JPS62237127A - 摩擦材 - Google Patents

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］ 本発明は自動車なとのブレーキやクラッチに使用する摩
擦材に関する。

［従来の技術］ 従来、自動車などのブレーキやクラッチに使用されてい
るｆ！！ｌ擦材は石綿繊維を基材として装造されてきた
。すなわち、従来の摩擦材は補強繊維として１０〜６０
体積％の石綿繊維、結合材として１５〜４０体積％の熱
硬化性樹脂、及び充填材として種々の金属扮粒、無機粉
末及び有機粉末からなり、これらの成分を混き、成形及
び研摩して製造されていた。

ところが近年、石綿繊維が人体に有害であるとのことか
ら、石綿繊維を基材とした摩擦材は製造上及び使用上の
規制の対象となっており、石綿繊維に代わる新規な摩擦
材の開発が急務となっている。

最近、石綿繊維代替原料が模索され、補強性及び耐熱性
に浸れ、入手が容易で且つコストの面からも有望である
金属繊維、特にスチールファイバーを基材とするセミメ
タリック系摩擦材が開発され、主として自動車のブレー
キパッドとして使用される、ようになった。このセミメ
タリック摩擦材１？Ｋ　４才はスチールファイバー、鉄
粉などの金属成分と黒鉛金主成分とし、これに有機充填
材及び無機充填材と配なし、フェノール樹脂などの有機
結合材で固めたものである。

［発明が解決しようとする問題点］ 上述のセミメタリック摩擦材は熱伝導性の大きい金属成
分と黒鉛な多量に含有するため、石綿系摩擦材に比べて
優れた耐摩耗性及び耐フェード性を有するが、熱伝導性
が大き過ぎるためにブレーキやクラッチの摩擦材として
使用する際に熱的な問題を起こす欠点がある。

例えば、ディスクブレーキのブレーキパッドとして使用
する場き、特に高速からの急制動や降板時の連続制動に
よって、ブレーキディスクとブレーキパッドの摺動面に
多量の摩擦熱が発生し、セミメタリック材の熱伝導性が
高いために、この摩擦熱がパッド内部及びそのバックプ
レートを通過してブレーキキャリパ−の油圧シリンダー
機構内に順次伝導される。この熱伝導に帰因する高温に
より、ピストンのシール部のゴムブーツやゴムリングが
劣化してブレーキ液の漏れが発生する。また、ブレーキ
液が高温のなめに沸騰し、いわゆるペーパーロック現象
を生じ、ブレーキが効がなくなり、非常に危険となるな
どの問題がある。

従来、この問題に対処するために、ブレーキパッドとブ
レーキキャリパーの間に何等かの断熱層を設置する方法
が取られている。すなわち、ブレーキパッドのセミメタ
リック京擦材層とバックブレートの間にヒートバリヤ一
層を一体同時成形して設置する方法や、インシュレータ
ーをパッドのバックプレー１・の裏側に張り付ける方法
などが行なわれている。しかし、これらの断熱層は石綿
系材料に依存しているのが現状であり、前述の石綿規制
の観点から好ましいものとは言い難い。更に、材料費や
加工工程数の増加に伴いコストの上昇を招き、経済性の
点からも問題となる。

更に、セミメタリック摩擦材の熱的問題を解決するため
に、摩擦材の材料組成に関する種々の提案がなされてい
る。すなわち、セミメタリック摩擦材の熱伝導性は材料
組成中の金属繊維と黒鉛の旦によって変化し、金属繊維
または黒鉛またはそれら両者の配合量を減少すれば、熱
伝導性が低下して上記の熱的問題は解消するが、セミメ
タリック摩擦材の優秀な耐摩耗性と耐フェード性は著し
く損なわれる。

そこで、セミメタリック摩擦材の材料組成中の金属繊維
と黒鉛の代わりに石綿繊維に匹敵する強度及び低熱伝導
性を兼備した代替繊維及び固体潤滑材が種々提案されて
いる０例えば、補強繊維としてはガラス繊維、スラグウ
ール、セラミック繊維、カーボンファイバー、耐熱有機
繊維などが提案されており、また、固体潤滑材としては
金属硫化物、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂などが提案さ
れているが、上述の成分はいずれも相手ディスクを損傷
させなり、高価であったり、製造工程中に均一な混合が
難しかったり、耐摩耗性や耐フェード性に不足するなど
の難点があり、いずれも実用性に欠けている。

従って、本発明の目的は上記問題点を解決し、セミメタ
リンク摩擦材の耐摩耗性と耐フェード性を生かし且つ熱
伝導性を低下させ、ブレーキやクラッチの摩擦材として
最適且つ優秀な摩擦材を提供するにある。

［問題点を解決するための手段〕 即ち、本発明は金属繊維５〜３５木間％、無機繊維また
は有機繊維またはそれら両者１０〜５０木積％、有機結
合材Ｏ〜３０体猜％、無機結き材１０〜６０体積％及び
充填材１０〜６０体積％よりなる摩擦材にある。

［作　用］ 本発明の摩擦材は従来のセミメタリック摩擦材の熱伝導
性を高める原因となっている金属繊維の添加量をできる
だけ抑え、金属繊維含量の低下による耐熱性、耐摩耗性
及び耐フェード性の減少を最低限にするために、熱伝導
性が低く、しかも耐熱性に富む補強繊維（有機繊維及び
／または無機繊維）及び無機結き材を添加するものであ
る。

本発明の摩擦材に使用する金属繊維はセミメタリック摩
擦材に従来使用されていた金属繊維のいずれであっても
よく、例えばスチールファイバー、ステンレス繊維、青
銅ファイバー等を使用することができる。これらの繊維
は単独で、または２種以上を併用することもできる。こ
の金属繊維は摩擦材の強靭性と耐熱性を高めることによ
り耐久性を与えるために使用する。また、摩擦材の熱伝
導性を高めることにより摩擦摺動面で発生する多量の摩
擦熱を速やかに拡散させ、摩擦材の摺動面の温度上昇を
防止して摩擦材の摺動部分の熱的、化学的劣化を防ぎ、
耐摩耗性や耐フェード性を向上するために使用するもの
である。しかし、金属繊維を多量に使用すれば前述の如
くブレーキの熱的問題が発生する。金属繊維の添加配き
量は熱的問題を所望の程度に制御するように適宜選択す
ることができるが、通常最終摩擦材の５〜３５体積％の
範囲である。

本発明の摩擦材には上述の熱的問題を解決すると共に金
属繊維減量による強度の低下を補うなめに金属繊維以外
の補強繊維を金属繊維と併用する。

この補強繊維は石綿繊維以外の無機繊維または有機繊維
またはそれら両者であり、熱伝導性が低く、耐熱性に富
み、強度の高い繊維例えばグラスファイバー、ロックウ
ール（ＰＭＦ）、ワラストナイト、チタン酸カリ繊維、
アラミド繊維［例えば商標名ケブラー（デュポン社製）
］などが好ましい。有機繊維及び／または無機繊維の添
加配合１は、上述の熱的問題、補強性、成形性及び金属
繊維の添加配合量等に依存するが、最終摩擦材の１０〜
５０体積％である。なお、有機繊維及び無機繊維はそれ
ぞれを単独で使用することもでき、また、２種以上を併
用することもできる。

金属繊維＋有機繊維及び／または無機繊維のき計部加配
り量は通常最終摩擦材の１５〜６０体積％程度であり、
好ましくは２０〜４０体積％である。合計部加配か量が
１５体積％未満であると摩擦材の補強が不充分になるた
めに好ましくなく、また、６０体積％を超えると成形が
困難になるために好ましくない。

上述したように、自動車用ブレーキを使用する場き、高
速からの急制動や降板時の連続制動などのような苛酷使
用の場きには多量の牽擦熱が発生する。従来の摩擦材は
有機結合材例えばフェノール樹脂を始め、有ｖｉ物含量
が多いので、多量に発生するＲＩＪ？！ｌ！熱によりこ
れらの有機物が劣１ヒ・分解する。結き材が熱により劣
化・分解すれば、摩擦材の結合が弱くなり、激しい摩耗
を生じ、また、分解ガスが）↑擦摺動面に存在し、気体
潤滑を生ぜしめ、制動力の、低下すなわちフェード現象
が発現する。これを防ぐ方法として従来は有機結合材の
旦を減らして分解ガス源を減らしたり、金属成分や思鉛
のような熱伝導性物質分添加することにより多量に発生
する摩擦熱を速やかに摩擦摺動面から拡散・除去して摺
動面の異常な温度上昇を防いでいた。しかし、この方法
では摩擦材自体の熱伝導性が大きくなりすぎ、上述のよ
うなペーパーロックの原因となり、満足な摩擦材が得ら
れない。本発明の摩擦材てはこれらの欠点を除去するた
めに、熱に強く、熱伝導性の低い無機結６材を単独で使
用するか、または上述の有機結α材と併用するものであ
る。

本発明の摩擦材に使用する無機結き材としてはシリカ系
、アルミナ系、ジルコニア系、りん酸塩系、硼酸系など
の硬化剤または焼成によって反応硬化する無機結合材等
を挙げることができ、特にりん酸アルミニウムを土木と
したりん酸塩系結き村が最適である。無機結合材の添加
配合量は有機結合材の添加配き量とら関連するが一１通
常最終摩擦材の１０〜６０体積％である。無機結合材の
添加配な量が１０体積；゛６未満であると結６カが弱く
なり、また、耐熱性も低下するために好ましくなく、ま
た、６０体積％を超えると摩擦材が硬く且つ脆くなるた
めに好ましくない。

本発明の摩擦材には慣用の有機結合材を使用することが
できる。有機結合材としては例えばフェノール樹脂など
の熱硬化性樹脂を挙げることができる。有機結合材の添
加配合量は上述の無機結き材の添加配合量とも関連する
が、通常Ｏ〜３０体積％である。有機結合材の添加配合
量が３０体積％を超えると摩擦材の耐熱性が低下するた
めに好ましくない。

有機結合材と無機結き材のき計部加配α量は通常最終摩
擦材の１０〜６０体積％であり、好ましくは２０〜６０
体積％である。このき計量が１０体積％未満であると結
合力が弱いために好ましくなく、また、６０体積％を超
えると耐熱性を低下させたり、摩擦材を脆くするために
好ましくない。

本発明の摩擦材には有機系充填材及び／または無機系充
填材を使用することができる。有機系充填材としては例
えばカシューダスト、ラバーダストなどを使用すること
ができ、ブレーキ鳴きや低温摩耗性を向上することがで
きるが、多量に使用すると上述の有機結り材と同様の欠
点を有しているために好ましくない。また、無機系充填
材としてはＰｂＳ、５ｂ２Ｓ、、ＭｏＳ２などの硫（ヒ
物、ＳｉＯ２、Ａ　Ｉ２０３、Ｃａｏ　、　Ｆ　ｅ２０
　ｚ、Ｍ３Ｃなどの酸化物、Ｃａ（ＯＩ（）２、ＣａＣ
Ｏｚ、Ｂａ５Ｏ，などの塩類、黒鉛、カーボンブラック
、タルク、マイカなど、及び金属としてＦｅ、　Ｃｕ、
Ｚｎ、Ｓｎ、真鍮、青銅、ＡＩ、ｐｂまたはこれらの合
金の粉粒などを１吏用することができる。充填材は摩擦
係数の調整、摩耗の低下、コストの低減等の目的で使用
するものであり、目的に応じて上述の充填材を２種以上
併用することができる。充填材の総量は目的により種々
変化させることができるが、通常１０〜６０体積％の範
囲内である。

本発明の摩擦材は従来の摩擦材の？！逍設（Ｉｉｉ及び
製造工程分用いて製造することができる。例えば、各Ｊ
ｇ、料を均一に混りした陵、所定量を秤量し、金型に投
入し、熱プレスにて温度１００〜３００℃、圧力１００
〜５００　ｋｇｌ　ｃ積２、プレス時間５〜３０分間で
成形し、次に１５０〜３５０℃で１〜８時間焼成し、次
にＪり擦面を所定の厚みに研１．Ｋ　Ｌで製造すること
ができる。

［実　施　例］ 丸１眞 以下の第１表に示す配き割きをもつ各原料を均一に混合
した後、所定量を秤量し、金型に投入し、熱ブレスにて
温度１５０℃、圧力３００　ｋｇｌ　ａｍ２、ブレス時
間１０分間でディスクバットを成形し、次に２２０℃で
４時間焼成し、次に摩擦面を所定の厚みに研摩して供試
試料を製造した。なお、第１表に示す比較品の配合は現
行の代表的セミメタリック摩擦材の配合である。

得られた供試試料を用いてＪＡＳＯＣ−４０６に準じた
慣性式ダイナモメータ−による摩擦性能試験を行なった
。この時のフェード試験の最低摩擦係数とパッド裏面の
温度及び試験後の摩１ｆ、量を測定し、第１表に併記す
る。

呆−よ−人 第１表より本発明品１及び２は共に比較品と比し裏面温
度が３５〜６０℃も低下し、熱伝導性が改善されている
ことがわかる。ただし、本発明品２は本発明品１に比べ
金属繊維の量が多いので、これに伴って裏面温度が若干
高くなっている。また、本発明品１及び２のフェード最
低摩擦係数及び摩耗量は比較品のそれらに優るとも劣ら
ない良好な値を示している。

［発明の効果］ 上述の如く、本発明の摩擦材は無機結き材及び用途に適
した補強繊維（有機繊維及び／または無機繊維）を使用
しているので、従来のセミメタリックＲ擦材の耐摩耗性
と耐フェード性を保持しつつ、熱伝導性を低下させるこ
とができ、それによってａ適且つ１最禿なブレーキやク
ラッチの摩擦材を提供することができる。

特３γ出願人　小野田セメンｌ−株式会社同　　　上　
朝日石綿工業株式会社 代　　理　　人　　曽　　我　　道　　照　（：１．　
・、１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　金属繊維５〜３５体積％、無機繊維または有機繊維ま
   たはそれら両者１０〜５０体積％、有機結合材０〜３０
   体積％、無機結合材１０〜６０体積％及び充填材１０〜
   ６０体積％よりなる摩擦材。