JP2021127388A - Friction material composition for sliding member, friction material for sliding member and sliding member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、摺動部材用摩擦材組成物、摺動部材用摩擦材及び摺動部材に関するものである。 The present invention relates to a friction material composition for a sliding member, a friction material for a sliding member, and a sliding member.
近年、地震等によって建物等に繰り返し振動が発生した際、建築構造物及び土木構造物(以下、これらをまとめて、単に構造物と称する。)への損傷が生じるという問題が多発している。例えば、一般的なビルにおいては、前記繰り返し振動によって、柱及び梁等の主架構の他、ブレース及び壁等の耐震要素にも損傷が発生している。
構造物の振動及び被害の低減方法としては、例えば、構造物に入る地震力そのものを低減する免震装置を採用する方法等が利用されている。しかし、アスペクト比(幅に対する高さ)が4以上の構造物(例えば高層ビル等)の場合には風荷重が支配的となる傾向にあることが知られており、風荷重による免震層の最大変形及び残留変形並びに免震装置の疲労を抑える必要がある。しかし、アスペクト比が4以上の構造物において風荷重の影響が小さくなるように免震装置の設計変更を行うと、今度は建物に入る地震力が増大してしまい、免震効果が薄れてしまうという問題が生じており、免震装置にはさらなる改善の余地があるため、新規な免震装置(例えば摩擦ストッパー等)を開発すること自体が重要なテーマとなっている。
In recent years, when a building or the like is repeatedly vibrated due to an earthquake or the like, there are many problems that damage to a building structure and a civil engineering structure (hereinafter, these are collectively referred to as a structure) occurs. For example, in a general building, the repeated vibration causes damage to main frames such as columns and beams, as well as seismic elements such as braces and walls.
As a method for reducing vibration and damage of a structure, for example, a method of adopting a seismic isolation device that reduces the seismic force itself entering the structure is used. However, it is known that in the case of a structure having an aspect ratio (height with respect to width) of 4 or more (for example, a high-rise building), the wind load tends to dominate, and the seismic isolation layer due to the wind load is known. It is necessary to suppress maximum deformation, residual deformation, and fatigue of the seismic isolation device. However, if the design of the seismic isolation device is changed so that the influence of the wind load is reduced in the structure with an aspect ratio of 4 or more, the seismic force entering the building will increase and the seismic isolation effect will be diminished. Since there is room for further improvement in seismic isolation devices, the development of new seismic isolation devices (for example, friction stoppers, etc.) has become an important theme.
また、他の被害として、鉄筋コンクリート架構に支持された鉄骨置屋根構造の建物においては、表面壁付近の鉄骨部材及び鉄骨屋根支承部が損傷するという被害も多発している。このような被害を低減する手段として、一般的には支承部の補強がなされる傾向にあるが、その場合には鉄筋コンクリート片持架構の応答に耐えられる程の耐力の増加が必要であり、支承部の十分な補強は容易ではない。 In addition, as another damage, in a building with a steel-framed roof structure supported by a reinforced concrete frame, damages such as damage to steel members and steel-framed roof bearings near the surface wall frequently occur. As a means of reducing such damage, the bearings generally tend to be reinforced, but in that case, it is necessary to increase the yield strength enough to withstand the response of the reinforced concrete cantilever frame. Sufficient reinforcement of the part is not easy.
そこで、前記被害を低減又は回避するために、ビル等のブレース及び壁等の耐震要素並びに鉄骨屋根支承部にエネルギー吸収部材を導入することが提案されている。該エネルギー吸収部材の一つとして、摺動部材、例えば、摩擦によって振動を減衰するダンパーが挙げられる。摩擦ダンパーは、通常、摩擦材と、該摩擦材の摩擦対象である相手材のステンレス(SUS)板とによって構成され、摩擦材とSUS板との摩擦による減衰により振動エネルギーを吸収するものである。 Therefore, in order to reduce or avoid the damage, it has been proposed to introduce energy absorbing members into braces of buildings and the like, seismic elements such as walls, and steel roof bearings. As one of the energy absorbing members, a sliding member, for example, a damper that attenuates vibration by friction can be mentioned. The friction damper is usually composed of a friction material and a stainless steel (SUS) plate as a mating material to which the friction material is rubbed, and absorbs vibration energy by damping due to friction between the friction material and the SUS plate. ..
摩擦ダンパーにおける摩擦材は相手材がSUS板であるため、相手材の材質が一般的には鋳鉄であるディスクブレーキパッドに使用される摩擦材とは求められる性能が異なる。そのため、ディスクブレーキパッドに使用される摩擦材を摩擦ダンパーの摩擦材に転用しようとしても、要求される性能を十分に満たすことができない。
例えば、摩擦ダンパー等の摺動部材に求められる特性としては、(1)地震等による繰り返し振動に対する摩擦係数の安定性、(2)繰り返し振動後に摩擦材にクラックが生じないこと、(3)相手材であるSUS板に対して面当たりすること、(4)摩擦材の平均摩擦係数が高く、振動の減衰効果が高いこと、(5)繰り返し振動中の摺動音が小さいこと等がある。
Since the mating material of the friction material in the friction damper is a SUS plate, the required performance is different from that of the friction material used for disc brake pads whose mating material is generally cast iron. Therefore, even if the friction material used for the disc brake pad is diverted to the friction material of the friction damper, the required performance cannot be sufficiently satisfied.
For example, the characteristics required for a sliding member such as a friction damper are (1) stability of the coefficient of friction against repeated vibration due to an earthquake or the like, (2) no cracks in the friction material after repeated vibration, and (3) partner. It may come into contact with the SUS plate, which is a material, (4) the average friction coefficient of the friction material is high, the vibration damping effect is high, and (5) the sliding noise during repeated vibration is small.
摩擦ダンパー用の摩擦材としては、SiCが60〜85重量%、Fe2O3が5〜25重量%、SiO2が5〜20重量%及びAl2O3が2〜10重量%の組成を有するセラミックス系摺動部材料(特許文献1参照)が知られている。他にも、建造物を構成する構造材の震動を摩擦材の摩擦力で制止する摩擦ダンパー用ライニングであって、前記摩擦材を補強する繊維材と、該摩擦材の摩擦力を調整する摩擦調整材と、該繊維材と該摩擦調整材とを結合する結合材とを含む摩擦材と、前記摩擦材が一体的に固着されるバックプレートと、を備え、前記結合材は、熱硬化性樹脂を含み、前記繊維材は、前記摩擦材に対して所定量であり、前記摩擦調整材は、1種又は複数種の固体潤滑材を前記摩擦材に対して所定量含み、モース硬度7.5以下の硬質粒子を該摩擦材に対して所定量含み、さらに該固体潤滑材と該硬質粒子の体積%比が所定範囲であり、前記摩擦材は、前記バックプレートに対する厚みの比が所定範囲である、摩擦ダンパー用ライニング(特許文献2参照)等が知られている。 As the friction material for the friction damper, SiC has a composition of 60 to 85% by weight, Fe 2 O 3 has a composition of 5 to 25% by weight, SiO 2 has a composition of 5 to 20% by weight, and Al 2 O 3 has a composition of 2 to 10% by weight. A ceramic-based sliding part material (see Patent Document 1) is known. In addition, it is a lining for a friction damper that suppresses the vibration of the structural material constituting the building by the frictional force of the friction material, and is a friction material that reinforces the friction material and a friction that adjusts the frictional force of the friction material. A friction material including an adjusting material, a binder for binding the fiber material and the friction adjusting material, and a back plate to which the friction material is integrally fixed are provided, and the binder is thermocurable. The fibrous material contains a resin in a predetermined amount with respect to the friction material, and the friction adjusting material contains one or more kinds of solid lubricants with respect to the friction material in a predetermined amount, and has a moose hardness of 7. A predetermined amount of hard particles of 5 or less is contained in the friction material, the volume% ratio of the solid lubricant and the hard particles is in a predetermined range, and the friction material has a thickness ratio of the back plate in a predetermined range. A lining for a friction damper (see Patent Document 2) and the like are known.
しかし、特許文献1又は特許文献2に記載の摩擦材をビル等のブレース及び壁等の耐震要素並びに鉄骨屋根支承部の摩擦ダンパーに使用すると、設置初期に相手材に面当たりし難く、初期摩擦係数が低く、「繰り返し振動」に対する摩擦係数の安定性が得られない。さらに、「繰り返し振動」による繰り返し摩擦で相手材のSUS板を摩耗させ易いという欠点もある。
However, when the friction material described in
また、特許文献3の比較例には、繊維基材30体積%、フェノール樹脂6体積%、Al2O3を5体積%、Fe2O3を8体積%、カシューダスト5体積%、グラファイト5体積%を含有する摩擦材と、繊維基材30体積%、フェノール樹脂6体積%、Al2O3を5体積%、Fe2O3を8体積%、カシューダスト9体積%、グラファイト9体積%を含有する摩擦ダンパー用摩擦材が記載されている。
Further, in the comparative example of
特許文献3の比較例に記載されている前記摩擦ダンパー用摩擦材はカシューダストを含有したものであるが、カシューダストは分解点が低いため、特許文献3の比較例に記載されている組成の摩擦材では、「繰り返し振動」の際に摩擦係数の安定性が低下するという問題がある。
The friction material for a friction damper described in the comparative example of
そこで本発明は、(1)繰り返し振動に対する摩擦係数の安定性に優れ、(2)繰り返し振動後に摩擦材にクラックが生じ難く、(3)相手材であるSUS板に対して面当たりし、(4)摩擦材の平均摩擦係数が高くて、振動の減衰効果が高く、(5)繰り返し振動中の摺動音が小さい、という特性を有する摺動部材用摩擦材、該摺動部材用摩擦材を与える摺動部材用摩擦材組成物、及び前記摺動部材用摩擦材を用いた摺動部材を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention has (1) excellent stability of the friction coefficient against repeated vibrations, (2) less likely to cause cracks in the friction material after repeated vibrations, and (3) face-to-face contact with the SUS plate which is the mating material. 4) Friction material for sliding members, which has the characteristics that the average friction coefficient of the friction material is high, the damping effect of vibration is high, and (5) the sliding noise during repeated vibration is small, the friction material for the sliding member. It is an object of the present invention to provide a friction material composition for a sliding member and a sliding member using the friction material for a sliding member.
本発明者等は鋭意検討を重ねた結果、金属を実質的に含有せず、カシューダスト及びモース硬度5以上の研削材を所定量含有し、且つ、前記カシューダストとして、その少なくとも一部がフルフラールによって硬化されたカシューダストを用いることによって前記課題を解決し得ることを見出した。 As a result of diligent studies, the present inventors have substantially not contained metal, contained a predetermined amount of cashew dust and a grinding material having a Mohs hardness of 5 or more, and at least a part of the cashew dust was furfural. It has been found that the above-mentioned problems can be solved by using cashew dust hardened by.
すなわち、本発明は、下記[1]〜[11]に関する。
[1]結合材、有機充填材、無機充填材、及び繊維基材を含有する摺動部材用摩擦材組成物であって、
金属を実質的に含有せず、カシューダスト10体積%以上及びモース硬度5以上の研削材1〜4体積%を含有し、
前記カシューダストの少なくとも一部がフルフラールによって硬化された、摺動部材用摩擦材組成物。
[2]前記カシューダストが、茶黒系カシューダスト及び黒系カシューダストからなる群から選択される少なくとも1種である、上記[1]に記載の摺動部材用摩擦材組成物。
[3]前記カシューダストにおいて、下記方法によって抽出されるタール分がカシューダスト全量に対して5質量%以下である、上記[1]又は[2]に記載の摺動部材用摩擦材組成物。
タール分の抽出方法:カシューダストを370℃、1時間の条件で加熱処理し、その加熱処理後の残渣からタール分をアセトンで抽出する。
[4]前記研削材が、アルミナ、二酸化クロム、三酸化クロム、酸化ジルコニウム、ガーネット、二酸化珪素、珪酸ジルコニウム、ムライト、シリコンカーバイド及び金剛砂からなる群から選択される少なくとも1種である、上記[1]〜[3]のいずれかに記載の摺動部材用摩擦材組成物。
[5]さらに炭酸カルシウムを含有する、上記[1]〜[4]のいずれかに記載の摺動部材用摩擦材組成物。
[6]さらに水酸化カルシウムを含有する、上記[1]〜[5]のいずれかに記載の摺動部材用摩擦材組成物。
[7]さらに珪藻土を含有する、上記[1]〜[6]のいずれかに記載の摺動部材用摩擦材組成物。
[8]前記繊維基材が、有機繊維及び無機繊維からなる群から選択される少なくとも1種を含む、上記[1]〜[7]のいずれかに記載の摺動部材用摩擦材組成物。
[9]前記繊維基材の含有量が、摺動部材用摩擦材組成物総量に対して5〜20体積%である、上記[1]〜[8]のいずれかに記載の摺動部材用摩擦材組成物。
[10]上記[1]〜[9]のいずれかに記載の摺動部材用摩擦材組成物を含有してなる、摺動部材用摩擦材。
[11]上記[1]〜[9]のいずれかに記載の摺動部材用摩擦材組成物を含有してなる摺動部材用摩擦材と裏金とを有する、摺動部材。
That is, the present invention relates to the following [1] to [11].
[1] A friction material composition for a sliding member containing a binder, an organic filler, an inorganic filler, and a fiber base material.
It contains substantially no metal, and contains 1 to 4% by volume of an abrasive having a cashew dust of 10% by volume or more and a Mohs hardness of 5 or more.
A friction material composition for a sliding member, in which at least a part of the cashew dust is cured by furfural.
[2] The friction material composition for a sliding member according to the above [1], wherein the cashew dust is at least one selected from the group consisting of brown-black cashew dust and black cashew dust.
[3] The friction material composition for a sliding member according to the above [1] or [2], wherein the tar content extracted by the following method in the cashew dust is 5% by mass or less with respect to the total amount of cashew dust.
Method of extracting tar content: Cashew dust is heat-treated at 370 ° C. for 1 hour, and tar content is extracted with acetone from the residue after the heat treatment.
[4] The above-mentioned [1], wherein the abrasive is at least one selected from the group consisting of alumina, chromium dioxide, chromium trioxide, zirconium oxide, garnet, silicon dioxide, zirconium silicate, mullite, silicon carbide and Kongo sand. ] To [3]. The friction material composition for a sliding member.
[5] The friction material composition for a sliding member according to any one of the above [1] to [4], which further contains calcium carbonate.
[6] The friction material composition for a sliding member according to any one of the above [1] to [5], which further contains calcium hydroxide.
[7] The friction material composition for a sliding member according to any one of the above [1] to [6], which further contains diatomaceous earth.
[8] The friction material composition for a sliding member according to any one of the above [1] to [7], wherein the fiber base material contains at least one selected from the group consisting of organic fibers and inorganic fibers.
[9] The sliding member according to any one of [1] to [8] above, wherein the content of the fiber base material is 5 to 20% by volume with respect to the total amount of the friction material composition for the sliding member. Friction material composition.
[10] A friction material for a sliding member, which comprises the friction material composition for a sliding member according to any one of the above [1] to [9].
[11] A sliding member having a friction material for a sliding member and a back metal, which contains the friction material composition for a sliding member according to any one of the above [1] to [9].
本発明によれば、(1)繰り返し振動に対する摩擦係数の安定性に優れ、(2)繰り返し振動後に摩擦材にクラックが生じ難く、(3)相手材であるSUS板に対して面当たりし、(4)摩擦材の平均摩擦係数が高くて、振動の減衰効果が高く、(5)繰り返し振動中の摺動音が小さい、という特性を有する摺動部材用摩擦材、該摺動部材用摩擦材を与える摺動部材用摩擦材組成物、及び前記摺動部材用摩擦材を用いた摺動部材を提供することができる。
本発明の摺動部材用摩擦材及び摺動部材を用いることにより、地震等の繰り返し振動が発生したときに、ビル等の建物における柱及び梁等の主架構の損傷を抑制し、さらに、鉄筋コンクリート架構に支持された鉄骨置屋根構造の建物において、表面壁付近の鉄骨部材及び鉄骨屋根支承部が損傷するのを抑制することができる。
また、本発明の摺動部材用摩擦材は、優れた耐風性能を有しており、風荷重にのみ作用する耐風装置の摩擦ストッパー用の摺動部材としても有効に機能する。該摩擦ストッパーは、地震発生後にもメンテナンスが不要である。
According to the present invention, (1) the stability of the friction coefficient against repeated vibrations is excellent, (2) the friction material is less likely to crack after repeated vibrations, and (3) it comes into contact with the SUS plate which is the mating material. (4) Friction material for sliding members, which has the characteristics that the average friction coefficient of the friction material is high, the damping effect of vibration is high, and (5) the sliding noise during repeated vibration is small, and the friction for the sliding member. It is possible to provide a friction material composition for a sliding member that gives a material, and a sliding member that uses the friction material for a sliding member.
By using the sliding member friction material and the sliding member of the present invention, damage to the main frame such as columns and beams in a building such as a building is suppressed when repeated vibrations such as an earthquake occur, and further, reinforced concrete is used. In a building having a steel-framed roof structure supported by a frame, it is possible to prevent damage to the steel-framed members and the steel-framed roof support portion near the surface wall.
Further, the friction material for a sliding member of the present invention has excellent wind resistance, and effectively functions as a sliding member for a friction stopper of a wind resistant device that acts only on a wind load. The friction stopper does not require maintenance even after an earthquake occurs.
以下、本発明について詳細に説明する。但し、以下の実施形態において、その構成要素は、特に明示した場合を除き、必須ではない。数値及びその範囲についても同様であり、本発明を制限するものではない。
本明細書中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。さらに、本明細書において、摩擦材組成物中の各成分の含有量は、各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、摩擦材組成物中に存在する当該複数種の物質の合計の含有量を意味する。
また、本明細書における記載事項を任意に組み合わせた態様も本発明に含まれる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail. However, in the following embodiments, the components are not essential unless otherwise specified. The same applies to the numerical values and their ranges, and does not limit the present invention.
In the numerical range described in the present specification, the upper limit value or the lower limit value of the numerical range may be replaced with the value shown in the examples. Further, in the present specification, the content of each component in the friction material composition is the plurality of substances present in the friction material composition when a plurality of substances corresponding to the respective components are present, unless otherwise specified. Means the total content of the species substance.
The present invention also includes aspects in which the items described in the present specification are arbitrarily combined.
以下、本発明の摺動部材用摩擦材組成物、摺動部材用摩擦材及び摺動部材について詳述する。なお、本発明の摺動部材用摩擦材組成物は、アスベストを含有しない摩擦材組成物、いわゆるノンアスベスト摩擦材組成物である。 Hereinafter, the friction material composition for a sliding member, the friction material for a sliding member, and the sliding member of the present invention will be described in detail. The friction material composition for sliding members of the present invention is a friction material composition that does not contain asbestos, that is, a so-called non-asbestos friction material composition.
[摺動部材用摩擦材組成物]
本発明の摺動部材用摩擦材組成物は、地震等の繰り返し振動を減衰することが可能な摺動部材用の摩擦材組成物であり、摺動部材の具体例としては、ダンパー(摩擦ダンパー又は制振摩擦ダンパー)、摩擦ストッパー等が挙げられる。つまり、本発明の摺動部材用摩擦材組成物は、ダンパー用摩擦材組成物、摩擦ストッパー用摩擦材組成物ということもできる。
以下、摺動部材用摩擦材組成物を単に摩擦材組成物と称することがあり、同様に、摺動部材用摩擦材を単に摩擦材と称することがある。
[Friction material composition for sliding members]
The friction material composition for a sliding member of the present invention is a friction material composition for a sliding member capable of attenuating repeated vibrations such as an earthquake, and specific examples of the sliding member include a damper (friction damper). Alternatively, vibration damping friction dampers), friction stoppers, and the like can be mentioned. That is, the friction material composition for a sliding member of the present invention can also be said to be a friction material composition for a damper and a friction material composition for a friction stopper.
Hereinafter, the friction material composition for a sliding member may be simply referred to as a friction material composition, and similarly, the friction material for a sliding member may be simply referred to as a friction material.
本発明は、結合材、有機充填材、無機充填材、及び繊維基材を含有する摩擦材組成物であって、金属を実質的に含有せず、カシューダスト10体積%以上及びモース硬度5以上の研削材1〜4体積%を含有し、前記カシューダストの少なくとも一部がフルフラールによって硬化された、摺動部材用摩擦材組成物である。
上記構成により、(1)繰り返し振動に対する摩擦係数の安定性に優れ、(2)繰り返し振動後に摩擦材にクラックが生じ難く、(3)相手材であるSUS板に対して面当たりし、(4)摩擦材の平均摩擦係数が高くて、振動の減衰効果が高く、(5)繰り返し振動中の摺動音が小さい、という特性を発現する。ここで、「SUS板に対して面当たりする」とは、隙間が少ない状態で摩擦材の面とSUS板の面とが接する状態をいい、摩擦材の面とSUS板の面とが馴染んだ状態といえる。逆に、面当たりしていない状態は、両者が部分的に接している状態である。なお、面当たりは、繰り返し振動の初期における面当たりのことである。
The present invention is a friction material composition containing a binder, an organic filler, an inorganic filler, and a fiber base material, which does not substantially contain a metal, has a cashew dust of 10% by volume or more and a Mohs hardness of 5 or more. This is a friction material composition for a sliding member, which contains 1 to 4% by volume of the abrasive material of the above, and at least a part of the cashew dust is hardened by furfural.
With the above configuration, (1) the stability of the friction coefficient against repeated vibration is excellent, (2) the friction material is less likely to crack after repeated vibration, and (3) it comes into contact with the SUS plate which is the mating material, and (4). ) The average friction coefficient of the friction material is high, the vibration damping effect is high, and (5) the sliding noise during repeated vibration is small. Here, "contacting the surface with the SUS plate" means a state in which the surface of the friction material and the surface of the SUS plate are in contact with each other with a small gap, and the surface of the friction material and the surface of the SUS plate are familiar. It can be said that it is in a state. On the contrary, the non-face-to-face state is a state in which the two are partially in contact with each other. The surface contact is the surface contact at the initial stage of repeated vibration.
本発明の摩擦材組成物が実質的に含有しない金属としては、銅、アルミニウム、鉄、亜鉛、錫、並びに、銅、アルミニウム、鉄、亜鉛及び錫からなる群から選択される少なくとも1種を含有する合金が挙げられる。
なお、本明細書において、「実質的に含有しない」とは、全く含有しない(つまり0質量%である)ことと共に、含有していることによって何ら影響がない程度にわずかに含有している(例えば、1質量%以下、0.5質量%以下、又は0.1質量%以下含有する。)ことも含まれる。
以下、本発明の摩擦材組成物が含有し得る各成分について詳述する。
As the metal substantially not contained in the friction material composition of the present invention, at least one selected from the group consisting of copper, aluminum, iron, zinc, tin, and copper, aluminum, iron, zinc and tin is contained. There is an alloy to be used.
In addition, in this specification, "substantially not contained" means that it is not contained at all (that is, it is 0% by mass) and is slightly contained to the extent that there is no effect by containing it (that is, it is contained in an amount of 0% by mass). For example, it also contains 1% by mass or less, 0.5% by mass or less, or 0.1% by mass or less).
Hereinafter, each component that can be contained in the friction material composition of the present invention will be described in detail.
(結合材)
結合材は、摩擦材組成物に含まれる有機充填材及び繊維基材等を一体化して、強度を与える機能を有するものである。
結合材としては、熱硬化性樹脂を用いることができる。該熱硬化性樹脂としては、例えば、未変性フェノール樹脂;アクリルエラストマー分散フェノール樹脂及び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及び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が挙げられる。結合材は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
結合材としては、耐熱性、成形性及び摩擦係数の観点から、未変性フェノール樹脂、アクリル変性フェノール樹脂、シリコーン変性フェノール樹脂、アルキルベンゼン変性フェノール樹脂が好ましく、未変性フェノール樹脂、シリコーン変性フェノール樹脂がより好ましい。
(Binder)
The binder has a function of integrating the organic filler and the fiber base material contained in the friction material composition to give strength.
A thermosetting resin can be used as the binder. Examples of the thermocurable resin include unmodified phenolic resin; various elastomer-dispersed phenolic resins such as acrylic elastomer-dispersed phenolic resin and silicone elastomer-dispersed phenolic resin; acrylic-modified phenolic resin, silicone-modified phenolic resin, cashew-modified phenolic resin, and epoxy. Examples thereof include various modified phenolic resins such as modified phenolic resins and alkylbenzene modified phenolic resins. As the binder, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
As the binder, unmodified phenol resin, acrylic modified phenol resin, silicone modified phenol resin, and alkylbenzene modified phenol resin are preferable, and unmodified phenol resin and silicone modified phenol resin are more preferable from the viewpoint of heat resistance, moldability and friction coefficient. preferable.
摩擦材組成物における結合材の含有量は、15〜35体積%であることが好ましく、20〜30体積%であることがより好ましい。結合材の含有量を前記範囲とすることで、摩擦材のクラックが防止される傾向にあり、且つ摩擦係数が安定化する傾向にある。 The content of the binder in the friction material composition is preferably 15 to 35% by volume, more preferably 20 to 30% by volume. By setting the content of the binder within the above range, cracks in the friction material tend to be prevented and the friction coefficient tends to be stabilized.
(有機充填材、カシューダスト)
有機充填材は、摩擦材の耐摩耗性等を向上させるための摩擦調整剤として含まれるものである。
有機充填材としては、例えば、カシューダスト、ゴム成分、メラミンダスト等が挙げられる。本発明では、これらの有機充填材の中でもカシューダストを摩擦材組成物総量に対して10体積%以上含有することを必須とする。該カシューダストは、カシューナッツシェルオイルを重合、硬化させたものを粉砕して得られるものである。カシューダストの平均粒子径に特に制限はないが、混合した材料の分散均一性の観点から、150〜450μmが好ましく、200〜400μmがより好ましく、250〜350μmがさらに好ましい。なお、本明細書において、平均粒子径は、レーザー回折粒度分布測定の方法を用いて測定したd50の値(体積分布のメジアン径、累積中央値)を意味し、以下同様である。例えば、レーザー回折/散乱式粒子径分布測定装置、商品名:LA・920(株式会社堀場製作所製)で測定することができる。
カシューダストを摩擦材組成物総量に対して10体積%以上含有することで、摩擦材に十分な柔軟性を付与し、且つ摩擦係数の安定性を向上させることができる。カシューダストの含有量は、摩擦材組成物総量に対して10〜40体積%が好ましく、10〜35体積%がより好ましく、15〜30体積%がさらに好ましく、15〜25体積%が特に好ましい。カシューダストの含有量が摩擦材組成物総量に対して40体積%以下であれば、耐熱性の低下及び熱履歴による強度低下が抑制される傾向にある。
(Organic filler, cashew dust)
The organic filler is contained as a friction modifier for improving the wear resistance and the like of the friction material.
Examples of the organic filler include cashew dust, a rubber component, melamine dust and the like. In the present invention, it is essential that cashew dust is contained in an amount of 10% by volume or more based on the total amount of the friction material composition among these organic fillers. The cashew dust is obtained by crushing a polymerized and cured cashew nut shell oil. The average particle size of cashew dust is not particularly limited, but from the viewpoint of dispersion uniformity of the mixed material, 150 to 450 μm is preferable, 200 to 400 μm is more preferable, and 250 to 350 μm is further preferable. In the present specification, the average particle size means the value of d50 (median diameter of volume distribution, cumulative median value) measured by using the method of measuring the diffraction particle size distribution by laser, and the same applies hereinafter. For example, it can be measured with a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring device, trade name: LA.920 (manufactured by HORIBA, Ltd.).
By containing cashew dust in an amount of 10% by volume or more based on the total amount of the friction material composition, sufficient flexibility can be imparted to the friction material and the stability of the friction coefficient can be improved. The content of cashew dust is preferably 10 to 40% by volume, more preferably 10 to 35% by volume, further preferably 15 to 30% by volume, and particularly preferably 15 to 25% by volume, based on the total amount of the friction material composition. When the content of cashew dust is 40% by volume or less with respect to the total amount of the friction material composition, the decrease in heat resistance and the decrease in strength due to heat history tend to be suppressed.
カシューダストは、(i)カシューナッツシェルオイルを、ホルムアルデヒド(もしくはパラホルムアルデヒド)又はヘキサミンで硬化させるか又は架橋剤無しで硬化させた茶系カシューダスト、(ii)カシューナッツシェルオイルを、フルフラール及びホルムアルデヒド(もしくはパラホルムアルデヒド)で硬化させた茶黒系カシューダスト、(iii)カシューナッツシェルオイルを、フルフラールで硬化させた黒系カシューダストに分類される。
本発明において使用するカシューダストは、摩擦係数の安定性及び繰り返し振動中の摺動音低減の観点から、カシューダストの少なくとも一部がフルフラールによって硬化されたものである。つまり、摩擦係数の安定性及び繰り返し振動中の摺動音低減の観点から、前記(ii)の茶黒系カシューダスト及び前記(iii)の黒系カシューダストからなる群から選択される少なくとも1種を使用することが好ましい。摩擦係数の安定性及び繰り返し振動中の摺動音低減の観点から、カシューダストとして、少なくとも一部がフルフラールによって硬化されたカシューダストを70質量%以上含有することが好ましく、80質量%以上含有することがより好ましく、90質量%以上含有することがさらに好ましく、少なくとも一部がフルフラールによって硬化されたカシューダストが実質的に100質量%であってもよい。
Cashew dust is (i) brown cashew dust obtained by curing cashew nut shell oil with formaldehyde (or paraformaldehyde) or hexamine or cured without a cross-linking agent, and (ii) cashew nut shell oil obtained from full flare and formaldehyde (or). Brown-black cashew dust cured with paraformaldehyde) and (iii) cashew nut shell oil are classified into black cashew dust cured with full-fural.
The cashew dust used in the present invention is obtained by curing at least a part of cashew dust with furfural from the viewpoint of stability of friction coefficient and reduction of sliding noise during repeated vibration. That is, from the viewpoint of the stability of the friction coefficient and the reduction of sliding noise during repeated vibration, at least one selected from the group consisting of the brown-black cashew dust of (ii) and the black cashew dust of (iii). It is preferable to use. From the viewpoint of stability of friction coefficient and reduction of sliding noise during repeated vibration, it is preferable that at least a part of cashew dust cured by furfural is contained in an amount of 70% by mass or more, and 80% by mass or more. More preferably, it is further preferably contained in an amount of 90% by mass or more, and at least a part of the cashew dust cured by furfural may be substantially 100% by mass.
一方、前記(i)の茶系カシューダストは軟らかく、熱膨張も大きいが、摩擦係数の安定性及び繰り返し振動中の摺動音低減を低下させる。これは、前記(i)の茶系カシューダストが分解するときにタール分を発生することが原因であると推察する。カシューダストの少なくとも一部がフルフラールによって硬化されたものである前記(ii)の茶黒系カシューダスト及び前記(iii)の黒系カシューダストは、前記(i)の茶系カシューダストと比較して硬く、熱膨張も小さく、そのため、分解時にタール分が発生し難いことが摩擦係数の安定性の向上及び繰り返し振動中の摺動音の低減に影響しているものと考える。カシューダストとしては、摩擦係数の安定性の向上効果及び繰り返し振動中の摺動音の低減効果の観点から、前記(iii)の黒系カシューダストがより好ましい。
摩擦係数の安定性の向上効果及び繰り返し振動中の摺動音の低減効果の観点から、前記カシューダストにおいて、下記方法によって抽出されるタール分がカシューダスト全量に対して5質量%以下であることが好ましく、2質量%以下であることがより好ましく、1.5質量%以下であることがさらに好ましく、1.2質量%以下であることが特に好ましい。カシューダストにおける前記タール分の含有量の下限値に特に制限はないが、0.05質量%以上であってもよく、0.2質量%以上であってもよく、0.5質量%以上であってもよい。
(タール分の抽出方法)
カシューダストを370℃、1時間の条件で加熱処理し、その加熱処理後の残渣からタール分をアセトンで抽出する。
On the other hand, the brown cashew dust of (i) is soft and has a large coefficient of thermal expansion, but it reduces the stability of the friction coefficient and the reduction of sliding noise during repeated vibration. It is presumed that this is due to the generation of tar when the tea-based cashew dust of (i) is decomposed. The brown cashew dust of (ii) and the black cashew dust of (iii), in which at least a part of the cashew dust is hardened by furfural, are compared with the brown cashew dust of (i). It is hard and has a small thermal expansion, so it is considered that the fact that tar is less likely to be generated during decomposition affects the improvement of the stability of the friction coefficient and the reduction of sliding noise during repeated vibration. As the cashew dust, the black cashew dust of (iii) is more preferable from the viewpoint of the effect of improving the stability of the friction coefficient and the effect of reducing the sliding noise during repeated vibration.
From the viewpoint of the effect of improving the stability of the friction coefficient and the effect of reducing the sliding noise during repeated vibration, the tar content extracted by the following method in the cashew dust shall be 5% by mass or less with respect to the total amount of cashew dust. Is more preferable, 2% by mass or less is more preferable, 1.5% by mass or less is further preferable, and 1.2% by mass or less is particularly preferable. The lower limit of the tar content in cashew dust is not particularly limited, but may be 0.05% by mass or more, 0.2% by mass or more, or 0.5% by mass or more. There may be.
(Tar extraction method)
Cashew dust is heat-treated at 370 ° C. for 1 hour, and tar is extracted with acetone from the residue after the heat treatment.
また、カシューダスト以外の有機充填材である前記ゴム成分としては、例えば、天然ゴム、アクリルゴム、イソプレンゴム、ポリブタジエンゴム(BR)、ニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等が挙げられる。ゴム成分は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。該ゴム成分は分解時にタール成分を発生しないため、摩擦係数の安定性に影響しないものと考えられる。
本発明の摩擦材組成物がゴム成分を含有する場合、その含有量は、摩擦材組成物総量に対して1〜10体積%であることが好ましく、2〜10体積%であることがより好ましく、3〜7体積%であることがさらに好ましい。
また、カシューパーティクルとゴム成分とを併用する場合には、カシューパーティクルをゴム成分で被覆したものを用いてもよいし、別々に用いてもよい。なお、摩擦材に十分な柔軟性を与えるという観点から、カシューダストとゴム成分とを併用することが好ましい。
Examples of the rubber component, which is an organic filler other than cashew dust, include natural rubber, acrylic rubber, isoprene rubber, polybutadiene rubber (BR), nitrile-butadiene rubber (NBR), and styrene-butadiene rubber (SBR). Examples thereof include PTFE (polytetrafluoroethylene). As the rubber component, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination. Since the rubber component does not generate a tar component during decomposition, it is considered that it does not affect the stability of the friction coefficient.
When the friction material composition of the present invention contains a rubber component, the content thereof is preferably 1 to 10% by volume, more preferably 2 to 10% by volume, based on the total amount of the friction material composition. It is more preferably 3 to 7% by volume.
When cashew particles and a rubber component are used in combination, cashew particles coated with a rubber component may be used, or they may be used separately. From the viewpoint of giving sufficient flexibility to the friction material, it is preferable to use cashew dust and a rubber component in combination.
本発明の摩擦材組成物中における、有機充填材の合計含有量は、特に制限されるものではないが、摩擦材組成物総量に対して11〜50体積%であることが好ましく、15〜40体積%であることがより好ましく、15〜35体積%であることがさらに好ましく、20〜30体積%であることが特に好ましい。有機充填材の合計含有量を前記範囲とすることで、相手材であるSUS板に対して面当たりするため、振動初期における摩擦係数が安定する傾向にあり、且つ、高温での耐熱性の悪化及び高温での熱履歴による摩擦係数の安定性の低下を避けられる傾向にある。 The total content of the organic filler in the friction material composition of the present invention is not particularly limited, but is preferably 11 to 50% by volume, preferably 15 to 40% by volume, based on the total amount of the friction material composition. It is more preferably 50% by volume, further preferably 15 to 35% by volume, and particularly preferably 20 to 30% by volume. By setting the total content of the organic filler in the above range, the friction coefficient tends to be stable at the initial stage of vibration because it comes into contact with the SUS plate which is the mating material, and the heat resistance at high temperature deteriorates. And there is a tendency to avoid a decrease in the stability of the friction coefficient due to the thermal history at high temperature.
(無機充填材、モース硬度5以上の研削材)
本発明の摩擦材組成物は無機充填材を含有してもよい。無機充填材としては、摩擦材の摩擦係数を高めるモース硬度5以上の研削材と、該研削材以外の無機充填材とに大きく分類分けすることができる。
本発明で使用する研削材は、モース硬度5以上の無機充填材とも言える。該研削材のモース硬度は、5.5以上であってもよく、6以上であってもよい。研削材のモース硬度の上限に特に制限はないが、繰り返し振動中の摺動音を抑制する観点から、モース硬度10以下が好ましく、モース硬度9以下がより好ましく、8以下がさらに好ましく、7以下が特に好ましい。
本発明の摩擦材組成物においては、モース硬度5以上の研削材を摩擦材組成物総量に対して1〜4体積%含有する。研削材の含有量が1体積%以上であることにより、十分に高い摩擦係数を発現し、4体積%以下であることにより、相手材であるSUS板を摩耗し過ぎずに済む。十分に高い摩擦係数を発現する観点からは、研削材の含有量は、摩擦材組成物総量に対して1.5〜4体積%であることが好ましく、2〜4体積%であることがより好ましい。一方、相手材であるSUS板を摩耗し過ぎないという観点からは、研削材の含有量は、摩擦材組成物総量に対して1〜3体積%であることが好ましく、1〜2体積%であることがより好ましい。
研削材としては、モース硬度5以上の無機充填材であれば特に制限はないが、例えば、アルミナ、二酸化クロム、三酸化クロム、酸化ジルコニウム、ガーネット、二酸化珪素、珪酸ジルコニウム、ムライト、シリコンカーバイド、金剛砂等が挙げられる。研削材は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。研削材としては、これらの中でも、アルミナが好ましい。該アルミナとしては、α−アルミナ、γ−アルミナ等が挙げられ、いずれであってもよいが、γ−アルミナ(モース硬度5〜6)が好ましい。
研削材の平均粒子径に特に制限はないが、摩擦係数向上の観点から、1〜10μmであることが好ましく、3〜10μmであることがより好ましい。
(Inorganic filler, abrasive with Mohs hardness of 5 or more)
The friction material composition of the present invention may contain an inorganic filler. The inorganic filler can be broadly classified into a abrasive having a Mohs hardness of 5 or more, which increases the friction coefficient of the friction material, and an inorganic filler other than the abrasive.
The abrasive used in the present invention can be said to be an inorganic filler having a Mohs hardness of 5 or more. The Mohs hardness of the abrasive may be 5.5 or more, or 6 or more. The upper limit of the Mohs hardness of the abrasive is not particularly limited, but from the viewpoint of suppressing sliding noise during repeated vibration, the Mohs hardness is preferably 10 or less, more preferably 9 or less, further preferably 8 or less, and 7 or less. Is particularly preferable.
The friction material composition of the present invention contains 1 to 4% by volume of a grinding material having a Mohs hardness of 5 or more with respect to the total amount of the friction material composition. When the content of the abrasive is 1% by volume or more, a sufficiently high friction coefficient is exhibited, and when it is 4% by volume or less, the SUS plate, which is the mating material, is not excessively worn. From the viewpoint of developing a sufficiently high coefficient of friction, the content of the abrasive is preferably 1.5 to 4% by volume, more preferably 2 to 4% by volume, based on the total amount of the friction material composition. preferable. On the other hand, from the viewpoint of not excessively wearing the SUS plate which is the mating material, the content of the abrasive is preferably 1 to 3% by volume, preferably 1 to 2% by volume, based on the total amount of the friction material composition. More preferably.
The abrasive is not particularly limited as long as it is an inorganic filler having a Mohs hardness of 5 or more, but for example, alumina, chromium dioxide, chromium trioxide, zirconium oxide, garnet, silicon dioxide, zirconium silicate, mullite, silicon carbide, and Kongo sand. And so on. As the abrasive, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination. Among these, alumina is preferable as the grinding material. Examples of the alumina include α-alumina and γ-alumina, which may be used, but γ-alumina (
The average particle size of the abrasive is not particularly limited, but is preferably 1 to 10 μm, more preferably 3 to 10 μm, from the viewpoint of improving the friction coefficient.
前記研削材以外の無機充填材としては、例えば、黒鉛、三硫化アンチモン、硫化錫、二硫化モリブデン、硫化鉄、硫化ビスマス、硫化亜鉛等の固体潤滑材;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、珪藻土、ドロマイト、コークス、マイカ、酸化鉄、バーミキュライト、ラジオライト、硫酸カルシウム、チタン酸カリウム(8チタン酸カリウム、6チタン酸カリウム等)、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、チタン酸ナトリウム、タルク、クレー、ゼオライト、クロマイト、酸化マグネシウム、酸化鉄などが挙げられる。前記研削材以外の無機充填材は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 Examples of the inorganic filler other than the grinding material include solid lubricants such as graphite, antimony trisulfide, tin sulfide, molybdenum disulfide, iron sulfide, bismuth sulfide, and zinc sulfide; calcium hydroxide, calcium oxide, sodium carbonate, etc. Calcium carbonate, magnesium carbonate, barium sulfate, diatomaceous soil, dolomite, coke, mica, iron oxide, vermiculite, radiolite, calcium sulfate, potassium titanate (potassium octatate, potassium hexatitate, etc.), lithium potassium titanate, titanium Examples thereof include potassium magnesium acid, sodium titanate, talc, clay, zeolite, chromate, magnesium oxide, iron oxide and the like. As the inorganic filler other than the abrasive, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
前記固体潤滑材を含有させることで、摩擦材の耐摩耗性を向上させることができる。固体潤滑材としては、摩擦材の耐摩耗性の観点から、黒鉛が好ましい。該黒鉛としては、特に制限されるものではなく、公知の黒鉛、つまり、天然黒鉛、人造黒鉛のいずれも使用することができる。天然黒鉛としては、土状黒鉛、鱗状黒鉛及び鱗片状黒鉛等が挙げられる。また、人造黒鉛は、通常、石油コークス又は石炭系ピッチコークスを主原料として黒鉛化処理により製造されたもので、キッシュ黒鉛、分解黒鉛及び熱分解黒鉛等が挙げられる。黒鉛の平均粒子径は、特に制限されるものではないが、耐摩耗性の観点から、0.1〜100μmが好ましく、1〜80μmがより好ましく、1〜50μmがさらに好ましい。
本発明の摩擦材組成物が固体潤滑材を含有する場合、その含有量は、特に制限されるものではないが、摩擦材組成物総量に対して0.1〜5体積%であることが好ましく、0.5〜3体積%であることがより好ましい。また、本発明の摩擦材組成物は、固体潤滑材を含有しない態様も好ましい。
By containing the solid lubricant, the wear resistance of the friction material can be improved. As the solid lubricant, graphite is preferable from the viewpoint of wear resistance of the friction material. The graphite is not particularly limited, and any known graphite, that is, natural graphite or artificial graphite can be used. Examples of natural graphite include earthy graphite, scaly graphite and scaly graphite. Further, the artificial graphite is usually produced by graphitization treatment using petroleum coke or coal-based pitch coke as a main raw material, and examples thereof include Kish graphite, decomposed graphite and thermally decomposed graphite. The average particle size of graphite is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 100 μm, more preferably 1 to 80 μm, and even more preferably 1 to 50 μm from the viewpoint of wear resistance.
When the friction material composition of the present invention contains a solid lubricant, the content thereof is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 5% by volume with respect to the total amount of the friction material composition. , 0.5 to 3% by volume, more preferably. Further, it is also preferable that the friction material composition of the present invention does not contain a solid lubricant.
前記研削材及び固体潤滑材以外の無機充填材としては、前述の中でも、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、珪藻土が好ましい。珪藻土としては、不純物を低減し、且つ、吸湿性を低下させる観点から、焼成珪藻土が好ましい。
本発明の摩擦材組成物に炭酸カルシウムを含有させることで、摩擦材の強度を高めることができる。炭酸カルシウムとしては、表面処理されているものであってもよいし、表面処理されていないものであってもよい。本発明の摩擦材組成物が炭酸カルシウムを含有する場合、その含有量は、摩擦材組成物総量に対して5〜35体積%が好ましく、10〜25体積%がより好ましく、15〜25体積%がさらに好ましい。
本発明の摩擦材組成物に水酸化カルシウムを含有させることで、摩擦材のpHを大きくし、摩擦材の錆発生の抑制効果が得られる。本発明の摩擦材組成物が水酸化カルシウムを含有する場合、その含有量は、摩擦材組成物総量に対して0.5〜12体積%が好ましく、3〜10体積%がより好ましく、3〜7体積%がさらに好ましい。
本発明の摩擦材組成物に珪藻土を含有させることで、摩擦材に気孔を含有させ、摩擦係数を安定化させることができる。本発明の摩擦材組成物が珪藻土を含有する場合、その含有量は、摩擦材組成物総量に対して5〜30体積%が好ましく、10〜25体積%がより好ましく、12〜20体積%がさらに好ましい。
Among the above, calcium carbonate, calcium hydroxide, and diatomaceous earth are preferable as the inorganic filler other than the abrasive and the solid lubricant. As the diatomaceous earth, calcined diatomaceous earth is preferable from the viewpoint of reducing impurities and reducing hygroscopicity.
By including calcium carbonate in the friction material composition of the present invention, the strength of the friction material can be increased. The calcium carbonate may be surface-treated or unsurface-treated. When the friction material composition of the present invention contains calcium carbonate, the content thereof is preferably 5 to 35% by volume, more preferably 10 to 25% by volume, and 15 to 25% by volume with respect to the total amount of the friction material composition. Is even more preferable.
By containing calcium hydroxide in the friction material composition of the present invention, the pH of the friction material is increased, and the effect of suppressing the generation of rust on the friction material can be obtained. When the friction material composition of the present invention contains calcium hydroxide, the content thereof is preferably 0.5 to 12% by volume, more preferably 3 to 10% by volume, and 3 to 3 to 10% by volume, based on the total amount of the friction material composition. 7% by volume is more preferable.
By containing diatomaceous earth in the friction material composition of the present invention, the friction material can contain pores and the friction coefficient can be stabilized. When the friction material composition of the present invention contains diatomaceous earth, the content thereof is preferably 5 to 30% by volume, more preferably 10 to 25% by volume, and 12 to 20% by volume, based on the total amount of the friction material composition. More preferred.
無機充填材の合計含有量は、摩擦材用組成物総量に対して、20〜70体積%であることが好ましく、30〜65体積%であることがより好ましく、30〜55体積%であることがさらに好ましい。無機充填材の合計含有量を前記範囲とすることで、耐熱性の悪化を避けられる傾向にある。 The total content of the inorganic filler is preferably 20 to 70% by volume, more preferably 30 to 65% by volume, and 30 to 55% by volume, based on the total amount of the composition for the friction material. Is even more preferable. By setting the total content of the inorganic filler in the above range, deterioration of heat resistance tends to be avoided.
(繊維基材)
繊維基材は摩擦材において補強作用を示すものである。繊維基材としては、有機繊維及び無機繊維からなる群から選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。なお、金属繊維は長期設置における錆の発生を起こし、SUSとの固着が懸念されるため、本発明でいう繊維基材には含めない。
有機繊維及び無機繊維を併用すると、摩擦係数の安定性が高くなる傾向にあるため好ましい。
(Fiber base material)
The fiber base material exhibits a reinforcing action in the friction material. The fiber base material preferably contains at least one selected from the group consisting of organic fibers and inorganic fibers. It should be noted that the metal fiber is not included in the fiber base material referred to in the present invention because it causes rust during long-term installation and there is a concern that it may adhere to SUS.
The combined use of organic fibers and inorganic fibers is preferable because the stability of the friction coefficient tends to be high.
有機繊維としては、例えば、アラミド繊維、アクリル繊維、セルロース繊維、フェノール樹脂繊維等が挙げられる。有機繊維は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、耐熱性及び補強効果の観点から、アラミド繊維を用いることが好ましい。
有機繊維としては、フィブリル化有機繊維を含有することが好ましく、フィブリル化アラミド繊維を含有することがより好ましい。フィブリル化有機繊維とは、分繊化し、毛羽立ちをもった有機繊維であり、商業的に入手することができる。
Examples of the organic fiber include aramid fiber, acrylic fiber, cellulose fiber, phenol resin fiber and the like. One type of organic fiber may be used alone, or two or more types may be used in combination. Among these, it is preferable to use aramid fiber from the viewpoint of heat resistance and reinforcing effect.
The organic fiber preferably contains fibrillated organic fiber, and more preferably contains fibrillated aramid fiber. Fibrilized organic fibers are organic fibers that are defibrated and have fluff, and are commercially available.
本発明の摩擦材組成物が有機繊維を含有する場合、その含有量は、特に制限されるものではないが、摩擦材組成物総量に対して、好ましくは1〜15質量%、より好ましくは1〜10質量%、さらに好ましくは1.5〜6質量%、特に好ましくは1.5〜4質量%である。前記下限値以上であれば、良好なせん断強度、耐クラック性及び耐摩耗性が発現する傾向にあり、前記上限値以下であれば、摩擦材組成物中の有機繊維と他材料の偏在によるせん断強度及び耐クラック性の悪化を効果的に抑制することができる傾向にある。 When the friction material composition of the present invention contains organic fibers, the content thereof is not particularly limited, but is preferably 1 to 15% by mass, more preferably 1 with respect to the total amount of the friction material composition. It is 10% by mass, more preferably 1.5 to 6% by mass, and particularly preferably 1.5 to 4% by mass. If it is above the lower limit, good shear strength, crack resistance and wear resistance tend to be exhibited, and if it is below the upper limit, shear due to uneven distribution of organic fibers and other materials in the friction material composition. There is a tendency that deterioration of strength and crack resistance can be effectively suppressed.
無機繊維としては、例えば、ガラス繊維、ウォラストナイト、ロックウール、セラミック繊維、生分解性セラミック繊維、鉱物繊維、炭素繊維、アルミノシリケート繊維等が挙げられる。これらの中でも、補強効果の観点から、ガラス繊維が好ましい。
ガラス繊維とは、ガラスを溶融及び紡糸して製造した繊維のことを指す。ガラス繊維は、原料がEガラス、Cガラス、Sガラス、Dガラス等であるものを使用することができ、これらの中でも、特に高強度であるという観点から、Eガラス又はSガラスを含有するガラス繊維を使用することが好ましい。また、結合材との親和性向上のため、ガラス繊維の表面をアミノシラン又はエポキシシラン等で処理したガラス繊維を使用してもよい。
Examples of the inorganic fiber include glass fiber, wollastonite, rock wool, ceramic fiber, biodegradable ceramic fiber, mineral fiber, carbon fiber, aluminosilicate fiber and the like. Among these, glass fiber is preferable from the viewpoint of reinforcing effect.
Glass fiber refers to a fiber produced by melting and spinning glass. As the glass fiber, those whose raw materials are E glass, C glass, S glass, D glass and the like can be used, and among these, glass containing E glass or S glass from the viewpoint of particularly high strength. It is preferable to use fiber. Further, in order to improve the affinity with the binder, the glass fiber whose surface is treated with aminosilane, epoxysilane or the like may be used.
前記ガラス繊維の平均繊維長は、特に制限されるものではないが、80〜6,000μmが好ましく、150〜5,000μmがより好ましく、300〜4,000μmがさらに好ましい。平均繊維長が80μm以上であれば、摩擦材の強度が向上する傾向にあり、6,000μm以下であれば、ガラス繊維の分散性の低下が抑制される傾向にある。また、前記ガラス繊維の平均繊維径は、5〜20μmが好ましく、7〜15μmがより好ましい。平均繊維径が5μm以上であれば、摩擦材組成物の各成分の混合時にガラス繊維が折損することを抑制することができ、20μm以下であれば、摩擦材の強度が向上する傾向にある。本明細書において、平均繊維長及び平均繊維径はそれぞれ、用いる無機繊維を無作為に50個選択し、光学顕微鏡で繊維長及び繊維径を測定し、それから求められる平均値を示すが、市販品であればカタログ値を参照できる。なお、本明細書において、繊維径は、繊維の直径を指す。
本発明の摩擦材組成物中における無機繊維(特にガラス繊維)の含有量は、特に制限されるものではないが、摩擦材組成物総量に対して、1〜10体積%であることが好ましく、3〜8体積%であることがより好ましい。ガラス繊維の含有量を前記範囲とすることで、混合後の摩擦材組成物のハンドリング性を損なうことなく、靭性を付与することができ、摩擦材の強度を向上させることができる。
The average fiber length of the glass fiber is not particularly limited, but is preferably 80 to 6,000 μm, more preferably 150 to 5,000 μm, and even more preferably 300 to 4,000 μm. When the average fiber length is 80 μm or more, the strength of the friction material tends to be improved, and when it is 6,000 μm or less, the decrease in dispersibility of the glass fiber tends to be suppressed. The average fiber diameter of the glass fibers is preferably 5 to 20 μm, more preferably 7 to 15 μm. When the average fiber diameter is 5 μm or more, it is possible to suppress the glass fiber from breaking when each component of the friction material composition is mixed, and when it is 20 μm or less, the strength of the friction material tends to be improved. In the present specification, for the average fiber length and the average fiber diameter, 50 inorganic fibers to be used are randomly selected, the fiber length and the fiber diameter are measured with an optical microscope, and the average values obtained from the measurements are shown. If, you can refer to the catalog value. In the present specification, the fiber diameter refers to the diameter of the fiber.
The content of the inorganic fibers (particularly glass fibers) in the friction material composition of the present invention is not particularly limited, but is preferably 1 to 10% by volume with respect to the total amount of the friction material composition. More preferably, it is 3 to 8% by volume. By setting the content of the glass fiber in the above range, toughness can be imparted without impairing the handleability of the friction material composition after mixing, and the strength of the friction material can be improved.
摩擦材組成物中の繊維基材の含有量は5〜20体積%が好ましく、5〜15体積%がより好ましく、5〜12体積%がさらに好ましく、5〜10体積%が特に好ましい。繊維基材の含有量を前記範囲にすることで、適正な材料強度が得られ、良好な耐摩耗性を発現し、成形性も良好となる傾向にある。 The content of the fiber base material in the friction material composition is preferably 5 to 20% by volume, more preferably 5 to 15% by volume, further preferably 5 to 12% by volume, and particularly preferably 5 to 10% by volume. By setting the content of the fiber base material in the above range, appropriate material strength is obtained, good wear resistance is exhibited, and moldability tends to be good.
(その他の成分)
また、本発明の摩擦材組成物は、本発明の効果を損なわない程度において、必要に応じて前記各成分以外のその他の成分を配合することができる。
その他の成分としては、例えば、ヘキサメチレンテトラミン、ヘキサメトキシメチロールメラミン、レゾール樹脂等の硬化剤;p−トルエンスルホン酸等の硬化促進剤などが挙げられる。
本発明の摩擦材組成物が上記その他の成分を含有する場合、その含有量としては、摩擦材組成物総量に対して、それぞれ、好ましくは5質量%以下、より好ましくは3質量%以下であり、その他の成分を含有していなくてもよい。
(Other ingredients)
In addition, the friction material composition of the present invention may contain other components other than the above-mentioned components, if necessary, to the extent that the effects of the present invention are not impaired.
Examples of other components include curing agents such as hexamethylenetetramine, hexamethoxymethylolmelamine, and resol resins; and curing accelerators such as p-toluenesulfonic acid.
When the friction material composition of the present invention contains the above other components, the content thereof is preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, respectively, with respect to the total amount of the friction material composition. , Other components may not be contained.
[摺動部材用摩擦材及び摺動部材]
本発明は、前記摺動部材用摩擦材組成物を含有してなる摺動部材用摩擦材も提供する。本発明はさらに、前記摺動部材用摩擦材組成物を含有してなる摺動部材用摩擦材と裏金とを有する摺動部材も提供する。
本発明の摺動部材用摩擦材は、(1)繰り返し振動に対する摩擦係数の安定性に優れ、(2)繰り返し振動後に摩擦材にクラックが生じ難く、(3)相手材であるSUS板に対して面当たりし、(4)摩擦材の平均摩擦係数が高くて、振動の減衰効果が高く、(5)繰り返し振動中の摺動音が小さい、という特性を有する。そのため、ビル等のブレース及び壁等の耐震要素における摺動部材(又はエネルギー吸収部材)、並びに、鉄筋コンクリート架構に支持された鉄骨置屋根構造の建物において、表面壁付近の鉄骨部材における摺動部材(又はエネルギー吸収部材)及び鉄骨屋根支承部における摺動部材(又はエネルギー吸収部材)等として有用である。
[Friction material for sliding member and sliding member]
The present invention also provides a friction material for a sliding member, which comprises the friction material composition for a sliding member. The present invention further provides a sliding member having a friction material for a sliding member and a back metal, which contains the friction material composition for the sliding member.
The friction material for sliding members of the present invention has (1) excellent stability of friction coefficient against repeated vibration, (2) less likely to crack the friction material after repeated vibration, and (3) with respect to the SUS plate which is the mating material. It has the characteristics that (4) the average friction coefficient of the friction material is high, the vibration damping effect is high, and (5) the sliding noise during repeated vibration is small. Therefore, in braces of buildings and sliding members (or energy absorbing members) in earthquake-resistant elements such as walls, and in buildings with steel-framed roof structures supported by reinforced concrete frames, sliding members in steel-framed members near the surface wall (or sliding members). Alternatively, it is useful as an energy absorbing member) and a sliding member (or energy absorbing member) in a steel frame roof support portion.
さらに、本発明の摺動部材用摩擦材は、風荷重にのみ作用する耐風装置の摩擦ストッパー用の摺動部材としても有用である。摩擦ストッパーは摩擦材とSUS板とを有する構成をしており、風荷重時には静止摩擦力によって摺動しないことによって風に対して抵抗し、地震時には摺動して摩擦ストッパーが解放され、免震装置が本来の免震効果を発揮するものである。該摩擦ストッパーは、地震発生後にもメンテナンスが不要である。 Further, the friction material for a sliding member of the present invention is also useful as a sliding member for a friction stopper of a windproof device that acts only on a wind load. The friction stopper has a structure consisting of a friction material and a SUS plate, and resists the wind by not sliding due to static friction force under wind load, and slides during an earthquake to release the friction stopper and seismic isolation. The device exerts its original seismic isolation effect. The friction stopper does not require maintenance even after an earthquake occurs.
本発明の摺動部材としては、例えば、下記構成等が挙げられるが、特にこれらに制限されるものではない。
(1)摺動部材用摩擦材のみの構成。
(2)裏金と、該裏金の上に形成された本発明の摺動部材用摩擦材とを有する構成。
(3)上記(2)の構成において、裏金と摺動部材用摩擦材との間に、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(a)及び裏金と前記摩擦材の接着を目的とした接着層(b)からなる群から選択される少なくとも一方をさらに介在させた構成。
これらの中でも、前記(2)又は(3)の構成(つまり、本発明の摺動部材用摩擦材と裏金とを有する摺動部材)が好ましく、前記(3)の構成がより好ましい。
Examples of the sliding member of the present invention include, but are not limited to, the following configurations.
(1) Consists of only friction material for sliding members.
(2) A configuration having a back metal and a friction material for a sliding member of the present invention formed on the back metal.
(3) In the configuration of (2) above, the primer layer (a) and the back metal and the friction material for the purpose of surface modification for enhancing the adhesive effect of the back metal between the back metal and the friction material for the sliding member. A configuration in which at least one selected from the group consisting of an adhesive layer (b) for the purpose of adhering is further interposed.
Among these, the configuration of the above (2) or (3) (that is, the sliding member having the friction material for the sliding member of the present invention and the back metal) is preferable, and the configuration of the above (3) is more preferable.
上記裏金によって、摺動部材の機械的強度の向上させることができる。裏金の材質としては、金属、繊維強化プラスチック等が挙げられる。より具体的には、例えば、鉄、ステンレス、無機繊維強化プラスチック、炭素繊維強化プラスチック等が挙げられる。前記プライマー層及び前記接着層としては、例えばブレーキライニング又はブレーキパッド等の摩擦部材に用いられるプライマー層又は接着層をそのまま利用することができる。 The back metal can improve the mechanical strength of the sliding member. Examples of the material of the back metal include metal and fiber reinforced plastic. More specifically, for example, iron, stainless steel, inorganic fiber reinforced plastic, carbon fiber reinforced plastic and the like can be mentioned. As the primer layer and the adhesive layer, for example, a primer layer or an adhesive layer used for a friction member such as a brake lining or a brake pad can be used as it is.
本発明の摺動部材用摩擦材は、例えば、ブレーキライニング又はブレーキパッド等を製造する際に一般に使用されている方法を利用して製造できる。具体的には、本発明の摺動部材用摩擦材組成物を加熱加圧成形することによって、本発明の摺動部材用摩擦材を製造することができる。詳細には、例えば、本発明の摺動部材用摩擦材組成物をレーディゲミキサー(「レーディゲ」は、登録商標。)、加圧ニーダー、アイリッヒミキサー(「アイリッヒ」は、登録商標。)等の混合機を用いてよく混合し、得られた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、成形時間2〜10分間の条件で成形し、得られた成形物を150〜250℃で1〜5時間熱処理することにより、本発明の摺動部材用摩擦材を得ることができる。なお、該摺動部材用摩擦材は、研磨処理等が施されたものであってもよい。 The friction material for a sliding member of the present invention can be manufactured by using, for example, a method generally used when manufacturing a brake lining, a brake pad, or the like. Specifically, the friction material for a sliding member of the present invention can be produced by heat-pressing molding the friction material composition for a sliding member of the present invention. Specifically, for example, the friction material composition for a sliding member of the present invention is used as a Reedige mixer (“Redige” is a registered trademark), a pressure kneader, and an Erich mixer (“Eirich” is a registered trademark). Mix well using a mixer such as, etc., premold the obtained mixture with a molding mold, and premold the obtained premolded product at a molding temperature of 130 to 160 ° C., a molding pressure of 20 to 50 MPa, and a molding time of 2 to 10 The friction material for a sliding member of the present invention can be obtained by molding under the condition of 1 minute and heat-treating the obtained molded product at 150 to 250 ° C. for 1 to 5 hours. The friction material for the sliding member may be one that has been subjected to a polishing treatment or the like.
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。本発明は何らこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. The present invention is not limited thereto.
<実施例1〜2、比較例1〜5>
[摺動部材用摩擦材の作製]
表1に示す配合量に従って各成分を配合し、各例の摺動部材用摩擦材組成物(ダンパー用摩擦材組成物又は摩擦ストッパー用摩擦材組成物)を得た。
各例で得られた摺動部材用摩擦材組成物を「レーディゲ(登録商標)ミキサーM20」(商品名、株式会社マツボー製)で混合し、得られた混合物を成形プレス(王子機械株式会社製)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、成形時間5分間の条件で成形プレス機を用いて、鉄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、摺動部材用摩擦材(摩擦材の厚さ5mm、摩擦材投影面積44cm2)を得た。
<Examples 1 and 2, Comparative Examples 1 and 5>
[Manufacturing of friction material for sliding members]
Each component was blended according to the blending amount shown in Table 1 to obtain a friction material composition for a sliding member (friction material composition for a damper or a friction material composition for a friction stopper) of each example.
The friction material composition for sliding members obtained in each example is mixed with "Radige (registered trademark) mixer M20" (trade name, manufactured by Matsubo Co., Ltd.), and the obtained mixture is molded and pressed (manufactured by Oji Machinery Co., Ltd.). ), And the obtained preformed product was heat-press molded together with an iron backing using a molding press under the conditions of a molding temperature of 145 ° C., a molding pressure of 30 MPa, and a molding time of 5 minutes. The product was heat-treated at 200 ° C. for 4.5 hours and polished using a rotary polishing machine to obtain a friction material for a sliding member (
なお、各例において使用した各種材料は次のとおりである。なお、カシューダストについて、抽出されるタール分の量は下記方法に従って測定した。
<タール分の抽出方法>
カシューダストを370℃、1時間の条件で加熱処理し、その加熱処理後の残渣からタール分をアセトンで抽出した。
The various materials used in each example are as follows. The amount of tar extracted from cashew dust was measured according to the following method.
<Tar extraction method>
Cashew dust was heat-treated at 370 ° C. for 1 hour, and tar was extracted with acetone from the residue after the heat treatment.
(結合材)
・フェノール樹脂(未変性):日立化成株式会社製
(有機充填材)
・黒系カシューダスト:商品名「6251−1」(カシュー株式会社製)、平均粒子径300μm、前記方法で抽出されるタール分:1質量%
・茶系カシューダスト:商品名「B200」(カシュー株式会社製)、平均粒子径300μm、前記方法で抽出されるタール分:7質量%
・NBR粉(ゴム成分)
(無機充填材)
・γ−アルミナ(研削材):モース硬度5〜6、アルベマール社製
・炭酸カルシウム
・水酸化カルシウム
・焼成珪藻土
(繊維基材)
・アラミド繊維(有機繊維)
・ガラス繊維(無機繊維)
(Binder)
-Phenol resin (unmodified): Made by Hitachi Kasei Co., Ltd. (organic filler)
-Black cashew dust: trade name "6251-1" (manufactured by Cashew Co., Ltd.), average particle size 300 μm, tar content extracted by the above method: 1% by mass
-Brown cashew dust: trade name "B200" (manufactured by Cashew Co., Ltd.), average particle size 300 μm, tar content extracted by the above method: 7% by mass
・ NBR powder (rubber component)
(Inorganic filler)
-Γ-Alumina (abrasive): Mohs hardness 5-6, manufactured by Albemarle Corporation-Calcium carbonate-Calcium hydroxide-Baked diatomaceous earth (fiber base material)
・ Aramid fiber (organic fiber)
・ Glass fiber (inorganic fiber)
前記方法で作製した各例の摺動部材用摩擦材について、下記方法に従って各種性能評価を行った。結果を表1に示す。 Various performance evaluations were performed on the friction materials for sliding members of each example produced by the above method according to the following methods. The results are shown in Table 1.
[性能評価方法]
(1.繰り返し振動に対する摩擦係数の安定性)
まず、各例の摺動部材用摩擦材について摩擦係数を測定した。なお、摩擦係数は、下記方法で評価用摩擦ダンパーの作製した上で、下記方法によって算出した。
<評価用摩擦ダンパーの作製>
(i.評価用摩擦ダンパーの作製)
図1〜4を参照しながら、評価用摩擦ダンパーの作製方法を説明する。
まず、図1に示す様に、2箇所にボルト穴を開けた6mm厚のSUS板(SUS304製、外板用)の片面に、フェノール樹脂系接着剤「110」(セメダイン株式会社製、商品名)を用いて摺動部材用摩擦材1を4枚接着固定した外板5を2枚用意した。
次に、図2に示す様に、2箇所に長穴を開けた12mm厚の板の両面に対して、1面当たり4枚のSUS板2(SUS304製)を接着し、且つ温度センサ3を設けた中板4を1枚用意した。
そして、1枚の中板4を、前記2枚の外板5によって、摺動部材用摩擦材1を内側にして挟み込んだ後、皿バネ7とロードセル6を介したボルトを中央の穴に挿して締結し、片面当たり4枚の摺動部材用摩擦材1で前記中板4を挟んで加圧するという状態にし、摺動部材である評価用摩擦ダンパー(図4の合体図参照)を作製した。図3中の左の(a)は評価用摩擦ダンパーを左側から見たとき(図4中の目(a)参照)の様子を示し、図3中の右の(b)は評価用摩擦ダンパーを右側から見たとき(図4中の目(b)参照)の様子を示す。
(ii.摩擦係数の測定方法)
オートグラフ「AGX−100kN」(株式会社島津製作所製)の上部ロードセルに評価用摩擦ダンパーの中板4を接続し、下部つかみ具に外板5を接続した。加圧ボルト8の締め付けにより、加圧ボルト1本当たりの加圧軸力を75kNとした。
合計摺動面積(44×2)cm2、摺動速度20mm/秒、及び摺動距離±30mmの条件で、評価用摩擦ダンパーを5サイクルだけ往復摺動させ、上部ロードセル6にて摩擦力(kN)を測定した。該摩擦力から、下記式に基づいて摩擦係数μ(繰り返し耐力試験前のμ)を求めた。
μ=P/(ΣN×m)
[μ:摩擦係数、P:摩擦力(kN)、ΣN:ボルトの軸力の総和(kN)、m:摩擦面数(中板の両面で摩擦することから2である。)]
次に、当該評価用摩擦ダンパーについて、前記同様の条件で150サイクルの繰り返し耐力試験を実施し、その後、前記同様の方法で150サイクル後の摩擦係数μ(繰り返し耐力試験後のμ)を求めた。
繰り返し耐力試験前の摩擦係数に対する繰り返し耐力試験後の摩擦係数について、下記評価基準に従って評価した。繰り返し振動に対する摩擦係数の安定性の良さは、A>B>C>Dの順である。
A:摩擦係数の低下率が5%以下である。
B:摩擦係数の低下率が5%超、且つ、15%以下である。
C:摩擦係数の低下率が15%超、且つ、30%以下である。
D:摩擦係数の低下率が30%超である。
[Performance evaluation method]
(1. Stability of coefficient of friction against repeated vibration)
First, the friction coefficient was measured for the friction material for the sliding member of each example. The friction coefficient was calculated by the following method after preparing the evaluation friction damper by the following method.
<Manufacturing of friction damper for evaluation>
(I. Preparation of friction damper for evaluation)
A method for manufacturing the evaluation friction damper will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
First, as shown in FIG. 1, a phenol resin adhesive "110" (manufactured by Cemedine Co., Ltd., trade name) was placed on one side of a 6 mm thick SUS plate (manufactured by SUS304, for outer plates) having bolt holes in two places. ) Was used to prepare four
Next, as shown in FIG. 2, four SUS plates 2 (manufactured by SUS304) are adhered to both sides of a 12 mm thick plate having elongated holes at two locations, and the
Then, one
(Ii. Method of measuring friction coefficient)
The
Under the conditions of total sliding area (44 x 2) cm 2 , sliding speed 20 mm / sec, and sliding distance ± 30 mm, the evaluation friction damper is slid back and forth for 5 cycles, and the frictional force (friction force) is applied to the upper load cell 6. kN) was measured. From the frictional force, the friction coefficient μ (μ before the repeated proof stress test) was obtained based on the following formula.
μ = P / (ΣN × m)
[Μ: friction coefficient, P: friction force (kN), ΣN: total axial force of bolts (kN), m: number of friction surfaces (2 because friction is performed on both sides of the middle plate)]
Next, the evaluation friction damper was subjected to a 150-cycle repeated strength test under the same conditions as described above, and then the friction coefficient μ (μ after the repeated strength test) after 150 cycles was determined by the same method. ..
The friction coefficient after the repeated proof stress test was evaluated according to the following evaluation criteria with respect to the friction coefficient before the repeated proof stress test. The stability of the coefficient of friction with respect to repeated vibration is in the order of A>B>C> D.
A: The rate of decrease in the coefficient of friction is 5% or less.
B: The rate of decrease in the coefficient of friction is more than 5% and 15% or less.
C: The rate of decrease in the coefficient of friction is more than 15% and 30% or less.
D: The rate of decrease in the coefficient of friction is more than 30%.
(2.繰り返し振動後のクラックの発生有無)
前記の150サイクルの繰り返し耐力試験後の摺動部材用摩擦材の外観を目視で観察し、下記評価基準に従って評価した。
A:クラックの発生は確認されなかった。
C:クラックの発生が確認された。
(2. Presence or absence of cracks after repeated vibration)
The appearance of the friction material for the sliding member after the 150-cycle repeated proof stress test was visually observed and evaluated according to the following evaluation criteria.
A: No cracks were confirmed.
C: Occurrence of cracks was confirmed.
(3.相手材(SUS板)に対する面当たり性)
摺動部材用摩擦材について、ロックウェル硬さSスケール(HRS)を用いて表面の硬度を測定し、これを相手材(SUS板)に対する面当たり性の指標とし、下記評価基準に従って評価した。相手材(SUS板)に対する面当たり性の良さは、A>Cの順である。
A:硬度(HRS)が115以下である。
C:硬度(HRS)が115超である。
(3. Face-to-face contact with the mating material (SUS plate))
The surface hardness of the friction material for the sliding member was measured using the Rockwell hardness S scale (HRS), and this was used as an index of the surface contact with the mating material (SUS plate) and evaluated according to the following evaluation criteria. The goodness of surface contact with the mating material (SUS plate) is in the order of A> C.
A: Hardness (HRS) is 115 or less.
C: Hardness (HRS) is over 115.
(4.平均摩擦係数)
前記「1.繰り返し振動に対する摩擦係数の安定性」の項目における150サイクルの繰り返し耐力試験を実施し、前記同様の方法で1サイクル毎の摩擦係数を求め、150サイクル分の平均摩擦係数を求めた。
平均摩擦係数は0.25以上であることが好ましい。
(4. Average coefficient of friction)
The repeated strength test of 150 cycles in the item of "1. Stability of friction coefficient with respect to repeated vibration" was carried out, the friction coefficient for each cycle was obtained by the same method as described above, and the average friction coefficient for 150 cycles was obtained. ..
The average coefficient of friction is preferably 0.25 or more.
(5.繰り返し振動中の摺動音)
前記「1.繰り返し振動に対する摩擦係数の安定性」の項目における150サイクルの繰り返し耐力試験を実施し、試験後の摺動部材用摩擦材の摺動音を観測し、下記評価基準に従って評価した。
A:摺動音の発生なし。
B:高周波音のみ発生した。但し、発生率は20%以下であった。
C:高周波音及び低周波音が共に発生した。但し、発生率は20%以下であった。
D:摺動音の発生が20%を超えた。
(5. Sliding noise during repeated vibration)
A 150-cycle repeated proof stress test was carried out in the item of "1. Stability of friction coefficient against repeated vibration", and the sliding noise of the friction material for the sliding member after the test was observed and evaluated according to the following evaluation criteria.
A: No sliding noise is generated.
B: Only high frequency sound was generated. However, the incidence was 20% or less.
C: Both high-frequency sound and low-frequency sound were generated. However, the incidence was 20% or less.
D: The generation of sliding noise exceeded 20%.
実施例1〜2の摺動部材用摩擦材は、(1)繰り返し振動に対する摩擦係数の安定性に優れ、(2)繰り返し振動後に摩擦材にクラックが生じ難く、(3)相手材であるSUS板に対して面当たりし、(4)摩擦材の平均摩擦係数が高くて、振動の減衰効果が高く、(5)繰り返し振動中の摺動音が小さいという特性を有していることが分かる。
一方、カシューダストの含有量が0体積%又は10体積%未満である比較例1及び2では、(1)繰り返し振動に対する摩擦係数の安定性が悪化し、(3)相手材であるSUS板に対して面当たりし難く、(5)繰り返し振動中の摺動音が大きかった。カシューダストとして、フルフラールによって硬化された部分がない茶系カシューダストを用いた比較例3では、(1)繰り返し振動に対する摩擦係数の安定性が悪化し、(4)摩擦材の平均摩擦係数が低下し、(5)繰り返し振動中の摺動音が大きかった。研削材の含有量が1体積%未満である比較例4及び5では、(1)繰り返し振動に対する摩擦係数の安定性が若干低下し、且つ、(4)摩擦材の平均摩擦係数が低下した。
The friction materials for sliding members of Examples 1 and 2 are (1) excellent in the stability of the friction coefficient against repeated vibrations, (2) the friction material is less likely to crack after repeated vibrations, and (3) SUS as a mating material. It can be seen that it has the characteristics of (4) having a high average friction coefficient of the friction material, having a high vibration damping effect, and (5) having a small sliding noise during repeated vibration. ..
On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2 in which the content of cashew dust is 0% by volume or less than 10% by volume, (1) the stability of the friction coefficient with respect to repeated vibration deteriorates, and (3) the SUS plate as the mating material On the other hand, it was difficult to hit the surface, and (5) the sliding noise during repeated vibration was loud. In Comparative Example 3 in which brown cashew dust having no portion cured by full flare was used as cashew dust, (1) the stability of the friction coefficient against repeated vibration deteriorated, and (4) the average friction coefficient of the friction material decreased. However, (5) the sliding noise during repeated vibration was loud. In Comparative Examples 4 and 5 in which the content of the abrasive was less than 1% by volume, (1) the stability of the friction coefficient with respect to repeated vibration was slightly lowered, and (4) the average friction coefficient of the friction material was lowered.
本発明の摺動部材用摩擦材組成物を含有してなる摩擦材及び摩擦部材は、ビル等のブレース及び壁等の耐震要素における摺動部材(又はエネルギー吸収部材)、並びに、鉄筋コンクリート架構に支持された鉄骨置屋根構造の建物において、表面壁付近の鉄骨部材における摺動部材(又はエネルギー吸収部材)及び鉄骨屋根支承部における摺動部材(又はエネルギー吸収部材)等として有用である。
さらに、本発明の摺動部材用摩擦材は、風荷重にのみ作用する耐風装置の摩擦ストッパー用の摺動部材としても有用である。
The friction material and the friction member containing the friction material composition for the sliding member of the present invention are supported by the sliding member (or energy absorbing member) in the brace of a building or the like and the seismic element such as a wall, and the reinforced concrete frame. In a building with a steel frame roof structure, it is useful as a sliding member (or energy absorbing member) in a steel frame member near the surface wall, a sliding member (or energy absorbing member) in a steel roof support portion, and the like.
Further, the friction material for a sliding member of the present invention is also useful as a sliding member for a friction stopper of a wind resistant device that acts only on a wind load.
1 摺動部材用摩擦材
2 SUS板
3 温度センサ
4 中板
5 外板
6 ロードセル
7 皿バネ
8 加圧ボルト
1 Friction material for sliding
Claims (11)
金属を実質的に含有せず、カシューダスト10体積%以上及びモース硬度5以上の研削材1〜4体積%を含有し、
前記カシューダストの少なくとも一部がフルフラールによって硬化された、摺動部材用摩擦材組成物。 A friction material composition for a sliding member containing a binder, an organic filler, an inorganic filler, and a fiber base material.
It contains substantially no metal, and contains 1 to 4% by volume of an abrasive having a cashew dust of 10% by volume or more and a Mohs hardness of 5 or more.
A friction material composition for a sliding member, in which at least a part of the cashew dust is cured by furfural.
タール分の抽出方法:カシューダストを370℃、1時間の条件で加熱処理し、その加熱処理後の残渣からタール分をアセトンで抽出する。 The friction material composition for a sliding member according to claim 1 or 2, wherein in the cashew dust, the tar content extracted by the following method is 5% by mass or less with respect to the total amount of cashew dust.
Method of extracting tar content: Cashew dust is heat-treated at 370 ° C. for 1 hour, and tar content is extracted with acetone from the residue after the heat treatment.
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