JP2009249454A - 摩擦材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】1つ又は複数の樹脂を有し、当該樹脂由来の異なる複数の摩擦係数低下基準温度が存在することを特徴とする、摩擦材。
【選択図】図1
Description
特許文献1は、芳香族ポリイミド樹脂を有するポリイミド系組成物を、加熱圧縮成形することによって得られたポリイミド系摩擦材に関する技術を開示している。
本発明は、広い条件範囲で摩擦係数が安定し、且つ、フェード時の摩擦係数低下を抑制できる摩擦材を提供することを目的とする。
実線のグラフから、摩擦係数μは、温度上昇と共に上昇する傾向があるが、ある温度(摩擦係数低下基準温度)を境に急激に低下することが分かる。また、点線のグラフから、発生ガス量は摩擦係数低下基準温度より増加し始め、比較的狭い温度幅においてガスが瞬間的に発生することが分かる。
図1は、図2と異なり、摩擦係数低下基準温度が複数存在し、また、摩擦係数μの低下がそれに従って段階的に生じていることが分かる。これは、温度上昇に従って樹脂の分解が多段階に分かれて進行することにより、上述した、特に狭い温度幅におけるフェード現象発生時の摩擦係数の急激な低下を抑制できることを示している。
なお、ここでいう鎖状分子構造とは、主骨格が一次元鎖状の分子のことをいい、枝分かれの有無は問わない。したがって、一次元鎖同士が化学結合によって橋かけされた網目状分子は含まれないものとする。
また、前記高耐熱性樹脂の融点又は軟化点が、190℃以上であることが好ましい。これは、適切な温度以上の融点を有する前記高耐熱性樹脂を用いることによって、耐熱性を有しない樹脂を用いた場合と比較してより高い前記摩擦係数低下基準温度を設定することができるからである。なお、前記融点が220℃以上であることがより好ましく、250℃以上であることが最も好ましい。
結合解離エネルギーは、多原子分子の場合は、種々の化学反応やイオン化などの諸過程の反応熱を組み合わせて、ヘスの法則(反応熱加減の法則)に基づき、計算によって間接的に求めることができる。結合解離エネルギーの値は、具体的には、「化学便覧基礎編2」301〜302ページ(日本化学会編、改訂4版、丸善)の表を用いて計算することができる。なお、実験によって結合解離エネルギーを直接的に求めるには、示差走査熱量分析測定(DSC)により、結合解離時の発生熱量から活性化エネルギーを求めるという実験手段を用いることができる。
これに対して、側鎖となるp‐トルイル基、アリル基、t‐ブチル基は、主鎖から分解した場合のそれぞれのカチオンの基底状態のエネルギーが比較的低い。すなわち、側鎖の分解前後において、樹脂全体のエネルギーの総和の差が小さい。したがって、主鎖と側鎖とを連結する結合の結合解離エネルギーAは、前記結合解離エネルギーBと比較して低い値を有する。さらに側鎖の種類を複数選択することにより、異なる結合解離エネルギーAを複数有する樹脂を採用することができる。
上述したR1乃至R3は、必ずしもp‐トルイル基、アリル基、t‐ブチル基に限られるものではなく、また、4種類以上の置換基が存在していてもよい。さらに、1つの芳香環に2以上の置換基が存在していてもよい。
なお、R4乃至R6は、主鎖内における分解を多段階で起こすという観点から、互いに異なる基で構成されているのが最も好ましい。
また、上述したポリイミド樹脂のように、同一の結合によって繰り返し単位を連結してできた主鎖を有する樹脂に必ずしも限定されるわけではなく、複数の化学結合によって繰り返し単位を連結してできた主鎖を有する樹脂を用いることもできる。
摩擦材の成形方法としては、樹脂又は上記混合方法において得られる樹脂混合物を、圧縮成形機などを用いて、加熱下及び加圧下に成形する方法が例示できる。この際、摩擦材の形状は、線状、棒状、板状、シート状その他の任意の形状を選択することができる。
すなわち、結合解離エネルギーCが高いポリイミド樹脂の順に、式(3)、式(4)、式(5)、式(6)で示される樹脂となる。これら結合解離エネルギーCの異なるポリイミド樹脂の内から、2種類以上を選択して作製した摩擦材は、温度上昇に従って複数の樹脂の分解を段階的に起こすことで、ガスの発生量を分散して生じさせることができ、フェード時の摩擦係数低下を抑制することができる。
また、上述した式(3)乃至(6)の樹脂のように、同一の結合によって繰り返し単位を連結してできた主鎖を有する樹脂に必ずしも限定されるわけではなく、複数の化学結合によって繰り返し単位を連結してできた主鎖を有する樹脂を用いることもできる。
実施例1乃至4及び比較例の摩擦材を、下記表1に示す配合で作製した。
実施例1の摩擦材は、上述した本発明の摩擦材の第1の好ましい形態を有し、上記式(2)に示すポリイミド(ただし、R4乃至R6は単結合である。)を、摩擦材全体の重量に対して5%の重量比で有する摩擦材である。
実施例2の摩擦材は、上述した本発明の摩擦材の第2の好ましい形態を有し、上記式(4)に示すポリイミドを、摩擦材全体の重量に対して2.5%の重量比で、上記式(5)に示すポリイミド(ただし、Rはメチレン基である。)を、摩擦材全体の重量に対して2.5%の重量比で有する摩擦材である。
実施例3の摩擦材は、上述した本発明の摩擦材の第2の好ましい形態を有し、上記式(4)に示すポリイミドを、摩擦材全体の重量に対して2.5%の重量比で、上記式(6)に示すポリイミド(ただし、Rはジメチルメチレン基である。)を、摩擦材全体の重量に対して2.5%の重量比で有する摩擦材である。
実施例4の摩擦材は、上述した本発明の摩擦材の第2の好ましい形態を有し、上記式(4)に示すポリイミドを、摩擦材全体の重量に対して2%の重量比で、上記式(5)に示すポリイミド(ただし、Rはメチレン基である。)を、摩擦材全体の重量に対して2%の重量比で、上記式(6)に示すポリイミド(ただし、Rはジメチルメチレン基である。)を、摩擦材全体の重量に対して1%の重量比で有する摩擦材である。
比較例の摩擦材は、従来技術の摩擦材であり、ポリイミドとしては上記式(3)に示すポリイミドのみを、摩擦材全体の重量に対して5%の重量比で有する摩擦材である。
摩擦係数の測定と算出は、JASO C‐406に従い行った。実施例1乃至4及び比較例の摩擦材の、平均摩擦係数及びフェード時の摩擦係数の測定結果を下記表2に示す。なお、平均摩擦係数とは、全スケジュールの平均の値であり、フェード時の摩擦係数とは、本試験中のフェード条件で一制動中の摩擦係数が最低になったときの値である。
上記表2に示すように、平均摩擦係数に関しては、実施例1乃至4及び比較例の摩擦材のいずれも差は見られなかった。
しかし、比較例の摩擦材において、フェード時の摩擦係数が0.10であったのに対し、実施例1乃至4の摩擦材においては、フェード時の摩擦係数がいずれも0.2付近の値であることから、フェード時において本発明の摩擦材は、従来技術の摩擦材の2倍の摩擦係数を示し、フェード時の摩擦係数低下を抑制できることが分かった。
Claims (14)
- 1つ又は複数の樹脂を有し、当該樹脂由来の異なる複数の摩擦係数低下基準温度が存在することを特徴とする、摩擦材。
- 複数の前記摩擦係数低下基準温度の内、最高温度と最低温度との差が30℃以上である、請求項1に記載の摩擦材。
- 前記摩擦係数低下基準温度の各温度の差が、それぞれ20℃以上である、請求項1又は2に記載の摩擦材。
- 前記樹脂のうち少なくとも1つが、複数の前記摩擦係数低下基準温度を有する、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の摩擦材。
- 前記樹脂が鎖状分子構造を有する高耐熱性樹脂である、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の摩擦材。
- 前記高耐熱性樹脂の融点又は軟化点が、190℃以上である、請求項5に記載の摩擦材。
- 前記鎖状分子構造が主鎖及び側鎖を有するものであり、当該主鎖と当該側鎖とを連結する結合の結合解離エネルギーAが、前記主鎖を構成する繰り返し単位同士を連結する結合の結合解離エネルギーB未満である、請求項5又は6に記載の摩擦材。
- 前記結合解離エネルギーAのうち最低の結合解離エネルギーと、前記結合解離エネルギーBのうち最高の結合解離エネルギーとの差が、20kJ/mol以上である、請求項7に記載の摩擦材。
- 1つ又は複数の前記結合解離エネルギーAから任意に選んだ1つの前記結合解離エネルギーAと、1つ又は複数の前記結合解離エネルギーBから任意に選んだ1つの前記結合解離エネルギーBとのエネルギー差が、全ての組み合わせに対して10kJ/mol以上である、請求項7又は8に記載の摩擦材。
- 前記摩擦係数低下基準温度が異なる複数の前記樹脂を有する、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の摩擦材。
- 前記樹脂の内少なくとも1つの樹脂が、鎖状分子構造を有する高耐熱性樹脂である、請求項1乃至3又は請求項10のいずれか一項に記載の摩擦材。
- 前記高耐熱性樹脂の融点又は軟化点が、190℃以上である、請求項11に記載の摩擦材。
- 複数の前記樹脂の前記鎖状分子構造の主鎖を構成する繰り返し単位同士を連結する結合の結合解離エネルギーのうち、最高の結合解離エネルギーと、最低の結合解離エネルギーとの差が、20kJ/mol以上である、請求項11又は12に記載の摩擦材。
- 複数の前記樹脂の主鎖を構成する繰り返し単位同士を連結する結合の結合解離エネルギーの差が、それぞれ10kJ/mol以上である、請求項13に記載の摩擦材。
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