JP2000256652A

JP2000256652A - 乾式摩擦材

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Publication number: JP2000256652A
Application number: JP11063100A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Nagashima; 雅之長島
Original assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd
Current assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd
Priority date: 1999-03-10
Filing date: 1999-03-10
Publication date: 2000-09-19
Anticipated expiration: 2019-03-10
Also published as: JP4044693B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高回転、高温の条件下においても、耐摩耗性
が良く、高摩擦係数（μ）を維持できる乾式摩擦材を提
供することを課題とする。【解決手段】本発明は、基材、樹脂、およびゴム材を
主成分とする乾式摩擦材材料に、多孔性炭素材料を配合
して、摩擦材を成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車、産業機械
等のクラッチフェーシングやブレーキ等に使用される乾
式摩擦材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】乾式摩擦材である自動車のクラッチフェ
ーシングは、ガラス繊維等を基材として、この基材にフ
ェノール系樹脂などの熱硬化性樹脂、ゴム材などを付着
させ、次いでこれを予備成形し、これを金型で加熱加圧
して製造される。

【０００３】バインダとしてフェノール樹脂などの熱硬
化性樹脂を用いることにより、耐熱性や高強度が得られ
高温時の強度や高回転継合時の耐摩耗性が向上する。し
かし樹脂では基材への含浸時の粘度が低いことから摩擦
調整材などを配合しにくく、高回転継合時の摩擦係数
（μ）が小さくなる場合がある。一方、ゴムをバインダ
とすれば、粘度が高く摩擦調整材などを容易に配合する
ことができるという利点があるが、高温時の強度や高回
転継合時の耐摩耗性が低いという問題が生じる場合もあ
る。

【０００４】従って、従来のクラッチフェーシングで
は、バインダに樹脂とゴムとを併用することで両者を補
い合っていた。しかし、こうして成形されたクラッチフ
ェーシングは、高回転、高温で使用されると、熱劣化に
よる母材強度の低下から摩耗が大幅に増加して、摩擦係
数（μ）が低下してしまうこともあるため、高速車両
（スポーツカー等）へ使用する条件等が制限されるとい
う問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高回転、高
温の条件下においても、耐摩耗性が良く、高摩擦係数
（μ）を維持できる乾式摩擦材を提供することを課題と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意検討した結果、摩擦材に多孔性炭
素材料を配合すると、高回転、高温域条件下における耐
摩耗性を向上させられることを見出し、本発明を完成す
るに至った。

【０００７】すなわち、本発明は、基材、樹脂、および
ゴム材を主成分とする乾式摩擦材において、多孔性炭素
材料を含有することを特徴とする乾式摩擦材である。ま
た、本発明は、多孔性炭素材料の含有量が摩擦材全量に
対して、１〜３０重量％である前記乾式摩擦材である。

【０００８】更に、本発明は、多孔性炭素材料が硬質多
孔性炭素材料である前記乾式摩擦材である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の摩擦材は、基材、樹脂、およびゴム材を主成分
とする乾式摩擦材において、多孔性炭素材料を含有する
ことを特徴とする乾式摩擦材である。まずはじめに、本
発明の乾式摩擦材が含有する多孔性炭材料について説明
する。

【００１０】本発明で用いられる多孔性炭素材料は、炭
素を含有する、多孔性の材料をいう。本発明の多孔性炭
素は炭素のみから構成されていても良いし、炭素を主成
分として炭素以外の物質を含んでいても良い。ここで、
炭素の含有量は、１〜３０重量％の範囲であるのが好ま
しい。

【００１１】多孔性とは、固体の内部又は表面に多数の
小さな空隙をもつ状態をいう。多孔性炭素材料の気孔率
は、継合時に発生した気体の流動をスムーズにするとい
う点と摩擦材の強度を維持するという点を考慮すると、
１５〜５０％の範囲であるのが好ましく、１５〜３０％
の範囲であるのが更に好ましい。ここで、気孔率とは、
多孔性炭素材料の全容積に対する気孔（空隙）の容積の
百分率をいう。

【００１２】また、本発明の多孔性炭素材料は、硬質多
孔性炭素であることが好ましい。ここで、硬質とは、炭
素材料の強度が高いことをいい、ビッカース硬度が平均
で１００Ｈｖ以上かまたは圧縮強度が１０ＭＰａ以上の
ものをいう。圧縮強度は摩擦材の耐摩耗性等と摩擦材の
相手材料の摩耗性等を考慮すると、４０〜１００ＭＰａ
の範囲、また、ビッカース硬度は２００〜２０００Ｈｖ
の範囲であることが好ましい。

【００１３】また、多孔性炭素材料の粒径が、好ましく
は、６０〜３２０メッシュの範囲、より好ましくは、６
０〜２００メッシュの範囲の粒度分布を有するものが用
いられる。

【００１４】具体的には、密度：１．２５（ｇ／ｃｍ³）、ビッカース硬度：２００〜２０００Ｈｖ（平均４００Ｈ
ｖ）、圧縮強度：４０〜１００ＭＰａ（平均７５ＭＰａ）、ヤング率３０００Ｍｐａ、気孔率が１５〜５０％、の
硬質多孔性炭素が例示できる。

【００１５】このような硬質多孔性炭素は、有機系樹脂
を含んだ炭素原料を窒素雰囲気中で３００〜５００℃で
炭化焼成後、ガラス化させることにより製造できる（特
開平１０−１０１４５３号公報）。

【００１６】本発明の摩擦材における多孔性炭素材料の
含有量は、耐摩耗性の点から、摩擦材全量に対して、１
〜３０重量％の範囲であるのが好ましく、バースト強度
と高摩擦係数（μ）を維持するという点も考慮すると、
１〜１０重量％の範囲が更に好ましい。

【００１７】多孔性炭素材料は窒素ガス中で、３００〜
１１００℃域にて焼成されるので、耐熱性が高く分解さ
れにくいため、多孔性炭素材料を含む摩擦材は高温条件
においても強度を保持することができると考えられる。
また、炭素材料であるため潤滑効果が高く、多孔性炭素
材料を含む摩擦材は高回転、高温域においても耐摩耗性
に優れると考えられる。従って、耐熱性があり、潤滑効
果が高い多孔性炭素材料を摩擦材に配合することで、摩
擦材の強度を保持でき、耐摩耗性等の耐久性を良くする
ことができると考えられる。

【００１８】また、本発明の摩擦材に用いる基材として
は、ガラスロービング、ガラス繊維、炭素繊維、ロック
ウールなどの無機繊維、銅線、真鍮線等の金属繊維、芳
香族ポリアミド繊維、レーヨン、アクリロニトリル繊維
などの有機繊維から種々選択して用いることができる。
基材の形状はヤーン状、ロービング状、フェルト状、リ
ボン状または紐状などのいずれでもよく、上記繊維の長
繊維または短繊維から形成されたものを用いることがで
きる。これらの基材は、１又は２種以上組み合わせて使
用することができる。基材の強度の点からは、２種以上
の基材を組みあわせて使用するのが好ましく、ガラス繊
維等に、銅線、真鍮線等の金属繊維を併用して使用する
のが更に好ましい。そして、基材の含有量は、摩擦材全
量に対して、２０〜５０重量％の範囲であるのが好まし
く、２５〜４０重量％の範囲が更に好ましい。また、摩
擦材の強度を高めるという点から銅等の金属線の含有量
は、摩擦材全量に対して１〜１０重量％の範囲であるの
が好ましい。

【００１９】また、本発明の摩擦材に用いる樹脂として
は、フェノール樹脂、メラミン樹脂、フタレート樹脂、
各種変成フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂等を利用で
きる。このうち、好ましくは各種の変成フェノール樹脂
が用いられる。これらの樹脂は、１又は２種以上組み合
わせて使用することができる。そして、樹脂の含有量
は、摩擦材全量に対して、５〜３０重量％の範囲である
のが好ましく、５〜１５重量％の範囲が更に好ましい。

【００２０】更に、本発明の摩擦材に用いるゴム材とし
ては、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴ
ム（ＳＢＲ）、アクリロニトリル・ブタジエンゴム（Ｎ
ＢＲ）等の各種の合成ゴム及び天然ゴムが用いられる。
これらのゴムは１又は２種以上組み合わせて使用するこ
とができる。ゴム材はこれらのゴムを単独で使用しても
よいし、加硫剤・加硫促進剤を併用してもよい。加硫剤
としては、硫黄、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、過酸化
物、ジニトロベンゼンなどが例示できる。また、加硫促
進剤としては、チアゾール系促進剤、ポリアミン系促進
剤などが例示できる。そして、ゴムの含有量は、所定の
摩擦係数を維持しクラッチフェーシングとして機能させ
るため、摩擦材全量に対して、５〜４０重量％の範囲で
あるのが好ましく、７〜２０重量％の範囲が更に好まし
い。また、ゴムの強度等を高めるため、加硫剤・加硫促
進剤含有量は、摩擦材全量に対して１〜２０重量％の範
囲であるのが好ましい。

【００２１】本発明の摩擦材には、任意添加材として、
クレー、タルク、グラファイト、カシューダスト、硫酸
バリウムなどの摩擦調整材を配合することもできる。摩
擦調整材を加える場合、摩擦調整材を１又は２種以上組
み合わせて使用することができる。その含有量は、摩擦
材全量に対して、０〜６０重量％の範囲であるのが好ま
しい。また、カシューダスト等のレジンダストの含有量
は、ノイズ性を改善する点から、０〜４０重量％程度で
あるのが好ましく、硫酸バリウムなどの含有量は、機械
的強度を改良する点から、０〜２０重量％程度であるの
が好ましい。

【００２２】＜摩擦材の製造方法＞上記で述べた多孔性
炭素材料、基材、樹脂及びゴム材、必要に応じて摩擦調
整材を均一に撹拌・混合して得られる配合組成物を、タ
ブレット状等に予備成形した後、これを、金型等に入れ
て加圧加熱成形し、所定の厚さおよび密度の成形品を得
る。次にこの成形品を熱処理し、更に形状加工等の仕上
げを行って本発明の摩擦材を得る。

【００２３】

【実施例１〜５及び比較例１】以下に、本発明を実施例
により更に具体的に説明する。表１の配合組成からなる
摩擦材材料を均一に混合した後、所定の条件にて熱成形
とアフターキュアを行い摩擦材を製造した。具体的に
は、外径２３６ｍｍ×内径１５０ｍｍ×厚さ３．５ｍｍ
のドーナツ形のクラッチフェーシングを製造した。ま
た、比較例として、多孔性炭素材料以外は上記と同じ組
成を有する摩擦材材料を用いて、同様に摩擦材を製造し
た。尚、ここで用いた硬質多孔性炭素は、油を抽出した
脱脂糠にフェノール樹脂を添加して混合したものを原料
とし、ガス抜きをしながら加熱、加圧成形し、次に、こ
の成形品を焼却炉内で窒素ガスを流しながら室温を２５
０℃〜５００℃まで徐々に上昇させた後、５００℃に維
持して２時間炭化焼成させ、その後、徐々に温度を下げ
てガラス化させたものである。

【００２４】

【表１】＜摩擦材の評価＞次いで、このように作製した実施例１
〜５の摩擦材と、比較例１の摩擦材について、その摩擦
特性と耐摩耗性に関する評価実験を行った。即ち、それ
ぞれのクラッチフェーシングについて、下記の表２に示
す条件で、高速回転継合させた後摩擦係数（μ）及び２
００℃域におけるバースト強度を測定した。また、この
試験終了後の摩擦材の厚さを測定し、予め計測した初期
の値から差引いて、その摩耗量を求めた。更に、摩擦材
の相手材の摩耗量は、試験終了後の粗さを測定し、予め
計測した初期の値から差引いて摩耗量を求めた。結果を
表３に示す。

【００２５】

【表２】＜試験結果＞

【００２６】

【表３】＊１：２０００回の継合を繰り返した時のμの最小値＊２：継合を２００回行なった後以降のμの平均値＊３：２００℃域で回転率を上昇させ、摩擦材がバース
トしたときの回転数

【００２７】摩擦材全量に対して、１〜３０重量％の範
囲で多孔性炭素材料を使用した摩擦材は、従来品である
比較例に比べ、摩耗量が約１／２〜１／３に低減し、耐
摩耗性が著しく向上した。特に、多孔性炭素材料を１〜
１０重量％の範囲で使用した摩擦材は、バースト強度を
維持しつつ、比較例１に示す従来の摩擦材に比べて、高
温、高回転で使用する間及び使用後の摩擦係数（μ）
（安定μと最低μの両方）が向上し、また、耐摩耗性が
著しく向上した。

【００２８】

【発明の効果】本発明は、多孔性炭素材料を摩擦材に配
合することで、高回転、高温の条件においても耐摩耗性
に優れ、高摩擦係数（μ）を維持できる摩擦材を提供す
ることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材、樹脂、およびゴム材を主成分とす
る乾式摩擦材において、多孔性炭素材料を含有すること
を特徴とする乾式摩擦材。
【請求項２】多孔性炭素材料の含有量が摩擦材全量に
対して１〜３０重量％である請求項１記載の乾式摩擦
材。
【請求項３】多孔性炭素材料が硬質多孔性炭素材料で
ある請求項１または２記載の乾式摩擦材。