JPH0723738B2 - Friction material and manufacturing method thereof - Google Patents

Friction material and manufacturing method thereof

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JPH0723738B2
JPH0723738B2 JP19462390A JP19462390A JPH0723738B2 JP H0723738 B2 JPH0723738 B2 JP H0723738B2 JP 19462390 A JP19462390 A JP 19462390A JP 19462390 A JP19462390 A JP 19462390A JP H0723738 B2 JPH0723738 B2 JP H0723738B2
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friction material
fiber
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phenol
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光弘 井上
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Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 この発明は摩擦材およびその製造方法に関し、特に自動
車用ブレーキパッドとして使用される場合の強度および
耐フェード性向上に好適な摩擦材およびその製造方法に
関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a friction material and a method for manufacturing the same, and particularly to a friction material suitable for improving strength and fade resistance when used as a brake pad for automobiles and the manufacturing thereof. Regarding the method.

《従来の技術》 従来より、自動車用ブレーキパッドには、金属繊維,ガ
ラス繊維,セラミック繊維等を基材とし、この基材に充
填剤および結合剤を混合した摩擦材が用いられている。
<< Prior Art >> Conventionally, a friction material in which a filler and a binder are mixed with a base material of a metal fiber, a glass fiber, a ceramic fiber or the like has been used for an automobile brake pad.

ところで、従来における摩擦材の製造方法としては、例
えば特開昭59-113038号公報に記載のものが知られてお
り、この例にあっては、非酸化性雰囲気中で400℃〜100
0℃の熱処理条件によって熱処理を行ない、これによっ
てフェノール樹脂よりなる熱硬化性樹脂の結合剤を部分
的に炭化させ、高温時における分解生成物の発生量の少
ない、熱的に安定な炭素質系物質を形成させて、摩擦材
の摩擦係数の低下原因を取り除くとともに、高温,高負
荷時に摩擦材の劣化による制動力の低下現象(フェード
現象)を未然に防止するようにしている。
By the way, as a conventional method for producing a friction material, for example, one described in JP-A-59-113038 is known, and in this example, 400 ° C. to 100 ° C. in a non-oxidizing atmosphere.
Heat treatment is performed under the condition of heat treatment of 0 ℃, which partially carbonizes the binder of thermosetting resin consisting of phenol resin, and is a thermally stable carbonaceous system with little generation of decomposition products at high temperature. The substance is formed to eliminate the cause of the reduction of the friction coefficient of the friction material and prevent the phenomenon of the reduction of the braking force (fade phenomenon) due to the deterioration of the friction material at high temperature and high load.

また、こうした熱処理方法により、低速制動時における
鳴きの発生を少なくし、かつ高温下での摩擦特性を高め
るようにしている。
Further, by such a heat treatment method, generation of squeal during low-speed braking is reduced and friction characteristics at high temperature are improved.

《発明が解決しようとする課題》 しかしながら、上記の如き従来技術にあっては、フェノ
ール樹脂を結合剤として使っているので、非酸化性雰囲
気中において熱処理をすると、結合剤であるフェノール
樹脂が熱により劣化し、摩擦材の強度が低下するという
不具合があった。
<Problems to be Solved by the Invention> However, in the above-mentioned conventional techniques, since the phenol resin is used as the binder, when the heat treatment is performed in a non-oxidizing atmosphere, the phenol resin which is the binder is heated. However, there is a problem that the strength of the friction material is deteriorated due to the deterioration.

この発明は、上記の如き従来の課題に鑑みてなされたも
ので、機械的強度に優れ、かつ耐フェード性にも優れた
摩擦材およびその製造方法を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a friction material having excellent mechanical strength and excellent fade resistance, and a method for manufacturing the same.

《課題を解決するための手段》 この発明は、上記目的を達成するために、p−フェニル
フェノール(1〜100体積%)とフェノール(0〜99体
積%)を酸またはアルカリ触媒下にホルムアルデヒドと
共重合反応させた共重合体樹脂を結合剤として用いる。
<< Means for Solving the Problems >> In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides p-phenylphenol (1 to 100% by volume) and phenol (0 to 99% by volume) with formaldehyde under an acid or alkali catalyst. The copolymer resin obtained by the copolymerization reaction is used as a binder.

また、スチール繊維,アルミ繊維,銅繊維,黄銅繊維,
亜鉛繊維,ニッケル繊維,クロム繊維等のような金属繊
維および無機繊維等を基材とし、この基材に、黒鉛,硫
酸バリウム等の充填剤を混合して摩擦材材料を成形す
る。そして、窒素,ヘリウム,アルゴンまたは二酸化炭
素等の不活性ガスを用いた非酸化性雰囲気において、処
理温度250℃以上1250℃未満、処理時間15分以上4時間
未満の設定条件で熱処理を行なう。
Also, steel fiber, aluminum fiber, copper fiber, brass fiber,
Metallic fibers such as zinc fibers, nickel fibers, and chromium fibers, and inorganic fibers are used as a base material, and a filler such as graphite and barium sulfate is mixed with this base material to form a friction material. Then, heat treatment is performed in a non-oxidizing atmosphere using an inert gas such as nitrogen, helium, argon or carbon dioxide under the set conditions of a treatment temperature of 250 ° C. or higher and lower than 1250 ° C. and a treatment time of 15 minutes or longer and shorter than 4 hours.

《作用》 この発明では、耐熱性樹脂であるp−フェニルフェノー
ル系樹脂を結合剤として使うとともに、この結合剤は部
分的に炭化されるだけなので、熱劣化による強度低下を
防止できるとともに、高温,高負荷時の摩擦係数が安定
する。
<< Function >> In the present invention, the heat-resistant p-phenylphenol resin is used as the binder, and since the binder is only partially carbonized, strength deterioration due to thermal deterioration can be prevented and high temperature, Friction coefficient is stable under high load.

《実施例》 以下に、この発明の実施例を説明する。<< Examples >> Examples of the present invention will be described below.

まず、結合剤であるp−フェニルフェノールとフェノー
ルの共重合体樹脂は、p−フェニルフェノールとフェノ
ールをモル比1対1で、アルカリであるアンモニア触媒
を用いて、ホルムアルデヒドと共重合反応させ、縮合す
ることによって得る。
First, a binder resin of p-phenylphenol and phenol is a copolymer resin of p-phenylphenol and phenol at a molar ratio of 1: 1 using an ammonia catalyst which is an alkali to form a copolymerization reaction with formaldehyde. Get by doing.

次に、こうして得られたp−フェニルフェノール系樹
脂、基材のスチール繊維,充填剤の黒鉛およびその他の
充填剤を表1に示す体積比(%)に従って配合し、これ
を均一に混練する。
Next, the p-phenylphenol-based resin thus obtained, steel fiber as a base material, graphite as a filler, and other fillers are mixed according to the volume ratio (%) shown in Table 1, and this is uniformly kneaded.

次に、上記複合材料を金型に充填し、温度150℃,圧力5
00Kg/cm2で圧縮成形する。
Next, the above-mentioned composite material is filled in a mold, and the temperature is 150 ° C and the pressure is 5
It is compression molded at 00Kg / cm 2 .

できた成形品を、200℃で4時間、所定条件でアフター
ケアを施した後、窒素雰囲気中において、処理温度250
℃以上1250℃未満(より好ましくは、350℃以上800℃未
満)、処理時間15分以上4時間未満(より好ましくは、
30分以上2時間未満)の条件で保持した。
After the formed product is after-careed at 200 ° C for 4 hours under the specified conditions, it is processed in a nitrogen atmosphere at a processing temperature of 250.
℃ or more and less than 1250 ℃ (more preferably 350 ℃ or more and less than 800 ℃), treatment time 15 minutes or more less than 4 hours (more preferably,
It was held for 30 minutes or more and less than 2 hours).

この場合、熱処理温度と処理時間について、上記の如き
設定条件を選んだ理由は、まず処理温度が1250℃を越え
ると急激な分解が起こるため、摩擦材内部に生じたガス
が外部へ逃げきれず、脹れや割れを生じやすくなるから
である。
In this case, the reason for choosing the above setting conditions for the heat treatment temperature and the treatment time is that the gas generated inside the friction material cannot escape to the outside because the decomposition occurs rapidly when the treatment temperature exceeds 1250 ° C. This is because swelling and cracking are likely to occur.

また、250℃以下では4時間以上の長時間の熱処理を行
なっても、結合剤であるp−フェニルフェノール系樹脂
の分解がわずかしか起こらず、耐フェード性を向上させ
ることが不可能となるからである。
Further, at 250 ° C. or less, even if heat treatment is performed for a long time of 4 hours or more, the p-phenylphenol resin as a binder is slightly decomposed, and it becomes impossible to improve the fade resistance. Is.

一方、処理時間は4時間以上さらに処理を施しても、変
化はほとんど生じないからである。
On the other hand, the treatment time does not change even if the treatment is further performed for 4 hours or more.

次に、上記の如くして得られた摩擦材をブレーキパッド
に使用した場合と、従来の如く、一般のフェノール樹脂
を結合剤として用いた摩擦材をブレーキパッドに使用し
た場合の強度低下率試験を行なったところ、表2のよう
な結果を得た。
Next, a strength reduction rate test was performed when the friction material obtained as described above was used for a brake pad and when a friction material using a general phenolic resin as a binder was used for a brake pad as in the conventional case. The results shown in Table 2 were obtained.

本実施例の場合、窒素雰囲気中で、熱処理温度400℃、
処理時間1時間の処理条件で得たものであるが、一般の
フェノール樹脂を結合剤として用いた場合とでは、高温
熱処理後の強度低下率には表2に示すほどの差がある。
In the case of this embodiment, the heat treatment temperature is 400 ° C. in a nitrogen atmosphere,
Although it was obtained under the treatment condition of the treatment time of 1 hour, there is a difference as shown in Table 2 in the strength reduction rate after the high temperature heat treatment when compared with the case where a general phenol resin is used as the binder.

すなわち、高温熱処理を行なうことにより、熱処理後の
強度は一般のフェノール樹脂を結合剤として用いたブレ
ーキパッドの場合著しく減少するが、本実施例の如く、
耐熱性の樹脂であるp−フェニルフェノール係樹脂を用
いたブレーキパッドの場合、一般のフェノール樹脂を用
いた場合に比べ半分以下の減少であることがわかる。
That is, by performing high temperature heat treatment, the strength after heat treatment is significantly reduced in the case of a brake pad using a general phenol resin as a binder, but as in this example,
It can be seen that in the case of the brake pad using the p-phenylphenol-based resin, which is a heat-resistant resin, the reduction is less than half that in the case of using a general phenol resin.

次に、耐フェード性向上の効果を確かめるために、窒素
雰囲気中で熱処理温度400℃、処理時間1時間の熱処理
を施した本実施例のブレーキパッドと従来のブレーキパ
ッド(空気中で200℃、4時間の熱処理を施したもの)
との特性を比較してみた。
Next, in order to confirm the effect of improving the fade resistance, the brake pad of the present example subjected to a heat treatment at a temperature of 400 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere and a conventional brake pad (200 ° C. in air, Heat treated for 4 hours)
I compared the characteristics with.

第1図にはJASOC 406-82に基づき、35秒毎に連続制動さ
せたときの摩擦係数特性が示されており、Aは本実施例
によって得られたブレーキパッドの特性曲線、Bは従来
のブレーキパッドの特性曲線である。
The first drawing based on JASOC 406- 82, every 35 seconds and the friction coefficient characteristics when the continuous braking is shown, A is the characteristic curve of the brake pads obtained according to this example, B is a conventional It is a characteristic curve of a brake pad.

同図に示す如く、曲線Aは初期摩耗(制動回数nが10回
以内)について、その摩耗係数が0.45で安定しており、
曲線Bに比較して耐フェード性に優れていることがわか
る。
As shown in the figure, the curve A shows a stable wear coefficient of 0.45 for initial wear (the number of braking times n is within 10 times),
It can be seen that the fade resistance is superior to that of the curve B.

なお、本実施例ではp−フェニルフェノールとフェノー
ルの共重合体樹脂の合成は酸を触媒として合成したが、
アルカリ触媒下に合成することもできる。
In this example, the copolymer resin of p-phenylphenol and phenol was synthesized using an acid as a catalyst,
It can also be synthesized under an alkaline catalyst.

また、補強繊維としてはスチール繊維を用いたが、その
他アルミ繊維,銅繊維,黄銅繊維,亜鉛繊維,ニッケル
繊維,クロム繊維等の金属繊維を用いることもでき、ガ
ラス繊維,セラミック繊維等の無機繊維を用いることも
できる。
Further, although steel fiber was used as the reinforcing fiber, other metal fiber such as aluminum fiber, copper fiber, brass fiber, zinc fiber, nickel fiber, and chromium fiber can also be used, and inorganic fiber such as glass fiber and ceramic fiber. Can also be used.

さらに、本実施例では非酸化性雰囲気が窒素雰囲気下で
あったが、その他アルゴン,ヘリウム等の雰囲気下でも
よい。
Further, in this embodiment, the non-oxidizing atmosphere is a nitrogen atmosphere, but other atmospheres such as argon and helium may be used.

《発明の効果》 以上説明したように、この発明では、摩擦材の結合剤と
して耐熱性の樹脂であるp−フェニルフェノール系樹脂
を用い、非酸化性雰囲気下で一定時間、高温熱処理する
ことにより摩擦材を得たので、摩擦材の強度低下を低減
させ、しかも耐フェード性を向上させることができると
いう効果を有する。
<< Effects of the Invention >> As described above, according to the present invention, the p-phenylphenol resin, which is a heat-resistant resin, is used as the binder of the friction material, and the high-temperature heat treatment is performed for a certain time in a non-oxidizing atmosphere. Since the friction material is obtained, there is an effect that the reduction in strength of the friction material can be reduced and the fade resistance can be improved.

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

第1図は本実施例に係わる摩擦材と従来例における摩擦
材の制動回数に対する摩擦係数特性を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing the friction coefficient characteristics of the friction material according to the present embodiment and the friction material of the conventional example with respect to the number of times of braking.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08L 61:06 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display area C08L 61:06

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】p−フェニルフェノールとフェノールの共
重合体樹脂を結合剤とし、補強繊維を基材、黒鉛,金属
粉,硫酸バリウム,水酸化カルシウム等を充填剤として
含有する摩擦材材料をホットプレス法にて熱成形してな
る摩擦材において、前記摩擦材は非酸化性雰囲気にて、
250℃以上1250℃未満の温度で、15分以上4時間未満保
持されることを特徴とする摩擦材。
1. A friction material material containing p-phenylphenol-phenol copolymer resin as a binder and reinforcing fibers as a base material and graphite, metal powder, barium sulfate, calcium hydroxide, etc. as a filler. In a friction material thermoformed by a pressing method, the friction material is in a non-oxidizing atmosphere,
A friction material characterized by being kept at a temperature of 250 ° C or higher and lower than 1250 ° C for 15 minutes or longer and shorter than 4 hours.
【請求項2】p−フェニルフェノールとフェノールの共
重合体樹脂を結合剤とし、補強繊維を基材、黒鉛,金属
粉,硫酸バリウム,水酸化カルシウム等を充填剤として
含有する摩擦材材料をホットプレス法にて熱成形してな
る摩擦材の製造方法において、前記摩擦材は非酸化性雰
囲気にて、250℃以上1250℃未満の温度で、15分以上4
時間未満保持されることを特徴とする摩擦材の製造方
法。
2. A hot friction material comprising a copolymer resin of p-phenylphenol and phenol as a binder and reinforcing fibers as a base material and graphite, metal powder, barium sulfate, calcium hydroxide and the like as a filler. In a method for manufacturing a friction material formed by thermoforming by a pressing method, the friction material is heated in a non-oxidizing atmosphere at a temperature of 250 ° C or higher and lower than 1250 ° C for 15 minutes or longer 4
A method for producing a friction material, characterized by being retained for less than a time.
【請求項3】p−フェニルフェノールとフェノールの共
重合体樹脂が、酸を触媒として合成されることを特徴と
する請求項1記載の摩擦材。
3. The friction material according to claim 1, wherein the copolymer resin of p-phenylphenol and phenol is synthesized by using an acid as a catalyst.
【請求項4】p−フェニルフェノールとフェノールの共
重合体樹脂が、アルカリを触媒として合成されることを
特徴とする請求項1記載の摩擦材。
4. The friction material according to claim 1, wherein the copolymer resin of p-phenylphenol and phenol is synthesized by using an alkali as a catalyst.
【請求項5】補強繊維が、スチール繊維,アルミ繊維,
銅繊維,黄銅繊維,亜鉛繊維,ニッケル繊維,クロム繊
維等の金属繊維であることを特徴とする請求項1記載の
摩擦材。
5. The reinforcing fibers are steel fibers, aluminum fibers,
The friction material according to claim 1, which is a metal fiber such as copper fiber, brass fiber, zinc fiber, nickel fiber, and chromium fiber.
【請求項6】補強繊維が、ガラス繊維,セラミック繊維
等の無機繊維であることを特徴とする請求項1記載の摩
擦材。
6. The friction material according to claim 1, wherein the reinforcing fibers are inorganic fibers such as glass fibers and ceramic fibers.
【請求項7】非酸化性雰囲気が、窒素,アルゴン,ヘリ
ウム等の雰囲気であることを特徴とする請求項2記載の
摩擦材の製造方法。
7. The method for producing a friction material according to claim 2, wherein the non-oxidizing atmosphere is an atmosphere of nitrogen, argon, helium or the like.
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