JP2853891B2 - Brake friction material - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、自動車等に使用されるブレーキ摩擦材に
係り、特に、低温〜高温領域（300〜600℃）の摩擦係数
μを高い状態に安定させることができるブレーキパッド
に関するものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a brake friction material used in automobiles and the like, and particularly to a high friction coefficient μ in a low to high temperature range (300 to 600 ° C.). The present invention relates to a brake pad that can be stabilized.
「従来の技術とその課題」 従来、自動車等のブレーキ摩擦材としては、基材とし
て鋼繊維、潤滑材として黒鉛、充填材として硫酸バリウ
ム、結合材としてフェノール樹脂がそれぞれ用いられ、
これら各成分が均一となるように充分に混合撹拌した後
に、成形することにより作製されていた。"Conventional technology and its problems" Conventionally, steel fibers as a base material, graphite as a lubricant, barium sulfate as a filler, and phenol resin as a binder have been used as brake friction materials for automobiles and the like, respectively.
It has been manufactured by sufficiently mixing and stirring these components so as to be uniform, and then molding.
ところで、ブレーキ摩擦材を例えばラリー、ダートラ
といったレースに使用する（300〜600℃の低温〜高温以
下の中温領域で使用する）場合に、該ブレーキ摩擦材の
結合材として使用されていたフェノール樹脂が熱により
分解してしまい、該フェノール樹脂から発生したガスが
ディスクとの間に入り込み、これによってブレーキ摩擦
材の摩擦係数μが低下するという問題が発生していた。By the way, when a brake friction material is used in a race such as a rally or a dirt race (when used in a low-temperature range of 300 to 600 ° C. to a medium temperature range of high or lower), the phenol resin used as a binder of the brake friction material is used. Decomposition due to heat causes gas generated from the phenol resin to enter between the disk and the disk, thereby causing a problem that the friction coefficient μ of the brake friction material decreases.
また、この種のブレーキ摩擦材では、基材として高強
度、高硬度の鋼繊維を使用しており、このため、ブレー
キ摩擦材と摺動するディスクが傷付くことを防止するた
めに、潤滑材として該ディスクとの潤滑性に優れた黒鉛
を多量に添加する必要があった。しかしながら、このよ
うな潤滑材の多量添加は、高温時において、ブレーキ摩
擦材とディスクとの摩擦係数μを低下させるという利点
があるものの、一方で低温から600〔℃〕という広い温
度範囲で満た場合に、摩擦係数μが変動する要因となる
という問題を発生させていた。In addition, this type of brake friction material uses high-strength, high-hardness steel fiber as a base material. Therefore, in order to prevent the disk sliding with the brake friction material from being damaged, a lubricant material is used. Therefore, it was necessary to add a large amount of graphite having excellent lubricity with the disk. However, the addition of a large amount of such a lubricant has the advantage of lowering the friction coefficient μ between the brake friction material and the disk at high temperatures, but on the other hand, when the lubricant is filled in a wide temperature range from low to 600 ° C. In addition, a problem that the coefficient of friction μ fluctuates is caused.
この発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであっ
て、黒鉛の使用量は最小限に抑え、同時にディスクが傷
付くことを防止しつつ、ディスクに対して摩擦係数μを
高い状態に、かつ安定して維持させることができるブレ
ーキ摩擦材の提供を目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and minimizes the amount of graphite used, and at the same time, prevents the disk from being damaged while maintaining a high friction coefficient μ against the disk. Another object of the present invention is to provide a brake friction material that can be stably maintained.
「課題を解決するための手段」 上記の目的を達成するために、本発明では、基材に、
潤滑材、充填材、結合材等を配合して得られるブレーキ
摩擦材において、前記結合材として縮合多環芳香族炭化
水素からなる樹脂（Condensed Polynueclear Aromatic
Hydrocarbon;COPNA樹脂と略記する）を用い、前記潤滑
材として、黒鉛を5wt％以下の割合で配合させるように
している。"Means for solving the problem" In order to achieve the above object, in the present invention, the base material,
In a brake friction material obtained by blending a lubricant, a filler, a binder, and the like, a resin (Condensed Polynueclear Aromatic) composed of a condensed polycyclic aromatic hydrocarbon is used as the binder.
Hydrocarbon; abbreviated as COPNA resin) is used, and graphite is blended at a ratio of 5 wt% or less as the lubricant.
そして、このように構成されたブレーキ摩擦材によれ
ば、結合材として用いた縮合多環芳香族炭化水素からな
る樹脂（COPNA樹脂）は耐熱性、潤滑性に優れたもので
あるので、潤滑材である黒鉛を減量（5wt％以下に設
定）させたとしても、ブレーキ摩擦材と摺動するディス
クが傷付くことを防止できる。また、前記摩擦係数の変
動要因となる黒鉛の配合割合を最小限に抑えることがで
きるので、特に高温時において摩擦係数μが低下するこ
ともなく、その結果、低温から600〔℃〕という広い温
度範囲において、摩擦係数μを安定した状態に維持する
ことができる効果が得られる。According to the brake friction material thus configured, the resin (COPNA resin) composed of the condensed polycyclic aromatic hydrocarbon used as the binder has excellent heat resistance and lubricity. Even if graphite is reduced (set to 5 wt% or less), it is possible to prevent the disc sliding with the brake friction material from being damaged. Further, since the compounding ratio of graphite, which is a cause of fluctuation of the friction coefficient, can be minimized, the friction coefficient μ does not decrease particularly at a high temperature, and as a result, a wide temperature range from a low temperature to 600 ° C. Within this range, an effect that the friction coefficient μ can be maintained in a stable state can be obtained.
また、特に前記COPNA樹脂はベンゼン環に“−OH,−CH
2,−CH2OH"などの基を含まないものであるので、パッド
温度が高くなった場合であっても、前記結合材からはガ
スが発生することがなく、これによってディスクとの間
の摩擦係数μを高い状態に維持することができるという
効果が得られる。Particularly, the COPNA resin has "-OH, -CH
2 , -CH 2 OH "and the like, so that even when the pad temperature is high, no gas is generated from the binder, and thereby, An effect is obtained that the friction coefficient μ can be maintained at a high state.
つまり、本発明のブレーキ摩擦材によれば、黒鉛の使
用量を最小限に抑えつつ、ディスクが傷付くことを防止
し、かつディスクに対して摩擦係数μを高い状態にかつ
安定して維持することができる効果が得られる。That is, according to the brake friction material of the present invention, the disc is prevented from being damaged while the amount of graphite used is minimized, and the friction coefficient μ with respect to the disc is kept high and stable. The effect that can be obtained is obtained.
「実施例」 本発明に係るブレーキ摩擦材を作製してその効果を確
認した。"Example" A brake friction material according to the present invention was produced and its effect was confirmed.
まず、その製造工程を以下に示す。 First, the manufacturing process will be described below.
（１） 基材として鋼繊維、セラミック繊維、ケブラー
などのアラミド繊維、結合材としてピッチ系のCOPNA樹
脂、潤滑材として黒鉛、充填材としての硫酸バリウム、
その他（低温時に摩擦係数を向上させるための銅繊維
（基材）及びカシュー樹脂（結合材）など）を用意し
た。(1) Aramid fiber such as steel fiber, ceramic fiber, and Kevlar as base material, pitch-based COPNA resin as binder, graphite as lubricant, barium sulfate as filler,
Others (such as copper fiber (base material) and cashew resin (binder) for improving the coefficient of friction at low temperatures) were prepared.
なお、前記セラミック樹脂、アラミド樹脂はある程度
の摩擦係数μ、強度をそれぞれ確保するために配合され
るものであり、前記黒鉛は高温での耐摩耗性を向上さ
せ、かつ摩耗摩擦特性を熱的に安定、維持させるために
配合させるものであり、前記硫酸バリウムは熱的に安定
した充填材として配合されるものである。The ceramic resin and aramid resin are blended to secure a certain friction coefficient μ and strength, respectively, and the graphite improves abrasion resistance at a high temperature and thermally reduces abrasion friction characteristics. The barium sulfate is blended for stabilization and maintenance, and the barium sulfate is blended as a thermally stable filler.
また、前記結合材として用いた、残炭率の高いピッチ
系のCOPNA樹脂は縮合多環構造であり、かつ前記潤滑材
として用いた黒鉛の構造と近似するものであり、これに
より黒鉛との良好な接着性が期待できるものである。ま
た、前記COPNA樹脂は，耐熱性及び摺動性を有し、更に
ベンゼン環に“−OH,−CH2,−CH2OH"などの基を含まな
いものであるので、パッド温度が高くなった場合であっ
ても、前記結合材からはガスが発生することがなく、こ
れによってディスクとの間の摩擦係数μを高い状態に維
持できるものである。Further, the pitch-based COPNA resin having a high residual carbon ratio used as the binder has a condensed polycyclic structure, and is similar to the structure of the graphite used as the lubricant, and thus has a good compatibility with graphite. High adhesiveness can be expected. Further, the COPNA resin has heat resistance and slidability, and further does not contain a group such as “—OH, —CH 2 , —CH 2 OH” in the benzene ring, so that the pad temperature increases. In this case, no gas is generated from the binder, so that the coefficient of friction μ with the disk can be kept high.
なお、この黒鉛は後述する「実施例」、「比較例
」の試料において配合されている。The graphite was blended in samples of “Examples” and “Comparative Examples” described later.
（２） 前記材料は、第１図に示す表の通りに配合し、
更に、これをヘンシェルミキサにより混合撹拌した後、
所定の金型に投入して常温で圧縮成形した。なお、この
ときの成形圧力は3000〔kgf/cm2〕である。(2) The materials are blended as shown in the table of FIG.
Furthermore, after mixing and stirring this with a Henschel mixer,
It was put into a predetermined mold and compression molded at normal temperature. The molding pressure at this time is 3000 [kgf / cm 2 ].
（３） 前記（２）で成形した成形材を所定の治具に取
り付け、270〔℃〕で４時間、更に300〔℃〕で４時間焼
成して硬化させた。(3) The molded material molded in the above (2) was attached to a predetermined jig and baked at 270 ° C. for 4 hours and further at 300 ° C. for 4 hours to be cured.
これによって第１図の「実施例」の項に符号〜を
示すブレーキ摩擦材を得た。As a result, brake friction materials indicated by reference numerals 1 to 3 in the "Example" section of FIG. 1 were obtained.
また、前記ブレーキ摩擦材〜と比較するために、
結合材としてCOPNA樹脂を用い、潤滑材として黒鉛を10w
t％添加（多量に添加）したブレーキ摩擦材を作製し
た。つまり、この比較例として作製したブレーキ摩擦材
４は、ブレーキ摩擦材〜との比較において、結合材
としてCOPNA樹脂を用いれば、高温時に摩擦係数μの変
動要因となる黒鉛の配合割合を、低く抑えることができ
ることを証明するためのものである。Also, in order to compare with the brake friction material ~,
Using COPNA resin as binder, graphite 10w as lubricant
A brake friction material to which t% was added (a large amount was added) was produced. That is, in the brake friction material 4 manufactured as the comparative example, when the COPNA resin is used as the binder in comparison with the brake friction material, the blending ratio of graphite which causes a change in the friction coefficient μ at a high temperature is reduced. It is to prove that you can do it.
なお、このブレーキ摩擦材の成形条件（圧力、温
度）は、本発明に係るブレーキ摩擦材〜の成形条件
（圧力、温度）と温じに設定されている。The molding conditions (pressure, temperature) of the brake friction material are set to the same as the molding conditions (pressure, temperature) of the brake friction material according to the present invention.
そして、上記のように作製したブレーキ摩擦材〜
の摩擦特性を、「ブレーキライニングパッド摩耗ダイナ
モメータ試験（社団法人、自動車技術会規格Ｃ−40
6）」に従って低温から600〔℃〕の温度範囲で試験し、
その試験結果である、ロータに対する摩擦係数μと、ブ
レーキ摩擦材〜の摩耗量〔mm〕とを求め、第２図の
表に示すようにまとめた。And the brake friction material produced as described above ~
Of the friction characteristics of the brake lining pad wear dynamometer test (Japan Society of Automotive Engineers Standard C-40
6) ”and test in the temperature range from low temperature to 600 ° C.
The test results, that is, the friction coefficient μ with respect to the rotor and the amount of wear [mm] of the brake friction material were determined, and summarized as shown in the table of FIG.
そして、上記のような試験を行った場合に、第２図の
表から明らかなように、実施例〜及び比較例では
共にパッド摩耗量が0.5〔mm〕以下と小さく、耐摩耗性
に優れていることが確認された。また、ロータであるデ
ィスクへの攻撃性（ロータに生じた傷の程度）（図示
略）も0.05〔μｍ〕以下と小さく、ブレーキ性能に優れ
ていることが確認された。Then, when the above test was conducted, as is clear from the table of FIG. 2, in each of Examples to Comparative Examples, the pad wear amount was as small as 0.5 [mm] or less, and the wear resistance was excellent. It was confirmed that. Further, the aggressiveness (the degree of scratches generated on the rotor) (not shown) on the disk serving as the rotor was as small as 0.05 [μm] or less, and it was confirmed that the brake performance was excellent.
また、黒鉛が多量（10wt％以上）に配合された比較例
のブレーキ摩擦材では、摩擦係数μが最小（min）の
0.26から最大（max）の0.36と範囲が大きく、摩擦係数
μの変動が大きいことが確認されたが、黒鉛が少量（5w
t％以下）しか配合されていない実施例〜のブレー
キ摩擦材料では、それぞれ0.35〜0.39、0.32〜0.36、0.
36〜0.40と範囲が小さく、摩擦係数μの変動が小さく、
安定していることが確認された。In the brake friction material of the comparative example in which graphite was blended in a large amount (10 wt% or more), the friction coefficient μ was the minimum (min).
The range from 0.26 to the maximum (max) of 0.36 was large, and it was confirmed that the variation of the friction coefficient μ was large.
(t% or less), the brake friction materials of Example 1 to 0.35 to 0.39, 0.32 to 0.36, and 0.
The range is as small as 36 to 0.40, the fluctuation of the friction coefficient μ is small,
It was confirmed that it was stable.
また、実施例〜のブレーキ摩擦材の方が、比較例
として示したブレーキ摩擦材と比較して相対的に高い
摩擦係数μが得られることも確認された。Further, it was also confirmed that the brake friction materials of Examples 1 to 3 can obtain a relatively high friction coefficient μ as compared with the brake friction materials shown as comparative examples.
なお、本実施例では、ブレーキ摩擦材のその他の成分
に銅繊維を用いたが、これに限定されず、銅粉であって
同様の耐摩耗性を奏することが確認されている。また、
前記潤滑材として用いた黒鉛は5wt％以下であれば、耐
熱係数μの変動範囲は小さいことが実験により確認され
ている。In this example, copper fibers were used for other components of the brake friction material. However, the present invention is not limited to this, and copper powder has been confirmed to exhibit the same abrasion resistance. Also,
It has been confirmed by experiments that the variation range of the heat resistance coefficient μ is small when the graphite used as the lubricant is 5 wt% or less.
「発明の効果」 以上詳細に説明したように、この発明によれば、結合
材としては、耐熱性及び潤滑性に優れたCOPNA樹脂を用
いたので、潤滑材である黒鉛を減量（5wt％以下に配
合）させたとしても、ブレーキ摩擦材と摺動するディス
クが傷付くことを防止できる。[Effects of the Invention] As described in detail above, according to the present invention, since the COPNA resin having excellent heat resistance and lubricity is used as the binder, graphite as a lubricant is reduced in weight (5 wt% or less). ) Can be prevented from scratching the disk that slides with the brake friction material.
また、前記摩擦係数の変動要因となる黒鉛の配合割合
を最小限に抑えることができるので、特に高温時におい
て摩擦系μが低下することもなく、その結果、低温から
高温（600〔℃〕以下）という広い温度範囲において、
摩擦係数μが変動することなく安定した状態に維持する
ことができる効果が得られる。Further, since the compounding ratio of graphite, which is a cause of fluctuation of the friction coefficient, can be minimized, the friction system μ does not decrease particularly at high temperatures, and as a result, the temperature decreases from low to high (600 ° C.) or less. )
The effect is obtained that the friction coefficient μ can be maintained in a stable state without fluctuating.
また、特に前記COPNA樹脂はベンゼン環に“−OH,−CH
2,−CH2OH"などの基を含まないものであるので、パッド
温度が高くなった場合であっても、前記結合材からはガ
スが発生することがなく、これによってディスクとの間
の摩擦係数μを高い状態に維持することができるという
効果が得られる。Particularly, the COPNA resin has "-OH, -CH
2 , -CH 2 OH "and the like, so that even when the pad temperature is high, no gas is generated from the binder, and thereby, An effect is obtained that the friction coefficient μ can be maintained at a high state.
つまり、本発明のブレーキ摩擦材によれば、ディスク
が気付付くことを防止しつつ、黒鉛の使用量を最小限に
抑えかつディスクに対して摩擦係数μを高い状態に、か
つ安定して維持できる効果が得られる。That is, according to the brake friction material of the present invention, while preventing the disk from being noticed, the amount of graphite used can be minimized and the friction coefficient μ with respect to the disk can be kept high and stable. The effect is obtained.
第１図及び第２図は本発明の一実施例を示す図であっ
て、第１図は本発明に係るブレーキ摩擦材の成分とこれ
と比較するためのブレーキ摩擦材の成分とをそれぞれ示
す表、第２図は耐摩耗性とディスクに対する摩擦性とを
測定した結果を示す表である。1 and 2 are views showing an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows components of a brake friction material according to the present invention and components of a brake friction material for comparison with the components. FIG. 2 is a table showing the measurement results of the wear resistance and the frictional property with respect to the disk.
Claims (1)
して得られるブレーキ摩擦材において、 前記結合材として縮合多環芳香族炭化水素からなる樹脂
が用いられ、 前記潤滑材として、黒鉛が5wt％以下の割合で配合され
ていることを特徴とするブレーキ摩擦材。1. A brake friction material obtained by blending a lubricant, a filler, a binder and the like with a base material, wherein a resin made of a condensed polycyclic aromatic hydrocarbon is used as the binder, Brake friction material characterized in that graphite is blended at a ratio of 5 wt% or less.
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