JP2007314598A - Friction material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は摩擦材に関し、クラッチ機構またはブレーキ機構等の摩擦機構に使用されるパッド、ライニング等の摩擦材に関する。 The present invention relates to a friction material, and relates to a friction material such as a pad and a lining used in a friction mechanism such as a clutch mechanism or a brake mechanism.
特許文献１には、ガラス繊維、黄銅線、樹脂結合材、スズと銅の合金、ポリイミド樹脂を配合した乾式摩擦材が開示されている。 Patent Document 1 discloses a dry friction material containing glass fiber, brass wire, resin binder, tin-copper alloy, and polyimide resin.
特許文献２には、アリルグリシジールエーテルとエピクロールヒドリンとの共重合体を含む２種類の異なった耐熱耐油性ゴムをマトリックスとし、これに加硫剤およびその他の添加剤、カーボンブラックを添加し、更に金属材料酸化物を配合してなる摩擦材が開示されている。更に特許文献２には、組成物１００質量部にガラス粉末および／またはチタン酸カリ繊維よりなる金属酸化物６０〜９０重量部を配合してなる摩擦材が開示されている。
In
特許文献３には、アルミナ繊維を含む基材繊維と、基材繊維を結合させる結合材とを湿式抄造して得られた紙質基材と、摩擦強度を補強するための充填材を紙質基材に含浸させて硬化させた湿式摩擦材が開示されている。
ところで、摩擦材によれば、３００℃を超える高温領域になると、条件によっては、有機系材料が高温領域において変質したり、分解したりし、多量のガスを発生させるおそれがある。このため摩擦材の摩擦係数が急激に低下し、滑りが発生し、トルク伝達性が低下するおそれがある。この場合、トルク容量を確保するためには、トルク容量に応じたサイズの設定が必要であり、摩擦材のサイズが大型化し、高価格となるおそれがある。 By the way, according to the friction material, when it becomes a high temperature region exceeding 300 ° C., depending on conditions, the organic material may be altered or decomposed in the high temperature region and a large amount of gas may be generated. For this reason, the friction coefficient of the friction material is abruptly reduced, slipping may occur, and torque transmission may be reduced. In this case, in order to ensure the torque capacity, it is necessary to set the size according to the torque capacity, and the size of the friction material may be increased, resulting in a high price.
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、耐熱性が向上すると共に、摩擦熱により適度に溶け、過剰の溶融または過剰の蒸発が抑えられ、高温下における適度な摩擦係数μを得るのに有利な摩擦材を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and improves heat resistance and is appropriately melted by frictional heat to suppress excessive melting or excessive evaporation, thereby obtaining an appropriate friction coefficient μ at a high temperature. It is an object of the present invention to provide a friction material that is advantageous to the above.
（１）本発明者は、クラッチまたはブレーキ等に使用されるパッド、ライニング等の摩擦材について長年にわたり鋭意開発を進めている。そして本発明者は、無機系繊維、有機系繊維、添加剤を主要成分とする摩擦材に、融点が１４００〜１７５０℃の金属材料（以下、当該金属材料ともいう）を配合すれば、摩擦材の耐熱性が向上すると共に、摩擦熱により当該金属材料が適度に溶け、過剰の溶融または過剰の蒸発が抑えられるため、高温下における適度な摩擦係数μが得られる摩擦材が得られることを知見した。本発明者はかかる知見に基づいて本発明に係る摩擦材を完成させた。 (1) The present inventor has intensively developed a friction material such as a pad and a lining used for a clutch or a brake for many years. The inventor can mix a friction material containing inorganic fibers, organic fibers, and additives with a metal material having a melting point of 1400 to 1750 ° C. (hereinafter also referred to as the metal material). Knowledge that the metal material is melted moderately by frictional heat and excessive melting or excessive evaporation is suppressed, resulting in a friction material with an appropriate friction coefficient μ at high temperatures. did. The present inventor has completed the friction material according to the present invention based on such knowledge.
（２）様相１に係る摩擦材は、無機系繊維、有機系繊維、添加剤を主要成分とする摩擦材に、融点が１４００〜１７５０℃の金属材料が配合されていることを特徴とする。ここで、融点とは液相線温度を意味する。 (2) The friction material according to aspect 1 is characterized in that a metal material having a melting point of 1400 to 1750 ° C. is blended with a friction material mainly composed of inorganic fibers, organic fibers, and additives. Here, the melting point means the liquidus temperature.
上記した温度領域よりも融点が低すぎると、使用条件によっては、摩擦熱により当該金属材料の溶融が過剰となり、当該金属材料の溶融または蒸発が過剰となるおそれがある。この場合、長期間にわたる持続的な配合効果が低下するおそれがある。 If the melting point is too lower than the above temperature range, depending on the use conditions, the metal material may be excessively melted by frictional heat, and the metal material may be excessively melted or evaporated. In this case, there is a possibility that the continuous blending effect over a long period of time may be reduced.
これに対して、上記した温度領域よりも融点が高すぎると、摩擦熱による溶融が抑えられ、高温下における適度な摩擦係数μをもつ薄膜が得られにくくなるおそれがあり、更に耐摩耗性が低下するおそれがある。 On the other hand, if the melting point is too higher than the above temperature range, melting due to frictional heat is suppressed, and it is difficult to obtain a thin film having an appropriate friction coefficient μ at high temperatures, and further wear resistance is increased. May decrease.
この点について様相１によれば、当該金属材料の融点が１４００〜１７５０℃であるため、耐熱性が向上すると共に、摩擦熱により当該金属材料が適度に溶け、当該金属材料の過剰な溶融および過剰な蒸発が抑制され、高温下における適度な摩擦係数μが得られる。 In this regard, according to aspect 1, since the melting point of the metal material is 1400 to 1750 ° C., the heat resistance is improved, the metal material is appropriately melted by frictional heat, and the metal material is excessively melted and excessively heated. Evaporation is suppressed, and an appropriate friction coefficient μ at a high temperature is obtained.
（３）様相２に係る摩擦材によれば、様相１において、融点が１４００〜１７５０℃の金属材料は、チタン−アルミニウム系の金属材料であることを特徴とする。チタン−アルミニウム系の金属材料であれば、１４００〜１７５０℃の融点が得られやすい。このため前述したように、耐熱性が向上すると共に、摩擦熱により当該金属材料が適度に溶け、当該金属材料の過剰な溶融および過剰な蒸発が抑制され、高温下における適度な摩擦係数μが得られる。
(3) According to the friction material according to
チタン−アルミニウム系の金属材料としては、ＴｉおよびＡｌを主体とする金属間化合物（チタンアルミナイド）が例示されるが、金属間化合物以外の金属形態（例えばα相）でも良い。ここで、ＴｉとＡｌとの金属間化合物としては、ＴｉＡｌ３ 、Ｔｉ３Ａｌ、ＴｉＡｌが例示される。これらの融点は１４００〜１７５０℃の範囲内であるため、耐熱性が向上すると共に、摩擦熱により適度に溶け、高温下における適度な摩擦係数μが得られると共に、当該金属材料の過剰な溶融および過剰な蒸発が抑えられる。 The titanium-aluminum-based metal material is exemplified by an intermetallic compound (titanium aluminide) mainly composed of Ti and Al, but may be in a metal form (for example, α phase) other than the intermetallic compound. Here, examples of the intermetallic compound of Ti and Al include TiAl 3 , Ti 3 Al, and TiAl. Since these melting points are in the range of 1400 to 1750 ° C., the heat resistance is improved, it is appropriately melted by frictional heat, an appropriate friction coefficient μ at high temperature is obtained, and excessive melting of the metal material and Excessive evaporation is suppressed.
上記したチタン−アルミニウム系の金属材料は、銅、黄銅などよりも高い融点をもち、その融点の温度付近まで比較的高い圧縮強度を示すためであると推察される。ここで、チタン−アルミニウムの二元系において、ＴｉＡｌ３は、一般的には、アルミニウムの量が質量％で７０〜９６％の範囲で得られるが、７４〜９６％の範囲内、７８〜９３％の範囲内、８０〜９０％の範囲内が例示される。 The above-described titanium-aluminum-based metal material has a higher melting point than copper, brass, and the like, and is presumed to exhibit a relatively high compressive strength up to a temperature near the melting point. Here, in the titanium-aluminum binary system, TiAl 3 is generally obtained in the range of 70 to 96% by mass of aluminum, but in the range of 74 to 96%, 78 to 93. In the range of%, in the range of 80 to 90% is exemplified.
更にチタン−アルミニウム系の金属材料は、従来から使用されている銅、黄銅などに比較して比重（３程度）が小さいため、軽量化を図り得、慣性質量を小さくできる。従って当該金属材料の配合量を多めとしたときであっても、摩擦材の密度上昇を抑えることができる。更に、背反する摩擦特性を抑え込み、密度の向上を抑えつつ、高い摩擦係数、高耐熱性、高耐摩耗性が得られ、更に相手材の摩耗を抑えることができ、更にまた低密度性に優れた摩擦摩耗特性を得ることができる。 Furthermore, since titanium-aluminum-based metal materials have a smaller specific gravity (about 3) than conventionally used copper, brass, etc., the weight can be reduced and the inertial mass can be reduced. Therefore, even when the amount of the metal material is large, an increase in the density of the friction material can be suppressed. In addition, the frictional properties that contradict each other are suppressed, the improvement in density is suppressed, and a high coefficient of friction, high heat resistance, and high wear resistance are obtained, and the wear of the mating material can be further suppressed, and the low density property is also excellent. The friction and wear characteristics can be obtained.
（４）様相３に係る摩擦材によれば、様相１において、融点が１４００〜１７５０℃の金属材料は、ＴｉＡｌ３、Ｔｉ３Ａｌ、ＴｉＡｌのうちの少なくとも１種であることを特徴とする。当該金属材料がＴｉＡｌ３、Ｔｉ３Ａｌ、ＴｉＡｌの金属間化合物であれば、融点が適度となる。故に、使用時において摩擦熱により適度に溶ける。故に、過剰な溶融および蒸発が抑えられると共に、高温下における適度な摩擦係数μが得られ、相手材の摩耗も抑えることができる。更に、摩擦材の密度の向上を抑えつつ、高い摩擦係数、高い耐熱性、高い耐摩耗性が得られ、更にまた低密度性に優れた摩擦摩耗特性を得ることができる。
(4) According to the friction material according to
これらの融点は１４００〜１７５０℃の範囲内であるため、耐熱性が向上すると共に、摩擦熱により適度に溶け、高温下における適度な摩擦係数μが得られると共に、当該金属材料の過剰な溶融および過剰な蒸発が抑えられる。その理由としては、ＴｉＡｌ３、Ｔｉ３Ａｌ、ＴｉＡｌは、銅、黄銅などよりも高い融点をもち、その融点の温度付近まで比較的高い圧縮強度を示すためである。ここで、チタン−アルミニウムの二元系において、ＴｉＡｌ３は、一般的には、アルミニウムの量が質量％で７０〜９６％の範囲で得られるが、融点等の物性を考慮すると、７４〜９６％の範囲内、７８〜９３％の範囲内、８０〜９０％の範囲内が例示される。 Since these melting points are in the range of 1400 to 1750 ° C., the heat resistance is improved, it is appropriately melted by frictional heat, an appropriate friction coefficient μ at high temperature is obtained, and excessive melting of the metal material and Excessive evaporation is suppressed. The reason is that TiAl 3 , Ti 3 Al, and TiAl have a higher melting point than copper, brass, etc., and exhibit a relatively high compressive strength up to the temperature around the melting point. Here, in the titanium-aluminum binary system, TiAl 3 is generally obtained in a range of 70 to 96% by mass of aluminum, but 74 to 96 in view of physical properties such as melting point. %, 78 to 93%, and 80 to 90%.
（５）様相４に係る摩擦材によれば、様相１〜３のいずれかにおいて、融点が１４００〜１７５０℃の金属材料は、繊維状または粒子状であることを特徴とする。この場合、成形後に摩擦材の内部に適度な空孔を形成するのに有利となる。当該金属材料としては、表面に凹凸が形成されている形状のものが好ましい。摩擦材の内部に適度な空洞を形成し易いためである。 (5) According to the friction material according to aspect 4, in any one of aspects 1 to 3, the metal material having a melting point of 1400 to 1750 ° C. is fibrous or particulate. In this case, it is advantageous to form appropriate holes in the friction material after molding. The metal material preferably has a shape with irregularities formed on the surface. This is because it is easy to form an appropriate cavity inside the friction material.
（６）様相５に係る摩擦材によれば、様相１〜４のうちのいずれかにおいて、融点が１４００〜１７５０℃の金属材料の含有量は、質量％で、摩擦材を１００％とするとき、０．５〜３５％であることを特徴とする。この含有量であれば適量となり、摩擦熱により適度に溶ける。故に、耐熱性が向上すると共に、過剰な溶融および蒸発が抑えられ、高温下における適度な摩擦係数μが得られる。 (6) According to the friction material according to aspect 5, in any of aspects 1 to 4, the content of the metal material having a melting point of 1400 to 1750 ° C. is mass%, and the friction material is 100%. 0.5 to 35%. If it is this content, it will become an appropriate amount and will melt | dissolve moderately with friction heat. Therefore, heat resistance is improved, excessive melting and evaporation are suppressed, and an appropriate friction coefficient μ at a high temperature can be obtained.
本発明によれば、当該金属材料の融点が適度であるため、摩擦熱により適度に溶け、過剰な溶融および過剰な蒸発が抑えられ、高温下における適度な摩擦係数μが得られる。 According to the present invention, since the melting point of the metal material is appropriate, the metal material is appropriately melted by frictional heat, excessive melting and excessive evaporation are suppressed, and an appropriate friction coefficient μ at a high temperature is obtained.
本発明に係る摩擦材は、無機系繊維、有機系繊維、添加剤を主要成分とする摩擦材に、融点が１４００〜１７５０℃の金属材料が配合されている。融点が低すぎると、摩擦熱により過剰な溶融、過剰な蒸発が誘発され、長期にわたる配合効果が低下する。融点が高すぎると、摩擦熱による溶融が抑えられ、高温下における適度な摩擦係数μが得られにくくなるおそれがある。 In the friction material according to the present invention, a metal material having a melting point of 1400 to 1750 ° C. is blended with a friction material mainly composed of inorganic fibers, organic fibers, and additives. When the melting point is too low, excessive melting and excessive evaporation are induced by frictional heat, and the compounding effect over a long period of time is reduced. When the melting point is too high, melting due to frictional heat is suppressed, and there is a possibility that an appropriate friction coefficient μ at high temperature cannot be obtained.
この点について本発明によれば、当該金属材料の融点は１４００〜１７５０℃であるため、摩擦熱により適度に溶け、高温下における適度な摩擦係数μが得られると共に、過剰な溶融および過剰な蒸発が抑制される。融点が低すぎると、摩擦熱による溶融が増加し、高温下における溶融および蒸発が過剰となるおそれがある。上記した金属材料としては、チタン−アルミニウム系の金属材料（金属間化合物および固溶体等を含む）である形態が例示される。 In this regard, according to the present invention, since the melting point of the metal material is 1400 to 1750 ° C., the metal material is appropriately melted by frictional heat, an appropriate friction coefficient μ is obtained at high temperature, and excessive melting and excessive evaporation are obtained. Is suppressed. If the melting point is too low, melting due to frictional heat increases, and melting and evaporation at high temperatures may be excessive. Examples of the metal material described above include a titanium-aluminum-based metal material (including intermetallic compounds and solid solutions).
チタン−アルミニウム系の金属材料としては、基本的には、アルミニウム量が多いほど融点が低くなり、チタン量が多いほど融点が高くなる傾向がある。殊に、チタン−アルミニウムの二元系であれば、アルミニウム量が９６％付近を超えると、融点が急激に低下する。従って、アルミニウム量としては２０〜９６％、３０〜９６％を例示できる。殊に、５０〜９６％、７０〜９６％、８０〜９０％を例示できる。アルミニウム量が３０〜９０％であれば、融点は１４００〜１６５０℃前後で比較的安定している。なお、融点等の物性の変化が大きくなる場合には、工業生産物である摩擦材の高品質の安定性の確保が容易でなくなるおそれがあり、物性の安定性に考慮することが好ましい。 As a titanium-aluminum-based metal material, basically, the melting point decreases as the amount of aluminum increases, and the melting point tends to increase as the amount of titanium increases. Particularly, in the case of a titanium-aluminum binary system, when the aluminum content exceeds about 96%, the melting point rapidly decreases. Accordingly, examples of the aluminum content include 20 to 96% and 30 to 96%. In particular, 50 to 96%, 70 to 96%, and 80 to 90% can be exemplified. If the amount of aluminum is 30 to 90%, the melting point is relatively stable at around 1400 to 1650 ° C. When the change in physical properties such as the melting point becomes large, it may be difficult to ensure the high-quality stability of the friction material, which is an industrial product, and it is preferable to consider the stability of the physical properties.
チタン−アルミニウム系の金属材料としては、チタン−アルミニウムの金属間化合物が例示される。この場合、ＴｉＡｌ３ 、Ｔｉ３Ａｌ、ＴｉＡｌが例示される。なお、チタン−アルミニウム系の金属材料によれば、一般的には、アルミニウム量が少ないほど、高い融点が得られる。当該金属材料の融点領域としては、１４５０〜１７００℃、１５００〜１６５０℃、１５５０〜１６００℃が例示される。 Examples of the titanium-aluminum metal material include titanium-aluminum intermetallic compounds. In this case, TiAl 3 , Ti 3 Al, and TiAl are exemplified. In general, according to the titanium-aluminum-based metal material, the lower the amount of aluminum, the higher the melting point. Examples of the melting point region of the metal material include 1450 to 1700 ° C, 1500 to 1650 ° C, and 1550 to 1600 ° C.
なお本発明によれば、当該金属材料の融点の上限値としては、摩擦材料に要請される摩擦特性、摩擦材料の用途等に応じて、１７５０、１７００℃、１６５０℃、１６００℃、１５５０℃、１５００℃等が例示されるが、これらに限定されるものではない。また、この上限値と組み合わせ得る当該金属材料の融点の下限値としては、摩擦材料に要請される摩擦特性、摩擦材料の用途等に応じて、１４００、１４５０℃、１５００℃、１５５０℃、１５５０℃、１６００℃等が例示されるが、これらに限定されるものではない。 According to the present invention, the upper limit of the melting point of the metal material is 1750, 1700 ° C., 1650 ° C., 1600 ° C., 1550 ° C., depending on the friction characteristics required for the friction material, the use of the friction material, etc. Although 1500 degreeC etc. are illustrated, it is not limited to these. The lower limit of the melting point of the metal material that can be combined with this upper limit is 1400, 1450 ° C., 1500 ° C., 1550 ° C., 1550 ° C., depending on the friction characteristics required for the friction material, the use of the friction material, etc. Although 1600 degreeC etc. are illustrated, it is not limited to these.
当該金属材料は、従来から使用されている銅、黄銅等に代えて、あるいは、銅、黄銅と共に配合することができる。 The said metal material can be mix | blended with copper and brass instead of the conventionally used copper, brass, etc. or with copper.
融点が１４００〜１７５０℃の金属材料は、繊維状または粒子状である形態が例示される。この場合、成形後に摩擦材の内部に適度な空孔を形成するのに有利となる。この場合、耐熱性および摩擦係数の向上に有利となる。粒子状とする場合には、結合材および／または配合ゴムに含有させる形態が例示される。結合材としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂から選ばれる少なくとも１種の熱硬化性樹脂が例示される。 Examples of the metal material having a melting point of 1400 to 1750 ° C. are fibrous or particulate. In this case, it is advantageous to form appropriate holes in the friction material after molding. In this case, it is advantageous for improving the heat resistance and the friction coefficient. In the case of the particulate form, the form of inclusion in the binder and / or compounded rubber is exemplified. Examples of the binder include at least one thermosetting resin selected from a phenol resin, an epoxy resin, a melamine resin, and a urea resin.
ここで、当該金属材料が繊維である場合には、ガラス繊維などの無機系繊維と一緒に、融点が１４００〜１７５０℃の当該金属材料を織込み、フェノール樹脂等の結合材で被覆した後に、更に、配合ゴムを練り込む形態が例示される。当該金属材料が繊維である場合には、鋳塊より切削加工するか、溶融急冷後の圧延加工等により製造することになり、大量生産に適している。なお、当該金属材料が繊維である場合には、ガラス繊維の如く長繊維であることが望ましい（１０メートル以上）。繊維断面形状としては、１ｍｍ×（０．０５〜０．１０）ｍｍが例示される。但し、これに限定されるものではない。 Here, when the metal material is a fiber, the metal material having a melting point of 1400 to 1750 ° C. is woven together with inorganic fibers such as glass fiber, and further coated with a binder such as a phenol resin. The form which knead | mixes compounded rubber is illustrated. When the metal material is a fiber, it is cut from an ingot or manufactured by rolling after melting and quenching, which is suitable for mass production. In addition, when the said metal material is a fiber, it is desirable that it is a long fiber like glass fiber (10 meters or more). Examples of the fiber cross-sectional shape include 1 mm × (0.05 to 0.10) mm. However, it is not limited to this.
また、当該金属材料が粒子である場合には、配合ゴムおよび／または結合材に含有させて配合する形態が例示される。この場合、粒子の表面性状により強度向上、フェード性向上等の特性を寄与させることが可能になる利点が得られる。なお、当該金属材料が粒子である場合には、粒子径または繊維長等のサイズが大きすぎると、脱落したり、相手攻撃性が増すおそれがある。またサイズが小さすぎると、当該金属材料の配合効果が希薄化する。従って、粒子径としては２〜２００マイクロメートル、５〜１００マイクロメートルが例示される。但しこれらに限定されるものではない。 Moreover, when the said metal material is particle | grains, the form mix | blended by making it contain in a compounding rubber and / or a binder is illustrated. In this case, there is an advantage that it is possible to contribute properties such as strength improvement and fading improvement depending on the surface properties of the particles. In addition, when the said metal material is particle | grains, when sizes, such as a particle diameter or fiber length, are too large, there exists a possibility that it may drop | omit or an opponent attack property may increase. If the size is too small, the blending effect of the metal material is diluted. Accordingly, examples of the particle diameter include 2 to 200 micrometers and 5 to 100 micrometers. However, it is not limited to these.
本発明によれば、融点が１４００〜１７５０℃の金属材料の含有量としては、質量比で、摩擦材を１００％とするとき、０．５〜３５％である形態が例示される。この含有量であれば適量となるため、摩擦熱により適度に溶け、高温下における適度な摩擦係数μが得られる共に過剰な溶融および過剰な蒸発が抑えられる。摩擦材の用途、摩擦材に要請される特性等を考慮すると、融点が１４００〜１７５０℃の金属材料の含有量としては、質量比で、３〜３０％、８〜２８％、１５〜２５％である形態が例示される。また、融点が１４００〜１７５０℃の金属材料の含有量の上限値としては、質量比で、３０％、２５％、２０％が例示されるが、これらに限定されるものではない。この上限値と組み合わせ得る当該含有量の下限値としては、０．８％、１％、１．５％、３％が例示されるが、これらに限定されるものではない。 According to the present invention, the content of the metal material having a melting point of 1400 to 1750 ° C. is exemplified by a mass ratio of 0.5 to 35% when the friction material is 100%. Since this content is an appropriate amount, it can be melted moderately by frictional heat, and an appropriate friction coefficient μ can be obtained at high temperature, and excessive melting and excessive evaporation can be suppressed. Considering the use of the friction material and the characteristics required for the friction material, the content of the metal material having a melting point of 1400 to 1750 ° C. is 3 to 30%, 8 to 28%, 15 to 25% in mass ratio. The form which is is illustrated. Moreover, as an upper limit of content of a metal material whose melting | fusing point is 1400-1750 degreeC, 30%, 25%, and 20% are illustrated by mass ratio, However, It is not limited to these. Examples of the lower limit of the content that can be combined with the upper limit include 0.8%, 1%, 1.5%, and 3%, but are not limited thereto.
本発明によれば、無機系繊維としては、アルミナ繊維、ガラス繊維、ロックウール、チタン酸カリウム繊維、セラミック繊維、シリカ繊維、シリカーアルミナ繊維、カオリン繊維、ボーキサイト繊維、カヤノイド繊維、ホウ素繊維、マグネシア繊維などの少なくとも１種が例示される。有機系繊維としては、リンターパルプ、木材パルプ、合成パルプ、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、ポリイミド系繊維、ポリビニルアルコール変性繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリプロピレン繊維、ポリベンゾイミダゾール繊維、アクリル繊維、炭素繊維、フェノール繊維、ナイロン繊維、セルロース繊維などの少なくとも１種が例示される。 According to the present invention, the inorganic fibers include alumina fiber, glass fiber, rock wool, potassium titanate fiber, ceramic fiber, silica fiber, silica-alumina fiber, kaolin fiber, bauxite fiber, cananoid fiber, boron fiber, magnesia. Examples include at least one type of fiber. Organic fibers include linter pulp, wood pulp, synthetic pulp, polyester fiber, polyamide fiber, polyimide fiber, polyvinyl alcohol modified fiber, polyvinyl chloride fiber, polypropylene fiber, polybenzimidazole fiber, acrylic fiber, carbon fiber And at least one of phenol fiber, nylon fiber, cellulose fiber and the like.
配合材として摩擦調整剤が用いられる。摩擦調整剤としては、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭化珪素、炭化ホウ素、炭化チタン、窒化珪素、窒化ホウ素、アルミナ、シリカ、ジルコニア、カシユーダスト、ラバーダスト、珪藻土、タルク、カオリン、酸化マグネシウム、二硫化モリプデンのうちの少なくとも１種が例示される。更に配合材としては結合材、ゴム材、カーボン材が挙げられる。結合材としては、樹脂結合材が例示され、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂が例示される。ゴム材としては、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴムから選ばれる少なくとも１種が例示される。カーボン材としてはグラファイト、カーボンブラックが例示される。 A friction modifier is used as a compounding material. As a friction modifier, barium sulfate, calcium carbonate, magnesium carbonate, silicon carbide, boron carbide, titanium carbide, silicon nitride, boron nitride, alumina, silica, zirconia, cashew dust, rubber dust, diatomaceous earth, talc, kaolin, magnesium oxide, Illustrative is at least one of molypden disulfide. Furthermore, examples of the compounding material include a binder, a rubber material, and a carbon material. As the binder, a resin binder is exemplified, and a thermosetting resin such as a phenol resin is exemplified. Examples of the rubber material include at least one selected from nitrile rubber (NBR), styrene-butadiene rubber (SBR), acrylonitrile-butadiene rubber, silicon rubber, and fluorine rubber. Examples of the carbon material include graphite and carbon black.
本発明は様々な用途に使用される摩擦材に適用できる。摩擦材としては乾式摩擦材が好ましいが、湿式摩擦材に適用することもできる。例えば、クラッチまたはブレーキ等に使用されるパッド、ライニング等の摩擦材１（図１参照）に適用できる。 The present invention can be applied to friction materials used for various purposes. The friction material is preferably a dry friction material, but can also be applied to a wet friction material. For example, the present invention can be applied to a friction material 1 (see FIG. 1) such as a pad or a lining used for a clutch or a brake.
以下、本発明の実施例１について説明する。本実施例に係る摩擦材は乾式摩擦材である。摩擦材は、無機系繊維（ガラス繊維）、有機系繊維（ポリイミド系、ポリアミド系、炭素系、イミダゾール繊維）、添加剤を主要成分とする摩擦材に、融点が１４００〜１７５０℃の金属材料が配合されて構成されている。以下、更に説明を加える。 Embodiment 1 of the present invention will be described below. The friction material according to the present embodiment is a dry friction material. The friction material is made of a friction material mainly composed of inorganic fiber (glass fiber), organic fiber (polyimide, polyamide, carbon, imidazole fiber) and additives, and a metal material having a melting point of 1400 to 1750 ° C. It is blended and configured. Further explanation will be given below.
かさ高加工された繊維長さ８マイクロメートルのガラス繊維を２７質量部と、フェノール樹脂の結合材およびレジンダストを２５質量部を付着させた。次に、チタン−アルミニウムの金属線（ＴｉＡｌ３（８０％））を３質量部、有機系繊維（アラミド繊維）を５質量部を配合して混合した。そして、ゴム（ＳＢＲ）を１９重量部、硫酸バリウム他の無機充填材を１５質量部、カーボン（カーボンブラック）を６質量部を配合して所定の組成物を得た。 27 parts by mass of a bulky processed glass fiber having a length of 8 micrometers and 25 parts by mass of a phenol resin binder and resin dust were adhered. Next, 3 parts by mass of titanium-aluminum metal wire (TiAl 3 (80%)) and 5 parts by mass of organic fiber (aramid fiber) were mixed and mixed. Then, 19 parts by weight of rubber (SBR), 15 parts by weight of inorganic filler such as barium sulfate and 6 parts by weight of carbon (carbon black) were blended to obtain a predetermined composition.
この組成物を所定の大きさのリング形状に巻き取り、金型のキャビティ内にセットした。その後、圧力１６０ｋｇｆ／ｃｍ２（≒１５．７ＭＰａ）、温度１６５℃の条件にて、その組成物を加熱加圧成形することにより熱処理し、成形体を得た。その後、成形体を研磨して実施例１の摩擦材を得た。 This composition was wound into a ring shape of a predetermined size and set in a cavity of a mold. Thereafter, the composition was subjected to heat and pressure molding under conditions of a pressure of 160 kgf / cm 2 (≈15.7 MPa) and a temperature of 165 ° C. to obtain a molded body. Thereafter, the molded body was polished to obtain the friction material of Example 1.
この摩擦材について摩擦試験を行った。摩擦試験は、摩擦材であるクラッチフェ−ジングを相手フライホィールに油圧をより押し付ける慣性係合試験である。この試験では、回転数４０００ｒｐｍ、慣性質量０．０４ｋｇｍｓ２、係合回数１６００回、押し付け力を６ＫＮとし、相手材（材質：片状黒鉛鋳鉄，ＦＣ２３０）に摩擦させることにより行った。そして、摩擦材の摩耗率と、摩擦材の安定期の摩擦係数、相手材の摩耗深さを測定した。試験温度は１００℃、２００℃、３００℃の３水準試験を行った。試験温度とは相手フライホィール表面近傍の温度を意味する。３００℃の場合が最も激しい試験結果であったので、表１は３００℃の結果で整理を整理して示す。同様に実施例２〜実施例７、比較例１についても配合比を変えて基本的には同様な条件で摩擦材を作製し、試験を行った。 A friction test was performed on the friction material. The friction test is an inertia engagement test in which the hydraulic pressure is further pressed against the other flywheel by the clutch fading as a friction material. In this test, the number of rotations was 4000 rpm, the inertial mass was 0.04 kgms 2 , the number of engagements was 1600 times, the pressing force was 6 KN, and friction was performed on the mating material (material: flake graphite cast iron, FC230). Then, the wear rate of the friction material, the friction coefficient in the stable period of the friction material, and the wear depth of the counterpart material were measured. The test temperature was a three-level test of 100 ° C., 200 ° C., and 300 ° C. The test temperature means the temperature in the vicinity of the mating flywheel surface. Since the case of 300 ° C. was the most intense test result, Table 1 shows the arrangement of the results at 300 ° C. Similarly, in Examples 2 to 7 and Comparative Example 1, friction materials were basically produced under the same conditions by changing the blending ratio and tested.
表１は、実施例１〜実施例７に係る摩擦材、比較例に摩擦材の条件および試験結果を示す。 Table 1 shows the friction material conditions and test results of the friction material according to Examples 1 to 7 and the comparative example.
表１に示すように、実施例１〜実施例７は、いずれもチタン−アルミニウムの金属（金属間化合物：ＴｉＡｌ３またはＴｉＡｌ）を含んでいる。ＴｉＡｌ３としては、ＴｉＡｌ３（８０）、ＴｉＡｌ３（９０）を用いた。ＴｉＡｌ３（８０）はＡｌが８０質量％のものを意味する。ＴｉＡｌ３（９０）はＡｌが９０質量％のものを意味する。ＴｉＡｌ３およびＴｉＡｌの形態としては粒子（平均粒子径：２０〜５０マイクロメートル）とした。 As shown in Table 1, each of Examples 1 to 7 includes a titanium-aluminum metal (intermetallic compound: TiAl 3 or TiAl). The TiAl 3, TiAl 3 (80) , was used TiAl 3 (90). TiAl 3 (80) means that Al is 80% by mass. TiAl 3 (90) means that Al is 90% by mass. The form of TiAl 3 and TiAl was particles (average particle diameter: 20 to 50 micrometers).
具体的には、実施例２ではチタン−アルミニウムの金属線（ＴｉＡｌ３（８０％））を１８質量部とした。実施例３ではチタン−アルミニウムの金属線（ＴｉＡｌ３（９０％））を３質量部とした。実施例４ではチタン−アルミニウムの金属線（ＴｉＡｌ３（９０％））を１８質量部とした。 Specifically, in Example 2, the titanium-aluminum metal wire (TiAl 3 (80%)) was 18 parts by mass. In Example 3, the titanium-aluminum metal wire (TiAl 3 (90%)) was 3 parts by mass. In Example 4, the titanium-aluminum metal wire (TiAl 3 (90%)) was 18 parts by mass.
更に、実施例５ではチタン−アルミニウムの金属線（ＴｉＡｌ）を３質量部とした。実施例６ではチタン−アルミニウムの金属線（ＴｉＡｌ３（８０％））を１質量部とした。実施例７ではチタン−アルミニウムの金属線（ＴｉＡｌ３（８０％））を３０質量部とした。比較例１は、銅（融点が１０８３℃）を含んでいるものの、チタン−アルミニウム金属（ＴｉＡｌ、ＴｉＡｌ３）を含んでいない。 Furthermore, in Example 5, the titanium-aluminum metal wire (TiAl) was 3 parts by mass. In Example 6, 1 part by mass of titanium-aluminum metal wire (TiAl 3 (80%)) was used. In Example 7, the titanium-aluminum metal wire (TiAl 3 (80%)) was 30 parts by mass. Comparative Example 1, although comprises copper (melting point 1083 ° C.), titanium - does not contain aluminum metal (TiAl, TiAl 3).
表１に示す試験結果によれば、本発明に係る摩擦材は、高い摩擦係数、高い耐熱性、高い耐摩耗性を有しており、更に、相手材の摩耗量が小さいといった優れた摩擦摩耗特性が得られた。耐熱温度としては次のように試験した。この場合には、イナーシャ：０．２６ｋｇｍｓ２、回転数：１５００ｒｐｍ、時間制御でサイクルタイムを４０秒から７秒まで段階的に短くしていき、摩擦係数μが０．２未満となったときにおける相手フライホィールの温度を耐熱温度とした。 According to the test results shown in Table 1, the friction material according to the present invention has a high friction coefficient, high heat resistance, high wear resistance, and excellent friction wear such that the wear amount of the counterpart material is small. Characteristics were obtained. The heat resistant temperature was tested as follows. In this case, the inertia is 0.26 kgms 2 , the rotation speed is 1500 rpm, the cycle time is gradually reduced from 40 seconds to 7 seconds by time control, and the friction coefficient μ is less than 0.2. The temperature of the opponent flywheel was defined as the heat resistant temperature.
表１に示すように、実施例１〜７に係る摩擦材は、配合されているチタン−アルミニウムの金属材料の融点が適度であるため、摩擦熱により適度に溶け、過剰な溶融および過剰な蒸発が抑えられ、高温下における適度な摩擦係数μが得られると共に耐熱性が向上している。 As shown in Table 1, the friction materials according to Examples 1 to 7 have an appropriate melting point of the blended titanium-aluminum metal material. Therefore, the friction materials are appropriately melted by frictional heat, excessive melting, and excessive evaporation. Is suppressed, an appropriate friction coefficient μ at high temperature is obtained, and heat resistance is improved.
図２は、上記した実施例１に係る摩擦材１を、車両用のマニュアルトランスミッション車に使用される乾式クラッチ機構に使用されるクラッチディスクとして組み付けた適用例を示す。図２に示すように、クラッチハブ２に摩擦材１が取り付けられている。摩擦材１にはクッショニングプレート３が固定具４（リベット）により宛われている。このような乾式の摩擦材１は、乾式クラッチ機構に使用されるクラッチディスクとして使用されるとき、当該金属材料の融点が適度であるため、摩擦熱により適度に溶け、過剰な溶融および過剰な蒸発が抑えられ、高温下における適度な摩擦係数μが得られると共に耐熱性が向上している。
FIG. 2 shows an application example in which the friction material 1 according to the first embodiment is assembled as a clutch disk used in a dry clutch mechanism used in a manual transmission vehicle. As shown in FIG. 2, the friction material 1 is attached to the
その他、本発明は上記し且つ図面に示した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。基材繊維としてはガラス繊維に限定されず、他の繊維としても良い。更には、ＴｉＡｌ３ 、Ｔｉ３Ａｌ、ＴｉＡｌと共に銅および／または黄銅を併用しても良い。 In addition, the present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, and can be implemented with appropriate modifications without departing from the scope of the invention. The base fiber is not limited to glass fiber, and may be other fiber. Furthermore, TiAl 3, Ti 3 Al, may be used in combination with copper and / or brass with TiAl.
本発明は乾式摩擦材等の摩擦材に利用される。例えば、クラッチまたはブレーキ等に使用されるパッド、ライニング等の摩擦材に利用される。 The present invention is used for a friction material such as a dry friction material. For example, it is used for friction materials such as pads and linings used for clutches and brakes.
１は摩擦材、２はクラッチハブ、３はクッショニングプレート、４は固定具を示す。 1 is a friction material, 2 is a clutch hub, 3 is a cushioning plate, 4 is a fixture.
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