JP2016050283A - 摩擦材 - Google Patents
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Abstract
Description
また、摩擦材への要求は益々高まっており、安定した摩擦係数、鳴き及び振動が発生しにくく、耐摩耗性に優れた摩擦材の出現が望まれている。
この摩擦材は、銅及び銅化合物の含有量が0.5質量%以下であり、上記低温有機潤滑剤の分解温度が150℃以上で、上記高温有機潤滑剤の融点が2500℃以上であり、上記研削材の融点が2500℃以上であることを特徴とする。
本発明の摩擦材は、所定の潤滑剤、所定の研削材及び充填材を含む摩擦材である。潤滑材は、低温有機潤滑剤、高温有機潤滑材及び高温無機潤滑剤に分類できる。
ここで、潤滑剤としては、まずは分解温度が150℃以上である低温有機潤滑剤を用いるが、この低温有機潤滑剤は、約100℃までの高頻度使用領域において固体状態を保つことにより、安定的にロータとの凝着力、すなわち摩擦係数を発現する役割を果たす。
また、200℃以上において潤滑剤として作用するので、摩擦係数を安定化させる目的で配合する。
上記条件を満足する配合原材料としては、カシューダスト及びタイヤかすを挙げることができる。
高温有機潤滑剤は粉末の形態で添加され、摩擦係数を安定化させるためには、その粒径が小さく且つ分布範囲が狭いことが好ましく、その一次粒子のメジアン径は10〜50μmであることが好ましく、20〜40μmであることがより好ましい。
上記条件を満足する配合原材料としては、鱗片状黒鉛及び土壌黒鉛を挙げることができる。
この高温無機潤滑剤は、全使用領域において固体状態を保ちロータへ被膜を形成し摩擦係数を安定化させる作用及び摩耗を抑制する役割を果たす。
上記条件を満足する配合原材料としては、酸化鉄及び酸化チタンを挙げることができる。酸化鉄は四酸化三鉄及び三酸化二鉄のどちらでも構わない。
次に、本発明では、融点が2500℃以上の研削材を用いるが、この研削材は全使用領域において固体状態を保ち安定的にロータへの研削力、すなわち摩擦係数を発現する役割を果たす。
上記条件を満足する配合原材料として、ジルコニアや酸化イットリウムを挙げることができる。
本発明の摩擦材では、充填材、好ましくは融点が1200℃以上である充填材を用いる。
この充填材は、全使用領域において固体状態を保ち安定的にロータとの凝着力、即ち摩擦係数を発現する役割を果たす。
充填剤は、粉末の形態で添加され、摩擦係数を安定化させるためには、その粒径は小さく且つ範囲が狭いことが好ましく、その一次粒子のメジアン径は、10〜30μmであることが好ましく、15〜25μmであることがより好ましい。
上記条件を満足する配合原材料としては、チタン酸カリウムを挙げることができる。
本発明では、金属粉を用いてもよく、好ましくは融点が1400℃以上である金属粉を用いる。
この金属粉は、全使用領域において固体状態を保ち約300℃以上の高温領域でロータとの凝着力、すなわち摩擦係数を発現する役割を果たす。
上記条件を満足する配合原材料としては、鉄粉を例示できる。
この金属粉は粉末の形態で添加され、摩擦係数を安定化させるためには、その粒径は小さく且つ範囲が狭いことが好ましく、その一次粒子のメジアン径は、2.5〜10μmであることが好ましく、3〜9μmであることがより好ましい。
上記条件を満足する配合原材料としては、亜鉛粉を例示できる。
この金属粉は粉末の形態で添加され、摩擦係数を安定化させるためには、その粒径は小さく且つ範囲が狭いことが好ましく、その一次粒子のメジアン径は、3〜10μmであることが好ましく、4〜9μmであることがより好ましい。
上記条件を満足する配合原材料としては、錫粉を挙げることができる。
本発明の摩擦材では、繊維基材を用いてもよく、好ましくは融点が1400℃以上である繊維基材を用いる。
この繊維基材は、全使用領域において固体状態を保ち約300℃以上の高温領域でロータとの凝着力、すなわち摩擦係数を発現する役割を果たす。また、摩擦材の骨格として作用し強度を保持する役割がある。
上記条件を満足する配合原材料としては、スチール繊維及びチタン繊維を挙げることができる。
本発明では、上記の潤滑剤や研削材、充填材の他に結合材を用いることができる。
かかる結合材は、上記の潤滑剤や研削材、充填材の結合媒体の役割を果たす。結合材の配合量は、5〜20質量%であることが好ましい。
結合材の具体例としては、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ変性フェノール樹脂、オイル変性フェノール樹脂、アルキルベンゼン変性フェノール樹脂、カシュー変性フェノール樹脂等の各種変性フェノール樹脂、NBR等の熱硬化性樹脂が挙げられ、これらの1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明では、摩擦作用を与え且つその摩擦性能を調整するための摩擦調整材を用いてもよく、上記配合成分以外に、種々の目的に応じて種々の摩擦調整材を用いることができる。
例えば、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、硫化銅、酸化ケイ素、バーミキュライト、マイカ、アルミナ、マグネシア、酸化クロム、クロマイト、ゴムダスト及びタイヤ粉末等、メラミンダストや二硫化モリブデン等の固体潤滑材等を用いることができる。
これらの摩擦調整材の配合量は、本発明の上記配合成分も含めて、摩擦材全体に対して、好ましくは50〜90質量%、より好ましくは70〜90質量%とすることができる。
この摩擦材は、上記の潤滑剤、研削材及び充填材、必要に応じて金属粉、繊維基材、結合材や摩擦調整材の所定量を配合し、その配合物に、通常の製法に従って予備成形、熱成形、加熱及び研摩等の処理を施すことにより製造することができる。
例えば、上記摩擦材を備えたブレーキパッドは、板金プレスにより所定の形状に成形し、脱脂処理及びプライマー処理を施し、さらに接着剤を塗布したプレッシャプレートと、摩擦材の予備成形体とを、熱成形工程において成形温度140〜180℃、成形圧力20〜80MPaで2〜10分間熱成形して両部材を一体に固着し、得られた成形品を150〜350℃の温度で1〜4時間アフタキュアを行い、最終的に仕上げ処理を施すことにより製造することができる。
表1〜3で示す配合割合で原材料を高速ミキサーによって7分間混合し、成形温度150℃、成形圧力40MPa、成形時間5分の条件で成形し、その後250℃の温度で2時間アフタキュアを行い、各例の摩擦材を作製した。なお、各例の摩擦材は、銅及び銅化合物を含有していない。
低温有機潤滑剤:カシューダスト(分解温度約290℃、東北加工社製 )
高温有機潤滑剤:黒鉛(融点約3500℃、日本黒鉛社製)
研削材:ジルコニア(融点約2700℃、第一稀元素化学工業社製)
高温無機潤滑剤:酸化鉄(Fe2O3、融点約1400℃、JFEケミカル社製)
充填材:チタン酸カリウム(大塚化学社製、融点約1300℃)
金属粉:鉄(融点約1500℃)、亜鉛(融点約420℃、錫(融点約230℃)
繊維基材:スチール繊維(融点約1500℃)
結合材:フェノール
摩擦調整材:各種材料
摩耗寿命(パッド、ロータ)、摩擦係数(平均、変動幅)の判定は以下を基準に行った。得られた結果を表1〜3に併記した。
摩耗寿命は、制動前温度100〜500℃において、初速度60km/h、減速度3m/s2、制動回数1000回の条件でダイナモメータによる摩耗試験を行い、パッド及びロータ摩耗量より算出した。表1〜表3において、○等の記号の意味は以下の通りである。
パッド
○○:2万mile以上
○:1.5万mile以上、2万mile未満
×:1.5万mile未満
ロータ
○○:10万mile以上
○:5万mile以上、10万mile未満
×:5万mile未満
摩擦係数は、制動前温度100℃において、初速10〜180km/h、減速度1〜10m/s2の条件でダイナモメータによる効き試験を行い、上記条件における摩擦係数の平均値、変動幅を算出した。表1〜表3において、○等の記号の意味は以下の通りである。
平均
○○○:0.42〜0.45
○○:0.38〜0.40
○:0.33〜0.35
変動幅
○○:0.8以下
○:1.0以下
×:1.0以上
Claims (17)
- 低温有機潤滑剤、高温有機潤滑剤、高温無機潤滑剤、研削材及び充填材を含有する摩擦材であって、
銅及び銅化合物の含有量が0.5質量%以下であり、上記低温有機潤滑剤の分解温度が150℃以上で、上記高温有機潤滑剤の融点が2500℃以上であり、上記研削材の融点が2500℃以上であることを特徴とする摩擦材。 - 上記低温有機潤滑剤の粒径が5〜20μmの範囲にあることを特徴とする請求項1に記載の摩擦材。
- 上記高温有機潤滑剤の粒径が10〜50μmの範囲にあることを特徴とする請求項1又は2に記載の摩擦材。
- 上記高温無機潤滑剤の融点が1200℃以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つの項に記載の摩擦材。
- 上記高温無機潤滑剤の粒径が0.2〜1μmの範囲にあることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つの項に記載の摩擦材。
- 上記研削材の粒径が0.2〜2μmの範囲にあることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つの項に記載の摩擦材。
- 上記充填材の融点が1200℃以上であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つの項に記載の摩擦材。
- 上記充填材の粒径が10〜30μmの範囲にあることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つの項に記載の摩擦材。
- 上記低温有機潤滑剤の含有量が1〜10質量%、上記高温有機潤滑剤の含有量が2〜8質量%、上記高温無機潤滑剤の含有量が1〜12質量%、上記研削材の含有量が2〜8質量%、上記充填材の含有量が10〜30質量%の範囲にあることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1つの項に記載の摩擦材。
- 融点が1400℃以上の金属粉を0.5〜10質量%の割合で含むことを特徴とする請求項9に記載の摩擦材。
- 上記金属粉の粒径が2〜50μmの範囲にあることを特徴とする請求項10に記載の摩擦材。
- 融点が500℃以下の金属粉を0.5〜4質量%の割合で含むことを特徴とする請求項9に記載の摩擦材。
- 上記金属粉の粒径が2.5〜10μmの範囲にあることを特徴とする請求項12に記載の摩擦材。
- 融点が300℃以下の金属粉を0.5〜5質量%の割合で含むことを特徴とする請求項9に記載の摩擦材。
- 上記金属粉の粒径が3〜10μmの範囲にあることを特徴とする請求項14に記載の摩擦材。
- 融点が1400℃以上の繊維基材を1〜7質量%の割合で含むことを特徴とする請求項9、10、12又は14に記載の摩擦材。
- 上記繊維基材の繊維径が10〜600μmでかつ繊維長が0.5〜20mmの範囲にあることを特徴とする請求項16に記載の摩擦材。
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