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JPH08291223A - Friction material - Google Patents

Friction material

Info

Publication number
JPH08291223A
JPH08291223A JP9818695A JP9818695A JPH08291223A JP H08291223 A JPH08291223 A JP H08291223A JP 9818695 A JP9818695 A JP 9818695A JP 9818695 A JP9818695 A JP 9818695A JP H08291223 A JPH08291223 A JP H08291223A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
friction material
fiber
friction
wear
potassium titanate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9818695A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Norio Misawa
紀雄 三澤
Masuo Yamashita
益男 山下
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.)
Aisin Chemical Co Ltd
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
Aisin Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aisin Seiki Co Ltd, Aisin Chemical Co Ltd filed Critical Aisin Seiki Co Ltd
Priority to JP9818695A priority Critical patent/JPH08291223A/en
Publication of JPH08291223A publication Critical patent/JPH08291223A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 苛酷な使用条件下での摩擦材と相手材の過大
な摩耗を共に抑制する。 【構成】 繊維基材と、樹脂結合剤と、固体潤滑剤等の
充填剤とを含む摩擦材であって、繊維基材として、鉄分
を含有するチタン酸カリウム繊維またはウィスカを含む
と共に、固体潤滑剤として、摩擦材全体に対して0.7
〜2.5体積%の三硫化アンチモンを含む。三硫化アン
チモンの配合割合が比較的少ないので、苛酷な使用条件
下(200km/hに近い速度で制動を繰返した場合
等)の相手材の過大な摩耗を抑制することができ、ま
た、耐熱強度が特に高い鉄分を含有するチタン酸カリウ
ム繊維またはウィスカの使用によって、摩擦材自体の過
大な摩耗も良好なレベルに抑制することができる。な
お、アブレッシブ剤は粒径が小さいものが好ましい。
(57) [Summary] [Purpose] To prevent excessive wear of the friction material and the mating material under severe operating conditions. A friction material comprising a fibrous base material, a resin binder, and a filler such as a solid lubricant. The fibrous base material contains iron-containing potassium titanate fibers or whiskers and has a solid lubrication property. As an agent, 0.7 for the whole friction material
~ 2.5 vol% antimony trisulfide. Since the compounding ratio of antimony trisulfide is relatively small, it is possible to suppress excessive wear of the mating material under severe usage conditions (such as repeated braking at a speed close to 200 km / h), and heat resistance. By using potassium titanate fibers or whiskers containing a particularly high iron content, excessive wear of the friction material itself can be suppressed to a good level. It is preferable that the abrasive has a small particle size.

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、自動車等のディスクブ
レーキパッド、ドラムブレーキライニング、またはクラ
ッチフェーシング等として使用される摩擦材に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a friction material used as a disc brake pad, a drum brake lining, a clutch facing or the like of an automobile or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】自動車のディスクブレーキパッド、ドラ
ムブレーキシュー等として使用される摩擦材は、その相
手材であるディスクロータ、ブレーキドラムと摩擦係合
し、運動エネルギーを熱エネルギーに変える重要な役割
を担っている。そのため、摩擦材は十分な摩擦係数を有
するだけでなく、制動時には常に熱が発生し高温となる
ため、そのような熱に対する高い強度と耐摩耗性とを有
することが必要である。また、その摩擦係数は、その熱
による温度変化に対しても変化が少なく安定したもので
あることも必要である。更には、相手材に対する攻撃性
が少ないこと、ノイズ(ブレーキ鳴き)やジャダーの発
生が少ないこと等も重要であり、摩擦材に求められる特
性は多項目に亘っている。
2. Description of the Related Art Friction materials used as disc brake pads, drum brake shoes, etc. of automobiles play an important role in converting kinetic energy into heat energy by frictionally engaging with the disc rotor and brake drum which are the mating members. I carry it. Therefore, the friction material has not only a sufficient coefficient of friction, but also heat is constantly generated at the time of braking and has a high temperature. Therefore, it is necessary that the friction material has high strength against such heat and wear resistance. Further, the friction coefficient is required to be stable with little change due to the temperature change due to the heat. Furthermore, it is important that the aggression against the mating material is small and that the noise (brake squeal) and the occurrence of judder are small. Therefore, the characteristics required for the friction material cover many items.

【0003】そこで、従来から、これらの各種の特性を
満足するために、摩擦材は多くの材料からなる複合材と
して構成されている。即ち、摩擦材は、繊維状の材料か
らなる成分であって骨格を形成する繊維基材と、この繊
維基材を結合保持する樹脂成分からなる樹脂結合剤と、
粉末状の材料からなる成分であって、これらの繊維と結
合剤とのマトリックス中に分散し充填される各種の充填
剤とから形成されている。そして、この充填剤成分とし
ては、主に耐摩耗性と耐熱性を向上するための硫酸バリ
ウム、炭酸カルシウム等の体質充填剤、カシューダスト
等の摩擦調整剤、摩擦係数を向上するアブレッシブ剤、
及びその他の添加剤等が使用され、更にこれらに加えて
固体潤滑剤が一般に用いられている。
Therefore, in order to satisfy these various characteristics, the friction material has conventionally been constructed as a composite material composed of many materials. That is, the friction material is a fiber base material that is a component made of a fibrous material and forms a skeleton, and a resin binder made of a resin component that bonds and holds the fiber base material,
It is a component made of a powdery material and is formed from various fillers which are dispersed and filled in a matrix of these fibers and a binder. And, as the filler component, mainly barium sulfate for improving wear resistance and heat resistance, constitutional fillers such as calcium carbonate, friction modifiers such as cashew dust, abrasive agents for improving the friction coefficient,
In addition to these, solid lubricants are generally used.

【0004】この固体潤滑剤は、その潤滑性によって摩
擦係数の熱的安定性を確保すると共に、摩擦材の耐摩耗
性を高めるために用いられる。そして、このような固体
潤滑剤としては、従来から、天然鱗状黒鉛等の各種の黒
鉛(グラファイト)が最も一般に使用されている。た
だ、この黒鉛単独では特に高負荷時(高温時)の潤滑性
が十分ではないため、固体潤滑剤として、この黒鉛と共
に金属硫化物である三硫化アンチモンSb2 3 を併用
することも従来から一般に知られている。なお、この三
硫化アンチモンは高負荷時(高温時)の熱により硬質の
皮膜を摩擦材表面に形成し、それによって摩擦材を保護
しその耐摩耗性を向上するものであり、一般に、摩擦材
全体に対して少くとも3体積%、通常は、5体積%以上
の割合で配合される。
This solid lubricant is used to ensure the thermal stability of the friction coefficient by its lubricity and to improve the wear resistance of the friction material. As such a solid lubricant, various types of graphite (graphite) such as natural scaly graphite have been most commonly used. However, since this graphite alone does not have sufficient lubricity especially under high load (at high temperature), it has been conventionally used to use antimony trisulfide Sb 2 S 3 which is a metal sulfide together with this graphite as a solid lubricant. Is generally known. In addition, this antimony trisulfide forms a hard film on the surface of the friction material by heat under high load (at high temperature), thereby protecting the friction material and improving its wear resistance. It is blended in a proportion of at least 3% by volume, usually 5% by volume or more based on the whole.

【0005】なお、このように三硫化アンチモンを使用
した摩擦材については、例えば、特開平1−29503
5号公報に開示のものがある。ここでは、主にベーパー
ロックとフェードの防止のために、特定の耐熱性の樹脂
結合剤を用いると共に、三硫化アンチモンを摩擦材全体
の5〜20重量%の割合で配合している。また、特開平
6−129455号公報に開示の摩擦材においては、硫
化鉄と共に、5〜10体積%の三硫化アンチモンが配合
されている。
A friction material using antimony trisulfide as described above is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 1-29503.
There is one disclosed in Japanese Patent No. Here, in order to prevent vapor lock and fade mainly, a specific heat-resistant resin binder is used, and antimony trisulfide is mixed in a proportion of 5 to 20% by weight of the whole friction material. Further, in the friction material disclosed in JP-A-6-129455, 5 to 10% by volume of antimony trisulfide is mixed with iron sulfide.

【0006】また、繊維状の材料からなる繊維基材は、
摩擦材の骨格を形成し、これに適度な多孔性を付与する
と共に摩擦材全体の強度と弾性を与えるものであり、摩
擦材の基材として重要な成分である。そして、このよう
な繊維基材としては、古くは石綿繊維(アスベスト)が
用いられていたが、近年ではこの石綿繊維に替えてそれ
以外の種々の繊維材料が使用されている。その一つの例
は、スチール(炭素鋼)繊維である。しかし、このスチ
ール繊維を繊維基材の主材として用いた摩擦材(セミメ
タリック系摩擦材)は、耐熱性、耐摩耗性に優れ、また
比較的高い摩擦係数を得ることができる等の長所を有す
るが、その反面、重量が重く、また錆びたり、更には同
種のスチールからなる相手材を損傷し、摩耗させ易いと
いう不具合を有している。
A fiber base material made of a fibrous material is
It forms the skeleton of the friction material, imparts appropriate porosity to it, and imparts strength and elasticity to the entire friction material, and is an important component as a base material of the friction material. Asbestos fibers (asbestos) have been used as such a fiber substrate in the past, but in recent years, various other fiber materials have been used in place of the asbestos fibers. One example is steel (carbon steel) fibers. However, the friction material (semi-metallic friction material) using this steel fiber as the main material of the fiber base material has advantages such as excellent heat resistance and wear resistance, and a relatively high friction coefficient. However, on the other hand, it has a drawback that it is heavy, rusts, and damages a counterpart material made of the same kind of steel and is easily worn.

【0007】そのため最近では、繊維基材としてスチー
ル繊維を用いない、または用いてもその配合量が少な
い、所謂、非スチール系摩擦材、または低スチール系摩
擦材が、摩擦材の主流となっている。そして、この非ス
チール系(及び低スチール系)摩擦材では、繊維基材と
しては、アラミド繊維等の各種の有機繊維、ガラス繊
維、チタン酸カリウム繊維またはウィスカ等の各種の無
機繊維、銅繊維、真鍮繊維等の非鉄金属繊維等が用いら
れている。これらの中でも最も代表的なものは、軽量な
有機繊維の中でも耐熱性が特に高いアラミド繊維と、相
手材攻撃性が少ないにもかかわらず耐摩耗性に優れたチ
タン酸カリウム繊維またはウィスカである。
Therefore, in recent years, so-called non-steel type friction materials or low steel type friction materials, in which steel fibers are not used as the fiber base material or the compounding amount thereof is small even when used, have become the mainstream of friction materials. There is. In this non-steel (and low steel) friction material, as the fiber base material, various organic fibers such as aramid fibers, glass fibers, various inorganic fibers such as potassium titanate fibers or whiskers, copper fibers, Non-ferrous metal fibers such as brass fibers are used. The most representative of these are aramid fibers, which have particularly high heat resistance among the light weight organic fibers, and potassium titanate fibers or whiskers, which have excellent abrasion resistance despite having a low attacking property of the mating material.

【0008】また、これらの繊維材料は、その1種類の
みでは石綿繊維の代替となる十分な性能が得られないた
め、複数種が組合わされて一般に使用されている。更
に、それらの非スチール系繊維基材には、摩擦材の摩擦
係数を高めるために、研磨性の硬質無機繊維を併用する
ことが一般的である。この研磨性硬質無機繊維は、モー
ス硬度において一般に4以上の硬度(ただし、モース硬
度4であるチタン酸カリウム繊維またはウイスカよりも
高い硬度)を有するものであり、具体的には、スラグウ
ール、ロックウール、またはセラミック繊維等が使用さ
れている。
[0008] Further, these fiber materials are generally used in combination of a plurality of kinds because only one kind of them cannot obtain sufficient performance as a substitute for asbestos fiber. Further, in order to increase the friction coefficient of the friction material, it is common to use abrasive inorganic hard inorganic fibers together with these non-steel fiber base materials. The abrasive hard inorganic fiber generally has a Mohs hardness of 4 or more (provided that the Mohs hardness is higher than potassium titanate fibers or whiskers having a Mohs hardness of 4), specifically, slag wool, rock. Wool or ceramic fiber is used.

【0009】なお、摩擦材の繊維基材として使用される
チタン酸カリウム繊維またはウイスカについて、本出願
人の先の出願にかかる特開平3−237184号公報に
は、鉄分を含有するものの使用が開示されている。即
ち、このチタン酸カリウム繊維またはウイスカは、不純
物としての鉄分を金属換算で0.1〜2.0重量%程度
含有するものであり、鉄分を含有しない純粋なチタン酸
カリウム繊維またはウイスカに比べて特に耐熱強度が高
い。そのため、これを繊維基材の少なくとも一部として
使用することにより、特に高温下における耐摩耗性を向
上することができる。
Regarding the potassium titanate fiber or whisker used as the fiber base material of the friction material, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-237184 filed by the applicant of the present application discloses the use of an iron-containing material. Has been done. That is, this potassium titanate fiber or whisker contains iron as an impurity in an amount of about 0.1 to 2.0% by weight in terms of metal, and compared with pure potassium titanate fiber or whisker containing no iron. Particularly high heat resistance. Therefore, by using this as at least a part of the fiber base material, it is possible to improve the wear resistance especially at a high temperature.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところで最近では、一
般の乗用自動車も高速化、高出力化が進み、制動条件も
それに伴なってますます苛酷になる傾向にある。そし
て、例えば、欧州におけるアウトバーンの走行では、時
速200km、またはそれに近い速度で制動が繰返され
るような場合も増加している。また、最近では乗用車の
レースもしばしば行われるようになり、そのような場合
にも苛酷な制動が繰返して行われる。そのため、ディス
クブレーキパッド等の摩擦材についても、そのような苛
酷な条件で使用されることも考慮したものであることが
必要になってきている。
[Problems to be Solved by the Invention] By the way, recently, general passenger cars are also becoming faster and higher in output, and the braking conditions tend to become more severe accordingly. And, for example, in the case of running an autobahn in Europe, the number of cases in which braking is repeated at a speed of 200 km / h or a speed close to 200 km / h is increasing. In recent years, racing of passenger cars has become popular, and even in such a case, severe braking is repeatedly performed. Therefore, it has become necessary to consider the use of friction materials such as disc brake pads under such severe conditions.

【0011】そして、摩擦材がそのような苛酷な条件で
使用される場合、先ず問題となるのはその過大な摩耗で
ある。つまり、摩擦材の摩耗が苛酷な制動条件で発生す
る高熱によって累加的に増大し、通常時よりも摩耗量が
過大に増加することである。この傾向は、耐熱性が高い
とは言え、高熱に対しては比較的弱いアラミド繊維等の
有機繊維を含む非スチール系摩擦材の場合に特に著し
い。そこで、このような苛酷な条件で使用される摩擦材
の場合には、前述のように、固体潤滑材としての三硫化
アンチモンSb2 3 を比較的多く配合して、その過大
な摩耗を抑制することが考えられる。
When the friction material is used under such severe conditions, the first problem is its excessive wear. That is, the wear of the friction material is cumulatively increased by the high heat generated under the severe braking condition, and the wear amount is excessively increased as compared with the normal time. This tendency is particularly remarkable in the case of a non-steel friction material containing organic fibers such as aramid fibers, which have relatively high heat resistance but are relatively weak against high heat. Therefore, in the case of a friction material used under such severe conditions, as described above, a relatively large amount of antimony trisulfide Sb 2 S 3 as a solid lubricant is blended to suppress excessive wear. It is possible to do it.

【0012】ところが、そのように三硫化アンチモンを
比較的多く配合した摩擦材を実際に作製し試験してみる
と、苛酷な使用条件下での摩擦材の過大な摩耗は抑制す
ることができるが、それと共に新たな不具合が生じるこ
とが見出された。それは、ブレーキディスク等の相手材
の摩耗が過大に増加することである。そして、そのよう
な相手材の過大な摩耗は単に好ましくないというばかり
でなく、ノイズやジャダの発生原因となるものでもあ
る。
However, when a friction material containing a relatively large amount of antimony trisulfide is actually manufactured and tested, excessive wear of the friction material under severe operating conditions can be suppressed. It was found that a new defect would occur with it. That is, the wear of the mating material such as the brake disc excessively increases. Then, such excessive wear of the mating material is not only unfavorable, but also causes noise and judder.

【0013】そこで、本発明は、苛酷な条件で使用した
場合の摩擦材自体と相手材の過大な摩耗を共に抑制する
ことができる摩擦材の提供を課題とするものである。
[0013] Therefore, an object of the present invention is to provide a friction material capable of suppressing excessive wear of the friction material itself and the counterpart material when used under severe conditions.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、苛酷な使
用条件で生じる上記の相手材の過大な摩耗について検討
した結果、その原因が三硫化アンチモンSb2 3 にあ
り、そのため、それの配合割合を少なくすればその相手
材の過大な摩耗は抑制できることを見出した。しかし、
それによって摩擦材自体の摩耗は逆に増加することにな
る。そこで、本発明者等は、前述の鉄分を含有するチタ
ン酸カリウム繊維またはウィスカに着目して更に試験と
検討を重ねた結果、三硫化アンチモンの配合を比較的少
ない所定の割合とすると共に、繊維基材の少くとも一部
としてそのチタン酸カリウム繊維またはウィスカを使用
することによって、苛酷な使用条件下での摩擦材と相手
材の過大な摩耗を共に抑制することができることを見出
し、また確認した。
DISCLOSURE OF THE INVENTION As a result of examining the excessive wear of the above-mentioned mating material which occurs under severe usage conditions, the present inventors found that the cause is antimony trisulfide Sb 2 S 3 , and therefore It was found that excessive wear of the mating material can be suppressed by reducing the compounding ratio of. But,
As a result, the wear of the friction material itself increases. Therefore, the inventors of the present invention conducted further tests and studies focusing on the above-mentioned iron titanate-containing potassium titanate fiber or whisker, and as a result, the antimony trisulfide content was set to a relatively small predetermined ratio and the fiber was added. It was found and confirmed that by using the potassium titanate fiber or whiskers as at least a part of the base material, it is possible to suppress both excessive wear of the friction material and the counterpart material under severe use conditions. .

【0015】即ち、本発明にかかる摩擦材は、繊維基材
と、樹脂結合剤と、固体潤滑剤等の充填剤とを含む摩擦
材であって、繊維基材として、鉄分を含有するチタン酸
カリウム繊維またはウィスカを含むと共に、固体潤滑剤
として、摩擦材全体に対して0.7〜2.5体積%の三
硫化アンチモンを含むものである。
That is, the friction material according to the present invention is a friction material containing a fiber base material, a resin binder, and a filler such as a solid lubricant, and the titanic acid containing iron is used as the fiber base material. In addition to containing potassium fibers or whiskers, the solid lubricant contains 0.7 to 2.5% by volume of antimony trisulfide based on the whole friction material.

【0016】[0016]

【作用】三硫化アンチモンSb2 3 は、高負荷時に発
生する高熱によって化学変化して摩擦材表面に硬い皮膜
を形成し、摩擦材を保護しその耐摩耗性を向上する。そ
のため、これを配合することによって、苛酷な条件で使
用された場合の摩擦材の摩耗の過大な増大を抑制し防止
することができる。しかしこの場合、三硫化アンチモン
の配合割合が多いと、逆に相手材の摩耗量が過大に増加
する。この理由は、その三硫化アンチモンにより形成さ
れる皮膜が非常に硬いものであるために研磨剤として働
き、相手材を攻撃してこれを研削するためであると考え
られる。しかも、この相手材の攻撃性は、摩擦材の過大
な摩耗の場合と同様に、苛酷な使用条件下での高熱によ
って累乗的に高められるため、相手材に過大な摩耗とな
って生じるものと考えられる。
The antimony trisulfide Sb 2 S 3 chemically changes due to the high heat generated at the time of high load to form a hard film on the surface of the friction material to protect the friction material and improve its wear resistance. Therefore, by compounding this, it is possible to suppress and prevent an excessive increase in wear of the friction material when used under severe conditions. However, in this case, if the blending ratio of antimony trisulfide is high, the wear amount of the mating material increases excessively. It is considered that this is because the film formed of antimony trisulfide is so hard that it acts as an abrasive and attacks the mating material to grind it. Moreover, since the aggressiveness of this mating material is raised exponentially by the high heat under severe usage conditions, as in the case of excessive wear of the friction material, it is assumed that the mating material will become excessively worn. Conceivable.

【0017】本発明にかかる摩擦材においては、この三
硫化アンチモンの配合割合を比較的少なくし、摩擦材全
体に対して0.7〜2.5体積%の割合としているの
で、後述する実施例からも分かるように、苛酷な使用条
件下での相手材の過大な摩耗を抑制することができる。
また、繊維基材として含まれる鉄分を含有するチタン酸
カリウム繊維またはウィスカは、特に耐熱強度が高いた
め、高温時の耐摩耗性に優れている(ただし、相手材攻
撃性は少ない)。そのため、三硫化アンチモンの配合割
合を少なくしたことによる摩擦材自体の耐摩耗性の低下
は、このチタン酸カリウム繊維またはウィスカの配合に
よって補われるので、苛酷な使用条件下での摩擦材自体
の過大な摩耗を抑制することができる。こうして、苛酷
な条件で使用した場合の摩擦材自体と相手材の過大な摩
耗を共に抑制することができる。
In the friction material according to the present invention, the mixing ratio of this antimony trisulfide is relatively small, and the ratio is 0.7 to 2.5% by volume with respect to the whole friction material. As can be seen from the above, it is possible to suppress excessive wear of the mating material under severe usage conditions.
Further, the potassium titanate fiber or whisker containing iron contained as the fiber base material has particularly high heat resistance and therefore has excellent wear resistance at high temperatures (however, the attacking property of the mating material is small). Therefore, the decrease in the wear resistance of the friction material itself due to the reduction of the compounding ratio of antimony trisulfide is compensated by the composition of this potassium titanate fiber or whisker, so that the friction material itself under the severe use condition becomes excessive. Wear can be suppressed. In this way, it is possible to suppress both excessive wear of the friction material itself and the counterpart material when used under severe conditions.

【0018】以下、本発明にかかる摩擦材の各成分、即
ち、繊維基材、樹脂結合剤、及び充填剤について更に詳
細に説明する。
Hereinafter, each component of the friction material according to the present invention, that is, the fiber base material, the resin binder, and the filler will be described in more detail.

【0019】繊維基材、即ち、摩擦材の骨格を形成する
繊維状の成分である繊維基材としては、上記のように、
鉄分を含有するチタン酸カリウム繊維またはウィスカが
少くとも一部として用いられる。ここで、その鉄分の含
有量は金属換算で0.1〜2.0重量%程度が好まし
い。この鉄分は不純物として含まれるものであるが(そ
のため、この繊維またはウィスカは淡黄色を呈してい
る)、これが多いほど一般に耐熱性は高まり、高温下で
の耐摩耗性が向上する。しかし、逆に機械的強度(引張
り、曲げ強度)は低下する傾向がある。そのため、この
鉄分の含有量は、耐熱性が有効に向上されるために少く
とも0.1重量%以上であることが好ましいが、2.0
重量%を限度とすることが好ましい。
The fibrous base material, that is, the fibrous base material which is a fibrous component forming the skeleton of the friction material, is as described above.
Potassium titanate fibers or whiskers containing iron are used as at least part. Here, the iron content is preferably about 0.1 to 2.0% by weight in terms of metal. Although this iron content is contained as an impurity (therefore, this fiber or whisker has a light yellow color), the more it is, the higher the heat resistance is in general, and the higher the wear resistance at high temperature is. However, conversely, the mechanical strength (tensile strength, bending strength) tends to decrease. Therefore, the iron content is preferably at least 0.1% by weight or more in order to effectively improve the heat resistance, but 2.0
It is preferable to limit the amount by weight.

【0020】そして、この鉄分を含有するチタン酸カリ
ウム繊維またはウィスカは、苛酷な条件での使用時(高
熱時)の摩擦材の耐摩耗性を十分に高め、その過大な摩
耗を防止するために、摩擦材全体に対して一般に5体積
%以上の割合で配合することが好ましい。なお、その配
合割合の上限は特に限定されるものではなく、繊維基材
として単独で使用する場合を含めて、一般に35体積%
までの割合で使用することができる。しかし、このチタ
ン酸カリウム繊維またはウィスカ単独では摩擦材として
要求される特性の全てを満たすことは困難であるため、
これを他の繊維材料と組合わせて使用することが好まし
い。
The iron titanate-containing potassium titanate fiber or whisker sufficiently enhances the wear resistance of the friction material when used under harsh conditions (high heat) and prevents excessive wear. Generally, it is preferable to mix the friction material in a proportion of 5% by volume or more. The upper limit of the blending ratio is not particularly limited, and is generally 35% by volume, including the case of using it alone as a fiber base material.
It can be used in proportions up to. However, since it is difficult to satisfy all the properties required as a friction material with this potassium titanate fiber or whiskers alone,
It is preferably used in combination with other fibrous materials.

【0021】そのような繊維材料としては、アラミド繊
維、ノボロイド繊維、ナイロン繊維、レーヨン繊維等の
有機繊維、カーボン繊維、ガラス繊維等の無機繊維また
はウィスカ、銅繊維、真鍮繊維等の金属繊維等を挙げる
ことができる。また、チタン酸カリウム繊維またはウィ
スカも含めてこれらの繊維材料が非研磨性(相手材攻撃
性が無いか、または少ない)であるのに対し、研磨性の
硬質無機繊維も使用することができる。
Examples of such fiber materials include organic fibers such as aramid fibers, novoloid fibers, nylon fibers and rayon fibers, inorganic fibers such as carbon fibers and glass fibers, or metal fibers such as whiskers, copper fibers and brass fibers. Can be mentioned. Further, while these fibrous materials including potassium titanate fibers or whiskers are non-abrasive (there is no or little aggression against the mating material), abrasive hard inorganic fibers can also be used.

【0022】この研磨性硬質無機繊維は、粉末状である
アブレッシブ剤を繊維状にしたものに相当し、モース硬
度が4であるチタン酸カリウム繊維またはウィスカより
も高い硬度、したがって4.5以上のモース硬度を有す
るものである。具体的には、スラグウール、ロックウー
ル、アルミナ−シリカ系繊維、シリカ繊維、アルミナ繊
維、炭化物または窒化物繊維またはウィスカ等が挙げら
れる。そして、これらの研磨性硬質無機繊維の配合によ
って、アブレッシブ剤と同様に摩擦材の摩擦係数を高
め、また相手材の表面を清浄化することができるだけで
なく、摩擦材の強度、耐熱性、耐摩耗性等を向上するこ
とができる。なお、この研磨性硬質無機繊維としては、
繊維径が小さいほど相手材攻撃性が少ないため、スラグ
ウールやロックウール等の平均粒径が5.0μm以上で
あるものよりは、平均繊維径が1.0〜4.5μmのア
ルミナ−シリカ系繊維等のセラミック繊維またはウィス
カを用いることが特に好ましい。また、この研磨性硬質
無機繊維の配合割合は任意であるが、一般に繊維基材全
体に対して5〜50体積%程度の割合とすることができ
る。
This abrasive hard inorganic fiber corresponds to a fibrous form of an abrasive agent in powder form, and has a hardness higher than that of potassium titanate fiber or whisker having a Mohs hardness of 4, and therefore 4.5 or more. It has a Mohs hardness. Specific examples thereof include slag wool, rock wool, alumina-silica fiber, silica fiber, alumina fiber, carbide or nitride fiber, and whisker. And, by blending these abrasive hard inorganic fibers, not only can the friction coefficient of the friction material be increased similarly to the abrasive agent, and the surface of the mating material can be cleaned, but the strength, heat resistance and resistance of the friction material can be improved. Wearability and the like can be improved. As the abrasive hard inorganic fiber,
Since the smaller the fiber diameter, the less aggressive the mating material is, the alumina-silica system having an average fiber diameter of 1.0 to 4.5 μm is more preferable than those having an average particle diameter of 5.0 μm or more such as slag wool and rock wool. It is especially preferred to use ceramic fibers such as fibers or whiskers. The compounding ratio of the abrasive hard inorganic fiber is arbitrary, but generally it can be about 5 to 50% by volume with respect to the entire fiber base material.

【0023】そして、繊維基材の好ましい一例として
は、アラミド繊維または他の耐熱性有機繊維と、上記の
鉄分を含有するチタン酸カリウム繊維またはウィスカ
と、研磨性硬質無機繊維との組合わせを挙げることがで
きる。これによれば、強度、重量、耐熱性等においてバ
ランスの取れた摩擦材を得ることができる。また、この
繊維基材の組合わせには、摩擦材の熱伝導性を適度に調
整し耐フェード性を向上するために、銅繊維等の非鉄金
属繊維を更に加えることもできる。
A preferred example of the fiber base material is a combination of aramid fiber or other heat resistant organic fiber, potassium titanate fiber or whisker containing iron as described above, and abrasive hard inorganic fiber. be able to. According to this, it is possible to obtain a friction material that is well balanced in strength, weight, heat resistance and the like. In addition, non-ferrous metal fibers such as copper fibers may be further added to the combination of the fiber base materials in order to appropriately adjust the thermal conductivity of the friction material and improve the fade resistance.

【0024】また、上記の例は摩擦材を非スチール系摩
擦材として形成する場合の例であるが、繊維基材として
は、スチール繊維またはステンレススチール繊維を使用
することもできる。そして、このスチール繊維を繊維基
材の主材として用いた場合には摩擦材がセミメタリック
系摩擦材として形成されるが、この場合、繊維基材の一
部として配合される上記の鉄分を含有するチタン酸カリ
ウム繊維またはウィスカは、摩擦材自体の耐摩耗性を高
めると言うよりは、むしろ相手材の摩耗を抑制するよう
に働く。
Although the above example is an example of forming the friction material as a non-steel type friction material, steel fiber or stainless steel fiber may be used as the fiber base material. When this steel fiber is used as the main material of the fiber base material, the friction material is formed as a semi-metallic friction material, but in this case, it contains the above-mentioned iron component blended as a part of the fiber base material. The potassium titanate fiber or whisker that acts does not increase the wear resistance of the friction material itself, but rather acts to suppress the wear of the mating material.

【0025】次に、樹脂結合剤としては、フェノール樹
脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド系樹脂、
ポリエステル系樹脂、或いはSBR等のゴム等を使用す
ることができる。これらの中でも、フェノール樹脂また
はその変性物が最も一般に使用されるものでもあり好適
である。なおこのフェノール樹脂は、一般に粉末(ノボ
ラック型)として用いられる。
Next, as the resin binder, phenol resin, melamine resin, epoxy resin, polyimide resin,
A polyester resin, rubber such as SBR, or the like can be used. Among these, the phenol resin or its modified product is the most commonly used one and is preferable. This phenol resin is generally used as a powder (novolak type).

【0026】また、粉末状成分である充填剤としては、
上記の三硫化アンチモンに加えて、黒鉛(グラファイ
ト)等の他の固体潤滑剤、硫酸バリウム、炭酸カルシウ
ム等の体質充填剤、カシューダスト或いは他の有機高分
子粉体等の有機ダスト、主に熱伝導性を向上するための
銅粉、亜鉛粉、真鍮粉等の金属粉、アブレッシブ剤、及
びその他の添加剤を使用することができる。
As the filler which is a powdery component,
In addition to the above antimony trisulfide, other solid lubricants such as graphite, body fillers such as barium sulfate and calcium carbonate, organic dust such as cashew dust and other organic polymer powders, mainly heat Metal powders such as copper powder, zinc powder, and brass powder for improving conductivity, abrasive agents, and other additives can be used.

【0027】ここで、三硫化アンチモンSb2 3 は、
前述のように、特に高負荷条件下での摩擦材の耐摩耗性
を高める。そのため、この三硫化アンチモンは、主に低
負荷、中負荷条件下での耐摩耗性を向上するための黒鉛
と共に一般に使用される。ただし、その配合割合は0.
7〜2.5体積%である。0.7体積%よりも少ない
と、特に高負荷条件下での摩擦材の摩耗量が過大にな
り、また、鉄分を含有するチタン酸カリウム繊維または
ウィスカ等を配合することによっても、その摩擦材の過
大な摩耗を抑制することが困難となる。また、逆に、
2.5体積%より多いと、相手材の摩耗量が過大に増加
する。
Here, the antimony trisulfide Sb 2 S 3 is
As described above, the wear resistance of the friction material is enhanced especially under high load conditions. Therefore, this antimony trisulfide is generally used together with graphite for improving wear resistance mainly under low load and medium load conditions. However, the mixing ratio is 0.
It is 7 to 2.5% by volume. If it is less than 0.7% by volume, the amount of wear of the friction material becomes excessive under particularly high load conditions, and the friction material can be prepared by blending iron-containing potassium titanate fiber or whiskers. It becomes difficult to suppress the excessive wear of. On the contrary,
If it is more than 2.5% by volume, the amount of wear of the mating material increases excessively.

【0028】また、摩擦材の摩擦係数を高めるためのア
ブレッシブ剤としては、一般にモース硬度が5以上の硬
質無機粉体を使用することができ、具体的には、シリカ
粉、アルミナ粉、酸化ジルコニウム、ケイ酸ジルコニウ
ム等を挙げることができる。そして、これらのアブレッ
シブ剤は、その任意の1種を単独で、または2種以上を
組合わせて使用することができるが、繊維基材として研
磨性硬質無機繊維が用いられる場合には、むしろ補助的
に使用される。即ち、研磨性硬質無機繊維の配合による
摩擦係数の向上は、その配合割合を増加してもある限度
を越えると頭打ち状態となるために、アブレッシブ剤は
それを補うために使用される。
As the abrasive agent for increasing the friction coefficient of the friction material, hard inorganic powder having a Mohs hardness of 5 or more can be generally used. Specifically, silica powder, alumina powder, zirconium oxide can be used. , Zirconium silicate and the like. These abrasives may be used alone or in combination of two or more thereof, but when abrasive hard inorganic fibers are used as the fiber base material, they are rather auxiliary. Is used for. In other words, the improvement of the friction coefficient due to the addition of the hard abrasive inorganic fiber is in a capped state if the content exceeds a certain limit even if the mixing ratio is increased. Therefore, the abrasive is used to supplement it.

【0029】ただし、このようなアブレッシブ剤は、摩
擦材が特に苛酷な条件で使用される場合には、その研磨
性が高熱下で累乗的に高められるため、相手材の過大な
摩耗を引起こす原因ともなる。そのため、使用するアブ
レッシブ剤は、研磨性硬質無機繊維の場合と同様に、粒
径が小さいほど相手材攻撃性が少ないため好ましく、一
般に平均粒径が1〜10μm程度であることが好まし
い。また、その配合割合も比較的少ないことが好まし
く、研磨性硬質無機繊維と合わせた配合割合、即ち、摩
擦材中のモース硬度が4.5以上の成分の割合として、
3〜20体積%程度が好ましく、また3〜17体積%が
より好ましい。これによって、相手材の過大な摩耗をよ
り確実に抑制し防止することができる。
However, when the friction material is used under particularly severe conditions, the abrasiveness of the abrasive increases exponentially under high heat, causing excessive wear of the mating material. It can be a cause. Therefore, as in the case of the abrasive hard inorganic fiber, the abrasive used is preferably the smaller the particle size, the less the attacking property of the mating material, and generally the average particle size is preferably about 1 to 10 μm. Further, it is preferable that the blending ratio thereof is relatively small, and the blending ratio in combination with the abrasive hard inorganic fiber, that is, the ratio of the components having a Mohs hardness of 4.5 or more in the friction material,
It is preferably about 3 to 20% by volume, and more preferably 3 to 17% by volume. As a result, excessive wear of the mating material can be more reliably suppressed and prevented.

【0030】そして、以上の鉄分を含有するチタン酸カ
リウム繊維またはウィスカを含む繊維基材と、樹脂結合
材と、三硫化アンチモンを特定の割合で含む充填剤とか
らなる摩擦材は、通常の熱成形による方法によって、即
ち、それらの成分を混合し、その混合物を予備成形した
後、加熱加圧成形することによって、製造することがで
きる。
A friction material comprising the above-mentioned fiber base material containing potassium titanate fibers or whiskers containing iron, a resin binder, and a filler containing antimony trisulfide in a specific ratio is usually heat-treated. It can be produced by a molding method, that is, by mixing the components, preforming the mixture, and then heat-pressing.

【0031】[0031]

【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と共に説明す
る。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below together with comparative examples.

【0032】図1は本発明の実施例の摩擦材の配合組成
と評価試験結果とを示す表図である。また、図2は比較
例の摩擦材の配合組成と評価試験結果とを示す表図であ
る。
FIG. 1 is a table showing the composition of the friction material of the embodiment of the present invention and the evaluation test results. FIG. 2 is a table showing the composition of the friction material of the comparative example and the evaluation test results.

【0033】〔摩擦材(パッド)の作製〕図1に示す配
合組成(体積%)で、本発明の実施例1〜6の摩擦材を
作製した。また、これらの実施例との対比のために、図
2に示す配合組成(体積%)で比較例1〜6の摩擦材も
合わせて作製した。なお、これらの実施例及び比較例の
摩擦材は、具体的には、自動車のディスクブレーキ用パ
ッドとして具体化したものである。
[Preparation of Friction Material (Pad)] Friction materials of Examples 1 to 6 of the present invention were prepared with the compounding composition (volume%) shown in FIG. Further, for comparison with these examples, friction materials of Comparative Examples 1 to 6 were also produced with the compounding composition (volume%) shown in FIG. The friction materials of these examples and comparative examples are specifically embodied as a pad for a disc brake of an automobile.

【0034】図1のように、本発明の実施例1〜6の摩
擦材(ディスクブレーキパッド)は、繊維基材と、樹脂
結合剤と、充填剤とを含み形成されている。そして、摩
擦材の骨格を形成する繊維基材は、主材としてのアラミ
ド繊維15体積%と、耐熱強度と耐摩耗性を確保するた
めのチタン酸カリウムウィスカと、研磨性硬質無機繊維
であるセラミックウール10体積%と、銅繊維3体積%
とからなっている。なお、この研磨性硬質無機繊維とし
てのセラミックウールは、具体的にはシリカ−アルミナ
系のセラミック繊維(モース硬度6、平均繊維径2.1
μm、平均繊維長さ150μm)からなり、摩擦材の強
度、耐熱性、耐摩耗性を補うと共にその研磨性により摩
擦係数を高めるために配合されている。また、銅繊維は
摩擦材の熱伝導性を適度に高め、耐フェード性を向上す
るためのもので、むしろ添加剤として配合されている。
As shown in FIG. 1, the friction materials (disc brake pads) of Examples 1 to 6 of the present invention are formed by including a fiber base material, a resin binder, and a filler. The fibrous base material forming the skeleton of the friction material is 15% by volume of aramid fiber as a main material, potassium titanate whiskers for ensuring heat resistance and abrasion resistance, and ceramics which are abrasive hard inorganic fibers. 10% by volume of wool and 3% by volume of copper fiber
It consists of The ceramic wool as the abrasive hard inorganic fiber is specifically a silica-alumina ceramic fiber (Mohs hardness 6, average fiber diameter 2.1).
μm, average fiber length 150 μm), and is added to supplement the strength, heat resistance and wear resistance of the friction material and to increase the friction coefficient due to its abrasiveness. Further, the copper fiber is for increasing the thermal conductivity of the friction material to an appropriate degree and for improving the fade resistance, and is rather added as an additive.

【0035】ここで、チタン酸カリウムウィスカとして
は、鉄分の含有量が異なるA,B,C3種類が使用され
ている。即ち、チタン酸カリウムウィスカAは金属換算
で1.0体積%の鉄分を含有するものであり、またチタ
ン酸カリウムウィスカBは同じく金属換算で0.4体積
%の鉄分を含有するものであり、更にチタン酸カリウム
ウィスカCは鉄分(及びその他の成分)をほとんど含ま
ないものである: [チタン酸カリウムウィスカA,B,Cの鉄分含有量] A=1.0wt% B=0.4wt% C=0.0wt% そして、実施例1と実施例4〜6ではチタン酸カリウム
ウィスカAを15体積%、実施例2ではチタン酸カリウ
ムウィスカBを15体積%配合した。また、実施例3で
はチタン酸カリウムウィスカAと鉄分を含まないチタン
酸カリウムウィスカCとをそれぞれ5体積%ずつ配合し
た(合計量は10体積%)。
Here, as the potassium titanate whiskers, three types of A, B and C having different iron contents are used. That is, potassium titanate whisker A contains 1.0 volume% of iron in terms of metal, and potassium titanate whisker B contains 0.4 volume% of iron in terms of metal. Further, potassium titanate whisker C contains almost no iron (and other components): [iron content of potassium titanate whiskers A, B, C] A = 1.0 wt% B = 0.4 wt% C = 0.0 wt% Then, in Example 1 and Examples 4 to 6, 15 vol% of potassium titanate whisker A was blended, and in Example 2, 15 vol% of potassium titanate whisker B was blended. In Example 3, potassium titanate whiskers A and iron titanate-containing potassium titanate whiskers C were mixed in an amount of 5% by volume each (total amount: 10% by volume).

【0036】なお、このように、繊維基材は、耐熱性有
機繊維であるアラミド繊維と、チタン酸カリウムウィス
カと、研磨性硬質無機繊維としてのセラミックウールと
から主になり、スチール繊維は含まれていない。したが
って、本実施例の摩擦材は、非スチール系摩擦材として
形成されている。
As described above, the fiber base material is mainly composed of aramid fiber which is a heat resistant organic fiber, potassium titanate whisker, and ceramic wool which is an abrasive hard inorganic fiber, and contains steel fiber. Not not. Therefore, the friction material of this embodiment is formed as a non-steel friction material.

【0037】また、樹脂結合剤としてはフェノール樹脂
(粉末)が使用され、各実施例において17体積%配合
されている。なお、この配合量は比較例においても同じ
である。
Further, a phenol resin (powder) is used as the resin binder, and is blended in an amount of 17% by volume in each example. The blending amount is the same in the comparative example.

【0038】更に、充填剤としては、カシューダスト、
固体潤滑剤である黒鉛(グラファイト)と三硫化アンチ
モンSb2 3 、アブレッシブ剤としてのケイ酸ジルコ
ニウムZrSiO4 、摩擦材のアルカリ性を保持しその
防錆性を高めるための消石灰、及び体質充填剤としての
硫酸バリウムが用いられている。これらのうちでカシュ
ーダスト17体積%と、黒鉛5体積%と、消石灰3体積
%は各実施例(及び比較例)において同じ割合で配合さ
れ、また、三硫化アンチモンSb2 3 とケイ酸ジルコ
ニウムZrSiO4 は割合を変えて配合されている。な
お、硫酸バリウムの配合割合は残部の体積%に調整され
ている。
Further, as the filler, cashew dust,
Graphite as a solid lubricant and antimony trisulfide Sb 2 S 3 , zirconium silicate ZrSiO 4 as an abrasive, slaked lime for maintaining the alkalinity of the friction material and enhancing its rust prevention, and as a body filler Barium Sulfate is used. Among these, 17% by volume of cashew dust, 5% by volume of graphite, and 3% by volume of slaked lime were blended in the same proportion in each example (and comparative example), and antimony trisulfide Sb 2 S 3 and zirconium silicate were mixed. ZrSiO 4 is blended in different proportions. The blending ratio of barium sulfate is adjusted to the remaining volume%.

【0039】即ち、三硫化アンチモンSb2 3 は、実
施例1〜3及び実施例6では1.5体積%、実施例4で
は少なくして0.7体積%、そして実施例5では多くし
て2.5体積%それぞれ配合されている。
That is, the antimony trisulfide Sb 2 S 3 is 1.5% by volume in Examples 1 to 3 and 6, is 0.7% by volume in Example 4, and is 5% in Example 5. 2.5% by volume each.

【0040】また、ケイ酸ジルコニウムZrSiO
4 は、平均粒径の異なるA,B,C3種類が使用されて
いる: [ケイ酸ジルコニウムA,B,Cの平均粒径] A=1μm B=10μm C=30μm そして、実施例1〜5ではケイ酸ジルコニウムAが3体
積%、実施例6ではケイ酸ジルコニウムBが7体積%そ
れぞれ配合されている。
Further, zirconium silicate ZrSiO
4 , 3 types of A, B and C having different average particle sizes are used: [Average particle size of zirconium silicates A, B and C] A = 1 μm B = 10 μm C = 30 μm and Examples 1 to 5 3% by volume of zirconium silicate A and 7% by volume of zirconium silicate B in Example 6.

【0041】これらの実施例1〜6の配合組成に対し
て、比較例1〜6はそれぞれ次のような配合組成とされ
ている。
In contrast to the blended compositions of Examples 1 to 6, Comparative Examples 1 to 6 have the following blended compositions, respectively.

【0042】比較例1はチタン酸カリウムウィスカの種
類を変えたものであり、実施例1,2の配合組成におい
て、鉄分を含有するチタン酸カリウムウィスカA,Bに
代えて、鉄分をほとんど含まないチタン酸カリウムウィ
スカCを同じく15体積%用いたものである。
In Comparative Example 1, the types of potassium titanate whiskers were changed. In the composition of Examples 1 and 2, the iron titanate whiskers A and B were replaced with almost no iron. The same amount of potassium titanate whisker C was used at 15% by volume.

【0043】また、比較例2〜4は、実施例1の配合組
成において三硫化アンチモンの添加量を変えたものであ
る。そして、比較例2では三硫化アンチモンの添加量を
比較的多くして3.0体積%の割合とし、比較例3では
逆に少なくして0.5体積%の割合とし、更に比較例4
では三硫化アンチモンを無配合とした。なお、これらの
三硫化アンチモンの配合割合に応じて、硫酸バリウムの
配合割合が調整されている。
In Comparative Examples 2 to 4, the amount of antimony trisulfide added was changed in the composition of Example 1. In Comparative Example 2, the amount of antimony trisulfide added was relatively increased to 3.0% by volume, and in Comparative Example 3, it was decreased to 0.5% by volume.
Then, no antimony trisulfide was added. The mixing ratio of barium sulfate is adjusted according to the mixing ratio of these antimony trisulfides.

【0044】更に、比較例5は、三硫化アンチモンが無
配合である比較例4において、研磨性硬質無機繊維であ
るセラミックウールの配合割合を15体積%に増量する
と共に、アブレッシブ剤であるケイ酸ジルコニウムAの
配合割合も7体積%に増加したものである(これによっ
て、硫酸バリウムは3体積%に減量されている)。ま
た、比較例6は、同様に比較例4において、ケイ酸ジル
コニウムの種類を変え、平均粒径の大きなケイ酸ジルコ
ニウムCを3体積%配合したものである。
Further, Comparative Example 5 is the same as Comparative Example 4 in which antimony trisulfide was not blended, but the blending ratio of the ceramic wool, which is an abrasive hard inorganic fiber, was increased to 15% by volume, and the silicic acid which was an abrasive agent was used. The compounding ratio of zirconium A was also increased to 7% by volume (thereby, barium sulfate was reduced to 3% by volume). Similarly, Comparative Example 6 is the same as Comparative Example 4 except that the type of zirconium silicate is changed and 3% by volume of zirconium silicate C having a large average particle diameter is mixed.

【0045】そして、これらの配合組成からなる実施例
及び比較例の摩擦材(ディスクブレーキパッド)の作製
は、通常の熱成形による方法によって、具体的には次の
ように行った。即ち、上記の所定の配合の摩擦材原料を
V型ブレンダで十分均一に混合し、次いで、この粉状混
合物を予備成形金型に投入し、常温下、200kg/c
2 の圧力で1分間加圧して予備成形した。次に、この
摩擦材の予備成形物を、予め表面にフェノール樹脂系接
着剤を塗布した裏金と共に熱成形金型にセットし、40
0kg/cm2 の加圧圧力、160℃の温度で10分間
熱成形した。そして、これを更に250℃で120分間
熱処理して、裏金と一体になった摩擦材、ディスクブレ
ーキパッドを得た。
Then, the friction materials (disc brake pads) of Examples and Comparative Examples having these compounding compositions were produced by the usual thermoforming method, specifically as follows. That is, the friction material raw material having the above-mentioned predetermined composition is sufficiently uniformly mixed with a V-type blender, and then the powder mixture is put into a preforming die, and 200 kg / c at room temperature.
Pre-molding was performed by applying a pressure of m 2 for 1 minute. Next, the preform of this friction material was set in a thermoforming die together with a back metal whose surface was previously coated with a phenolic resin adhesive,
Thermoforming was performed at a pressure of 0 kg / cm 2 and a temperature of 160 ° C. for 10 minutes. Then, this was further heat-treated at 250 ° C. for 120 minutes to obtain a friction material and a disc brake pad integrated with the back metal.

【0046】〔評価試験〕次に、作製したこれらの実施
例及び比較例の各摩擦材(ディスクブレーキパッド)に
ついて、その耐摩耗性と相手材摩耗性(攻撃性)とに関
する評価試験を行った。
[Evaluation Test] Next, an evaluation test was carried out on the wear resistance and the mating material wear resistance (aggression) of each of the friction materials (disk brake pads) produced in these Examples and Comparative Examples. .

【0047】この試験は、具体的には、各摩擦材をブレ
ーキダイナモメータに取付けて制動試験を行い、その制
動試験終了後の摩擦材の摩耗量と相手材(ディスクロー
タ)の摩耗量とを測定したものである。そして、この制
動試験は以下の比較的苛酷な条件で行った。
In this test, specifically, each friction material is attached to a brake dynamometer to perform a braking test, and the abrasion amount of the friction material and the abrasion amount of the mating material (disk rotor) after the braking test are completed are shown. It was measured. Then, this braking test was conducted under the following relatively severe conditions.

【0048】使用キャリパブレーキ型式:PE54−2
2V(スチール製) イナーシャ:5.5kgf・m・s2 制動前温度:300℃ 制動初速度:200km/h 減速後速度:100km/h 減速度:0.35G 制動回数:20回 即ち、摩擦材表面を300℃に予熱したもとで、速度2
00km/hから100km/hまでの制動を20回繰
り返した。
Caliper brake model used: PE54-2
2V (steel) inertia: 5.5kgf ・ m ・ s 2 Temperature before braking: 300 ° C Initial speed of braking: 200km / h Speed after deceleration: 100km / h Deceleration: 0.35G Number of brakings: 20 times That is, friction material The surface is preheated to 300 ℃, and the speed is 2
Braking from 00 km / h to 100 km / h was repeated 20 times.

【0049】測定したこの時の摩擦材の摩耗量(パッド
摩耗量)mmと相手材の摩耗量(ロータ摩耗量)μm
を、図1及び図2に合わせて示す。
The measured wear amount of the friction material (pad wear amount) mm at this time and the wear amount of the mating material (rotor wear amount) μm
Are shown together with FIG. 1 and FIG.

【0050】〔試験結果〕図1及び図2のように、上記
のような苛酷な制動条件では、比較例1〜6の摩擦材
(ディスクブレーキパッド)においては、いずれもそれ
自体の摩耗量が過大であるかまたは相手材(ディスクロ
ータ)の摩耗量が過大である傾向にある。これに対し
て、実施例1〜6の摩擦材では、それ自体と相手材の摩
耗量は共に良好なレベルに抑えられている。
[Test Results] As shown in FIGS. 1 and 2, under the severe braking conditions as described above, the friction materials (disc brake pads) of Comparative Examples 1 to 6 all showed a wear amount. It tends to be excessive or the amount of wear of the mating material (disk rotor) is excessive. On the other hand, in the friction materials of Examples 1 to 6, both the wear amount of the friction material itself and the wear amount of the mating material are suppressed to good levels.

【0051】そして、チタン酸カリウムウィスカの種類
についてみると、鉄分がほとんど含まれないチタン酸カ
リウムウィスカCを用いた比較例1では、摩擦材(パッ
ド)自体の摩耗量が多く、しかも、研磨性硬質無機繊維
であるセラミックウールとアブレッシブ剤であるケイ酸
ジルコニウムとが配合されているにもかかわらず、相手
材(ロータ)に摩擦材成分が凝着している。これに対し
て、鉄分を含有するチタン酸カリウムウィスカA,Bを
用いた実施例1及び実施例2では、摩擦材の摩耗量が少
なく、また、相手材の摩耗量も少ない。また、チタン酸
カリウムウィスカAとチタン酸カリウムウィスカCとを
組合わせて用いた実施例3においても、摩擦材と相手材
の摩耗は共に少なくなっている。
Looking at the types of potassium titanate whiskers, in Comparative Example 1 using potassium titanate whiskers C containing almost no iron, the friction material (pad) itself has a large amount of wear, and the polishing property is high. Despite the fact that ceramic wool, which is a hard inorganic fiber, and zirconium silicate, which is an abrasive, are mixed, the friction material component is adhered to the mating material (rotor). On the other hand, in Examples 1 and 2 using the potassium titanate whiskers A and B containing iron, the wear amount of the friction material was small and the wear amount of the mating material was also small. Further, also in Example 3 in which potassium titanate whisker A and potassium titanate whisker C were used in combination, wear of both the friction material and the mating material was small.

【0052】そこで、これらの実施例1〜3及び比較例
1から、特に苛酷な制動条件下での摩擦材と相手材の過
大な摩耗を共に抑制するためには、繊維基材の少なくと
も一部として、鉄分を含有するチタン酸カリウムウィス
カまたは繊維を用いることが好ましいことが分かる。ま
た、実施例1〜3の相互の対比からは、チタン酸カリウ
ムウィスカまたは繊維に含まれる鉄分が比較的多いほ
ど、また、そのようなチタン酸カリウムウィスカまたは
繊維の配合割合が多いほど、摩耗をより抑制することが
できることも分かる。
Therefore, from these Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, in order to suppress both excessive wear of the friction material and the mating material under particularly severe braking conditions, at least a part of the fiber base material is used. It can be seen that it is preferable to use a potassium titanate whisker or fiber containing iron. Also, from the mutual comparison of Examples 1 to 3, as the iron content contained in the potassium titanate whisker or the fiber was relatively large, and the compounding ratio of such potassium titanate whisker or the fiber was large, the wear was decreased. It can also be seen that it can be suppressed more.

【0053】また、固体潤滑剤として黒鉛と共に使用さ
れる三硫化アンチモンSb2 3 の配合割合についてみ
ると、これが無配合である場合には、比較例4のよう
に、特に苛酷な制動条件下での摩耗が著しい。これに対
して、三硫化アンチモンを配合することによって摩擦材
の耐摩耗性が向上し、また、その耐摩耗性は三硫化アン
チモンの配合割合が多いほど向上する傾向が見られる。
即ち、摩擦材の摩耗量は、比較例3の0.5体積%、実
施例4の0.7体積%、実施例1〜3の1.5体積%、
そして実施例5の2.5体積%の順に減少している。し
かし、これとは逆に、三硫化アンチモンの配合割合が多
くなるほど相手材の摩耗量も増え、特に、3.0体積%
の配合割合である比較例2では、その摩耗量が急激に増
大している。
Further, regarding the blending ratio of antimony trisulfide Sb 2 S 3 used together with graphite as a solid lubricant, when it was not blended, as in Comparative Example 4, under particularly severe braking conditions. Is extremely worn. On the other hand, by adding antimony trisulfide, the wear resistance of the friction material is improved, and the wear resistance tends to be improved as the proportion of antimony trisulfide is increased.
That is, the wear amount of the friction material was 0.5% by volume in Comparative Example 3, 0.7% by volume in Example 4, 1.5% by volume in Examples 1 to 3,
Then, it decreases in the order of 2.5% by volume of Example 5. However, conversely, the greater the proportion of antimony trisulfide, the greater the amount of wear of the mating material, especially 3.0% by volume.
In Comparative Example 2, which is the blending ratio of, the amount of wear increases rapidly.

【0054】そこで、これらの実施例1、実施例4、実
施例5、及び比較例2〜4から、三硫化アンチモンの配
合割合は0.7〜2.5体積%が好ましいことが分か
る。なお、この配合割合が0.5体積%(比較例3)で
は、摩擦材の摩耗量が比較的多く、耐摩耗性が十分では
ないため好ましくはない。
From these Examples 1, 4, and 5 and Comparative Examples 2 to 4, it is found that the compounding ratio of antimony trisulfide is preferably 0.7 to 2.5% by volume. It should be noted that if the mixing ratio is 0.5% by volume (Comparative Example 3), the amount of wear of the friction material is relatively large and the wear resistance is not sufficient, which is not preferable.

【0055】なお、比較例5についてみると、比較例4
との対比から、研磨性硬質無機繊維であるセラミックウ
ールとアブレッシブ剤であるケイ酸ジルコニウムとの配
合割合を増加することによっても、摩擦材自体の摩耗量
は少なくできることが分かる。しかし、この場合は、相
手材の摩耗が著しく増加する。また、この相手材の摩耗
は、三硫化アンチモンを添加した場合には更に増大する
ことになる。
Regarding Comparative Example 5, Comparative Example 4
From the comparison with the above, it is understood that the wear amount of the friction material itself can be reduced by increasing the mixing ratio of the ceramic wool which is the abrasive hard inorganic fiber and the zirconium silicate which is the abrasive. However, in this case, the wear of the mating material significantly increases. The wear of the mating material is further increased when antimony trisulfide is added.

【0056】また、比較例6はアブレッシブ剤として平
均粒径が30μmのケイ酸ジルコニウムCを用いたもの
であるが、これによれば、平均粒径が1μmのケイ酸ジ
ルコニウムAを用いた比較例4との対比から、比較例5
の場合と同様に、摩擦材の摩耗を少なくできることが分
かる。しかし、この場合も比較例5と同様に、相手材の
摩耗が著しく増加する。なお、これらの比較例5及び比
較例6における相手材の過大な摩耗は、アブレッシブ剤
(及び研磨性硬質無機繊維)の攻撃性が、苛酷な制動条
件下の高熱によって累乗的に増加するためと思われる。
In Comparative Example 6, zirconium silicate C having an average particle diameter of 30 μm was used as an abrasive, and according to this, a comparative example using zirconium silicate A having an average particle diameter of 1 μm was used. From the comparison with Example 4, Comparative Example 5
It is understood that the wear of the friction material can be reduced as in the case of. However, also in this case, as in Comparative Example 5, the wear of the mating material significantly increases. The excessive wear of the mating materials in Comparative Examples 5 and 6 was because the aggressiveness of the abrasive agent (and the abrasive hard inorganic fiber) increased exponentially due to high heat under severe braking conditions. Seem.

【0057】これらの比較例5及び比較例6に対して、
平均粒径が1μmのケイ酸ジルコニウムAを用いた実施
例1〜5及び平均粒径が10μmのケイ酸ジルコニウム
Bを用いた実施例6では、相手材の摩耗は低く抑えられ
ている。そこで、鉄分を含有するチタン酸カリウムウィ
スカまたは繊維を用いると共に三硫化アンチモンを特定
の割合で配合したもとでは、アブレッシブ剤としては、
粒径が比較的小さく、平均粒径で1〜10μm程度のも
のが好ましいことが分かる。また、このアブレッシブ剤
と研磨性硬質無機繊維の配合割合についても、それらの
合計量で、少くとも20体積%程度以下が好ましく、ま
た実施例6の17体積%以下がより好ましいことが分か
る。
For Comparative Example 5 and Comparative Example 6,
In Examples 1 to 5 using zirconium silicate A having an average particle size of 1 μm and Example 6 using zirconium silicate B having an average particle size of 10 μm, the wear of the mating material is suppressed to a low level. Therefore, under the condition of using potassium titanate whiskers or fibers containing iron and compounding antimony trisulfide in a specific ratio, as an abrasive,
It can be seen that it is preferable that the particle size is relatively small and the average particle size is about 1 to 10 μm. Further, regarding the compounding ratio of the abrasive and the hard abrasive inorganic fiber, the total amount thereof is preferably at least about 20% by volume or less, and more preferably 17% by volume or less in Example 6.

【0058】このように、本発明の実施例1乃至実施例
6の摩擦材(ディスクブレーキパッド)は、繊維基材と
して鉄分を含有するチタン酸カリウム繊維またはウィス
カを繊維基材として含むと共に、三硫化アンチモンを比
較的少ない特定の割合で、即ち、摩擦材全体に対して
0.7〜2.5体積%の割合で配合したものである。そ
のため、特に苛酷な使用条件下での摩擦材自体と相手材
の過大な摩耗を共に抑制し、またそれらの摩耗を共に良
好なレベルに維持することができる。またこの場合、ケ
イ酸ジルコニウムからなるアブレッシブ剤として、比較
的粒径が小さい平均粒径が1〜10μmのものを用いて
いるので、更にまた、このアブレッシブ剤と研磨性硬質
無機繊維の合計の配合割合を比較的少なくしているの
で、相手材の過大な摩耗をより確実に防止することがで
きる。そのため、これらの摩擦材は、高速で走行され苛
酷な制動が繰返されるような自動車に対して、特に好適
に使用することができる。しかし、一般の自動車に対し
ても、安全性の高い摩擦材として好適に使用できること
はもちろんである。
As described above, the friction materials (disc brake pads) of Examples 1 to 6 of the present invention contained potassium titanate fibers or whiskers containing iron as the fiber base material, and contained three parts. Antimony sulfide is mixed in a relatively small specific ratio, that is, in a ratio of 0.7 to 2.5% by volume with respect to the entire friction material. Therefore, it is possible to suppress excessive wear of the friction material itself and the mating material under particularly severe conditions of use, and also to maintain the wear at good levels. Further, in this case, as the abrasive agent made of zirconium silicate, the one having a relatively small particle diameter and an average particle diameter of 1 to 10 μm is used. Therefore, the total amount of the abrasive agent and the abrasive hard inorganic fiber is further mixed. Since the ratio is relatively small, it is possible to more reliably prevent excessive wear of the mating material. Therefore, these friction materials can be particularly preferably used for an automobile that runs at high speed and repeats severe braking. However, it is needless to say that it can be suitably used as a highly safe friction material even for general automobiles.

【0059】ところで、本実施例では、摩擦材の摩擦係
数を確保するために研磨性硬質無機繊維を繊維基材の一
部として配合し、またアブレッシブ剤も配合している
が、これらのいずれか一方の配合は、他方の配合を多く
することによって適宜省くことができる。ただ、研磨性
硬質無機繊維は摩擦材中での保持性がよく、また摩擦材
の強度を高める等の効果も有する点で好ましく、また、
アブレッシブ剤も必要とされる摩擦係数を補い、確保す
るためには好ましいものである。そのため、これらは、
その繊維径及び粒径が十分小さければ相手材に対する攻
撃性も少ないため、本実施例のように併用することが好
ましい。
By the way, in this embodiment, the abrasive hard inorganic fiber is blended as a part of the fiber base material to secure the friction coefficient of the friction material, and the abrasive agent is also blended. One composition can be omitted as appropriate by increasing the other composition. However, the abrasive hard inorganic fiber is preferable in that it has good retainability in the friction material and also has the effect of increasing the strength of the friction material.
Abrasive agents are also preferred to supplement and secure the required friction coefficient. So these are
If the fiber diameter and the particle diameter are sufficiently small, the aggressiveness against the mating material is also small, so that it is preferable to use them together as in this example.

【0060】また、本実施例では、繊維基材としてスチ
ール繊維を完全に含まない非スチール系摩擦材として形
成したが、必要に応じてスチール繊維を繊維基材として
用い、低スチール系摩擦材、或いはセミメタリック系摩
擦材として形成することも適宜に可能である。
Further, in this embodiment, the non-steel friction material which does not completely contain the steel fiber was formed as the fiber base material. However, if necessary, the steel fiber is used as the fiber base material, and the low steel friction material, Alternatively, it may be formed as a semi-metallic friction material.

【0061】なお、また、本発明の摩擦材については特
にディスクブレーキパッドを例として説明したが、本発
明を実施する場合はこれに限定されるものではなく、ド
ラムブレーキのライニング、或いはクラッチフェーシン
グ等、種々の摩擦材に適用することができる。
Further, although the friction material of the present invention has been described by taking the disc brake pad as an example, the present invention is not limited to this, and the lining of the drum brake, the clutch facing, etc. It can be applied to various friction materials.

【0062】[0062]

【発明の効果】以上のように、本発明にかかる摩擦材
は、繊維基材と、樹脂結合剤と、固体潤滑剤等の充填剤
とを含む摩擦材であって、繊維基材として、鉄分を含有
するチタン酸カリウム繊維またはウィスカを含むと共
に、固体潤滑剤として、摩擦材全体に対して0.7〜
2.5体積%の三硫化アンチモンを含むものである。
As described above, the friction material according to the present invention is a friction material containing a fibrous base material, a resin binder, and a filler such as a solid lubricant. Containing potassium titanate fibers or whiskers containing 0.7 to 0.7 to the entire friction material as a solid lubricant.
It contains 2.5% by volume of antimony trisulfide.

【0063】したがって、この摩擦材によれば、固体潤
滑剤である三硫化アンチモンは比較的少ない割合で配合
されているので、例えば、時速200kmに近い速度で
制動を繰返した場合のような苛酷な使用条件下での相手
材の過大な摩耗を抑制することができる。またその一
方、三硫化アンチモンの配合割合を少なくしたことによ
る摩擦材自体の耐摩耗性の低下は、耐熱強度に優れた鉄
分を含有するチタン酸カリウム繊維またはウィスカの配
合によって補われるので、そのような苛酷な使用条件下
での摩擦材自体の過大な摩耗も抑制することができる。
即ち、本発明にかかる摩擦材によれば、苛酷な条件で使
用した場合の摩擦材自体と相手材の過大な摩耗を共に抑
制することができる効果がある。
Therefore, according to this friction material, since the solid lubricant antimony trisulfide is mixed in a relatively small proportion, for example, when the braking is repeated at a speed close to 200 km / hour, it is severe. It is possible to suppress excessive wear of the mating material under use conditions. On the other hand, the decrease in the wear resistance of the friction material itself due to the reduction of the compounding ratio of antimony trisulfide is compensated by the compounding of iron titanate titanate fibers or whiskers containing iron having excellent heat resistance. It is also possible to suppress excessive wear of the friction material itself under severe operating conditions.
That is, according to the friction material of the present invention, there is an effect that both excessive friction of the friction material itself and the counterpart material when used under severe conditions can be suppressed.

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

【図1】 図1は本発明の実施例の摩擦材(ディスクブ
レーキパッド)の配合組成と評価試験結果とを示す表図
である。
FIG. 1 is a table showing a compounding composition of a friction material (disc brake pad) of an example of the present invention and an evaluation test result.

【図2】 図2は比較例の摩擦材(ディスクブレーキパ
ッド)の配合組成と評価試験結果とを示す表図である。
(なお、図1,2の組成において、チタン酸カリウムウ
ィスカA,B,Cは鉄分含有量が異なり、A=1.0w
t%,B=0.4wt%,C=0.0wt%である。ま
た、ケイ酸ジルコニウムA,B,Cは平均粒径が異な
り、A=1μm,B=10μm,C=30μmであ
る。)
FIG. 2 is a table showing a compounding composition of a friction material (disc brake pad) of a comparative example and an evaluation test result.
(Note that in the compositions of FIGS. 1 and 2, the potassium titanate whiskers A, B, and C have different iron contents, and A = 1.0 w
t%, B = 0.4 wt%, and C = 0.0 wt%. Further, zirconium silicates A, B and C have different average particle diameters, A = 1 μm, B = 10 μm and C = 30 μm. )

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 繊維基材と、樹脂結合剤と、固体潤滑剤
等の充填剤とを含む摩擦材であって、 前記繊維基材として、鉄分を含有するチタン酸カリウム
繊維またはウィスカを含むと共に、 前記固体潤滑剤として、摩擦材全体に対して0.7〜
2.5体積%の三硫化アンチモンを含むことを特徴とす
る摩擦材。
1. A friction material comprising a fibrous base material, a resin binder, and a filler such as a solid lubricant, wherein the fibrous base material contains potassium titanate fibers or whiskers containing iron. As the solid lubricant, 0.7 to
A friction material comprising 2.5% by volume of antimony trisulfide.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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