JP2018111784A - Friction material composition, friction material and friction member - Google Patents

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Hikaru ARAKI
洸 荒木
亮人 岩崎
Akihito Iwasaki
亮人 岩崎
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce fading phenomenon generation itself by reducing temperature increase itself of a friction material during use, and suppressing deterioration of the friction material caused by the temperature increase of the friction material.SOLUTION: In a friction composition containing a reinforced fiber material, a friction adjustment material and a binder, a material absorbing heat by a transition enthalpy accompanying solid-solid phase transition is further blended as a heat storage material. The heat storage material may be an inorganic oxide-based compound, and may be vanadium dioxide-based compound represented by the general formula:VMOand/or LiVO. In the above formula, M is an element having tetra-, penta- or hexa- valency, X is the number of 0 or more and less than 1. Preferably M is one or more kind of element selected from Cr, W, Mo, Nb, Ta, Os, Ir, Ru and Re and X is the number of 0 or more and 0.5 or less.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、使用時における摩擦材の温度上昇そのものを低減することによりフェード現象の発生自体を低減することができ且つ摩擦材の温度上昇に起因する摩擦材の劣化を抑制することができる摩擦材組成物、摩擦材及び摩擦部材に関する。   The present invention is a friction material that can reduce the occurrence of a fade phenomenon itself by reducing the temperature rise of the friction material during use, and can suppress the deterioration of the friction material due to the temperature rise of the friction material. The present invention relates to a composition, a friction material, and a friction member.

自動車のブレーキパッド等において使用される摩擦材には、高い耐摩耗性及び安定した高い摩擦係数が求められる。このような特性を達成することを目的として、摩擦材を構成する組成物(以降、「摩擦材組成物」と称される場合がある。)には、補強繊維材、摩擦調整材、及び結合材等が適切な割合にて配合される。   A friction material used in an automobile brake pad or the like is required to have high wear resistance and a stable high coefficient of friction. For the purpose of achieving such characteristics, the composition constituting the friction material (hereinafter sometimes referred to as “friction material composition”) includes a reinforcing fiber material, a friction modifier, and a bond. Materials etc. are blended at an appropriate ratio.

ところが、例えば、ブレーキを連続的に使用したり、急制動において使用したりする等、負荷が高い状態において使用すると、所謂「フェード現象」と称される問題が生ずる場合がある。フェード現象においては、高負荷状態における使用に伴って発生する摩擦熱により摩擦材の温度が(例えば、300℃乃至400℃程度まで)上昇し、例えば結合材としての樹脂(例えば、フェノール樹脂等)及び/又は他の有機成分等が熱分解して、液体状又は気体状の分解生成物が生ずる。そして、この分解生成物が摩擦摺動面に介在すると、摩擦摺動面における摩擦係数が低下し、ブレーキとしての制動力が低下する。   However, when the load is used in a high load state, for example, when the brake is used continuously or during sudden braking, a so-called “fade phenomenon” may occur. In the fade phenomenon, the temperature of the friction material rises (for example, up to about 300 ° C. to 400 ° C.) due to frictional heat generated with use under a high load state, for example, a resin as a binder (for example, phenol resin) And / or other organic components are thermally decomposed to produce liquid or gaseous decomposition products. And when this decomposition product intervenes in a friction sliding surface, the friction coefficient in a friction sliding surface will fall and the braking force as a brake will fall.

また、更に高い負荷により摩擦材の少なくとも一部が更に高い温度(例えば、600℃以上の温度)に達すると、補強繊維材としての有機繊維が熱分解して、摩擦材としての寿命が大幅に短くなる場合がある。従って、従来技術に係る摩擦材においては、高温時における摩擦係数の低下及び/又は摩擦材の劣化を低減することに主眼を置いた技術開発がなされてきた。   Moreover, when at least a part of the friction material reaches a higher temperature (for example, a temperature of 600 ° C. or more) due to a higher load, the organic fiber as the reinforcing fiber material is thermally decomposed, and the life as the friction material is greatly increased. May be shorter. Therefore, in the friction material according to the prior art, technical development has been made with a focus on reducing the friction coefficient and / or the deterioration of the friction material at high temperatures.

例えば、摩擦材全体に対して、チタン酸塩化合物の含有率を1〜22体積%、結合材を18体積%以上含有させることにより、優れたフェード特性及び耐摩耗性を有する摩擦材及びドラムブレーキ用摩擦材を提供する技術が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。また、結合材、繊維基材(補強繊維材)、研削材(研磨剤)、無機充填材及び有機充填材を含有する摩擦材組成物において、BET法により算出した比表面積が400〜800m/gであり、より好ましくは更にモース硬度が6以下であるケイ酸塩を研削材として含有させることにより、高温時の摩擦係数を大幅に低下させること無く、且つ鳴き特性を改善する技術が提案されている(例えば、特許文献2を参照)。 For example, a friction material and a drum brake having excellent fade characteristics and wear resistance by containing a titanate compound content of 1 to 22% by volume and a binder of 18% by volume or more with respect to the entire friction material A technique for providing a friction material has been proposed (see, for example, Patent Document 1). Further, in a friction material composition containing a binder, a fiber substrate (reinforcing fiber material), an abrasive (abrasive), an inorganic filler, and an organic filler, the specific surface area calculated by the BET method is 400 to 800 m 2 /. A technique for improving the squealing characteristics without significantly lowering the coefficient of friction at a high temperature by incorporating a silicate having a Mohs hardness of 6 or less as an abrasive material is proposed. (For example, refer to Patent Document 2).

特開2014−224175号公報JP 2014-224175 A 特開2015−165024号公報JP, 2015-165024, A 特開2010−163510号公報JP 2010-163510 A

上述したように、従来技術に係る摩擦材においては、摩擦材組成物に特定の材料を配合することにより、高温時における摩擦係数の低下及び/又は摩擦材の劣化を低減することが提案されてきた。即ち、これらの従来技術は「摩擦材が高温になる」ことを前提として開発されている。   As described above, in the friction material according to the related art, it has been proposed to reduce the friction coefficient and / or the deterioration of the friction material at a high temperature by adding a specific material to the friction material composition. It was. That is, these conventional techniques are developed on the premise that “the friction material becomes high temperature”.

しかしながら、本発明者は、そもそも使用時における摩擦材の温度上昇そのものを低減することができればフェード現象の発生自体を低減することができる筈であると考えた。即ち、本発明は、使用時における摩擦材の温度上昇そのものを低減することによりフェード現象の発生自体を低減することができる摩擦材組成物、摩擦材及び摩擦部材を提供することを1つの目的とする。   However, the present inventor thought that the occurrence of the fade phenomenon itself should be reduced if the temperature rise of the friction material itself during use can be reduced. That is, one object of the present invention is to provide a friction material composition, a friction material, and a friction member that can reduce the occurrence of the fade phenomenon itself by reducing the temperature rise of the friction material during use. To do.

本発明者は、鋭意研究の結果、摩擦材を構成する組成物に蓄熱材を配合することにより、例えばブレーキパッド等において使用されるときに発生する摩擦熱を蓄熱し、摩擦材の温度上昇を低減することができることを見出した。   As a result of diligent research, the present inventor, by blending a heat storage material with the composition constituting the friction material, for example, stores the friction heat generated when used in a brake pad or the like, thereby increasing the temperature of the friction material. It has been found that it can be reduced.

上記に鑑み、本発明に係る摩擦材組成物(以降、「本発明組成物」と称される場合がある。)は、補強繊維材と、摩擦調整材と、結合材と、を含む摩擦材組成物であって、固体−固体相転移に伴う転移エンタルピーによって吸熱する物質を蓄熱材として更に含む、摩擦材組成物である。   In view of the above, the friction material composition according to the present invention (hereinafter sometimes referred to as “the composition of the present invention”) includes a reinforcing fiber material, a friction adjusting material, and a binding material. The composition is a friction material composition further comprising a substance that absorbs heat by a transition enthalpy accompanying a solid-solid phase transition as a heat storage material.

更に、本発明に係る摩擦材(以降、「本発明摩擦材」と称される場合がある。)は、本発明組成物を成形してなる摩擦材である。   Furthermore, the friction material according to the present invention (hereinafter sometimes referred to as “the present friction material”) is a friction material formed by molding the composition of the present invention.

加えて、本発明に係る摩擦部材(以降、「本発明摩擦部材」と称される場合がある。)は、本発明摩擦材と裏金とからなる摩擦部材である。   In addition, the friction member according to the present invention (hereinafter sometimes referred to as “the present friction member”) is a friction member made of the friction material of the present invention and a back metal.

本発明組成物によれば、摩擦材としての使用時に発生する摩擦熱を蓄熱材が吸収し、摩擦材の温度上昇を低減することができる。その結果、フェード現象の発生自体を低減することができる。更に、例えば結合材としての樹脂及び/又は他の有機成分等の熱分解に起因する摩擦係数の低下(即ち、制動力の低下)を低減したり、補強繊維材としての有機繊維の熱分解に起因する寿命の短縮(即ち、耐用期間の短縮)を低減したりすることができる。   According to the composition of the present invention, the heat storage material absorbs friction heat generated during use as a friction material, and the temperature rise of the friction material can be reduced. As a result, the occurrence of the fade phenomenon itself can be reduced. Furthermore, for example, a reduction in the friction coefficient (that is, a reduction in braking force) due to thermal decomposition of the resin as a binder and / or other organic components is reduced, or the organic fiber as a reinforcing fiber material is thermally decomposed. The resulting shortening of the life (that is, shortening of the service life) can be reduced.

上記に加えて、本発明組成物に含まれる蓄熱材は、固体−固体相転移に伴う転移エンタルピーによって吸熱する物質であるため、蓄熱に伴って液化しない。その結果、詳しくは後述するように、蓄熱に伴って蓄熱材が系外に漏れ出たり、摩擦摺動面に介在して摩擦係数が低下したりする虞を低減することができる。   In addition to the above, the heat storage material contained in the composition of the present invention is a substance that absorbs heat due to the transition enthalpy accompanying the solid-solid phase transition, and therefore does not liquefy with the heat storage. As a result, as will be described in detail later, it is possible to reduce the possibility that the heat storage material leaks out of the system as the heat is stored, or the friction coefficient decreases due to being interposed in the friction sliding surface.

本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の各実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。   Other objects, other features, and attendant advantages of the present invention will be readily understood from the description of each embodiment of the present invention described with reference to the following drawings.

《第1実施形態》
以下、本発明の第1実施形態に係る摩擦材組成物(以下、「第1組成物」と称される場合がある。)について説明する。先ず、蓄熱材について以下に詳しく説明する。
<< First Embodiment >>
Hereinafter, the friction material composition according to the first embodiment of the present invention (hereinafter may be referred to as “first composition”) will be described. First, the heat storage material will be described in detail below.

〈蓄熱材〉
上述したように、本発明者は、鋭意研究の結果、摩擦材を構成する組成物に蓄熱材を配合することにより、例えばブレーキパッド等において使用されるときに発生する摩擦熱を蓄熱し、摩擦材の温度上昇を低減することができることを見出した。蓄熱材とは、一定の温度において熱の放出及び/又は吸収を行うことができる材料であり、熱の出入りに伴う温度変化を低減することができる。このような蓄熱材としては、多種多様な物質が知られており、当該物質の比熱を利用して蓄熱する顕熱蓄熱材と、当該物質の相転移に伴うエンタルピーの変化(以降、「転移エンタルピー」と称される場合がある。)を利用する潜熱蓄熱材との2種類に大別される。
<Heat storage material>
As described above, as a result of earnest research, the present inventor, by blending a heat storage material with the composition constituting the friction material, stores the frictional heat generated when used in, for example, a brake pad, etc. It has been found that the temperature rise of the material can be reduced. The heat storage material is a material that can release and / or absorb heat at a constant temperature, and can reduce a temperature change associated with the entry and exit of heat. As such a heat storage material, a wide variety of substances are known. A sensible heat storage material that stores heat using the specific heat of the material, and a change in enthalpy accompanying the phase transition of the material (hereinafter referred to as “transfer enthalpy”). And the latent heat storage material that uses the latent heat storage material.

上記2種類の蓄熱材のうち、比較的大きい熱量を蓄熱することができる観点から、潜熱蓄熱材が望ましい。潜熱蓄熱材の具体例としては、例えば、無機塩水和物、有機化合物及び融解塩等を挙げることができる。しかしながら、これらの潜熱蓄熱材は、何れも固体状態と液体状態との間における相転移(固体−液体相転移)に伴う転移エンタルピーを利用する蓄熱材である。このように蓄熱に伴って固相から液相へと相転移する蓄熱材を摩擦材組成物に配合すると、蓄熱に伴って液化した蓄熱材が系外に漏れ出たり、摩擦摺動面に介在して摩擦係数が低下したりする虞がある。蓄熱材の種類によっては、蓄熱に伴って蓄熱材が液相と固相とに相分離したり、分解したりする虞がある。   Of these two types of heat storage materials, a latent heat storage material is desirable from the viewpoint of storing a relatively large amount of heat. Specific examples of the latent heat storage material include inorganic salt hydrates, organic compounds, and molten salts. However, any of these latent heat storage materials is a heat storage material that utilizes a transition enthalpy associated with a phase transition (solid-liquid phase transition) between a solid state and a liquid state. When a heat storage material that transitions from a solid phase to a liquid phase with heat storage is blended into the friction material composition, the heat storage material liquefied with heat storage leaks out of the system or intervenes in the friction sliding surface. As a result, the friction coefficient may decrease. Depending on the type of the heat storage material, the heat storage material may be phase-separated into a liquid phase and a solid phase or decomposed along with the heat storage.

一方、固体状態と固体状態との間における相転移(固体−固体相転移)に伴う転移エンタルピーを利用する蓄熱材は蓄熱に伴って液化しない。その結果、蓄熱に伴って蓄熱材が系外に漏れ出たり、摩擦摺動面に介在して摩擦係数が低下したりする虞が無い。更に、蓄熱に伴って蓄熱材が液相と固相とに相分離したり、分解したりする虞が無い。従って、第1組成物に配合される蓄熱材としては、固体−固体相転移に伴う転移エンタルピーによって吸熱する物質を使用することが望ましい。   On the other hand, a heat storage material that utilizes a transition enthalpy associated with a phase transition between a solid state and a solid state (solid-solid phase transition) does not liquefy with heat storage. As a result, there is no possibility that the heat storage material leaks out of the system with heat storage or the friction coefficient decreases due to interposition in the friction sliding surface. Furthermore, there is no possibility that the heat storage material is phase-separated into a liquid phase and a solid phase or decomposed with heat storage. Therefore, as the heat storage material blended in the first composition, it is desirable to use a substance that absorbs heat by the transition enthalpy accompanying the solid-solid phase transition.

〈構成〉
次に、第1組成物の構成について説明する。第1組成物は、補強繊維材と、摩擦調整材と、結合材と、を含む摩擦材組成物である。
<Constitution>
Next, the configuration of the first composition will be described. The first composition is a friction material composition including a reinforcing fiber material, a friction adjusting material, and a binding material.

第1組成物に含まれる補強繊維材としては、一般に補強繊維材として摩擦材組成物に従来配合されている添加材等を1種又は2種以上を組み合わせて配合することができる。このような補強繊維材としては、例えば、無機繊維及び有機繊維等を挙げることができる。無機繊維としては、例えば、銅繊維及び鉄繊維等の金属繊維、ガラス繊維、ロックウール(岩綿)、ウォラストナイト繊維及びチタン酸カリウム繊維等のセラミック繊維、並びに炭素繊維(カーボンファイバー)等を挙げることができる。有機繊維としては、例えば、アラミド繊維、セルロース繊維及びアクリル繊維等の樹脂繊維等を挙げることができる。   As the reinforcing fiber material contained in the first composition, one or two or more additives that are conventionally blended in the friction material composition as a reinforcing fiber material can be blended. Examples of such reinforcing fiber material include inorganic fibers and organic fibers. Examples of inorganic fibers include metal fibers such as copper fibers and iron fibers, glass fibers, rock wool (rock wool), ceramic fibers such as wollastonite fibers and potassium titanate fibers, and carbon fibers (carbon fibers). Can be mentioned. Examples of organic fibers include resin fibers such as aramid fibers, cellulose fibers, and acrylic fibers.

第1組成物に補強繊維材として配合される材料の種類及び含有率は、第1組成物を成形して得られる摩擦材に求められる摩擦特性(例えば、摩擦係数、耐摩耗性、振動特性及び鳴き特性等)及び耐久性等の種々の物性に応じて、適宜定めることができる。第1組成物全体に対する補強繊維材の含有率(配合割合)は特に限定されないが、一般的には3質量%乃至30質量%程度である。   The type and content of the material blended in the first composition as the reinforcing fiber material are the friction characteristics (for example, friction coefficient, wear resistance, vibration characteristics, and the like) required for the friction material obtained by molding the first composition. It can be determined as appropriate according to various physical properties such as squealing characteristics and durability. The content (mixing ratio) of the reinforcing fiber material with respect to the entire first composition is not particularly limited, but is generally about 3% by mass to 30% by mass.

摩擦調整材は、摩擦材の摩擦特性を調整する役割を有する。第1組成物に含まれる摩擦調整材としては、一般に摩擦調整材として摩擦材組成物に従来配合されている添加材等を1種又は2種以上を組み合わせて配合することができる。このような摩擦調整材としては、例えば、研磨剤(研削材)、有機ダスト、無機ダスト及び金属粉等を挙げることができる。研磨材としては、例えば、アルミナ及びクロマイト等の無機粒子等を挙げることができる。有機ダストとしては、例えば、カシューダスト及びラバーダスト(ゴムダスト)等のフリクションダスト等を挙げることができる。無機ダストとしては、例えば、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化鉄、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、珪酸マグネシウム、珪酸ジルコニウム、チタン酸カリウム、バーミキュライト及びマイカ等を挙げることができる。金属粉としては、例えば、銅、真鍮、錫、鉄及び亜鉛等の粉末を挙げることができる。   The friction modifier has a role of adjusting the friction characteristics of the friction material. As the friction modifier contained in the first composition, one or two or more additives that are conventionally blended in the friction material composition as a friction modifier can be blended. Examples of such friction modifiers include abrasives (abrasives), organic dust, inorganic dust, and metal powder. Examples of the abrasive include inorganic particles such as alumina and chromite. Examples of the organic dust include friction dust such as cashew dust and rubber dust (rubber dust). Examples of inorganic dust include calcium hydroxide, magnesium hydroxide, calcium carbonate, barium sulfate, iron oxide, zirconium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide, magnesium silicate, zirconium silicate, potassium titanate, vermiculite and mica. Can do. Examples of the metal powder include copper, brass, tin, iron and zinc powder.

第1組成物に摩擦調整材として配合される材料の種類及び含有率は、第1組成物を成形して得られる摩擦材に求められる種々の物性に応じて適宜定めることができる。第1組成物全体に対する摩擦調整材の含有率(配合割合)は特に限定されないが、一般的には30質量%乃至70質量%程度である。   The kind and content of the material blended in the first composition as a friction modifier can be appropriately determined according to various physical properties required for the friction material obtained by molding the first composition. The content (mixing ratio) of the friction modifier with respect to the entire first composition is not particularly limited, but is generally about 30% to 70% by mass.

結合材は、摩擦材を構成する各種配合成分を結合させる役割を有する。第1組成物に含まれる結合材としては、一般に結合材として摩擦材組成物に従来配合されている添加材等を1種又は2種以上を組み合わせて配合することができる。このような結合材としては、例えば、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂及びユリア樹脂等の熱硬化性樹脂、並びに当該熱硬化性樹脂の変性品等を挙げることができる。このような熱硬化性樹脂の具体例としては、例えば、エラストマー変性フェノール樹脂、フェノール樹脂(ストレートフェノール樹脂及び各種変性フェノール樹脂を含む)、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、各種ゴム類等を挙げることができる。尚、各種変性フェノール樹脂としては、例えば、炭化水素樹脂変性フェノール樹脂、エポキシ変性フェノール樹脂及びゴム変性フェノール樹脂等を挙げることができる。各種ゴム類としては、例えば、ニトリルゴム(NBR)及びアクリル等を挙げることができる。   The binder has a role of binding various blending components constituting the friction material. As the binder contained in the first composition, one or two or more additives that are conventionally blended in the friction material composition as a binder can be blended. Examples of such a binder include thermosetting resins such as phenol resin, melamine resin, epoxy resin, polyimide resin and urea resin, and modified products of the thermosetting resin. Specific examples of such thermosetting resins include elastomer-modified phenol resins, phenol resins (including straight phenol resins and various modified phenol resins), melamine resins, epoxy resins, polyimide resins, and various rubbers. be able to. Examples of various modified phenol resins include hydrocarbon resin-modified phenol resins, epoxy-modified phenol resins, rubber-modified phenol resins, and the like. Examples of various rubbers include nitrile rubber (NBR) and acrylic.

第1組成物に結合材として配合される材料の種類及び含有率は、第1組成物を成形して得られる摩擦材に求められる種々の物性に応じて適宜定めることができる。第1組成物全体に対する結合材の含有率(配合割合)は特に限定されないが、一般的には5質量%乃至20質量%程度である。   The kind and content of the material blended in the first composition as a binder can be appropriately determined according to various physical properties required for the friction material obtained by molding the first composition. Although the content rate (blending ratio) of the binder with respect to the entire first composition is not particularly limited, it is generally about 5% by mass to 20% by mass.

上記に加えて、第1組成物は、固体−固体相転移に伴う転移エンタルピーによって吸熱する物質を蓄熱材として更に含む。上述したように、「固体−固体相転移」とは固体状態と固体状態との間における相転移であり、固体−固体相転移に伴う転移エンタルピーを利用する蓄熱材は蓄熱に伴って液化しない。   In addition to the above, the first composition further includes, as a heat storage material, a substance that absorbs heat by a transition enthalpy accompanying a solid-solid phase transition. As described above, the “solid-solid phase transition” is a phase transition between a solid state and a solid state, and a heat storage material that uses a transition enthalpy associated with a solid-solid phase transition does not liquefy with heat storage.

上記のような潜熱蓄熱材としては、例えば、電子相転移によって蓄熱する物質からなる蓄熱材を挙げることができる。具体的には、上記のような潜熱蓄熱材としては、例えば、蓄熱に伴って結晶構造が変化することによって蓄熱する物質を挙げることができる。   Examples of the latent heat storage material as described above include a heat storage material made of a substance that stores heat by electronic phase transition. Specifically, examples of the latent heat storage material as described above include a substance that stores heat by changing the crystal structure with heat storage.

尚、蓄熱材の大きさ(例えば、粒径等)は特に限定されないが、例えば加工性、摩擦材組成物における分散性及び耐酸化性(酸化安定性)等の観点からは、1μm乃至100μmの粒径を蓄熱材が有することが望ましい。   In addition, although the magnitude | size (for example, particle size etc.) of a thermal storage material is not specifically limited, For example, from viewpoints of workability, the dispersibility in a friction material composition, oxidation resistance (oxidation stability), etc., it is 1 micrometer thru | or 100 micrometers. It is desirable for the heat storage material to have a particle size.

また、例えば蓄熱材と結合材との間の密着性に問題がある場合等においては、蓄熱材に表面処理を施してもよい。このような表面処理の具体例としては、例えば、各種金属によるメッキ処理及び各種カップンリング剤(例えば、シランカップリング剤)によるコーティング処理等を挙げることができる。   Further, for example, when there is a problem in the adhesion between the heat storage material and the binder, the heat storage material may be subjected to a surface treatment. Specific examples of such surface treatment include, for example, plating treatment with various metals and coating treatment with various coupling agents (for example, silane coupling agents).

〈効果〉
上記のように、第1組成物は蓄熱材を含む。この蓄熱材により、第1組成物を成形して得られる摩擦材を例えばブレーキパッド等において使用するときに発生する摩擦熱を蓄熱し、当該摩擦材の温度上昇を低減することができる。その結果、第1組成物によれば、フェード現象の発生自体を低減することができる。更に、例えば結合材としての樹脂及び/又は他の有機成分等の熱分解に起因する摩擦係数の低下(即ち、制動力の低下)を低減したり、補強繊維材としての有機繊維の熱分解に起因する寿命の短縮(即ち、耐用期間の短縮)を低減したりすることができる。
<effect>
As described above, the first composition includes a heat storage material. With this heat storage material, friction heat generated when the friction material obtained by molding the first composition is used, for example, in a brake pad or the like can be stored, and the temperature rise of the friction material can be reduced. As a result, according to the first composition, the occurrence of the fade phenomenon itself can be reduced. Furthermore, for example, a reduction in the friction coefficient (that is, a reduction in braking force) due to thermal decomposition of the resin as a binder and / or other organic components is reduced, or the organic fiber as a reinforcing fiber material is thermally decomposed. The resulting shortening of the life (that is, shortening of the service life) can be reduced.

また、例えば、自動変速機(AT:Automatic Transmission)におけるクラッチ等、湿式摩擦材としての用途においては、蓄熱材による吸熱及び放熱により、自動変速機油(ATフルード、ATオイル)の温度変化を低減することができる。その結果、自動変速機油の劣化を低減したり、自動変速機油の保温を促進したりすることができる。   Also, for example, in applications as wet friction materials such as clutches in automatic transmissions (AT), the temperature change of automatic transmission oil (AT fluid, AT oil) is reduced by heat absorption and heat dissipation by the heat storage material. be able to. As a result, it is possible to reduce the deterioration of the automatic transmission fluid or to promote the heat retention of the automatic transmission fluid.

加えて、第1組成物に含まれる蓄熱材は、固体−固体相転移に伴う転移エンタルピーによって吸熱する物質であるため、蓄熱に伴って液化しない。その結果、第1組成物によれば、蓄熱に伴って蓄熱材が系外に漏れ出たり、摩擦摺動面に介在して摩擦係数が低下したりする虞を低減することができる。更に、蓄熱に伴って蓄熱材が液相と固相とに相分離したり分解したりする虞を低減することができる。また、このような特性は、蓄熱材と結合材等の他の構成成分との混練の容易さという観点からも望ましい。   In addition, since the heat storage material contained in the first composition is a substance that absorbs heat by the transition enthalpy accompanying the solid-solid phase transition, it does not liquefy with the heat storage. As a result, according to the first composition, it is possible to reduce the possibility that the heat storage material leaks out of the system as the heat is stored, or the friction coefficient decreases due to interposition in the friction sliding surface. Furthermore, the possibility that the heat storage material phase-separates into a liquid phase and a solid phase or decomposes with heat storage can be reduced. Such characteristics are also desirable from the viewpoint of ease of kneading between the heat storage material and other components such as a binder.

《第2実施形態》
以下、本発明の第2実施形態に係る摩擦材組成物(以下、「第2組成物」と称される場合がある。)について説明する。第2組成物は、特定の種類の物質を蓄熱材として含むことを除き、上述した第1組成物と同様の構成を有する。従って、以下の説明においては、蓄熱材について詳しく説明する。
<< Second Embodiment >>
The friction material composition according to the second embodiment of the present invention (hereinafter sometimes referred to as “second composition”) will be described below. The 2nd composition has the same composition as the 1st composition mentioned above except containing a specific kind of substance as a heat storage material. Therefore, in the following description, the heat storage material will be described in detail.

〈蓄熱材〉
潜熱蓄熱材に求められる重要な特性としては、相転移に伴うエンタルピーの変化が大きいこと(即ち、転移エンタルピーが大きいこと)が挙げられる。これに加えて、蓄熱材に求められるもう1つの重要な特性としては、熱伝導率が大きいことが挙げられる。
<Heat storage material>
An important characteristic required for the latent heat storage material is a large change in enthalpy accompanying the phase transition (that is, a large transition enthalpy). In addition to this, another important characteristic required for the heat storage material is high thermal conductivity.

例えば、小さい熱伝導率を有する蓄熱材を含む摩擦材組成物を成形して得られる摩擦材においては、摩擦摺動面において発生する摩擦熱を他の部分へ迅速に伝導することが困難である。従って、摩擦摺動面の近傍において、蓄熱材によって蓄熱することができる熱量を摩擦熱が上回る場合がある。この場合、摩擦摺動面の近傍以外の部分に含まれる蓄熱材が未だ相転移しておらず蓄熱が可能な状態であっても、摩擦摺動面において発生する摩擦熱を当該蓄熱材へ伝導することが困難であり、結果として、摩擦摺動面の近傍と他の部分との間の温度差が大きくなる。即ち、摩擦摺動面の近傍の温度が局所的に上昇し、フェード現象の発生を低減することができない。   For example, in a friction material obtained by molding a friction material composition including a heat storage material having a small thermal conductivity, it is difficult to quickly conduct frictional heat generated on the friction sliding surface to other parts. . Accordingly, the frictional heat may exceed the amount of heat that can be stored by the heat storage material in the vicinity of the friction sliding surface. In this case, even if the heat storage material contained in the portion other than the vicinity of the friction sliding surface has not yet undergone phase transition and heat storage is possible, the frictional heat generated on the friction sliding surface is conducted to the heat storage material. As a result, the temperature difference between the vicinity of the frictional sliding surface and other portions becomes large. That is, the temperature in the vicinity of the frictional sliding surface locally increases, and the occurrence of the fade phenomenon cannot be reduced.

一方、大きい熱伝導率を有する蓄熱材を含む摩擦材組成物を成形して得られる摩擦材においては、摩擦摺動面において発生する摩擦熱を他の部分へ迅速に伝導することが可能である。従って、摩擦摺動面の近傍において、蓄熱材によって蓄熱することができる熱量を摩擦熱が上回っても、摩擦摺動面の近傍以外の部分に含まれる蓄熱材へ摩擦熱を迅速に伝導することができる。その結果、摩擦摺動面の近傍と他の部分との間の温度差が小さくなる。即ち、摩擦摺動面の近傍の温度が局所的に上昇することを防止し、フェード現象の発生をより確実に低減することができる。   On the other hand, in a friction material obtained by molding a friction material composition including a heat storage material having a large thermal conductivity, it is possible to quickly conduct frictional heat generated on the friction sliding surface to other parts. . Therefore, even if the friction heat exceeds the amount of heat that can be stored by the heat storage material in the vicinity of the friction sliding surface, the friction heat can be quickly conducted to the heat storage material included in a portion other than the vicinity of the friction sliding surface. Can do. As a result, the temperature difference between the vicinity of the frictional sliding surface and other portions is reduced. That is, the temperature in the vicinity of the frictional sliding surface can be prevented from rising locally, and the occurrence of the fade phenomenon can be more reliably reduced.

上記のように、フェード現象の発生をより確実に低減するためには、蓄熱材が大きい熱伝導率を有することが望ましい。一般的には、有機材料は無機材料よりも小さい熱伝導率を有する。このような観点からは、有機材料からなる蓄熱材よりも無機材料からなる蓄熱材の方が好ましく、無機酸化物系化合物からなる蓄熱材がより好ましい。   As described above, in order to more reliably reduce the occurrence of the fade phenomenon, it is desirable that the heat storage material has a large thermal conductivity. In general, organic materials have a lower thermal conductivity than inorganic materials. From such a viewpoint, a heat storage material made of an inorganic material is more preferable than a heat storage material made of an organic material, and a heat storage material made of an inorganic oxide compound is more preferable.

〈構成〉
そこで、第2組成物において、前記蓄熱材は、無機酸化物系化合物である。
第2組成物に含まれる蓄熱材としての無機酸化物系化合物は、固体−固体相転移に伴う転移エンタルピーによって吸熱する物質である限り特に限定されず、例えば、金属酸化物及び複数種の金属元素を含む複合酸化物等であってもよい。
<Constitution>
Therefore, in the second composition, the heat storage material is an inorganic oxide compound.
The inorganic oxide compound as the heat storage material contained in the second composition is not particularly limited as long as it is a substance that absorbs heat by the transition enthalpy accompanying the solid-solid phase transition. For example, a metal oxide and a plurality of kinds of metal elements Or a composite oxide containing

〈効果〉
上記のように、第2組成物は、無機酸化物系化合物を蓄熱材として含む。これにより、摩擦摺動面において発生する摩擦熱を他の部分へ迅速に伝導することができるので、摩擦摺動面の近傍の温度が局所的に上昇することを防止し、フェード現象の発生をより確実に低減することができる。
<effect>
As described above, the second composition contains an inorganic oxide compound as a heat storage material. As a result, the frictional heat generated on the frictional sliding surface can be quickly conducted to other parts, so that the temperature in the vicinity of the frictional sliding surface is prevented from rising locally, and the occurrence of a fade phenomenon is prevented. It can reduce more reliably.

《第3実施形態》
以下、本発明の第3実施形態に係る摩擦材組成物(以下、「第3組成物」と称される場合がある。)について説明する。第3組成物は、特定の物質を蓄熱材として含むことを除き、上述した第2組成物と同様の構成を有する。従って、以下の説明においては、蓄熱材について詳しく説明する。
<< Third Embodiment >>
The friction material composition according to the third embodiment of the present invention (hereinafter sometimes referred to as “third composition”) will be described below. The 3rd composition has the same composition as the 2nd composition mentioned above except containing a specific substance as a heat storage material. Therefore, in the following description, the heat storage material will be described in detail.

〈蓄熱材〉
上述したように、第2組成物は、無機酸化物系化合物を蓄熱材として含むことにより、フェード現象の発生をより確実に低減することができる。本発明者は、鋭意研究の結果、このような無機酸化物系化合物として、二酸化バナジウム系潜熱蓄熱材料(例えば、特許文献3を参照)を使用することができることを見出した。
<Heat storage material>
As above-mentioned, the 2nd composition can reduce generation | occurrence | production of a fade phenomenon more reliably by including an inorganic oxide type compound as a heat storage material. As a result of intensive studies, the present inventor has found that a vanadium dioxide-based latent heat storage material (see, for example, Patent Document 3) can be used as such an inorganic oxide compound.

〈構成〉
具体的には、第3組成物において、前記蓄熱材は、下記一般式(1)によって表される二酸化バナジウム系化合物及び/又はLiVOである。
<Constitution>
Specifically, in the third composition, the heat storage material is a vanadium dioxide compound and / or LiVO 2 represented by the following general formula (1).

Figure 2018111784
Figure 2018111784

前記一般式(1)において、Mは4価、5価又は6価の原子価を有する元素である。より詳しくは、Mは4価、5価又は6価の原子価を有し得る元素であり、複数の原子価を有する元素であってもよい。典型的には、Mは遷移元素である。一方、Xは0以上であり且つ1未満である数値である。即ち、第3組成物において、蓄熱材は二酸化バナジウムであってもよく、バナジウム(V)と他の元素(M)との複合酸化物であってもよい。また、他の元素(M)は1種の元素であっても、2種以上の複数種の元素の組み合わせであってもよい。更に、蓄熱材はLiVOであってもよい。加えて、蓄熱材は、上述したような二酸化バナジウム系化合物とLiVOとの組み合わせであってもよい。 In the general formula (1), M is an element having a tetravalent, pentavalent, or hexavalent valence. More specifically, M is an element that can have a tetravalent, pentavalent, or hexavalent valence, and may be an element that has a plurality of valences. Typically, M is a transition element. On the other hand, X is a numerical value that is 0 or more and less than 1. That is, in the third composition, the heat storage material may be vanadium dioxide or a composite oxide of vanadium (V) and another element (M). The other element (M) may be a single element or a combination of two or more kinds of elements. Further, the heat storage material may be LiVO 2 . In addition, the heat storage material may be a combination of the vanadium dioxide compound and LiVO 2 as described above.

上記一般式(1)によって表される二酸化バナジウム系化合物におけるバナジウム(V)と他の元素(M)との原子組成の比(即ち、1−X:X)及び他の元素(M)として選択される元素の種類は、当該化合物が達成すべき蓄熱特性に応じて適宜定められる。即ち、当該化合物の蓄熱特性は、MとXとの組み合わせによって調整することができる。尚、ここでいう「蓄熱特性」とは、例えば、当該化合物の吸熱量の大きさ及び極大温度(以降、「潜熱温度」と称される場合がある。)等を指す。また、当該化合物の吸熱量及び潜熱温度は、例えば、示差走査熱量測定(DSC:Differential Scanning Calorimetry)によって測定することができる。   In the vanadium dioxide compound represented by the general formula (1), the ratio of the atomic composition of vanadium (V) and the other element (M) (ie, 1-X: X) and the other element (M) are selected. The type of element to be used is appropriately determined according to the heat storage characteristics to be achieved by the compound. That is, the heat storage characteristic of the compound can be adjusted by a combination of M and X. The “heat storage characteristic” referred to here refers to, for example, the magnitude of the endothermic amount of the compound and the maximum temperature (hereinafter sometimes referred to as “latent heat temperature”). In addition, the endothermic amount and latent heat temperature of the compound can be measured by, for example, differential scanning calorimetry (DSC: Differential Scanning Calorimetry).

〈効果〉
上記のように、第3組成物においては、上記一般式(1)によって表される二酸化バナジウム系化合物及び/又はLiVOを蓄熱材として含む。これにより、第3組成物を成形して得られる摩擦材の使用時における温度上昇をより確実に低減し、フェード現象の発生自体をより確実に低減することができる。更に、上記一般式(1)におけるMとXとの組み合わせを適宜選択することにより、当該蓄熱材の蓄熱特性(例えば、吸熱量及び潜熱温度)を、目的とする用途に適合するように容易に調整することができる。
<effect>
As described above, the third composition contains the vanadium dioxide compound represented by the general formula (1) and / or LiVO 2 as a heat storage material. Thereby, the temperature rise at the time of use of the friction material obtained by shape | molding a 3rd composition can be reduced more reliably, and generation | occurrence | production of a fade phenomenon itself can be reduced more reliably. Further, by appropriately selecting the combination of M and X in the general formula (1), the heat storage characteristics (for example, the heat absorption amount and the latent heat temperature) of the heat storage material can be easily adapted to the intended application. Can be adjusted.

《第4実施形態》
以下、本発明の第4実施形態に係る摩擦材組成物(以下、「第4組成物」と称される場合がある。)について説明する。第4組成物は、より好ましい二酸化バナジウム系潜熱蓄熱材料を蓄熱材として含むことを除き、上述した第3組成物と同様の構成を有する。従って、以下の説明においては、蓄熱材について詳しく説明する。
<< 4th Embodiment >>
The friction material composition according to the fourth embodiment of the present invention (hereinafter sometimes referred to as “fourth composition”) will be described below. The 4th composition has the same composition as the 3rd composition mentioned above except including the more desirable vanadium dioxide system latent heat storage material as a heat storage material. Therefore, in the following description, the heat storage material will be described in detail.

〈蓄熱材〉
上述したように、第3組成物においては、上記一般式(1)によって表される二酸化バナジウム系化合物におけるバナジウム(V)と他の元素(M)との原子組成の比(即ち、1−X:X)及び他の元素(M)として選択される元素の種類との組み合わせを適宜選択することにより、当該蓄熱材の蓄熱特性を目的とする用途に適合するように容易に調整することができる。このような知見に基づき、本発明者は、鋭意研究の結果、当該二酸化バナジウム系潜熱蓄熱材料において、より好ましいMとXとの組み合わせを見出した。
<Heat storage material>
As described above, in the third composition, the ratio of the atomic composition of vanadium (V) and the other element (M) in the vanadium dioxide compound represented by the general formula (1) (that is, 1-X : X) and the combination of the elements selected as the other elements (M) as appropriate, the heat storage characteristics of the heat storage material can be easily adjusted to suit the intended use. . Based on such knowledge, the present inventor has found a more preferable combination of M and X in the vanadium dioxide-based latent heat storage material as a result of intensive studies.

〈構成〉
具体的には、前記一般式(1)において、MはCr、W、Mo、Nb、Ta、Os、Ir、Ru及びReからなる群より選ばれる1種以上の元素である。一方、Xは0以上であり且つ0.5以下である数値である。
<Constitution>
Specifically, in the general formula (1), M is one or more elements selected from the group consisting of Cr, W, Mo, Nb, Ta, Os, Ir, Ru, and Re. On the other hand, X is a numerical value that is 0 or more and 0.5 or less.

〈効果〉
上記のように、第4組成物においては、上記一般式(1)によって表される二酸化バナジウム系化合物を構成する「他の元素(M)」が上述した特定の元素群の中から選択される。更に、バナジウム(V)と他の元素(M)との合計に対する他の元素(M)の原子組成比(即ち、X)が上述した特定の範囲に入るように配合される。その結果、第4組成物を成形して得られる摩擦材の使用時における温度上昇を更により確実に低減し、フェード現象の発生自体を更により確実に低減することができる。
<effect>
As described above, in the fourth composition, the “other element (M)” constituting the vanadium dioxide compound represented by the general formula (1) is selected from the specific element group described above. . Furthermore, it mix | blends so that the atomic composition ratio (namely, X) of the other element (M) with respect to the sum total of vanadium (V) and another element (M) may enter into the specific range mentioned above. As a result, the temperature rise during use of the friction material obtained by molding the fourth composition can be more reliably reduced, and the occurrence of the fade phenomenon itself can be more reliably reduced.

《第5実施形態》
ところで、摩擦材全体としての蓄熱特性は、蓄熱材自体の蓄熱特性のみならず、当然のことながら、蓄熱材組成物における蓄熱材の含有率(配合割合)によっても影響される。本発明者は、鋭意研究の結果、本発明に係る摩擦材組成物における蓄熱材の含有率が特定の範囲に入る場合に摩擦材が優れた蓄熱特性を発揮し、上述した種々の効果をより効果的に発揮することができることを見出した。
<< 5th Embodiment >>
By the way, the heat storage characteristic as the whole friction material is influenced not only by the heat storage characteristic of the heat storage material itself, but also by the content (mixing ratio) of the heat storage material in the heat storage material composition. As a result of diligent research, the present inventor has demonstrated that the friction material exhibits excellent heat storage characteristics when the content of the heat storage material in the friction material composition according to the present invention falls within a specific range, and further improves the various effects described above. It was found that it can be exhibited effectively.

〈構成〉
上記に鑑み、本発明の第5実施形態に係る摩擦材組成物(以下、「第5組成物」と称される場合がある。)において、前記摩擦材組成物全体における前記蓄熱材の含有率は1質量%以上であり且つ60質量%以下である。上記含有率が1質量%未満である場合、蓄熱材を配合したことに起因する十分な蓄熱効果を蓄熱材において発揮することが困難となるので好ましくない。逆に、上記含有率が60質量%よりも大きい場合、例えば、摩擦材組成物全体に占める結合材の含有率が相対的に小さくなり、摩擦材としての一体的な形状を保持することが困難となるので好ましくない。特に、無機酸化物系化合物からなる蓄熱材は硬く脆い場合が多いので、摩擦材組成物全体に占める蓄熱材の含有率が過大であると、結果として得られる摩擦材も脆くなりがちである。
<Constitution>
In view of the above, in the friction material composition according to the fifth embodiment of the present invention (hereinafter sometimes referred to as “fifth composition”), the content of the heat storage material in the entire friction material composition. Is 1% by mass or more and 60% by mass or less. When the said content rate is less than 1 mass%, since it becomes difficult to exhibit sufficient heat storage effect resulting from having mix | blended the heat storage material in a heat storage material, it is unpreferable. On the other hand, when the content is greater than 60% by mass, for example, the content of the binder in the entire friction material composition is relatively small, and it is difficult to maintain an integral shape as the friction material. Therefore, it is not preferable. In particular, since a heat storage material made of an inorganic oxide compound is often hard and brittle, if the content of the heat storage material in the entire friction material composition is excessive, the resulting friction material tends to be brittle.

〈効果〉
上記のように、第5組成物は、当該組成物全体に対して1質量%以上であり且つ60質量%以下の含有率にて、上述した蓄熱材を含む。これにより、第5組成物を成形して得られる摩擦材が脆くなったり、摩擦材としての一体的な形状を保持することが困難となったりする問題を低減しつつ、蓄熱材を配合したことに起因する十分な蓄熱効果を発揮することができる。
<effect>
As described above, the fifth composition includes the heat storage material described above at a content of 1% by mass or more and 60% by mass or less with respect to the entire composition. Thereby, the heat storage material was blended while reducing the problem that the friction material obtained by molding the fifth composition became brittle or it was difficult to maintain the integral shape as the friction material. A sufficient heat storage effect due to the above can be exhibited.

《第6実施形態》
ところで、本明細書の冒頭において述べたように、本発明は、上述したような摩擦材組成物のみならず、摩擦材にも関する。
<< 6th Embodiment >>
By the way, as stated at the beginning of the present specification, the present invention relates not only to the friction material composition described above but also to the friction material.

〈構成〉
本発明の第6実施形態に係る摩擦材(以下、「第6摩擦材」と称される場合がある。)は、上述した第1組成物乃至第5組成物を始めとする本発明の種々の実施形態に係る摩擦材組成物を成形してなる摩擦材である。
<Constitution>
The friction material according to the sixth embodiment of the present invention (hereinafter sometimes referred to as “sixth friction material”) includes various types of the present invention including the first composition to the fifth composition described above. It is a friction material formed by shape | molding the friction material composition which concerns on this embodiment.

〈製造方法〉
第6摩擦材を製造する方法としては、一般に摩擦材の製造方法として従来採用されている種々の製造方法の中から、摩擦材に求められる種々の物性、大きさ及び形状等に応じて、適宜選択することができる。例えば、補強繊維材と、摩擦調整材と、結合材と、潤滑材と、蓄熱材と、を混合することによって得られる摩擦材組成物を、所定の温度及び所定の圧力において成形し、次いで所定の温度(例えば、160℃)において熱成形し、更に熱処理(例えば、210℃)及び仕上げ処理に付すことにより、第6摩擦材を製造することができる。
<Production method>
As a method for producing the sixth friction material, among various production methods conventionally employed as a production method for the friction material, depending on various physical properties, sizes, shapes, etc. required for the friction material, You can choose. For example, a friction material composition obtained by mixing a reinforcing fiber material, a friction modifier, a binder, a lubricant, and a heat storage material is molded at a predetermined temperature and a predetermined pressure, and then predetermined The sixth friction material can be manufactured by thermoforming at a temperature of (for example, 160 ° C.) and further subjecting to heat treatment (for example, 210 ° C.) and finishing treatment.

〈効果〉
上記のように、第6摩擦材は、本発明の種々の実施形態に係る摩擦材組成物を成形してなる摩擦材である。これにより、第6摩擦材の使用時における温度上昇を低減し、フェード現象の発生自体を低減することができる。その結果、例えば結合材としての樹脂及び/又は他の有機成分等の熱分解に起因する摩擦係数の低下(即ち、制動力の低下)を低減したり、補強繊維材としての有機繊維の熱分解に起因する寿命の短縮(即ち、耐用期間の短縮)を低減したりすることができる。
<effect>
As described above, the sixth friction material is a friction material formed by molding the friction material composition according to various embodiments of the present invention. Thereby, the temperature rise at the time of use of a 6th friction material can be reduced, and generation | occurrence | production of fade phenomenon itself can be reduced. As a result, for example, a reduction in friction coefficient (that is, a reduction in braking force) due to thermal decomposition of resin and / or other organic components as a binder is reduced, or thermal decomposition of organic fibers as a reinforcing fiber material. It is possible to reduce the shortening of the lifetime (that is, the shortening of the service life) due to.

《第7実施形態》
ところで、本明細書の冒頭において述べたように、本発明は、上述したような摩擦材組成物及び摩擦材のみならず、摩擦部材にも関する。
<< 7th Embodiment >>
By the way, as described at the beginning of the present specification, the present invention relates not only to the friction material composition and the friction material as described above but also to the friction member.

〈構成〉
本発明の第7実施形態に係る摩擦部材(以下、「第7部材」と称される場合がある。)は、上述した第6摩擦材を始めとする本発明の種々の実施形態に係る摩擦材と裏金とからなる摩擦部材である。
<Constitution>
The friction member according to the seventh embodiment of the present invention (hereinafter sometimes referred to as “seventh member”) is a friction member according to various embodiments of the present invention including the above-described sixth friction material. A friction member made of a material and a back metal.

〈効果〉
上記のように、第7摩擦部材は、本発明の種々の実施形態に係る摩擦材と裏金とからなる摩擦部材である。従って、第6摩擦材と同様に、第7摩擦部材の使用時における温度上昇を低減し、フェード現象の発生自体を低減することができる。その結果、第6摩擦材と同様の効果を達成することができる。
<effect>
As described above, the seventh friction member is a friction member including the friction material and the back metal according to various embodiments of the present invention. Therefore, similarly to the sixth friction material, it is possible to reduce the temperature rise when the seventh friction member is used, and to reduce the occurrence of the fade phenomenon itself. As a result, the same effect as the sixth friction material can be achieved.

尚、第6摩擦材及び第7摩擦部材は、例えば、産業機械、鉄道車両、荷物車両及び乗用車等において使用されるブレーキパッド、ブレーキライニング及びクラッチフェーシング等における摩擦材として使用することができる。   The sixth friction material and the seventh friction member can be used as friction materials in brake pads, brake linings, clutch facings, and the like used in, for example, industrial machines, railway vehicles, luggage vehicles, and passenger cars.

《摩擦材組成物サンプルの調製》
本試験においては、一般的な摩擦材組成物よりも単純化された組成を有する種々の摩擦材組成物サンプルを調製した。具体的には、補強繊維材としてのアラミド繊維、摩擦調整材としての硫酸バリウム、結合材としてのフェノール樹脂、及び異なる潜熱温度を有する蓄熱材としての種々の二酸化バナジウム系化合物を、表1に列挙する含有率(配合割合)となるように秤量した。そして、これらの原料をヘンシェルミキサー中で10分間に亘って均一に混合し、種々の摩擦材組成物サンプルをそれぞれ調製した。
<Preparation of friction material composition sample>
In this test, various friction material composition samples having a simplified composition compared to a general friction material composition were prepared. Specifically, Table 1 lists aramid fibers as a reinforcing fiber material, barium sulfate as a friction modifier, phenol resin as a binder, and various vanadium dioxide compounds as heat storage materials having different latent heat temperatures. It was weighed so that the content ratio (mixing ratio) would be. These raw materials were uniformly mixed in a Henschel mixer for 10 minutes to prepare various friction material composition samples.

Figure 2018111784
Figure 2018111784

表1に示したように、実施例1乃至実施例3に係る摩擦材組成物サンプルについては、それぞれ198℃、123℃及び68℃の潜熱温度を有する蓄熱材を、何れも38.7質量%配合した。実施例4及び実施例6に係る摩擦材組成物サンプルについては、何れも68℃の潜熱温度を有する蓄熱材を、それぞれ49.6質量%、59.6質量%及び2.9質量%配合した。更に、比較例1に係る摩擦材組成物サンプルについては、蓄熱材を配合しなかった。   As shown in Table 1, for the friction material composition samples according to Examples 1 to 3, each of the heat storage materials having latent heat temperatures of 198 ° C., 123 ° C. and 68 ° C. was 38.7% by mass. Blended. For the friction material composition samples according to Example 4 and Example 6, 49.6% by mass, 59.6% by mass, and 2.9% by mass, respectively, of a heat storage material having a latent heat temperature of 68 ° C. . Furthermore, no heat storage material was added to the friction material composition sample according to Comparative Example 1.

《摩擦材サンプルの調製》
上述した種々の摩擦材組成物サンプルをそれぞれ金型内に投入し、25MPaの圧力及び160℃の温度において5分間に亘って温間成形を施し、10mmの直径を有する円柱状の成形体を得た。そして、上記成形体を金型から取り出し、210℃の温度において3時間に亘って熱処理に付すことにより、上述した実施例1乃至実施例6及び比較例1に係る摩擦材サンプルをそれぞれ調製した。
<Preparation of friction material sample>
Each of the various friction material composition samples described above is put into a mold and warm-formed at a pressure of 25 MPa and a temperature of 160 ° C. for 5 minutes to obtain a cylindrical shaped body having a diameter of 10 mm. It was. And the friction material sample which concerns on the Example 1 thru | or Example 6 and the comparative example 1 which were mentioned above was prepared by taking out the said molded object from a metal mold | die, and subjecting it to heat processing over 3 hours at the temperature of 210 degreeC, respectively.

《摩擦材サンプルの蓄熱特性》
上記のようにして得られた種々の摩擦材サンプルのそれぞれにつき、蓄熱特性を測定した。具体的には、それぞれの摩擦材サンプルから削り取った約10mgの試料を測定用パンに封入し、株式会社リガク製の高感度示差走査熱量計DSC8230を用いて、30℃から250℃の温度範囲において昇温して、示差走査熱量測定(DSC)を行った。
《Heat storage characteristics of friction material sample》
The heat storage characteristics were measured for each of the various friction material samples obtained as described above. Specifically, about 10 mg of a sample cut from each friction material sample is sealed in a measurement pan, and a high sensitivity differential scanning calorimeter DSC8230 manufactured by Rigaku Corporation is used in a temperature range of 30 ° C. to 250 ° C. The temperature was raised and differential scanning calorimetry (DSC) was performed.

本例においては、上記温度範囲に亘る転移エンタルピーによる吸熱に起因して生ずる吸熱ピークの積分値である総吸熱量[J]を測定し、各試料の単位質量[g]当たりの吸熱量[J/g]を算出し、蓄熱特性の指標とした。この吸熱量が大きいほど、摩擦材としての使用時に発生する摩擦熱を蓄熱材が吸収して摩擦材の温度上昇を低減することができ、フェード現象の発生を低減することができる。その結果、摩擦材の温度上昇に起因する種々の問題を軽減することができる。   In this example, the total endotherm [J], which is the integrated value of the endothermic peaks caused by the endotherm due to the transition enthalpy over the above temperature range, is measured, and the endotherm per unit mass [g] of each sample [J] / G] was calculated and used as an index of heat storage characteristics. As the heat absorption amount increases, the heat storage material absorbs the frictional heat generated during use as a friction material, so that the temperature rise of the friction material can be reduced, and the occurrence of a fade phenomenon can be reduced. As a result, various problems caused by the temperature rise of the friction material can be reduced.

《摩擦材サンプルの機械的強度》
更に、上記のようにして得られた種々の円柱状の摩擦材サンプルのそれぞれにつき、機械的強度を測定した。具体的には、それぞれの摩擦材サンプルから長さ20mmの円柱状の試料を切り出し、株式会社島津製作所製のオートグラフAG−Xplusを用いて、JIS K7181に準拠して、圧縮試験を行った。本例においては、圧縮過程における最大荷重(圧縮応力)を圧縮強度(圧縮強さ)[MPa]として求め、機械的強度の指標とした。
<Mechanical strength of friction material sample>
Furthermore, the mechanical strength of each of the various cylindrical friction material samples obtained as described above was measured. Specifically, a cylindrical sample having a length of 20 mm was cut out from each friction material sample, and a compression test was performed using Autograph AG-Xplus manufactured by Shimadzu Corporation in accordance with JIS K7181. In this example, the maximum load (compressive stress) in the compression process was determined as the compressive strength (compressive strength) [MPa] and used as an index of mechanical strength.

《摩擦材サンプルの評価》
各々の摩擦材サンプルの蓄熱特性(吸熱量)及び機械的強度(圧縮強度)についての試験結果もまた、上述した表1に列挙されている。蓄熱特性(吸熱量)ついては、実施例1乃至実施例6に係る摩擦材サンプルにおいては、蓄熱材の配合による蓄熱(吸熱)が観測され、摩擦材の温度上昇を低減する効果が期待される。また、これらの摩擦材サンプルに配合された蓄熱剤の種類及び含有率と吸熱量との関係から、配合される蓄熱剤の種類及び含有率に応じて、潜熱温度及び吸熱量を調整することができることも確認された。一方、蓄熱材を配合しなかった比較例1に係る摩擦材サンプルにおいては、当然のことながら、蓄熱材の配合による転移エンタルピーに起因する蓄熱(吸熱)は観測されず、摩擦材の温度上昇を低減する効果を期待することはできない。
<Evaluation of friction material sample>
The test results for the heat storage characteristics (heat absorption amount) and mechanical strength (compressive strength) of each friction material sample are also listed in Table 1 above. Regarding the heat storage characteristics (heat absorption amount), in the friction material samples according to Examples 1 to 6, heat storage (heat absorption) due to the blending of the heat storage material is observed, and an effect of reducing the temperature rise of the friction material is expected. In addition, from the relationship between the type and content of heat storage agent blended in these friction material samples and the amount of heat absorbed, the latent heat temperature and the amount of heat absorption can be adjusted according to the type and content of the heat storage agent blended. It was also confirmed that it was possible. On the other hand, in the friction material sample according to Comparative Example 1 in which no heat storage material was blended, as a matter of course, heat storage (heat absorption) due to the transition enthalpy due to the blending of the heat storage material was not observed, and the temperature of the friction material was increased. It cannot be expected to reduce the effect.

機械的強度(圧縮強度)については、実施例1乃至実施例6及び比較例1に係る何れの摩擦材サンプルにおいても、補強繊維材及び結合材の含有率に応じて、圧縮強度が変化した。具体的には、実施例1乃至実施例3に係る摩擦材サンプルに比べて、補強繊維材及び結合材の含有率が小さい(少ない)実施例4及び実施例5に係る何れの摩擦材サンプルにおいては、より小さい(低い)圧縮強さが観測された。但し、実施例4及び実施例5に係る摩擦材サンプルにおいて観測された圧縮強度についても、実用上の問題は無い。一方、実施例1乃至実施例3に係る摩擦材サンプルに比べて、補強繊維材及び結合材の含有率が大きい(多い)実施例6に係る何れの摩擦材サンプルにおいては、より大きい(高い)圧縮強さが観測された。   As for the mechanical strength (compressive strength), in any of the friction material samples according to Examples 1 to 6 and Comparative Example 1, the compressive strength changed according to the content ratios of the reinforcing fiber material and the binder. Specifically, in any of the friction material samples according to Example 4 and Example 5 in which the content ratios of the reinforcing fiber material and the binding material are small (less) compared to the friction material samples according to Example 1 to Example 3. A smaller (lower) compressive strength was observed. However, there is no practical problem with respect to the compressive strength observed in the friction material samples according to Example 4 and Example 5. On the other hand, compared with the friction material samples according to Examples 1 to 3, the content ratios of the reinforcing fiber material and the binding material are large (large), and any friction material sample according to Example 6 is larger (high). Compressive strength was observed.

以上の結果から、摩擦材を構成する蓄熱剤、補強繊維材及び結合材の含有率をそれぞれ適切に調整することにより、摩擦材の蓄熱特性と機械的強度とを好適にバランスさせて、目的とする用途に適した特性を有する摩擦材を提供することができることが確認された。   From the above results, by appropriately adjusting the contents of the heat storage agent, the reinforcing fiber material and the binder constituting the friction material, the heat storage characteristics and mechanical strength of the friction material are suitably balanced, It was confirmed that a friction material having characteristics suitable for the intended use can be provided.

尚、この実施例においては、上記のように種々の二酸化バナジウム系化合物を蓄熱材として採用した。しかしながら、本発明に係る摩擦材組成物においては、上述したように、種々の二酸化バナジウム系化合物から選ばれる1種以上の化合物とLiVOとの組み合わせ、又は、LiVOを蓄熱材として採用してもよい。 In this example, various vanadium dioxide compounds were employed as heat storage materials as described above. However, in the friction material composition according to the present invention, as described above, a combination of one or more compounds selected from various vanadium dioxide compounds and LiVO 2 or LiVO 2 is employed as a heat storage material. Also good.

以上、本発明を説明することを目的として、特定の構成を有する幾つかの実施形態及び実施例について説明してきたが、本発明の範囲は、これらの例示的な実施形態及び実施例に限定されると解釈されるべきではなく、特許請求の範囲及び明細書に記載された事項の範囲内で、適宜修正を加えることが可能であることは言うまでも無い。   Although several embodiments and examples having specific configurations have been described above for the purpose of describing the present invention, the scope of the present invention is limited to these exemplary embodiments and examples. It should be understood that modifications should be made as appropriate within the scope of the claims and the description of the specification.

Claims (7)

補強繊維材と、摩擦調整材と、結合材と、を含む摩擦材組成物であって、
固体−固体相転移に伴う転移エンタルピーによって吸熱する物質を蓄熱材として更に含む、
摩擦材組成物。
A friction material composition comprising a reinforcing fiber material, a friction modifier, and a binder,
A material that absorbs heat by a transition enthalpy accompanying a solid-solid phase transition is further included as a heat storage material
Friction material composition.
請求項1に記載された摩擦材組成物であって、
前記蓄熱材は、無機酸化物系化合物である、
摩擦材組成物。
The friction material composition according to claim 1,
The heat storage material is an inorganic oxide compound.
Friction material composition.
請求項2に記載された摩擦材組成物であって、
前記蓄熱材は、下記一般式(1)によって表される二酸化バナジウム系化合物及び/又はLiVOであり、
Figure 2018111784
前記一般式(1)において、Mは4価、5価又は6価の原子価を有する元素であり、Xは0以上であり且つ1未満である数値である、
摩擦材組成物。
The friction material composition according to claim 2,
The heat storage material is a vanadium dioxide compound and / or LiVO 2 represented by the following general formula (1):
Figure 2018111784
In the general formula (1), M is an element having a tetravalent, pentavalent, or hexavalent valence, and X is a numerical value that is 0 or more and less than 1.
Friction material composition.
請求項3に記載された摩擦材組成物であって、
前記一般式(1)において、MはCr、W、Mo、Nb、Ta、Os、Ir、Ru及びReからなる群より選ばれる1種以上の元素であり、Xは0以上であり且つ0.5以下である数値である、
摩擦材組成物。
The friction material composition according to claim 3,
In the general formula (1), M is one or more elements selected from the group consisting of Cr, W, Mo, Nb, Ta, Os, Ir, Ru, and Re, X is 0 or more and 0. A numerical value that is 5 or less,
Friction material composition.
請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載された摩擦材組成物であって、
前記摩擦材組成物全体における前記蓄熱材の含有率は1質量%以上であり且つ60質量%以下である、
摩擦材組成物。
The friction material composition according to any one of claims 1 to 4,
The content of the heat storage material in the entire friction material composition is 1% by mass or more and 60% by mass or less.
Friction material composition.
請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載された摩擦材組成物を成形してなる摩擦材。   A friction material obtained by molding the friction material composition according to any one of claims 1 to 5. 請求項6に記載された摩擦材と裏金とからなる摩擦部材。   A friction member comprising the friction material according to claim 6 and a back metal.
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