に用いられるものであればよい。 The backing metal is usually used as a friction member in order to improve the mechanical strength of the friction member. The material is metal or fiber reinforced plastic, specifically iron, stainless steel, inorganic fiber reinforced plastic. And carbon fiber reinforced plastics. The primer layer and the adhesive layer may be those used for friction members such as brake shoes.
本実施形態の摩擦材組成物は、熱伝導率や耐摩耗性、摩擦係数に優れるため、自動車等のディスクブレーキパッドやブレーキライニング等の上張り材として特に有用であるが、摩擦部材の下張り材として成形して用いることもできる。なお、「上張り材」とは、摩擦部材の摩擦面となる摩擦材であり、「下張り材」とは、摩擦部材の摩擦面となる摩擦材と裏金との間に介在する、摩擦材と裏金との接着部付近のせん断強度、耐クラック性向上等を目的とした層のことである。 The friction material composition of the present embodiment is excellent in thermal conductivity, wear resistance, and friction coefficient, and is particularly useful as an upper material for disc brake pads and brake linings for automobiles. It can also be molded and used. The “upper material” is a friction material that becomes the friction surface of the friction member, and the “underlay material” is a friction material that is interposed between the friction material that becomes the friction surface of the friction member and the back metal. It is a layer for the purpose of improving the shear strength, crack resistance, etc. in the vicinity of the bonded portion with the back metal.
以下、本発明の摩擦材組成物、摩擦材および摩擦部材について、実施例および比較例を用いて更に詳細に説明するが、本発明は何らこれらに制限されるものではない。 Hereinafter, although the friction material composition, the friction material, and the friction member of the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, the present invention is not limited thereto.
［実施例１〜１５および比較例１〜３］
（ディスクブレーキパッドの作製）
表１に示す配合比率に従って材料を配合し、実施例１〜１５および比較例１〜３の摩擦材組成物を得た。表中の配合比率は質量％である。実施例および比較例にて用いたスチール繊維は、ＳＩＮＯＭＡ社製「Ｑ０−１６０」 （カール状、繊維長３００〜２５００μｍ， 平均繊維径５８μｍ）を用いた。なお、繊維長は、株式会社キーエンス製マイクロスコープで１００本の繊維の繊維長を測長し計測した。平均繊維径は、株式会社キーエンス製マイクロスコープで５０本の繊維の繊維径を計測し、その平均値を平均繊維径とした。
[Examples 1 to 15 and Comparative Examples 1 to 3]
(Production of disc brake pad)
The materials were blended according to the blending ratio shown in Table 1, and the friction material compositions of Examples 1 to 15 and Comparative Examples 1 to 3 were obtained. The blending ratio in the table is mass%. The steel fibers used in Examples and Comparative Examples were “Q0-160” (curled, fiber length 300-2500 μm, average fiber diameter 58 μm) manufactured by SINOMA. The fiber length was measured by measuring the fiber length of 100 fibers using a KEYENCE microscope. The average fiber diameter was determined by measuring the fiber diameters of 50 fibers with a microscope manufactured by Keyence Corporation, and taking the average value as the average fiber diameter.
この摩擦材組成物をレーディゲミキサー（株式会社マツボー製、商品名：レーディゲミキサーＭ２０）で混合し、得られた混合物を成形プレス（王子機械工業株式会社製）で予備成形した。得られた予備成形物を成形温度１４０〜１６０℃、成形圧力３０ＭＰａ、成形時間５分間の条件で、成形プレス（三起精工株式会社製）を用いて鉄製の裏金（日立オートモティブシステムズ株式会社製）とともに加熱加圧成形した。得られた成形品を２００℃で４．５時間熱処理し、ロータリー研磨機を用いて研磨し、５００℃のスコーチ処理を行って、実施例１〜１５および比較例１〜３のディスクブレーキパッドを得た。なお、実施例および比較例では、裏金の厚さ６ｍｍ、摩擦材の厚さ１１ｍｍ、摩擦材投影面積５２ｃｍ２のディスクブレーキパッドを作製した。 This friction material composition was mixed with a Laedige mixer (manufactured by Matsubo Co., Ltd., trade name: Ladige mixer M20), and the resulting mixture was preformed with a molding press (manufactured by Oji Machinery Co., Ltd.). The preform is obtained by using a molding press (manufactured by Sanki Seiko Co., Ltd.) under the conditions of a molding temperature of 140 to 160 ° C., a molding pressure of 30 MPa, and a molding time of 5 minutes. Together with heating and pressing. The obtained molded product was heat treated at 200 ° C. for 4.5 hours, polished using a rotary polishing machine, and subjected to scorch treatment at 500 ° C., and the disc brake pads of Examples 1-15 and Comparative Examples 1-3 were obtained. Obtained. In Examples and Comparative Examples, a disc brake pad having a back metal thickness of 6 mm, a friction material thickness of 11 mm, and a friction material projection area of 52 cm 2 was produced.
（ブレーキ振動）
自動車技術会規格ＪＡＳＯ Ｃ４０６に基づき試験を行い、第２効力試験の車速２４５ｋｍ／ｈ、減速度０．３Ｇにおける一制動中のトルク変動を評価した。トルク変動は下図のように一制動中でトルク変動が最も大きくなる箇所を計測した。
(Brake vibration)
A test was conducted based on the Japan Society of Automotive Engineers Standard JASO C406, and torque fluctuation during one braking was evaluated at a vehicle speed of 245 km / h and a deceleration of 0.3 G in the second efficacy test. As shown in the figure below, the torque fluctuation was measured at the point where the torque fluctuation was greatest during one braking.
また、これらの評価は、ダイナモメーターを用い、イナーシャ７ｋｇｆ・ｍ・ｓｅｃ２で評価を行った。また、ベンチレーテッドディスクロータ（（株）キリウ製、材質ＦＣ１９０）、一般的なピンスライド式のコレットタイプのキャリパを用いて実施した。 In addition, these evaluations were performed using a dynamometer at an inertia of 7 kgf · m · sec 2 . Moreover, it was carried out using a ventilated disc rotor (manufactured by Kiriu Co., Ltd., material FC190) and a general pin slide type collet type caliper.
銅を含有せず、特定繊維長のスチール繊維を特定量含有する実施例１、２は、銅を含有する比較例３と同等以下のブレーキ振動を示した。また、繊維長２５００μｍ以下のスチール繊維を含有しない比較例１および繊維長２５００μｍ以下のスチール繊維の含有量が５質量％を超える比較例２に対してブレーキ振動が小さいことは明らかである。 Examples 1 and 2, which contain a specific amount of steel fiber having a specific fiber length without containing copper, exhibited brake vibration equivalent to or lower than that of Comparative Example 3 containing copper. Further, it is clear that the brake vibration is small compared to Comparative Example 1 that does not contain steel fibers having a fiber length of 2500 μm or less and Comparative Example 2 in which the content of steel fibers having a fiber length of 2500 μm or less exceeds 5 mass%.
本発明の摩擦材組成物は、従来品と比較して、環境負荷の高い銅を含有せずに、高温制動におけるブレーキ振動が少ないため、該摩擦材組成物は乗用車用ブレーキパッド等の摩擦材および摩擦部材に好適である。 Since the friction material composition of the present invention does not contain copper having a high environmental load compared to the conventional product and has less brake vibration in high temperature braking, the friction material composition is a friction material such as a brake pad for passenger cars. And suitable for friction members.
Claims (7)
該摩擦材組成物中に元素としての銅を含まない、または銅の含有量が０．５質量％以下であり、
繊維長が２５００μｍ以下のスチール繊維を２〜５質量％含有することを特徴とする摩擦材組成物。 A friction material composition comprising a binder, an organic filler, an inorganic filler and a fiber substrate,
The friction material composition does not contain copper as an element, or the copper content is 0.5% by mass or less,
A friction material composition comprising 2 to 5% by mass of a steel fiber having a fiber length of 2500 μm or less.
該摩擦材中に元素としての銅を含まない、または銅の含有量が０．５質量％以下であり、
該摩擦材中にスチール繊維を含むとともに、スチール繊維以外のＦｅ成分を含まず、
該スチール繊維が、摩擦材を空気気流中８００℃で加熱し、残った灰分の中から鉄繊維を電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）等によりＦｅ成分を観察して求めた繊維長の平均が２５００μｍ以下であり、かつ
電子線マイクロアナライザにより摩擦材の任意の断面１０箇所についてＦｅ成分の定量分析した結果としてのＦｅ量の平均が２〜５質量％であることを特徴とする摩擦材。 A friction material comprising a binder, an organic filler, an inorganic filler and a fiber substrate,
The friction material does not contain copper as an element, or the copper content is 0.5% by mass or less,
The friction material contains steel fibers and does not contain Fe components other than steel fibers,
The steel fiber is a friction material heated at 800 ° C. in an air stream, and the average fiber length obtained by observing the Fe component of the remaining ash with an electron beam microanalyzer (EPMA) or the like is 2500 μm or less. And an average of the amount of Fe as a result of quantitative analysis of the Fe component at 10 arbitrary cross sections of the friction material by an electron beam microanalyzer is 2 to 5% by mass.
該摩擦材中に元素としての銅を含まない、または銅の含有量が０．５質量％以下であり、
該摩擦材中にスチール繊維を含むとともに、スチール繊維以外のＦｅ成分を含み、
該スチール繊維が、摩擦材を空気気流中８００℃で加熱し、残った灰分の中から鉄繊維を電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）等によりＦｅ成分を観察して求めた繊維長の平均が２５００μｍ以下であり、かつ
電子線マイクロアナライザにより摩擦材の任意の断面１０箇所についてＦｅ成分の定量分析するとともに、該Ｆｅ成分の定量分析した値と、当該視野における、スチール繊維の面積率とスチール繊維以外のＦｅ成分の面積率の合計の面積率に対するスチール繊維の面積率の割合との積の平均が２〜５質量％であることを特徴とする摩擦材。 A friction material comprising a binder, an organic filler, an inorganic filler and a fiber substrate,
The friction material does not contain copper as an element, or the copper content is 0.5% by mass or less,
The friction material contains steel fibers, and contains Fe components other than steel fibers,
The steel fiber is a friction material heated at 800 ° C. in an air stream, and the average fiber length obtained by observing the Fe component of the remaining ash with an electron beam microanalyzer (EPMA) or the like is 2500 μm or less. And quantitative analysis of the Fe component at an arbitrary cross section of the friction material with an electron beam microanalyzer, and the value obtained by quantitative analysis of the Fe component, the area ratio of the steel fiber in the field of view, and other than the steel fiber The friction material, wherein the average of the product of the area ratio of the steel fibers to the ratio of the total area ratio of the Fe component is 2 to 5% by mass.
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