JPS6213479A - 摩擦材料 - Google Patents

摩擦材料

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JPS6213479A
JPS6213479A JP60152887A JP15288785A JPS6213479A JP S6213479 A JPS6213479 A JP S6213479A JP 60152887 A JP60152887 A JP 60152887A JP 15288785 A JP15288785 A JP 15288785A JP S6213479 A JPS6213479 A JP S6213479A
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    • F16D69/02Composition of linings ; Methods of manufacturing
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は摩擦材料特に自動車等に使用される耐フェード
性及び耐摩耗性のすぐれたブレーキ用摩擦材料に関する
従来技術及び発明が解決しようとする問題点ブレーキ用
摩擦材料はアスベスト、金属繊維、セラミックファイバ
ー、ガラス繊維、アラミドファイバー等の繊維質原料に
カシューダストゴム粉などの有a質原料、硫酸バリウム
、酸化鉄、黒鉛等の無機粉末、銅粉、鉄粉などの金属粉
末等をフェノール樹脂を主体とする熱硬化性樹脂で結合
し成形、硬化したものが用いられている。
ブレーキを連続して使用するなどして急激な温度上昇を
起こさせると、いわゆるフェード現象が起こり、ブレー
キの効きが低下する。従来技術の概要及びブレーキのフ
ェード現象に関しては、自動車技術Vol 27.Nn
 2  P、148〜156(1973)  に解説さ
れている。これによればブレーキフェードの主な原因の
一つは、摩擦熱により有機成分が分解してガスを生じ・
このガスが摩擦面に介在して見かけの摩擦係数を下げる
ためである。耐フェード性を改善する手段としては、パ
ッドの気孔率を大きくしガスの抜ける道を作る、パッド
の表面を使用前に熱処理して揮発分を飛ばしておく (
スコーチ処理)などの方法が述べられている。
気孔率を大きくするための手段としては従来よりバイン
ダーレジン(結合剤として用いる樹脂)の量を減らす、
成形圧力を低くするなどの方法が用いられるが、いずれ
も気孔率を増大させる見返りとして耐摩耗性の低下を招
く、またスコーチ処理は工程の追加によるコストアップ
を伴うばかりでなく、処理時の発生ガスの処理が繁雑で
ある。
また熱処理層の熱劣化による耐−耗性低下を伴う。
問題点を解決するための手段 従来の方法によるとフェード特性を改良するために気孔
率を増大させようとすると、上述のように摩耗の増大を
招く。この理由は圧力を下げたり、バインダーレジンの
量を減じたりする結果、材料全体の結合組織が粗になる
ことにある。これに対し、ミクロな微細組織を強固で緻
密な組織とし、そこにガスの通り道になる比較的マクロ
な気孔を設けることが出来れば、耐摩性の低下を最少限
にして耐フェード性を向上させることが出来る。
例えば十分なバインダーレジンと高い成形圧を用いて、
緻密強固な摩擦材を成形したあと、微細なドリルで摩擦
面全体に摩擦面から外面に通ずる孔をあけることにより
、このような材料を作ることが出来る。しかし現実にこ
のような方法で工業的に摩擦材料を作ることは難しい。
本発明は以下に述べるような方法で、緻密な素地にガス
の通り道になる気孔を有する摩擦材を工業的に実現する
ものである。
まず摩擦材に配合される粉末原料を結合材を用いて、緻
密で強固な組織を持つ粒子に造粒する。
造粒の方法は転勤造粒、押し出し造粒などの造粒機を用
いることが可能であるが、圧縮成形、押し出し成形など
により、一度緻密な成形体を作ったあとで粉砕により粒
状原料とすることが出来る。
この粒状原料に再び熱硬化性樹脂を加え混合したものを
加熱加圧して摩擦材成形体とする。この際重要なことは
粒子と粒子の間に第1図に模式的に示すような空隙を生
じさせることである。このためにはバインダーレジンの
量は、複数の粒子によって囲まれた空間を完全に充填し
てしまう量よりも少なくなければならない。また材料強
度増大、摩擦特性、材料特性向上の必要性から添加され
る繊維質原料、微粉末原料の量は上記空間を埋めてしま
う量よりも少なくなければならない。
また粒状原料の粒子強度は、成形の際の圧力、温度条件
下で破壊しない程度の強度を持つことが必要である。何
故なら粒子が破壊されて微細化すると、それが空隙をふ
さぎ期待した気孔を形成できないからである。気孔径分
布及び気孔率は、粒状原料の粒度分布、粒形、熱硬化性
樹脂の量によって調整できる。また、これらと−緒に添
加される微粉末原料、繊維状原料によって影響される。
以上に述べた方法を工程図に整理すると第2図のように
なる。第2図において繊維質原料は一次原料として粒子
状原料中に配合することが出来るが、二次原料として粒
状原料と共に配合することも出来る。前者の場合は粒子
中に含まれる繊維質が混合物からの脱落を防止する効果
があるが、反面粒子の凝集力を弱めることがある。
繊維質原料としてはアスベスト、ロックウール、スラグ
ファイバー、ガラスファイバー、カーボン゛ファイバー
、セラミックファイバー等の無機繊維、鉄系あるいは銅
系等の金属ファイバー、フェノール系ファイバー、アラ
ミドファイバー、セルローズファイバー等の有機繊維等
が用いられる。金属粉末、無機粉末等の複数の粉末原料
をバインダーレジンを使って造粒し、摩擦材料組成に添
加する方法については、米国特許第3,434,998
号に開示されている。
しかしながら上記米国特許では、複合化したフリクショ
ンパーティクルを使用することにより、樹脂の耐熱性を
増し摩擦係数増大の目的で添加される硬質粒子の悪影響
を複合化により緩和する目的、方法及び効果が述べられ
ているが、本発明のように成形体の構造形態を改善し適
切な連通気孔を形成することに関しては全く記載されて
いない。
上記米国特許第3,434,998号で粒状原料即ちフ
リクションパーティクルの添加量は、1.5〜25体積
が良いとされているのは、その目的に沿ったものである
これに対し本発明において、成形体に適切な気孔を形成
するためには少なくとも粒状原料を40体積%以上配合
する必要がある。しかしながら粒子状原料を95体積%
以上配合することはバインダーレジンの配合量が不足す
るため、材料強度が不十分となる。
粒状原料の粒度分布は、細かい方では140メツシュパ
スの微粒子では粉末と変わりなく、摩擦材成形体に有効
な気孔を形成するのに適さない。
また粗い側では7メツシュオンでは粒子が粗大すぎて均
質な材料を作るのに適さない、即ち粒子の大半が140
メツシュオン、7メツシュパスの間に入っていることが
望ましい、140メツシエの網目開きは0.105mm
、7メツシユの網目開きは2.8300である。
(140メツシエオン、7メ、シュパスとは、粒子が1
40メンシユの篩では通過せず、7メノシユの篩では通
過することを意味する。以下同様である。)更に本発明
について説明する。
粒状原料、繊維性原料、添加物等は熱硬化性樹脂(バイ
ンダーレジン)と混合されるが、粉末状のバインダーレ
ジンを用いて乾式混合することが簡便であるが、粒状原
料と樹脂とのぬれ性の改善、原料の脱落両折の防止等の
目的のためには液状レジンを用いることが有利である。
また中間的な方法として粉末状樹脂を用いて乾式混合し
たあと樹脂と相溶する溶剤を加える半湿式法などがある
混合後の原料は溶剤などを除去し、バインダーレジンの
反応温度以上で加熱加圧し成形する。
成形後さらに樹脂の反応を完結させるために200℃〜
300℃の温度で1〜10時間加熱し後硬化処理を行う
、成形の際バインダーレジンの反応温度以下で加圧成形
し、その後成形体の緩和を防止しつ一1後硬化も兼ねて
加熱し樹脂を反応硬化させる方法も可能である。
以下実施例について説明する。
実施例及び比較例 実施例(1)〜(4)及び比較例+1)〜(2)第1表
の配合表に従い各原料をクロスブレード型ミキサーで混
合した。混合物を金型に充填し、温度180℃、面圧9
0Kg/cjでガス抜を行いながら6分間プレスし成形
した。その後成形物を20o℃で4時間硬化した。この
硬化物の気孔率を水銀ポロシメーターで4200KIi
/ cjの圧力まで測定したところ気孔率が約0.4%
であった。
次に硬化した成形物をハンマーミルで粉砕し、゛篩機に
かけ100メ・ンシュオン、7メツシュパスの間に入る
分率が、第2表の粒度分布になるような5種類の粒状原
料に調整した。また比較のため硬化した成形物を完全に
微粉砕し、すべて140メツシエパスしたものを比較原
料Fとした。
第   3   表      (体積均第3表の配合
をクロスブレードミキサーで混合し、温度160℃2面
圧力300Kg/ cdで9分間プレスし成形した。そ
の後成形物を180℃4時間−210℃4時間硬化しデ
ィスクブレーキ用パッドを作った。
摩擦材料の気孔率を第3図に示す。
上記パッドをそれぞれ乗用車用ブレーキに組込みダイナ
モメータ−試験により試験した。試験コードはJASO
C406−74を部分的に変更したものを用いた。(P
D 51型キャリパ−を用い、慣性モーメント5.5K
g−m−3”で行った) 試験結果のうち、フェードMinμ(フェード試験にお
ける最低μ)と摩耗量をグラフにして第3図に示す。
フェードM i nμの許容レベルは0.2以上とした
実施例(5)〜(7)及び比較例(31,+41粒状原
料りを用い下記配合組成にてディスクブレーキ用バンド
を作った。
第   4   表      (体積(財)・ 粉末
原#4Gは第1表においてフェノールノボラックレジン
を除く粉末原料を第1表に記載する比率で全量としては
第2表に指定する量を配合することを示す。
バンドの製造条件及び試験条件は実施例(1)〜(4)
と同様であった。
気孔率測定結果及びダイナモメータ−試験結果を。
第5表に示す。
実施例(8)〜顛及び比較例(5) 第1表に従って粒状原料を作る過程で、プレス成形後の
成形物の厚さを(実施例(11〜(4)の場合の厚さを
基準として1.01倍、’1.03倍、 1.04倍、
 1.06倍となるようにスペーサを入れて成形したと
ころ、硬化後の気孔率がそれぞれ約1%、3%、4%。
5%となった。この成形体を粒状原料りと同様の粒度分
布に調整し、実施例(3)の方法と同様にしてそれぞれ
実施例(8)〜αφ、比較例(5)のサンプルを作り、
実施例(3)と同様の試験を実施したところ、第6表の
ように粒子自体の気孔率が4%を越えると摩耗量が増大
する結果となった。
実施例0υ 第1表に従って粒状原料を作る過程においてプレス成形
を行う代わりにスクリュー型押出材を用いて2.太さ2
01の棒状の成形体とした。但し、作業を容易にするた
めフェノールノボラ・ツクレジンを液状レゾールレジン
に変更した。押出し温度は140℃〜150℃であった
成形後粉砕しやすい形に切り取り、170℃で4時間更
に200℃で4時間硬化した。その他は粒状原料りと同
様にした。
この粒状原料を用い実施例(3)と同し方法でサンプル
作成及び試験を行ったところ、はとんど実施例(3)と
同等の結果を得た。
発明の効果 本発明により耐フェード性及び耐摩耗性のすぐれたブレ
ーキ用摩擦材料が容易に安価に得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の摩擦材成形体の模式的断面図、第2図
は本発明の摩擦材料の製造工程図、第3図は本発明の摩
擦材料のフェード特性、耐摩耗特性及び気孔率を示す図
である。 1:原料粒子 2:バインダーレジン 3:気孔 代理人  弁理士 上代哲司(、”’  ”:′V・−
”′ 第3図 手続補正書 昭和61年6り//日 昭和60年 特許願 第152887号2、発明の名称 摩  擦  材  科 3、補正をする者 事件との関係    特 許 出 願 人住  所  
  大阪市東区北浜5丁目15番地名 称(213) 
 住友電気工業株式会社社  長   川 上 哲 部 4、代理人 住  所    大阪市此花区島屋1丁目1番3号住友
電気工業株式会社内 (電話06−461−1031) 氏  名(7881)  弁理士  上 代 哲 司5
、補正命令の日付 自発補正 6、補正の対象 明細書中、発明の詳細な説明の欄。 7、補正の内容 (1)明細書中、第2頁第10行目「カシューダストゴ
ム粉」を「カシューダスト、ゴム粉」に訂正する。 (2)同書、第7頁第4行目〜第5行目「−一一体積一
一一」を「−m一体積%−−−」に訂正する。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)粒状原料を40体積%〜95体積%含み、熱硬化
    性樹脂で結合し加熱硬化してなる摩擦材料において、該
    粒状原料が粉末原料をあらかじめ結合剤を用いて結合し
    、粒度分布が140メッシュオン、7メッシュパスの間
    に全体の50重量%以上が入るような粒状原料であるこ
    とを特徴とする摩擦材料。
  2. (2)気孔率が3〜30%であることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の摩擦材料。
  3. (3)粒状原料の粒子としての気孔率が4%以下である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の摩擦材料
  4. (4)粒状原料が圧縮成形体を粉砕したものであること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の摩擦材料。
  5. (5)粒状原料が押出成形体を粉砕したものであること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の摩擦材料。
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