WO2017183618A1 - 非石綿系摩擦材 - Google Patents
非石綿系摩擦材 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2017183618A1 WO2017183618A1 PCT/JP2017/015513 JP2017015513W WO2017183618A1 WO 2017183618 A1 WO2017183618 A1 WO 2017183618A1 JP 2017015513 W JP2017015513 W JP 2017015513W WO 2017183618 A1 WO2017183618 A1 WO 2017183618A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- friction material
- friction
- iron
- value
- asbestos
- Prior art date
Links
- 239000002783 friction material Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 10
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 41
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 15
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000012766 organic filler Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 8
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 13
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 abstract description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 6
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N Ferrous sulfide Chemical compound [Fe]=S MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 2
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 2
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 description 2
- 235000000396 iron Nutrition 0.000 description 2
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 2
- 239000011490 mineral wool Substances 0.000 description 2
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002972 Acrylic fiber Polymers 0.000 description 1
- 244000226021 Anacardium occidentale Species 0.000 description 1
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 description 1
- 239000004640 Melamine resin Substances 0.000 description 1
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 description 1
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000020226 cashew nut Nutrition 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- NJLLQSBAHIKGKF-UHFFFAOYSA-N dipotassium dioxido(oxo)titanium Chemical compound [K+].[K+].[O-][Ti]([O-])=O NJLLQSBAHIKGKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012784 inorganic fiber Substances 0.000 description 1
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 1
- 150000002505 iron Chemical class 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- AFNRRBXCCXDRPS-UHFFFAOYSA-N tin(ii) sulfide Chemical compound [Sn]=S AFNRRBXCCXDRPS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010456 wollastonite Substances 0.000 description 1
- 229910052882 wollastonite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D69/00—Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
- F16D69/02—Composition of linings ; Methods of manufacturing
- F16D69/025—Compositions based on an organic binder
- F16D69/026—Compositions based on an organic binder containing fibres
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D69/00—Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
- F16D69/02—Composition of linings ; Methods of manufacturing
- F16D69/027—Compositions based on metals or inorganic oxides
- F16D69/028—Compositions based on metals or inorganic oxides containing fibres
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D2200/00—Materials; Production methods therefor
- F16D2200/0034—Materials; Production methods therefor non-metallic
- F16D2200/0039—Ceramics
- F16D2200/0043—Ceramic base, e.g. metal oxides or ceramic binder
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D2200/00—Materials; Production methods therefor
- F16D2200/0034—Materials; Production methods therefor non-metallic
- F16D2200/0052—Carbon
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D2200/00—Materials; Production methods therefor
- F16D2200/006—Materials; Production methods therefor containing fibres or particles
- F16D2200/0065—Inorganic, e.g. non-asbestos mineral fibres
Definitions
- the present invention relates to, for example, a non-asbestos-based friction material used for a disc brake for a vehicle or the like.
- An object of the present invention is to provide a non-asbestos-based friction material capable of securing a stable high friction coefficient while suppressing a decrease in wear resistance even at high speed and high load braking while suppressing the content of a copper component. It is.
- the invention according to claim 1 is a non-asbestos-based friction material including a fiber base, a binder, a lubricant, and an organic / inorganic filler, wherein the entire friction material composition of the copper component While the compounding ratio with respect to (5) is 5 weight% or less, both iron and iron-type alloys as a metal simple substance are made non-containing. Then, a carbon material having a d value of 0.336 to 0.342 nm in the (002) plane in X-ray diffraction is blended as a lubricant at 2 to 6% by weight with respect to the entire friction material composition.
- the d value of the (002) plane in X-ray diffraction is related to the degree of graphitization in the carbon material.
- a suitable lubricating action can be obtained even at high speed and high load braking.
- carbon materials are less likely to cause wear of a counterpart member (such as a rotor), and furthermore, non-uniform wear such as adhesion friction between irons does not occur. Therefore, it is possible to secure a stable high friction coefficient while suppressing the decrease in wear resistance.
- the non-asbestos-based friction material of the present embodiment comprises a fibrous base material, a binder, an organic filler, an inorganic filler, and a lubricant.
- the material used as the fiber base examples include organic fibers such as aramid fibers, cellulose fibers and acrylic fibers, and inorganic fibers such as glass fibers, rock wool, ceramic fibers and wollastonite. These may be used alone or in combination of two or more. Particularly preferred are aramid fibers and rock wool. Although the blending amount of the fiber base is not particularly limited, it may be added so as to be about 3 to 20% by weight with respect to the entire friction material composition.
- the binding material has a role of binding the respective components of the friction material, and known materials can be used.
- thermosetting resins such as a phenol resin, a melamine resin, an epoxy resin, and those modified products etc. are illustrated. These may be used alone or in combination of two or more. Particularly preferred is a phenolic resin.
- the compounding amount of the binder is not particularly limited, it may be added so as to be about 6 to 16% by weight with respect to the entire friction material composition.
- the organic filler, the inorganic filler, and the lubricant have a role of adjusting the friction performance such as the friction coefficient and the wear of the friction material.
- the organic filler include cashew dust and rubber powder.
- the inorganic filler include potassium titanate, calcium hydroxide, calcium carbonate, calcium silicate, barium sulfate, iron oxide, zirconium silicate, zirconium oxide, magnesium oxide and the like.
- the tin sulfide and the carbon material (carbon-type material) mentioned later can be mentioned, for example.
- none of the metals such as copper and iron and their respective alloys are contained. Copper may be contained in an amount of 5% by weight or less based on the entire friction material composition to ensure lubricity in a high temperature environment.
- braking performance at the time of high speed and high load braking for example, heat resistant wear resistance and stable high friction coefficient under high temperature environment are required.
- the content of the copper component which is said to be advantageous for securing the braking performance at the time of high speed and high load braking tends to be regulated to a certain level or less in consideration of the environment.
- a material such as expanded graphite which is made of graphite having a d value of (002) plane in the range of 0.336 to 0.342 nm is employed as the above-mentioned carbon material.
- the d value indicates the distance between (002) planes, and is related to the graphitization degree. Converting this into Franklin's p value corresponds to 5.994 to 73.586%. If these d and p values are too high, the lubricating action will be excessive, leading to a lack of braking performance (efficacy (friction coefficient)), and conversely if too low, the wear of the friction material will increase, ie the wear resistance will decrease. It connects.
- the inventors of the present invention have found a d value and a compounding amount of a carbon material which make them compatible.
- the more preferable value of the upper limit of d value is 0.341 nm.
- a more preferable value of the blending amount of the carbon material is 2 to 4% by weight.
- neither iron nor iron-based alloy as a single metal is contained.
- it does not contain iron sulfide which easily generates iron by thermal decomposition.
- a disc rotor made of an iron-based material is used as a mating material of the friction material, and the carbon material in the friction material is less likely to wear the mating material compared to iron, and further aggregation of iron It is also difficult to cause uneven wear due to friction.
- a thermally expanded carbon material such as the above-described expanded graphite is used.
- the crystallites are randomly oriented, so that the friction between the crystallite end faces is less likely to cause excessive lubrication.
- a method for thermal expansion for example, a method of intercalating graphite with an expansive substance consisting of an acid such as sulfuric acid or a process of graphitizing a specific coke, the graphite in a state of thermal expansion in the intermediate process There is a method to stop the process at the stage of
- the size La of the crystallite in the a-axis direction and the size Lc of the crystallite in the c-axis direction in the X-ray diffraction of the carbon material are each 50 to 80 nm. If the values of La and Lc are too large, randomness in the orientation of the crystallites will be difficult to obtain, which may lead to insufficient braking performance. On the other hand, if too small, lubricity will become excessive. At times, this may lead to a decrease in the coefficient of friction. By adopting the above values, such inconvenience can be prevented. That is, the randomness of the crystallites is improved, and it becomes easier to secure a stable high friction coefficient. More preferable values of La and Lc are 50 to 70 nm.
- the friction material of the present invention can be applied, for example, to a disc brake pad for a vehicle or the like. Further, the present invention is not limited to this, and can be applied to, for example, a conventionally known friction material such as a brake shoe for a drum brake.
- the friction material raw materials were blended according to the blending amounts shown in FIG. 1, and the friction material compositions of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 5 were obtained. Then, this was mixed, pressurized and heated as described above, and cured.
- surface is weight% with respect to the whole friction material composition.
- a plurality of predetermined deceleration patterns are provided for the deceleration of 150 km / h to 50 km / h, the deceleration of 200 km / h to 65 km / h, and the deceleration of 250 km / h to 80 km / h.
- the brake fluid pressure (pressure for pressing the pad against the rotor) value of And the wear amount of the pad was measured after the series of measurements.
- the average friction coefficient (efficacy) of high speed and high load braking is shown in FIG. 1 for each deceleration pattern when the braking fluid pressure value is 6 MPa and 10 MPa.
- the friction material composition is a carbon material which does not contain iron or iron-based alloy as a single metal and which has ad value of (002) plane in X-ray diffraction of 0.336 to 0.342 nm as a lubricant. It was found that by blending 2 to 6% by weight with respect to the entire object, it is possible to obtain a friction material excellent in average coefficient of friction (efficacy) and wear amount both before and after the above-mentioned fade and at high speed and high load braking.
- a more preferable upper limit of the d value of the (002) plane is 0.341 nm (see Examples 1 to 5). Further, a more preferable value of the blending amount of the above-mentioned carbon material is 2 to 4% by weight (see Examples 1 to 7). By setting these more preferable values, the effects of the present invention can be made more preferable.
- the friction material of the present invention can be applied to a pad that requires a conventionally known friction material, such as a pad for a disk brake of a vehicle or the like, a brake shoe, and the like.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Braking Arrangements (AREA)
Abstract
繊維基材、結合材、潤滑材、及び有機・無機充填材を含む非石綿系摩擦材において、摩擦材組成物全体に対する銅成分の配合割合が５重量％以下であるとともに、金属単体としての鉄及び鉄系合金がいずれも非含有とされ、潤滑材として、Ｘ線回折における（００２）面のｄ値が０．３３６～０．３４２ｎｍである炭素材が摩擦材組成物全体に対して２～６重量％配合されてなる。
Description
本発明は、例えば、車両用ディスクブレーキなどに用いられる非石綿系摩擦材に関するものである。
近年、こうした摩擦材にあっては、その摩耗粉による環境汚染を抑制すべく、高速高負荷制動時の制動性能確保に有利といわれる銅成分に関して、その含有量が一定以下に規制される傾向にある。そうしたなか、例えば特許文献１には、銅成分の含有量を一定以下に抑えながらも、潤滑材として硫化第一鉄粒子及び薄片状黒鉛粒子を所定量含有させることで高速高負荷制動時の制動性能確保を図る技術が開示されている。この技術では、上記硫化第一鉄粒子が高温環境下で鉄と硫黄に分解することに着目し、この鉄成分と相手部材の鉄成分との凝着摩擦を発生させるようにしている。
しかしながら、鉄成分どうしの凝着摩擦は摩擦材及び相手部材において不均一な摩耗を発生させる虞があり、安定した摩擦係数を確保するうえで改善の余地を残すものであった。
本発明の課題は、銅成分の含有量を抑えながらも、高速高負荷制動時でも耐摩耗性の低下を抑制しつつ安定した高い摩擦係数を確保することのできる非石綿系摩擦材を提供することにある。
本発明の課題は、銅成分の含有量を抑えながらも、高速高負荷制動時でも耐摩耗性の低下を抑制しつつ安定した高い摩擦係数を確保することのできる非石綿系摩擦材を提供することにある。
前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、繊維基材、結合材、潤滑材、及び有機・無機充填材を含む非石綿系摩擦材において、銅成分の摩擦材組成物全体に対する配合割合が５重量％以下であるとともに、金属単体としての鉄及び鉄系合金がいずれも非含有とされる。そして、潤滑材として、Ｘ線回折における（００２）面のｄ値が０．３３６～０．３４２ｎｍである炭素材が摩擦材組成物全体に対して２～６重量％配合されてなる。
Ｘ線回折における（００２）面のｄ値は、炭素材における黒鉛化度に関連する。炭素材の該ｄ値及び摩擦材組成物全体に対する配合量をそれぞれ上述の範囲内とすることで、高速高負荷制動時であっても適度な潤滑作用が得られるようになる。また、例えば鉄系材料と比較して、炭素材は相手部材（ロータなど）を摩耗させ難く、さらに、鉄どうしの凝着摩擦のような不均一な摩耗を発生させることもない。したがって、耐摩耗性の低下を抑制しつつ安定した高い摩擦係数を確保することができる。
以下、本発明の実施形態を具体的に説明するが、本発明はその趣旨を超えない限り、以下の実施形態によって限定されるものではない。
以下、本発明に係る摩擦材の一実施形態について詳細に説明する。本実施形態の非石綿系摩擦材は、繊維基材、結合材、有機充填材、無機充填材、及び潤滑材を含んでなる。
繊維基材として使用されるものにはアラミド繊維、セルロース繊維、アクリル繊維等の有機繊維、ガラス繊維、ロックウール、セラミックス繊維、ワラストナイト等の無機繊維が例示される。これらを単独または２種類以上併用してもよい。特に好ましくは、アラミド繊維やロックウールを挙げることができる。繊維基材の配合量は特に限定されるものではないが、摩擦材組成物全体に対して３～２０重量％程度となるように添加すればよい。
結合材は、摩擦材の各配合成分を結合させる役割を有するものであり、公知の材料を用いることができる。好ましくは、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、及びそれらの変性品等が例示される。これらを単独で、若しくは２種類以上併用してもよい。特に好ましくは、フェノール樹脂が挙げられる。結合材の配合量は特に限定されるものではないが、摩擦材組成物全体に対して６～１６重量％程度となるように添加すればよい。
有機充填材、無機充填材、及び潤滑材は、摩擦材の摩擦係数や摩耗等の摩擦性能を調整する役割を有するものである。
有機充填材としては、例えば、カシューダスト、ゴム粉等を挙げることができる。無機充填材としては、例えば、チタン酸カリウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化鉄、ケイ酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム等を挙げることができる。
また、潤滑材としては、例えば、硫化錫や後述する炭素材（炭素系材料）を挙げることができる。
なお、本実施形態の摩擦材にあっては、銅や鉄などの金属単体、及びそれらの各合金につき、いずれも非含有としている。銅は、高温環境下での潤滑性確保のため摩擦材組成物全体に対して５重量％以下であれば含有させてもよい。
有機充填材としては、例えば、カシューダスト、ゴム粉等を挙げることができる。無機充填材としては、例えば、チタン酸カリウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化鉄、ケイ酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム等を挙げることができる。
また、潤滑材としては、例えば、硫化錫や後述する炭素材（炭素系材料）を挙げることができる。
なお、本実施形態の摩擦材にあっては、銅や鉄などの金属単体、及びそれらの各合金につき、いずれも非含有としている。銅は、高温環境下での潤滑性確保のため摩擦材組成物全体に対して５重量％以下であれば含有させてもよい。
昨今では、自動車の高性能化、高出力化に伴い、高速高負荷制動時の制動性能、例えば、耐熱摩耗性や高温環境下での安定した高い摩擦係数が要求されている。しかしその一方で、そうした高速高負荷制動時の制動性能の確保に有利といわれる銅成分に関しては、環境への配慮から、その含有量が一定以下に規制される傾向にある。
そうしたなか、本発明者らは鋭意研究を重ね、その結果、金属単体としての鉄及び鉄系合金をいずれも非含有とし、さらに、潤滑材として、Ｘ線回折における格子面（００２）面のｄ値（面間隔の平均値）が０．３３６～０．３４２ｎｍの炭素材を摩擦材組成物全体に対して２～６重量％配合することで、銅成分の含有量を抑えながらも、高速高負荷制動時でも耐摩耗性の低下を抑制しつつ安定した高い摩擦係数を確保することが可能となることを見出した。
本実施形態では、上記炭素材として、例えば、膨張黒鉛など、（００２）面のｄ値が０．３３６～０．３４２ｎｍの範囲内にある黒鉛からなるものを採用している。なお、上記ｄ値は、（００２）面の間隔を示すものであり、黒鉛化度と関連する。これをフランクリンのｐ値に換算すると５．９９４～７３．５８６％に相当する。これらｄ値やｐ値が高すぎると、潤滑作用が過剰となって制動性能（効力（摩擦係数））の不足に繋がり、逆に低すぎると摩擦材の摩耗の増加すなわち耐摩耗性の低下に繋がる。本発明者らは、これらを両立する炭素材のｄ値、及び配合量を見出したのである。なお、実施例にて後述するが、ｄ値の上限のより好ましい値は０．３４１ｎｍである。また、上記炭素材の配合量のより好ましい値は２～４重量％である。
また、本実施形態の摩擦材においては、金属単体としての鉄及び鉄系合金をいずれも非含有としている。例えば、上述の特許文献１にて開示されるような、熱分解にて鉄分を生じさせ易い硫化鉄を含有していない。本実施形態では、摩擦材の相手材として鉄系材料からなるディスクロータを使用しており、該摩擦材における上記炭素材は鉄と比較して相手材を摩耗させにくく、さらに、鉄どうしの凝着摩擦に起因する不均一な摩耗についても生じさせ難い。
さらに、本実施形態では、上述した膨張黒鉛など、熱膨張させた炭素材を用いている。熱膨張させることで、結晶子がランダムに配向されるため、結晶子端面どうしの摩擦によって過度な潤滑が生じ難くなる。なお、熱膨張させるための方法としては、例えば、黒鉛に硫酸などの酸からなる膨張性物質をインタカレートする方法や、特定コークスを黒鉛化する工程において、その中間過程で黒鉛が熱膨張状態となった段階で処理を中止する方法などがある。
また、本実施形態では、上記炭素材のＸ線回折におけるａ軸方向の結晶子の大きさＬａ、及びｃ軸方向の結晶子の大きさＬｃを、それぞれ５０～８０ｎｍとしている。これらＬａ、Ｌｃの値は大き過ぎると結晶子の配向のランダム性が得られ難くなるため制動性能の不足に繋がる虞があり、逆に小さ過ぎると潤滑性が過大となるため、高速高負荷制動時に摩擦係数の低下に繋がる虞がある。上記の値を採用することで、そうした不都合が生じぬようにすることができる。すなわち、結晶子のランダム性が向上し、安定した高い摩擦係数をより確保し易くなる。なお、これらＬａ、Ｌｃのより好ましい値は５０～７０ｎｍである。
本発明の摩擦材は、例えば車両等のディスクブレーキ用パッドに適用できる。また、これに限らず、例えば、ドラムブレーキ用のブレーキシュー等、従来公知の摩擦材に適用することができる。
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。
本実施例では、図１に示す配合量に従って摩擦材原料を配合し、実施例１～８及び比較例１～５の摩擦材組成物を得た。そして、これを上記のように混合・加圧加熱し、硬化させた。なお、表中の各摩擦材原料の配合量の単位は、摩擦材組成物全体に対する重量％である。
作製した実施例１～８及び比較例１～５の摩擦材について下記の測定を行い、図１にその結果を記載した。
すなわち、ＪＡＳＯ Ｃ４０６に従って第二効力試験（フェード前及びフェード後）の初速５０ｋｍ／ｈ時及び１００ｋｍ／ｈ時の平均摩擦係数（効力）と第一フェード時の最低摩擦係数（効力）の測定を行い、その一連の測定後にパッド及びロータの摩耗量を測定した。また、高速高負荷制動における平均摩擦係数（効力）を測定した。この測定は、初速１５０ｋｍ／ｈから５０ｋｍ／ｈまでの減速、初速２００ｋｍ／ｈから６５ｋｍ／ｈまでの減速、及び初速２５０ｋｍ／ｈから８０ｋｍ／ｈまでの減速の３減速パターンについて、それぞれ所定の複数の制動液圧（パッドをロータに押圧させるための液圧）値において実施した。そして、その一連の測定後にパッドの摩耗量を測定した。なお、高速高負荷制動にかかる平均摩擦係数（効力）については、各減速パターンにつき、制動液圧値が６ＭＰａの場合と１０ＭＰａの場合とを図１に記載した。
すなわち、ＪＡＳＯ Ｃ４０６に従って第二効力試験（フェード前及びフェード後）の初速５０ｋｍ／ｈ時及び１００ｋｍ／ｈ時の平均摩擦係数（効力）と第一フェード時の最低摩擦係数（効力）の測定を行い、その一連の測定後にパッド及びロータの摩耗量を測定した。また、高速高負荷制動における平均摩擦係数（効力）を測定した。この測定は、初速１５０ｋｍ／ｈから５０ｋｍ／ｈまでの減速、初速２００ｋｍ／ｈから６５ｋｍ／ｈまでの減速、及び初速２５０ｋｍ／ｈから８０ｋｍ／ｈまでの減速の３減速パターンについて、それぞれ所定の複数の制動液圧（パッドをロータに押圧させるための液圧）値において実施した。そして、その一連の測定後にパッドの摩耗量を測定した。なお、高速高負荷制動にかかる平均摩擦係数（効力）については、各減速パターンにつき、制動液圧値が６ＭＰａの場合と１０ＭＰａの場合とを図１に記載した。
図１に示すように、本発明の実施例１～８では、いずれについても、平均摩擦係数（効力）、及び摩耗量において良好な結果が得られた。これにより、金属単体としての鉄及び鉄系合金をいずれも非含有とし、潤滑材として、Ｘ線回折における（００２）面のｄ値が０．３３６～０．３４２ｎｍである炭素材を摩擦材組成物全体に対して２～６重量％配合することで、上述のフェード前後においても高速高負荷制動においても、平均摩擦係数（効力）及び摩耗量に優れた摩擦材が得られることが判明した。そして、これに対して、上述のｄ値や炭素材の配合量とは異なる比較例１～５では、平均摩擦係数（効力）あるいは摩耗量が劣ることから、本発明の実施例で確認された平均摩擦係数（効力）及び摩耗量が上述のｄ値や炭素材の配合量によってもたらされたものであることが明らかとなった。
このように、本発明によれば、高速高負荷制動時であっても適度な潤滑作用が得られるようになり、また、例えば鉄どうしの凝着摩擦のような不均一な摩耗を発生させることもなく、したがって、摩擦材において、耐摩耗性の低下を抑制しつつ安定した高い摩擦係数を確保することができる。
なお、図１の結果からわかるように、（００２）面のｄ値の上限のより好ましい値は０．３４１ｎｍである（実施例１～５参照）。また、上記炭素材の配合量のより好ましい値は２～４重量％である（実施例１～７参照）。これらのより好ましい値に設定することで、本発明の効果をさらに好ましいものとすることができる。
本発明の摩擦材は、車両等のディスクブレーキ用パッドやブレーキシュー等、従来公知の摩擦材が要求されるものに適用することができる。
Claims (2)
- 繊維基材、結合材、潤滑材、及び有機・無機充填材を含む非石綿系摩擦材であって、摩擦材組成物全体に対する銅成分の配合割合が５重量％以下であるとともに、金属単体としての鉄及び鉄系合金がいずれも非含有とされ、前記潤滑材として、Ｘ線回折における（００２）面のｄ値が０．３３６～０．３４２ｎｍである炭素材が摩擦材組成物全体に対して２～６重量％配合されてなることを特徴とする非石綿系摩擦材。
- 前記炭素材の結晶粒子の大きさ（Ｌａ，Ｌｃ）が５０～８０ｎｍである請求項１に記載の非石綿系摩擦材。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US16/094,064 US20190128354A1 (en) | 2016-04-20 | 2017-04-18 | Non-asbestos friction material |
| CN201780024345.2A CN109072046A (zh) | 2016-04-20 | 2017-04-18 | 非石棉系摩擦材料 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016084647A JP6756144B2 (ja) | 2016-04-20 | 2016-04-20 | 非石綿系摩擦材 |
| JP2016-084647 | 2016-04-20 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2017183618A1 true WO2017183618A1 (ja) | 2017-10-26 |
Family
ID=60116092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2017/015513 WO2017183618A1 (ja) | 2016-04-20 | 2017-04-18 | 非石綿系摩擦材 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20190128354A1 (ja) |
| JP (1) | JP6756144B2 (ja) |
| CN (1) | CN109072046A (ja) |
| WO (1) | WO2017183618A1 (ja) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02209635A (ja) * | 1989-02-03 | 1990-08-21 | Aisin Chem Co Ltd | ブレーキ用摩擦材 |
| WO2012066966A1 (ja) * | 2010-11-19 | 2012-05-24 | 日立化成工業株式会社 | ノンアスベスト摩擦材組成物、これを用いた摩擦材及び摩擦部材 |
| JP2015093934A (ja) * | 2013-11-12 | 2015-05-18 | 曙ブレーキ工業株式会社 | 摩擦材組成物および摩擦材 |
| JP2015121266A (ja) * | 2013-12-24 | 2015-07-02 | 日清紡ブレーキ株式会社 | 摩擦材 |
| WO2016017488A1 (ja) * | 2014-08-01 | 2016-02-04 | 日清紡ブレーキ株式会社 | 摩擦材 |
-
2016
- 2016-04-20 JP JP2016084647A patent/JP6756144B2/ja active Active
-
2017
- 2017-04-18 WO PCT/JP2017/015513 patent/WO2017183618A1/ja active Application Filing
- 2017-04-18 US US16/094,064 patent/US20190128354A1/en not_active Abandoned
- 2017-04-18 CN CN201780024345.2A patent/CN109072046A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02209635A (ja) * | 1989-02-03 | 1990-08-21 | Aisin Chem Co Ltd | ブレーキ用摩擦材 |
| WO2012066966A1 (ja) * | 2010-11-19 | 2012-05-24 | 日立化成工業株式会社 | ノンアスベスト摩擦材組成物、これを用いた摩擦材及び摩擦部材 |
| JP2015093934A (ja) * | 2013-11-12 | 2015-05-18 | 曙ブレーキ工業株式会社 | 摩擦材組成物および摩擦材 |
| JP2015121266A (ja) * | 2013-12-24 | 2015-07-02 | 日清紡ブレーキ株式会社 | 摩擦材 |
| WO2016017488A1 (ja) * | 2014-08-01 | 2016-02-04 | 日清紡ブレーキ株式会社 | 摩擦材 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| TANIGUCHI, KEISUKE ET AL.: "Brake Masatsuzai no Masatsu Mamo Tokusei ni Ataeru Kokuenkado no Eikyo", PROCEEDINGS OF JAST TRIBOLOGY CONFERENCE, 2014, pages 76 - 77 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6756144B2 (ja) | 2020-09-16 |
| CN109072046A (zh) | 2018-12-21 |
| JP2017193632A (ja) | 2017-10-26 |
| US20190128354A1 (en) | 2019-05-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6290598B2 (ja) | 摩擦材組成物および摩擦材 | |
| JP5124814B2 (ja) | ノンアスベスト摩擦材 | |
| US11181159B2 (en) | Friction material | |
| CN104854213B (zh) | 摩擦材料 | |
| EP2937397B1 (en) | Friction material | |
| US11274720B2 (en) | Friction material | |
| JP2005036157A (ja) | 摩擦材 | |
| US20160230827A1 (en) | Friction Material | |
| CN103080266A (zh) | 摩擦材料 | |
| KR20160102173A (ko) | 마찰재 | |
| JP2009102583A (ja) | ブレーキ摩擦材 | |
| JP6254424B2 (ja) | 摩擦材 | |
| WO2017183618A1 (ja) | 非石綿系摩擦材 | |
| JP2008189791A (ja) | 摩擦材 | |
| EP1441143A1 (en) | Friction material including titanium dioxide particles | |
| JP2008184594A (ja) | 摩擦材 | |
| JP6439914B2 (ja) | 摩擦材 | |
| JP2009102584A (ja) | ブレーキ摩擦材 | |
| JP2007262311A (ja) | 摩擦材 | |
| WO2019022012A1 (ja) | 乾式ブレーキ用摩擦材 | |
| JPH08135701A (ja) | 摩擦材 | |
| JP3865265B2 (ja) | 摩擦材 | |
| JP6031393B2 (ja) | ブレーキ摩擦材 | |
| JPH04142336A (ja) | 非石綿系摩擦材 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 17785956 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 17785956 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |