JP5469805B2 - Friction material composition and friction material using friction material composition - Google Patents
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Description
本発明は、自動車等の制動に用いられるディスクブレーキパッド、ブレーキライニング等の摩擦材に適した摩擦材組成物及びこれを用いた摩擦材に関する。 The present invention relates to a friction material composition suitable for a friction material such as a disc brake pad and a brake lining used for braking an automobile or the like, and a friction material using the friction material composition.
自動車等には、その制動のためにディスクブレーキパッドやブレーキライニング等の摩擦材が使用されている。前記摩擦材は、制動のために相手材、例えばディスクローターやブレーキドラム等と摩擦することにより制動の役割を果たしており、そのため、高い摩擦係数と、その摩擦係数の安定性が求められている。 In automobiles and the like, friction materials such as disc brake pads and brake linings are used for braking. The friction material plays a role of braking by rubbing against a counterpart material such as a disc rotor or a brake drum for braking. Therefore, a high friction coefficient and stability of the friction coefficient are required.
前記摩擦材は、繊維基質、結合材、充填材等を配合した組成物を成形加工することにより製造される。特に、前記繊維基質は、摩擦材の骨格を形成するものであり、摩擦材の制動に関わる特性を付与する成分である。 The friction material is manufactured by molding a composition containing a fiber substrate, a binder, a filler, and the like. In particular, the fiber substrate forms a skeleton of the friction material and is a component that imparts characteristics related to braking of the friction material.
従来、摩擦材において繊維基質にアスベスト材（石綿）が用いられてきたが、人体へ悪影響を及ぼす物質として認知されて以来、各国法規制等により、これに替わるものが製造されている。 Conventionally, asbestos material (asbestos) has been used as a fiber substrate in a friction material. However, since it has been recognized as a substance that adversely affects the human body, alternative materials have been manufactured in accordance with the laws and regulations of each country.
アスベスト材に替わる繊維基質として無機繊維、金属繊維、有機繊維等の複数の繊維を配合した摩擦材が提案されている（例えば、特許文献１参照）。 There has been proposed a friction material in which a plurality of fibers such as inorganic fibers, metal fibers, and organic fibers are blended as a fiber substrate to replace asbestos materials (see, for example, Patent Document 1).
なかでも代替品として挙げられるセラミック繊維は、摩擦材における強度増加に優れることが知られている。前記セラミック繊維は、１０００℃以上の耐熱性を有する人工の無機繊維であり、具体的にはシリカ繊維、アルミナ繊維、アルミナ−シリカ系繊維、アルミナ−シリカ−ジルコニア系繊維等が挙げられる。 Among these, ceramic fibers mentioned as alternatives are known to be excellent in increasing the strength of friction materials. The ceramic fiber is an artificial inorganic fiber having a heat resistance of 1000 ° C. or higher, and specifically includes silica fiber, alumina fiber, alumina-silica fiber, alumina-silica-zirconia fiber, and the like.
ところで、アスベスト材の人体への有害性は、その繊維径が小さいこと、及び体内で溶解せずに滞留することにより生じるものである。代替品としての、繊維径が小さくアスペクト比の大きい無機繊維や、体内で溶解しない繊維に関しても、アスベスト材と同様に体内への悪影響が懸念されている。そのような観点から、摩擦材に使用されるセラミック繊維として、生体溶解性セラミック繊維を使用した摩擦材が提案されている（例えば、特許文献２参照）。 By the way, the harmfulness of the asbestos material to the human body is caused by the fact that the fiber diameter is small and it stays in the body without dissolving. As an alternative, inorganic fibers with a small fiber diameter and a large aspect ratio, and fibers that do not dissolve in the body are also concerned about adverse effects on the body as with asbestos materials. From such a viewpoint, a friction material using a biosoluble ceramic fiber has been proposed as a ceramic fiber used for the friction material (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、生体溶解性セラミック繊維を使用した摩擦材は、生体非溶解性セラミック繊維を使用した摩擦材と比べて相手材（ディスクローター）の錆落とし時の摩擦材の摩耗が多く錆落とし性に劣るという問題点がある。 However, the friction material using the biosoluble ceramic fiber has much wear of the friction material at the time of rust removal of the counterpart material (disk rotor) compared to the friction material using the bioinsoluble ceramic fiber, and is inferior in the rust removal property. There is a problem.
一方、相手材（ディスクローター）面に発生する錆は、制動時に車体が異常振動する現象、即ちブレーキジャダーの原因になることから効率よく除去することが求められている。このような相手材の表面に発生する錆を除去する方法として、モース硬度の高い無機物を用いる摩擦材組成物が提案されている（例えば、特許文献３参照）。 On the other hand, rust generated on the surface of the mating member (disk rotor) is required to be efficiently removed because it causes a phenomenon in which the vehicle body vibrates abnormally during braking, that is, causes brake judder. As a method for removing rust generated on the surface of such a counterpart material, a friction material composition using an inorganic material having high Mohs hardness has been proposed (see, for example, Patent Document 3).
しかしながら、モース硬度が高い無機物を用いると相手材への攻撃性も高まり、ブレーキジャダーが悪化する問題がある。
本発明は、人体に悪影響を及ぼすことなく、錆取り性及びブレーキジャダー特性の良好な摩擦材を得るための摩擦材組成物と、これを用いた摩擦材を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a friction material composition for obtaining a friction material having good rust removing properties and brake judder characteristics without adversely affecting the human body, and a friction material using the same.
本発明の発明者らは、鋭意検討した結果、生体溶解性無機繊維の含有量及び特定のモース硬度を有する無機物の割合を調整することにより、前記課題を解決することを見いだし、本発明に至った。 As a result of intensive studies, the inventors of the present invention have found that the above problems can be solved by adjusting the content of biosoluble inorganic fibers and the proportion of inorganic substances having a specific Mohs hardness, leading to the present invention. It was.
すなわち、本発明は、以下のとおりである。 That is, the present invention is as follows.
（１）結合材と無機物とを含む摩擦材組成物において、前記無機物としての生体溶解性無機繊維を全組成物中に１．５〜７．５質量％含有し、かつ前記無機物は、モース硬度が６．０を超える無機物の総量がモース硬度４．０〜６．０の無機物の総量に対して３．０〜５．５倍で含有される摩擦材組成物。 (1) In a friction material composition including a binder and an inorganic substance, the composition contains 1.5 to 7.5% by mass of biosoluble inorganic fibers as the inorganic substance, and the inorganic substance has a Mohs hardness. A friction material composition in which the total amount of inorganic substances having a ratio of 6.0 to 6.0 is 3.0 to 5.5 times the total amount of inorganic substances having a Mohs hardness of 4.0 to 6.0.
（２）前記モース硬度が６．０を超える無機物は、最大粒径が７μｍ以下である上記（１）記載の摩擦材組成物。 (2) The friction material composition according to (1), wherein the inorganic substance having a Mohs hardness of more than 6.0 has a maximum particle size of 7 μm or less.
（３）上記（１）又は（２）に記載の摩擦材組成物を加熱加圧成形してなる摩擦材。 (3) A friction material obtained by heating and pressing the friction material composition according to (1) or (2).
（４）上記（１）又は（２）に記載の摩擦材組成物を加熱加圧成形してなる摩擦材と裏金とを一体化してなる摩擦部材。 (4) A friction member formed by integrating a friction material obtained by heating and pressing the friction material composition according to (1) or (2) and a back metal.
本発明によれば、人体に悪影響を及ぼすことなく、錆取り性及びブレーキジャダー特性が良好な摩擦材組成物及び摩擦材組成物を用いた摩擦材を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the friction material using the friction material composition and friction material composition with favorable rust removal property and brake judder characteristics can be provided, without having a bad influence on a human body.
本発明の摩擦材組成物は、結合材と無機物とを含み、無機物としての生体溶解性無機繊維を１．５〜７．５質量％含み、かつ無機物は、モース硬度が６．０を超える無機物の総量がモース硬度４．０〜６．０の無機物の総量に対して３．０〜５．５倍で含有されることを特徴とする。 The friction material composition of the present invention includes a binder and an inorganic substance, 1.5 to 7.5% by mass of biosoluble inorganic fibers as the inorganic substance, and the inorganic substance is an inorganic substance having a Mohs hardness exceeding 6.0. Is contained in an amount of 3.0 to 5.5 times the total amount of inorganic substances having a Mohs hardness of 4.0 to 6.0.
例えば、自動車等を長期間駐車したり、降雨時での走行後駐車したりするとディスクブレーキのローター（相手材）に錆が発生する。ローター表面上への錆の発生は、均一なものではなく、ローター表面上に不均一に発生する。特に、長期間駐車した際には、摩擦材に覆われているローター表面上にはほとんど錆が発生せず、ローター上に錆の厚い部分と錆の薄い部分とが存在することになる。従って、ローター表面上で錆の厚い部分と錆の薄い部分とでは、厚さの差による段差と、各部分と摩擦材との摩擦係数の差からトルク振動が起こるため、ブレーキジャダー発生の原因となると考えられる。 For example, if a car or the like is parked for a long period of time or parked after running in rain, rust is generated on the rotor (partner material) of the disc brake. The occurrence of rust on the rotor surface is not uniform and occurs unevenly on the rotor surface. In particular, when the vehicle is parked for a long period of time, almost no rust is generated on the rotor surface covered with the friction material, and there are thick rust portions and thin rust portions on the rotor. Therefore, torque vibration occurs due to the difference in thickness between the thick rust portion and thin rust portion on the rotor surface and the friction coefficient between each portion and the friction material. It is considered to be.
発明者等の鋭意検討の結果、モース硬度４．０未満の無機物は錆発生後のブレーキジャダーの発生には影響を与えず、モース硬度４．０〜６．０の無機物は錆発生後のブレーキジャダーの発生要因となり、モース硬度６．０を超える無機物は適切な量まではブレーキジャダーを改善することを見いだした。 As a result of intensive studies by the inventors, inorganic materials with a Mohs hardness of less than 4.0 do not affect the generation of brake judder after rusting, and inorganic materials with a Mohs hardness of 4.0 to 6.0 are brakes after rusting. It has been found that inorganic substances with a Mohs hardness of more than 6.0 improve judder generation to an appropriate amount, causing judder generation.
従って、モース硬度４．０〜６．０の無機物と、モース硬度６．０を超える無機物とを、摩擦材組成物に適切な量で含有することで、錆の厚さの差による段差をすぐに減少させ、摩擦材とローター表面上の錆の厚い部分との摩擦係数と摩擦材と錆の薄い部分との摩擦係数との差を減少させることができ、ブレーキジャダーを抑制することが可能である。 Therefore, by containing an inorganic material having a Mohs hardness of 4.0 to 6.0 and an inorganic material having a Mohs hardness of 6.0 in an appropriate amount in the friction material composition, a level difference due to a difference in rust thickness can be immediately obtained. The friction coefficient between the friction material and the thick rust portion on the rotor surface and the friction coefficient between the friction material and the thin rust portion can be reduced, and brake judder can be suppressed. is there.
モース硬度が６．０を超える無機物の総量が、モース硬度４．０〜６．０の無機物の総量に対して３．０〜５．５倍であると、ブレーキジャダーを改善できる。モース硬度が６．０を超える無機物の総量は、モース硬度４．０〜６．０の無機物の総量に対して３．５〜５．０倍であることがより好ましい。モース硬度が６．０を超える無機物の総量がモース硬度４．０〜６．０の無機物の総量に対して３．０倍未満であると、トルク振動が抑制されにくくなり、ブレーキジャダーへの影響が悪化する傾向にある。また、５．５倍を超えると相手材への攻撃性が高まり、ブレーキジャダーが悪化する傾向にある。 The brake judder can be improved when the total amount of inorganic substances having a Mohs hardness of more than 6.0 is 3.0 to 5.5 times the total amount of inorganic substances having a Mohs hardness of 4.0 to 6.0. The total amount of inorganic substances having a Mohs hardness of more than 6.0 is more preferably 3.5 to 5.0 times the total amount of inorganic substances having a Mohs hardness of 4.0 to 6.0. If the total amount of inorganic substances having a Mohs hardness of more than 6.0 is less than 3.0 times the total amount of inorganic substances having a Mohs hardness of 4.0 to 6.0, it is difficult to suppress torque vibrations and affect the brake judder. Tend to get worse. Moreover, when it exceeds 5.5 times, the aggression property to a partner material will increase and it will tend to deteriorate brake judder.
本発明において「無機物」とは、摩擦材組成物に含有される全ての無機物をいう。具体的には、摩擦材組成物には、（１）摩擦材を補強するための繊維基質、（２）摩擦特性を改善するための充填材、（３）繊維基質と充填材を結合保持するための結合材が配合されるが、繊維基質としての無機繊維、充填材としての無機充填材等、全ての無機物を含む。これら無機物において、モース硬度が６．０を超える無機物の総量が、モース硬度４．０〜６．０の無機物の総量に対して３．０〜５．５倍となるように配合する。 In the present invention, the “inorganic substance” refers to all inorganic substances contained in the friction material composition. Specifically, in the friction material composition, (1) a fiber substrate for reinforcing the friction material, (2) a filler for improving friction characteristics, and (3) a fiber substrate and the filler are bonded and held. However, it contains all inorganic materials such as inorganic fibers as a fiber substrate and inorganic filler as a filler. In these inorganic substances, the total amount of inorganic substances having a Mohs hardness of more than 6.0 is blended so as to be 3.0 to 5.5 times the total amount of inorganic substances having a Mohs hardness of 4.0 to 6.0.
モース硬度６．０を超える無機物は、摩擦材組成物全体に対して、１０〜４５質量％であることが好ましく、１５〜３５質量％であることがより好ましい。 The inorganic substance having a Mohs hardness of 6.0 is preferably 10 to 45% by mass, and more preferably 15 to 35% by mass with respect to the entire friction material composition.
モース硬度４．０〜６．０の無機物は、摩擦材組成物全体に対して、２０質量％以下であることが好ましく、１５質量％以下であることがより好ましい。 The inorganic material having a Mohs hardness of 4.0 to 6.0 is preferably 20% by mass or less, and more preferably 15% by mass or less, based on the entire friction material composition.
まず、無機物としての無機繊維について開示する。 First, an inorganic fiber as an inorganic substance is disclosed.
本発明の摩擦材組成物は、無機物として生体溶解性無機繊維を含む。本発明における生体溶解性無機繊維は、人体内に取り込まれた場合でも短時間で分解され体外に排出される特徴を有する無機繊維であり、化学組成がアルカリ酸化物、アルカリ土類酸化物総量(ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、バリウムの酸化物の総量)が１８質量％以上でかつ、呼吸による短期バイオ永続性試験で、２０μｍ以下の繊維の質量半減期が１０日以内又は気管内注入時の短期バイオ永続性試験で、２０μｍ以上の繊維の質量半減期が４０日以内、又は腹膜内試験で過度の発癌性の証拠が無いか又は長期呼吸試験で関連の病原性や腫瘍発生が無いことを満たす無機繊維を意味する(ＥＵ指令９７／６９／ＥＣのＮｏｔａ Ｑ(発癌性適用除外))。 The friction material composition of the present invention contains biosoluble inorganic fibers as inorganic substances. The biosoluble inorganic fiber in the present invention is an inorganic fiber having a characteristic that it is decomposed in a short time even when taken into the human body and discharged outside the body, and the chemical composition is alkali oxide, alkaline earth oxide total amount ( The total amount of oxides of sodium, potassium, calcium, magnesium, and barium) is 18% by mass or more, and the mass half-life of fibers of 20 μm or less is 10 days or less during intratracheal infusion in a short-term biopermanence test by respiration. In short-term biopermanence tests, the mass half-life of fibers of 20 μm or more is within 40 days, or there is no evidence of excessive carcinogenicity in intraperitoneal tests, or no associated pathogenicity or tumor development in long-term respiratory tests. Means inorganic fiber to be filled (EU Directive 97/69 / EC Nota Q (exclusion of carcinogenicity)).
このような生体溶解性無機繊維として、具体的にはＳｉＯ２−ＣａＯ−ＭｇＯ系繊維やＳｉＯ２−ＣａＯ−ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３系繊維等の生体溶解性セラミック繊維や生体溶解性ロックウール等が挙げられる。本発明においては、耐熱性や補強効果の点でアルミナを含むＳｉＯ２−ＣａＯ−ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３系繊維が好ましい。また、これらの生体溶解性無機繊維は、無機繊維の原料を一般に使用される溶融紡糸法等により繊維化して製造される。 Specific examples of such biosoluble inorganic fibers include biosoluble ceramic fibers such as SiO 2 —CaO—MgO fibers and SiO 2 —CaO—MgO—Al 2 O 3 fibers, and biosoluble rock wool. Is mentioned. In the present invention, SiO 2 —CaO—MgO—Al 2 O 3 -based fibers containing alumina are preferable in terms of heat resistance and reinforcing effect. These biosoluble inorganic fibers are produced by fiberizing inorganic fiber raw materials by a melt spinning method or the like generally used.
ＳｉＯ２−ＣａＯ−ＭｇＯ系繊維やＳｉＯ２−ＣａＯ−ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３系繊維等の生体溶解性セラミック繊維、生体溶解性ロックウールとして、市販のロックウール RB220-Roxul1000（ラピナス社製）、ファインフレックス−E バルクファイバーＴ（ニチアス社製）等が使用可能である。 As biologically soluble ceramic fibers such as SiO 2 —CaO—MgO fibers and SiO 2 —CaO—MgO—Al 2 O 3 fibers, biologically soluble rock wool, commercially available rock wool RB220-Roxul1000 (manufactured by Lapinus), Fineflex-E bulk fiber T (manufactured by NICHIAS) can be used.
本発明の摩擦材組成物は人体への影響を考慮し、生体溶解性無機繊維を含有することを特徴とするが、その含有量は摩擦材としての基本特性、例えば、耐摩耗性、強度、摩擦係数等を確保する観点で、摩擦材組成物全量に対して１．５〜７．５質量％である必要がある。また、生体溶解性無機繊維の含有量は摩擦材組成物全量に対して、２．５〜６．５質量％であることが好ましく、３．０〜６．０質量％であることがより好ましい。この含有量が１．５質量％未満であると摩擦材とした場合に十分な補強効果が得られず強度が低下しやすく、摩耗し易くなるため、錆落とし性が低下する傾向にある。また、この含有量が７．５質量％を超えると、摩擦材中での繊維の分散性が悪化する傾向にある。 Considering the influence on the human body, the friction material composition of the present invention is characterized by containing biosoluble inorganic fibers, the content of which is a basic property as a friction material, such as wear resistance, strength, From the viewpoint of securing the friction coefficient and the like, it is necessary to be 1.5 to 7.5% by mass with respect to the total amount of the friction material composition. Further, the content of the biosoluble inorganic fiber is preferably 2.5 to 6.5% by mass, more preferably 3.0 to 6.0% by mass with respect to the total amount of the friction material composition. . When the content is less than 1.5% by mass, a sufficient reinforcing effect cannot be obtained when the friction material is used, and the strength tends to decrease and wear easily, so the rust removal property tends to decrease. Moreover, when this content exceeds 7.5 mass%, it exists in the tendency for the dispersibility of the fiber in a friction material to deteriorate.
上記含有量で生体溶解性無機繊維を含有させ、各々のモース硬度の無機物の含有量を本発明の範囲内とすることで、繊維径が小さく、アスペクトが大きい生体溶解性無機繊維を摩擦材に含有した場合でも人体に悪影響がなく、且つ摩擦材に補強効果及び錆落とし性を持たせ、且つ耐摩耗性を持たせることができる。 By containing biosoluble inorganic fibers at the above-mentioned content, and making the content of each inorganic material of Mohs hardness within the scope of the present invention, biosoluble inorganic fibers having a small fiber diameter and a large aspect are used as friction materials. Even when it is contained, the human body is not adversely affected, and the friction material can be provided with a reinforcing effect and rust removal property, and can be provided with wear resistance.
なお、生体溶解性無機繊維も無機物の一つであることから、摩擦材組成物に対する含有量が１．５〜７．５質量％であるとともに、モース硬度が６．０を超える無機物の総量がモース硬度４．０〜６．０の無機物の総量に対して３．０〜５．５倍となるように配合される必要がある。 In addition, since biosoluble inorganic fiber is also one of the inorganic substances, the content of the friction material composition is 1.5 to 7.5% by mass, and the total amount of inorganic substances having a Mohs hardness exceeding 6.0 is included. It is necessary to mix | blend so that it may become 3.0 to 5.5 times with respect to the total amount of the inorganic substance of Mohs hardness 4.0-6.0.
本発明で用いられる生体溶解性無機繊維のモース硬度については後述する。 The Mohs hardness of the biosoluble inorganic fiber used in the present invention will be described later.
本発明の摩擦材組成物において、モース硬度が４．０〜６．０の無機物としての無機繊維は、例えば、ロックウール等の繊維が挙げられる。また、上記生体溶解性無機繊維の中で、ロックウール RB220-Roxul1000（ラピナス社製）、ファインフレックス−Ｅ バルクファイバーＴ（ニチアス社製）等はモース硬度が４．０〜６．０に範囲であり、本発明のモース硬度が４．０〜６．０の無機物として挙げることができる。 In the friction material composition of the present invention, examples of the inorganic fiber having an Mohs hardness of 4.0 to 6.0 include fibers such as rock wool. Among the biosoluble inorganic fibers, Rockwool RB220-Roxul1000 (manufactured by Lappinas), Fineflex-E bulk fiber T (manufactured by NICHIAS), etc. have a Mohs hardness in the range of 4.0 to 6.0. Yes, it can be cited as an inorganic substance having a Mohs hardness of 4.0 to 6.0 according to the present invention.
また、本発明の摩擦材組成物を摩擦材に適応する際には、充填材を含むことが好ましい。充填材としては、無機充填材を使用することができる。無機充填材も、本発明における無機物の一つである。 Moreover, when applying the friction material composition of this invention to a friction material, it is preferable that a filler is included. An inorganic filler can be used as the filler. An inorganic filler is also one of the inorganic substances in the present invention.
本発明における無機物としての前記無機充填材は、例えば三硫化アンチモン（モース硬度２、以下無機充填材名称後の括弧内にモース硬度を示す）、硫化錫（２）、二硫化モリブデン（１〜１．５）、黄鉄鉱（６〜６．５）、硫化ビスマス（２）、硫化亜鉛（３．５〜４）、窒化ホウ素（９）、酸化マグネシウム（５．５）、水酸化カルシウム（２〜３）、チタン酸カリウム（３．５〜４）、酸化カルシウム（２〜３）、炭酸ナトリウム（２．５〜３）、炭酸カルシウム（３）、炭酸マグネシウム（３．５〜５）、硫酸バリウム（３〜４）、コークス（６）、黒鉛（１〜２）、マイカ（２．５〜３）、四酸化三鉄（６）、バーミキュライト（１〜２）、硫酸カルシウム（２〜３）、酸化ジルコニウム（ジルコニア）（８〜８．５）、ジルコンサンド（６．５〜７．５）、γ−アルミナ（５〜６）、α−アルミナ（８〜９）、板状チタン酸カリウム（３．５〜４）、珪藻土（５〜６）、タルク（０〜１）、クレー（１〜２）、ムライト（７〜８）、ゼオライト（４〜６）等が挙げられ、これらを単独で又は２種類以上を組み合わせて使用することができる。 The inorganic filler as an inorganic substance in the present invention includes, for example, antimony trisulfide (Mohs hardness 2, hereinafter, Mohs hardness is shown in parentheses after the name of the inorganic filler), tin sulfide ( 2 ), molybdenum disulfide (1-1). .5), pyrite (6-6.5), bismuth sulfide (2), zinc sulfide (3.5-4), boron nitride (9), magnesium oxide (5.5), calcium hydroxide (2-3) ), Potassium titanate (3.5-4), calcium oxide (2-3), sodium carbonate (2.5-3), calcium carbonate (3), magnesium carbonate (3.5-5), barium sulfate ( 3-4), coke (6), graphite (1-2), mica (2.5-3), triiron tetroxide (6), vermiculite (1-2), calcium sulfate (2-3), oxidation Zirconium (zirconia) (8-8.5), Zirco Sand (6.5-7.5), γ-alumina (5-6), α-alumina (8-9), plate potassium titanate (3.5-4), diatomaceous earth (5-6), talc (0-1), clay (1-2), mullite (7-8), zeolite (4-6) etc. are mentioned, These can be used individually or in combination of 2 or more types.
モース硬度が６．０を超える無機物（無機繊維及び無機充填材）の最大粒径は７μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以下であることがより好ましい。この粒径が７μｍを超えると、相手材（ローター）への攻撃性が上がり、ブレーキジャダーへの影響が悪化する傾向にある。ここで、最大粒径とは粒子中のもっとも距離の長い径を意味し、例えば、レーザ回折／散乱式粒子径分布測定装置 ＬＡ・９２０（堀場製作所製）で測定することができる。 The maximum particle size of inorganic substances (inorganic fibers and inorganic fillers) having a Mohs hardness of greater than 6.0 is preferably 7 μm or less, and more preferably 5 μm or less. When this particle diameter exceeds 7 μm, the attacking property against the mating material (rotor) is increased, and the influence on the brake judder tends to be deteriorated. Here, the maximum particle diameter means the diameter of the longest distance in the particle, and can be measured by, for example, a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus LA.920 (manufactured by Horiba, Ltd.).
また、前記無機充填材の含有量は、摩擦材組成物において３０〜８０質量％であることが好ましく、５０〜７０質量％であることがより好ましい。 Moreover, it is preferable that it is 30-80 mass% in the friction material composition, and, as for content of the said inorganic filler, it is more preferable that it is 50-70 mass%.
無機充填材を原料として使用する場合、上記無機繊維も含め、モース硬度が６．０を超える無機物の総量が、モース硬度４．０〜６．０の無機物の総量に対して３．０〜５．５倍となるように適宜配合する。 When an inorganic filler is used as a raw material, the total amount of inorganic substances having a Mohs hardness of more than 6.0 including the inorganic fibers is 3.0 to 5 with respect to the total amount of inorganic substances having a Mohs hardness of 4.0 to 6.0. Mix appropriately so that it becomes 5 times.
本発明における摩擦材組成物に含まれる上述した無機物以外に、金属を含んでも構わない。金属としては、金属繊維、金属充填材が挙げられ、材質は、例えば、銅、真鍮、青銅、鉄、錫、アルミニウム等が挙げられ、その形態として、繊維状、粉末状等が挙げられる。相手材攻撃性や鳴き性能の点で銅、真鍮又は青銅の繊維を用いることが好ましい。また、鉄は、質量が重く、錆易いこと、鳴き特性が悪化すること、相手材を損傷し磨耗させやすい等の性質があることから実用性を考慮すると、本発明に使用される場合は１８質量％未満であることが好ましい。ここで本発明における金属とは、金属元素単体あるいは金属元素のみからなる化合物（合金）を意味し、本発明における上述の無機物とは異なるものである。従って、上述の無機物の配合量には金属は含まないこととする。なお、本発明において用いられる上記金属は、モース硬度が４．０未満のものが好ましい。 In addition to the above-described inorganic substances contained in the friction material composition of the present invention, metals may be included. Examples of the metal include metal fibers and metal fillers, and examples of the material include copper, brass, bronze, iron, tin, and aluminum. Examples of the form include fibers and powders. It is preferable to use copper, brass, or bronze fibers in terms of attacking the counterpart material and squealing performance. In view of practicality, iron has a heavy mass, easily rusts, deteriorates squeal characteristics, and easily damages and wears the counterpart material. It is preferable that it is less than mass%. Here, the metal in the present invention means a compound (alloy) composed of a single metal element or a metal element, and is different from the above-described inorganic substance in the present invention. Therefore, the metal content is not included in the above-mentioned inorganic compounding amount. The metal used in the present invention preferably has a Mohs hardness of less than 4.0.
本発明の摩擦材組成物に含まれる上述した無機充填材以外に有機充填材を含んでもよい。有機充填材としては、例えばカシューダスト、タイヤゴム粉、アクリルゴム粉、イソプレンゴム、ＮＢＲ、ＳＢＲ等が挙げられ、単独で又は２種類以上を組み合わせて使用される。前記有機充填材の含有量は、摩擦材組成物において２〜２０質量％であることが好ましく、５〜１０質量％であることがより好ましい。 In addition to the inorganic filler described above contained in the friction material composition of the present invention, an organic filler may be included. Examples of the organic filler include cashew dust, tire rubber powder, acrylic rubber powder, isoprene rubber, NBR, SBR and the like, and are used alone or in combination of two or more. The content of the organic filler is preferably 2 to 20% by mass and more preferably 5 to 10% by mass in the friction material composition.
また、本発明の摩擦材組成物には、有機繊維を含んでいても良い。有機繊維としては、通常摩擦材組成物に用いられるものが使用可能である。 Further, the friction material composition of the present invention may contain organic fibers. As an organic fiber, what is normally used for a friction material composition can be used.
本発明の摩擦材用組成物を摩擦材に適応する際には、結合材を含むことが好ましい。結合材としては、通常、摩擦材に用いられる熱硬化性樹脂を用いることができ、例えば、フェノール樹脂；アクリル変性フェノール樹脂、シリコーン変性フェノール樹脂、カシュー変性フェノール樹脂、エポキシ変性フェノール樹脂、アルキルベンゼン変性フェノール樹脂等の各種変性フェノール樹脂；等が挙げられる。特にフェノール樹脂、アクリル変性フェノール樹脂、シリコーン変性フェノール樹脂が好ましく、これらを単独で又は２種類以上を組み合わせて使用することができる。本発明において、結合材の配合量は、摩擦材組成物全体に対して３〜１７質量％が好ましく、５〜１５質量％がより好ましい。 When applying the composition for a friction material of the present invention to a friction material, it is preferable to include a binder. As the binder, a thermosetting resin usually used for a friction material can be used, for example, phenol resin; acrylic modified phenol resin, silicone modified phenol resin, cashew modified phenol resin, epoxy modified phenol resin, alkylbenzene modified phenol. And various modified phenolic resins such as resins; In particular, a phenol resin, an acrylic-modified phenol resin, and a silicone-modified phenol resin are preferable, and these can be used alone or in combination of two or more. In this invention, 3-17 mass% is preferable with respect to the whole friction material composition, and, as for the compounding quantity of a binder, 5-15 mass% is more preferable.
本発明の摩擦材は、公知の方法を用いて製造することができ、例えば、本発明の摩擦材組成物を加熱加圧成形して製造できる。詳細には、本発明の摩擦材組成物をレディゲミキサー、加圧ニーダー等の混合機を用いて均一に混合し、この混合物を成形金型にて予備成形し、得られた予備成形物を成形温度１３０〜１６０℃、成形圧力２０〜５０ＭＰａの条件で２〜１０分間で成形し、得られた成形物を１５０〜２５０℃で２〜１０時間熱処理して摩擦材を得る。必要に応じて塗装、研磨処理、スコーチ処理を行うことも可能である。また、上述のように作製した摩擦材を裏金と一体化して摩擦部材として用いることも可能である。一体化は裏金に接着剤（例えば、ＣＳ２４０２Ｂ２（セメダイン社製））を塗布し、裏金と摩擦材を接着させればよい。 The friction material of the present invention can be produced by using a known method, and for example, can be produced by heating and pressing the friction material composition of the present invention. Specifically, the friction material composition of the present invention is uniformly mixed using a mixer such as a Redige mixer or a pressure kneader, the mixture is preformed in a molding die, and the obtained preform is obtained. Molding is performed at a molding temperature of 130 to 160 ° C. and a molding pressure of 20 to 50 MPa for 2 to 10 minutes, and the obtained molded product is heat-treated at 150 to 250 ° C. for 2 to 10 hours to obtain a friction material. It is also possible to perform painting, polishing treatment and scorching treatment as necessary. Further, the friction material produced as described above can be integrated with the back metal and used as a friction member. For the integration, an adhesive (for example, CS2402B2 (manufactured by Cemedine)) may be applied to the back metal, and the back metal and the friction material may be bonded.
本発明の摩擦材組成物は、自動車等のディスクブレーキパットやブレーキライニング等の摩擦材として、また、本発明の摩擦材組成物を目的形状に成形、加工、貼り付け等の工程を施すことにより、クラッチフェーシング、電磁ブレーキ、保持ブレーキ等の摩擦材としても使用することができる。 The friction material composition of the present invention is used as a friction material for disc brake pads and brake linings of automobiles, etc., and by subjecting the friction material composition of the present invention to a desired shape by performing steps such as molding, processing, and pasting. It can also be used as a friction material for clutch facings, electromagnetic brakes, holding brakes and the like.
本発明の摩擦材組成物は、例えば摩擦材の製造において、又は摩擦材の使用において、前記摩擦材組成物が飛散して人体に吸入された場合でも、アスペクト比の大きい生体溶解性無機繊維が生体内にて溶解し体外に排出されるため、人体に悪影響を及ぼさない。 In the friction material composition of the present invention, for example, in the production of a friction material or in the use of a friction material, even when the friction material composition is scattered and inhaled into the human body, biosoluble inorganic fibers having a large aspect ratio are Since it dissolves in the living body and is discharged outside the body, it does not adversely affect the human body.
さらに本発明の摩擦材組成物は、摩擦材として使用した場合、これを使用した自動車等における制動時に相手材の錆の除去時に発生する錆摩耗粉よる摩擦材の摩耗が少なく、錆落とし性に優れる効果を有し、良好なブレーキジャダー特性を有する。 Furthermore, when the friction material composition of the present invention is used as a friction material, the friction material is less worn by the rust wear powder generated when the rust of the counterpart material is removed at the time of braking in an automobile or the like using the friction material. Has excellent effect and good brake judder characteristics.
以下、本発明を実施例、比較例により説明する。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples and comparative examples.
（実施例１〜５及び比較例１〜７）
表１に示した組成の摩擦材組成物を配合し、実施例１〜５の摩擦材組成物をそれぞれ得た。また、表２に示した組成の摩擦材組成物を配合し、比較例１〜７の摩擦材組成物をそれぞれ得た。
(Examples 1-5 and Comparative Examples 1-7)
The friction material compositions having the compositions shown in Table 1 were blended to obtain the friction material compositions of Examples 1 to 5, respectively. Moreover, the friction material composition of the composition shown in Table 2 was mix | blended, and the friction material composition of Comparative Examples 1-7 was obtained, respectively.
このとき生溶解性無機繊維としては、モース硬度４．０〜６．０のロックウール RB220-Roxul1000（ラピナス社製）とモース硬度４．０〜６．０のファインフレックス−Ｅ バルクファイバーT（ニチアス社製））を用いた。 At this time, the biosoluble inorganic fibers include Rockwool RB220-Roxul1000 (Morning hardness 4.0-6.0) and Fineflex-E bulk fiber T (Michiasu) (Morning hardness 4.0-6.0). )).
モース硬度４．０〜６．０の無機物として、γ−アルミナ（モース硬度５．０〜６．０、以下無機充填材名称の後に括弧内にモース硬度を示す。）、四酸化三鉄（５．５〜６．０）の無機充填材を、モース硬度６．０を超える無機物としてジルコニア（８．０〜８．５）、ジルコンサンド（６．５〜７．５）、黄鉄鉱（６．０〜６．５）の無機充填材を用いた。 As an inorganic substance having a Mohs hardness of 4.0 to 6.0, γ-alumina (Mohs hardness of 5.0 to 6.0, hereinafter, the Mohs hardness is shown in parentheses after the name of the inorganic filler), triiron tetraoxide (5 .5 to 6.0) as inorganic materials having a Mohs hardness of 6.0, zirconia (8.0 to 8.5), zircon sand (6.5 to 7.5), pyrite (6.0). -6.5) inorganic fillers were used.
モース硬度４．０以下の無機物、有機充填材、結合材、金属等は、表１又は表２に記載するとおりである。なお、モース硬度４．０以下の無機物は、無機充填材を用いた。 Inorganics, organic fillers, binders, metals, etc. having a Mohs hardness of 4.0 or less are as described in Table 1 or Table 2. An inorganic filler was used as the inorganic material having a Mohs hardness of 4.0 or less.
実施例１〜５、比較例１〜７にて配合した組成物のモース硬度が６．０を超える無機物の全組成物中の割合（Ａ）とモース硬度４．０〜６．０の無機物の全組成物中の割合（Ｂ）のマトリクスを表３に示す。 The ratio (A) in the total composition of the inorganic material having a Mohs hardness exceeding 6.0 of the compositions blended in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 7 and the inorganic material having a Mohs hardness of 4.0 to 6.0 Table 3 shows the matrix of the proportion (B) in the total composition.
それぞれの摩擦材組成物をレディゲミキサーにて混合した。この混合物を成形プレスで予備成形し、得られた予備成形物を成形温度１４５℃、成形圧力４０ＭＰａの条件で６分間成形プレスを用いて熱成形した。この後２１５℃で４．５時間熱処理し、ロータリー研磨機を用いて研磨し、５００℃スコーチ処理を行って摩擦材としてのディスクブレーキパッドを得た。 Each friction material composition was mixed with a Redige mixer. This mixture was preformed with a molding press, and the obtained preform was thermoformed using a molding press for 6 minutes at a molding temperature of 145 ° C. and a molding pressure of 40 MPa. Then, it heat-processed at 215 degreeC for 4.5 hours, grind | polished using the rotary grinder, and performed the 500 degreeC scorch process, and obtained the disc brake pad as a friction material.
実施例１〜５及び比較例１〜７で得られたぞれぞれの摩擦材における錆落とし性、トルク振動について試験を行い、その評価を行った。評価はブレーキイナーシャダイナモメーターにて試験を行った。ディスクローターは、１５インチベンチレートディスクブレーキローターを用いた。 The rust removal property and torque vibration in each of the friction materials obtained in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 7 were tested and evaluated. The evaluation was conducted using a brake inertia dynamometer. The disc rotor was a 15 inch ventilated disc brake rotor.
（錆落とし性及びトルク振動の評価前の準備）
まず、ブレーキイナーシャダイナモメーターでＪＡＳＯ Ｃ４２７に準拠したすり合わせを行った（初速度６０ｋｍ／ｈ、減速度０．３５Gブレーキインターバル８０ｓ、制動回数２００回）。
(Preparation before evaluation of rust removal and torque vibration)
First, a brake inertia dynamometer was used in accordance with JASO C427 (initial speed 60 km / h, deceleration 0.35 G brake interval 80 s, number of brakings 200 times).
その後、下記手順に従いディスクローターの錆付けを行った。 Thereafter, the disk rotor was rusted according to the following procedure.
（１）５質量％の塩水溶液にディスクローターを１０分間浸漬させた。
（２）ブレーキパッドをディスクローター両面に置き、シャコ万力で固定した。
（３）そのディスクローターをＪＩＳ Ｄ４４１９に準拠して温度５０±１℃、湿度９５±１％に保たれた高温高湿槽にて３時間１５分放置し、その後７０±１℃、湿度１５±１％の条件で２時間３０分乾燥した。
（４）上記（３）の操作を１２回繰り返し、ディスクローターの錆付けを行った。
(1) The disk rotor was immersed in a 5 mass% salt aqueous solution for 10 minutes.
(2) Brake pads were placed on both sides of the disc rotor and fixed with a giant clam vise.
(3) The disk rotor is left in a high-temperature and high-humidity tank maintained at a temperature of 50 ± 1 ° C. and a humidity of 95 ± 1% in accordance with JIS D4419 for 3 hours and 15 minutes, and then 70 ± 1 ° C. and a humidity of 15 ±. It was dried for 2 hours and 30 minutes under the condition of 1%.
(4) The operation of the above (3) was repeated 12 times to rust the disk rotor.
上記方法により錆付けをしたディスクローターは、ブレーキパットに覆われていた部分（ディスクパッドが固定されていた部分）と露出していた部分とで錆の発生が異なるため、ディスクローター表面は錆の多く発生している部分と錆の殆ど発生していない部分で段差のある状態になっている。 In the disk rotor rusted by the above method, the rust generation is different between the part covered by the brake pad (the part where the disk pad is fixed) and the exposed part. There is a level difference between the part where much rust is generated and the part where rust is hardly generated.
次いで、上記の方法で作製した錆付きローターを実施例又は比較例のディスクブレーキパッドのそれぞれを用いて、ＪＡＳＯ Ｃ４２７に準拠したすり合わせ条件（初速度６０ｋｍ／ｈ、減速度０．３５G、ブレーキインターバル８０ｓ）で制動し、錆落とし性及びトルク振動の評価を行った。 Next, the rusted rotor produced by the above method was used for each of the disc brake pads of the examples or comparative examples, and the matching conditions (initial speed 60 km / h, deceleration 0.35 G, brake interval 80 s) according to JASO C427. ) To evaluate rust removal and torque vibration.
（錆落とし性）
下記式により、制動回数５０回目及び２００回目における錆落とし率を算出した。算出した錆落とし率が９５％以上の時を◎、８５％以上９５％未満の時を○、７５％以上８５％未満の時を△、７５％の時を×として錆落とし性を評価した。
(Rust removal)
The rust removal rate at the 50th and 200th braking was calculated from the following formula. When the calculated rust removal rate was 95% or more, ◎, when it was 85% or more and less than 95%, を when 75% or more and less than 85%, and × when 75%, rust removal property was evaluated.
錆落とし率＝落ちた錆の厚さ／錆付け時の錆の厚さ×１００（％）
（上記式中、落ちた錆の厚さ＝錆付け後の錆の厚さ−錆落とし試験後の錆の厚さ、
錆付け時の錆の厚さ＝錆付け後のディスクローターの厚さ−すり合わせ後のディスクローターの厚さ、
錆落とし試験後の錆の厚さ＝制動後のディスクローターの厚さ−すり合わせ後のディスクローターの厚さ、とする。）
（トルク振動）
上記試験により測定したトルクの最大値と最小値の差よりトルク振動の評価を行った。
Rust removal rate = Thickness of fallen rust / Thickness of rust at the time of rusting x 100 (%)
(In the above formula, the thickness of the dropped rust = the thickness of the rust after rusting-the thickness of the rust after the rust removal test,
Rust thickness when rusting = Disc rotor thickness after rusting-Disc rotor thickness after rubbing,
The thickness of the rust after the rust removal test = the thickness of the disc rotor after braking−the thickness of the disc rotor after rubbing. )
(Torque vibration)
Torque vibration was evaluated from the difference between the maximum and minimum torque values measured by the above test.
トルクの最大値と最小値の差が、５０ｋN未満の時を◎、５０ｋN以上１００ｋN未満の時を○、１００ｋN以上１５０ｋN未満の時を△、１５０ｋN以上の時を×としてトルク振動の評価を行った。 Torque vibration was evaluated when the difference between the maximum value and the minimum value of torque was less than 50 kN, ◯ when it was 50 kN or more and less than 100 kN, Δ when 100 kN or more and less than 150 kN, and x when 150 kN or more. .
（トルク振動減少中の増加部分の有無）
制動回数1回、５回、１０回、５０回、１００回、２００回の時のトルク振動を測定した。通常、制動回数の増加に伴いトルク振動は減少する。しかし、制動回数の増加に伴いトルク振動が減少していく際に、トルク振動が増加に転じる場合がある。このような場合、ブレーキジャダーの発生につながると考えられるため、トルク振動の減少中にトルク振動が増加に転じる部分を有しない場合を○、有する場合を×として評価した。
Torque vibration was measured when the number of braking was 1, 5, 10, 50, 100, and 200 times. Normally, torque vibration decreases as the number of times of braking increases. However, when the torque vibration decreases as the number of times of braking increases, the torque vibration may start to increase. In such a case, since it is thought that it leads to generation | occurrence | production of a brake judder, the case where it did not have a part which torque vibration began to increase during the reduction of torque vibration was evaluated as x, and the case where it had was evaluated as x.
なお、表１及び表２で用いられたフェノール樹脂は三井化学株式会社製のミレックス（登録商標）、テフロン(登録商標）樹脂は住友スリーエム株式会社製のＤｙｎｅｏｎ ＰＴＦＥ、アラミド繊維は東レ・デュポン株式会社製のＫＥＶＬＡＲ（登録商標）を用いた。
表１、２より、実施例の摩擦材は、錆取り性が良好であり、ブレーキジャダーの発生要因となるトルク振動が低くなっているのがわかる。また、実施例の摩擦材は、制動回数の増加に伴うトルク振動の減少において、トルク振動が増加に転じることもないためブレーキジャダーの発生が抑制されている。 From Tables 1 and 2, it can be seen that the friction materials of the examples have good rust removing properties and low torque vibrations that cause brake judder. Further, in the friction material of the embodiment, the occurrence of brake judder is suppressed because the torque vibration does not start to increase when the torque vibration decreases as the number of times of braking increases.
なお、生体溶解性無機繊維が１．５質量％未満の比較例７のディスクプレーキパッドは、補強効果が低いため摩耗量が大きくなった。 Note that the disc brake pad of Comparative Example 7 in which the biosoluble inorganic fiber was less than 1.5% by mass had a large amount of wear because the reinforcing effect was low.
Claims (8)
前記無機物は、無機繊維及び／又は無機充填材であり、かつ、モース硬度が６．０を超える無機物の総量がモース硬度４．０〜６．０の無機物の総量に対して３．０〜５．５倍で含有され、モース硬度が６．０を超える無機物の総量は摩擦材組成物全体に対して１０〜４５質量％である摩擦材組成物。 In a friction material composition containing a binder and an inorganic substance, the biosoluble inorganic fiber as the inorganic substance is contained in an amount of 1.5 to 7.5% by mass in the entire composition,
The inorganic substance is an inorganic fiber and / or an inorganic filler, and the total amount of the inorganic substance having a Mohs hardness exceeding 6.0 is 3.0 to 5 with respect to the total amount of the inorganic substance having a Mohs hardness of 4.0 to 6.0. contained in .5 times, the total amount of inorganic material having a Mohs hardness of more than 6.0 10-45% by mass Ru friction material composition on the overall friction material composition.
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