JP2014141546A - Friction material composition, and friction material and friction member using the friction material composition - Google Patents

Friction material composition, and friction material and friction member using the friction material composition Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a friction material composition capable of exhibiting excellent coefficient of friction, stability in the coefficient of friction and wear resistance, and a friction material and a friction member using the friction material composition.SOLUTION: Provided is a friction material composition comprising: a binder; an organic filler; an inorganic filler; and a fiber substrate. The friction material comprises a tetrapod-shaped inorganic substance made of a nuclear part and an acicular crystal part elongating to different four axis directions different from the nuclear part as the fiber substrate. The Mohs hardness of the tetrapod-shaped inorganic matter is preferably 4 or higher. As the inorganic substance, zinc oxide is preferable.

Description

本発明は、摩擦材組成物に関する。詳しくは、自動車など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などの摩擦材に適した摩擦材組成物、さらに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. More specifically, the present invention relates to a friction material composition suitable for a friction material such as a disc brake pad and a brake lining used for braking an automobile, and further relates to a friction material and a friction member using the friction material composition.

自動車などには、その制動のためにディスクブレーキパッド、ブレーキライニングなどの摩擦材が使用されている。摩擦材は、ディスクローター、ブレーキドラムなどの対面材と摩擦することにより、制動の役割を果たしている。そのため、摩擦材には、良好な摩擦係数、摩擦係数の安定性、良好な耐摩耗性(摩擦材の寿命が長いこと)などが要求される。   In automobiles and the like, friction materials such as disc brake pads and brake linings are used for braking. The friction material plays a role of braking by friction with facing materials such as a disk rotor and a brake drum. Therefore, the friction material is required to have a good friction coefficient, stability of the friction coefficient, good wear resistance (long life of the friction material), and the like.

摩擦材の成形には、結合材、繊維基材、無機充填材、有機充填材などを含む摩擦材組成物が用いられ、前記特性を発現させるために、一般的に、各成分を1種又は2種以上を組合せた摩擦材組成物が用いられる。摩擦係数を向上させるために、モース硬度の高い(モース硬度約7〜9)硬質の無機充填材(研削材)、例えばアルミナ、ムライトなどを用いる方法が提案されている(例えば特許文献1参照)。また、近年では、活性炭粒子を用いて摩擦係数を向上させる方法も提案されている(例えば特許文献2参照)。   For forming the friction material, a friction material composition including a binder, a fiber base material, an inorganic filler, an organic filler, and the like is used. A friction material composition in which two or more kinds are combined is used. In order to improve the friction coefficient, a method using a hard inorganic filler (abrasive material) having a high Mohs hardness (Mohs hardness of about 7 to 9), such as alumina, mullite, etc. has been proposed (see, for example, Patent Document 1). . In recent years, a method for improving the coefficient of friction using activated carbon particles has also been proposed (see, for example, Patent Document 2).

また、摩擦材には、十分な摩擦係数、耐摩耗性を発現させるために、銅や銅合金などが多量に使用されている。しかし、銅や銅合金を含有する摩擦材は、制動時に生成する摩耗粉に銅を含み、河川、湖、海洋等の汚染などの原因となる可能性が示唆されている。そこで、銅、銅合金などの金属を含まずに、摩擦係数、耐摩耗性、耐ローター摩耗性が良好な摩擦材を提供する目的で、繊維基材、結合材及び摩擦調整成分を含むブレーキ用摩擦材において、重金属や重金属化合物を含有せず、酸化マグネシウムと黒鉛を摩擦材中に45〜80体積%含有し、酸化マグネシウムと黒鉛の比を1/1〜4/1とする方法が提案されている(特許文献3参照)。   In addition, a large amount of copper, copper alloy, or the like is used for the friction material in order to develop a sufficient friction coefficient and wear resistance. However, it has been suggested that friction materials containing copper or a copper alloy contain copper in the wear powder generated during braking, which may cause pollution of rivers, lakes, oceans, and the like. Therefore, for the purpose of providing a friction material having good friction coefficient, wear resistance, and rotor wear resistance without including metals such as copper and copper alloys, for brakes including a fiber base material, a binder, and a friction adjusting component. A method has been proposed in which the friction material does not contain a heavy metal or a heavy metal compound, magnesium oxide and graphite are contained in an amount of 45 to 80% by volume in the friction material, and the ratio of magnesium oxide and graphite is 1/1 to 4/1. (See Patent Document 3).

国際公開第2004/069954号International Publication No. 2004/069954 特開2009−029954号公報JP 2009-029954 A 特開2002−138273号公報JP 2002-138273 A

しかしながら、特許文献1の摩擦材では、良好な摩擦係数、摩擦係数の安定性及び良好な耐摩耗性を全て満足させる、優れた摩擦材を得ることは困難である。特に、高温時(熱フェード時)、熱履歴後に摩擦係数が変化し、摩擦係数の安定性を発現するのが困難である。摩擦係数の安定性は、ドライバーの要求減速度を得るために重要であり、近年普及が進んでいる協調回生ブレーキなどの制御ブレーキにおいては特に重要な摩擦特性である。
一方、熱フェード時や熱履歴後の摩擦係数の保持を目的として、ウィスカー状のチタン酸塩が一般的に用いられる。ウィスカー状のチタン酸塩は、高温時や高温の熱履歴後の摩擦材の強度を効果的に向上せしめ、摩擦係数を保持する効果がある。しかし、ウィスカー状チタン酸塩は、発癌性の観点で人体有害性が懸念されるため、摩擦材に使用しないことが好ましい。
However, with the friction material of Patent Document 1, it is difficult to obtain an excellent friction material that satisfies all of the good friction coefficient, the stability of the friction coefficient, and the good wear resistance. In particular, at high temperatures (during heat fade), the coefficient of friction changes after the thermal history, making it difficult to exhibit stability of the coefficient of friction. The stability of the friction coefficient is important for obtaining the driver's required deceleration, and is an especially important friction characteristic in a control brake such as a cooperative regenerative brake that has been spreading in recent years.
On the other hand, whisker-like titanates are generally used for the purpose of maintaining the coefficient of friction during heat fade or after heat history. The whisker-like titanate has an effect of effectively improving the strength of the friction material at a high temperature or after a high-temperature heat history and maintaining a friction coefficient. However, the whisker-like titanate is preferably not used as a friction material because there is a concern about human harm from the viewpoint of carcinogenicity.

このような背景を鑑み、本発明は、河川、湖、海洋等の汚染などの原因となる可能性のある銅の含有量が少なく、かつウィスカー状のチタン酸塩の含有量が少ない場合であっても、優れた摩擦係数、摩擦係数の安定性及び優れた耐摩耗性を発現できる摩擦材組成物、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。   In view of such a background, the present invention is a case where the content of copper that may cause pollution of rivers, lakes, oceans, etc. is low and the content of whisker-like titanate is low. However, an object of the present invention is to provide a friction material composition that can exhibit an excellent friction coefficient, stability of the friction coefficient, and excellent wear resistance, a friction material using the friction material composition, and a friction member.

本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、繊維基材として核部と該核部から異なる4軸方向に伸びた針状結晶部とからなるテトラポッド(登録商標)状の無機物を含有する摩擦材組成物を用いることで、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、本発明は下記のとおりである。   As a result of intensive studies, the inventors of the present invention contain a tetrapod (registered trademark) -like inorganic substance composed of a core part and a needle-like crystal part extending from the core part in different four-axis directions as a fiber base material. It has been found that the above problems can be solved by using the friction material composition, and the present invention has been completed. That is, the present invention is as follows.

<1>結合材、有機充填材、無機充填材及び繊維基材を含む摩擦材組成物であり、上記繊維基材として、核部と該核部から異なる4軸方向に伸びた針状結晶部とからなるテトラポッド状の無機物を含有する摩擦材組成物。
<2>前記テトラポッド状の無機物のモース硬度が4以上である前記摩擦材組成物。
<3>前記テトラポッド状の無機物が酸化亜鉛である前記摩擦材組成物。
<4>摩擦材組成物中の銅の含有量が、銅元素として5質量%以下である前記摩擦材組成物。
<5>前記テトラポッド状の無機物の含有量が1〜50質量%である前記摩擦材組成物。
<6>前記テトラポッド状の無機物の針状結晶部の平均短繊維長が5〜50μmである前記摩擦材組成物。
<7>前記テトラポッド状の無機物の針状結晶部の平均短繊維径が0.1〜10μmである前記摩擦材組成物。
<8>摩擦材組成物中のウィスカー状のチタン酸塩の含有量が10質量%以下である前記摩擦材組成物。
<9>前記摩擦材組成物を成形してなる摩擦材。
<10>前記摩擦材組成物を成形してなる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 including a binder, an organic filler, an inorganic filler, and a fiber base material. As the fiber base material, a core part and a needle-like crystal part extending in different four-axis directions from the core part A friction material composition containing a tetrapod-like inorganic substance.
<2> The friction material composition, wherein the tetrapod-like inorganic material has a Mohs hardness of 4 or more.
<3> The friction material composition, wherein the tetrapod-like inorganic substance is zinc oxide.
<4> The friction material composition, wherein the content of copper in the friction material composition is 5% by mass or less as a copper element.
<5> The friction material composition, wherein the content of the tetrapod-like inorganic substance is 1 to 50% by mass.
<6> The friction material composition, wherein an average short fiber length of the needle-like crystal part of the tetrapod-like inorganic substance is 5 to 50 μm.
<7> The friction material composition, wherein an average short fiber diameter of the needle-like crystal part of the tetrapod-like inorganic substance is 0.1 to 10 μm.
<8> The friction material composition, wherein the whisker-like titanate content in the friction material composition is 10% by mass or less.
<9> A friction material formed by molding the friction material composition.
<10> A friction member formed by using a friction material obtained by molding the friction material composition and a back metal.

本発明の摩擦材組成物は、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などの摩擦材に用いた際に、銅の含有量が少なく、かつウィスカー状のチタン酸塩の含有量が少ない場合であっても、優れた摩擦係数、摩擦係数の安定性及び優れた耐摩耗性を発現できる摩擦材組成物、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ができる。
さらに本発明によれば、特に、高温時(熱フェード時)、熱履歴後の摩擦係数の変化を抑制し、優れた摩擦係数の安定性を示す、摩擦材組成物、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ができる。
The friction material composition of the present invention has a low copper content and a low whisker-like titanate content when used in a friction material such as an automobile disc brake pad or brake lining. In addition, it is possible to provide a friction material composition that can exhibit an excellent friction coefficient, stability of the friction coefficient, and excellent wear resistance, and a friction material and a friction member using the friction material composition.
Furthermore, according to the present invention, the friction material composition and the friction material composition exhibiting excellent stability of the friction coefficient by suppressing the change of the friction coefficient after high temperature (during heat fade) and after heat history are used. A friction material and a friction member can be provided.

本発明におけるテトラポッド状を示す概略図である。It is the schematic which shows the tetrapod shape in this invention. 実施例で用いたテトラポッド状の無機物の電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of the tetrapod-shaped inorganic substance used in the Example. 実施例及び比較例における、テトラポッド状の無機物の添加量−熱履歴前と熱フェード時の摩擦係数の差を示したグラフである。It is the graph which showed the difference of the friction coefficient before the amount of addition of the tetrapod-like inorganic substance-heat history, and a heat fade in an Example and a comparative example. 実施例及び比較例における、テトラポッド状の無機物の添加量−熱履歴前後の摩擦係数の差を示したグラフである。It is the graph which showed the difference of the friction coefficient before and behind the addition amount of a tetrapod-like inorganic substance in an Example and a comparative example-thermal history. 実施例及び比較例における、テトラポッド状の無機物の添加量−パッド摩耗量を示したグラフである。It is the graph which showed the addition amount-pad wear amount of the tetrapod-like inorganic substance in an Example and a comparative example.

以下、本発明の摩擦材組成物、これを用いた摩擦材及び摩擦部材について詳述する。なお、本発明の摩擦材組成物は、ノンアスベスト摩擦材組成物である。   Hereinafter, the friction material composition of the present invention, the friction material using the same, and the friction member will be described in detail. The friction material composition of the present invention is a non-asbestos friction material composition.

[摩擦材組成物]
本発明の摩擦材組成物は、結合材、有機充填材、無機充填材及び繊維基材を含む摩擦材組成物であり、繊維基材として核部と該核部から異なる4軸方向に伸びた針状結晶部とからなるテトラポッド状の無機物を含有する摩擦材組成物である。
[Friction material composition]
The friction material composition of the present invention is a friction material composition including a binder, an organic filler, an inorganic filler, and a fiber base material, and extends as a fiber base material in a different four-axis direction from the core portion. It is a friction material composition containing a tetrapod-like inorganic substance composed of an acicular crystal part.

(結合材)
結合材は、摩擦材用組成物に含まれる有機充填材、無機充填材、繊維基材などを一体化し、強度を与えるものである。本発明の摩擦材用組成物に含まれる結合材としては特に制限はなく、通常、摩擦材の結合材として用いられる熱硬化性樹脂を用いることができる。
(Binder)
The binding material integrates an organic filler, an inorganic filler, a fiber base material, and the like contained in the friction material composition to give strength. There is no restriction | limiting in particular as a binder contained in the composition for friction materials of this invention, Usually, the thermosetting resin used as a binder of a friction material can be used.

上記熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂を挙げることができる。なお、フェノール樹脂は、アクリルエラストマー分散フェノール樹脂、シリコーンエラストマー分散フェノール樹脂等の各種エラストマー分散フェノール樹脂、アクリル変性フェノール樹脂、シリコーン変性フェノール樹脂、カシュー変性フェノール樹脂、エポキシ変性フェノール樹脂、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などを用いることも可能である。これらは1種又は2種以上を組み合わせて使用することができる。特に、良好な耐熱性、成形性及び摩擦係数を与えることから、フェノール樹脂、アクリル変性フェノール樹脂、シリコーン変性フェノール樹脂及び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。   As said thermosetting resin, a phenol resin can be mentioned, for example. The phenol resin may be various elastomer-dispersed phenol resins such as acrylic elastomer-dispersed phenol resin and silicone elastomer-dispersed phenol resin, acrylic-modified phenol resin, silicone-modified phenol resin, cashew-modified phenol resin, epoxy-modified phenol resin, alkylbenzene-modified phenol resin, etc. Various modified phenolic resins can also be used. These can be used alone or in combination of two or more. In particular, it is preferable to use a phenol resin, an acrylic-modified phenol resin, a silicone-modified phenol resin, and an alkylbenzene-modified phenol resin because good heat resistance, moldability, and friction coefficient are given.

本発明の摩擦材組成物中における、結合材の含有量は、5〜20質量%であることが好ましく、5〜10質量%であることがより好ましい。結合材の含有量を5〜20質量%の範囲とすることで、摩擦材の強度低下をより抑制でき、また、摩擦材の気孔率が減少し、弾性率が高くなることによる鳴きなどの音振性能悪化をより抑制できる。   The content of the binder in the friction material composition of the present invention is preferably 5 to 20% by mass, and more preferably 5 to 10% by mass. By setting the content of the binder in the range of 5 to 20% by mass, it is possible to further suppress the strength reduction of the friction material, and to reduce the porosity of the friction material and to make noise such as squeal due to the increase in the elastic modulus. Vibration performance deterioration can be further suppressed.

(有機充填材)
有機充填材は、摩擦材の音振性能、耐摩耗性などを向上させるための摩擦調整剤として含まれるものである。本発明の摩擦材組成物に用いられる有機充填材としては、上記性能を発揮できるものであれば特に制限はなく、通常、有機充填材として用いられる、カシューダスト、ゴム成分などを用いることができる。
(Organic filler)
The organic filler is included as a friction modifier for improving the sound vibration performance, wear resistance and the like of the friction material. The organic filler used in the friction material composition of the present invention is not particularly limited as long as it can exhibit the above performance, and cashew dust, a rubber component, etc. that are usually used as an organic filler can be used. .

上記カシューダストは、カシューナッツシェルオイルを硬化させたものを粉砕して得られる、通常、摩擦材に用いられるものであればよい。カシューダストの平均粒子径は、分散性の観点から、850μm以下であることが好ましく、750μm以下であることがより好ましく、500μm以下であることがさらに好ましい。なお、カシューダストの平均粒子径は、レーザー回折粒度分布測定などの方法を用いて測定することができる。例えば、レーザー回折/散乱式粒子径分布測定装置 LA・920((株)堀場製作所製)で測定することができる。   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. From the viewpoint of dispersibility, the average particle size of cashew dust is preferably 850 μm or less, more preferably 750 μm or less, and even more preferably 500 μm or less. In addition, the average particle diameter of cashew dust can be measured using methods, such as a laser diffraction particle size distribution measurement. For example, it can be measured with a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus LA.920 (manufactured by Horiba, Ltd.).

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)が挙げられ、これらを1種又は2種を以上組み合わせて使用することができる。
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。
Examples of the rubber component include tire rubber, acrylic rubber, isoprene rubber, NBR (nitrile butadiene rubber), and SBR (styrene butadiene rubber), and these can be used alone or in combination of two or more.
Cashew dust and a rubber component may be used in combination, or cashew dust coated with a rubber component may be used.

本発明の摩擦材組成物中における、有機充填材の含有量は、1〜20質量%であることが好ましく、1〜10質量%であることがより好ましく、3〜8質量%であることがさらに好ましい。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、及び鳴きなどの音振性能の悪化を避けることができ、また耐熱性の悪化、熱履歴による強度低下を避けることができる。   The content of the organic filler in the friction material composition of the present invention is preferably 1 to 20% by mass, more preferably 1 to 10% by mass, and 3 to 8% by mass. Further preferred. By setting the content of the organic filler in the range of 1 to 20% by mass, the elastic modulus of the friction material can be increased, and the deterioration of sound vibration performance such as squeal can be avoided, and the heat resistance is also deteriorated. It is possible to avoid a decrease in strength due to thermal history.

(無機充填材)
無機充填材は、摩擦材の耐熱性の悪化を避けるための摩擦調整剤として含まれるものである。
本発明の摩擦材組成物においては、通常、摩擦材に用いられる無機充填剤であれば特に制限はない。
(Inorganic filler)
The inorganic filler is included as a friction modifier for avoiding deterioration of the heat resistance of the friction material.
In the friction material composition of this invention, there will be no restriction | limiting in particular if it is an inorganic filler normally used for a friction material.

上記無機充填材としては、例えば、硫化錫、二硫化モリブデン、硫化鉄、三硫化アンチモン、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、硫酸カルシウム、粒状チタン酸カリウム、板状チタン酸カリウム、タルク、クレー、ゼオライト、ケイ酸ジルコニウム、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、酸化鉄、粒状酸化亜鉛、γ−アルミナ等の活性アルミナ、チタン酸リチウムカリウム、チタン酸マグネシウムカリウム、チタン酸カルシウムを用いることができ、これらを1種又は2種以上を組み合わせて使用することができる。これらの中でも、対面材への攻撃性低下の観点から、三硫化アンチモン、酸化カルシウム、硫酸バリウム、コークス、黒鉛、酸化ジルコニウム、粒状酸化亜鉛及び粒状チタン酸カリウムが好ましい。   Examples of the inorganic filler include tin sulfide, molybdenum disulfide, iron sulfide, antimony trisulfide, bismuth sulfide, zinc sulfide, calcium hydroxide, calcium oxide, sodium carbonate, calcium carbonate, magnesium carbonate, barium sulfate, dolomite, Coke, graphite, mica, iron oxide, vermiculite, calcium sulfate, granular potassium titanate, plate-like potassium titanate, talc, clay, zeolite, zirconium silicate, zirconium oxide, mullite, chromite, titanium oxide, magnesium oxide, silica, Active alumina such as iron oxide, granular zinc oxide, and γ-alumina, lithium potassium titanate, magnesium potassium titanate, and calcium titanate can be used, and these can be used alone or in combination of two or more. . Of these, antimony trisulfide, calcium oxide, barium sulfate, coke, graphite, zirconium oxide, granular zinc oxide, and granular potassium titanate are preferable from the viewpoint of reducing the aggressiveness to the facing material.

本発明の摩擦材組成物中における、無機充填材の含有量は、30〜80質量%であることが好ましく、40〜80質量%であることがより好ましく、60〜80質量%であることがさらに好ましい。無機充填材の含有量を30〜80質量%の範囲とすることで、耐熱性の悪化を避けることができ、摩擦材のその他成分の含有量バランスの点でも好ましい。   The content of the inorganic filler in the friction material composition of the present invention is preferably 30 to 80% by mass, more preferably 40 to 80% by mass, and 60 to 80% by mass. Further preferred. By making content of an inorganic filler into the range of 30-80 mass%, deterioration of heat resistance can be avoided and it is preferable also at the point of content balance of the other component of a friction material.

(繊維基材)
繊維基材は摩擦材の機械的強度の向上のために含まれるものである。本発明において用いられる繊維基材としては、無機繊維、金属繊維、有機繊維、炭素系繊維などが挙げられ、これらは1種又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
(Fiber substrate)
The fiber base material is included for improving the mechanical strength of the friction material. Examples of the fiber substrate used in the present invention include inorganic fibers, metal fibers, organic fibers, carbon fibers, and the like, and these can be used alone or in combination of two or more.

本発明の摩擦材組成物は、無機繊維として、テトラポッド状の無機物を含有する。ここで、テトラポッド状とは、図1に示したような核部と核部から異なる4軸方向に伸びた針状結晶部からなる形状を指す。
テトラポッド状の無機物を含有することで、耐摩耗性を損なわずに、良好な摩擦係数を示す。また、テトラポッド状の無機物を含有することで、熱フェード時、高温の熱履歴後の摩擦係数が高く、様々な制動条件での摩擦係数の差が小さくなる。つまり摩擦係数の安定性に優れる摩擦材を得ることができる。
さらに、環境への影響から少量であることが望まれる銅や、後述するウィスカー状チタン酸塩の含有量が少ない摩擦材組成物とする場合、テトラポッド状の無機物を含有することで、上述の効果を顕著に発揮する。
The friction material composition of the present invention contains a tetrapod-like inorganic substance as the inorganic fiber. Here, the tetrapod shape refers to a shape composed of a core portion and needle-shaped crystal portions extending in different four-axis directions from the core portion as shown in FIG.
By containing a tetrapod-like inorganic substance, a good friction coefficient is exhibited without impairing the wear resistance. Further, by containing a tetrapod-like inorganic substance, the coefficient of friction after a high-temperature thermal history is high at the time of thermal fade, and the difference in coefficient of friction under various braking conditions becomes small. That is, a friction material having excellent friction coefficient stability can be obtained.
Furthermore, in the case of a friction material composition having a small content of copper or whisker-like titanate, which will be described later, because it is desired to have a small amount due to environmental impact, by containing a tetrapod-like inorganic substance, The effect is demonstrated remarkably.

テトラポッド状の無機物としては、摩擦係数の観点から、モース硬度が4以上であることが好ましく、耐摩耗性及び対面材攻撃性をより良好とする観点から、モース硬度が6以下であることが好ましい。テトラポッド状の無機物としては、酸化亜鉛が好ましい。テトラポッド状の無機物のうち、酸化亜鉛であるものとしては、市販品で(株)アムテック製パナテトラ(登録商標)が挙げられる。
また、テトラポッド状の無機物は、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とは、酸性条件で可溶であることをいう。酸性条件で可溶であれば、体内に吸引してもマクロファージによる酸性条件により溶解消失し、肺気腫などの発癌性の要因となりにくい。
As the tetrapod-like inorganic substance, the Mohs hardness is preferably 4 or more from the viewpoint of the friction coefficient, and the Mohs hardness is 6 or less from the viewpoint of improving the wear resistance and the attacking property to the facing material. preferable. As the tetrapod-like inorganic substance, zinc oxide is preferable. Among the tetrapod-like inorganic substances, those that are zinc oxide include commercially available Panatetra (registered trademark) manufactured by Amtec Corporation.
The tetrapod-like inorganic substance is preferably biosoluble. The term “biologically soluble” as used herein refers to being soluble under acidic conditions. If soluble under acidic conditions, even if inhaled into the body, it dissolves and disappears due to acidic conditions caused by macrophages and is unlikely to cause carcinogenic factors such as emphysema.

テトラポッド状の無機物の針状結晶部の平均短繊維長は、摩擦係数の安定性、耐摩耗性をより良好とする観点から、5〜50μmであることが好ましく、5〜30μmであることがより好ましく、5〜20μmであることがさらに好ましい。平均短繊維長とは、図1のa部分の長さである。
テトラポッド状の無機物の針状結晶部の平均短繊維径は、摩擦係数の安定性、耐摩耗性をより良好とする観点から、0.1〜10μmであることが好ましく、0.1〜5μmであることがより好ましく、0.1〜3μmであることがさらに好ましい。平均短繊維径とは、図1のb部分(針状結晶部の一番太い部分)の長さである。
なお、平均短繊維長(図1のaの長さ)及び平均短繊維径(図1のbの長さ)は、テトラポッド状の無機物を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察し、任意の20個の結晶を選び、その平均の値を、平均短繊維長及び平均短繊維径とすることができる。
The average short fiber length of the tetrapod-like inorganic needle-like crystal part is preferably 5 to 50 μm and more preferably 5 to 30 μm from the viewpoint of improving the stability of the friction coefficient and the wear resistance. More preferably, it is 5-20 micrometers. The average short fiber length is the length of part a in FIG.
The average short fiber diameter of the tetrapod-like inorganic needle-like crystal part is preferably 0.1 to 10 μm, more preferably 0.1 to 5 μm from the viewpoint of improving the stability of the friction coefficient and the wear resistance. It is more preferable that it is 0.1-3 micrometers. The average short fiber diameter is the length of the portion b (the thickest portion of the acicular crystal portion) in FIG.
The average short fiber length (length a in FIG. 1) and the average short fiber diameter (length b in FIG. 1) are obtained by observing a tetrapod-like inorganic substance with a scanning electron microscope (SEM). Twenty crystals can be selected and the average value can be taken as the average short fiber length and average short fiber diameter.

本発明の摩擦材組成物中における、テトラポッド状の無機物の含有量は、1〜50質量%含有することが好ましく、1〜40質量%含有することがより好ましく、1〜30質量%含有することがさらに好ましい。1質量%以上とすることで、摩擦材に良好な摩擦係数を付与することができ、また50質量%以下であることで、気孔率の過大による耐摩耗性の悪化を防ぐことができる。   The content of the tetrapod-like inorganic substance in the friction material composition of the present invention is preferably 1 to 50% by mass, more preferably 1 to 40% by mass, and 1 to 30% by mass. More preferably. When the content is 1% by mass or more, a good friction coefficient can be imparted to the friction material, and when the content is 50% by mass or less, deterioration of wear resistance due to excessive porosity can be prevented.

本発明の摩擦材組成物は、上記テトラポッド状の無機物以外の無機繊維を含有してもよい。無機繊維とは、金属及び金属合金以外の無機物を主成分とする繊維状の材料をいい、耐摩耗性の向上などのために用いられる。無機繊維としては、例えば、セラミック繊維、生体溶解性セラミック繊維、鉱物繊維、ガラス繊維、シリケート繊維、ウィスカー状チタン酸塩を用いることができ、1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。これら、無機繊維の中では、SiO2、Al23、CaO、MgO、FeO、Na2Oなどを任意の組み合わせで含有した生体溶解性を有する鉱物繊維が好ましく、市販品としてはLAPINUS FIBERS B.V製のRoxulシリーズなどが挙げられる。 The friction material composition of the present invention may contain inorganic fibers other than the tetrapod-like inorganic material. An inorganic fiber refers to a fibrous material whose main component is an inorganic substance other than metals and metal alloys, and is used for improving wear resistance. As the inorganic fiber, for example, ceramic fiber, biosoluble ceramic fiber, mineral fiber, glass fiber, silicate fiber, whisker-like titanate can be used, and one kind or a combination of two or more kinds can be used. Among these inorganic fibers, a mineral fiber having biosolubility containing SiO 2 , Al 2 O 3 , CaO, MgO, FeO, Na 2 O and the like in an arbitrary combination is preferable, and as a commercial product, LAPINUS FIBERS B . For example, V Roxul series.

従来の摩擦材には、熱フェード時や、熱履歴後の摩擦係数の変化を抑制する観点から、ウィスカー状のチタン酸カリウムなどのウィスカー状のチタン酸塩が用いられてきたが、環境有害性及び発癌性の観点から、ウィスカー状のチタン酸塩は10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましく、含有しないこと(含有量0質量%)がさらに好ましい。本発明の摩擦材組成物は、銅の含有量が少なくても又はウィスカー状のチタン酸塩を含有しなくても、優れた摩擦係数、摩擦係数の安定性及び優れた耐摩耗性を発現することができる。   Whisker-like titanates such as whisker-like potassium titanate have been used for conventional friction materials from the viewpoint of suppressing changes in the coefficient of friction during heat fade and after thermal history. From the viewpoint of carcinogenicity, the whisker-like titanate is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and even more preferably (content 0% by mass). The friction material composition of the present invention exhibits excellent friction coefficient, stability of friction coefficient, and excellent wear resistance even when the copper content is small or whisker-like titanate is not contained. be able to.

金属繊維とは、金属又は金属合金を主成分とする繊維状の材料をいい、耐クラック性及び耐摩耗性の向上などのために用いられる。以下、銅又は銅合金の繊維と、これ以外の金属繊維に分けて説明する。
本発明の摩擦材組成物に用いられる金属繊維のうち、銅又は銅合金以外の金属繊維としては、通常、摩擦材に用いられるものであれば特に制限はないが、例えば、アルミニウム、鉄、亜鉛、錫、チタン、ニッケル、マグネシウム、シリコンなどの金属単体の繊維、これらの合金形態の繊維が挙げられる。また、鋳鉄繊維などのように金属を主成分とする繊維を用いることもできる。
A metal fiber refers to a fibrous material mainly composed of a metal or a metal alloy, and is used for improving crack resistance and wear resistance. Hereinafter, the description will be divided into copper or copper alloy fibers and other metal fibers.
Of the metal fibers used in the friction material composition of the present invention, the metal fibers other than copper or copper alloy are not particularly limited as long as they are usually used in friction materials. For example, aluminum, iron, zinc , Fibers of simple metals such as tin, titanium, nickel, magnesium, and silicon, and fibers in the form of alloys thereof. Moreover, the fiber which has a metal as a main component like cast iron fiber etc. can also be used.

本発明の摩擦材組成物に用いられる金属繊維のうち、銅又は銅合金の繊維としては、銅繊維、黄銅繊維、青銅繊維などが挙げられ、1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。なお、銅、銅合金などの銅を含む繊維を用いてもよいが、耐環境汚染の観点から、本発明の摩擦材組成物中の銅全体の含有量が、銅元素として5質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以下であることがより好ましく、含有しないこと(含有量0質量%)がさらに好ましい。本発明の摩擦材組成物は、銅の含有量が少なくても又は銅を含有しなくても、優れた摩擦係数、摩擦係数の安定性及び優れた耐摩耗性を発現することができる。   Among the metal fibers used in the friction material composition of the present invention, examples of copper or copper alloy fibers include copper fibers, brass fibers, bronze fibers, and the like, which can be used alone or in combination of two or more. . In addition, you may use the fiber containing copper, such as copper and a copper alloy, However, From a viewpoint of environmental pollution resistance, content of the whole copper in the friction material composition of this invention is 5 mass% or less as a copper element. It is preferable that it is 0.5% by mass or less, and it is more preferable that the content is not contained (content 0% by mass). The friction material composition of the present invention can exhibit an excellent friction coefficient, stability of the friction coefficient, and excellent wear resistance even when the copper content is low or copper is not included.

有機繊維とは、後述する炭素系繊維以外の有機物を主成分とする繊維状の材料をいい、耐クラック性及び耐摩耗性の向上などのために用いられる。有機繊維としては、例えば、アラミド繊維、セルロース繊維、アクリル繊維、フェノール樹脂繊維を用いることができ、これらを1種又は2種以上を組み合わせて使用することができる。これらの中でも、耐熱性、補強効果の観点から、アラミド繊維が好ましい。   The organic fiber refers to a fibrous material whose main component is an organic material other than carbon-based fibers described later, and is used for improving crack resistance and wear resistance. As an organic fiber, an aramid fiber, a cellulose fiber, an acrylic fiber, a phenol resin fiber can be used, for example, These can be used 1 type or in combination of 2 or more types. Among these, an aramid fiber is preferable from the viewpoint of heat resistance and a reinforcing effect.

炭素系繊維は、耐クラック性及び耐摩耗性向上のために用いられる。炭素系繊維としては、例えば、耐炎化繊維、ピッチ系炭素繊維、PAN系炭素繊維、活性炭繊維を用いることができ、これらを1種又は2種以上を組み合わせて使用することができる。   Carbon-based fibers are used to improve crack resistance and wear resistance. As the carbon-based fiber, for example, flame-resistant fiber, pitch-based carbon fiber, PAN-based carbon fiber, and activated carbon fiber can be used, and these can be used alone or in combination of two or more.

本発明の摩擦材組成物における、繊維基材の含有量は、テトラポッド状の無機物も含め、摩擦材組成物において1〜60質量%であることが好ましく、5〜55質量%であることがより好ましく、5〜40質量%であることがさらに好ましく、5〜30質量%であることが特に好ましい。繊維基材の含有量を1〜60質量%の範囲とすることで、摩擦材としての最適な気孔率が得られ、鳴き防止ができ、適正な材料強度が得られ、耐摩耗性を発現し、成形性をよくすることができる。   The content of the fiber base material in the friction material composition of the present invention is preferably 1 to 60% by mass, and preferably 5 to 55% by mass in the friction material composition, including tetrapod-like inorganic substances. More preferably, it is more preferably 5 to 40% by mass, and particularly preferably 5 to 30% by mass. By making the content of the fiber base in the range of 1 to 60% by mass, the optimum porosity as a friction material can be obtained, squeal can be prevented, appropriate material strength can be obtained, and wear resistance can be expressed. The moldability can be improved.

(その他の材料)
本発明の摩擦材組成物は、結合材、有機充填材、無機充填材及び繊維基材以外に、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、銅粉、黄銅粉、青銅粉、亜鉛粉などの金属粉末などを配合することができる。しかし、耐環境汚染の観点から、本発明の摩擦材組成物中の銅全体の含有量が、銅元素として5質量%以下であることが好ましく、含有しないこと(含有量0質量%)がより好ましい。
また、耐摩耗性や熱フェード特性向上の観点から、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等のフッ素系ポリマーなどの有機添加剤を配合することができる。
(Other materials)
The friction material composition of this invention can mix | blend other materials as needed other than a binder, an organic filler, an inorganic filler, and a fiber base material. For example, metal powders such as copper powder, brass powder, bronze powder, and zinc powder can be blended. However, from the viewpoint of resistance to environmental pollution, the total content of copper in the friction material composition of the present invention is preferably 5% by mass or less as a copper element, and it is more preferable not to contain (content 0% by mass). preferable.
Moreover, organic additives, such as fluorine-type polymers, such as PTFE (polytetrafluoroethylene), can be mix | blended from a viewpoint of abrasion resistance and a heat fade characteristic improvement.

[摩擦材]
本発明の摩擦材は、上記摩擦材組成物を成形してなり、自動車などのディスクブレーキパッド、ブレーキライニングなどの摩擦材として使用することができる。本発明の摩擦材は優れた摩擦係数、摩擦係数の安定性、耐クラック性、耐摩耗性を示すため、制動時に負荷の大きいディスクブレーキパッドの摩擦材に好適である。
本発明の摩擦材は、本発明の摩擦材組成物を一般に使用されている方法で成形して製造することができ、好ましくは加熱加圧成形して製造される。詳細には、例えば、本発明の摩擦材組成物をレディーゲミキサー、加圧ニーダー、アイリッヒミキサーなど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分間で成形し、得られた成形物を150〜250℃で2〜10時間熱処理する。また、さらに、必要に応じて塗装、スコーチ処理、研磨処理を行うことで製造される。
[Friction material]
The friction material of the present invention is formed by molding the friction material composition, and can be used as a friction material for disc brake pads and brake linings for automobiles. Since the friction material of the present invention exhibits an excellent friction coefficient, stability of the friction coefficient, crack resistance, and wear resistance, it is suitable for a friction material for a disk brake pad having a large load during braking.
The friction material of the present invention can be produced by molding the friction material composition of the present invention by a generally used method, and is preferably produced by hot pressing. 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 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. Furthermore, it is manufactured by performing coating, scorch treatment, and polishing treatment as necessary.

[摩擦部材]
上記摩擦材を用いることにより、該摩擦材を摩擦面となるように形成した摩擦部材を得ることができる。摩擦材を用いて形成することができる摩擦部材としては、例えば、下記の構成などが挙げられる。
(1)摩擦材のみの構成。
(2)裏金と、該裏金の上に摩擦面となる本発明の摩擦材組成物からなる摩擦材とを有する構成。
(3)上記(2)の構成において、裏金と摩擦材との間に、裏金の接着効果を高めるための表面改質を目的としたプライマー層、及び、裏金と摩擦材との接着を目的とした接着層をさらに介在させた構成。
[Friction material]
By using the friction material, it is possible to obtain a friction member in which the friction material is formed to be a friction surface. Examples of the friction member that can be formed using the friction material include the following configurations.
(1) Configuration of friction material only.
(2) The structure which has a back metal and the friction material which consists of a friction material composition of this invention used as a friction surface on this back metal.
(3) In the configuration of (2) above, between the back metal and the friction material, a primer layer for the purpose of surface modification for enhancing the adhesion effect of the back metal, and for the purpose of bonding the back metal and the friction material A configuration in which an adhesive layer is further interposed.

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、繊維強化プラスチックなど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、ブレーキシューなどの摩擦部材に用いられるものであればよい。   The backing metal is usually used as a friction member in order to improve the mechanical strength of the friction member. As the material, metal, fiber reinforced plastic, etc. can be used. For example, iron, stainless steel, inorganic fiber Examples 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、摩擦係数が高く、また摩擦係数の安定性に優れ、耐摩耗性に優れるため、摩擦部材の「上張り材」として有用であるが、摩擦部材の「下張り材」として成形して用いることもできる。
なお、「上張り材」とは、摩擦部材の摩擦面となる摩擦材であり、「下張り材」とは、摩擦部材の摩擦面となる摩擦材と裏金との間に介在する、摩擦材と裏金との接着部付近の剪断強度、耐クラック性向上を目的とした層のことである。
The friction material composition of the present invention has a high friction coefficient, is excellent in stability of the friction coefficient, and is excellent in wear resistance. Therefore, the friction material composition is useful as a “upper material” of the friction member. Can also be used.
The “upper material” is a friction material that becomes the friction surface of the friction member, and the “underlay material” is a friction material that is interposed between the friction material that becomes the friction surface of the friction member and the back metal. It is a layer for the purpose of improving the shear strength and crack resistance in the vicinity of the adhesion part with the back metal.

本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例によって何ら制限を受けるものではない。   The present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

[実施例1〜11及び比較例1〜4]
(ディスクブレーキパッドの作製)
表1に示す配合比率に従って材料を配合し、実施例1〜11及び比較例1〜4の摩擦材組成物を得た。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30MPa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)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、実施例1〜11及び比較例1〜4のディスクブレーキパッド(裏金の厚さ6mm、摩擦材の厚さ11mm、摩擦材投影面積52cm2)を作製した。
[Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 4]
(Production of disc brake pad)
The materials were blended according to the blending ratio shown in Table 1, and the friction material compositions of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 4 were obtained. 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 heat-pressed 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 30 MPa. The molded product was heat treated at 200 ° C. for 4.5 hours, polished using a rotary polishing machine, and subjected to scorch treatment at 500 ° C., and the disc brake pads of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 4 (of the back metal) A thickness of 6 mm, a friction material thickness of 11 mm, and a friction material projection area of 52 cm 2 were prepared.

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(株)製(商品名 HP491UP)
(有機充填剤)
・カシューダスト:東北化工(株)製(商品名 FF−1056)
(無機充填剤)
・硫酸バリウム:堺化学(株)製(商品名BA)
・粒状チタン酸カリウム:大塚化学製(商品名 テラセスTF−S)
・黒鉛:TIMCAL社製(商品名 KS75)
・コークス:TIMCAL社製(商品名 FC250−1500)
・粒状酸化亜鉛:東京化精(株)製(商品名 酸化亜鉛1種)
(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)
・テトラポッド状の無機物:(株)アムテック製(商品名 パナテトラ、成分 酸化亜鉛、モース硬度4、針状結晶部の平均短繊維長7μm、針状結晶部の平均短繊維径0.5μm(SEMで観察した画像から任意の20個を選択し、画像上で計測した短繊維長及び短繊維径の平均値を平均短繊維長及び平均短繊維径とした)、生体溶解性、電子顕微鏡写真 図2)
・ウィスカー状チタン酸カリウム:大塚化学(株)製(商品名 ティスモD)
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: manufactured by Tohoku Kako Co., Ltd. (trade name: FF-1056)
(Inorganic filler)
-Barium sulfate: manufactured by Sakai Chemical Co., Ltd. (trade name BA)
・ Granular potassium titanate: Otsuka Chemical Co., Ltd. (trade name Terraces TF-S)
・ Graphite: TIMCAL (trade name KS75)
・ Coke: TIMCAL (trade name FC250-1500)
・ Granular zinc oxide: manufactured by Tokyo Kasei Co., Ltd. (trade name: 1 type of zinc oxide)
(Fiber substrate)
・ 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. Made of V (Brand name RB240 Roxul 1000, average fiber length 300μm)
Tetrapod-like inorganic substance: manufactured by Amtec Co., Ltd. (trade name: Panatetra, component zinc oxide, Mohs hardness 4, average short fiber length of needle crystal part 7 μm, average short fiber diameter of needle crystal part 0.5 μm (SEM 20 were selected from the images observed in the above, and the average value of the short fiber length and short fiber diameter measured on the image was taken as the average short fiber length and average short fiber diameter), biosolubility, electron micrograph 2)
-Whisker-like potassium titanate: manufactured by Otsuka Chemical Co., Ltd. (trade name: Tismo D)

(摩擦係数及び耐摩耗性の評価)
作製した実施例1〜11及び比較例1〜4のディスクブレーキパッド摩擦係数及び耐摩耗性は、ブレーキダイナモを用い、自動車技術会規格JASO C406に準拠した摩擦試験により評価した。ブレーキダイナモを用いた摩擦試験は、イナーシャ7kgf・m・s2で評価を行った。また、ベンチレーテッドディスクロータ((株)キリウ製、材質FC190)、一般的なピンスライド式のコレットタイプのキャリパを用いて実施した。結果を表1に示す。
〈摩擦係数〉
・熱履歴前の摩擦係数:
第2効力試験(通常制動時)における摩擦係数の平均値である。
・熱フェード時の摩擦係数:
第1フェードにおける計10回の制動中で発生する摩擦係数のうち、最も小さくなる値を評価した。
・熱履歴後の摩擦係数:
第3効力試験(熱履歴後)における摩擦係数の平均値である。
〈摩擦係数の安定性〉
・熱履歴前と熱フェード時の摩擦係数の差:
(熱履歴前の摩擦係数)−(熱フェード時の摩擦係数)より算出した。
・熱履歴前後の摩擦係数の差:
(熱履歴前の摩擦係数)−(熱履歴後の摩擦係数)より算出した。
〈耐摩耗性〉
・パッド摩耗量(mm):ディスクブレーキパッドにおける、インナーパッド、アウターパッドそれぞれについて試験前後のパッド厚みの差を測定し、平均値を算出した。
(Evaluation of friction coefficient and wear resistance)
The disc brake pad friction coefficient and abrasion resistance of the produced Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 4 were evaluated by a friction test in accordance with the Japan Society of Automotive Engineers Standard JASO C406 using a brake dynamo. The friction test using the brake dynamo was evaluated with an inertia of 7 kgf · m · s 2 . Moreover, it was carried out using a ventilated disc rotor (manufactured by Kiriu Co., Ltd., material FC190) and a general pin slide type collet type caliper. The results are shown in Table 1.
<Coefficient of friction>
・ Friction coefficient before thermal history:
It is the average value of the friction coefficient in the second efficacy test (normal braking).
・ Friction coefficient during thermal fade:
Of the friction coefficients generated during 10 brakings in the first fade, the smallest value was evaluated.
・ Friction coefficient after thermal history:
It is the average value of the coefficient of friction in the third efficacy test (after heat history).
<Stability of friction coefficient>
・ Difference in friction coefficient before heat history and heat fade:
It was calculated from (friction coefficient before heat history) − (friction coefficient at the time of heat fade).
・ Difference in friction coefficient before and after thermal history:
(Friction coefficient before thermal history) − (Friction coefficient after thermal history)
<Abrasion resistance>
Pad wear amount (mm): For the inner and outer pads of the disc brake pad, the difference in pad thickness before and after the test was measured, and the average value was calculated.

また実施例1、2、8〜11、比較例1及び3の摩擦係数の差及びパッド摩耗量を図3〜5にプロットした。   Moreover, the difference of the friction coefficient of Examples 1, 2, 8-11 and Comparative Examples 1 and 3 and the amount of pad wear were plotted in FIGS.

テトラポッド状の無機物を含有する実施例1〜11は、摩擦係数及び耐摩耗性に優れ、かつ、熱履歴前後、熱フェード時の摩擦係数の変化が少なく、摩擦係数の安定性に優れる摩擦材を得ることができた。
実施例1〜11に対し、比較例1のように、テトラポッド状の無機物を含まない場合、摩擦係数の安定性は劣ることが分かった。
また、比較例2のように銅繊維が少ない場合、また比較例3のように銅繊維を含まない場合、摩擦係数の安定性が悪化したり、耐摩耗性が悪化する傾向がある。しかし、テトラポッド状の無機物を用いた場合、実施例3のように銅の含有量が5質量%以下である場合も、実施例4〜11のように銅を実質的に含まない場合も、摩擦係数及び耐摩耗性に優れ、かつ、摩擦係数の安定性に優れる摩擦材を得ることができた。
また、テトラポッド状の無機物である、テトラポッド状の酸化亜鉛の代わりに、粒状の酸化亜鉛を用いた比較例4では、摩擦係数の安定性を向上することはできなかった。
また、比較例2〜4のように、ウィスカー状のチタン酸カリウムを含まない場合、摩擦係数の安定性が悪化する傾向がある。しかし、実施例7のようにウィスカー状のチタン酸カリウムが10質量%以下である場合も、また実施例8〜11のようにウィスカー状のチタン酸カリウムを実質的に含まない場合も、テトラポット状無機物を含有することで実施例7〜11において、摩擦係数及び耐摩耗性に優れ、かつ摩擦係数の安定性に優れる摩擦材を得ることができた。
以上より、テトラポッド状の無機物を含有する本発明の摩擦材組成物を用いた摩擦材は、摩擦係数、摩擦係数の安定性及び耐摩耗性に優れることは明らかである。
また、図3〜5から分かるように、銅を含有せず、かつ、ウィスカー状のチタン酸塩を含有しない摩擦材組成物を用いた場合は、より摩擦係数の安定性の効果が顕著に発現した。
Examples 1 to 11 containing a tetrapod-like inorganic material are excellent in friction coefficient and wear resistance, have little change in friction coefficient before and after thermal history, and in heat fade, and are excellent in friction coefficient stability. Could get.
It turned out that stability of a friction coefficient is inferior when Examples 1-11 do not contain a tetrapod-like inorganic substance like comparative example 1.
Moreover, when there are few copper fibers like the comparative example 2, and when a copper fiber is not included like the comparative example 3, there exists a tendency for stability of a friction coefficient to deteriorate or abrasion resistance to deteriorate. However, when a tetrapod-like inorganic substance is used, even when the copper content is 5% by mass or less as in Example 3, or when copper is not substantially included as in Examples 4 to 11, A friction material having excellent friction coefficient and wear resistance and excellent friction coefficient stability could be obtained.
In addition, in Comparative Example 4 in which granular zinc oxide was used instead of tetrapod-shaped zinc oxide, which is a tetrapod-shaped inorganic substance, the stability of the friction coefficient could not be improved.
Moreover, when it does not contain whisker-like potassium titanate like Comparative Examples 2-4, there exists a tendency for stability of a friction coefficient to deteriorate. However, even when the whisker-like potassium titanate is 10% by mass or less as in Example 7 and when the whisker-like potassium titanate is not substantially contained as in Examples 8 to 11, the tetrapot In Examples 7-11, the friction material which was excellent in the friction coefficient and abrasion resistance, and excellent in the stability of a friction coefficient was able to be obtained by containing a fibrous inorganic substance.
From the above, it is clear that the friction material using the friction material composition of the present invention containing a tetrapod-like inorganic substance is excellent in the friction coefficient, the stability of the friction coefficient, and the wear resistance.
As can be seen from FIGS. 3 to 5, when a friction material composition containing no copper and not containing a whisker-like titanate is used, the effect of the stability of the friction coefficient is more remarkably exhibited. did.

本発明の摩擦材組成物は、従来品と比較して摩擦係数、摩擦係数の安定性及び耐摩耗性に優れ、さらに本発明の効果は、発癌性に問題のあるウィスカー状チタン酸塩や、環境有害性のある銅の量が少ない組成において特に顕著に発現するため、該摩擦材組成物は乗用車用ブレーキパッドなどの摩擦材及び摩擦部材に好適である。   The friction material composition of the present invention is superior in friction coefficient, friction coefficient stability and wear resistance compared to conventional products, and the effect of the present invention is a whisker-like titanate having a carcinogenic problem, The friction material composition is suitable for a friction material such as a brake pad for a passenger car and a friction member because the friction material composition is particularly prominent in a composition having a small amount of copper which is harmful to the environment.

Claims (10)

結合材、有機充填材、無機充填材及び繊維基材を含む摩擦材組成物であり、上記繊維基材として核部と該核部から異なる4軸方向に伸びた針状結晶部とからなるテトラポッド状の無機物を含有する摩擦材組成物。   A friction material composition comprising a binder, an organic filler, an inorganic filler, and a fiber base material. The fiber base material includes a core and a tetragonal crystal part extending from the core in different four-axis directions. A friction material composition containing a pod-like inorganic substance. 前記テトラポッド状の無機物のモース硬度が4以上である請求項1に記載の摩擦材組成物。   The friction material composition according to claim 1, wherein the tetrapod-like inorganic substance has a Mohs hardness of 4 or more. 前記テトラポッド状の無機物が酸化亜鉛である請求項1又は2に記載の摩擦材組成物。   The friction material composition according to claim 1 or 2, wherein the tetrapod-like inorganic substance is zinc oxide. 摩擦材組成物中の銅の含有量が、銅元素として5質量%以下である請求項1〜3のいずれかに記載の摩擦材組成物。   The friction material composition according to claim 1, wherein the content of copper in the friction material composition is 5% by mass or less as a copper element. 前記テトラポッド状の無機物の含有量が1〜50質量%である請求項1〜4のいずれかに記載の摩擦材組成物。   The friction material composition according to any one of claims 1 to 4, wherein a content of the tetrapod-like inorganic substance is 1 to 50% by mass. 前記テトラポッド状の無機物の針状結晶部の平均短繊維長が5〜50μmである請求項1〜5のいずれかに記載の摩擦材組成物。   The friction material composition according to any one of claims 1 to 5, wherein an average short fiber length of the needle-like crystal part of the tetrapod-like inorganic substance is 5 to 50 µm. 前記テトラポッド状の無機物の針状結晶部の平均短繊維径が0.1〜10μmである請求項1〜6のいずれかに記載の摩擦材組成物。   The friction material composition according to any one of claims 1 to 6, wherein the tetrapod-like inorganic needle-like crystal part has an average short fiber diameter of 0.1 to 10 µm. 摩擦材組成物中のウィスカー状のチタン酸塩の含有量が10質量%以下である請求項1〜7に記載の摩擦材組成物。   The friction material composition according to claim 1, wherein the content of whisker-like titanate in the friction material composition is 10% by mass or less. 請求項1〜8のいずれかに記載の摩擦材組成物を成形してなる摩擦材。   The friction material formed by shape | molding the friction material composition in any one of Claims 1-8. 請求項1〜8のいずれかに記載の摩擦材組成物を成形してなる摩擦材と裏金とを用いて形成される摩擦部材。   The friction member formed using the friction material formed by shape | molding the friction material composition in any one of Claims 1-8, and a back metal.
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