JP2002294218A

JP2002294218A - アラミド樹脂粉末を使用する摩擦材

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Publication number: JP2002294218A
Application number: JP2001100582A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Kusaka; 聡日下; Yosuke Sasaki; 要助佐々木
Original assignee: Akebono Research and Development Centre Ltd
Current assignee: Akebono Research and Development Centre Ltd
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2002-10-09
Also published as: US20030045606A1

Abstract

(57)【要約】【課題】優れた有機系摩擦調整材を使用することによ
り、高温時における摩擦特性、耐熱性、耐摩耗性を備え
た摩擦材を提供する。【解決手段】補強繊維、摩擦調整材及び結合材を主成
分とする摩擦材において、アスベスト繊維を含まず、有
機系摩擦調整材としてパラ型とメタ型とメタ−パラ型の
アラミド樹脂粉末を単独で又は混合して配合したことを
特徴とする摩擦材。前記パラ型とメタ型のアラミド樹脂
粉末を単独で又は混合物として摩擦材全体の１〜６０体
積％配合することが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、摩擦材に関するも
のであり、特に産業機械、鉄道車両、荷物車両、乗用車
などに用いられる摩擦材に関するものであり、より具体
的には前記の用途に使用されるブレーキパッド、ブレー
キライニング、クラッチフェーシング等に関するもので
ある。

【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、それぞれの特徴があり、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。そして、
特開平１−３３６９９号公報及び特願２０００−３６７
２３４には、メタ型、メタ−パラ型アラミド繊維又はパ
ルプが、ブレーキの常用使用温度域の摩擦材の耐摩耗性
を改善することが示されている。

【０００３】一方、摩擦材の摩擦特性を調整する材料と
しては摩擦調整材及び固体潤滑材があるが、これらにも
無機系と有機系とがあり、それぞれの特徴があり、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。そ
して、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、石英等の無機摩
擦調整材、合成ゴムやカシュー樹脂等の有機摩擦調整材
を、また固体潤滑材としては、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。ところで、従来のブレ
ーキ摩擦材には、有機系摩擦調整材としてカシューダス
トなどが用いられてきた。カシューダストなどの有機摩
擦調整材は、相手材温度約２００〜２５０℃で摩擦面で
液化し、潤滑作用をすることによって、摩擦材・相手材
の摩耗防止や、摩擦係数の安定化、ノイズ防止などに寄
与する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本来制動用の摩擦材に
要求される主要特性は、安定した摩擦特性、耐熱性、耐
摩耗性などである。これら要求特性のうち摩擦特性につ
いては、従来の技術でほぼ満足すべきレベルまで改良が
なされ、とりわけ繊維質を基材とする摩擦材は良好な性
能を示す。しかし、特に更に高い温度域まで安定した高
温時における摩擦性能の維持、ならびに耐摩耗性の向上
が強く望まれている。本発明では、上述の特性を備えた
摩擦材を提供するため、耐熱性が優れた有機系摩擦調整
材を使用することにより、その優れた耐熱性を利用し
て、高温域に至るまで安定した摩擦性能と耐摩耗性を確
保した摩擦材を提供することを課題とする。すなわち、
本発明は、高温時における摩擦特性、耐熱性、耐摩耗性
を備えた摩擦材を提供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記の課
題により、従来のカシューダストよりも高い温度域、す
なわち、２５０〜４５０℃の温度域において、潤滑効果
を発揮する有機ダストについて種々研究した。そして、
カシューダストなどの、有機摩擦調整材の熱分解開始温
度は２００〜２５０℃であるが、熱分解開始温度が４０
０〜５００℃のアラミド樹脂粒子を、有機系摩擦調整材
に使用することにより、カシューダスト等の従来の有機
摩擦調整材よりも高い温度領域、２５０〜４００℃にお
ける摩擦材・相手材の摩耗防止、摩擦係数の安定化、ノ
イズ防止などをはかることが可能となることに着目し
て、本発明に到達した。

【０００６】すなわち、本発明は、下記の手段により前
記の課題を解決した。（１）補強繊維、摩擦調整材及び結合材を主成分とする
摩擦材において、アスベスト繊維を含まず、有機系摩擦
調整材としてパラ型とメタ型とメタ−パラ型のアラミド
樹脂粉末を単独で又は混合して配合したことを特徴とす
る摩擦材。（２）前記パラ型とメタ型とメタ−パラ型のアラミド樹
脂粉末を単独で又は混合物として摩擦材全体の１〜６０
体積％配合したことを特徴とする前記（１）記載の摩擦
材。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。高温で、潤滑効果を発揮する有機ダストとしての
アラミド樹脂粉末について、下記に概略を説明する。ア
ラミド樹脂には、第１表に示すように、パラ型、メター
パラ型及びメタ型の３種類があることが知られている。
これらは主として繊維の分野で使用されているので、そ
の材質や性質を繊維の例で説明することにする。

【０００８】

【表１】

【０００９】これら３種類の型のアラミド樹脂の４種類
の化学構造式を以下に示す。ポリパラフェニレンテレフタルアミド（構造式１）

【００１０】

【化１】

【００１１】コポリパラフェニレン−３，４’−オキシ
ジフェニレンテレフタルアミド（構造式２）

【００１２】

【化２】

【００１３】ポリメタフェニレンイソフタルアミド（構
造式３）

【００１４】

【化３】

【００１５】ポリメタフェニレン（パラフェニレン）イ
ソフタルアミド（構造式４）

【００１６】

【化４】

【００１７】・パラ型アラミド樹脂上記のアラミド樹脂のうち、パラ型アラミド樹脂からつ
くられるパラ型アラミド繊維（ＰＰＴＡ）は、分子式が
構造式１で表され、その代表であるケブラーは、デュポ
ン社が製造しており、液晶紡糸法と呼ばれる乾湿式紡糸
法で繊維化されたものであり、高速変形に強いため、防
弾チョッキや安全手袋に使用されている。「トワロン」
はケブラーと同種構造のアラミドで、トワロンプロダク
ツ社が製造している。

【００１８】・メタ−パラ型アラミド樹脂「テクノーラ」は、石油から誘導するテレフタル酸クロ
ライドとパラフェニレンジアミンに第３成分としてエー
テル結合をもつジアミンを使っているメタ−パラ型アラ
ミド樹脂からつくられる繊維である。分子式は構造式２
で表される。ケブラーの主鎖に第３成分を共重合して溶
解性を向上させている。すなわち、ジアミン成分の約５
０モル％が３，４−ジアミノジフェニルエーテルとなっ
ている共重合体である。ケブラーのような液晶紡糸でな
く、通常の乾湿式紡糸の後、超延伸して高配向繊維を作
る方法をとっている。テクノーラは共重合型であるた
め、熱的性質はホモポリマーのＰＰＴＡ繊維には及ばな
いが、逆に、分子鎖がやや柔軟であるため伸度が高く、
かつ耐疲労性、耐薬品性、耐温熱性に優れている。

【００１９】・メタ型アラミド樹脂メタフェニレン基を構成単位とするメタ型アラミド樹脂
は、その分子式が構造式３で表されるものであり、分子
構造が曲がっているため、パラ型アラミド樹脂と較べて
強度と弾性率の点では劣るが、防炎性、耐熱性、耐候
性、耐薬品性などに優れている。メタ型アラミド樹脂か
らなる繊維の市販品の一つである「ノーメックス」は、
１９６０年にデュポン社より開発された代表的なメタ型
アラミド繊維である。主原料はメタフェニレンジアミン
とイソフタル酸クロライドである。また、「コーネック
ス」は、帝人社が生産しているもので、原料はメタフェ
ニレンジアミンとイソフタル酸クロライドで、脱塩酸縮
重合でポリマーを製造しており、石綿代替、繊維強化プ
ラスチック（ＦＲＰ）などに使用されている。アラミド
樹脂粉末としては、平均粒径１０〜２０００ミクロン、
好ましくは平均粒径３０〜５００ミクロンを用いること
ができる。また、摩擦材中の有機系摩擦調整材としての
アラミド樹脂粉末の配合割合は、１〜６０体積％、好ま
しくは２〜２０体積％の範囲で配合することができる。
ただし、１体積％未満では少量すぎて所望の効果が得ら
れない。一方、６０体積％を超えると、高温でフェード
現象が生じて好ましくない。

【００２０】本発明の摩擦材を製造するには、補強繊
維、摩擦調整材、結合材を主原料とする摩擦材におい
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製造方
法と同様の手段により製造することができる。上記にお
いて、補強繊維としては、例えば芳香族ポリアミド繊
維、耐炎化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Ａｌ₂Ｏ
₃−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。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。

【００２１】また、摩擦調整材としては、本発明による
前記のアラミド樹脂の粉末以外に、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、その他の有機摩擦調整材を、固体潤滑材と
しては、例えば黒鉛や二硫化モリブデン等を挙げること
ができるが、有機摩擦調整材としては、アラミド樹脂の
粉末単独を用いることが好ましい。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種以上を組合せて配合すればよい。本発明の摩擦材
の基本的な組成範囲を第２表に示す。また、他の摩擦材
の構成材料も、第２表の好ましい範囲内で適宜配合比を
変更することができる。

【００２２】

【表２】

【００２３】ディスクブレーキ用ブレーキパッドの製造
工程は、板金プレスにより所定の形状に形成され、脱脂
処理及びプライマー処理が施され、そして、接着材が塗
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、それまでの工程は従来法と同一である。

【００２４】

【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。

【００２５】実施例１〜７及び比較例実施例には、市販のケブラー樹脂粉末、コーネックス樹
脂粉末と、下記の方法により作成したテクノーラ樹脂粉
末を用いた。（テクノーラ樹脂粉末作製法）特開昭５２−９８７９５
号公報に記載された方法に基づき作製した、テクノーラ
樹脂を含む繊維紡糸用ドープ（溶媒：Ｎ−メチルピロリ
ドン）を水の中に滴下し、沈殿させることによって得ら
れた樹脂粒子を十分に脱溶媒、水洗、乾燥することによ
って粒子状テクノーラ樹脂を得た。（摩擦材の配合）第３表に、実施例に用いた摩擦材の基
本配合を示す。

【００２６】

【表３】

【００２７】アラミド繊維として、パルプ状のパラ型ア
ラミド、商品名ケブラーを用いた。アラミド繊維には、
実施例の他に第１表に示す繊維が使用できる。基本配合
中の、有機系摩擦調整材のアラミド樹脂粉末にはメタ
型、メタ−パラ型、パラ型を単独または２種、３種併用
して用いることができる。実施例では、平均粒径３８０
ミクロンのアラミド樹脂粉末をトータルで１０体積％添
加したが、平均粒径及び配合割合はその目的により適宜
変えることができる。比較例として、有機系摩擦調整材
として、アラミド樹脂粉末の代わりに平均粒径３８０ミ
クロンのカシューダストを１０体積％添加した。

【００２８】（試験摩擦材の調製）以上の配合条件によ
り、従来の方法に従いディスクブレーキ用ブレーキパッ
ドを作製した。ただし、本実施例は一例を示しただけ
で、メタ、メタ−パラ、パラ型アラミドの配合比は何ら
制限されない。（摩耗試験）摩耗試験は、日本自動車規格摩耗試験乗用
車諸元および試験方法に従い、ダイナモテスターを用い
て２００、２５０、３００及び４００℃で行った。各型
のアラミド樹脂粉末を単独で添加した結果、及びカシュ
ーダストを添加した比較例の結果を第４表に、各型のア
ラミド樹脂粉末を混合添加した結果を第５表に示す。第
４表及び第５表に示した結果から、比較例に比べて、２
５０〜４００℃において、摩耗特性が顕著に改善された
ことがわかる。

【００２９】

【表４】

【００３０】

【表５】

【００３１】

【発明の効果】本発明の摩擦材は、有機摩擦調整材とし
てのカシューダストの高温での潤滑作用の小さい点を補
うために、パラ型、メタ−パラ型、メタ型のアラミド樹
脂粉末を単独で使用又は併用することにより、摩擦材の
２５０〜４００℃の温度域の潤滑効果を著しく改善する
ことができる。本発明の摩擦材は、従来の有機摩擦調整
材としてのカシューダストなどを使用したものに比し
て、摩耗率が低く、耐摩耗性が良く、寿命が長くなる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3J058 BA32 EA28 GA06 GA07 GA20 GA33 GA34 GA37 GA39 GA43 GA45 GA55 GA57 GA58

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】補強繊維、摩擦調整材及び結合材を主成
分とする摩擦材において、アスベスト繊維を含まず、有
機系摩擦調整材としてパラ型とメタ型とメタ−パラ型の
アラミド樹脂粉末を単独で又は混合して配合したことを
特徴とする摩擦材。
【請求項２】前記パラ型とメタ型とメタ−パラ型のア
ラミド樹脂粉末を単独で又は混合物として摩擦材全体の
１〜６０体積％配合したことを特徴とする請求項１記載
の摩擦材。