JP2009221400A - Friction material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両のディスクロータやドラムに摺接させて用いるブレーキパッドやブレーキライニング、及び各種産業機械のクラッチフェーシング等の摩擦材に関し、特に、熱分解時に吸熱反応が生じる難燃材料を配合して耐熱性を向上させた摩擦材に関する。 The present invention relates to a friction material such as a brake pad and a brake lining used in sliding contact with a disk rotor or a drum of a vehicle, and a clutch facing of various industrial machines, in particular, a flame retardant material that generates an endothermic reaction during thermal decomposition is blended. It is related with the friction material which improved heat resistance.
近年、エンジンの高出力化、高速化等の車両の性能向上に伴い、自動車のブレーキパッド等として使用される摩擦材に対する負荷は従来と比べて大幅に増大している。摩擦材はディスクロータ等の相手材と摺接する摩擦熱によって温度が上昇するので、高い負荷が作用するほど高温になり、摩擦材の使用環境は高温化してきている。一般的に、摩擦材には結合剤としてのバインダー樹脂や、ダンピング特性等を向上させるためのカシューダスト等の有機材料が配合されている。これらの有機材料は、摩擦材が高温となることで熱分解し、ガスが発生する。有機材料から分解ガスが発生すると、ブレーキの効き（摩擦係数）が急激に悪化するフェード現象が生じてしまう。したがって、摩擦材には高い耐熱性が要求され、当該耐熱性の向上は摩擦材にとって重要な課題の１つである。 In recent years, with the improvement in vehicle performance such as higher output and higher speed of the engine, the load on the friction material used as a brake pad or the like of an automobile has been greatly increased as compared with the prior art. Since the temperature of the friction material rises due to frictional heat that comes into sliding contact with a mating material such as a disk rotor, the temperature of the friction material increases as a high load is applied, and the usage environment of the friction material is increasing. Generally, the friction material is blended with a binder resin as a binder and an organic material such as cashew dust for improving damping characteristics and the like. These organic materials are thermally decomposed and generate gas when the friction material becomes high temperature. When the decomposition gas is generated from the organic material, a fade phenomenon in which the effectiveness (friction coefficient) of the brake rapidly deteriorates occurs. Therefore, high heat resistance is required for the friction material, and the improvement of the heat resistance is one of the important issues for the friction material.
そこで、吸熱反応により耐熱性を上げる難燃材料として、水酸化アルミニウムや水酸化マグネシウムなどの水酸化物を、合計３〜３０ｗｔ％含有させた摩擦材として特許文献１がある。水酸化アルミニウムや水酸化マグネシウムは結晶水を含み（例えば、水酸化アルミニウムは結晶水として付着水分を０．０５〜０．３重量％含む）、脱水分解時に大きな吸熱を伴う。その結果、摩擦材の摩擦熱の一部を吸熱することで摺動時の過熱を抑制し、これにより有機材料の熱分解すなわち分解ガスの発生が抑制されるので、フェードの発生も抑制される。 Therefore, Patent Document 1 discloses a friction material containing a total of 3 to 30 wt% of hydroxides such as aluminum hydroxide and magnesium hydroxide as a flame retardant material that improves heat resistance by an endothermic reaction. Aluminum hydroxide and magnesium hydroxide contain water of crystallization (for example, aluminum hydroxide contains 0.05 to 0.3% by weight of adhering water as crystallization water), and is accompanied by a large endotherm during dehydration decomposition. As a result, by absorbing part of the frictional heat of the friction material, overheating at the time of sliding is suppressed, thereby suppressing the thermal decomposition of the organic material, that is, the generation of decomposition gas, and the generation of fade is also suppressed. .
ところが、これらの難燃材料は４００℃未満で温度上昇を抑制させる吸熱反応が終了してしまい、４００℃以上のフェード温度下においては、その有機材料分解抑制効果が得られなかった。具体的には、水酸化アルミニウムは２００〜３００℃で吸熱分解し、水酸化マグネシウムは３６０°程度で吸熱分解する。 However, these flame retardant materials end the endothermic reaction that suppresses the temperature rise at less than 400 ° C., and the organic material decomposition suppression effect cannot be obtained at a fade temperature of 400 ° C. or higher. Specifically, aluminum hydroxide undergoes endothermic decomposition at 200 to 300 ° C., and magnesium hydroxide undergoes endothermic decomposition at about 360 °.
そこで、本発明は上記課題を解決するものであって、５００℃以上のようなより高温域においても有機材料の分解抑制が可能な摩擦材を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention solves the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a friction material capable of suppressing decomposition of an organic material even in a higher temperature range such as 500 ° C. or higher.
本発明の摩擦材は、Ａｌ２Ｏ３・ｎＨ２Ｏで表されるアルミナ水和物を含有することを特徴とする。なお、一般的には水酸化アルミニウムもアルミナ水和物の概念に含まれ得るが、本発明においては、Ａｌ２Ｏ３・ｎＨ２Ｏとは異なる水酸化アルミニウムはアルミナ水和物の概念に含まれない。このようなアルミナ水和物としては、結晶質構造の一水和物（ｎ＝１）又は三水和物（ｎ＝３）であることが好ましい。このとき、アルミナ水和物の含有量を、少なくとも０．５〜２０．５ｖｏｌ％とする。 The friction material of the present invention is characterized by containing an alumina hydrate represented by Al 2 O 3 .nH 2 O. In general, aluminum hydroxide can also be included in the concept of alumina hydrate, but in the present invention, aluminum hydroxide different from Al 2 O 3 .nH 2 O is included in the concept of alumina hydrate. I can't. Such alumina hydrate is preferably a monohydrate (n = 1) or a trihydrate (n = 3) of a crystalline structure. At this time, the content of the alumina hydrate is at least 0.5 to 20.5 vol%.
Ａｌ２Ｏ３・ｎＨ２Ｏで表されるアルミナ水和物を含有することを前提として、さらに、摩擦材が水酸化アルミニウム及び／又は水酸化マグネシウムを含有することが好ましい。このとき、水酸化アルミニウムの含有量を少なくとも０．５〜２０．５ｖｏｌ％とし、水酸化マグネシウムの含有量を少なくとも０．５〜２０．５ｖｏｌ％とする。好ましくは、アルミナ水和物の含有量が５．５〜１６．０ｖｏｌ％であり、水酸化アルミニウムの含有量が５．５〜１６．０ｖｏｌ％であり、水酸化マグネシウムの含有量が５．５〜１６．０ｖｏｌ％である。さらに、アルミナ水和物、水酸化アルミニウム、及び水酸化マグネシウムが、それぞれ同量含有されていることが好ましい。 It is preferable that the friction material further contains aluminum hydroxide and / or magnesium hydroxide on the premise that the alumina hydrate represented by Al 2 O 3 .nH 2 O is contained. At this time, the content of aluminum hydroxide is at least 0.5 to 20.5 vol%, and the content of magnesium hydroxide is at least 0.5 to 20.5 vol%. Preferably, the content of alumina hydrate is 5.5 to 16.0 vol%, the content of aluminum hydroxide is 5.5 to 16.0 vol%, and the content of magnesium hydroxide is 5.5. ˜16.0 vol%. Furthermore, it is preferable that the same amounts of alumina hydrate, aluminum hydroxide, and magnesium hydroxide are contained.
本発明によれば、Ａｌ２Ｏ３・ｎＨ２Ｏで表されるアルミナ水和物を必須成分として含有している。このようなアルミナ水和物の脱水分解温度すなわち吸熱分解温度は、５００℃以上である。したがって、５００℃以上のような高温域においても有機材料の分解抑制が可能となる。すなわち、摩擦材の耐熱性が向上し、より高温域においても良好な摩擦係数を確保できる。 According to the present invention, containing an alumina hydrate represented by Al 2 O 3 · nH 2 O as an essential component. Such an alumina hydrate has a dehydration decomposition temperature, that is, an endothermic decomposition temperature of 500 ° C. or more. Therefore, it is possible to suppress the decomposition of the organic material even in a high temperature range such as 500 ° C. or higher. That is, the heat resistance of the friction material is improved, and a good friction coefficient can be secured even in a higher temperature range.
アルミナ水和物が結晶質構造の一水和物又は三水和物であれば、強度や耐摩耗性等の摩擦材に必要な基本的特性を良好に担保できる。また、アルミナ水和物の含有量が０．５〜２０．５ｖｏｌ％であれば、５００℃以上のような高温域における摩擦係数を確保しながら、耐摩耗性も向上する。 If the alumina hydrate is a monohydrate or trihydrate of a crystalline structure, the basic characteristics required for the friction material such as strength and wear resistance can be favorably secured. Moreover, if content of an alumina hydrate is 0.5-20.5 vol%, wear resistance will also improve, ensuring the friction coefficient in a high temperature range like 500 degreeC or more.
アルミナ水和物に加えて、水酸化アルミニウム及び／又は水酸化マグネシウムを、それぞれ０．５〜２０．５ｖｏｌ％含有していれば、２００〜４００℃における有機材料の分解抑制効果も確保できる。さらに、アルミナ水和物、水酸化アルミニウム、及び水酸化マグネシウムの含有量が、それぞれ５．５〜１６．０ｖｏｌ％であれば有機材料の分解抑制効果が高く、より確実に摩擦係数を確保しながら耐摩耗性も向上できる。 If the aluminum hydroxide and / or magnesium hydroxide is contained in an amount of 0.5 to 20.5 vol% in addition to the alumina hydrate, the effect of suppressing the decomposition of the organic material at 200 to 400 ° C. can be secured. Furthermore, if the contents of alumina hydrate, aluminum hydroxide, and magnesium hydroxide are 5.5 to 16.0 vol%, respectively, the organic material decomposition suppression effect is high, while ensuring the coefficient of friction more reliably. Abrasion resistance can also be improved.
アルミナ水和物、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムは、それぞれ脱水分解温度が異なることから、それぞれ有機材料の分解抑制効果を発揮する温度域も異なる。すなわち、アルミナ水和物、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムは、それぞれ特有の温度域において有機材料の分解抑制効果を発揮し、同じ温度域において２種以上が同時に有機材料の分解抑制効果を発揮することはあまりない。したがって、アルミナ水和物、水酸化アルミニウム、及び水酸化マグネシウムがそれぞれ同量含有されていれば、各材料に応じた温度域において有機材料の分解抑制効果に優劣が生じないので、２００℃から５００℃を超える広い温度域において確実かつ良好に有機材料の分解抑制効果を担保できる。 Since alumina hydrate, aluminum hydroxide, and magnesium hydroxide have different dehydration decomposition temperatures, the temperature ranges that exhibit the effect of suppressing the decomposition of organic materials are also different. That is, alumina hydrate, aluminum hydroxide, and magnesium hydroxide each exhibit an organic material decomposition inhibitory effect in a specific temperature range, and at least two types simultaneously exhibit an organic material decomposition inhibitory effect in the same temperature range. Not much. Therefore, if the same amounts of alumina hydrate, aluminum hydroxide, and magnesium hydroxide are contained, there is no superiority or inferiority in the decomposition suppression effect of the organic material in the temperature range corresponding to each material. The effect of inhibiting the decomposition of organic materials can be ensured reliably and well in a wide temperature range exceeding ℃.
本発明の摩擦材は、自動車や列車などの各種車両のディスクロータやドラムに接触させて用いるブレーキパッドやブレーキライニング、および各種産業機械のクラッチフェーシング用の摩擦材として適用できる。本発明における摩擦材の基本的組成は、公知の摩擦材と同様とすればよい。具体的には、繊維基材と結合剤とを必須成分としながら、耐熱性、耐摩耗性、ダンピング性、摩擦係数、低相手材攻撃性、及び強度などの摩擦材で必要とされる各種特性を向上させることを目的として潤滑材や研削材を含有することが好ましく、さらにその他の充填材も含有する。なお、本発明の摩擦材は、環境や人体への悪影響が懸念されるアスベストを含有しない、ノンアスベスト（非石綿）摩擦材（ＮＡＯ材）としている。 The friction material of the present invention can be applied as a friction material for brake pads and brake linings used in contact with disk rotors and drums of various vehicles such as automobiles and trains, and clutch facings of various industrial machines. The basic composition of the friction material in the present invention may be the same as that of a known friction material. Specifically, various properties required for friction materials such as heat resistance, wear resistance, damping properties, friction coefficient, low mating material aggressiveness, and strength while using fiber base material and binder as essential components It is preferable to contain a lubricant and an abrasive for the purpose of improving the hardness, and further contain other fillers. Note that the friction material of the present invention is a non-asbestos (non-asbestos) friction material (NAO material) that does not contain asbestos, which may cause adverse effects on the environment and the human body.
［繊維基材］
繊維基材としては、従来から摩擦材に使用されているものであれば、特に限定されることなく使用できる。具体的には、アラミド樹脂，ポリエステル樹脂，カオウール等からなる合成樹脂繊維、パルプ等からなる天然繊維、スチール，ステンレス，鋳鉄，銅，真鍮，青銅、アルミニウム等からなる金属繊維、チタン酸カリウム，ガラス，ロックウール，ウォラストナイト等からなる無機繊維などが挙げられる。これらの繊維基材は、１種のみを単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。一般的に、有機繊維は基本繊維となり、金属繊維や無機繊維は補強繊維として使用される。したがって、有機繊維と金属繊維及び／又は無機繊維とを組み合わせることが好ましい。
[Fiber base]
As a fiber base material, if it is conventionally used for a friction material, it can be used without being specifically limited. Specifically, synthetic resin fiber made of aramid resin, polyester resin, kao wool, natural fiber made of pulp, metal fiber made of steel, stainless steel, cast iron, copper, brass, bronze, aluminum, etc., potassium titanate, glass , Inorganic fibers made of rock wool, wollastonite and the like. These fiber base materials may be used alone or in combination of two or more. In general, organic fibers become basic fibers, and metal fibers and inorganic fibers are used as reinforcing fibers. Therefore, it is preferable to combine organic fibers with metal fibers and / or inorganic fibers.
［結合剤］
結合剤は、繊維基材と後述の充填材等とを結着させるものであって、バインダー樹脂とも称される。結合剤としては、従来から摩擦材に使用されている各種熱硬化性樹脂やゴムを、特に限定されることなく使用できる。熱硬化性樹脂としては、例えばフェノール樹脂，イミド樹脂，ゴム変性フェノール樹脂，メラミン樹脂，エポキシ樹脂などが挙げられる。ゴムとしては、ＮＢＲ，ニトリルゴム，アクリルゴムなどを挙げられる。中でも、耐熱性が良好なフェノール樹脂が好適である。これらの結合剤は、１種のみを単独で使用することもできるし、２種以上を混合して使用することもできる。
[Binder]
The binder binds the fiber base material to the filler described later and is also referred to as a binder resin. As the binder, various thermosetting resins and rubbers conventionally used for friction materials can be used without any particular limitation. Examples of the thermosetting resin include phenol resin, imide resin, rubber-modified phenol resin, melamine resin, and epoxy resin. Examples of rubber include NBR, nitrile rubber, and acrylic rubber. Among them, a phenol resin having good heat resistance is preferable. These binders can be used alone or in combination of two or more.
［潤滑材］
潤滑材は、主として摩擦材とディスクロータ等の相手材との間でメタルキャッチが発生することを防ぐものであって、従来から摩擦材に使用されているものであれば、特に限定されることなく使用できる。具体的には、カシューダスト，ラバーダスト，レジンダスト，フリクションダスト等の有機ダストや、グラファイト，弾性黒鉛等を挙げることができる。これらの潤滑材は、１種のみを単独で使用することもできるし、２種以上を混合して使用することもできる。
[Lubricant]
The lubricant is mainly limited to prevent the occurrence of metal catch between the friction material and the mating material such as the disk rotor, as long as it is conventionally used for the friction material. Can be used without Specific examples include organic dust such as cashew dust, rubber dust, resin dust, friction dust, graphite, elastic graphite, and the like. These lubricants can be used alone or in a combination of two or more.
［研削材］
研削材は、制動時に摩擦材中の金属成分が溶融することで相手材表面に形成されるトランスファーフィルムを研削するものであって、アブレシブ材とも称される。このような研削材としても、従来から摩擦材に使用されているものであれば特に限定されることなく使用でき、例えばアルミナ、酸化ジルコニウム、珪酸ジルコニウム、酸化マグネシウムなどを挙げることができる。これらの研削材は、１種のみを単独で使用することもできるし、２種以上を混合して使用することもできる。
[Grinding material]
The abrasive is used to grind the transfer film formed on the surface of the counterpart material by melting the metal component in the friction material during braking, and is also referred to as an abrasive material. Such an abrasive can be used without particular limitation as long as it is conventionally used for a friction material, and examples thereof include alumina, zirconium oxide, zirconium silicate, and magnesium oxide. These abrasives can be used alone or in a combination of two or more.
［充填材］
その他充填材は、主として摩擦材の各種特性を効果的に発揮できるよう調整するために配合されるものであり、摩擦調整材とも称される。このような充填材としては、従来から摩擦材に使用されているものであれば特に限定されることなく使用できる。具体的には、珪酸カルシウム，ドロマイト，硫酸カルシウム，炭酸カルシウム，水酸化カルシウム等のＣａＯ化合物、チタン酸アルカリ金属塩，チタン酸アルカリ金属・第２属元素塩等のチタン酸化物、酸化鉄，青銅，黄銅，銅などの金属粉末、氷晶石、雲母（マイカ）、カオリン、タルク、ゾノトライト、バーミキュライト、二硫化モリブデン，三硫化アンチモン，硫化スズ，二硫化亜鉛，硫化鉄，硫化鉛等の金属硫化物、窒化ホウ素などを挙げることができる。これら充填材は、１種のみを単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。一般的には２種以上が混合使用される。なお、上記潤滑材や研削材も、大きな意味では充填材に含まれる。
[Filler]
The other fillers are mainly blended for adjustment so that various characteristics of the friction material can be effectively exhibited, and are also referred to as friction adjustment materials. Such a filler can be used without particular limitation as long as it is conventionally used for a friction material. Specifically, CaO compounds such as calcium silicate, dolomite, calcium sulfate, calcium carbonate, calcium hydroxide, titanium oxide alkali metal salt, alkali metal titanate / secondary element salt, etc., iron oxide, bronze , Metal powders such as brass and copper, cryolite, mica (mica), kaolin, talc, zonotlite, vermiculite, molybdenum disulfide, antimony trisulfide, tin sulfide, zinc disulfide, iron sulfide, lead sulfide, etc. And boron nitride. These fillers may be used alone or in combination of two or more. Generally, two or more kinds are used in combination. In addition, the lubricant and the abrasive are included in the filler in a large sense.
そのうえで、本発明の大きな特徴として、摩擦材中に一般式Ａｌ２Ｏ３・ｎＨ２Ｏで表されるアルミナ水和物を必須成分として含有している。上記の式中、ｎの値が１である場合はベーマイト構造のアルミナ水和物を表し、ｎが１を越え３未満である場合は擬ベーマイト構造（ゲル状）のアルミナ水和物を表し、ｎが３を超える場合は非晶質構造のアルミナ水和物を表す。中でも、結晶質構造を有するｎ＝１のベーマイトやダイアスポア、ｎ＝３のジプサイトやバイヤライトが好ましい。アルミナ水和物がゲル状ないし非晶質構造であれば、摩擦材の成形が不可能であるか、可能であっても耐摩耗性や強度などの各種性能が著しく低下する。吸熱反応温度が５００℃以上であるアルミナ水和物を添加することで、有機物の分解抑制温度範囲が拡大する。これにより、有機材料（特にバインダー樹脂）の分解抑制温度が従来よりも上昇し、摩擦材の耐熱性を向上させることが出来きる。すなわち、アルミナ水和物も、水酸化アルミニウムや水酸化マグネシウム等と同様に結晶水を含み、５００℃以上の温度域における脱水分解時に大きな吸熱を伴う。その結果、摩擦材の摩擦熱の一部を吸熱することで摺動時の過熱を抑制し、これにより有機材料の熱分解すなわち分解ガスの発生が抑制され、延いてはフェードの発生も抑制される。 In addition, as a major feature of the present invention, the friction material contains an alumina hydrate represented by the general formula Al 2 O 3 .nH 2 O as an essential component. In the above formula, when the value of n is 1, it represents a boehmite structure alumina hydrate, and when n is more than 1 and less than 3, it represents a pseudo boehmite structure (gel-form) alumina hydrate, When n exceeds 3, it represents an amorphous hydrated alumina. Among these, n = 1 boehmite and diaspore having a crystalline structure, and n = 3 dipsite and bayerite are preferable. If the alumina hydrate has a gel-like or amorphous structure, the friction material cannot be molded, or even if it is possible, various performances such as wear resistance and strength are remarkably lowered. By adding alumina hydrate having an endothermic reaction temperature of 500 ° C. or higher, the organic substance decomposition suppression temperature range is expanded. Thereby, the decomposition suppression temperature of organic material (especially binder resin) rises conventionally, and it can improve the heat resistance of a friction material. That is, the alumina hydrate also contains water of crystallization similarly to aluminum hydroxide, magnesium hydroxide and the like, and has a large endotherm during dehydration decomposition in a temperature range of 500 ° C. or higher. As a result, by absorbing a part of the frictional heat of the friction material, it suppresses overheating during sliding, thereby suppressing the thermal decomposition of the organic material, that is, the generation of decomposition gas, and also the generation of fade. The
アルミナ水和物は、アルミニウムイソプロポキシド等のアルミニウムアルコキシドの加水分解、アルミニウム塩のアルカリによる中和、又はアルミン酸塩の加水分解等の公知の製造方法により得られる。アルミニウムアルコキシドとしてはイソプロポキシド、２−ブトキシド等が挙げられる。アルミニウムの無機塩またはその水和物を原料として使用する場合は、その原料として、例えば塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、アンモニウムミョウバン、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、水酸化アルミニウム等の無機塩およびその水和物を挙げることができる。アルミナ水和物の形状は、繊維状、針状、球状、棒状等のいずれでもよいが、好ましくは球状（粉状、粒状）である。 The alumina hydrate can be obtained by a known production method such as hydrolysis of aluminum alkoxide such as aluminum isopropoxide, neutralization of aluminum salt with alkali, or hydrolysis of aluminate. Examples of the aluminum alkoxide include isopropoxide and 2-butoxide. When an inorganic salt of aluminum or a hydrate thereof is used as a raw material, examples of the raw material include aluminum chloride, aluminum nitrate, aluminum sulfate, polyaluminum chloride, ammonium alum, sodium aluminate, potassium aluminate, aluminum hydroxide, etc. And inorganic salts thereof and hydrates thereof. The shape of the alumina hydrate may be any of a fibrous shape, a needle shape, a spherical shape, a rod shape, and the like, but is preferably a spherical shape (powdered or granular).
アルミナ水和物の含有量は、摩擦材全量基準で０．５〜２０．５ｖｏｌ％とする。アルミナ水和物の含有量が０．５ｖｏｌ％未満では、５００℃以上の温度域における有機材料分解抑制効果が得られないため摩擦係数が低く、摩擦材の耐摩耗性も低下する。一方、アルミナ水和物の含有量が２０．５ｖｏｌ％を超えると、有機材料分解抑制効果は高いが、摩擦材の耐摩耗性が低下する傾向にある。これは、アルミナ水和物の結晶水が取れた酸化物が、研削材として作用する効果が高くなることに起因すると考えられる。すなわち、アルミナ水和物から結晶水が取れるとモース硬度の高いアルミナが残り、当該アルミナによって摩擦材に働くせん断力が増大することで、摩耗し易くなると考えられる。好ましくは、アルミナ水和物の含有量が、摩擦材全量基準で５．５〜１６．０ｖｏｌ％であり、より好ましくは７．５〜１１ｖｏｌ％である。 The content of the alumina hydrate is 0.5 to 20.5 vol% based on the total amount of the friction material. When the content of the alumina hydrate is less than 0.5 vol%, the effect of suppressing the decomposition of the organic material in the temperature range of 500 ° C. or higher cannot be obtained, so the friction coefficient is low and the wear resistance of the friction material is also lowered. On the other hand, when the content of alumina hydrate exceeds 20.5 vol%, the organic material decomposition suppressing effect is high, but the wear resistance of the friction material tends to be reduced. This is considered to be due to the fact that the oxide from which the crystal water of alumina hydrate is removed has a higher effect of acting as an abrasive. That is, when crystal water is removed from the alumina hydrate, alumina having high Mohs hardness remains, and the shear force acting on the friction material is increased by the alumina, so that it is considered that the alumina hydrate is easily worn. Preferably, the content of alumina hydrate is 5.5 to 16.0 vol%, more preferably 7.5 to 11 vol%, based on the total amount of the friction material.
上記アルミナ水和物に加えて、さらに水酸化アルミニウム及び／又は水酸化マグネシウムを含有することが好ましい。より好ましくは、水酸化アルミニウム及び水酸化マグネシウムの双方を含有させる。水酸化アルミニウムの熱分解による吸熱反応は２００〜３００℃程度で生じ、水酸化マグネシウムの熱分解による吸熱反応は３００〜４００℃程度で生じるので、これらをアルミナ水和物と共に含有していることで、２００〜４００℃程度の温度範囲における有機材料分解抑制効果、すなわち当該温度域における耐摩耗性も向上する。 In addition to the alumina hydrate, it is preferable to further contain aluminum hydroxide and / or magnesium hydroxide. More preferably, both aluminum hydroxide and magnesium hydroxide are contained. The endothermic reaction due to the thermal decomposition of aluminum hydroxide occurs at about 200 to 300 ° C, and the endothermic reaction due to the thermal decomposition of magnesium hydroxide occurs at about 300 to 400 ° C. The organic material decomposition inhibiting effect in the temperature range of about 200 to 400 ° C., that is, the wear resistance in the temperature range is also improved.
水酸化アルミニウムの含有量は、摩擦材全量基準で０．５〜２０．５ｖｏｌ％とする。水酸化アルミニウムの含有量が０．５ｖｏｌ％未満では、２００〜３００℃程度の温度域における有機材料分解抑制効果が得られず、当該温度域においての摩擦係数が大きく低下する。一方、水酸化アルミニウムの含有量が２０．５ｖｏｌ％を超えると、２００〜３００℃程度の温度域における有機材料分解抑制効果は高いが、摩擦材の耐摩耗性が低下するおそれがある。その理由はアルミナ水和物と同様である。好ましくは、水酸化アルミニウムの含有量が、摩擦材全量基準で５．５〜１６．０ｖｏｌ％であり、より好ましくは７．５〜１１ｖｏｌ％である。また、水酸化マグネシウムの含有量は、摩擦材全量基準で０．５〜２０．５ｖｏｌ％とする。水酸化マグネシウムの含有量が０．５ｖｏｌ％未満では、３００〜４００℃程度の温度域における有機材料分解抑制効果が得られず、当該温度域においての摩擦係数が大きく低下する。一方、水酸化マグネシウムの含有量が２０．５ｖｏｌ％を超えると、３００〜４００℃程度の温度域における有機材料分解抑制効果は高いが、摩擦材の耐摩耗性が低下する。好ましくは、水酸化マグネシウムの含有量が、摩擦材全量基準で５．５〜１６．０ｖｏｌ％であり、より好ましくは７．５〜１１ｖｏｌ％である。 The content of aluminum hydroxide is 0.5 to 20.5 vol% based on the total amount of the friction material. When the content of aluminum hydroxide is less than 0.5 vol%, the organic material decomposition suppressing effect in the temperature range of about 200 to 300 ° C. cannot be obtained, and the friction coefficient in the temperature range is greatly reduced. On the other hand, when the content of aluminum hydroxide exceeds 20.5 vol%, the organic material decomposition suppressing effect in the temperature range of about 200 to 300 ° C. is high, but the wear resistance of the friction material may be reduced. The reason is the same as that of alumina hydrate. Preferably, the content of aluminum hydroxide is 5.5 to 16.0 vol%, more preferably 7.5 to 11 vol%, based on the total amount of the friction material. Moreover, content of magnesium hydroxide shall be 0.5-20.5 vol% on the friction material whole quantity basis. When the magnesium hydroxide content is less than 0.5 vol%, the organic material decomposition suppressing effect in the temperature range of about 300 to 400 ° C. cannot be obtained, and the friction coefficient in the temperature range is greatly reduced. On the other hand, when the content of magnesium hydroxide exceeds 20.5 vol%, the organic material decomposition suppressing effect in the temperature range of about 300 to 400 ° C. is high, but the wear resistance of the friction material is lowered. Preferably, the magnesium hydroxide content is 5.5 to 16.0 vol%, more preferably 7.5 to 11 vol%, based on the total amount of the friction material.
さらに、アルミナ水和物、水酸化アルミニウム、及び水酸化マグネシウムが、それぞれ同量含有されていることがより好ましい。この場合、アルミナ水和物、水酸化アルミニウム、及び水酸化マグネシウムを合計した含有量は、摩擦材全量基準で１．５〜６１．５％とする。好ましくは１６〜５０ｖｏｌ％であり、より好ましくは２２〜３５ｖｏｌ％である。 Furthermore, it is more preferable that the same amounts of alumina hydrate, aluminum hydroxide, and magnesium hydroxide are contained. In this case, the total content of alumina hydrate, aluminum hydroxide, and magnesium hydroxide is 1.5 to 61.5% based on the total amount of the friction material. Preferably it is 16-50 vol%, More preferably, it is 22-35 vol%.
［製造方法］
摩擦材は、以下の製造方法により成形される。まず、繊維基材、結合剤、充填材、及び必要に応じて潤滑材、研削材を適宜所定の組成割合で計量し、計量された各材料を混合機にて乾式混合を行い、摩擦材用組成物とする。混合には、ユニバーサルミキサー、レーディゲミキサー、アイリッヒミキサーなどを用いて行う。この場合、混合中に材料の偏析が発生しないように混合条件を定める。次に、混合された摩擦材用組成物を混合機より取り出し、秤量して所定量取り分け、取り分けられた所定量の摩擦材用組成物を熱成形金型に投入し、熱成形を行う。この場合の熱成形温度は金型表面で１３０〜１８０℃、熱成形圧力は成形される摩擦材一枚当たり１０〜４０ＭＰａ、熱成形時間３〜１０分で行い、熱成形体を得る。熱成形を行う場合、成形前に別の型を用いて予備成形した予備成形体を用いてもよい。作成された熱成形体は、熱処理を行い硬化させる。熱処理条件は、炉内温度１８０〜３００℃、放置時間２〜８時間で行い、摩擦材となる。このように成形された摩擦材は、必要に応じて塗装を行った後、摩擦面側を研磨し、所定の厚さに仕上げ製品となる。
[Production method]
The friction material is formed by the following manufacturing method. First, the fiber base material, binder, filler, and if necessary, the lubricant and the abrasive are weighed appropriately at a predetermined composition ratio, and each of the weighed materials is dry-mixed with a mixer to be used for the friction material. It is set as a composition. Mixing is performed using a universal mixer, a Laedige mixer, an Eirich mixer, or the like. In this case, the mixing conditions are determined so that segregation of materials does not occur during mixing. Next, the mixed composition for a friction material is taken out from the mixer, weighed and separated into a predetermined amount, and a predetermined amount of the separated composition for a friction material is put into a thermoforming mold to perform thermoforming. In this case, the thermoforming temperature is 130 to 180 ° C. on the mold surface, the thermoforming pressure is 10 to 40 MPa per one friction material to be molded, and the thermoforming time is 3 to 10 minutes to obtain a thermoformed body. When performing thermoforming, you may use the preforming body preformed using another type | mold before shaping | molding. The produced thermoformed body is cured by heat treatment. The heat treatment is performed at a furnace temperature of 180 to 300 ° C. and a standing time of 2 to 8 hours to become a friction material. The friction material thus formed is coated as necessary, and then the friction surface side is polished to obtain a finished product with a predetermined thickness.
＜熱分析試験＞
まず、アルミナ水和物、水酸化アルミニウム、及び水酸化マグネシウムの熱分析挙動についての確認試験を行った。アルミナ一水和物のベーマイト、水酸化アルミニウム、及び水酸化マグネシウムをそれぞれ１０ｍｇ秤量し、これらを混合して、加熱炉内において昇温速度２０℃／ｍｉｎ、ホールド温度を７００℃として、熱分解挙動を計測した。その減少残量率（ＴＧＡ）変化と電圧差（ＤＴＡ）変化の結果を図１に示す。
<Thermal analysis test>
First, the confirmation test about the thermal analysis behavior of alumina hydrate, aluminum hydroxide, and magnesium hydroxide was conducted. 10 mg each of alumina monohydrate boehmite, aluminum hydroxide, and magnesium hydroxide were weighed and mixed to obtain a thermal decomposition behavior in a heating furnace at a heating rate of 20 ° C / min and a hold temperature of 700 ° C. Was measured. FIG. 1 shows the results of the change in remaining amount (TGA) and the voltage difference (DTA).
図１の結果から、水酸化アルミニウムは約３００℃で熱分解が終了し、水酸化マグネシウムは約４００℃で熱分解が終了し、アルミナ水和物は約５５０℃で熱分解が終了することが確認できた。これにより、水酸化アルミニウムや水酸化マグネシウムに加えて、さらにアルミナ水和物を摩擦材に配合することで、有機材料の分解抑制温度範囲を５００℃以上にまで拡大でき、摩擦材の耐熱性を向上させることが出来きることがわかった。 From the results shown in FIG. 1, the thermal decomposition of aluminum hydroxide is completed at about 300 ° C., the thermal decomposition of magnesium hydroxide is completed at about 400 ° C., and the thermal decomposition of alumina hydrate is completed at about 550 ° C. It could be confirmed. By adding alumina hydrate to the friction material in addition to aluminum hydroxide and magnesium hydroxide, the decomposition suppression temperature range of the organic material can be expanded to 500 ° C or more, and the heat resistance of the friction material can be increased. I found that I could improve it.
＜フェード評価試験＞
次に、難燃材料としてのアルミナ水和物、水酸化アルミニウム、及び水酸化マグネシウムの含有量を種々変更した各種摩擦材（摩擦材１〜１０）を用いて、フェード時の摩擦係数（μ）、及びその時の摩擦材の摩耗量を測定評価した。摩擦材１〜１０の組成を表１に示す。表１中の摩擦材組成を示す数値は、ｖｏｌ％である。表１に示されるように、摩擦材１〜１０は、難燃材料の含有量がそれぞれ異なるが、その他繊維基材、結合剤、充填材などの含有量は一定とし、難燃材料の含有量変化に対しては硫酸バリウムで配合調整した。アルミナ水和物には、一水和物のベーマイトを使用した。
<Fade evaluation test>
Next, using various friction materials (friction materials 1 to 10) with various contents of alumina hydrate, aluminum hydroxide, and magnesium hydroxide as flame retardant materials, the friction coefficient (μ) at the time of fading , And the wear amount of the friction material at that time was measured and evaluated. Table 1 shows the compositions of the friction materials 1 to 10. The numerical value indicating the friction material composition in Table 1 is vol%. As shown in Table 1, the friction materials 1 to 10 have different contents of the flame retardant material, but the contents of the other fiber base material, binder, filler, etc. are constant, and the content of the flame retardant material. The change was adjusted with barium sulfate. Monohydrate boehmite was used as the alumina hydrate.
試験条件は、ＪＡＳＯ Ｃ４０６（自動車ブレーキ装置ダイナモメータ試験方法）に規定される摺り合せと第１フェードの組み合わせにより、２０００ｃｃクラスの乗用車に準じた実施による評価を行い、フェード時の最小摩擦係数（μ）と、摩擦材の摩耗量を測定した。その結果も表１に示す。なお、摩耗量は、評価前後の摩擦材厚さの差とし、摩擦材の内周面４点と外周面４点の計８点で測定した平均値を取った。ＦＢＴは第１フェード評価時のインターバル及びイナーシャの設定で、各緒元毎に設定した。 The test conditions were evaluated by implementation according to a 2000cc class passenger car by a combination of rubbing and first fade specified in JASO C406 (automobile brake device dynamometer test method), and the minimum friction coefficient (μ ) And the wear amount of the friction material. The results are also shown in Table 1. The amount of wear was the difference between the thicknesses of the friction material before and after the evaluation, and the average value measured at a total of 8 points including 4 points on the inner peripheral surface and 4 points on the outer peripheral surface of the friction material was taken. The FBT was set for each specification by setting the interval and inertia at the time of the first fade evaluation.
表１の結果から、アルミナ水和物を含有していない摩擦材１では、フェード時の摩擦係数が低く、摩擦材の摩耗量も多かった。これに対し、アルミナ水和物を含有している摩擦材２〜１０は、フェード時の摩擦係数が高いと共に、摩擦材の摩耗量も少なかった。これにより、アルミナ水和物を含有していることで、５００℃以上の耐熱性が向上することがわかった。但し、アルミナ水和物の含有量が２１ｖｏｌ％の摩擦材１０は、フェード時の摩擦係数は良好であるが、摩擦材摩耗量は摩擦材２〜９に比べて多かった。さらに細かく見ると、摩擦材２〜９の中でも、摩擦材５〜８の結果が良好であり、摩擦材６〜８の結果がより良好であり、摩擦材７の結果が最も良好であった。以上の結果から、アルミナ水和物の含有量は、摩擦材全量基準で０．５〜２０．５ｖｏｌ％とし、５．５〜１６．０ｖｏｌ％が好ましく、７．５〜１１ｖｏｌ％がより好ましいことが導き出せた。 From the results shown in Table 1, the friction material 1 containing no alumina hydrate had a low coefficient of friction during fading and a large amount of friction material wear. On the other hand, the friction materials 2 to 10 containing the alumina hydrate had a high coefficient of friction at the time of fading, and the wear amount of the friction material was small. Thereby, it turned out that the heat resistance of 500 degreeC or more improves by containing an alumina hydrate. However, the friction material 10 having an alumina hydrate content of 21 vol% had a good coefficient of friction during fading, but the friction material wear was greater than that of the friction materials 2-9. From a closer look, among the friction materials 2 to 9, the results of the friction materials 5 to 8 were good, the results of the friction materials 6 to 8 were better, and the result of the friction material 7 was the best. From the above results, the content of alumina hydrate is 0.5 to 20.5 vol% based on the total amount of the friction material, preferably 5.5 to 16.0 vol%, more preferably 7.5 to 11 vol%. Could be derived.
Claims (7)
前記水酸化マグネシウムの含有量が０．５〜２０．５ｖｏｌ％である、請求項４に記載の摩擦材。 The aluminum hydroxide content is 0.5-20.5 vol%,
The friction material according to claim 4, wherein a content of the magnesium hydroxide is 0.5 to 20.5 vol%.
前記水酸化アルミニウムの含有量が５．５〜１６．０ｖｏｌ％であり、
前記水酸化マグネシウムの含有量が５．５〜１６．０ｖｏｌ％である、請求項４に記載の摩擦材。 The content of the alumina hydrate is 5.5 to 16.0 vol%,
The aluminum hydroxide content is 5.5 to 16.0 vol%,
The friction material according to claim 4, wherein a content of the magnesium hydroxide is 5.5 to 16.0 vol%.
The friction material according to any one of claims 4 to 6, wherein the same amount of the alumina hydrate, aluminum hydroxide, and magnesium hydroxide is contained.
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