JP2002284903A

JP2002284903A - 摩擦材

Info

Publication number: JP2002284903A
Application number: JP2001085298A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Kusaka; 聡日下
Original assignee: Akebono Research and Development Centre Ltd
Current assignee: Akebono Research and Development Centre Ltd
Priority date: 2001-03-23
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2002-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】摩擦材中に有機繊維としてパルプ状アラミド
繊維（アラミドパルプ）を用いる際に、アラミドパルプ
の解繊性と補強効果の両方の向上を両立させ、補強効果
の向上によりパルプ添加量が少なくても従来と同等の補
強効果が得られる摩擦材を提供する。【解決手段】補強繊維、摩擦調整材及び接合材よるな
る摩擦材において、繊維長分布を広くしたアラミドパル
プを補強繊維として配合したことを特徴とする摩擦材。
平均繊維長の長いアラミドパルプと平均繊維長の短いア
ラミドパルプとを混合することにより、繊維長分布を広
くすることが好ましい。アラミドパルプの繊維長の分散
度Ｌｗ／Ｌｌが２．２以上、重さ加重平均繊維長Ｌｗの
範囲が１．０ｍｍ≦Ｌｗ≦５．０ｍｍであることが好ま
しい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディスクブレーキ
やドラムブレーキなどのブレーキ、或いはクラッチなど
に使用される摩擦材に関し、特に２００℃以下の温度域
における耐摩耗性を改善した摩擦材に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディスクブレーキやドラムブレーキなど
のブレーキ、或いはクラッチなどに使用される摩擦材
は、摩擦作用を与え、かつその摩擦性能を調整する摩擦
調整材、補強作用をする繊維基材、これらの物質を一体
化し強度を与える結合材などの材料からなっている。そ
のうちの繊維基材には、金属繊維、無機繊維、有機繊維
などの種類があり、それぞれの特性があり、１種類では
すべての要求を満足することができないので、通常２種
類以上のものが組み合わせて使用されている。

【０００３】例えば、有機繊維、無機繊維、金属繊維、
充填材及び結合材などとからなる摩擦材が知られている
（特開平４−２３４４７９号公報）。また、有機繊維に
ついては種々の材料が知られている。このうち、有機繊
維は結合材との結合性がよいなどの特性もあるが、２０
０℃以下の温度域における耐摩耗性が改善される有機繊
維の種類としては最も代表的にはパルプ状アラミド繊維
（以下簡単のために「アラミドパルプ」ともいう）が挙
げられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、有機繊
維としてアラミドパルプを用いた場合、従来平均繊維長
１．６〜２．４ｍｍのものが使用されてきたが、このも
のは分散性が悪く、解繊状態が良くない。このため多量
に使用すると、攪拌工程で解繊できずに塊となり、アラ
ミドパルプが均一に分散せず、強度が不足し、摩擦材に
クラッチが発生したり、耐摩耗性が悪化する。このた
め、従来の摩擦材ではアラミドパルプの使用量は最大で
８ｖｏｌ％が限界であった。そこで、本出願人は、摩擦
材中に有機繊維を従来の使用量よりも多く使用すること
ができ、それとともに性能をより向上した摩擦材を提供
するために、平均繊維長の短いアラミドパルプを用いる
ことを検討し、平均繊維長が１．４ｍｍ以下であるパル
プ状アラミド繊維を多量に配合して耐摩耗性、耐クラッ
チ性を改善することを提案した（特開平１１−３０２６
３２号公報）。

【０００５】この摩擦材では、平均繊維長の短いアラミ
ドパルプは解繊性が優れるが、繊維長が短いことにより
補強効果が必ずしも十分ではなかった。その際、平均繊
維長の短いアラミドパルプに平均繊維長が１．６〜２．
４ｍｍの長いアラミドパルプを併用することにより、そ
れなりの効果が得られる例を示したが、平均繊維長が
１．４ｍｍ以下の短いアラミドパルプを単独配合した場
合に比べて、見劣りは避けられず、アラミドパルプの添
加量が多い場合には効果が劣る傾向がみられる。本発明
は、摩擦材中に有機繊維としてアラミドパルプを用いる
際に、アラミドパルプの解繊性と補強効果の両方の向上
を両立させ、補強効果の向上によりパルプ添加量が少な
くても従来と同等の補強効果が得られる摩擦材を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記の課題
により、アラミドパルプの添加量を少なくし、それでい
て前記平均繊維長の短いアラミドパルプを使用した場合
の高い分散性を達成し、それにより高い耐摩耗性を得
て、かつ平均繊維長の長いアラミドパルプを使用した場
合の大きな強度を持つ摩擦材が得られるアラミドパルプ
の形態について種々研究した。そして、アラミドパルプ
としては、平均繊維長の長いものから短いものまで広い
分布を持つものを用いると、前記した性能を摩擦材が得
られることを見いだした。そして、平均繊維長の長いも
のから短いものまで広い分布を持つものを得るには、平
均繊維長の長いアラミドパルプと短いアラミドパルプを
混合することによっても得ることができるが、混合する
ものは何でも良いというわけではなく、繊維長分布が広
いものとなるものでなければならない。アラミドパルプ
として前記のようなものを用いることにより、解繊性を
低下することなく補強効果を向上すること、及び平均繊
維長は従来通りでも、繊維長分布が広いものであれば、
高い耐摩耗性と曲げ強度を得ることができることに着目
して、本発明に到達した。

【０００７】すなわち、本発明は、下記の手段により前
期の課題を解決した。（１）補強繊維、摩擦調整材及び接合材よるなる摩擦材
において、繊維長分布を広くしたパルプ状アラミド繊維
を補強繊維として配合したことを特徴とする摩擦材。（２）平均繊維長の長いパルプ状アラミド繊維と平均繊
維長の短いパルプ状アラミド繊維とを混合することによ
り、繊維長分布を広くしたパルプ状アラミド繊維を補強
繊維として配合したことを特徴とする前記（１）記載の
摩擦材。（３）前記パルプ状アラミド繊維の繊維長の分散度、す
なわち重さ加重平均繊維長Ｌｗ／長さ加重平均繊維長Ｌ
ｌが２．４以上で、重さ加重平均繊維長Ｌｗの範囲が
１．０ｍｍ≦Ｌｗ≦５．０ｍｍであることを特徴とする
（１）又は（２）記載の摩擦材。（４）前記パルプ状アラミド繊維がＬｗ／Ｌｌ≧２．５
で、１．５ｍｍ≦Ｌｗ≦３．０ｍｍであることを特徴と
する前記（１）〜（３）のいずれか１項記載の摩擦材。（５）前記繊維長分布を広くしたパルプ状アラミド繊維
を摩擦材全体の１〜１０重量％配合したことを特徴とす
る前記（１）〜（４）のいずれか１項記載の摩擦材。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明は、摩擦材に用いる補強用
有機繊維として、繊維長分布を広くしたパルプ状アラミ
ド繊維を用いることに特徴を有するものである。すなわ
ち、従来では摩擦材において繊維基材に有機繊維として
パルプ状アラミド繊維を用いる場合、その重さ加重平均
繊維長が１．６〜２．４ｍｍのものが使用されてきた
が、このものは分散性が悪く、解繊状態が良くない。こ
の時の分散度はＬｗ／Ｌｌは２．２〜２．３であった。
これに対し、本発明では、具体的には、パルプ状アラミ
ド繊維として、繊維長の分散度としてＬｗ／Ｌｌ≧２．
４、平均繊維範囲１．０ｍｍ≦Ｌｗ≦５．０ｍｍである
ものを用い、Ｌｗ／Ｌｌ≧２．５で１．５ｍｍ≦Ｌｗ≦
３．０ｍｍのものが好ましい。ここでＬｗは重さ加重平
均繊維長であり、Ｌｌは長さ加重平均繊維長である。な
お、従来の単独のパルプ状アラミド繊維の分散度Ｌｗ／
Ｌｌは、２．０６〜２．１９と、分散度すなわち繊維長
分布が狭かった。

【０００９】本発明のパルプ状アラミド繊維の繊維長の
分散度はこれに比して広いものである。繊維長の分散度
を広くする手段としては、例えば平均繊維長の長いパル
プ状アラミド繊維と平均繊維長の短いパルプ状アラミド
繊維を混合することにより広くすることができるが、繊
維長の長いもの及び短いものを単に混合しても、繊維長
の分布の幅が狭いもの同士を混合するときは分布に単に
２つの山ができるだけで、分散度を広くするというには
十分でないので、繊維長の長さの分布同士が一部重なる
ようなもの同士を混合することが好ましい。

【００１０】そして、このように、有機繊維として、繊
維長の分散度、すなわち繊維長分布が広いパルプ状アラ
ミド繊維を用いる場合には、分散性が良好となるので、
補強効果の向上によりパルプ添加量が少なくても従来と
同等の補強効果、特に２００℃以下の温度域における摩
擦性能と曲げ強度を向上することができる。その配合量
は摩擦材全体の１０重量％までで十分な性能向上効果を
発揮するが、その下限としては１重量％、好ましくは５
重量％で満足できる効果がでる。

【００１１】すなわち、従来有機繊維としてはパルプ状
のアラミド繊維（「アラミドパルプ」）が一般的に使用
されているが、このパルプ状のものは絡み合う特性が強
いため前記したように解繊状態がよくないが、前記した
ような繊維長分布が広い長短混合パルプ状アラミド繊維
を用いるときには、繊維の分散形態によるためか絡み合
う特性が弱いため、繊維同士の絡み合いが少なく、これ
らの関係か、本発明では、この繊維長の分散度が広いパ
ルプ状アラミド繊維を用いるときには、アラミド繊維の
分散がよく、解繊状態が優れている。

【００１２】本発明の摩擦材を製造するには、補強繊
維、摩擦調整材、潤滑材、結合材からなる摩擦材におい
て、前記諸原料を配合し、その配合物を通常の製法に従
って予備成形し、熱成形することにより製造することが
できる。本発明の摩擦材において、補強繊維としては、
例えば芳香族ポリアミド繊維、耐炎性アクリル繊維等の
有機繊維や銅繊維、スチール繊維等の金属繊維、チタン
酸カリウム繊維やＡｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系セラミック繊維
等の無機繊維が挙げられる。無機充填材としては、例え
ば銅やアルミニウム、亜鉛等の金属粒子、バーミキュラ
イトやマイカ等の鱗片状無機物、硫酸バリウムや炭酸カ
ルシウム等が挙げられる。

【００１３】熱硬化性樹脂結合材としては、例えばフェ
ノール樹脂（ストレートフェノール樹脂、ゴム等による
各種変性フェノール樹脂を含む）、メラミン樹脂、エポ
キシ樹脂、ポリイミド樹脂等を挙げることができる。ま
た、摩擦調整材としては、例えばアルミナやシリカ、マ
グネシア、ジルコニア、酸化クロム、石英等の金属酸化
物、合成ゴムやカシュー樹脂等の有機摩擦調整材を、固
体潤滑剤としては、例えば黒鉛や二硫化モリブデン等を
挙げることができる。摩擦材の組成としては、種々の組
成割合を採ることができる。すなわち、これらは、製品
に要求される摩擦特性、例えば、摩擦係数、耐摩耗性、
振動特性、鳴き等に応じて、単独でまたは２種以上を組
み合わせて配合すればよい。

【００１４】ディスクブレーキ用摩擦パッドの製造工程
は、板金プレスにより所定の形状に成形され、脱脂処理
及びプライマー処理が施され、そして、接着剤が塗布さ
れたプレッシャープレートと、耐熱性有機繊維や金属繊
維等の補強繊維と、無機・有機充填材、摩擦調整材及び
熱硬化性樹脂結合材等の粉末原料とを配合し、攪拌によ
り十分に均質化した原材料を常温にて所定の圧力で成形
（予備成形）して作成した予備成形体とを、熱成形工程
において所定の温度及び圧力で熱成形して両部材を一体
に固着し、アフタキュアを行い、最終的に仕上げ処理を
施すことからなるが、これまでの工程は従来法と同一で
ある。

【００１５】

【実施例】以下実施例により本発明を具体的に説明す
る。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定される
ものではない。

【００１６】実施例１〜４及び比較例１〜３（摩擦材試料の材料）摩擦材の試料を製造する際の摩擦
材の材料として次のものを用い、試料として作成する際
には補強繊維、すなわちアラミドパルプを次の重さ加重
平均繊維長を持つ材料から選択して、試料の配合を変え
るようにした。１）配合（重量％）結合材：８・・・フェノールレジン無機充填材：５０・・・硫酸バリウム固体潤滑材：１５・・・黒鉛研削材：１０・・・酸化ジルコニウムダスト：７・・・カシュー樹脂ダスト補強繊維（アラミドパルプ）：１０

【００１７】２）使用した補強繊維（アラミドパルプ）＃１：重さ加重平均繊維長Ｌｗ＝０．９９＃２：重さ加重平均繊維長Ｌｗ＝１．８３＃３：重さ加重平均繊維長Ｌｗ＝２．９８これらを単独（第２表：比較例）又は第１表に示す割合
で混合して使用。

【００１８】上記１）配合に示す割合で各原材を配合
し、その中で、２）使用した補強繊維（アラミドパル
プ）の混合割合を実施例１〜４の４種類の割合に変化さ
せるか、比較例１〜３の３種類に示すようにそれぞれ単
独で使用して、攪拌して混合し、予備成形し予備成形体
を作製した。各サンプルパルプの繊維長分布と、得られ
たディスクブレーキ用ブレーキパッドの摩擦性能を、実
施例については第１表に、比較例については第２表にそ
れぞれ示した。なお、ブレーキパッドの作製は、板金プ
レスによりプレッシャープレートを形成し、脱脂し、プ
ライマー処理し、それに接着剤を塗布し、その塗布面に
前記の予備成形体を乗せ、加圧加熱して熱処理した。こ
の熱成形したものを仕上げ工程に送りブレーキパッドを
作成した。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【表２】

【００２１】なお、第１表及び第２表において、重さ加
重平均繊維長（Ｌｗ）と長さ加重平均繊維長（Ｌｌ）
は、Kajaani試験機による測定値である。アラミドパル
プの分散性は、蛍光顕微鏡を用い目視により評価した。
摩擦性能は、ＪＡＳＯ一般性能試験結果を表す。試験結
果は、４段階評価により表し、Ａは優を、Ｂは良を、Ｃ
は可を、Ｄは不可を意味する。

【００２２】上記２）に示した、実験に使用したアラミ
ドパルプの各サンプルパルプ（単独物及び混合物）の繊
維長分布曲線を図１に示す。（実験結果の評価）第１表及び第２表に示した結果か
ら、下記の内容のことが言える。各測定結果をＡからＤ
の４段階で評価した。Ｄの項目が存在するものはブレー
キとして使用不可である。単独のパルプの繊維長の分散
度（Ｌｗ／Ｌｌ）は２．０６〜２．１９であったが、２
種のパルプを混合すると２．６４〜２．８１に広がっ
た。平均繊維長の異なる３種類のパルプを単独で用いた
場合、分散性は平均繊維長が長くなるにつれて悪化し、
曲げ強度は平均繊維長中程度のものが最も強かった。ま
た、分散性の影響か繊維長が長いパルプはパッド摩耗が
多かった。

【００２３】平均繊維長が長いパルプを用いれば本来強
度が向上することが期待されるが、分散性が悪いため効
果が発揮されなかった。一方平均繊維長の長いものと短
いものを混合して用いると（実施例１〜４）、単独使用
で最も曲げ強度の強かった中程度の平均繊維長パルプ
（比較例２）よりも強度の強い摩擦材が得られた。また
分散性も良好であった。その結果フェード時の摩擦係数
が高く、磨耗の少ない摩擦材が得られた（２００℃での
摩擦材評価結果において）。総合評価では繊維長分布を
広くした実施例１〜４で、単独でパルプを使用した比較
例１〜３に比べ良い結果が得られた。

【００２４】

【発明の効果】本発明の摩擦材は、補強繊維としてのパ
ルプ状アラミド繊維に、平均繊維長の長いパルプと短い
パルプとを混合して、繊維長分布を広くしたパルプ状ア
ラミド繊維を使用することにより、解繊性を低下するこ
となく補強効果を向上することができるので、パルプ状
アラミド繊維の添加量を少なくしても従来の摩擦材と同
等の補強効果を発揮する摩擦材が得られる。従って、本
発明の摩擦材は低コスト化が実現できるとともに、特に
２００℃以下の温度域における耐摩耗性が改善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】各サンプルパルプの繊維長分布曲線である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3J058 BA41 GA03 GA06 GA07 GA12 GA20 GA22 GA26 GA28 GA31 GA33 GA34 GA35 GA37 GA38 GA39 GA40 GA43 GA45 GA49 GA50 GA54 GA55 GA57 GA58 GA62 GA64 GA65 GA74 GA92 GA93 4F071 AA41 AA42 AA60 DA04 DA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】補強繊維、摩擦調整材及び接合材よるな
る摩擦材において、繊維長分布を広くしたパルプ状アラ
ミド繊維を補強繊維として配合したことを特徴とする摩
擦材。
【請求項２】平均繊維長の長いパルプ状アラミド繊維
と平均繊維長の短いパルプ状アラミド繊維とを混合する
ことにより、繊維長分布を広くしたパルプ状アラミド繊
維を補強繊維として配合したことを特徴とする請求項１
記載の摩擦材。
【請求項３】前記パルプ状アラミド繊維の繊維長の分
散度、すなわち重さ加重平均繊維長Ｌｗ／長さ加重平均
繊維長Ｌｌが２．４以上で、重さ加重平均繊維長Ｌｗの
範囲が１．０ｍｍ≦Ｌｗ≦５．０ｍｍであることを特徴
とする請求項１又は請求項２記載の摩擦材。
【請求項４】前記パルプ状アラミド繊維がＬｗ／Ｌｌ
≧２．５で、１．５ｍｍ≦Ｌｗ≦３．０ｍｍであること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の摩擦
材。
【請求項５】前記繊維長分布を広くしたパルプ状アラ
ミド繊維を摩擦材全体の１〜１０重量％配合したことを
特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の摩擦材。