JP2013185016A - Friction material composition, and friction material and friction member using the friction material composition - Google Patents

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真理 光本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a friction material composition, capable of providing a friction material which is excellent in noise characteristics after being left in cold (about 5°C or lower) and can improve each performance of effectiveness, noise and abrasion in a well-balanced manner, and a friction material and a friction member using the friction material composition.SOLUTION: A friction material composition includes: a fibrous base material, a bonding material, an organic filler and an inorganic filler. The friction material composition includes, as the fibrous base material, 1-10 mass% of cellulose fibers having an average fiber length of 0.1-50 μm and an aspect ratio of 1.5 or more. A friction material and a friction member using the friction material composition are also provided.

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、ブレーキライニング等の摩擦材に適した摩擦材組成物、該摩擦材組成物を用いた摩擦材及び摩擦部材に関する。   The present invention relates to a friction material composition suitable for friction materials such as disc brake pads and brake linings used for braking of automobiles, etc., and a friction material and a friction member 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やブレーキライニング等の摩擦材が使用されている。ディスクブレーキパッドやブレーキライニング等の摩擦材は、相手材となるディスクローターやブレーキドラム等と摩擦することによって制動の役割を果たす。そのため摩擦材には、使用条件に応じた適切な摩擦係数及び摩擦係数の安定性(効き特性)が求められるだけでなく、鳴きが発生しにくいこと(鳴き特性)、摩擦材の寿命が長いこと(耐摩耗性)等が要求される。   In automobiles and the like, friction materials such as disc brake pads and brake linings are used for braking. Friction materials such as a disc brake pad and a brake lining play a role of braking by friction with a disc rotor, a brake drum, or the like as a counterpart material. For this reason, the friction material is required not only to have an appropriate friction coefficient and stability of the friction coefficient (effect characteristics) depending on the use conditions, but also to make it difficult for squeal (squeal characteristics) and to have a long life of the friction material. (Abrasion resistance) is required.

ところで、自動車に要求される根本的性能は「走る、曲がる、止まる」である。安全性は勿論、ドライビングの喜びをドライバーが得られるか否かは、これら三つの性能が如何に高いレベルで、かつバランス良く備わっているかによる。近年、自動車技術の向上により、「走る」、「曲がる」に関する特性は大幅に向上している。   By the way, the fundamental performance required for automobiles is “run, turn, stop”. Whether a driver can enjoy the pleasure of driving as well as safety depends on how well these three performances are provided in a well-balanced manner. In recent years, characteristics related to “running” and “turning” have been greatly improved due to improvements in automobile technology.

一方「止まる」に関する特性の一つに鳴き(以下、ブレーキ鳴きともいう)がある。特に近年、ハイブリッド車及び電気自動車の登場により、駆動系機関の静粛性が向上しており、結果として摩擦材の発する鳴きはますます知覚されやすくなってきている。そのため、鳴きを抑制したいという要求特性は高まっている。   On the other hand, squeal (hereinafter also referred to as brake squeal) is one of the characteristics related to “stop”. In particular, with the advent of hybrid vehicles and electric vehicles in recent years, the quietness of the drive train engine has been improved, and as a result, the squeaking of the friction material has become increasingly perceptible. For this reason, there is an increasing demand for suppressing noise.

ブレーキ鳴きが発生する条件は様々であるが、特に低温及び高湿度条件で放置後に、低速及び低減速度で制動を行った際に発生する。例えば朝、一晩放置してあった自動車を発進した後、一回目の制動を行った時等に、ブレーキ鳴きが発生しやすい。また、このような条件(低速及び低減速度で制動を行った時)では、自動車の駆動系機関の静粛性は極めて高く、わずかなブレーキ鳴きであっても容易に知覚されてしまう。   There are various conditions for the occurrence of brake squeal, particularly when braking is performed at a low speed and a reduced speed after being left under low temperature and high humidity conditions. For example, a brake squeal is likely to occur when the first braking is performed after starting a car that has been left overnight in the morning. Also, under such conditions (when braking is performed at a low speed and a reduced speed), the quietness of the driving system engine of the automobile is extremely high, and even a slight brake squeal is easily perceived.

このようなブレーキ鳴きを低減する技術として、低温及び高湿度条件で放置後の摩擦係数を抑制する方法が報告されている。例えば、摩擦材の吸湿を抑制するために疎水性シリカを用いた方法(例えば、特許文献1参照)、結合材として芳香族変性フェノール樹脂を用いた方法(例えば、特許文献2参照)、シリコーン系オイルを含浸した無機質多孔質体からなるシリコーン含侵多孔質体を用いた方法(例えば、特許文献3参照)、摩擦材中の気孔を小さくする方法(例えば、特許文献4参照)、有機系基材と層状粘土鉱物とからなる複合摩擦調整材を用いる方法(例えば、特許文献5参照)が提案されている。
しかし、これらの特許文献1〜5に記載の摩擦材では、5℃以下の非常に低温でのブレーキ鳴きを十分に抑制することは困難であった。
As a technique for reducing such brake squeal, a method for suppressing the coefficient of friction after being left under low temperature and high humidity conditions has been reported. For example, a method using hydrophobic silica to suppress moisture absorption of the friction material (for example, see Patent Document 1), a method using an aromatic-modified phenol resin as a binder (for example, see Patent Document 2), a silicone-based material A method using a silicone-impregnated porous body made of an inorganic porous body impregnated with oil (for example, see Patent Document 3), a method for reducing pores in a friction material (for example, see Patent Document 4), an organic base A method using a composite friction modifier comprising a material and a layered clay mineral has been proposed (for example, see Patent Document 5).
However, in the friction materials described in these Patent Documents 1 to 5, it is difficult to sufficiently suppress brake squeal at a very low temperature of 5 ° C. or less.

また、摩擦材には効き、鳴き及び摩耗のバランスが求められ、鳴き特性のみを改善するだけでは不十分である。しかし、これらの特性は互いにトレードオフの関係になってしまう傾向がある。例えば、鳴き特性の向上を図るために研削材の添加量を減らして摩擦係数を下げると、効き特性が低下してしまう。また、耐摩耗性を向上させるために潤滑材を多く添加しても摩擦係数が低下してしまう。そのため、効き、鳴き及び摩耗の各性能をバランス良く改善することは困難であった。   Further, the friction material is required to have a balance between effectiveness, squealing and wear, and it is not sufficient to improve only the squealing characteristics. However, these characteristics tend to be in a trade-off relationship with each other. For example, if the friction coefficient is lowered by reducing the additive amount of the abrasive in order to improve the squealing characteristics, the effectiveness characteristics are degraded. Further, even if a large amount of lubricant is added to improve wear resistance, the friction coefficient is lowered. For this reason, it has been difficult to improve the performance, squealing, and wear performance in a well-balanced manner.

特開2003−003155号公報JP 2003-003155 A 特開平11−286676号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-286676 特開平10−245544号公報JP-A-10-245544 特開平11−325141号公報JP-A-11-325141 特開2009−173754号公報JP 2009-173754 A

そこで、本発明は、冷間(約5℃以下)放置後の鳴き特性に優れ、かつ、効き、鳴き及び摩耗の各性能をバランス良く改善することのできる摩擦材を与える、摩擦材組成物を提供することを目的とする。また、該摩擦材組成物を用いた摩擦材及び摩擦部材を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention provides a friction material composition that provides a friction material that has excellent squeal characteristics after being left cold (about 5 ° C. or less) and that can improve the performance, squealing, and wear performance in a balanced manner. The purpose is to provide. Another object of the present invention is to provide a friction material and a friction member using the friction material composition.

本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、繊維基材として特定のセルロース繊維を摩擦材組成物に含有させることで、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、次のものに関する。
As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by including specific cellulose fibers as a fiber base material in the friction material composition, and have completed the present invention.
That is, the present invention relates to the following.

1. 繊維基材、結合材、有機充填材及び無機充填材を含む摩擦材組成物であり、繊維基材として平均繊維長が0.1〜50μm、かつアスペクト比が1.5以上のセルロース繊維を1〜10質量%含む摩擦材組成物。
2. セルロース繊維のアスペクト比が1.5〜40である前記1に記載の摩擦材組成物。
3. 前記1又は2に記載の摩擦材組成物を加熱加圧成形した摩擦材。
4. 前記3に記載の摩擦材と裏金とを用いて形成される摩擦部材。
1. A friction material composition comprising a fiber base material, a binder, an organic filler, and an inorganic filler. As the fiber base material, 1 cellulose fiber having an average fiber length of 0.1 to 50 μm and an aspect ratio of 1.5 or more is used. A friction material composition containing 10 mass%.
2. 2. The friction material composition as described in 1 above, wherein the cellulose fiber has an aspect ratio of 1.5 to 40.
3. A friction material obtained by heating and pressing the friction material composition according to 1 or 2 above.
4). 4. A friction member formed using the friction material according to 3 and a back metal.

本発明によれば、自動車用ディスクブレーキパッドやブレーキライニング等の摩擦材に用いた際に、冷間(約5℃以下)放置後の鳴き特性に優れ、かつ、効き、鳴き及び摩耗の各性能をバランス良く改善することのできる、摩擦材組成物を提供することができる。また、本発明によれば、通常使用温度域(約50〜250℃)の鳴き特性にも優れ、耐摩耗性にも優れ、さらに十分な効き特性を有する摩擦材を与える、摩擦材組成物を提供することができる。つまり、本発明によれば、冷間放置後の鳴き特性を改善しつつ、トレードオフの関係になる傾向のある、効き、鳴き及び摩耗の各性能を維持又は改善することのできる、摩擦材組成物を提供することができる。
また、本発明によれば、上記摩擦材組成物を用いることにより、上記特性を有する摩擦材及び摩擦部材を提供することができる。
According to the present invention, when used for a friction material such as an automobile disc brake pad or brake lining, it has excellent squeal characteristics after being left cold (about 5 ° C. or less), and the performance, squealing and wear performances. It is possible to provide a friction material composition capable of improving the balance in a balanced manner. Further, according to the present invention, there is provided a friction material composition that is excellent in squeal characteristics in a normal use temperature range (about 50 to 250 ° C.), excellent in wear resistance, and further provides a friction material having sufficient effect characteristics. Can be provided. In other words, according to the present invention, the friction material composition that can maintain or improve the performance of squealing and wear, which tends to be in a trade-off relationship, while improving the squealing characteristics after being left cold. Things can be provided.
Moreover, according to this invention, the friction material and friction member which have the said characteristic can be provided by using the said friction material composition.

摩擦係数μ−車速V(km/h)負勾配の算出方法を示す概略図である。It is the schematic which shows the calculation method of friction coefficient (micro | micron | mu) -vehicle speed V (km / h) negative gradient.

以下、本発明の摩擦材組成物について詳述する。
なお、本発明の摩擦材組成物、摩擦材及び摩擦部材は、アスベストを含まないものであり、すなわちノンアスベスト摩擦材組成物、ノンアスベスト摩擦材及びノンアスベスト摩擦部材を示す。
Hereinafter, the friction material composition of the present invention will be described in detail.
The friction material composition, friction material and friction member of the present invention do not contain asbestos, that is, non-asbestos friction material composition, non-asbestos friction material and non-asbestos friction member.

<摩擦材組成物>
本発明の摩擦材組成物は、繊維基材、結合材、有機充填材及び無機充填材を含む摩擦材組成物であり、繊維基材として平均繊維長が0.1〜50μm、かつアスペクト比が1.5以上のセルロース繊維を含む。
<Friction material composition>
The friction material composition of the present invention is a friction material composition including a fiber base material, a binder, an organic filler, and an inorganic filler. The fiber base material has an average fiber length of 0.1 to 50 μm and an aspect ratio. Contains 1.5 or more cellulose fibers.

[繊維基材]
本発明の摩擦材組成物は繊維基材を含有する。繊維基材は摩擦材において補強作用を示すものである。繊維基材としては、有機繊維、金属繊維、無機繊維等が挙げられる。
[Fiber base]
The friction material composition of the present invention contains a fiber base material. The fiber base material exhibits a reinforcing action in the friction material. Examples of the fiber base material include organic fibers, metal fibers, and inorganic fibers.

本発明の摩擦材組成物は有機繊維として、平均繊維長が0.1〜50μm、かつアスペクト比が1.5以上であるセルロース繊維を含有する。セルロース繊維とは、木材、草木性植物、古新聞、ダンボール等を原料とする天然の木質繊維である。
セルロース繊維は一般的に300℃付近で熱分解し、摩擦材の摩擦係数を低下させると考えられていた。しかし、本発明者らは、特定の平均繊維長及びアスペクト比を有するセルロース繊維を特定量用いた場合、効き特性を低下させることなく、鳴き特性及び耐摩耗性を向上させることができることを見いだした。
上記特定の平均繊維長及びアスペクト比を有するセルロース繊維を用いた場合、摩擦材の弾性率が低下して制振性が向上すると共に、セルロース繊維の熱分解によって生じる分解物及び緻密な気孔により摺動面(例えば、摩擦材がブレーキローターと接する面)が安定化し、その結果、効き特性を損なうことなく、耐摩耗性を向上させ、さらに鳴き特性を向上させることができると考えられる。より詳細には、本発明で用いるセルロース繊維は200℃付近で熱分解を開始することから、当該セルロース繊維よりも熱分解温度が高い、例えばアラミド繊維等のその他有機繊維と比較して、その熱分解物が摩擦材中に多く残存することとなる。これらの熱分解物は相手材(例えばブレーキローター)に用いられる材質よりもモース硬度が低く、摺動面に介在することで摺動面を安定化させるため、耐摩耗性が向上すると考えられる。
The friction material composition of the present invention contains, as organic fibers, cellulose fibers having an average fiber length of 0.1 to 50 μm and an aspect ratio of 1.5 or more. Cellulose fibers are natural wood fibers made from wood, vegetative plants, old newspapers, cardboard and the like.
Cellulose fibers were generally considered to thermally decompose at around 300 ° C. and reduce the friction coefficient of the friction material. However, the present inventors have found that when a specific amount of cellulose fiber having a specific average fiber length and aspect ratio is used, the squealing characteristics and the wear resistance can be improved without deteriorating the effectiveness characteristics. .
When cellulose fibers having the above-mentioned specific average fiber length and aspect ratio are used, the elastic modulus of the friction material is lowered and vibration damping is improved, and the degradation products generated by thermal decomposition of the cellulose fibers and the dense pores cause sliding. It is considered that the moving surface (for example, the surface where the friction material contacts the brake rotor) is stabilized, and as a result, the wear resistance can be improved and the squealing property can be further improved without impairing the effectiveness characteristics. More specifically, since the cellulose fiber used in the present invention starts thermal decomposition at around 200 ° C., its thermal decomposition temperature is higher than that of the cellulose fiber, for example, compared with other organic fibers such as aramid fiber. Many decomposition products remain in the friction material. These pyrolysates have a Mohs hardness lower than that of the material used for the counterpart material (for example, brake rotor), and stabilize the sliding surface by being interposed in the sliding surface. Therefore, it is considered that the wear resistance is improved.

本発明で用いられるセルロース繊維の平均繊維長は0.1〜50μmである。セルロース繊維の平均繊維長が50μmを超えると、セルロース繊維の熱分解後に形成される気孔径を一定以下に抑ることができず、気孔径の大小及び気孔の分散性が不均一になり、摩擦材と相手材との接触面積が安定しないため摩擦係数が不安定になる。また、セルロース繊維の平均繊維長が0.1μm未満であると、摩擦材の弾性率が上がり、鳴き特性が低下する。
セルロース繊維の平均繊維長は、熱分解後に形成される気孔の緻密性、分散性の観点から、0.5〜50μmであることが好ましい。また、0.5〜30μmであることがより好ましく、1〜10μmであることがさらに好ましい。
ここで、平均繊維長とは、該当する全ての繊維の長さの平均値を示した数平均繊維長のことをいう。例えば、摩擦材組成物原料として用いるセルロース繊維を無作為に50個選択し、走査型電子顕微鏡(SEM)で繊維長を測定し、平均した値を示す。
The average fiber length of the cellulose fiber used by this invention is 0.1-50 micrometers. When the average fiber length of the cellulose fiber exceeds 50 μm, the pore diameter formed after pyrolysis of the cellulose fiber cannot be suppressed below a certain level, the pore size is large and the dispersibility of the pores becomes uneven, and friction Since the contact area between the material and the counterpart material is not stable, the friction coefficient becomes unstable. On the other hand, if the average fiber length of the cellulose fibers is less than 0.1 μm, the elastic modulus of the friction material is increased and the squealing characteristics are deteriorated.
The average fiber length of the cellulose fibers is preferably 0.5 to 50 μm from the viewpoints of denseness and dispersibility of pores formed after pyrolysis. Moreover, it is more preferable that it is 0.5-30 micrometers, and it is further more preferable that it is 1-10 micrometers.
Here, the average fiber length refers to a number average fiber length indicating an average value of the lengths of all corresponding fibers. For example, 50 cellulose fibers used as a friction material composition raw material are selected at random, the fiber length is measured with a scanning electron microscope (SEM), and an average value is shown.

また、本発明で用いられるセルロース繊維のアスペクト比は、1.5以上である。アスペクト比の上限に特に制限はないが、40以下であることが好ましい。
ここで、アスペクト比は、セルロース繊維の長軸方向の長さを繊維長(A)、短軸方向の長さを繊維径(B)とし、A/Bで表され、通常、任意に抽出された50本程度の各繊維のA/B値の平均をとった値である。ここで、繊維長(A)と繊維径(B)を決定する際は、走査型電子顕微鏡(SEM)で繊維を拡大し、色々な方向から観察して繊維の三次元的な特徴を考慮する必要がある。例えば、繊維が枝分かれしている場合等には、SEM画像で二次元視野内に投影された繊維について、最も長い部分の長さを繊維長(A)とし、当該繊維長(A)に直交する最も長い部分の長さを繊維径(B)とする。
Moreover, the aspect ratio of the cellulose fiber used by this invention is 1.5 or more. The upper limit of the aspect ratio is not particularly limited, but is preferably 40 or less.
Here, the aspect ratio is represented by A / B, where the length in the major axis direction of the cellulose fiber is the fiber length (A) and the length in the minor axis direction is the fiber diameter (B), and is usually extracted arbitrarily. It is a value obtained by averaging the A / B values of about 50 fibers. Here, when determining the fiber length (A) and the fiber diameter (B), the fibers are enlarged with a scanning electron microscope (SEM) and observed from various directions to take into account the three-dimensional characteristics of the fibers. There is a need. For example, when the fiber is branched, the length of the longest portion of the fiber projected in the two-dimensional field of view in the SEM image is the fiber length (A) and is orthogonal to the fiber length (A). Let the length of the longest part be a fiber diameter (B).

本発明において、アスペクト比が1.5未満のセルロース繊維を用いると、摩擦材中でのセルロース繊維、及びセルロース繊維の熱分解によって生じる気孔の分散性が悪いため、摩擦材の弾性率が上がり、効き特性が低下する。セルロース繊維のアスペクト比は摩擦材に付与する弾性率の観点から、1.5〜40であることが好ましい。また、2〜20であることがより好ましく、2〜10であることがさらに好ましい。   In the present invention, when cellulose fibers having an aspect ratio of less than 1.5 are used, the elastic modulus of the friction material is increased because the cellulose fibers in the friction material and the dispersibility of pores generated by the thermal decomposition of the cellulose fibers are poor. Efficacy is reduced. The aspect ratio of the cellulose fiber is preferably 1.5 to 40 from the viewpoint of the elastic modulus imparted to the friction material. Moreover, it is more preferable that it is 2-20, and it is further more preferable that it is 2-10.

本発明のセルロース繊維の含有量は、摩擦材組成物中、1〜10質量%である。セルロース繊維の含有量が10質量%を超えると、摩擦係数が低下し、また、含有量が1質量%未満であると、耐摩耗性及び鳴き特性が低下する。セルロース繊維の含有量は、1〜6質量%であることが好ましく、1〜5質量%であることがより好ましく、2〜4質量%であることがさらに好ましい。   Content of the cellulose fiber of this invention is 1-10 mass% in a friction material composition. When the content of the cellulose fiber exceeds 10% by mass, the coefficient of friction decreases, and when the content is less than 1% by mass, the wear resistance and squeal characteristics are deteriorated. The cellulose fiber content is preferably 1 to 6% by mass, more preferably 1 to 5% by mass, and even more preferably 2 to 4% by mass.

有機繊維としては、前記セルロース繊維の他に、アラミド繊維、アクリル繊維、フェノール樹脂繊維等を用いることができ、1種又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。この中でも、耐熱性及び補強効果の観点から、アラミド繊維を用いることが好ましい。   As an organic fiber, an aramid fiber, an acrylic fiber, a phenol resin fiber, etc. other than the said cellulose fiber can be used, and can be used 1 type or in combination of 2 or more types. Among these, it is preferable to use an aramid fiber from a viewpoint of heat resistance and a reinforcing effect.

金属繊維としては銅繊維、黄銅繊維、青銅繊維、鉄繊維、チタン繊維、亜鉛繊維、アルミ繊維等を用いることができ、1種又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。この中でも、熱伝導率、融点、延性、引っ張り強度等の観点からは、銅繊維を用いることが好ましいが、環境への優しさの観点から、銅繊維は実質的に含有しないこと(例えば、摩擦材組成物中、5質量%以下)が好ましい。本発明の摩擦材組成物は、銅繊維を実質的に含有しない場合でも、十分な効き、鳴き、摩耗特性を有する摩擦材を提供することができる。   As the metal fiber, copper fiber, brass fiber, bronze fiber, iron fiber, titanium fiber, zinc fiber, aluminum fiber, or the like can be used, and one or a combination of two or more can be used. Among these, from the viewpoint of thermal conductivity, melting point, ductility, tensile strength, etc., it is preferable to use copper fiber, but from the viewpoint of environmental friendliness, copper fiber is not substantially contained (for example, friction In the material composition, 5% by mass or less) is preferable. The friction material composition of the present invention can provide a friction material having sufficient effect, squealing, and wear characteristics even when it contains substantially no copper fiber.

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、炭素繊維、ガラス繊維、チタン酸カリウム繊維、アルミノシリケート繊維等を用いることができ、1種又は2種類以上を組み合わせて用いることができるが、環境への優しさの観点から、吸引性のチタン酸カリウム繊維等を含有しないことが好ましい。   As the inorganic fiber, ceramic fiber, biodegradable ceramic fiber, mineral fiber, carbon fiber, glass fiber, potassium titanate fiber, aluminosilicate fiber and the like can be used, and one kind or a combination of two or more kinds can be used. However, from the viewpoint of environmental friendliness, it is preferable not to contain attractive potassium titanate fibers.

なお、ここでいう鉱物繊維とは、スラグウール等の高炉スラグ、バサルトファイバー等の玄武岩、その他の天然岩石等を主成分として溶融紡糸した人造無機繊維であり、Al元素を含む天然鉱物であることがより好ましい。具体的には、SiO2、Al23、CaO、MgO、FeO、Na2O等が含まれるもの、又はこれら化合物が1種又は2種以上含有されるものを用いることができ、より好ましくはこれらのうちAl元素を含むものが、鉱物繊維として用いることができる。摩擦材組成物中に含まれる鉱物繊維全体の平均繊維長が大きくなるほど摩擦材組成物中の各成分との接着強度が低下する傾向があるため、鉱物繊維全体の平均繊維長は500μm以下が好ましく、より好ましくは100〜400μmである。ここで、平均繊維長とは、前述と同様に数平均繊維長のことをいう。 The mineral fiber referred to here is a man-made inorganic fiber melt-spun mainly composed of blast furnace slag such as slag wool, basalt such as basalt fiber, and other natural rocks, and is a natural mineral containing Al element. Is more preferable. Specifically, those containing SiO 2 , Al 2 O 3 , CaO, MgO, FeO, Na 2 O, etc., or those containing one or more of these compounds can be used, more preferably. Of these, those containing Al element can be used as mineral fibers. Since the adhesive strength with each component in the friction material composition tends to decrease as the average fiber length of the entire mineral fiber contained in the friction material composition increases, the average fiber length of the entire mineral fiber is preferably 500 μm or less. More preferably, it is 100-400 micrometers. Here, the average fiber length means the number average fiber length as described above.

本発明で用いられる鉱物繊維は、人体有害性の観点で生体溶解性であることが好ましい。ここでいう生体溶解性の鉱物繊維とは、人体内に取り込まれた場合でも短時間で一部分解され体外に排出される特徴を有する鉱物繊維である。具体的には、化学組成がアルカリ酸化物、アルカリ土類酸化物総量(ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、バリウムの酸化物の総量)が18質量%以上で、かつ呼吸による短期バイオ永続試験で、20μm以上の繊維の質量半減期が40日以内又は腹膜内試験で過度の発癌性の証拠がないか又は長期呼吸試験で関連の病原性や腫瘍発生がないことを満たす繊維を示す(EU指令97/69/ECのNota Q(発癌性適用除外))。このような生体分解性鉱物繊維としては、SiO2−Al23−CaO−MgO−FeO−Na2O系繊維等が挙げられ、SiO2、Al23、CaO、MgO、FeO、Na2O等を任意の組み合わせで含有した繊維が挙げられる。市販品としてはLAPINUS FIBERS B.V製のRoxulシリーズ等が挙げられる。「Roxul」は、SiO2、Al23、CaO、MgO、FeO、Na2O等が含まれる。 The mineral fiber used in the present invention is preferably biosoluble from the viewpoint of human harm. The term “biosoluble mineral fiber” as used herein refers to a mineral fiber having a characteristic that even if it is taken into the human body, it is partially decomposed and discharged outside the body in a short time. Specifically, the chemical composition is alkali oxide, alkaline earth oxide total amount (total amount of oxides of sodium, potassium, calcium, magnesium, barium) is 18% by mass or more, and in a short-term biopermanent test by respiration, A fiber that has a mass half-life of 20 μm or more within 40 days or no evidence of excessive carcinogenicity in an intraperitoneal test or that has no associated pathogenicity or tumor development in a long-term respiratory test (EU Directive 97 / 69 / EC Nota Q (carcinogenic exclusion)). Examples of such biodegradable mineral fibers include SiO 2 —Al 2 O 3 —CaO—MgO—FeO—Na 2 O fibers and the like, and include SiO 2 , Al 2 O 3 , CaO, MgO, FeO, Na. Examples thereof include fibers containing 2 O or the like in any combination. As a commercial item, LAPINUS FIBERS B.M. Examples include V Roxul series. “Roxul” includes SiO 2 , Al 2 O 3 , CaO, MgO, FeO, Na 2 O and the like.

繊維基材の含有量は、摩擦材組成物中、5〜40質量%であることが好ましく、10〜20質量%であることがより好ましく、5〜18質量%であることがさらに好ましい。繊維基材の含有量を5〜40質量%とすると、効き特性の低下を抑制しつつ、適度な補強効果を摩擦材に付与することができる。
ここでいう繊維基材は、前記セルロース繊維を含有する。
The content of the fiber base material is preferably 5 to 40% by mass, more preferably 10 to 20% by mass, and further preferably 5 to 18% by mass in the friction material composition. When the content of the fiber base material is 5 to 40% by mass, an appropriate reinforcing effect can be imparted to the friction material while suppressing a decrease in effectiveness characteristics.
The fiber base material here contains the cellulose fiber.

[結合材]
本発明の摩擦材組成物は結合材を含有する。結合材は、摩擦材組成物に含まれる有機充填剤及び繊維基材等を一体化して、強度を与えるものである。本発明の摩擦材組成物に含まれる結合材は、通常、摩擦材に用いられる熱硬化性樹脂を用いることができる。熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、並びに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、アルキルベンゼン変性フェノール樹脂等の各種変性フェノール樹脂等が挙げられ、中でも、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が好ましく、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。また、良好な耐熱性、成形性及び摩擦係数を与える観点から、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。
[Binder]
The friction material composition of the present invention contains a binder. The binding material integrates an organic filler and a fiber base material included in the friction material composition to give strength. As the binder contained in the friction material composition of the present invention, a thermosetting resin usually used for a friction material can be used. Examples of the thermosetting resin include various modified phenolic resins such as phenolic resin, acrylic modified phenolic resin, silicone modified phenolic resin, cashew modified phenolic resin, epoxy modified phenolic resin, alkylbenzene modified phenolic resin, etc. Phenol resins, acrylic-modified phenol resins, and silicone-modified phenol resins are preferred, and these can be used alone or in combination of two or more. Moreover, it is preferable to use a phenol resin, an acrylic modified phenol resin, a silicone modified phenol resin, or an alkylbenzene modified phenol resin from the viewpoint of providing good heat resistance, moldability, and friction coefficient.

結合材の含有量は、摩擦材組成物中、5〜20質量%であることが好ましく、5〜15質量%であることがより好ましく、5〜10質量%であることがさらに好ましい。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等の音振性能悪化を抑制できる。   The content of the binder is preferably 5 to 20% by mass, more preferably 5 to 15% by mass, and still more preferably 5 to 10% by mass in the friction material composition. 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, reduce the porosity of the friction material, and increase the elastic modulus. Vibration performance deterioration can be suppressed.

[有機充填剤]
本発明の摩擦材組成物は有機充填剤を含有する。有機充填剤は、摩擦材の音振性能や耐摩耗性等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。本発明の摩擦材用組成物に含まれる有機充填材としては、カシューダストやゴム成分等を用いることができる。
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。
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)等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用される。
また、カシューダストとゴム成分とを併用してもよく、カシューダストをゴム成分で被覆したものを用いてもよいが、音振性能の観点から、カシューダストとゴム成分とを併用することが好ましい。
[Organic filler]
The friction material composition of the present invention contains an organic filler. The organic filler is included as a friction modifier for improving the sound vibration performance and wear resistance of the friction material. As an organic filler contained in the composition for a friction material of the present invention, cashew dust, a rubber component, or the like can be used.
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.
Examples of the rubber component include tire rubber, acrylic rubber, isoprene rubber, NBR (nitrile butadiene rubber), SBR (styrene butadiene rubber) and the like, and these are used alone or in combination of two or more.
In addition, cashew dust and a rubber component may be used in combination, or cashew dust coated with a rubber component may be used, but from the viewpoint of sound vibration performance, it is preferable to use cashew dust and a rubber component in combination. .

有機充填材の含有量は、摩擦材組成物中、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%であることがさらに好ましい。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による鳴き等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。また、カシューダストとゴム成分とを併用する場合、カシューダストとゴム成分とは、質量比で2:1〜10:1の割合であることが好ましく、3:1〜9:1であることがより好ましく、3:1〜8:1であることがさらに好ましい。   The content of the organic filler is preferably 1 to 20% by mass, more preferably 1 to 10% by mass, and further preferably 3 to 8% by mass in the friction material composition. By setting the content of the organic filler in the range of 1 to 20% by mass, it is possible to avoid deterioration of sound vibration performance such as squeal due to an increase in the elastic modulus of the friction material, deterioration of heat resistance, heat It is possible to avoid a decrease in strength due to history. Moreover, when using cashew dust and a rubber component together, it is preferable that cashew dust and a rubber component are the ratio of 2: 1-10: 1 by mass ratio, and it is 3: 1-9: 1. More preferably, it is 3: 1 to 8: 1.

[無機充填剤]
本発明の摩擦材組成物は無機充填剤を含有する。無機充填剤は、摩擦材の耐熱性の悪化を避けるために摩擦調整材として含まれるものである。
本発明に用いられる無機充填材としては、例えば、三硫化アンチモン、硫化スズ、二硫化モリブデン、硫化鉄、硫化ビスマス、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、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、ドロマイト、コークス、黒鉛、マイカ、酸化鉄、バーミキュライト、粒状チタン酸カリウム、硫酸カルシウム、板状チタン酸カリウム、タルク、クレー、ゼオライト、珪酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム、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、γ−アルミナ等の活性アルミナ等を用いることができ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。本発明において、無機充填剤としては、対面材への攻撃性低下の観点から、黒鉛、硫酸バリウムを含有することが好ましく、摩擦係数向上の観点から、酸化ジルコニウムを含有することが好ましい。
[Inorganic filler]
The friction material composition of the present invention contains an inorganic filler. The inorganic filler is included as a friction modifier in order to avoid deterioration of the heat resistance of the friction material.
Examples of the inorganic filler used in the present invention include antimony trisulfide, tin sulfide, molybdenum disulfide, iron sulfide, bismuth sulfide, zinc sulfide, calcium hydroxide, calcium oxide, sodium carbonate, calcium carbonate, magnesium carbonate, and sulfuric acid. Barium, dolomite, coke, graphite, mica, iron oxide, vermiculite, granular potassium titanate, calcium sulfate, plate-like potassium titanate, talc, clay, zeolite, zirconium silicate, zirconium oxide, mullite, chromite, titanium oxide, magnesium oxide Further, activated alumina such as silica and γ-alumina can be used, and these can be used alone or in combination of two or more. In the present invention, the inorganic filler preferably contains graphite and barium sulfate from the viewpoint of reducing the aggressiveness to the facing material, and preferably contains zirconium oxide from the viewpoint of improving the friction coefficient.

無機充填材の含有量は、摩擦材用組成物中、20〜80質量%であることが好ましく、30〜70質量%であることがより好ましく、40〜70質量%であることがさらに好ましい。無機充填剤の含有量を20〜80質量%とすると、耐熱性の悪化を抑制することができる。   The content of the inorganic filler is preferably 20 to 80% by mass, more preferably 30 to 70% by mass, and further preferably 40 to 70% by mass in the friction material composition. When content of an inorganic filler shall be 20-80 mass%, deterioration of heat resistance can be suppressed.

[その他の成分]
また、本発明の摩擦材組成物は、前記の材料以外に、必要に応じてその他の材料を配合することができる。例えば、摩擦調整材として、銅粉、黄銅粉、亜鉛粉等の金属粉末等を配合することができ、上記金属粉末の含有量は、摩擦材組成物中、1〜6質量%であることが好ましい。
[Other ingredients]
Moreover, the friction material composition of this invention can mix | blend other materials as needed other than the said material. For example, metal powder such as copper powder, brass powder and zinc powder can be blended as the friction modifier, and the content of the metal powder is 1 to 6% by mass in the friction material composition. preferable.

<摩擦材及び摩擦部材>
本発明の摩擦材組成物は、自動車等の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として又は本発明の摩擦材組成物を目的形状に成形、加工、貼り付け等の工程を施すことによりクラッチフェーシング、電磁ブレーキ、保持ブレーキ等の摩擦材としても使用することができる。
<Friction material and friction member>
The friction material composition of the present invention can be used as a friction material for disc brake pads, brake linings, etc. of automobiles, or by subjecting the friction material composition of the present invention to a target shape by subjecting it to steps such as molding, processing, and pasting. It can also be used as a friction material for electromagnetic brakes and holding brakes.

本発明の摩擦材組成物は、摩擦面となる摩擦部材そのものとして用いて摩擦材を得ることができる。それを用いた摩擦材としては、例えば、下記の構成等が挙げられる。
(1)摩擦部材のみの構成
(2)裏金と、該裏金の上に形成させ、摩擦面となる本発明の摩擦材組成物からなる摩擦部材とを有する構成
(3)上記(2)の構成において、裏金と摩擦部材との間に、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、裏金と摩擦部材の接着を目的とした接着層をさらに介在させた構成、等が挙げられる。
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を用いることができ、例えば、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。プライマー層及び接着層としては、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 friction material composition of the present invention can be used as a friction member itself that becomes a friction surface to obtain a friction material. Examples of the friction material using the same include the following configurations.
(1) Configuration of only friction member (2) Configuration having a back metal and a friction member formed on the back metal and made of the friction material composition of the present invention to be a friction surface (3) Configuration of (2) above In the structure, a primer layer for the purpose of surface modification for enhancing the adhesion effect of the back metal between the back metal and the friction member, a configuration in which an adhesive layer for the purpose of bonding the back metal and the friction member is further interposed, etc. Can be mentioned.
The backing metal is usually used as a friction member in order to improve the mechanical strength of the friction member. As the material, metal or fiber reinforced plastic can be used. For example, iron, stainless steel, inorganic fiber Examples thereof include reinforced plastic and carbon fiber reinforced plastic. The primer layer and the adhesive layer may be those used for friction members such as brake shoes.

本発明の摩擦材組成物は、一般に使用されている方法を用いて摩擦材を製造することができ、本発明の摩擦材組成物を加熱加圧成形して製造することができる。詳細には、例えば、本発明の摩擦材組成物をレディーゲミキサー、加圧ニーダー、アイリッヒミキサー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の条件で2〜10分間成形し、得られた成形物を150〜250℃で2〜10時間熱処理することにより本発明の摩擦材を得ることができる。なお、必要に応じて塗装、スコーチ処理、研磨処理等を行ってもよい。   The friction material composition of the present invention can be produced by using a generally used method, and can be produced by heating and pressing the friction material composition of the present invention. Specifically, for example, the friction material composition of the present invention is uniformly mixed using a mixer such as a Readyge mixer, a pressure kneader, or an Eirich mixer, and this mixture is preformed in a molding die to obtain a mixture. The obtained preform is molded for 2 to 10 minutes under the conditions of a molding temperature of 130 to 160 ° C. and a molding pressure of 20 to 50 MPa, and the obtained molded product is heat-treated at 150 to 250 ° C. for 2 to 10 hours. A friction material can be obtained. In addition, you may perform a coating, a scorch process, a grinding | polishing process etc. as needed.

本発明の摩擦材組成物は、効き、鳴き及び摩耗の各性能のバランスに優れるため、ディスクブレーキパッドやブレーキライニング等の摩擦部材の「上張り材」として有用であり、さらに摩擦部材の「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剪断強度、耐クラック性向上を目的とした層のことである。
Since the friction material composition of the present invention has an excellent balance of performance, squealing, and wear performance, it is useful as a “upper material” for friction members such as disc brake pads and brake linings. It can also be used as a “material”.
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 and crack resistance in the vicinity of the adhesion part with the back metal.

本発明によれば、自動車用ディスクブレーキパッドやブレーキライニング等の摩擦材に用いた際に、冷間(約5℃以下さらには約−5℃以下)放置後の鳴き特性に優れ、かつ、効き、鳴き及び摩耗の各性能をバランス良く改善することのできる摩擦材組成物を提供することができる。
さらに、通常使用温度域(約50〜250℃)の鳴き特性及び耐摩耗性にも優れ、十分な効き特性を有する摩擦材を与える、摩擦材組成物を提供することができる。
つまり、本発明によれば、冷間放置後の鳴き特性を改善しつつ、トレードオフの関係になる傾向のある、効き、鳴き及び摩耗の各性能を低下させることなく維持又は改善することのできる摩擦材組成物、及び上記特性を有する摩擦材及び摩擦部材を提供することができる。
According to the present invention, when used for a friction material such as an automobile disc brake pad or brake lining, the squeal characteristics after being left cold (about 5 ° C. or less or about −5 ° C. or less) are excellent and effective. Thus, it is possible to provide a friction material composition capable of improving each performance of squealing and wear in a balanced manner.
Furthermore, it is possible to provide a friction material composition that is excellent in squealing characteristics and wear resistance in a normal use temperature range (about 50 to 250 ° C.) and gives a friction material having sufficient effect characteristics.
That is, according to the present invention, while improving the squeal characteristics after being left cold, it can be maintained or improved without reducing the performance, squealing, and wear performances that tend to be in a trade-off relationship. A friction material composition, and a friction material and a friction member having the above characteristics can be provided.

また、本発明の摩擦材組成物によれば、摩擦係数及び一制動中の車速に対する摩擦係数の負勾配(μ−V負勾配)の増加を抑制することができる。
ここでμ−V負勾配とは、一制動中のV(車速)に対するμ(摩擦係数)の負の勾配を示す。低温、高湿放置後の制動では車速の低下と共にμが増加するため、Vに対しμは負に大きい勾配を示しやすい。この負の勾配が大きいと自励振動を励起力とするブレーキ鳴きが発生しやすくなることが、近年の研究報告(例えば特開2010−24429号公報)により明らかになっている。
本発明の摩擦材組成物を用いた摩擦材は、低温放置後のμ−V負勾配を小さくすることができるため、鳴きを抑制することができる。
Further, according to the friction material composition of the present invention, it is possible to suppress an increase in the friction coefficient and the negative gradient (μ−V negative gradient) of the friction coefficient with respect to the vehicle speed during one braking.
Here, the μ-V negative gradient indicates a negative gradient of μ (friction coefficient) with respect to V (vehicle speed) during one braking. In braking after leaving at low temperature and high humidity, μ increases as the vehicle speed decreases, and therefore, μ tends to show a negative negative gradient with respect to V. It has become clear from recent research reports (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-24429) that when this negative gradient is large, brake squealing with self-excited vibration as an excitation force is likely to occur.
Since the friction material using the friction material composition of the present invention can reduce the μ-V negative gradient after being left at a low temperature, it can suppress squealing.

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。本発明は何らこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. The present invention is not limited to these.

<実施例1〜5及び比較例1〜7>
[ディスクブレーキパッドの作製]
表1及び2に示す配合量(質量%)に従って材料を配合し、実施例1〜5及び比較例1〜7の摩擦材組成物を得た。なお、表1及び2の各成分の配合量の単位は、摩擦材組成物中の質量%である
<Examples 1-5 and Comparative Examples 1-7>
[Production of disc brake pads]
The materials were blended according to the blending amounts (% by mass) shown in Tables 1 and 2, and the friction material compositions of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 7 were obtained. In addition, the unit of the compounding quantity of each component of Table 1 and 2 is the mass% in a friction material composition.

この摩擦材組成物をレディーゲミキサー((株)マツボー社製、商品名:レディーゲミキサーM20)で混合し、この混合物を成形プレス(王子機械工業(株)製)で予備成形し、得られた予備成形物を成形温度145℃、成形圧力35MPaの条件で5分間成形プレス(三起精工(株)製)を用いて、日立オートモティブシステムズ株式会社製の裏金と共に加熱加圧成形し、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、ディスクブレーキパッド(摩擦材の厚さ9.5mm、摩擦材投影面積52cm2)を得た。 This friction material composition is mixed with a ladyge mixer (manufactured by Matsubo Co., Ltd., trade name: ladyge mixer M20), and this mixture is preformed with a molding press (manufactured by Oji Machinery Co., Ltd.). The pre-molded product was heated and pressure-molded with a backing metal manufactured by Hitachi Automotive Systems, Ltd. using a molding press (manufactured by Sanki Seiko Co., Ltd.) for 5 minutes at a molding temperature of 145 ° C. and a molding pressure of 35 MPa. The molded product was heat treated at 200 ° C. for 4.5 hours, polished using a rotary polishing machine, subjected to scorch treatment at 500 ° C., and a disc brake pad (friction material thickness 9.5 mm, friction material projection area 52 cm). 2 ) got.

なお、実施例及び比較例において使用した各種材料は次のとおりである。
(結合材)
・フェノール樹脂:日立化成工業(株)製(商品名:HP491UP)
(有機充填材)
・カシューダスト:東北化工(株)製(商品名:FF−1056)
・SBR粉:ミサワ東洋(株)製(商品名:粉末TPA)
(無機充填材)
・黒鉛:TIMCAL社製(商品名:KS75)
・チタン酸カリウム:大塚化学(株)製(商品名:テラセスTF−S)
成分:チタン酸カリウム、形状 :燐片状
メジアン径:7μm、比表面積:3.5m2/g
・硫酸バリウム:堺化学(株)製(商品名:BA)
・アルミナ:昭和電工(株)製(商品名:A−43−M)
・珪酸ジルコニウム:第1稀元素化学工業(株) (商品名:MZ1000B)
・三硫化アンチモン:Chemtall Ges.m.b.H 製(商品名:FRICSTAR)
・水酸化カルシウム:秩父石炭工業(株)製(商品名:SA149)
・ゼオライト:水澤化学工業(株)製(商品名:シルトンB)
・酸化ジルコニウム:第一稀元素化学工業(株)製(商品名:BR3QZ)
(繊維基材)
・アラミド繊維(有機繊維):東レ・デュポン(株)製(商品名:1F538)
・銅繊維(金属繊維):Sunny Metal社製(商品名:SCA−1070)
・鉱物繊維(無機繊維):LAPINUS FIBERS B.V製(商品名:RB240 Roxul 1000、平均繊維長300μm)
・セルロース繊維A : レッテンマイヤージャパン(株)製、(商品名:NFC P 1011、平均繊維長=2μm、アスペクト比=4)
・セルロース繊維B : レッテンマイヤージャパン(株)製、(商品名:UFC100、平均繊維長=8μm、アスペクト比=2.7)
・セルロース繊維C : レッテンマイヤージャパン(株)製、(商品名:BE600−10TG、平均繊維長=18μm、アスペクト比=1.2)
・セルロース繊維D : レッテンマイヤージャパン(株)製、(商品名:BC200、平均繊維長=300μm、アスペクト比=15)
・セルロース繊維E : レッテンマイヤージャパン(株)製、(商品名:PZ8、平均繊維長=1400μm、アスペクト比=30)
なお、セルロース繊維の平均繊維長及びアスペクト比は、走査型電子顕微鏡(SEM、装置名:VE−7800、KEYENCE社製)を用いて測定した。セルロース繊維の長軸方向の長さを繊維長として、平均繊維長を求めた。また、アスペクト比は、セルロース繊維の長軸方向の長さを繊維長(A)、短軸方向の長さを繊維径(B)として、A/Bで表され、任意に抽出した50本程度の各繊維のA/B値の平均をとった。
(その他の成分)
・亜鉛粉:福田金属箔粉工業(株)製(商品名:Zn−At−200)
The various materials used in the examples and comparative examples are as follows.
(Binder)
・ Phenolic resin: manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd. (trade name: HP491UP)
(Organic filler)
・ Cashew dust: Tohoku Kako Co., Ltd. (trade name: FF-1056)
・ SBR powder: manufactured by Misawa Toyo Co., Ltd. (trade name: powder TPA)
(Inorganic filler)
・ Graphite: manufactured by TIMCAL (trade name: KS75)
・ Potassium titanate: Otsuka Chemical Co., Ltd. (trade name: Terrases TF-S)
Ingredient: Potassium titanate, Shape: Flaky median diameter: 7 μm, Specific surface area: 3.5 m 2 / g
-Barium sulfate: manufactured by Sakai Chemical Co., Ltd. (trade name: BA)
・ Alumina: Showa Denko Co., Ltd. (trade name: A-43-M)
・ Zirconium silicate: 1st rare element chemical industry (trade name: MZ1000B)
Antimony trisulfide: Chemtall Ges. m. b. Made by H (trade name: FRICSTAR)
・ Calcium hydroxide: manufactured by Chichibu Coal Industry Co., Ltd. (trade name: SA149)
・ Zeolite: Made by Mizusawa Chemical Co., Ltd. (trade name: Shilton B)
・ Zirconium oxide: manufactured by Daiichi Rare Element Chemical Co., Ltd. (trade name: BR3QZ)
(Fiber base)
・ Aramid fiber (organic fiber): manufactured by Toray DuPont Co., Ltd. (trade name: 1F538)
Copper fiber (metal fiber): manufactured by Sunny Metal (trade name: SCA-1070)
Mineral fiber (inorganic fiber): LAPINUS FIBERS B. Product made in V (trade name: RB240 Roxul 1000, average fiber length 300 μm)
Cellulose fiber A: manufactured by Rettenmeier Japan Co., Ltd. (trade name: NFC P 1011, average fiber length = 2 μm, aspect ratio = 4)
Cellulose fiber B: manufactured by Rettenmeier Japan Co., Ltd. (trade name: UFC100, average fiber length = 8 μm, aspect ratio = 2.7)
Cellulose fiber C: manufactured by Rettenmeier Japan Co., Ltd. (trade name: BE600-10TG, average fiber length = 18 μm, aspect ratio = 1.2)
Cellulose fiber D: manufactured by Rettenmeier Japan Co., Ltd. (trade name: BC200, average fiber length = 300 μm, aspect ratio = 15)
Cellulose fiber E: manufactured by Rettenmeier Japan Co., Ltd. (trade name: PZ8, average fiber length = 1400 μm, aspect ratio = 30)
In addition, the average fiber length and aspect ratio of the cellulose fiber were measured using the scanning electron microscope (SEM, apparatus name: VE-7800, product made by KEYENCE). The average fiber length was determined using the length in the major axis direction of the cellulose fiber as the fiber length. The aspect ratio is expressed by A / B, where the length in the major axis direction of the cellulose fiber is the fiber length (A) and the length in the minor axis direction is the fiber diameter (B), and about 50 arbitrarily extracted. The average of the A / B values of each fiber was taken.
(Other ingredients)
・ Zinc powder: Fukuda Metal Foil Powder Industry Co., Ltd. (trade name: Zn-At-200)

前記の方法で形成した実施例1〜5及び比較例1〜7のディスクブレーキパッドを、ブレーキダイナモ試験機(新日本特機(株)製)を用いて各種性能の評価を行った。
実験には、一般的なピンスライド式のコレット型キャリパー及びキリウ社製ベンチレーテッドディスクローター(FC250)を用い、日産自動車(株)製スカイラインV35の慣性モーメントで評価を行った。
Various performances of the disc brake pads of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 7 formed by the above-described method were evaluated using a brake dynamo tester (manufactured by Shin Nippon Toki Co., Ltd.).
In the experiment, a general pin-slide type collet caliper and a ventilated disc rotor (FC250) manufactured by Kiriu Corporation were used, and evaluation was performed with the moment of inertia of the Skyline V35 manufactured by Nissan Motor Co., Ltd.

(効き特性の評価)
摩擦係数は、自動車技術会規格JASO C406に準拠し、第2効力試験における摩擦係数の平均値を算出した。なお表1において、V50、V100、V130は制動前の車速を示しており、それぞれ50km/h、100km/h、130km/hを示している。
(Evaluation of efficacy characteristics)
The friction coefficient was calculated in accordance with the Japan Society of Automotive Engineers standard JASO C406, and the average value of the friction coefficient in the second efficacy test was calculated. In Table 1, V50, V100, and V130 indicate vehicle speeds before braking, and indicate 50 km / h, 100 km / h, and 130 km / h, respectively.

(耐摩耗性(摩耗特性)の評価)
試験はJASO C427に準拠し、制動前ブレーキ温度が100、200、300、400℃におけるディスクパッド(摩擦材)の摩耗量をそれぞれ計測した。
(Evaluation of wear resistance (wear characteristics))
The test was based on JASO C427, and the amount of wear of the disk pad (friction material) at brake temperatures before braking of 100, 200, 300, and 400 ° C. was measured.

(鳴き特性の評価)
ブレーキ鳴きを顕著に発生させるため、ディスクブレーキパッドには、一般的に鳴き防止のために装着される減衰シムを用いずに鳴き試験を行った。これにより、条件間の鳴き特性を効果的に比較評価できる。
(Evaluation of squeal characteristics)
In order to generate the brake squeeze significantly, the squeal test was conducted without using a damping shim generally attached to the disc brake pad to prevent the squeal. This makes it possible to effectively compare and evaluate the squeal characteristics between conditions.

まず、暖気鳴き特性の評価方法に関して説明する。JASO C427に準拠した摺り合わせ(初速度50km/h、減速度0.3G、制動前ブレーキ温度100℃、制動回数200回)を行った後、温度20℃、湿度60%RHの環境でブレーキ温度を50、100、150、200、250、200、150、100、50℃と変化させると共に、各温度条件で液圧0.20、0.49、0.98、1.47、1.96、2.45,2.94,3.43MPaで一回ずつ制動を行った。上記各制動を二回繰り返し、計144回制動を行った。その内、70dB以上の音圧で計測されたブレーキ鳴きの発生率を、実施例1〜5及び比較例1〜7のディスクブレーキパッドについてそれぞれ評価し、暖気鳴き性能とした。
なお、ブレーキ鳴きの発生率は、以下の式で求められる。
暖気鳴き発生率=((70dB以上の音圧が発生した回数)÷144)×100(%)
First, a method for evaluating the warm sound characteristics will be described. After slid in accordance with JASO C427 (initial speed 50km / h, deceleration 0.3G, brake temperature 100 ° C before braking, 200 times of braking), brake temperature in an environment of temperature 20 ° C and humidity 60% RH Is changed to 50, 100, 150, 200, 250, 200, 150, 100, 50 ° C., and the liquid pressure is 0.20, 0.49, 0.98, 1.47, 1.96 at each temperature condition. Braking was performed once at 2.45, 2.94, and 3.43 MPa. Each of the above brakings was repeated twice, for a total of 144 brakings. Among them, the occurrence rate of brake squeal measured at a sound pressure of 70 dB or more was evaluated for each of the disc brake pads of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 7, and was defined as warm squeal performance.
The occurrence rate of brake squeal can be obtained by the following equation.
Incidence rate of warm squeal = ((number of times sound pressure of 70 dB or more occurred) ÷ 144) x 100 (%)

次に冷気(5℃)鳴き特性の評価に関して説明する。暖気鳴きセクション後(暖気鳴き特性の評価を行なった後)に、再度すり合わせ(初速度50km/h、減速度0.3G、制動前ブレーキ温度100℃、制動回数50回)を実施した。その後、温度5℃、湿度40%RHの環境で4時間放置し、120秒のインターバルで車速10km/h、ブレーキ液圧0.5MPaの制動を50回繰り返した。その内、70dB以上の音圧で計測されたブレーキ鳴きの発生率を、実施例1〜5及び比較例1〜7のディスクブレーキパッドについてそれぞれ評価し、冷気(5℃)鳴き性能とした。
冷気(5℃)鳴き発生率=((70dB以上の音圧が発生した回数)÷50)×100(%)
Next, the evaluation of cold air (5 ° C.) squeal characteristics will be described. After the warm-up squeal section (after evaluating the warm-up squeal characteristics), the re-matching (initial speed 50 km / h, deceleration 0.3 G, brake temperature before braking 100 ° C., number of brakings 50 times) was performed. After that, it was left for 4 hours in an environment of temperature 5 ° C. and humidity 40% RH, and braking at a vehicle speed of 10 km / h and a brake hydraulic pressure of 0.5 MPa was repeated 50 times at an interval of 120 seconds. Among them, the occurrence rate of brake squeal measured at a sound pressure of 70 dB or more was evaluated for each of the disc brake pads of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 7, and was defined as cold air (5 ° C.) squeal performance.
Cold air (5 ° C) squeak occurrence rate = ((number of occurrences of sound pressure of 70 dB or more) ÷ 50) x 100 (%)

次に冷気(−5℃)鳴き特性の評価に関して説明する。冷気(5℃)鳴きセクション後(冷気(5℃)鳴き特性の評価を行なった後)に、再度すり合わせ(初速度50km/h、減速度0.3G、制動前ブレーキ温度100℃、制動回数50回)を実施した後、温度−5℃の環境で4時間放置し、120秒のインターバルで車速10km/h、ブレーキ液圧0.5MPaの制動を50回繰り返した。その内、70dB以上の音圧で計測されたブレーキ鳴きの発生率を、実施例1〜5及び比較例1〜7のディスクブレーキパッドについてそれぞれ評価し、冷気(−5℃)鳴き性能とした。
冷気(−5℃)鳴き発生率=((70dB以上の音圧が発生した回数)÷50)×100(%)
Next, evaluation of cold air (−5 ° C.) squeal characteristics will be described. After the cold air (5 ° C.) squeal section (after evaluating the cold air (5 ° C.) squeal characteristics), re-grinding (initial speed 50 km / h, deceleration 0.3 G, brake temperature before braking 100 ° C., braking frequency 50 After being carried out for 4 hours in an environment at a temperature of −5 ° C., braking at a vehicle speed of 10 km / h and a brake hydraulic pressure of 0.5 MPa was repeated 50 times at an interval of 120 seconds. Among them, the occurrence rate of brake squeal measured at a sound pressure of 70 dB or more was evaluated for each of the disc brake pads of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 7, and was regarded as cold air (−5 ° C.) squeal performance.
Cold air (−5 ° C.) squeal occurrence rate = ((number of occurrences of sound pressure of 70 dB or more) ÷ 50) × 100 (%)

(μ−V負勾配の評価)
冷気(5℃)及び冷気(−5℃)における車速(V)を横軸に、摩擦係数(μ)を縦軸にとり、摩擦係数(μ)と車速(V)との関係をプロットした。制動開始後の摩擦係数が比較的安定する8km/h以下、制動終了前の1.0km/h以上の間の摩擦係数(μ)の車速(V)に対する変化を一次近似し、その傾きをμ−V負勾配とした。このμ−V勾配は、5℃及び−5℃各々の環境で放置した後の制動50回ずつ、計100回制動分の平均値を算出した。
μ−V負勾配は鳴きを十分抑制できる観点からは、0に近いほど好ましい。
図1はμ−V負勾配の算出方法を示す概略図である。直線Aは、摩擦係数(μ)の車速(V)に対する変化を一次近似した直線である。この直線Aの傾きがμ−V負勾配である。
(Evaluation of μ-V negative slope)
The vehicle speed (V) in cold air (5 ° C.) and cold air (−5 ° C.) is plotted on the horizontal axis and the friction coefficient (μ) is plotted on the vertical axis, and the relationship between the friction coefficient (μ) and the vehicle speed (V) is plotted. A linear approximation of the change of the friction coefficient (μ) with respect to the vehicle speed (V) between 8 km / h or less where the friction coefficient after braking starts is relatively stable and 1.0 km / h or more before braking ends, and the slope is μ -V negative slope. This μ-V gradient was calculated as an average value for a total of 100 brakings, 50 brakings after being left in each environment at 5 ° C. and −5 ° C.
The μ-V negative gradient is preferably closer to 0 from the viewpoint of sufficiently suppressing squealing.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a method for calculating a μ-V negative gradient. The straight line A is a straight line obtained by linearly approximating the change of the friction coefficient (μ) with respect to the vehicle speed (V). The slope of this straight line A is a μ-V negative slope.

Figure 2013185016
Figure 2013185016

Figure 2013185016
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実施例1〜5のように、特定の平均繊維長及びアスペクト比を有するセルロース繊維を含有する摩擦材組成物を用いた摩擦材は、暖気鳴き、冷気(5℃及び−5℃)鳴きが改善されていることが分かった。また、耐摩耗性にも優れ、摩擦材として十分な効き特性も有していることが分かった。また実施例2のように、銅繊維を用いない場合も、効き、鳴き及び摩耗特性に優れる摩擦材を提供できることが分かった。
一方、セルロース繊維を用いていない比較例1及び7では鳴きの発生率を抑制することはできなかった。またセルロース繊維の含有量が1質量%より少ない比較例2、セルロース繊維の含有量が10質量%より多い比較例3でも、鳴きの発生率を抑制することはできなかった。さらに、セルロース繊維のアスペクト比が1.5より小さい比較例4,セルロース繊維の平均繊維長が50μmより大きい比較例5及び6では、鳴きの発生率を抑制することはできなかった。
表1、2に示されるように、本発明の乗用車用ブレーキパッド向け摩擦材組成物は、摩擦材としたときに、比較例の摩擦材組成物に比較して、効き特性を維持したまま、耐摩耗性及び鳴き特性を向上させることができる。
As in Examples 1 to 5, the friction material using the friction material composition containing cellulose fibers having a specific average fiber length and aspect ratio is improved in warm air and cold air (5 ° C. and −5 ° C.). I found out that It was also found that the material has excellent wear resistance and has sufficient effect properties as a friction material. In addition, as in Example 2, it was found that a friction material excellent in effectiveness, squealing and wear characteristics can be provided even when copper fiber is not used.
On the other hand, in Comparative Examples 1 and 7 in which no cellulose fiber was used, the occurrence rate of squeal could not be suppressed. Moreover, even in Comparative Example 2 in which the cellulose fiber content was less than 1% by mass and in Comparative Example 3 in which the cellulose fiber content was more than 10% by mass, the occurrence rate of squealing could not be suppressed. Furthermore, in Comparative Example 4 in which the aspect ratio of the cellulose fiber was less than 1.5 and Comparative Examples 5 and 6 in which the average fiber length of the cellulose fiber was greater than 50 μm, the occurrence rate of squealing could not be suppressed.
As shown in Tables 1 and 2, when the friction material composition for a brake pad for a passenger car of the present invention is a friction material, compared with the friction material composition of the comparative example, while maintaining the effectiveness characteristics, Abrasion resistance and squeal characteristics can be improved.

本発明の摩擦材組成物は、例えば摩擦材とした際に、冷間(約5℃以下)放置後の鳴き特性に優れ、かつ、効き、鳴き及び摩耗の各性能のバランスが良好であるため、特に自動車のディスクブレーキパッドやブレーキライニング等の摩擦材及び摩擦部材に有用である。   When the friction material composition of the present invention is used as a friction material, for example, it has excellent squeal characteristics after being left cold (about 5 ° C. or less) and has a good balance of performance, squealing and wear performance. In particular, it is useful for friction materials and friction members such as automobile disc brake pads and brake linings.

Claims (4)

繊維基材、結合材、有機充填材及び無機充填材を含む摩擦材組成物であり、繊維基材として平均繊維長が0.1〜50μm、かつアスペクト比が1.5以上のセルロース繊維を1〜10質量%含む摩擦材組成物。   A friction material composition comprising a fiber base material, a binder, an organic filler, and an inorganic filler. As the fiber base material, 1 cellulose fiber having an average fiber length of 0.1 to 50 μm and an aspect ratio of 1.5 or more is used. A friction material composition containing 10 mass%. セルロース繊維のアスペクト比が1.5〜40である請求項1に記載の摩擦材組成物。   The friction material composition according to claim 1, wherein the cellulose fiber has an aspect ratio of 1.5 to 40. 請求項1又は2に記載の摩擦材組成物を加熱加圧成形した摩擦材。   A friction material obtained by heat-pressing the friction material composition according to claim 1. 請求項3に記載の摩擦材と裏金とを用いて形成される摩擦部材。   A friction member formed using the friction material according to claim 3 and a back metal.
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