JPH0893815A - Friction material - Google Patents

Friction material

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JPH0893815A
JPH0893815A JP23480694A JP23480694A JPH0893815A JP H0893815 A JPH0893815 A JP H0893815A JP 23480694 A JP23480694 A JP 23480694A JP 23480694 A JP23480694 A JP 23480694A JP H0893815 A JPH0893815 A JP H0893815A
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JP
Japan
Prior art keywords
silicon carbide
potassium titanate
friction material
friction
weight
Prior art date
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Pending
Application number
JP23480694A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shoichi Yoshino
彰一 吉野
Toshio Tani
登志夫 谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0893815A publication Critical patent/JPH0893815A/en
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Abstract

PURPOSE: To improve frictional characteristics of an organic friction material used for a brake pad for an automobile, etc. CONSTITUTION: A thermosetting resin such as phenolic resin, etc., is imparted with such a composition as being compounded with silicon carbide powder, potassium titanate and barium sulfate. Compounding amount of the silicon carbide and the potassium titanate is preferably in a range of approximately 5-40weight% in total, and a ratio (weight ratio) of the silicon carbide powder/ potassium titanate is preferably in the range of approximately 5/1 to 1/1. The barium sulfate may be compounded in the range of approximately 10-50weight%.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高摩擦係数と改良され
た対面損傷性を有し、自動車用ブレーキパッド材等とし
て有用な摩擦材に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a friction material having a high coefficient of friction and improved face-to-face damage properties, which is useful as a brake pad material for automobiles.

【0002】[0002]

【従来の技術】自動車用ブレーキパッド材として、石綿
(アスベスト繊維)を基材成分とし、これを熱硬化性樹
脂(代表的にはフェノール樹脂)に分散して結着成形し
たものが従来より使用されてきた。近時は、公害防止の
観点から、ノンアスベスト系のブレーキパッドの開発が
進められ、アスベスト代替品について種々の提案がなさ
れている。しかし、実用に至っているのは、スチール繊
維や、チタン酸カリウム繊維を基材成分とするごくわず
かの例があるにすぎない。これに対し、本発明者等は、
炭化珪素(SiC)が、基材成分として有用であること
を見出し、既出願において、これを基材成分とする有機
系摩擦材を提供した(特願平5−322764号)。そ
の摩擦材は、炭化珪素粉末約5〜40重量%,と摩擦調
整剤としての硫酸バリウム粉末約20〜50重量%を樹
脂(フェノールレジン)に均一に分散して原料組成物と
し、これを加熱・加圧下に結着成形することにより製造
される。
2. Description of the Related Art As a brake pad material for automobiles, asbestos (asbestos fiber) is used as a base material, which is dispersed in a thermosetting resin (typically a phenol resin) and bonded to form a binder. It has been. Recently, non-asbestos type brake pads have been developed from the viewpoint of pollution prevention, and various proposals have been made for asbestos substitutes. However, there are only a few examples in which steel fibers and potassium titanate fibers are used as a base material component, which have been put to practical use. On the other hand, the present inventors
It has been found that silicon carbide (SiC) is useful as a base material component, and in an already filed application, an organic friction material having the same as the base material component was provided (Japanese Patent Application No. 5-322764). As the friction material, about 5 to 40% by weight of silicon carbide powder and about 20 to 50% by weight of barium sulfate powder as a friction modifier are uniformly dispersed in a resin (phenol resin) to prepare a raw material composition, which is heated. -Manufactured by binding and forming under pressure.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記摩擦材は、炭化珪
素分散効果として高い摩擦係数(μ)を示し、その摩擦
特性は低温域から高温度域に亘つて比較的安定ではある
ものの、対面損傷性がやや大きく、自動車用ブレーキパ
ッドの使用においては、アルミ合金複合材(アルミ合金
に強化繊維を分散したもの)等からなるディスクの摺動
面に、アブレシブ摩耗による損傷減肉を生じ易く、制動
部材としての安定性・耐久性等の確保の点で改良の余地
がある。本発明は、上記に鑑み、炭化珪素の分散効果と
して得られる高耐摩耗性を損なうことなく、対面損傷性
が改良された摩擦材を提供しようとするものである。
The above friction material has a high friction coefficient (μ) as a silicon carbide dispersion effect, and its frictional characteristics are relatively stable from a low temperature range to a high temperature range, but face-to-face damage. When used as a brake pad for automobiles, the sliding surface of a disc made of an aluminum alloy composite material (aluminum alloy in which reinforcing fibers are dispersed), etc. is likely to cause damage thinning due to abrasive wear, and braking There is room for improvement in terms of ensuring stability and durability as a member. In view of the above, the present invention is to provide a friction material having improved face-to-face damage resistance without impairing the high wear resistance obtained as a silicon carbide dispersion effect.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明の有機系摩擦材
は、硫酸バリウムと熱硬化性樹脂を主成分とする有機系
摩擦材において、炭化珪素とチタン酸カリウムが配合さ
れていることを特徴としている。
The organic friction material of the present invention is characterized in that an organic friction material containing barium sulfate and a thermosetting resin as main components contains silicon carbide and potassium titanate. I am trying.

【0005】[0005]

【作用】炭化珪素は、著しく硬質のセラミックスで、そ
のモース硬度は約9.2 であり、チタン酸カリウムのそれ
は約4である。本発明の摩擦材は、炭化珪素の分散効果
による高摩擦係数を保持しつつ、それより軟質のチタン
酸カリウムを複合分散した効果として、改良された対面
損傷性を確保している。
FUNCTION Silicon carbide is an extremely hard ceramic, its Mohs hardness is about 9.2, and that of potassium titanate is about 4. The friction material of the present invention maintains a high friction coefficient due to the dispersion effect of silicon carbide, and as a result of the composite dispersion of softer potassium titanate, secures improved face-to-face damage.

【0006】本発明の摩擦材の基材成分として、樹脂結
合剤中に添加される炭化珪素およびチタン酸カリウムの
配合量は、その合計量が5〜40重量%で、炭化珪素と
チタン酸カリウムの配合比率(炭化珪素/チタン酸カリ
ウム)は5/1〜1/1(重量比)の範囲であるのが好
ましい。5重量%以上とするのは、それに満たないとそ
の分散効果としての摩擦摩耗特性の改善効果が不足する
からであり、40重量%を上限とするのは、それを越え
る多量配合の利益はないからである。更に、炭化珪素/
チタン酸カリウムの配合比率の下限値を、1/1とする
のは、それより炭化珪素の占める割合が少なくなると、
炭化珪素添加効果としての高摩擦係数の確保が困難とな
り、上限値を5/1とするのは、それを越えると、チタ
ン酸カリウムを複合使用した効果としての対面損傷性の
改善効果を十分なものとすることができなくなるからで
ある。また、上記基材成分と共に樹脂中に配合される硫
酸バリウムの配合量は、10〜50重量%の範囲である
のが好ましい。10重量%に満たないと、強化材として
の効果が十分でなく、他方50重量%を越えると、効果
はほぼ飽和し、それ以上の増量の利益はないからであ
る。
As the base component of the friction material of the present invention, the total amount of silicon carbide and potassium titanate to be added to the resin binder is 5 to 40% by weight. The compounding ratio (silicon carbide / potassium titanate) is preferably in the range of 5/1 to 1/1 (weight ratio). The reason why the amount is 5% by weight or more is that if it is less than that, the effect of improving the friction and wear characteristics as the dispersing effect is insufficient. Because. Furthermore, silicon carbide /
The lower limit of the compounding ratio of potassium titanate to be 1/1 is that when the ratio of silicon carbide becomes smaller than that,
It becomes difficult to secure a high friction coefficient as an effect of adding silicon carbide, and the upper limit value is set to 5/1. If the upper limit value is exceeded, the effect of improving face-to-face damage as a combined use of potassium titanate is sufficient. This is because it cannot be done. Further, the compounding amount of barium sulfate compounded in the resin together with the above-mentioned base material component is preferably in the range of 10 to 50% by weight. If it is less than 10% by weight, the effect as a reinforcing material is not sufficient, while if it exceeds 50% by weight, the effect is almost saturated and there is no benefit of further increase in the amount.

【0007】炭化珪素は、市販品として入手されるもの
を使用すればよく、その粉末粒度は、例えば0.1〜1
00μmであってよい。炭化珪素と複合配合されるチタ
ン酸カリウムは、一般式K2 O・n TiO2 で示される
繊維状もしくは粒形状を有する合成無機化合物であり、
その代表例として、六チタン酸カリウム(K2 Ti6
13)が挙げられるが、その他に四チタン酸カリウム(K
2 Ti4 9 )、八チタン酸カリウム(K2 Ti
8 17)等や、これらの混合物であってよく、これらは
繊維状のもの(例えば、直径約1〜10μm,長さ約5
〜30μm)、粒状のもの(例えば粒径約5〜15μ
m)等を任意に使用することができる。炭化珪素および
チタン酸カリウムと共に樹脂中に添加される硫酸バリウ
ムは、摩擦調整剤として通常使用されているものを適用
すればよい。なお、前記基材成分は、樹脂中への分散性
や結着性の改善のための表面処理として、所望により、
公知のシラン系カップリング剤(アミノシラン,エポキ
シシラン,メルカプトキシラン等)やチタネート系カッ
プリング剤(イソプロピルトリイソステアロイルチタネ
ート等)によるカップリング処理が施されて使用され
る。
As the silicon carbide, those commercially available may be used, and the powder particle size is, for example, 0.1 to 1
It may be 00 μm. Potassium titanate, which is compounded with silicon carbide, is a synthetic inorganic compound having a fibrous or granular shape represented by the general formula K 2 O.n TiO 2 .
As a typical example, potassium hexatitanate (K 2 Ti 6 O
13 ) and potassium tetratitanate (K
2 Ti 4 O 9 ), potassium octatitanate (K 2 Ti
8 O 17 ) or the like, or a mixture thereof, which are fibrous (for example, a diameter of about 1 to 10 μm and a length of about 5).
~ 30 μm), granular (for example, particle size of about 5 to 15 μm)
m) etc. can be used arbitrarily. The barium sulfate added to the resin together with silicon carbide and potassium titanate may be the one usually used as a friction modifier. Incidentally, the base material component, as a surface treatment for improving the dispersibility in the resin and the binding property, if desired,
It is used after being subjected to a coupling treatment with a known silane coupling agent (aminosilane, epoxysilane, mercaptoxylan, etc.) or titanate coupling agent (isopropyltriisostearoyl titanate, etc.).

【0008】本発明の摩擦材の原料組成物の調製は、前
記のように樹脂中に基材成分として、炭化珪素とチタン
酸カリウムを複合配合すると共に、これに硫酸バリウム
を添加する点を除き、特別の条件や制限はなく、その組
成物の調製においては、必要に応じて各種添加剤(例え
ば、防錆剤,潤滑剤,研削剤等)が適量(例えば、二硫
化モリブデン5重量%以下)添加されることも、この種
の摩擦材の原料調製におけるそれと異ならない。また樹
脂は、フェノール樹脂をその代表例とし、その他にホル
ムアルデヒド樹脂,エポキシ樹脂,シリコーン樹脂等の
熱硬化性樹脂、またはこれらの変性熱硬化性樹脂(カシ
ュー変性等)が挙げられる。
The preparation of the raw material composition of the friction material of the present invention is the same as that described above except that silicon carbide and potassium titanate are compounded as a base material in the resin and barium sulfate is added thereto. There are no special conditions or restrictions, and various additives (for example, rust preventives, lubricants, abrasives, etc.) are used in appropriate amounts in preparation of the composition (for example, molybdenum disulfide 5% by weight or less). ) Addition is no different from that in the raw material preparation of this type of friction material. As the resin, a phenol resin is a typical example, and in addition, thermosetting resins such as formaldehyde resin, epoxy resin, and silicone resin, or modified thermosetting resins (cashew-modified etc.) thereof can be mentioned.

【0009】所定組成に調製された原料組成物の結着成
形工程も常法に従って行われ、例えば予備成形の後、金
型成形等により、加熱・加圧下に結着成形(約150〜
200℃,約10〜40MPa)し、脱型後、所望によ
り熱処理(約150〜200℃,約1〜12Hr)を施
し、ついでその成形体に機械加工,研磨加工を加えて摩
擦材に仕上げる。
The binder forming step of the raw material composition prepared to have a predetermined composition is also carried out according to a conventional method. For example, after the preforming, the binder forming is performed under heat and pressure by a mold forming (about 150-).
After demolding at 200 ° C. for about 10 to 40 MPa, heat treatment (about 150 to 200 ° C. for about 1 to 12 Hr) is performed if desired, and then the molded body is subjected to machining and polishing to finish into a friction material.

【0010】[0010]

【実施例】【Example】

〔1〕供試摩擦材(ディスクパッド)の製作 下記の原料組成物A,およびBを使用し、予備成形(1
4.7MPa, 常温, 保持時間1分)の後、金型による結
着成形(15MPa,180 ℃, 保持時間5分)を行い、脱
型後、乾燥炉で熱処理(180 ℃に3Hr保持)し、その後
所定寸法に切断し研磨加工を加えて、摩擦材AおよびB
を得る。 摩擦材A…発明例(原料組成物Aを使用) 摩擦材B…比較例(原料組成物Bを使用) 〔原料組成物A〕 硫酸バリウム粉末 … 50重量% 炭化珪素粉末 … 25重量% チタン酸カリウム繊維… 5重量% フェノール樹脂 … 20重量% 〔原料組成物B〕 硫酸バリウム粉末 … 50重量% 炭化珪素粉末 … 30重量% フェノール樹脂 … 20重量%
[1] Manufacture of test friction material (disk pad) Using the following raw material compositions A and B, preforming (1
After 4.7 MPa, normal temperature, holding time 1 minute), binding molding with a mold (15 MPa, 180 ° C, holding time 5 minutes) was performed, and after demolding, heat treatment was performed in a drying furnace (holding 180 ° C for 3 hours), After that, the friction materials A and B are cut into a predetermined size and polished.
To get Friction material A ... Inventive example (using raw material composition A) Friction material B ... Comparative example (using raw material composition B) [Raw material composition A] Barium sulfate powder ... 50% by weight Silicon carbide powder ... 25% by weight Titanic acid Potassium fiber: 5% by weight Phenolic resin: 20% by weight [Raw material composition B] Barium sulfate powder: 50% by weight Silicon carbide powder: 30% by weight Phenolic resin: 20% by weight

【0011】〔2〕摩擦特性 供試摩擦材AおよびBを、ピン・オン・ディスク試験機
によるスライド試験(但し、試験応力:2MPa,速
度:4m/S )に付し、摩擦係数(μ)および対面ディ
スク(材種:アルミ−Ni合金 複合材,サイズ:φ6
4)の摩耗減量(g)を測定した。表1に試験結果を示
す。表中、「対面損傷性」欄の摩耗量は、試験時間1Hr
におけるディスク摩耗減量(g)である。
[2] Friction characteristics The friction materials A and B to be tested were subjected to a slide test (however, test stress: 2 MPa, speed: 4 m / S) by a pin-on-disk tester to obtain a friction coefficient (μ). And face-to-face disc (material type: aluminum-Ni alloy composite material, size: φ6
The wear loss (g) of 4) was measured. Table 1 shows the test results. In the table, the wear amount in the "face-to-face damage" column is the test time of 1 hr.
Is a disk wear loss amount (g).

【0012】表1に示したように、摩擦材A(発明例)
は、摩擦材B(比較例)と同等の高摩擦係数(μ)を示
し、しかもその対面ディスク摩耗減量は、摩擦材Bのそ
れに比べて激減しており、対面損傷性の顕著な改善効果
を有している。
As shown in Table 1, friction material A (invention example)
Shows a high friction coefficient (μ) equivalent to that of the friction material B (Comparative Example), and the wear loss of the facing disk is drastically reduced as compared with that of the friction material B, which shows a remarkable improvement effect on the facing damage. Have

【0013】[0013]

【表1】 [Table 1]

【0014】[0014]

【発明の効果】本発明の摩擦材は、炭化珪素とチタン酸
カリウムの複合添加の効果として、高摩擦係数を有する
と同時に、改良された対面損傷性を備えており、その摩
擦摩耗特性は、自動車用ブレーキパッド等として、制動
機構の安定,耐久性の向上に寄与するものである。
The friction material of the present invention has a high coefficient of friction as a result of the combined addition of silicon carbide and potassium titanate, and at the same time has an improved face-to-face damage property. As a brake pad for an automobile, it contributes to the stability and durability of the braking mechanism.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】硫酸バリウム、熱硬化性樹脂を主成分とす
る有機系摩擦材において、炭化珪素粒子およびチタン酸
カリウム粒子が配合されていることを特徴とする摩擦
材。
1. An organic friction material containing barium sulfate and a thermosetting resin as main components, wherein silicon carbide particles and potassium titanate particles are blended.
【請求項2】炭化珪素粒子とチタン酸カリウム粒子の合
計の配合量が5〜40重量%で、炭化珪素/チタン酸カ
リウムの配合比率(重量比)が5/1〜1/1であるこ
とを特徴とする請求項1に記載の摩擦材。
2. The total blending amount of silicon carbide particles and potassium titanate particles is 5 to 40% by weight, and the blending ratio (weight ratio) of silicon carbide / potassium titanate is 5/1 to 1/1. The friction material according to claim 1, wherein:
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