JP2009298847A - Friction material - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a friction material excellently maintaining its effect and vibration characteristics and reducing occurrence of abnormal noise. <P>SOLUTION: The friction material comprises at least a fiber base material, a binder, and a friction modifier. The friction material contains composite particles, wherein iron oxide primary particles and a resin are compounded, as a part of the friction modifier. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、摩擦材に関するものであり、特に産業機械、鉄道車両、荷物車両、乗用車などに用いられる摩擦材に関するものであり、より具体的には前記の用途に使用されるブレーキパッド、ブレーキライニング等に関するものである。   The present invention relates to a friction material, and more particularly to a friction material used in industrial machines, railway vehicles, luggage vehicles, passenger cars, and the like, and more specifically, brake pads and brake linings used in the above-mentioned applications. Etc.

一般に今までのブレーキパッド等に使用される摩擦材では、鳴き、異音の発生を抑制するために、メカ対策、ブレーキパッド形状の改善や摩擦材自体の改良が行われている。
特に、摩擦材自体の改良方法としては、成形時の面圧や焼成温度を下げることにより、摩擦材の気孔率を大きくしたり（特許文献１）、低硬度（圧縮歪み量大）の摩擦材にすることが提案されている（特許文献２）。
更に異音発生の抑制については、摩擦摺動面上の摺動膜の膜厚を低減する手法が用いられるが、引用文献３に記載のように強研削材を使用した場合、ロータの肉厚差成長による振動特性の悪化が懸念される。
特開２００４−１３１６３４号公報 特開２００４−３４６２１４号公報 国際公開第０３／０５２０２２号パンフレット In general, friction materials used for conventional brake pads and the like have been subjected to mechanical countermeasures, brake pad shape improvements, and friction material improvements in order to suppress the occurrence of noise and noise.
In particular, as a method for improving the friction material itself, the porosity of the friction material is increased by lowering the surface pressure and the firing temperature during molding (Patent Document 1), or the friction material has a low hardness (a large amount of compressive strain). (Patent Document 2).
Further, for suppressing the generation of abnormal noise, a method of reducing the film thickness of the sliding film on the friction sliding surface is used. However, when a strong abrasive is used as described in Reference 3, the thickness of the rotor is increased. There is concern about the deterioration of vibration characteristics due to differential growth.
JP 2004-131634 A JP 2004-346214 A International Publication No. 03/052022 Pamphlet

本発明は、効き、振動特性を良好に維持し、かつ異音発生を緩和した摩擦材を提供することにある。   It is an object of the present invention to provide a friction material that maintains good effect and vibration characteristics and reduces the occurrence of abnormal noise.

本発明は、以下の通りである。
１）少なくとも繊維基材、結合材及び摩擦調整材を含む摩擦材において、該摩擦調整材の一部として酸化鉄一次粒子と樹脂とを複合化してなる複合体粒子を含むことを特徴とする摩擦材。
２）前記複合体粒子は、無処理の粒子及び該無処理の粒子を炭化処理した粒子の少なくとも１種を含むことを特徴とする上記１）記載の摩擦材。
３）前記複合体粒子は、摩擦材全体に対し０．５〜３０体積％配合されていることを特徴とする上記１）又は２）に記載の摩擦材。
４）前記複合体粒子は、平均粒径が５〜３００μｍであることを特徴とする上記１）〜３）のいずれかに記載の摩擦材。 The present invention is as follows.
1) Friction material including at least a fiber base material, a binder, and a friction modifier, and including a composite particle formed by combining iron oxide primary particles and a resin as a part of the friction modifier. Wood.
2) The friction material according to 1) above, wherein the composite particles include at least one of untreated particles and particles obtained by carbonizing the untreated particles.
3) The friction material according to 1) or 2), wherein the composite particles are blended in an amount of 0.5 to 30% by volume with respect to the entire friction material.
4) The friction material according to any one of 1) to 3) above, wherein the composite particles have an average particle diameter of 5 to 300 μm.

本発明は、ブレーキの効き、ロータの振動特性を良好に維持し、かつ異音発生を緩和した摩擦材を提供することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide a friction material that maintains a good braking effect, vibration characteristics of the rotor, and reduces abnormal noise.

本発明は、摩擦調整材の一部として酸化鉄一次粒子と樹脂とを複合化してなる複合体粒子を用いる。複合体粒子は、無処理の粒子及び該無処理の粒子を炭化処理した粒子の少なくとも１種を含むことが好ましい。
この複合体粒子は、摩擦材に配合されることにより、ロータと摩擦材間の摺動膜の膜圧を均一に制御することに寄与し、上記効果が奏されるものと考えられる。
以下、この複合体粒子について説明する。
複合体粒子を構成する酸化鉄一次粒子に用いられる酸化鉄としては、マグネタイトが好適に用いられる。酸化鉄一次粒子の平均粒径は、複合体粒子の平均粒径となる範囲が好ましいが、通常、０．１〜１μｍであり、０．１〜０．５μｍが好ましい。
本願明細書において、平均粒径とは、レーザー回折式粒度分布計により測定される値である。
複合体粒子に用いられる樹脂としては、熱硬化性樹脂が挙げられ、中でもフェノール樹脂が好ましい。
複合体粒子の酸化鉄一次粒子と樹脂との配合比率（質量）は、前者：後者＝８０：２０〜９０：１０が好ましく、８５：１５〜９０：１０が更に好ましい。
複合体粒子は、摩擦材全体に対し０．５〜３０体積％配合されていることが好ましく、０．５体積％より小さいと、研削効果はなく効きが安定せず、異音が悪化し、３０体積％を超えると空転時のロータ攻撃性が悪化すると共に摩擦調整材以外の材料割合が少なくなり、摩擦材としての基本的な特性を保持することが困難になる。５〜３０体積％が更に好ましく、５〜１５体積％が特に好ましい。
複合体粒子は、平均粒径が５〜３００μｍであることが好ましく、５μｍより小さいと研削効果はなく効きが安定せず、異音が発生し、３００μｍを超えると空転時のロータ攻撃性が悪化する。１０〜１００μｍが更に好ましく、１０〜５０μｍが特に好ましい。
上記無処理の複合体粒子は炭化処理されてもよく、この場合の複合体粒子の該樹脂は実質的に全部炭化されることが好ましく、炭化処理前の酸化鉄一次粒子と樹脂の種類、それらの配合比率は上記無処理の複合体粒子と同様である。 In the present invention, composite particles formed by combining iron oxide primary particles and a resin are used as a part of the friction modifier. The composite particles preferably include at least one of untreated particles and particles obtained by carbonizing the untreated particles.
It is considered that the composite particles contribute to uniformly controlling the film pressure of the sliding film between the rotor and the friction material by being blended with the friction material, and the above-described effect is expected.
Hereinafter, the composite particles will be described.
Magnetite is preferably used as the iron oxide used for the iron oxide primary particles constituting the composite particles. The average particle diameter of the iron oxide primary particles is preferably in the range of the average particle diameter of the composite particles, but is usually 0.1 to 1 μm, and preferably 0.1 to 0.5 μm.
In the present specification, the average particle diameter is a value measured by a laser diffraction particle size distribution meter.
Examples of the resin used for the composite particles include a thermosetting resin, and among them, a phenol resin is preferable.
The blending ratio (mass) of the iron oxide primary particles of the composite particles and the resin is preferably the former: the latter = 80: 20 to 90:10, and more preferably 85:15 to 90:10.
The composite particles are preferably blended in an amount of 0.5 to 30% by volume with respect to the entire friction material, and if it is less than 0.5% by volume, there is no grinding effect and the effect is not stable, and abnormal noise deteriorates. If it exceeds 30% by volume, the rotor aggression during idling deteriorates and the ratio of materials other than the friction modifier decreases, making it difficult to maintain basic characteristics as a friction material. 5-30 volume% is still more preferable, and 5-15 volume% is especially preferable.
The composite particles preferably have an average particle size of 5 to 300 μm. If the particle size is smaller than 5 μm, the grinding effect is not effective and the effect is not stable, abnormal noise is generated, and if it exceeds 300 μm, the rotor aggression during idling deteriorates. To do. 10-100 micrometers is still more preferable, and 10-50 micrometers is especially preferable.
The untreated composite particles may be carbonized. In this case, it is preferable that substantially all of the resin of the composite particles is carbonized. The blending ratio is the same as that of the untreated composite particles.

本発明は、摩擦調整材として上記複合体粒子のみでもよいが、他の摩擦調整材を含むことができ、例えば、アルミナ、シリカ、マグネシア、ジルコニア、酸化クロム、二酸化モリブデン等の金属酸化物、合成ゴム、カシュー樹脂等の有機物、銅、アルミニウム、亜鉛等の金属、バーミキュライト、マイカ等の鉱物、炭酸カルシウム等の塩、黒鉛を挙げることができ、単独または２種以上組み合わせて用いることができる。これらは、粉体等で用いられ、粒径等は種々選定される。   The present invention may include only the above composite particles as a friction modifier, but may include other friction modifiers, for example, metal oxides such as alumina, silica, magnesia, zirconia, chromium oxide, molybdenum dioxide, synthetic Examples thereof include organic substances such as rubber and cashew resin, metals such as copper, aluminum and zinc, minerals such as vermiculite and mica, salts such as calcium carbonate, and graphite, which can be used alone or in combination of two or more. These are used as powders, and various particle sizes are selected.

本発明に用いられる繊維基材としては、有機系でも無機系でもよく、例えば、有機系としては、芳香族ポリアミド（アラミド）繊維、ポリアクリル系繊維等が挙げられ、無機系としては、銅、スチール等の金属繊維、チタン酸カリウム繊維、Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系セラミック繊維、ガラス繊維、カーボン繊維、ロックウール等が挙げられ、各々単独、または２種以上組み合わせて用いられる。繊維基材は、摩擦材全体に対して、通常、２〜４０体積％、好ましくは５〜２０体積％用いられる。 The fiber base material used in the present invention may be organic or inorganic. Examples of the organic base include aromatic polyamide (aramid) fiber and polyacrylic fiber, and examples of the inorganic base include copper, Examples thereof include metal fibers such as steel, potassium titanate fibers, Al ₂ O ₃ —SiO ₂ ceramic fibers, glass fibers, carbon fibers, rock wool, and the like, each of which is used alone or in combination of two or more. The fiber base is generally used in an amount of 2 to 40% by volume, preferably 5 to 20% by volume, based on the entire friction material.

本発明に用いられる結合材としては、フェノール樹脂（ストレートフェノール樹脂、ゴム等による各種変性フェノール樹脂を含む）、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等の熱硬化性樹脂を挙げることができる。結合材は、摩擦材全体に対して、通常、１０〜３０体積％、好ましくは１４〜２０体積％用いられる。   Examples of the binder used in the present invention include thermosetting resins such as phenol resins (including various modified phenol resins such as straight phenol resins and rubbers), melamine resins, epoxy resins, polyimide resins, and polyamide resins. . The binder is generally used in an amount of 10 to 30% by volume, preferably 14 to 20% by volume, based on the entire friction material.

本発明の摩擦材を製造するには、上記各成分を配合し、その配合物を通常の製法に従って予備成形し、熱成形、加熱、研磨等の処理を施すことにより製造することができる。
ブレーキパッドは、板金プレスにより所定の形状に成形され、脱脂処理及びプライマー処理が施され、そして接着剤が塗布されたプレッシャプレートと、上記摩擦材の予備成形体とを、熱成形工程において所定の温度及び圧力で熱成形して両部材を一体に固着し、アフタキュアを行い、最終的に仕上げ処理を施す工程により製造することができる。 The friction material of the present invention can be produced by blending the above components, preforming the blend according to a normal production method, and performing treatments such as thermoforming, heating, and polishing.
The brake pad is molded into a predetermined shape by a sheet metal press, degreased and primed, and an adhesive-coated pressure plate and the friction material preform are formed in a predetermined temperature in the thermoforming step. It can be manufactured by a process of thermoforming at temperature and pressure, fixing both members together, performing after-curing, and finally finishing.

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described specifically by way of examples. However, the present invention is not limited to only these examples.

実施例１〜６及び比較例１
表１に示す組成（体積％）の摩擦材の配合材料をミキサーにて均一に混合し、摩擦材混合品を得た。続いて摩擦材混合品を室温、圧力６ＭＰａで予備成形した後、温度１５０℃、圧力９ＭＰａで６．５分間加熱加圧成形し、次いで温度２５０℃、締め付け３９２０Ｎで３．５時間熱処理し、摩擦材を得た。
得られた摩擦材の性能を以下により評価した.
（気孔率）
水銀圧入気孔率により求めた。
（空転ロータ攻撃性）
テストピースを所定の面圧でロータに押し付け、速度６０ｋｍ／ｈで実施、４０時間後のロータ摩耗量を測定した。
（ＪＡＳＯ性能）
ＪＡＳＯ ６９１４−ＰＡに準拠し、第二効力の平均摩擦係数を下記判定基準に基づき評価した。
◎：０．４０より大きい
○：０．３５より大きく０．４０以下
×：０．３５以下
（実車 鳴き）
初速度３０ｋｍ／ｈ、５０ｋｍ／ｈ、減速度０．４９〜１．９６ｍ／ｓ^２、温度５０〜２００℃、繰り返し２００回の条件で実車による鳴き試験を行い、全制動回数に対する鳴きの発生割合を求め、下記基準により評価を行った。
◎：鳴き発生率１％以下
○：鳴き発生率１％より大きく３０％未満
×：鳴き発生率３０％以上
（実車 異音）
初速度４０ｋｍ／ｈ、減速度１．９６〜５．８８ｍ／ｓ^２、温度６０〜２００℃の条件で実車による異音試験を行い、７５ｄＢ以上の異音の発生率を求め、下記基準により評価を行った。
◎：異音発生率１％以下
○：異音発生率１％より大きく３０％未満
×：異音発生率３０％以上
得られた結果を表１に示した。 Examples 1 to 6 and Comparative Example 1
The friction material blended material having the composition (volume%) shown in Table 1 was uniformly mixed with a mixer to obtain a friction material mixture. Subsequently, the friction material mixture was preformed at room temperature and a pressure of 6 MPa, then heated and pressed at a temperature of 150 ° C. and a pressure of 9 MPa for 6.5 minutes, and then heat-treated at a temperature of 250 ° C. and a fastening of 3920 N for 3.5 hours. The material was obtained.
The performance of the obtained friction material was evaluated by the following.
(Porosity)
It calculated | required by mercury intrusion porosity.
(Idling rotor attack)
The test piece was pressed against the rotor with a predetermined surface pressure, the test piece was run at a speed of 60 km / h, and the amount of rotor wear after 40 hours was measured.
(JASO performance)
Based on JASO 6914-PA, the average friction coefficient of the second efficacy was evaluated based on the following criteria.
◎: Greater than 0.40 ○: Greater than 0.35 and 0.40 or less ×: 0.35 or less (actual car squeal)
The squealing test with the actual vehicle is conducted under the conditions of initial speed 30 km / h, 50 km / h, deceleration 0.49 to 1.96 m / s ² , temperature 50 to 200 ° C, repeated 200 times, and the ratio of squeal occurrence to the total number of brakings Was evaluated according to the following criteria.
◎: Squeaking rate 1% or less ○: Squeaking rate greater than 1% and less than 30% ×: Squeaking rate 30% or more (actual vehicle noise)
An abnormal noise test was performed with an actual vehicle under conditions of an initial speed of 40 km / h, a deceleration of 1.96 to 5.88 m / s ² , and a temperature of 60 to 200 ° C., and the incidence of abnormal noise of 75 dB or more was obtained and evaluated according to the following criteria Went.
A: Abnormal noise occurrence rate 1% or less B: Abnormal noise occurrence rate greater than 1% and less than 30% X: Abnormal noise occurrence rate 30% or more Table 1 shows the results obtained.

実施例１〜６は複合体粒子を用いたもので、比較例１は、複合体粒子に変えて酸化鉄を用いたものであるが、実施例１〜６は比較例１に比べて空転ロータ攻撃性以外のＪＡＳＯ性能、鳴き、及び異音の各性能に優れることが分かる。   Examples 1 to 6 use composite particles, and Comparative Example 1 uses iron oxide instead of composite particles. Examples 1 to 6 are idle rotors compared to Comparative Example 1. It can be seen that JASO performance other than aggression, squealing, and abnormal noise performance are excellent.

Claims (4)

少なくとも繊維基材、結合材及び摩擦調整材を含む摩擦材において、該摩擦調整材の一部として酸化鉄一次粒子と樹脂とを複合化してなる複合体粒子を含むことを特徴とする摩擦材。   A friction material comprising at least a fiber base material, a binder, and a friction modifier, wherein the friction modifier includes composite particles obtained by combining iron oxide primary particles and a resin as a part of the friction modifier. 前記複合体粒子は、無処理の粒子及び該無処理の粒子を炭化処理した粒子の少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１に記載の摩擦材。   The friction material according to claim 1, wherein the composite particles include at least one of untreated particles and particles obtained by carbonizing the untreated particles. 前記複合体粒子は、摩擦材全体に対し０．５〜３０体積％配合されていることを特徴とする請求項１または２に記載の摩擦材。   The friction material according to claim 1 or 2, wherein the composite particles are blended in an amount of 0.5 to 30% by volume with respect to the entire friction material. 前記複合体粒子は、平均粒径が５〜３００μｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の摩擦材。   The friction material according to claim 1, wherein the composite particles have an average particle diameter of 5 to 300 μm.