JPH03179079A - Friction material - Google Patents

Friction material

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JPH03179079A
JPH03179079A JP1320268A JP32026889A JPH03179079A JP H03179079 A JPH03179079 A JP H03179079A JP 1320268 A JP1320268 A JP 1320268A JP 32026889 A JP32026889 A JP 32026889A JP H03179079 A JPH03179079 A JP H03179079A
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JP
Japan
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friction
fibers
inorganic
resin
friction material
Prior art date
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Pending
Application number
JP1320268A
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Japanese (ja)
Inventor
Yukinori Yamashita
幸典 山下
Hiroyuki Fujikawa
裕之 藤川
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

PURPOSE:To obtain a friction material which undergoes no change in the coefficient of friction even when it absorbs water by coating a specified inorganic fiber or filler with a surface treating agent comprising an organotitanate or silane, then covering it with a thermosetting resin, adding a binder thereto, and applying heat and pressure thereto. CONSTITUTION:A friction material produced by using glass fibers or potassium titanate fibers as the base material or a part of the base material, adding an inorganic filler such as graphite or baryte together with a binder resin such as phenolic resin thereto, and molding them with heat and pressure, wherein a material prepared by coating at least a part of the inorganic fibers or filler with a surface treating agent comprising an organotitanate or silane and then coating with a thermosetting resin (preferably a phenolic resin) or pellets prepared from the inorganic fibers in massive form by using the thermosetting resin as a binder are employed.

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
の低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
化が少ない摩擦材に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] "Industrial Application Field" This invention is used for brakes for railways, trucks, passenger cars, etc., brakes for stopping low-speed rotating objects, clutches for transmitting torque, etc. The present invention relates to a friction material, and particularly relates to a friction material whose friction coefficient changes little 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、チタン酸カリムファイバ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
の複合した無機フア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(摩擦調整
剤)、フェノール樹脂(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 a friction material for brakes, clutches, etc., mineral fibers (slag wool), steel fibers, glass fibers, potassium titanate fibers, ceramic fibers, etc., or their composites, inorganic fibers alone or composites thereof are used. Base material combining inorganic fibers, graphite (graphite), barium sulfate (baryta), metal powder,
It is well known to use a mixture of three types of inorganic and organic fillers (friction modifiers) such as rubber powder and cashew dust, and phenol resin (organic binder) 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と摩擦係数が著
しく変化する性質があった摩擦材の乾燥時、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 a friction material absorbs water, the coefficient of friction changes significantly when it is dry.One of the characteristics required for a friction material is that the change in the coefficient of friction between when a friction material is dry and when it absorbs water is small. There is.

これに対し、特願平01−243237号(891A 
−0439>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、チ
タネート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。フッ素系樹脂又は、有
機チタネートによる表面処理で摩擦材に撥水性を付与す
る方法では、摩擦材を製造した初期においては十分な撥
水性があり、摩擦材が吸水するような条件下でも安定し
た摩擦係数が得られる。しかし、摩擦材を使用して摩擦
材に熱履歴等が加わると表面処理剤の劣化によりその撥
水効果が低下し、71擦材が吸水するような条件では、
乾燥時の摩擦係数に比べ著しい摩擦係数の変化が現われ
る。
In contrast, Japanese Patent Application No. 01-243237 (891A
-0439>, the cause of the change in the coefficient of friction during water absorption is that water adhering 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 and fills the internal pores. The main cause of this problem is the release of water onto the surface when the friction material is used as a brake, etc., and methods have been proposed to treat the surface with a fluororesin-based or titanate-based surface treatment agent to impart water repellency to the friction material. . In the method of imparting water repellency to friction materials through surface treatment with fluororesin or organic titanate, the friction materials have sufficient water repellency in the initial stage of manufacture, and stable friction can be achieved even under conditions where the friction materials absorb water. The coefficients are obtained. However, when a friction material is used and subjected to heat history etc., the water repellent effect decreases due to deterioration of the surface treatment agent, and under conditions where the friction material absorbs water,
A significant change in the friction coefficient appears compared to the friction coefficient when dry.

「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、チタン酸カリウムファイ
バー ミネラルファイバー、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又はシラン系の表面処理
剤でコーティング処理し更に熱硬化性樹脂により表面コ
ーティングあるいは、熱硬化性樹脂をバインダーとして
無機ファイバーを塊状にペレット化したものを用いるこ
とを特徴とする摩擦材である。この場合に用いる熱硬化
性樹脂としては、一般的な摩擦材に用いるフェノール系
樹脂が、好ましい。又は、表面処理としては、シラン系
、又は有機チタネート系のいずれでもよい。
This invention uses inorganic fibers such as glass fibers, potassium titanate fibers, mineral fibers, and ceramic fibers as a base material or a part of the base material, and uses phenol together with organic and inorganic fillers such as graphite, barium sulfate (baryta), and cashew dust. In friction materials manufactured by heat-pressing molding using a binder resin such as resin, at least a portion of the inorganic fibers or inorganic fillers are coated with an organic titanate-based or silane-based surface treatment agent, and then the surface is coated with a thermosetting resin. It is a friction material characterized by using a coating or a pelletized mass of inorganic fibers using a thermosetting resin as a binder. The thermosetting resin used in this case is preferably a phenolic resin used in general friction materials. Alternatively, the surface treatment may be silane-based or organic titanate-based.

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で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 the remaining presence of micron-sized pores inside was a major cause. 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チタン酸カ
リウムファイバー、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、−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。ファイバー自体を
あらかじめ熱硬化性樹脂でコーティング若しくは、熱硬
化性樹脂をバインダーとする塊状ベレットにしておけば
摩擦材中にミクロン単位の気孔を形成しにくい。又、無
機繊維に表面処理剤を用いることなく熱硬化性樹脂を直
接コーティング又は、バインダーとする方法も考えられ
るが無機繊維と樹脂の濡れ性が、十分でなく無機繊維と
樹脂との間に数ミクロンの微細気孔が存在し結果として
摩擦材中にあるミクロン単位の気孔が解消出来ない。
In addition, the above-mentioned pores mainly exist where inorganic fibers such as glass fibers, potassium titanate fibers, and ceramic fibers are not completely dispersed one by one during the mixing process, and many fibers cross, clump, or knot. I found out what to do. 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, creating pores (4). -ing Among various inorganic fibers, the more difficult the fibers are to be dispersed one by one during the mixing process, the higher the generation rate of pores will be, and the change in μ will be more pronounced. If the fiber itself is coated in advance with a thermosetting resin or made into a block pellet using a thermosetting resin as a binder, it is difficult to form micron-level pores in the friction material. Alternatively, it is possible to directly coat the inorganic fibers with a thermosetting resin without using a surface treatment agent, or use it as a binder, but the wettability between the inorganic fibers and the resin is insufficient and there may be a number of particles between the inorganic fibers and the resin. Micron-sized pores exist, and as a result, the micron-sized pores in the friction material cannot be eliminated.

本発明の摩擦材は、撥水性により微細な気孔に水分が侵
入するのを防止するのではなく、予め微細な気孔を極力
少なくしておき摩擦材が吸水するような条件でも摩擦係
数に大きな変化を与えるような微細気孔への水分の侵入
が防げる。又、表面処理剤が、摩擦熱等で撥水性を失う
ような条件でさえ微細気孔を形成しないので従来の方法
よりも長い期間にわたって吸水時の摩擦係数の変化を防
止することが可能である。
The friction material of the present invention does not use water repellency to prevent moisture from entering into minute pores, but rather the friction coefficient changes significantly even under conditions where the friction material absorbs water by minimizing the number of minute pores in advance. Prevents moisture from entering the micropores that would otherwise cause Furthermore, since the surface treatment agent does not form micropores even under conditions where it loses its water repellency due to frictional heat, etc., it is possible to prevent changes in the coefficient of friction during water absorption over a longer period of time than with conventional methods.

「実施例」 実施例1 試料Aとして下記成分 基材                容積比Efiラ
スファイバー       ・ ・ ・ ・ ・15%
アラミド繊維       ・・・・・15%スチール
ファイバー   ・・・・・7%摩擦調整剤 グラファイト(黒鉛)   ・・・・・7%硫酸バリウ
ム(バライタ)   ・ ・ ・ ・ ・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 The following component base material as sample A Volume ratio Efi lath fiber ・ ・ ・ ・ 15%
Aramid fiber...15% steel fiber...7% friction modifier graphite (graphite)...7% barium sulfate (baryta)...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10%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)成形機に230℃の炉中で511r硬化する。(3) Curing at 511r in a 230°C oven in a molding machine.

(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A)を造
った。
A disc brake pad for a passenger car (Sample A) was manufactured using the following 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%付着するようにコーティング処理した
もの(試料A−1)、Eガラスファイバーに有機チタネ
ートを1%付着させ、次に水溶性フェノール樹脂をコー
ティングし、50℃の雰囲気で20Hr乾燥させて樹脂
中の水分を飛ばしたもの(試料A−2)(乾燥後の樹脂
残留分とEガラスファイバーの重量比率が10:100
になるよう付着させた)を前記試料Aと同じ成分、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。更にEガラスファイバーに水
溶性フェノール樹脂をコーティングした乾燥処理したも
の(試料A−3)(乾燥後の樹脂残留分とEガラスファ
イバーの重量比率が10 : 100になるよう付着さ
せた)を用いて前記試料へと同じ成分、工程によって乗
用車用ディスクブレーキパッドを作り試料A−3とした
Next, E-glass fiber was coated with 1% tetrastearoxytitanium surface treatment agent (sample A-1), E-glass fiber was coated with 1% organic titanate, and then water-soluble phenol resin was applied. (sample A-2) (sample A-2) (weight ratio of resin residue to E glass fiber after drying is 10:100)
A disc brake pad for a passenger car was made using the same ingredients and process as Sample A.
-1. This was designated as sample A-2. Furthermore, a dried E-glass fiber coated with a water-soluble phenolic resin (sample A-3) was used (attached so that the weight ratio of the resin residue after drying to the E-glass fiber was 10:100). A disc brake pad for a passenger car was made using the same ingredients and steps as the sample described above and designated as sample A-3.

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に準拠してスリ合わせを行った後ベ
ースラインとして車速換算で初速10Km/ Hr、デ
ィスク温度40℃で一回制動を行い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, μ was measured by braking once at a vehicle speed equivalent to an initial speed of 10 Km/Hr and a disc temperature of 40° C. as a baseline.

その後パッドを取り外して温度30℃、湿度90%の恒
温恒湿に24時間放置し、さらに約2ccの水をスプレ
ーで散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。
Thereafter, the pad was removed and left at a constant temperature and humidity of 30° C. and 90% humidity for 24 hours, and after spraying about 2 cc of water, it 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の差は表−1の通りであった。Table 1 shows the difference between μ before water absorption and μ after water absorption.

表−lの結果からガラスファイバーに有機チタネート等
の表面処理を施していないA−3のパッドでは、吸水時
の摩擦係数が著しく変化していることがわかる。次にA
、A−1,A−2のパッドをフルサイズダイナモメータ
で、初速80ka+/Hrディスク温度300℃で50
回制動を行ないパッドに熱履歴を与えた。その後ベース
ラインとして初速10km/ Hrディスク温度40℃
で一回制動を行いμを測定した。そしてパッドを取り外
して温度30℃、湿度90%の恒温恒湿に24時間放置
し、さらに約2ccの水をスプレーで散布したのちただ
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。 吸水前のμと吸水後のμの差は表−2の通りであ
った。
From the results in Table 1, it can be seen that in pad A-3, in which the glass fibers were not surface-treated with organic titanate or the like, the coefficient of friction during water absorption changed significantly. Next A
, A-1, A-2 pads with a full size dynamometer, initial velocity 80ka+/Hr, disc temperature 300℃, 50
Rotary braking was performed to give the pad a thermal history. After that, initial speed 10km/Hr disk temperature 40℃ as baseline
Braking was performed once at , and μ was measured. Then, the pad was removed and left at a constant temperature and humidity of 30° C. and 90% humidity for 24 hours, and after spraying about 2 cc of water, it was immediately set in a dynamometer and μ was measured under the above conditions. Table 2 shows the difference between μ before water absorption and μ after water absorption.

表− 1 表−2 以上の結果から、熱履歴前のパッドにおいては有機チタ
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であったが、熱履歴後にお
いては、吸水による著しい摩擦係数の変化がみられる。
Table 1 Table 2 From the above results, organic titanate surface treatment on the pad before heat history was very effective in reducing changes in the coefficient of friction due to water absorption, but after heat history. , a significant change in the coefficient of friction due to water absorption is observed.

それに対し本発明のガラスファイバー表面処理した後樹
脂コーティングしたパッドは、熱履歴後も吸水による摩
擦係数の著しい変化が認められなかった。
On the other hand, in the pad of the present invention which was surface-treated with glass fiber and then coated with resin, no significant change in the coefficient of friction due to water absorption was observed even after the thermal history.

実施例2 試料B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、チタン酸カリウムファイバー(久保田鉄工
@mTXAX−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, a pad using 15% potassium titanate fiber (Kubota Iron Works @mTXAX-A) instead of the E glass fiber of Sample A of Example 1 was carried out in the same process as Sample A.

次にチタン酸カリウムファイバーにシラン系表面処理剤
で処理し、その後液状フェノール樹脂をバインダーとし
て造粒物を作り、乾燥後粉砕し100メツシユアンダー
になるよう篩い、チタン酸カリウムファイバーの塊状ペ
レットを作製した。
Next, the potassium titanate fibers are treated with a silane-based surface treatment agent, and then granules are made using liquid phenol resin as a binder. After drying, they are crushed and sieved to a size of 100 mesh, resulting in lumpy pellets of potassium titanate fibers. Created.

乾燥後の樹脂残留分チタン酸カリウムファイバーの重量
割合は8 : 100であった。
The weight ratio of potassium titanate fiber remaining in the resin after drying was 8:100.

この塊状ベレットを用いて試料Bと同じ工程で試料日−
1パッドを作った。
Using this lump pellet, sample date -
I made one 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のチタン酸カリウィスカに施したと同
様の処理をし硫酸バリウムの塊状ペレットを作mK(乾
燥後の樹脂残留分と硫酸バリウムの重量割合は8 : 
100であった。)したものを用いて試料B−2パッド
を作った。
Next, in sample B, barium sulfate (baryta), which is a friction modifier, was treated in the same way as the potassium titanate whiskers in sample B-1 to produce bulk pellets of barium sulfate (resin residue after drying and barium sulfate The weight ratio of is 8:
It was 100. ) was used to make sample B-2 pad.

これらの試料を実施例1と同じ方法でパッドに熱履歴を
与え次に実施例1と同じ方法でパッドに吸水させ吸水前
、吸水後のパッドのμを測定したところ結果は表−3の
通りであった。
These samples were given a thermal history on the pads in the same manner as in Example 1, and then the pads were allowed to absorb water in the same manner as in Example 1. The μ of the pads before and after water absorption was measured. The results are shown in Table 3. Met.

表−3 以上の結果から、無機ファイバーの基材、充填材の一部
を表面処理材でコーティング処理し熱硬化性樹脂で塊状
ベレットを作製することによりパッドに熱履歴を与えた
後でも吸水によるμの変化を防止することができること
が分かる。
Table 3 From the above results, we found that by coating part of the inorganic fiber base material and filler with a surface treatment material and making a lumpy pellet with thermosetting resin, even after giving the pad a thermal history, water absorption It can be seen that changes in μ 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.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は摩擦材中での気孔の状態を示す模式図である。 :ファイバー、基材 :バインダーレジン :摩擦調整材、充填材 :気孔 FIG. 1 is a schematic diagram showing the state of pores in the friction material. :Fiber, base material :Binder resin :Friction adjustment material, filler material :Stomata

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ガラスファイバー又はチタン酸カリウムファイバ
ー若しくは、両者の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)、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剤の少なくとも一部
を有機チタネート系又は、シラン系の表面処理剤でコー
ティング処理し更に熱硬化性樹脂により表面コーティン
グしたものを用いることを特徴とする摩擦材。
(1) Using glass fiber, potassium titanate fiber, or both fibers as a base material or a part of the base material, and using a binder resin such as phenol resin together with graphite, barium sulfate (baryta), and a friction modifier. Friction materials manufactured by heating and pressure molding, in which at least a portion of the inorganic fibers or inorganic fillers are coated with an organic titanate-based or silane-based surface treatment agent, and the surface is further coated with a thermosetting resin. A friction material characterized in that it is used.
(2)ガラスファイバー又はチタン酸カリウムファイバ
ー若しくは、両者の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)、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剤の少なくとも一部
を有機チタネート系又は、シラン系の表面処理剤でコー
ティング処理し、更に熱硬化性樹脂をバインダーとして
無機ファイバー或いは無機充填剤を塊状にペレット化し
たものを用いることを特徴とする摩擦材。
(2) Using glass fiber, potassium titanate fiber, or both fibers as a base material or a part of the base material, and using a binder resin such as phenol resin together with graphite, barium sulfate (baryta), and a friction modifier. In a friction material manufactured by heat-pressing molding, at least a portion of the inorganic fibers or inorganic filler is coated with an organic titanate-based or silane-based surface treatment agent, and the inorganic fiber is further coated with a thermosetting resin as a binder. Alternatively, a friction material characterized by using a pelletized inorganic filler.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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