JP2010150391A

JP2010150391A - 湿式摩擦材

Info

Publication number: JP2010150391A
Application number: JP2008330061A
Authority: JP
Inventors: Yuki Takahashi; 祐樹高橋
Original assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd
Current assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd
Priority date: 2008-12-25
Filing date: 2008-12-25
Publication date: 2010-07-08
Anticipated expiration: 2028-12-25
Also published as: JP5407083B2

Abstract

【課題】耐久性に優れた湿式摩擦材を提供すること。
【解決手段】結合材と、パルプと、アラミド繊維と、ＰＡＮ系繊維を前駆体として酸化雰囲気で２００〜３００℃で耐炎化させた耐炎繊維とを含む湿式摩擦材であって、前記アラミド繊維と前記耐炎繊維とを前者／後者（質量比）で５．６／１〜１／３含む湿式摩擦材。
【選択図】なし

Description

本発明は、湿式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、乗用車等において、油中で使用されるブレーキやクラッチ等の湿式摩擦材に関するものである。

湿式摩擦材としては、有機繊維を基材とするペーパー摩擦材が主流であり、パルプに母材強度アップを目的としてアラミド繊維を配合、それに摩擦調整材として各種材料を配合したものを抄紙し、これにフェノール樹脂を含浸、硬化させて作製される。
引用文献１には、乾式不織布間に織布を介在させた三層構造からなり、表面に摩擦調整剤が充填され、且つ、三層全体に熱硬化性樹脂が含浸された摩擦材基材を圧縮成形した湿式摩擦材を開示し、湿式摩擦材における摩擦材基材の目付け量、最終完成摩擦材の気孔率及び気孔径を管理することにより、動摩擦係数及び静動比を改善することが記載されている。
引用文献２には、繊維が３次元ランダムに絡まった小球状となったファイバーボールを５〜１０体積％配合したペーパー系湿式摩擦材料を開示し、焼付きの防止を図り、ペーパー繊維の層間剥離を防止し、耐久性を向上させた該材料について記載されている。
しかし、湿式摩擦材は連続使用における摩擦係数変化を制御することが困難であり、連続使用における摩擦係数安定性（耐久性）を上げる技術開発が必要である。
特開平７−２８０００８号公報特開平７−１８０７３６号公報

本発明は、耐久性に優れた湿式摩擦材を提供することにある。

本発明は、結合材と、パルプと、アラミド繊維と、ＰＡＮ系繊維を前駆体として酸化雰囲気で２００〜３００℃で耐炎化させた耐炎繊維とを含む湿式摩擦材であって、前記アラミド繊維と前記耐炎繊維とを前者／後者（質量比）で５．６／１〜１／３含む湿式摩擦材である。

本発明は、連続使用における摩擦係数安定性の優れた湿式摩擦材を提供することができる。また、本発明は連続使用における厚み変化の少ない湿式摩擦材を提供することができる。

本発明の湿式摩擦材は、結合材と、パルプと、アラミド繊維と、ＰＡＮ系繊維を前駆体として酸化雰囲気で２００〜３００℃で耐炎化させた耐炎繊維とを含む湿式摩擦材であって、前記アラミド繊維と前記耐炎繊維とを前者／後者（質量比）で５．６／１〜１／３含む。
本発明は、上記構成により径が大きな気孔の存在確率を増大することができ、オイル吸排出性が良好となり、湿式摩擦材の冷却効果が向上し、耐久性が向上するものと考えられる。
本発明に用いる耐炎繊維について説明する。
この耐炎繊維は、ＰＡＮ系繊維を前駆体として酸化雰囲気、例えば、空気中で２００〜３００℃で耐炎化させたものである。
ここで、ＰＡＮ系繊維とは、アクリロニトリルの単独重合体または共重合体あるいはこれらの重合体の混合重合体からなる繊維を意味する。共重合しうる単量体としては、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、ヘキシル（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリル酸エステル類、塩化ビニル、臭化ビニル、塩化ビニリデン等のハロゲン化ビニル類、（メタ）アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸等の酸類およびそれらの塩類や、マレイン酸イミド、フェニルマレイミド、（メタ）アクリルアミド、スチレン、α−メチルスチレン、酢酸ビニル、スチレンスルホン酸ソーダ、アリルスルホン酸ソーダ、β−スチレンスルホン酸ソーダ、メタアリルスルホン酸ソーダ等のスルホン基を含む重合性不飽和単量体、２−ビニルピリジン、２−メチル−５−ビニルピリジン等のピリジン基を含む重合性不飽和単量体等の１種以上が挙げられるが、これらに限定されるものではない。（メタ）アクリル酸とは、アクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる１種または２種を意味する。（メタ）アクリレートも上記と同様である。
また、本発明で用いる耐炎繊維は、ＪＩＳＫ７２０１のＬＯＩ（限界酸素指数）が５０〜６０であることが耐熱性を確保するために好ましい。

本発明の湿式摩擦材は、パルプに加え、アラミド繊維と、前記耐炎繊維とを前者／後者（質量比）で５．６／１〜１／３、好ましくは、５／６〜６／５、より好ましくは１／１である。
上記範囲とすることにより、耐炎繊維がアラミド繊維やパルプの間に介在することにより、湿式摩擦材の気孔を確保することができると共に湿式摩擦材の機械的強度を改善するため、本発明の効果の発揮に有効である。
上記効果を更に有効とするために用いられる耐炎繊維のサイズ及び使用量は、以下の通りである。耐炎繊維としては、繊維径が１０〜２０μｍ、繊維長が０．８〜１．５ｍｍであることが好ましい。
前記耐炎繊維は、湿式摩擦材全体に対し、５〜３５質量％配合されていることが好ましい。

本発明に用いられるアラミド繊維とは、芳香族ポリアミド繊維の意味であり、ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維、ポリメタフェニレンテレフタルアミド繊維、ポリパラフェニレンイソフタルアミド繊維、ポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維、ジアミノジフェニルエーテルとテレフタル酸またはイソフタル酸との縮合物から得られる繊維などが挙げられる。
アラミド繊維は、繊維径が１５〜２０μｍ、繊維長が０．６〜１．２ｍｍであることが好ましい。上記範囲とすることにより、前述のように耐炎繊維がアラミド繊維の間に介在し易くなり、本発明の効果の発揮に有効である。
また、本発明に用いられるパルプは、繊維径が２０〜３０μｍ、繊維長が０．８〜１．２ｍｍであることが好ましい。上記範囲とすることにより、前述のように耐炎繊維がパルプの間に介在し易くなり、本発明の効果の発揮に有効である。
パルプとしては、セルロース繊維を主体とするものであれば、特に制限はなく、綿、木材、草、ワラ、竹等から得られるものが挙げられ、例えば、リンターパルプ等が挙げられる。

本発明に用いられる結合材としては、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、ポリアミド樹脂等の熱硬化性樹脂を挙げることができる。
結合材は、湿式摩擦材全体に対し、２５〜４５質量％配合されていることが好ましい。

本発明の湿式摩擦材は、上記結合材と上記特定の各種繊維のみから構成することもできるが、好ましくは他の併用成分を含む。
併用成分としての摩擦調整材としては、例えば、アルミナ、シリカ、酸化鉄、マグネシア、ジルコニア、酸化クロム、二酸化モリブデン等の金属酸化物、合成ゴム、カシュー樹脂等の有機物、銅、アルミニウム、亜鉛等の金属、バーミキュライト、マイカ等の鉱物、炭酸カルシウム等の塩、黒鉛、硬質多孔性炭素材、コークス等を挙げることができ、単独または２種以上組み合わせて用いることができる。これらは、粉体等で用いられ、粒径等は種々選定される。上記硬質多孔性炭素材は、米糠、麩、籾殻、大豆殻などの麩糠類とフェノール樹脂（上述したものを含む）、フラン樹脂、メラミン樹脂などの熱硬化性樹脂の混合体を焼成することにより形成できる。上記摩擦調整材は、摩擦材全体に対して、通常、３０〜５５質量％用いられる。

本発明の湿式摩擦材は、結合材を除く上記各成分を配合し、抄紙し、これに結合材を含浸させ、乾燥後、加熱硬化することにより製造することができる。

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。

実施例１〜５及び比較例１
表１に示す区分の原材料組成（質量％）の結合材を除く材料を配合し、抄紙した。比較例１では、耐炎繊維が除かれている。抄紙したものに結合材の含浸率が２５〜３１質量％となるように含浸させて乾燥したものをプレート上に配置し、シム厚み：１．６ｍｍで１６０℃、２分、６ＭＰａでモールド、その後、２２０℃・２０分で加熱し、厚みが０．４ｍｍの湿式摩擦材を作製した。表１の結合材は、平均含浸率（抄紙したものに対する質量％）を示す。

材料の詳細は以下のとおりである。
耐炎繊維：ＰＡＮ（アクリロニトリルの単独重合体）を耐炎化させたもので、繊維径が１０μｍ、繊維長が１ｍｍである。
アラミド繊維：繊維径が１２〜１５μｍ、繊維長が１．２ｍｍである。
得られた湿式摩擦材の硬度と気孔分布を以下の方法により測定した。また、この湿式摩擦材の耐久試験を実施した。
（硬度）
（株）明石製作所（型式：ＡＲＫ−Ｆ３０００）製の自動硬度計を用い、スケールはＨＲＶ、Φ５の平圧子で測定した。結果を表１に示す。
（気孔分布）
（株）島津製作所（型式：オートポアＩＶ９５０５）製の水銀圧入式細孔分布測定装置を用い、圧力に対するＬｏｇ微分細孔容積分布［ｄＶ／ｄＬｏｇＤ］を測定した。得られた結果を図１に示す。また、圧力が所定の場合の気孔分布を表２に示す。なお、圧力３０の値は、圧力０〜３０の気孔率の積算、圧力５０の値は、圧力３０〜５０の気孔率の積算、圧力１００の値は、圧力５０〜１００の気孔率の積算、圧力１０００の値は、圧力１００〜１０００の気孔率の積算を示す。

上表から、実施例１の硬度は、比較例１と同等と判断できる。気孔分布については、上表及び図１から、実施例１をみると低圧側［３０ｐｓｉａ（０．２ＭＰａ）］の気孔量が比較例１に比べて約２倍に増えている。また、硬度が比較例１と比べて若干低い実施例２〜５では、同気孔分布については、気孔量が比較例１に比べて約２．４〜４．５倍に増えている。このように実施例では、気孔量が気孔分布的には低圧側へシフトしていく傾向が伺えると共に総気孔量も実施例では増大している。よって、実施例では耐炎繊維を配合すると、気孔径大の分布が増加したことが分かる。
（耐久試験）
下記表３の試験条件で実施した。結果を図２及び３並びに表４に示す。表４は、厚み変化を示した。
試験終了判断は、２０００回制動時のμｄ（１２００）の値が１０％減になった時とした。μｄ（１２００）は、毎秒１２００回転時の動摩擦係数である（図２）。また、μ０は、停止の際の動摩擦係数であり、試験終了判断は、上記判断時とした（図３）。

図２において、実施例１及び３と比較例１を比較すると、μｄ（１２００）安定性は、比較例１より約１．７〜３倍安定していることが分かる。また、図３からμ０の増加も抑制されている。理由としては、気孔分布が気孔径大で構成されているため、オイル吸排出性が良好となり、湿式摩擦材の冷却効果が向上し、寿命が延びたものと考えられる。また、湿式摩擦材の厚み変化率は、制動回数が多い実施例の方が厚み変化率が小さい。このことから耐炎繊維が圧縮強度面でも貢献していることがわかる。
以上のように、本発明では気孔分布を大きい気孔径で構成・制御することにより、耐久性が良好な湿式摩擦材を得ることができる。

水銀圧入式にて圧力に対するＬｏｇ微分細孔容積分布［ｄＶ／ｄＬｏｇＤ］を測定した結果のグラフである。湿式摩擦材の耐久試験における２０００回制動時のμｄ（１２００）の変化を示すグラフである。湿式摩擦材の耐久試験におけるμ０の変化を示すグラフである。

Claims

結合材と、パルプと、アラミド繊維と、ＰＡＮ系繊維を前駆体として酸化雰囲気で２００〜３００℃で耐炎化させた耐炎繊維とを含む湿式摩擦材であって、前記アラミド繊維と前記耐炎繊維とを前者／後者（質量比）で５．６／１〜１／３含む湿式摩擦材。
前記耐炎繊維は、繊維径が１０〜２０μｍ、繊維長が０．８〜１．２ｍｍである請求項１の湿式摩擦材。
前記耐炎繊維は、湿式摩擦材全体に対し５〜３５質量％配合されている請求項１又は２の摩擦材。