JPH03166287A - Friction material - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」
この発明は、鉄道、トラック、乗用車等のブレーキ、そ
の他回転する物体を停止するためのブレーキ或はトルク
を伝達するためのクラッチ等に用いる摩擦材に関するも
のであり、特に該摩擦材が吸水した時にも摩擦係数の変
化が少ない摩擦材を提供しようとするものである。[Detailed Description of the Invention] "Industrial Application Field" This invention is applicable to brakes for railways, trucks, passenger cars, etc., as well as brakes for stopping other rotating objects, or clutches for transmitting torque. The present invention relates to materials, and particularly aims to provide a friction material whose coefficient of friction does not change much even when the friction material absorbs water.
「従来の技術」
ブレーキ、クラッチ等の摩擦材として、ミネラルファイ
バー(スラグウール)、スチールファイバー、ガラス繊
維、チタン酸カリウィスヵー、セラミックファイバー等
或は、それらの複合した無機ファイバー単独或はそれら
の複合した無機ファイバーを組み合わせた基材、グラフ
ァイト(黒鉛)硫酸バリウム(バライタ)、金属粉、ゴ
ム粉、カシューダスト等の無機有機充填剤(Jli!擦
調整剤)、フェノールレジン(有機結合剤)の3種類を
混合して加熱加圧成形したものを用いることは良く知ら
れている。``Prior art'' As friction materials for brakes, clutches, etc., mineral fibers (slag wool), steel fibers, glass fibers, potash titanate whiskers, ceramic fibers, etc., or their composites, inorganic fibers alone or composites thereof are used. Three types of base materials: a base material combining inorganic fibers, graphite, barium sulfate (baryta), inorganic and organic fillers such as metal powder, rubber powder, and cashew dust (Jli! friction modifier), and phenol resin (organic binder). It is well known to use a mixture of the following and molded under heat and pressure.
「発明が解決しようとする課題」
従来の摩擦材では梅雨時等の高湿度の環境に曝された後
や洗車時等のように水が摩擦材に散布された後等のよう
に摩擦材が吸水した時に乾燥時の摩擦材の発揮する摩擦
係数とは著しく変化する性質があった。従って摩擦材の
乾燥時と吸水時における摩擦係数の変化が小さいことは
摩擦材としての要求される特性の一つとなっている。``Problem to be solved by the invention'' With conventional friction materials, the friction material may become damaged after being exposed to a high humidity environment such as during the rainy season or after water is sprayed on the friction material during car washing. When water is absorbed, the friction coefficient exhibited by the friction material when dry changes significantly. Therefore, one of the characteristics required for a friction material is that the change in the coefficient of friction between the friction material when it is dry and when it absorbs water is small.
これに対し、特願平01−243237号には吸水時の
摩擦係数の変化の原因は摩擦材の表面に付着あるいは、
空気中から液化吸着した水分が摩擦材中の細い通路を通
じて内部の気孔に浸透して充満し、摩擦(ブレーキ等と
して使用)時に表面に水が放出されることが主因である
として、弗素樹脂系或は、シリコン樹脂系の表面処理剤
で表面処理し摩擦材に撥水性を付与する方法が提案され
ている。On the other hand, Japanese Patent Application No. 01-243237 states that the cause of the change in the coefficient of friction during water absorption is adhesion to the surface of the friction material or
Fluororesin-based Alternatively, a method has been proposed in which the surface of the friction material is treated with a silicone resin-based surface treatment agent to impart water repellency to the friction material.
しかし、弗素系樹脂では、バインダーレジンの接着性を
阻害する問題あるいは摩擦時の摩擦係数が低くなりブレ
ーキの効きが悪くなる問題がある。However, fluorine-based resins have the problem of inhibiting the adhesion of the binder resin or lowering the coefficient of friction during friction, resulting in poor braking effectiveness.
また、シラン系表面処理剤では、撥水性が十分でない。Furthermore, silane-based surface treatment agents do not have sufficient water repellency.
「課題を解決するための手段」
この発明は前記欠点を解消した摩擦材を提供することを
目的とするものである。"Means for Solving the Problems" An object of the present invention is to provide a friction material that eliminates the above-mentioned drawbacks.
この発明はガラスファイバー、チタン酸カリファイバー
(又はウイスカー)、ミネラルファイノく、セラミック
スファイバー等の無機ファイバーを基材もしくは基材の
一部として使用し、グラファイト、硫酸バリウム(バラ
イタ)、カシューダスト等の有機無機充填材と共にフェ
ノール樹脂等のバインダーレジンによって加熱加圧成形
して製造した摩擦材において、無機ファイバー或いは無
機充填材の少なくとも一部を有機チタネート系の表面処
理剤で処理したものを用いることを特徴とする摩擦材で
ある。この場合に無機ファイバーおよび無機充填材の両
者をコーティング処理しても良く、有機チタネート系の
表面処理剤を含浸、又は真空含浸処理することも有効で
ある。This invention uses inorganic fibers such as glass fibers, potassium titanate fibers (or whiskers), mineral fibers, ceramic fibers, etc. as a base material or a part of the base material, and graphite, barium sulfate (baryta), cashew dust, etc. In a friction material manufactured by heat-pressing molding using a binder resin such as a phenolic resin together with an organic/inorganic filler, at least a portion of the inorganic fiber or inorganic filler is treated with an organic titanate-based surface treatment agent. It is a friction material with the following characteristics. In this case, both the inorganic fiber and the inorganic filler may be coated, and it is also effective to impregnate with an organic titanate surface treatment agent or vacuum impregnate.
本発明者らはバインダーレジンを用いた石綿、非石綿基
材の摩擦材について多数の実験を行った結果、摩擦材の
水濡れ或いは吸湿による摩擦係数(以下μと称する)の
変化は摩擦材の中にミクロン単位の気孔が残留存在する
ことがより大きな原因があることを発見した。すなわち
摩擦材の表面に付着あるいは空気中から液化吸着した水
分が摩擦材中の細い通路を通じて内部の気孔に浸透して
充満し、摩擦(ブレーキ等として使用)時に表面に水が
放出されることが主因であることを見出して本発明をな
したものである。The present inventors conducted numerous experiments on asbestos and non-asbestos-based friction materials using binder resin, and found that the change in friction coefficient (hereinafter referred to as μ) due to water wetting or moisture absorption of the friction material It was discovered that a larger cause was the residual presence of micron-sized pores inside. In other words, water attached to the surface of the friction material or liquefied and adsorbed from the air penetrates into the internal pores through narrow passages in the friction material, filling them, and water is released onto the surface during friction (used as a brake, etc.). The present invention was made based on the discovery that this is the main cause.
また前記の気孔は主としてガラスファイバーセラミック
スファイバー等の無機ファイバーが混合工程中に一本づ
つに完全に分散されずに多数本のファイバーが交叉、塊
、結節した状態のところに存在することを見出した。第
1図に示すように、このようなファイバー(1)の重な
ったところでは摩擦調整材(3)を含むバインダーレジ
ン(2]がファイバー塊の内部には浸入せず、気孔(4
)が生じているのである。各種の無機ファイバーのうち
混合工程によって、一本づつに分散されにくいファイバ
ーを使用するほど気孔の発生率が高くμの変化が顕著で
ある。従ってファイバー自体を分散し易くすればμの変
化を減少する効果が期待できる。またこの気孔を予め埋
めておけば良いがそのための適当な手段がないので研究
の結果、気孔への水の浸入を防止するためにファイバー
或いは充填材に醗水性をもたせることが有効であること
がわかった。It was also found that the above-mentioned pores mainly exist where inorganic fibers such as glass fiber ceramic fibers are not completely dispersed one by one during the mixing process, and many fibers are crossed, clustered, or knotted. . As shown in Figure 1, where such fibers (1) overlap, the binder resin (2) containing the friction modifier (3) does not penetrate into the fiber mass, and the pores (4)
) is occurring. Among various inorganic fibers, the more difficult it is for the fibers to be dispersed one by one during the mixing process, the higher the rate of occurrence of pores and the more pronounced the change in μ. Therefore, if the fiber itself is made easier to disperse, the effect of reducing the change in μ can be expected. Additionally, it would be possible to fill these pores in advance, but since there is no suitable means for this, research has shown that it is effective to make the fiber or filler water-retaining in order to prevent water from entering the pores. Understood.
溌水性を与えるには有機チタネート系の表面処理剤を用
いて摩擦材の原料である無機ファイバー充填材或いはそ
の一部あるいは摩擦材自体をコーティング処理する。こ
の場合に表面処理剤として、醗水性のあるテトラステア
ロキシチタン、トリーn−ブトキシチタンモノステアレ
ート、テトラーn−ブトキシチタン系が有効である。又
、テトラ−i−プロポキシチタン、ジーn−ブトキシ・
ビスチタン系も効果がある。更に、有機チタンの混合物
、誘導体も使用することができる。To impart water repellency, an organic titanate-based surface treatment agent is used to coat the inorganic fiber filler, a raw material of the friction material, or a portion thereof, or the friction material itself. In this case, effective surface treatment agents include water-reducing tetrastearoxytitanium, tri-n-butoxytitanium monostearate, and tetra-n-butoxytitanium. Also, tetra-i-propoxy titanium, di-n-butoxy,
Bistitanium is also effective. Furthermore, mixtures and derivatives of organic titanium can also be used.
吸水時のμに対する影響は基材とするファイバーの種類
によっても大巾に異なるものである。The effect on μ during water absorption varies widely depending on the type of fiber used as the base material.
チタン酸カリウィスカー等の単一ファイバーでlμm以
下のサイズのもの、或いは内部に空隙を有する結晶構造
のファイバーの集合体の場合にμの変化が大きい。この
種のファイバーは混合時の分散性が悪く且つ細径のファ
イバーであるので集合空間或いは空隙をバインダーレジ
ンが埋め得ないからである。次にガラスファイバーの場
合も大きいがこれはガラスファイバーとバインダーレジ
ンの濡れ性が悪いのでバインダーとファイバー間に空間
が残されるためと推定される。従ってこれらのファイバ
ーを使用する場合に予め撥水性の表面処理剤でコーティ
ング処理することは水の影響によるμの変化を防止する
ためには特に有効である。The change in μ is large in the case of a single fiber such as potassium titanate whisker with a size of 1 μm or less, or an aggregate of fibers with a crystal structure having internal voids. This is because this type of fiber has poor dispersibility during mixing and has a small diameter, so the binder resin cannot fill the gathering space or void. Next, it is also large in the case of glass fiber, but this is presumed to be because the wettability between the glass fiber and the binder resin is poor, leaving a space between the binder and the fiber. Therefore, when these fibers are used, it is particularly effective to pre-coat them with a water-repellent surface treatment agent in order to prevent changes in μ due to the influence of water.
本発明の他の態様は、摩擦材の無機ファイバー以外の有
機、無機の摩擦調整材(充填材)の少なくとも一部に前
記表面処理剤でコーティング処理した材料を用いるもの
である。充填材と共に摩擦材中に分散した撥水剤は細い
通路を通しての水分の通過を阻止して気孔への水分の浸
透を防止するからである。しかしこの方法は撥水剤が気
孔部分に集中していないので効果は若干劣ることは否め
ない。本発明のさらに他の態様は成形済みの摩擦材に撥
水性の表面処理剤を含浸あるいは真空含浸するものであ
る。この方法によっても水分によるμの変化を防止する
ことができる。Another embodiment of the present invention uses a material coated with the surface treatment agent for at least a portion of an organic or inorganic friction modifier (filler) other than inorganic fibers of the friction material. This is because the water repellent dispersed in the friction material together with the filler prevents moisture from passing through the narrow passages and from penetrating into the pores. However, this method is undeniably less effective because the water repellent is not concentrated in the pores. In yet another embodiment of the present invention, a molded friction material is impregnated or vacuum impregnated with a water-repellent surface treatment agent. This method can also prevent changes in μ due to moisture.
前記の2方法では摩擦材中の気孔や細い通路の量、大き
さによるが、表面処理材の添加あるいは含浸量は摩擦材
重量の1%以内とするのが好ましい。1%より多いと通
常の使用時の摩擦係数に影響を与えてしまうからである
。また、0.001%以下では効果が生じない。In the above two methods, the amount of surface treatment material added or impregnated is preferably within 1% of the weight of the friction material, although it depends on the amount and size of pores and narrow passages in the friction material. This is because if it exceeds 1%, the coefficient of friction during normal use will be affected. Moreover, if it is less than 0.001%, no effect will be produced.
「実施例」
実施例1
試料Aとして下記戊分
基材
容積比
・・・・・15%
・・・・・l5%
・・・・・7%
Eガラス7アイパー
アラミド繊維
#スチールファイバー
摩擦調整剤
グラファイト
硫酸バリウム
(黒鉛)
(パライタ)
・ ・ ・ ・ ・ 7%
・ ・ ・ ・ ・ 18%
カシューダスト ・・・・・15%2硫化モリ
ブデン ・・・・・1%バインダーレジン
ストレートフェノール ・ ・ ・ ・ ・2
2%の原料を次の工程で
(1)高速回転羽根を有する■型ブレンダーによって1
5分間混合する。"Example" Example 1 As sample A, the following volume ratio of the base material: 15% 15% 7% E glass 7 Eyeper aramid fiber #Steel fiber friction modifier Graphite barium sulfate (graphite) (Paraita) ・ ・ ・ ・ ・ 7% ・ ・ ・ ・ 18% Cashew dust ・・・15% Molybdenum disulfide ・・・1% Binder resin straight phenol ・ ・ ・ ・・2
In the next step, 2% of the raw material is mixed into (1) a ■ type blender with high speed rotating blades.
Mix for 5 minutes.
(2)前記の混合粉を165℃の金型に投入し、気孔率
がlO%になるようにプレス圧を調整して10分間、加
熱加圧成形する。(2) The above-mentioned mixed powder is put into a mold at 165° C., and the press pressure is adjusted so that the porosity becomes 10%, and the powder is heated and pressed for 10 minutes.
(3)成形後に230℃の炉中で5Hr硬化する。(3) After molding, it is cured for 5 hours in a 230°C oven.
(4)外形を研磨する。(4) Polish the outer shape.
により乗用車用ディスクブレーキパッド(試料へ)を造
った。A disc brake pad (sample) for a passenger car was manufactured using this method.
次にEガラスファイバーにテトラステアロキシチタンの
表面処理剤が1%付着するように処理したもの(試料A
−1)、Eガラスファイバーをテトラーi−ブロボキシ
チタンでコーティング処理したもの(試料A−2)を用
いて前記試料八と同じ戊分、工程によって乗用車用ディ
スクブレーキパッドを造り試料A−1、試料A−2とし
た。Next, E glass fiber was treated with 1% tetrastearoxytitanium surface treatment agent (sample A).
-1) Using E glass fiber coated with Tetler i-broboxytitanium (Sample A-2), disc brake pads for passenger cars were made using the same steps and steps as Sample 8. Sample A-1, Sample A -2.
得た試料パッドをフルサイズダイナモメータで、JAS
O − C406 − 82に準処してスリ合わせを行
った後ベースラインとして初速lOκ−/Hr、ディス
ク温度40℃で一回制動を行いμを測定した。その後パ
ッドを取り外して温度30℃、湿度90%の恒温恒湿雰
囲気に24時間放置し、さらに約2ccの水をスプレー
で撤布したのちただちにダイナモメータにセットして前
記条件でμを測定した。The obtained sample pad was measured using a full-size dynamometer using JAS
After alignment was performed in accordance with O-C406-82, braking was performed once at an initial velocity of lOκ-/Hr and a disk temperature of 40°C as a baseline, and μ was measured. Thereafter, the pad was removed and left in a constant temperature and humidity atmosphere of 30° C. and 90% humidity for 24 hours, and approximately 2 cc of water was removed by spraying, and the pad was immediately set in a dynamometer and μ was measured under the above conditions.
吸水前のμと吸水後のμの差は次の通りであった。The difference between μ before water absorption and μ after water absorption was as follows.
以上の結果から、有機チタネート系の表面処理をすると
吸水による摩擦係数の変化を小さくするのに非常に有効
な手段であることが判明した。From the above results, it has been found that organic titanate-based surface treatment is a very effective means for reducing changes in the coefficient of friction due to water absorption.
実施例2
試料Bとして、実施例lの試料AのEガラスファイバー
の代わりに、チタン酸カリファイバー(久保田鉄工@
!l TXAK − A) 15%を用いたパッドを試
料Aと同じ工程で行った。Example 2 As sample B, potassium titanate fiber (Kubota Iron Works @
! A pad using 15% of TXAK-A) was performed in the same process as Sample A.
試料Bにおいてチタン酸カリファイバーをトリーn−ブ
トキシチタンモノステアレートの表面処理剤(日本ソー
ダ@製有機チタネート系の表面処理剤)により有機チタ
ネート系の表面処理剤が0.5%残留付着するようにコ
ーティング処理したものを用いて同じ工程で試料B−1
パッドを造った。In sample B, titanate caulifiber was treated with a tri-n-butoxytitanium monostearate surface treatment agent (organotitanate surface treatment agent manufactured by Nippon Soda@) so that 0.5% of the organic titanate surface treatment agent remained attached. Sample B-1 was prepared in the same process using
I made a pad.
次に試料Bにおいて摩擦調整材の硫酸バリウム(バライ
タ)に試料B−1のチタン酸カリファイバーに施したと
同様のコーティング処理をしたものを用いて試料B−2
パッドを造った。Next, in Sample B, barium sulfate (baryta), which is a friction modifier, was coated in the same manner as that applied to the titanate potassium fiber in Sample B-1.
I made a pad.
また試料Bに試料B−1に使用した有機チタネート系の
表面処理剤を真空含浸して溶剤を揮発させた後、処理剤
が0.1%含浸したパッドで試料B一3を造った。Further, Sample B was vacuum impregnated with the organic titanate-based surface treatment agent used in Sample B-1 and the solvent was evaporated, and then Sample B-3 was prepared using a pad impregnated with 0.1% of the treatment agent.
これらの試料を実施例1と同じ方法で試験して吸水前、
吸水後のμを測定したところ結果は次の通りであった。These samples were tested in the same manner as in Example 1 before water absorption;
The μ after water absorption was measured and the results were as follows.
以上の結果から、無機ファイバーの基材、充填材の一部
を有機チタネート系の表面処理剤でコーティング処理す
るか、パッドを同剤で含浸処理すると吸水によるμの変
化を防止することができることが分かる。From the above results, it is possible to prevent changes in μ due to water absorption by coating part of the inorganic fiber base material and filler with an organic titanate-based surface treatment agent, or by impregnating the pad with the same agent. I understand.
実施例3
試料Cとして、実施例1の試料AのEガラスファイバー
の代わりに、ミネラルファイバー15%を用いたパッド
を試料Aと同じ工程で造った。Example 3 As Sample C, a pad using 15% mineral fiber instead of the E glass fiber of Sample A of Example 1 was manufactured in the same process as Sample A.
試料Cにおいてミネラルフナイバーにテトラーn−ブト
キシチタンポリマーの表面処理剤を0.5%残留付着す
るように溶剤で希釈した有機チタネート系の表面処理剤
を攪拌しながらスプレーし、溶剤を揮発除去したものを
用いて試料C−1パッドを造った。In sample C, an organic titanate-based surface treatment agent diluted with a solvent was sprayed on Mineral Fnibar while stirring so that 0.5% of the tetran-butoxytitanium polymer surface treatment agent remained attached, and the solvent was removed by volatilization. Sample C-1 pad was made using the same material.
これらの試料を実施例1と同じ方法で試験して、吸水前
、吸水後のμを測定したところ結果は次の通りであった
。These samples were tested in the same manner as in Example 1, and the μ before and after water absorption was measured, and the results were as follows.
以上の結果から、ミネラルファイバーの基材を有機チタ
ネートの表面処理剤の誘導体で処理すると吸水によるμ
の変化を防止することができることが分かる。From the above results, it is clear that when the mineral fiber base material is treated with a derivative of an organic titanate surface treatment agent, the μ
It can be seen that changes in can be prevented.
「発明の効果」
以上に詳しく説明したように、本発明の摩擦材に比し吸
水した時に摩擦係数が変化しない特性を有するので、例
えばブレーキとして使用した場合に梅雨時や洗車後等で
もブレーキの効きが安定して運転の危険を防止すること
ができる効果があり、摩擦材として非常に有効なもので
ある。"Effects of the Invention" As explained in detail above, compared to the friction material of the present invention, the friction coefficient does not change when water is absorbed. It is highly effective as a friction material because of its stable effectiveness and the ability to prevent driving hazards.
第l図は摩擦材中での気孔の状態を示す模式図である。 1:ファイバー、基材 2:バインダーレジン 3:摩擦調整材、充填材 4:気孔 FIG. 1 is a schematic diagram showing the state of pores in the friction material. 1: Fiber, base material 2: Binder resin 3: Friction adjustment material, filler 4: Pore
Claims (2)
くは、基材の一部として使用し、グラファイト、硫酸バ
リウム(バライタ)、摩擦調整材と共にフェノール樹脂
等のバインダーレジンを用いて加熱加圧成形して製造し
た摩擦材において、無機ファイバー或は無機充填材の少
なくとも一部を有機チタネート系の表面処理剤で処理し
たものを用いることを特徴とする摩擦材。(1) Inorganic fibers such as glass fibers are used as a base material or part of the base material, and a binder resin such as phenolic resin is used to form the material under heat and pressure along with graphite, barium sulfate (baryta), and a friction modifier. A manufactured friction material characterized in that at least a portion of the inorganic fibers or inorganic filler is treated with an organic titanate-based surface treatment agent.
くは基材の一部として使用し、グラファイト、硫酸バリ
ウム(バライタ)、摩擦調整剤としてカシューダスト等
の有機無機充填剤と共にフェノール樹脂等のバインダー
レジンを用いて加熱加圧成形して製造した摩擦材におい
て、摩擦材を成形した後有機チタネート系の表面処理剤
を含浸、又は、真空含浸したことを特徴とする摩擦材。(2) Inorganic fibers such as glass fibers are used as the base material or part of the base material, and binder resins such as phenolic resins are used along with organic and inorganic fillers such as graphite, barium sulfate (baryta), and cashew dust as a friction modifier. What is claimed is: 1. A friction material manufactured by heat-pressing molding using a friction material, which is impregnated with an organic titanate-based surface treatment agent or vacuum impregnated after the friction material is molded.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30576889A JPH03166287A (en) | 1989-11-24 | 1989-11-24 | Friction material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30576889A JPH03166287A (en) | 1989-11-24 | 1989-11-24 | Friction material |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03166287A true JPH03166287A (en) | 1991-07-18 |
Family
ID=17949115
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30576889A Pending JPH03166287A (en) | 1989-11-24 | 1989-11-24 | Friction material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03166287A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017008167A (en) * | 2015-06-19 | 2017-01-12 | 株式会社アドヴィックス | Non-asbestos friction material |
-
1989
- 1989-11-24 JP JP30576889A patent/JPH03166287A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017008167A (en) * | 2015-06-19 | 2017-01-12 | 株式会社アドヴィックス | Non-asbestos friction material |
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