JP2003503555A - ブレーキライニングに用いるための硫化ビスマス含有固体潤滑剤 - Google Patents

ブレーキライニングに用いるための硫化ビスマス含有固体潤滑剤

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JP2003503555A JP2001506394A JP2001506394A JP2003503555A JP 2003503555 A JP2003503555 A JP 2003503555A JP 2001506394 A JP2001506394 A JP 2001506394A JP 2001506394 A JP2001506394 A JP 2001506394A JP 2003503555 A JP2003503555 A JP 2003503555A
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Abstract

(57)【要約】 ブレーキディスクパッド、ブレーキドラム、およびクラッチディスク（ただし、これらに限定されない）のような用途のブレーキライニングに用いるための硫化ビスマスを含有する固体潤滑剤組成物が記載されている。硫化ビスマスは好ましくは、摩擦材料マトリックスの総容量を基準にして、約２から約１０容量パーセントの量で存在する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 発明の背景 技術分野 本発明は概して潤滑剤に関し、より詳細にはブレーキディスクパッド、ブレー
キドラム、およびクラッチディスク（ただしこれらに限定されない）のような用
途のブレーキライニングに用いるための硫化ビスマス含有固体潤滑剤に関する。
【０００２】 考察 典型的にブレーキライニングやクラッチライニングに用いられるようなブレー
キライニングは通常、有機の単分子量または高分子量結合剤系（たとえば、フェ
ノールまたはクレゾール樹脂）と組み合わせたアスベスト繊維か、アスベスト繊
維と他の耐熱性無機もしくは有機繊維との混合物か、アスベストを含まない耐熱
性無機若しくは有機繊維の混合物か、または鉄粉、銅粉、鋼鉄粉、若しくはこれ
らの混合物のような金属粉からなる。アスベストはある種の健康問題の原因であ
るといわれており、もはや環境的に許容されないので、今日のブレーキライニン
グはほとんどアスベストなしで作られている。したがって、大半の現行ブレーキ
ライニングは合成繊維および鋼鉄繊維、ならびに鉄、セラミック、および金属粉
からなる。
【０００３】 典型的なブレーキライニング配合物は任意に１種以上の下記成分を含有するこ
とができる：通常の量で存在する熱硬化性樹脂結合剤（たとえば、フェノールホ
ルムアルデヒド樹脂のようなフェノール樹脂、エポキシ等）；通常の量で存在す
る補強用繊維（たとえば、アラミド、鋼鉄、アクリル等）；通常の量で存在する
金属粉（たとえば、鉄、銅、黄銅、亜鉛、アルミニウム、アンチモン等）；通常
の量で存在する固体潤滑剤（たとえば、二硫化モリブデン、黒鉛、コークス、二
硫化スズ、三硫化アンチモン等）；通常の量で存在する研磨剤（たとえば、酸化
スズ、マグネシア、シリカ、酸化鉄、アルミナ、ルチル等）；通常の量で存在す
る有機充填剤（たとえば、ゴム粒子、カシューナットシェル粒子、ニトリルゴム
粒子等）；および通常の量で存在する無機充填剤（たとえば、バライト、ジプサ
ム、マイカ等）。同様に技術的に公知の他の物質を加えることもできる。
【０００４】 前記のように、アスベストを含むブレーキライニングもアスベストを含まぬブ
レーキライニングも、該物質のトライボロジー性能、とくにその摩擦および摩耗
性を改良するために、１種以上の固体潤滑剤を含有することができる。
【０００５】 公知の固体潤滑剤配合物およびそれから調製される繊維系のみならず金属系摩
擦材料は概して、そのトライボロジー性能に関して完全に満足の行くものではな
い。たとえば、満足すべき摩耗性および適当な狭い摩擦係数を有する摩擦材料は
市販の固体潤滑剤を用いて調製することができる。しかし、これら調製された摩
擦材料は無振動の作動をもたらしもしなければ、金属摩擦面への摩擦材料の転移
を十分に阻止もしない。さらに、これら固体潤滑剤配合物は、摩擦材料を調製す
るための種々の組成において常に等しく良好な結果をもたらすとは限らない。し
たがって、一般的に該物質をアスベスト繊維や、他の繊維または金属粉を素材と
する摩擦材料に包含させることができない。
【０００６】 公知の固体潤滑剤配合物およびそれで作った摩擦材料に関する他の問題は自動
車の運転手がブレーキ系統を作動させるときに生じる騒音、すなわち「きしみ音
（ｓｑｕｅａｌ）」のレベルである。たとえば、自動車ブレーキ部品（例えば、
ブレキパッド）メーカーはとくに騒音低下潤滑剤に関心を有している。騒音低下
性を有するといわれる潤滑剤の１つは硫化鉛である。しかし、硫化鉛は環境的に
許容されず、したがって摩擦材料潤滑剤として用いるのに適切ではない。
【０００７】 したがって、環境的に許容され、摩擦材料の騒音レベルを低下させ、そのトラ
イボロジー性を改良するために摩擦材料の添加剤として用いることができ、摩擦
材料、とくにアスベストを含まない半金属および／または低金属摩擦材料を調製
するために種々の組成物中に広く包含させることができ、とりわけ無振動の動作
をもたらす低摩耗性および狭い摩擦係数を有する優れた摩擦材料を生じさせ、か
つ、たとえば、ブレーキディスク、ブレーキドラム、またはクラッチプレートの
ような問題とされる部品の対向摩擦面への摩擦材料の転移を生じることのない固
体潤滑剤配合物に対する要望がある。
【０００８】 発明の要約 本発明の１つの態様によれば、摩擦材料マトリックスは少なくとも１種の固体
潤滑剤（該固体潤滑剤は硫化ビスマスを含有する）；および少なくとも１種の結
合剤系を含む。
【０００９】 本発明の他の態様によれば、固体潤滑剤組成物は硫化ビスマスを含み、ここで
該固体潤滑剤組成物は摩擦材料マトリックス中に包含され、そして該硫化ビスマ
スは該摩擦材料マトリックスの総容量を基準にして、約２から約１０容量パーセ
ントの量で存在する。
【００１０】 本発明のさらに他の態様によれば、ブレーキ要素は摩擦材料マトリックスを含
み、該摩擦材料マトリックスは少なくとも１種の固体潤滑剤を含有し、ここで該
固体潤滑剤は硫化ビスマスを含み、そして該硫化ビスマスは該摩擦材料マトリッ
クスの総容量を基準にして、約２から約１０容量パーセントの量で存在する。
【００１１】 下記の、簡単な図面の説明、発明の詳細な説明、および添付クレームから本発
明およびその範囲のより完全な理解を得ることができる。 発明の詳細な説明 本明細書で使用する「摩擦材料マトリックス」という用語は、硫化ビスマスを
含有する少なくとも１種の固体潤滑剤、少なくとも１種の結合剤系（たとえば、
フェノール樹脂）、および任意に、補強用繊維、金属粉、補助潤滑剤、研磨剤、
有機充填剤、無機充填剤等（ただし、これらに限定されない）のような添加剤を
意味する。
【００１２】 本発明の好ましい態様によれば、該硫化ビスマス含有潤滑剤は該摩擦材料マト
リックス中に摩擦材料マトリックスの総容量を基準にして約２から約１０容量パ
ーセントの量で存在する。本発明の極めて好ましい態様によれば、該硫化ビスマ
ス含有潤滑剤は、該摩擦材料マトリックス中に、摩擦材料マトリックスの総容量
を基準にして約２．５容量パーセントの量で存在する。
【００１３】 三硫化ビスマスともいう硫化ビスマスは実験式Ｂｉ2Ｓ3を有する。硫化ビスマ
スは約８５０℃の融点を有し、そのために高温用途で使用される固体潤滑剤配合
物へ包含させるための優れた選択物となっている。
【００１４】 非限定例として、本発明の１つの態様による硫化ビスマス含有摩擦材料マトリ
ックスの典型的な配合を下記例Ｉに示す。 例Ｉ 成分 摩擦材料マトリックス中の容量パーセント ＫｅｖｌａｒTMパルプ ２−６ 粗い天然黒鉛 ５−１５ フェノール樹脂 ８−２０ 銅繊維 ２−８ 硫化ビスマス ２−１０ ゴム粉 ３−１２ 二硫化モリブデン ０．５−３ コークス粉 ２−１２ 鉱物繊維 ５−１５ 摩擦ダスト ５−１５ バーミキュライト ５−１０ 硫酸バリウム充填剤 １０−２５ 二酸化チタン研磨剤 ２−１０ 非限定例として、本発明の他の態様による硫化ビスマス含有摩擦材料マトリッ
クスの典型的な配合を下記例ＩＩに示す。
【００１５】 例ＩＩ 成分 摩擦材料マトリックス中の容量パーセント ＫｅｖｌａｒTMパルプ ２．５ 粗い天然黒鉛 １１ フェノール樹脂 １７．５ 銅繊維 ４ 硫化ビスマス ２．５ ゴム粉 ５．５ 二硫化モリブデン １．５ コ−クス粉 ３ 鉱物繊維 ７ 摩擦ダスト １２ バーミキュライト ６ 硫酸バリウム充填剤 ２０．５ 二酸化チタン研磨剤 ７ 本発明の固体潤滑剤は単独または、自動車および工業用ブレーキ、セラメタリ
ック（ｃｅｒａｍｅｔａｌｌｉｃ）摩擦材料、クラッチ、のみならず他の工業用
途において用いられる無鉛摩擦材料中の他の硫化物（モリブデン、銅、亜鉛、ア
ンチモン、スズ、チタン、鉄、タングステンの硫化物のような）と組み合わせて
用いることができる。硫化スズおよび硫化チタン（ただし、これらに限定されな
い）のような上述の硫化物は硫化ビスマスの騒音低減性を補うために用いること
ができる。
【００１６】 本発明の硫化ビスマス含有固体潤滑剤は、摩擦値を安定化させかつ振動を減少
させることによってブレーキが騒音を発する傾向を減少させる。本発明によるレ
ベルの硫化ビスマスを含有するブレーキライニング配合物を有するブレーキパッ
ドの耐摩耗性を評価するために、比較試験を行った。硫化ビスマスを含有しない
ブレーキライニング配合物を有する第１のブレーキパッド対（Ｒ５８Ｋと呼ぶ）
を、種々の温度における内部および外部パッドの摩耗を評価するために、動力計
試験にかけた（図１参照）。本発明によるレベルで存在する、すなわち約２．５
容量パーセントの硫化ビスマスを含有するブレ−キライニング配合物を有する第
２のブレーキパッド対（Ｒ５８Ｋ１と呼ぶ）も、種々の温度における内部および
外部パッドの摩耗を評価するために、動力計試験にかけた（図２参照）。両配合
物について、それぞれバニッシュ（ｂｕｒｎｉｓｈ）、１０５℃、２１０℃およ
び３１０℃において摩耗の測定を行った。図１と図２の比較から分かるように、
とくに２１０℃および３１０℃におけるＲ５８Ｋ配合物のパッドの摩耗はＲ５８
Ｋ１配合物よりも著しく大きく、これは本発明による硫化ビスマス配合物を含有
するブレーキパッドが高温における摩耗に、より適切に耐えることができること
を示す。
【００１７】 さらに、本発明によるレベルの硫化ビスマスを含有するブレーキライニング配
合物を有するブレーキパッドの騒音性を評価するために、比較試験を行った。な
おその上、種々の周波数において生じる総騒音を評価するために、硫化ビスマス
を含有しないブレーキライニング配合物を有する第１のブレーキパッド対（すな
わちＲ５８Ｋ）を動力計試験にかけた（図３参照）。本発明によるレベルで存在
する硫化ビスマスを含有するブレーキライニング配合物を有する第２のブレーキ
パッド対（すなわちＲ５８Ｋ１）も、種々の周波数において生じた総騒音を評価
するために、動力計試験にかけた（図４参照）。図３と図４との比較から分かる
ように、とくに８０００Ｈｚおよび１３０００ＨｚにおけるＲ５８Ｋ配合物の総
騒音はＲ５８Ｋ１配合物よりも著しく大きかったが、これは本発明による硫化ビ
スマスを含有するブレーキパッドの生じる騒音、とくに高周波騒音（すなわち、
きしみ音）がより少ないことを示す。また注目に値することは、Ｒ５８Ｋ１配合
物が周波数１２０００Ｈｚおよび１４０００Ｈｚにおいて少しもきしみ音を生じ
ないという事実であった。
【００１８】 さらに、本発明の硫化ビスマス含有固体潤滑剤はプラスチック、複合材料、お
よびベアリング（ただし、これに限定されない）のような種々の用途における潤
滑添加剤として用いることができる。
【００１９】 前記説明は本発明の原理を例示するだけのものと考えられる。さらに、数多く
の修正および変化が当業者の心に浮かぶので、本発明を、前記に示す厳密な構成
および方法に限定することは望ましくない。したがって、それに依存することが
できる適当なすべての修正および等価物は、下記クレームによって限定される本
発明の範囲内に入る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は硫化ビスマスを含まないブレーキライニング配合物を有す
るブレーキパッド対の耐摩耗性の動力計試験結果を図示したものである。
【図２】 図２は本発明によるレベルで存在する硫化ビスマスを含有するブ
レーキライニングパッドを有するブレ−キパッド対の耐摩耗性の動力計試験結果
を図示したものである。
【図３】 図３は硫化ビスマスを含まないブレーキライニング配合物を有す
るブレーキパッド対の騒音特性の動力計試験結果を図示したものである。
【図４】 図４は本発明によるレベルで存在する硫化ビスマスを含有するブ
レーキライニング配合物を有するブレーキパッド対の騒音特性の動力計試験結果
を図示したものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ１０Ｍ 103/06 Ｃ１０Ｍ 103/06 Ｃ 125/22 125/22 Ｆ１６Ｄ 69/02 Ｆ１６Ｄ 69/02 Ｇ // Ｃ１０Ｎ 10:02 Ｃ１０Ｎ 10:02 10:04 10:04 10:08 10:08 10:10 10:10 10:12 10:12 10:16 10:16 50:08 50:08 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｕ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ， ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，Ｌ Ｓ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ， ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，Ｔ Ｔ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも１種の固体潤滑剤（前記固体潤滑剤は硫化ビスマ
    スを含む）；および少なくとも１種の結合剤系 を含む摩擦材料マトリックス。
  2. 【請求項２】 該硫化ビスマスが、該摩擦材料マトリックスの総容量を基準
    にして、約２から約１０容量パーセントの量で存在する請求項１記載の摩擦材料
    マトリックス。
  3. 【請求項３】 該硫化ビスマスが、該摩擦材料マトリックスの総容量を基準
    にして、約２．５容量パーセントの量で存在する請求項１記載の摩擦材料マトリ
    ックス。
  4. 【請求項４】 下記成分のいずれか１種をさらに含む請求項１記載の摩擦材
    料マトリックス： 少なくとも１種の強化用繊維； 少なくとも１種の金属粉； 少なくとも１種の研磨剤； 少なくとも１種の有機充填剤；および 少なくとも１種の無機充填剤。
  5. 【請求項５】 前記固体潤滑剤が、硫化モリブデン、硫化銅、硫化亜鉛、硫
    化アンチモン、硫化スズ、硫化チタン、硫化鉄、硫化タングステン、およびこれ
    らの混合物からなる群から選ばれる１種の化合物をさらに含む請求項１記載の摩
    擦材料マトリックス。
  6. 【請求項６】 前記結合剤系がフェノール樹脂を含む請求項１記載の摩擦材
    料マトリックス。
  7. 【請求項７】 硫化ビスマスを含む固体潤滑剤組成物であって、前記固体潤
    滑剤組成物が摩擦材料マトリックス中に包含され、前記硫化ビスマスが該摩擦材
    料マトリックスの総容量を基準にして、約２から約１０容量パーセントの量で存
    在する固体潤滑剤組成物。
  8. 【請求項８】 硫化モリブデン、硫化銅、硫化亜鉛、硫化アンチモン、硫化
    スズ、硫化チタン、硫化鉄、硫化タングステン、及びこれらの混合物からなる群
    から選ばれる１種の化合物をさらに含む請求項７記載の固体潤滑剤組成物。
  9. 【請求項９】 摩擦材料マトリックスを含むブレーキ要素であって、該摩擦
    材料マトリックスが少なくとも１種の固体潤滑剤を含有し、前記固体潤滑剤が硫
    化ビスマスを含み、前記硫化ビスマスが該摩擦材料マトリックスの総容量を基準
    にして、約２から約１０容量パーセントの量で存在するブレーキ要素。
  10. 【請求項１０】 前記固体潤滑剤が、硫化モリブデン、硫化銅、硫化亜鉛、
    硫化アンチモン、硫化スズ、硫化チタン、硫化鉄、硫化タングステン、及びこれ
    らの混合物からなる群から選ばれる１種の化合物をさらに含む請求項９記載のブ
    レーキ要素。
JP2001506394A 1999-06-29 2000-06-29 ブレーキライニングに用いるための硫化ビスマス含有固体潤滑剤 Withdrawn JP2003503555A (ja)

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