JPH08128480A - Frictional member - Google Patents

Abstract

PURPOSE: To reduce the aggressiveness for the opponent member by preventing the adhesion transfer of the abrasion powder of the opponent member onto the metal fiber or metal power, even if the metal fiber or metal powder is used. CONSTITUTION: A frictional member consists of the metal fibers or metal powder consisting of a metal substrate 1, resin layer 2 covering the periphery of the substrate 1, and the solid lubricating powder 3 which is held at least on the surface of the resin layer 2. In the frictional slide with an opponent member, a lubricating skin film using the solid lubricating agent is formed between the metal fibers or metal powder and the opponent member, and the abrasion of the opponent member is reduced by the lubricating skin film, and the adhesion transfer of the abrasion powder of the opponent member to the surface of the metal fiber or the metal powder is prevented.

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、自動車や産業機械のブ
レーキ装置などに用いられるレジンモールド系やセミメ
タリック系の摩擦材に関し、詳しくは制動時のブレーキ
振動を低減できる摩擦材に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a resin mold type or semi-metallic type friction material used for a brake device of an automobile or an industrial machine, and more particularly to a friction material capable of reducing brake vibration during braking.

【０００２】[0002]

【従来の技術】摩擦材に要求される性能として、耐磨耗
性に優れていること、摩擦係数が高いこと、摩擦係数が
安定していること、などが挙げられる。これらの性能を
満足させるためには単一素材では困難であり、摩擦材は
多くの素材が混合された複合材料から構成されている。2. Description of the Related Art Performances required of friction materials include excellent wear resistance, high friction coefficient, and stable friction coefficient. A single material is difficult to satisfy these performances, and the friction material is composed of a composite material in which many materials are mixed.

【０００３】このような摩擦材は、大別すれば次のよう
に分類できる。 （１）コルク、セルロース：単体もあるが、多くは樹脂
を含浸して熱成形したもの （２）ウーブン：ガラス繊維、黄銅線を芯にして有機繊
維などで作った紐に樹脂を含浸させ、紐を巻いた後熱成
形したもの （３）セミモールド：紐に樹脂を含浸させ、ゴム材料を
充填し熱成形したもの （４）レジンモールド：アラミド繊維、ガラス繊維など
を基材とし、フェノール樹脂と各種充填材などを混合し
た後熱成形したもの （５）ゴムモールド：レジンモールドの樹脂の代わりに
ゴムを用いたもの （６）セミメタリック：レジンモールドのうち、基材が
金属繊維のもの （７）シンタードメタリック：金属粉末を焼結したもの （８）サーメット：セラミック粉末と金属粉末を焼結し
たもの 自動車用としては、このうちレジンモールド系、セミメ
タリック系の摩擦材が多用されている。例えば自動車の
ブレーキパッドは、アラミド繊維や金属繊維などを基材
繊維とし、充填材、潤滑材などを混合してフェノール樹
脂を含浸した後、熱成形して製造されている。Such friction materials can be roughly classified as follows. (1) Cork, cellulose: There is also a simple substance, but most of them are thermoformed by impregnating resin (2) Woven: Glass fiber, brass wire as a core made of organic fiber etc. impregnated with resin, Thermoformed after winding a string (3) Semi-mold: A string impregnated with resin and filled with a rubber material and thermoformed (4) Resin mold: Aramid fiber, glass fiber etc. as a base material, phenol resin (5) Rubber mold: one in which rubber is used instead of resin in resin mold (6) Semi-metallic: resin mold in which the base material is metal fiber ( 7) Sintered metallic: Sintered metal powder (8) Cermet: Sintered ceramic powder and metal powder Click-based friction material is frequently used. For example, a brake pad for an automobile is manufactured by using aramid fiber, metal fiber, or the like as a base fiber, mixing a filler, a lubricant, and the like, impregnating a phenol resin, and then thermoforming the mixture.

【０００４】例えば特開平５−１１７６３３号公報に
は、スチール繊維と銅繊維及びアラミド繊維を繊維基材
とし、潤滑材としてカーボンブラックを添加した摩擦材
が開示されている。この摩擦材によれば、摩擦力でカー
ボンブラック粒子の凝集が壊れることによりスティック
スリップ力が低減され、低周波のブレーキノイズの発生
を抑制することができる。For example, Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 5-117633 discloses a friction material in which steel fibers, copper fibers and aramid fibers are used as a fiber base material and carbon black is added as a lubricant. According to this friction material, the stick-slip force is reduced by breaking the aggregation of the carbon black particles by the frictional force, and it is possible to suppress the generation of low-frequency brake noise.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、摩擦材の相
手材は通常は鉄などの金属である。そして摩擦材との摩
擦摺動により、相手材が摩耗して鉄粉などの摩耗粉が発
生する。ところが金属繊維や金属粉末を含む摩擦材にあ
っては、同じ金属どうしであるためか、摩耗粉が金属繊
維や金属粉の表面に移着し易いという現象（メタルキャ
ッチ）が見られる。このように金属繊維や金属粉の表面
に摩耗粉が移着すると、空転時にその摩耗粉により相手
材表面がさらに削られ易いという問題がある。By the way, the counterpart material of the friction material is usually a metal such as iron. Then, due to friction sliding with the friction material, the mating material wears and wear powder such as iron powder is generated. However, in a friction material containing metal fibers or metal powder, a phenomenon (metal catch) that wear particles are easily transferred to the surface of the metal fibers or metal powder is observed, probably because the metals are the same. When the abrasion powder is transferred to the surface of the metal fiber or the metal powder in this manner, there is a problem that the surface of the mating material is more likely to be scraped by the abrasion powder during idling.

【０００６】例えば、ブレーキパッドにスチールや銅な
どの金属繊維や金属粉を含む場合は、相手材のロータの
摩耗粉（鉄）が金属繊維や金属粉表面に移着し易く、そ
の摩耗粉によりロータがさらに部分的に削られロータの
肉厚差が成長する。そしてロータの肉厚差が大きくなる
と、制動時にブレーキ振動が発生し乗員に不快感を与え
るという不具合がある。[0006] For example, when the brake pad contains metal fibers or metal powder such as steel or copper, the wear powder (iron) of the rotor of the mating material is easily transferred to the surface of the metal fiber or metal powder, and the wear powder causes the wear powder. The rotor is further partially scraped, and a difference in wall thickness of the rotor grows. When the thickness difference of the rotor becomes large, there is a problem that brake vibration is generated during braking and an occupant feels uncomfortable.

【０００７】上記公報のように潤滑材を混合すれば、金
属繊維や金属粉による相手材の摩耗はある程度低減され
るが、金属繊維や金属粉表面への摩耗粉の移着を防止す
ることは困難であり、ブレーキ振動など同様の不具合が
発生することは避けられなかった。本発明はこのような
事情に鑑みてなされたものであり、金属繊維や金属粉を
用いた場合であっても、相手材の摩耗粉の金属繊維や金
属粉への移着を防止して、相手材攻撃性を低減すること
を目的とする。When the lubricant is mixed as in the above publication, the wear of the mating material due to the metal fibers or the metal powder is reduced to some extent, but the transfer of the wear powder to the surface of the metal fiber or the metal powder is prevented. It was difficult and it was inevitable that similar problems such as brake vibration would occur. The present invention has been made in view of such circumstances, even when using a metal fiber or metal powder, to prevent the transfer of wear powder of the mating material to the metal fiber or metal powder, The objective is to reduce the aggressiveness of the opponent material.

【０００８】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の摩擦材は、繊維基材と、金属繊維又は金属粉と、結
合剤とを含む摩擦材において、金属繊維又は金属粉は金
属製の基体と基体の周囲に被覆された樹脂層と樹脂層の
少なくとも表面に保持された固体潤滑材粉末とから構成
されたことを特徴とする。The friction material of the present invention for solving the above-mentioned problems is a friction material containing a fiber base material, metal fibers or metal powders, and a binder, wherein the metal fibers or metal powders are made of metal. And a resin layer coated around the substrate, and a solid lubricant powder held on at least the surface of the resin layer.

【０００９】[0009]

【作用】本発明の摩擦材では、金属繊維又は金属粉は固
体潤滑材粉末を少なくとも表面に保持した樹脂層で被覆
されている。したがって、本発明の摩擦材と相手材との
摩擦摺動時には、金属繊維又は金属粉と相手材との間に
固体潤滑材による潤滑皮膜が形成されるので、その潤滑
皮膜により相手材の摩耗が低減されるとともに、相手材
の摩耗粉が金属繊維又は金属粉表面に移着するのが防止
される。これにより相手材の摩耗が一層防止され、ブレ
ーキ振動の発生などが防止される。In the friction material of the present invention, the metal fiber or the metal powder is covered with the resin layer having the solid lubricant powder held on at least the surface thereof. Therefore, during frictional sliding between the friction material of the present invention and the mating material, a lubricating film of the solid lubricant is formed between the metal fiber or metal powder and the mating material, so that the mating material causes wear of the mating material. At the same time, the abrasion powder of the mating material is prevented from being transferred to the metal fiber or the surface of the metal powder. As a result, wear of the mating member is further prevented, and brake vibration is prevented from occurring.

【００１０】[0010]

【実施例】【Example】

〔発明の具体例〕繊維基材としては、銅繊維、スチール
繊維、真鍮繊維などの金属繊維、アラミド繊維、チタン
酸カリウム繊維、ガラス繊維などが例示される。結合材
としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂など従来用い
られている耐熱性樹脂を同様に用いることができる。Specific Examples of the Invention Examples of the fiber base material include metal fibers such as copper fibers, steel fibers and brass fibers, aramid fibers, potassium titanate fibers, glass fibers and the like. As the binder, a conventionally used heat-resistant resin such as phenol resin or epoxy resin can be similarly used.

【００１１】また本発明の摩擦材には、他にグラファイ
ト、カシューダストなどの摩擦調整剤、硫酸バリウム、
炭酸カルシウム、酸化マグネシウムなどの充填材などを
従来と同様に用いることができる。本発明の摩擦材の特
色をなす金属繊維又は金属粉は、金属製の基体と、基体
の周囲に被覆された樹脂層、と樹脂層に保持された固体
潤滑材粉末とから構成されている。In addition to the friction material of the present invention, other friction modifiers such as graphite and cashew dust, barium sulfate,
Fillers such as calcium carbonate and magnesium oxide can be used as in the conventional case. The metal fiber or metal powder that characterizes the friction material of the present invention includes a metal base, a resin layer coated around the base, and a solid lubricant powder held by the resin layer.

【００１２】基体の材質としては金属製であれば特に制
限されず、銅、鉄、真鍮、ニッケル、アルミニウムなど
の各種金属又は各種合金から種々選択して用いることが
できる。この基体は、金属繊維であれば繊維基材に含ま
れることができる。また金属粉末であれば充填材や摩擦
調整材に含まれることができる。樹脂層の材質として
は、耐熱性に優れた樹脂が望ましく、フェノール樹脂、
エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリアミドイミドな
どの熱可塑性樹脂が例示される。また、この樹脂層の厚
さは特に制限されないが、固体潤滑材粉末を保持できる
範囲でなるべく薄い方が好ましい。薄すぎると固体潤滑
材粉末が剥離して効果の持続性が低下する。また厚すぎ
ると樹脂層の強度が低下し、摩擦摺動時に脱落してやは
り効果の持続性が低下する。１〜１０μｍの範囲が適当
である。The material of the substrate is not particularly limited as long as it is made of metal, and various metals or various alloys such as copper, iron, brass, nickel and aluminum can be selected and used. This substrate can be included in the fiber substrate if it is a metal fiber. Further, metal powder can be included in the filler and the friction modifier. As a material for the resin layer, a resin having excellent heat resistance is desirable, and a phenol resin,
Examples thereof include thermosetting resins such as epoxy resins and thermoplastic resins such as polyamide-imide. The thickness of this resin layer is not particularly limited, but it is preferably as thin as possible within the range where the solid lubricant powder can be held. If it is too thin, the solid lubricant powder peels off and the durability of the effect decreases. On the other hand, if it is too thick, the strength of the resin layer will decrease, and the resin layer will fall off during frictional sliding, and the durability of the effect will also decrease. A range of 1 to 10 μm is suitable.

【００１３】この樹脂層の材質としては、有機溶剤など
の溶媒に溶解するものが特に望ましい。溶媒に溶解して
溶液状とすることで、基体への被覆工程を容易に行うこ
とができ、またその溶液の粘着性により固体潤滑材粉末
の付着が容易であって、さらに溶媒の揮散により固体潤
滑材粉末を接着強度を確保しつつ容易に樹脂層に保持す
ることができるからである。As a material for the resin layer, one that is soluble in a solvent such as an organic solvent is particularly desirable. By dissolving it in a solvent to form a solution, the coating process on the substrate can be performed easily, and the solid lubricant powder can be easily attached due to the adhesiveness of the solution, and the solid lubricant powder can also be solidified. This is because the lubricant powder can be easily held in the resin layer while ensuring the adhesive strength.

【００１４】固体潤滑材粉末としては、グラファイト、
二硫化モリブデン、カーボンブラック、三硫化アンチモ
ンなどの粉末が例示される。この粉末の粒径は特に制限
されないが、１〜２０μｍの範囲が好ましい。１μｍよ
り小さいと取扱いが困難となり、２０μｍより大きいと
樹脂層での保持性に劣る場合がある。樹脂層に保持され
る固体潤滑材粉末の量は、僅かでもその分効果がある
が、樹脂層表面を覆う程度の量が最適である。多すぎる
と保持力が低下して効果の持続性が低下するようにな
る。As the solid lubricant powder, graphite,
Examples of the powder include molybdenum disulfide, carbon black, and antimony trisulfide. The particle size of this powder is not particularly limited, but is preferably in the range of 1 to 20 μm. If it is smaller than 1 μm, it may be difficult to handle, and if it is larger than 20 μm, the retention property in the resin layer may be poor. The amount of the solid lubricant powder retained in the resin layer is effective even if it is small, but an amount enough to cover the surface of the resin layer is optimal. If the amount is too large, the holding power is lowered and the effect is less durable.

【００１５】このような金属繊維又は金属粉を製造する
には、先ず樹脂を溶媒に溶解した溶液を金属製基体に塗
布して樹脂層を形成することが望ましい。この方法によ
れば、溶液中の樹脂濃度を調整するだけで樹脂層の膜厚
を容易に制御することができる。そして、樹脂層の溶媒
が揮散する前に固体潤滑材粉末を付着させ、その後乾燥
させることで固体潤滑材粉末の樹脂層への接着強度が確
保される。もし樹脂層が熱可塑性樹脂から構成されてい
れば、加熱により可塑化した状態で固体潤滑材粉末を付
着させることも可能である。 （実施例）以下、実施例により具体的に説明する。な
お、製造方法を詳細に説明することで、実施例の摩擦材
の構成の詳細な説明に代える。In order to produce such metal fibers or metal powder, it is desirable to first apply a solution in which a resin is dissolved in a solvent to a metal substrate to form a resin layer. According to this method, the film thickness of the resin layer can be easily controlled only by adjusting the resin concentration in the solution. Then, by adhering the solid lubricant powder before the solvent of the resin layer is volatilized and then drying it, the adhesive strength of the solid lubricant powder to the resin layer is secured. If the resin layer is composed of a thermoplastic resin, it is possible to adhere the solid lubricant powder in a plasticized state by heating. (Examples) Hereinafter, specific examples will be described. A detailed description of the manufacturing method will replace the detailed description of the structure of the friction material of the example.

【００１６】先ず、ポリアミドイミドを濃度５０重量％
となるように２−Ｎ−メチルピロリドンに溶解した溶液
を調製した。この溶液１０重量部に対して長さ２ｍｍ線
径１００μｍの銅繊維１００重量部を混合し、ミキサー
で攪拌した。これにより溶液はほぼ全量が銅繊維に付着
し、それぞれの銅繊維はほぼ全体が溶液で被覆された状
態となった。First, polyamide imide is added at a concentration of 50% by weight.
A solution dissolved in 2-N-methylpyrrolidone was prepared so that To 10 parts by weight of this solution, 100 parts by weight of a copper fiber having a length of 2 mm and a wire diameter of 100 μm was mixed and stirred with a mixer. As a result, almost the entire amount of the solution adhered to the copper fibers, and each copper fiber was in a state of being almost entirely covered with the solution.

【００１７】次に、その中へさらに平均粒径３μｍの二
硫化モリブデン粉末１０重量部を混合し、ミキサーで十
分に攪拌して、銅繊維に付着した溶液層に二硫化モリブ
デン粉末をほぼ全量付着させた。そして１５０℃で２．
５時間加熱して２−Ｎ−メチルピロリドンを蒸発させ、
本実施例で使用する潤滑処理銅繊維を得た。この潤滑処
理銅繊維の拡大断面図を図１に示す。この潤滑処理銅繊
維は、銅繊維基体１と、銅繊維基体１表面に被覆された
厚さ約２μｍのポリアミドイミド層２と、ポリアミドイ
ミド層２に付着保持された二硫化モリブデン粉末３とか
ら構成されている。Next, 10 parts by weight of molybdenum disulfide powder having an average particle diameter of 3 μm was further mixed therein, and sufficiently stirred by a mixer to deposit almost the entire amount of molybdenum disulfide powder on the solution layer attached to the copper fibers. Let And at 150 ° C 2.
Heat for 5 hours to evaporate 2-N-methylpyrrolidone,
A lubricated copper fiber used in this example was obtained. An enlarged cross-sectional view of this lubricated copper fiber is shown in FIG. This lubricated copper fiber is composed of a copper fiber substrate 1, a polyamideimide layer 2 having a thickness of about 2 μm coated on the surface of the copper fiber substrate 1, and a molybdenum disulfide powder 3 adhered and held on the polyamideimide layer 2. Has been done.

【００１８】次に、アラミド繊維が１５重量％、チタン
酸カリウム繊維が１５重量％、上記の潤滑処理銅繊維が
１０重量％、カシューダストが１５重量％、酸化マグネ
シウムが１０重量％、硫酸バリウムが１５重量％、及び
フェノール樹脂が２０重量％の比率で混合し、予備成形
後金型内に配置して圧力２０ＭＰａ、温度１７０℃にて
加熱加圧成形し、熱処理後研磨して本実施例の摩擦材で
あるブレーキパッドを得た。 （比較例）アラミド繊維が１５重量％、チタン酸カリウ
ム繊維が１５重量％、無処理の銅繊維が１０重量％、カ
シューダストが１５重量％、酸化マグネシウムが１０重
量％、硫酸バリウムが１５重量％、及びフェノール樹脂
が２０重量％の比率で混合し、予備成形後金型内に配置
して圧力２０ＭＰａ、温度１７０℃にて加熱加圧成形
し、熱処理後研磨して比較例の摩擦材であるブレーキパ
ッドを得た。Next, 15% by weight of aramid fiber, 15% by weight of potassium titanate fiber, 10% by weight of the above-mentioned lubricated copper fiber, 15% by weight of cashew dust, 10% by weight of magnesium oxide, and 10% by weight of barium sulfate. 15% by weight and 20% by weight of a phenol resin were mixed, and after preforming, they were placed in a mold, heated and pressed at a pressure of 20 MPa and a temperature of 170 ° C., heat-treated and then polished, and then the composition of this example was used. A brake pad, which is a friction material, was obtained. Comparative Example 15% by weight aramid fiber, 15% by weight potassium titanate fiber, 10% by weight untreated copper fiber, 15% by weight cashew dust, 10% by weight magnesium oxide, 15% by weight barium sulfate. , And a phenol resin are mixed in a ratio of 20% by weight, and after preforming, they are placed in a mold, heated and pressure-molded at a pressure of 20 MPa and a temperature of 170 ° C., and heat-treated and polished to obtain a friction material of a comparative example. Got the brake pads.

【００１９】この比較例の摩擦材は、潤滑処理銅繊維の
代わりに無処理の銅繊維を用いていること以外は実施例
と同様であり、従来のブレーキパッドを代表する組成で
ある。 （試験）実施例と比較例のブレーキパッドをそれぞれフ
ルサイズダイナモメータに装着し、初期油圧４．９ＭＰ
ａ、ロータ回転数９００ｒｐｍ、試験時間５０時間の条
件で摩擦摺動させ、ロータの摩耗量（肉厚の最も厚い箇
所と最も薄い箇所の肉厚差）をそれぞれ測定した。結果
を図２に示す。 （評価）図２より、実施例のブレーキパッドでは比較例
に比べてロータの摩耗量が約１／４と格段に少なく、ロ
ータ攻撃性が格段に小さくなっていることが明らかであ
り、これは銅繊維に樹脂層を介して固体潤滑材粉末を付
着させた効果であることが明らかである。The friction material of this comparative example is the same as that of the example except that untreated copper fibers are used in place of the lubricated copper fibers, and has a composition representative of a conventional brake pad. (Test) The brake pads of the example and the comparative example were mounted on a full size dynamometer, respectively, and the initial hydraulic pressure was 4.9MP.
a, the rotor rotation speed was 900 rpm, and the friction time was slid under the test time of 50 hours, and the wear amount of the rotor (thickness difference between the thickest part and the thinnest part) was measured. The results are shown in Figure 2. (Evaluation) From FIG. 2, it is clear that the amount of wear of the rotor of the brake pad of the example is about 1/4, which is much smaller than that of the comparative example, and the rotor aggression is significantly reduced. It is clear that this is the effect of attaching the solid lubricant powder to the copper fibers through the resin layer.

【００２０】[0020]

【発明の効果】すなわち本発明の摩擦材によれば、金属
繊維や金属粉による相手材への攻撃性が小さく、かつ金
属繊維や金属粉への相手材の摩耗粉の付着が防止されて
いるので、相手材への攻撃性が一層小さくなっている。
したがって相手材の摩耗が防止され、ブレーキ振動の発
生などの不具合を防止することができる。According to the friction material of the present invention, the aggressiveness of the metal fiber or the metal powder to the mating material is small, and the abrasion powder of the mating material is prevented from adhering to the metal fiber or the metal powder. Therefore, the aggression to the opponent material is further reduced.
Therefore, wear of the mating member is prevented, and problems such as brake vibration can be prevented.

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

【図１】本発明の一実施例の摩擦材に用いた潤滑処理銅
繊維の拡大断面図である。FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of a lubricated copper fiber used in a friction material according to an embodiment of the present invention.

【図２】本発明の一実施例の摩擦材と比較例の摩擦材に
よるロータの摩耗量を示す棒グラフである。FIG. 2 is a bar graph showing the amount of wear of the rotor by the friction material of one example of the present invention and the friction material of the comparative example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１：繊維基体 ２：ポリアミドイミド層（樹脂
層） ３：二硫化モリブデン粉末（固体潤滑材粉末）1: Fiber substrate 2: Polyamideimide layer (resin layer) 3: Molybdenum disulfide powder (solid lubricant powder)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 繊維基材と、金属繊維又は金属粉と、結
合剤とを含む摩擦材において、 該金属繊維又は該金属粉は金属製の基体と該基体の周囲
に被覆された樹脂層と該樹脂層の少なくとも表面に保持
された固体潤滑材粉末とから構成されたことを特徴とす
る摩擦材。1. A friction material comprising a fiber base material, a metal fiber or a metal powder, and a binder, wherein the metal fiber or the metal powder comprises a metal base and a resin layer coated around the base. A friction material comprising a solid lubricant powder held on at least the surface of the resin layer.