【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車、鉄道車両、各種産業用機械等の制動に用いられる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に適した摩擦材組成物及び摩擦材組成物を用いた摩擦材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車、鉄道車両、各種産業用機械等には、その制動のため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。
現在使用されている摩擦材、例えばディスクブレーキパッドは、特開平６−１８４５２５号公報などに示されるようにアラミド繊維、鉱物繊維等の繊維状物質、カシューダスト、黒鉛等の摩擦調整剤などを用いて制動時の鳴きや異音の発生の少ないＮｏｎ・Ａｓｂｅｓｔｏｓ・Ｏｒｇａｎｉｃ（ノン・アスベストス・オーガニック）（以下ＮＡＯ材とする）系のディスクブレーキパッドが主流である。
【０００３】
しかしながら、近年のブレーキへの性能要求は益々多様化する傾向にあり、従来のＮＡＯ材に対して、ブレーキ鳴きや異音といった音振特性をさらに向上しながら、効き特性の向上が要求されている。効き特性（摩擦係数）を向上させる方法の一つとしてモース硬度の高い無機酸化物粒子や繊維の種類や量を調整する方法が考えられるが、上記のような材料や量を調整したディスクブレーキパッドを用いると、鳴き及び異音といった音振特性が急激に悪化する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
請求項１記載の発明は、効き特性に優れ、制動時のブレーキ鳴きと異音の発生が少ない摩擦材に適した摩擦材組成物を提供するものである。
請求項２記載の発明は、効き特性に優れ、制動時のブレーキ鳴きと異音の発生が少ない摩擦材を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、全組成物中にポリノルボルネンを加硫して得られた加硫ゴムを１〜１０重量％含有してなる摩擦材組成物に関する。
また、本発明は、上記の摩擦材組成物を加熱加圧成形してなる摩擦材に関する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明においてポリノルボルネンとは、化１〔一般式Ｉ〕
【化１】
で表される構造式を有するもので、例えば日本ゼオン（株）製の商品名ノーソレックスなどが挙げられる。
【０００７】
本発明で用いられるポリノルボルネンを加硫して得られた加硫ゴムは、粉末で用いることが好ましいが、全組成物中に均一に分散できればその限りではない。なお粉末として用いる場合、分散性の点から平均粒径は３ｍｍ以下が好ましく、０．１〜１ｍｍの範囲がさらに好ましい。
【０００８】
また、ポリノルボルネンを加硫して得られた加硫ゴムの含有量は全組成物中に１〜１０重量％、好ましくは２〜８重量％、さらに好ましくは３〜６重量％の範囲とされ、１重量％未満であるとブレーキ鳴きと異音の改善効果が期待できず、１０重量％を超えると高温での効きが低下する。
【０００９】
本発明における摩擦材組成物は、ポリノルボルネンを加硫して得られた加硫ゴム以外のエラストマー、それに繊維状物質、結合剤、摩擦調整剤、充填剤等が用いられ、さらに必要に応じて銅、黄銅、亜鉛、青銅等の金属粉が用いられる。
なお、ポリノルボルネンを加硫して得られた加硫ゴム以外のエラストマーとしては、ＮＢＲ、ＳＢＲ、ＢＲ、ＩＲ等が挙げられる。
繊維状物質としては、スチール繊維、黄銅繊維、銅繊維、アラミド繊維、アクリル繊維、カーボン繊維、セラミック繊維、ロックウール、チタン酸カリウム繊維、炭酸カルシウムウィスカ、炭酸マグネシウムウィスカ等が挙げられる。
【００１０】
結合剤としては、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂又はこれらの各種変性樹脂、例えば、カシュー変性、ゴム変性等の熱硬化性樹脂が挙げられる。
摩擦調整剤としては、カシューダスト、三硫化アンチモン、二硫化モリブデン、黒鉛、コークス等が挙げられる。
充填剤としては、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、バーミキュライト、マイカ、ゴム粉等が挙げられる。
【００１１】
上記におけるポリノルボルネンを加硫して得られた加硫ゴムを除くエラストマーの含有量は成形性などの点から、全組成物中に１〜７重量％とすることが好ましく、２〜６重量％とすることがより好ましく、３〜５重量％とすることがさらに好ましい。繊維状物質の含有量は、機械強度などの点から、全組成物中に５〜４０重量％とすることが好ましく、１０〜３５重量％とすることがより好ましく、１５〜３０重量％とすることがさらに好ましい。
【００１２】
結合剤の含有量は、成形性などの点から全組成物中に３〜１５重量％とすることが好ましく、４〜１３重量％とすることがより好ましく、５〜１１重量％とすることがさらに好ましい。摩擦調整剤の含有量は、摩擦係数とその安定性などの点から全組成物中に４〜５０重量％とすることが好ましく、７〜４５重量％とすることがより好ましく、１０〜４０重量％とすることがさらに好ましい。
【００１３】
充填剤の含有量は、充填密度などの点から全組成物中に２０〜６０重量％とすることが好ましく、２５〜５０重量％とすることがより好ましく、３０〜４０重量％とすることがさらに好ましい。さらに必要に応じて添加する金属粉の含有量は、全組成物中に１〜８重量％とすることが好ましく、２〜７重量％とすることがより好ましく、３〜６重量％とすることがさらに好ましい。
これらの成分は全組成物が１００重量％になるように配合される。
【００１４】
本発明になる摩擦材は、上記に示す摩擦材組成物を均一に混合し、この混合物を予備成形し、次いで金型内に裏金及び予備成形体を挿設した後、加熱加圧成形法で成形し、その後加熱処理を行って得られる。なお必要に応じて加熱処理後にさらに４００〜６００℃の高温で成形体の表面を焼き付けても良い。成形する際の加熱温度は１３０〜１７０℃が好ましく、１４０〜１６０℃がさらに好ましい。成形圧力は２０〜６０Ｍｐａが好ましく、３０〜５０Ｍｐａがさらに好ましい。加熱処理温度は１８０〜２５０℃が好ましく、１９０〜２４０℃がさらに好ましい。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明を実施例により説明する。
実施例１〜６、比較例１〜４
表１及び表２に示す成分を秤量し、混合機で均一に混合して摩擦材組成物を得た。次いで、摩擦材組成物を所定の形状に予備成形した後、金型内に裏金と予備成形体を挿設し、１５０±５℃及び５０ＭＰａの条件で５分間加熱加圧成形し、さらに２３０℃で４時間加熱処理を行い、冷却後研磨してディスクブレーキパッドを得た。なおポリノルボルネンを加硫して得られた加硫ゴムは、日本ゼオン（株）製のゴムシート（商品名ＣＭＮＸ）を自社で粉砕し、平均粒径が１ｍｍのものを使用した。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【表２】
【００１８】
次に、本発明の実施例になる摩擦材組成物を用いたディスクブレーキパッドと比較例の摩擦材組成物を用いたディスクブレーキパッドについて、効きレベル（摩擦係数）、ブレーキ鳴き及び異音の比較試験を行った。
その結果を表３に示す。なお試験条件は下記の通りである。
【００１９】
（１）効き
ＪＡＳＯ Ｃ４０２に従ってダイナモ試験を行い、高温での効きを確認するたにフェード試験時の摩擦係数（一制動時の平均μの最低値）を比較した。
（２）鳴き、異音
ＪＡＳＯ Ｃ４０２に従って実車試験を行い、試験中のブレーキ鳴きと異音を測定し、７５ｄＢ以上のブレーキ鳴きの発生率及び停止時における異音の発生回数を求めた。
なお、上記の試験は全て日産自動車（株）製、車種名：セフィーロ（１５インチサイズ）のブレーキユニットを用いて行った。またブレーキ鳴きの発生率は、次式により求めた。
【数１】
鳴き発生率（％）＝７５ｄＢ以上の鳴き発生回数（回）／制動回数（回）×１００
【００２０】
【表３】
【００２１】
表２に示すように、本発明の実施例になる摩擦材組成物を用いたディスクブレーキパッドはブレーキ鳴きと異音の発生が少なく、高温での効きも維持できる（優れている）ことが明らかである。これに対して比較例１及び３のディスクブレーキパッドはブレーキ鳴きと異音の発生が多く、さらに比較例２及び４のディスクブレーキパッドは高温での効きを維持できなかった。
【００２２】
【発明の効果】
請求項１における摩擦材組成物は、効き特性に優れ、制動時のブレーキ鳴きと異音の発生が少ない摩擦材を提供することができる。
請求項２における摩擦材は、効き特性に優れ、制動時のブレーキ鳴きと異音の発生が少なく、工業的に極めて好適である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a friction material composition suitable for a friction material such as a disc brake pad and a brake lining used for braking automobiles, railway vehicles, various industrial machines, and the like, and a friction material using the friction material composition.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Friction materials such as disc brake pads and brake linings are used for braking automobiles, railway vehicles, various industrial machines, and the like.
A friction material currently used, for example, a disc brake pad, uses a fibrous substance such as aramid fiber and mineral fiber and a friction modifier such as cashew dust and graphite as disclosed in JP-A-6-184525. Non-Asbestos-Organic (non-asbestos-organic) (hereinafter referred to as NAO material) type disc brake pads that generate less squeal and abnormal noise during braking are mainly used.
[0003]
However, performance requirements for brakes in recent years tend to be increasingly diversified, and there is a demand for conventional NAO materials to have improved effectiveness characteristics while further improving sound and vibration characteristics such as brake noise and abnormal noise. . As one of the methods for improving the effectiveness characteristics (coefficient of friction), a method of adjusting the type and amount of inorganic oxide particles and fibers having a high Mohs hardness can be considered, but a disc brake pad in which the material and amount are adjusted as described above. When the is used, sound and vibration characteristics such as squealing and abnormal noise are rapidly deteriorated.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The first aspect of the present invention is to provide a friction material composition which is excellent in effectiveness and is suitable for a friction material in which brake squeal and abnormal noise are less generated during braking.
The invention described in claim 2 is to provide a friction material which has excellent effect characteristics and is less likely to generate brake noise and abnormal noise during braking.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a friction material composition containing 1 to 10% by weight of a vulcanized rubber obtained by vulcanizing polynorbornene in the entire composition.
The present invention also relates to a friction material obtained by heating and pressing the above friction material composition.
[0006]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the present invention, polynorbornene is a compound represented by the following general formula (I):
Embedded image
[0007]
The vulcanized rubber obtained by vulcanizing polynorbornene used in the present invention is preferably used in the form of powder, but is not limited as long as it can be uniformly dispersed in the entire composition. When used as a powder, the average particle size is preferably 3 mm or less, more preferably 0.1 to 1 mm, from the viewpoint of dispersibility.
[0008]
The content of the vulcanized rubber obtained by vulcanizing polynorbornene is in the range of 1 to 10% by weight, preferably 2 to 8% by weight, more preferably 3 to 6% by weight in the whole composition. If it is less than 1% by weight, the effect of improving brake squeal and abnormal noise cannot be expected, and if it exceeds 10% by weight, the effect at high temperatures decreases.
[0009]
The friction material composition in the present invention is an elastomer other than a vulcanized rubber obtained by vulcanizing polynorbornene, a fibrous substance, a binder, a friction modifier, a filler, and the like are used, and further, if necessary. Metal powder such as copper, brass, zinc, and bronze is used.
The elastomer other than the vulcanized rubber obtained by vulcanizing polynorbornene includes NBR, SBR, BR, IR and the like.
Examples of the fibrous substance include steel fibers, brass fibers, copper fibers, aramid fibers, acrylic fibers, carbon fibers, ceramic fibers, rock wool, potassium titanate fibers, calcium carbonate whiskers, and magnesium carbonate whiskers.
[0010]
Examples of the binder include a phenolic resin, a melamine resin, an epoxy resin, and various modified resins thereof, for example, thermosetting resins such as cashew-modified and rubber-modified.
Examples of the friction modifier include cashew dust, antimony trisulfide, molybdenum disulfide, graphite, coke, and the like.
Examples of the filler include barium sulfate, calcium carbonate, magnesium carbonate, vermiculite, mica, and rubber powder.
[0011]
The content of the elastomer excluding the vulcanized rubber obtained by vulcanizing polynorbornene in the above is preferably 1 to 7% by weight, and 2 to 6% by weight in the total composition from the viewpoint of moldability and the like. More preferably, it is more preferably 3 to 5% by weight. The content of the fibrous substance is preferably 5 to 40% by weight, more preferably 10 to 35% by weight, and more preferably 15 to 30% by weight in the whole composition from the viewpoint of mechanical strength and the like. Is more preferable.
[0012]
The content of the binder is preferably 3 to 15% by weight, more preferably 4 to 13% by weight, and more preferably 5 to 11% by weight in the whole composition from the viewpoint of moldability and the like. More preferred. The content of the friction modifier is preferably 4 to 50% by weight, more preferably 7 to 45% by weight, and more preferably 10 to 40% by weight in the whole composition from the viewpoint of the friction coefficient and the stability thereof. % Is more preferable.
[0013]
The content of the filler is preferably 20 to 60% by weight, more preferably 25 to 50% by weight, and more preferably 30 to 40% by weight in the whole composition from the viewpoint of the packing density and the like. More preferred. Further, the content of the metal powder added as necessary is preferably 1 to 8% by weight, more preferably 2 to 7% by weight, and more preferably 3 to 6% by weight in the whole composition. Is more preferred.
These components are blended so that the total composition is 100% by weight.
[0014]
The friction material according to the present invention is obtained by uniformly mixing the friction material composition described above, preforming the mixture, and then inserting a backing metal and a preform in a mold, and then applying a heat and pressure molding method. It is obtained by molding and then performing a heat treatment. If necessary, the surface of the molded body may be further baked at a high temperature of 400 to 600 ° C. after the heat treatment. The heating temperature during molding is preferably from 130 to 170C, more preferably from 140 to 160C. The molding pressure is preferably from 20 to 60 Mpa, more preferably from 30 to 50 Mpa. The heat treatment temperature is preferably from 180 to 250 ° C, more preferably from 190 to 240 ° C.
[0015]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples.
Examples 1 to 6, Comparative Examples 1 to 4
The components shown in Tables 1 and 2 were weighed and uniformly mixed by a mixer to obtain a friction material composition. Next, after preforming the friction material composition into a predetermined shape, a backing metal and a preformed body are inserted into a mold, and heated and pressed at 150 ± 5 ° C. and 50 MPa for 5 minutes, and further 230 ° C. For 4 hours, and then cooled and polished to obtain a disc brake pad. The vulcanized rubber obtained by vulcanizing polynorbornene was obtained by pulverizing a rubber sheet (trade name: CMNX) manufactured by Zeon Corporation and having an average particle diameter of 1 mm.
[0016]
[Table 1]
[Table 2]
Next, the effect level (friction coefficient), brake squeal and abnormal noise were compared between the disc brake pad using the friction material composition according to the example of the present invention and the disc brake pad using the friction material composition of the comparative example. The test was performed.
Table 3 shows the results. The test conditions are as follows.
[0019]
(1) Effectiveness A dynamo test was performed according to JASO C402, and the friction coefficient (the minimum value of the average μ at one braking) during the fade test was compared to confirm the effectiveness at high temperatures.
(2) Squeal and Noise The actual vehicle test was conducted in accordance with JASO C402, and the brake noise and the noise during the test were measured, and the rate of occurrence of the brake noise of 75 dB or more and the number of the noise when stopped were determined.
The above tests were all performed using a brake unit of Nissan Motor Co., Ltd., model name: Cefiro (15 inch size). The rate of occurrence of brake squeal was determined by the following equation.
(Equation 1)
Squeal occurrence rate (%) = Number of squeal occurrences (times) of 75 dB or more / Number of brakes (times) x 100
[0020]
[Table 3]
As shown in Table 2, it is clear that the disc brake pad using the friction material composition according to the example of the present invention has little occurrence of brake squeal and abnormal noise, and can maintain the effect at high temperature (excellent). It is. On the other hand, the disc brake pads of Comparative Examples 1 and 3 generated many brake squeals and abnormal noises, and the disc brake pads of Comparative Examples 2 and 4 could not maintain their effectiveness at high temperatures.
[0022]
【The invention's effect】
The friction material composition according to the first aspect is capable of providing a friction material having excellent effect characteristics and less occurrence of brake squeal and abnormal noise during braking.
The friction material according to the second aspect is excellent in effect characteristics, has little occurrence of brake squeal and abnormal noise during braking, and is industrially extremely suitable.