JP2662931B2

JP2662931B2 - 摩擦材

Info

Publication number: JP2662931B2
Application number: JP28297093A
Authority: JP
Inventors: 哲弘大嶋; 好田中
Original assignee: Gunze Ltd
Current assignee: Gunze Ltd
Priority date: 1993-10-05
Filing date: 1993-10-05
Publication date: 1997-10-15
Anticipated expiration: 2012-10-15
Also published as: JPH07109645A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属等からなる被摩擦
体と摺動する改良された摩擦材に関する。

【０００２】

【従来の技術】摩擦材又は、摺動部材については、既に
種々な製品が開発され実用化されている。例えばエポキ
ジ樹脂、フェノール樹脂又はポリイミド系樹脂等の熱硬
化型の樹脂をマトリックス樹脂として、これに補強又は
潤滑剤として二硫化モリブデン、グラファイト等の無機
化合物を初めとして、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド
繊維、窒化ケイ素繊維等からのチョップ化繊維をブレン
ドして、これを目的とする形状に成形加工している。し
かしこれらの摺動部材は、耐熱性の点では優れてはいる
が、被摩擦体に損傷を与えやすいという問題がある。被
摩擦体の材料の種類によっては、実用できない状況にも
なっている。

【０００３】ー方、炭素繊維等からなる糸状を直線状に
配列して、これを熱可塑性樹脂繊維糸条で編成した編成
シートが、特願平１−５０９５０９号公報等にて公開さ
れている。この中で樹脂繊維糸条としてナイロン６とナ
イロン６６の各繊維糸条が例示されている。また実施例
にはポリエーテルエーテルケトン繊維糸条が記載されて
いる。本発明者らは、これら例示される樹脂繊維糸条に
よる炭素繊維被覆編成シートについて、加熱加圧成形し
板状の成形品として、これを超音波モーターの摩擦材と
して実用テストを行った。その結果前記熱硬化型樹脂に
よる摩擦材に比較して、被摩擦体の損傷は小さかった
が、満足できるものでなく、また耐摩擦性も更に改良す
べきレベルの性能であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明者は従来
技術の欠点を解決し、より優れた摩擦材の開発について
鋭意検討した結果、被摩擦体を損傷することはなく、し
かも耐摩擦性に優れた性能を同時に発揮できる摩擦材を
見いだし、本発明に到達した。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴とする処
は、強化・耐熱性繊維が、吸湿率が０．３〜１．０重量
％である脂肪族系ポリアミド繊維によって均一に編成被
覆され、前記強化・耐熱性繊維は一方向に直線状に配列
され、加熱加圧成形されている摩擦材を提供する点にあ
り、更に、脂肪族系ポリアミド繊維には５重量％以下の
カーボンブラックを含有していること、脂肪族系ポリア
ミド繊維はポリアミド６１０繊維、ポリアミド６１２繊
維、ポリアミド１１繊維及びポリアミド１２繊維から選
ばれた少なくとも１種であることをも特徴とする。

【０００６】本発明において、強化・耐熱性繊維とは、
それ自身、耐熱性の高い繊維ではあるが、強度の点では
極めて劣っている。または更に他の物との複合によっ
て、より強度の高い製品にすることのできる繊維といえ
る。したがってこの強化・耐熱性繊維は他の物、例えば
合成樹脂との複合によって、顕著な効果を発現するもの
である。このような強化・耐熱性繊維であれば特に制限
されるものでなく、例えば炭素繊維、窒化ケイ素繊維等
の無機繊維、芳香族ポリアミド繊維、ポリイミド系繊維
等の有機繊維が例示できるがこれらに限定はされない。
また、これら繊維の断面形状、太さ等には特に制限はさ
れないが、太さについては単糸で通常は約０．４〜１０
０デニール程度である。これを何本か交絡、合撚等によ
り集束して、糸条の形で編成に供することが好ましい。

【０００７】吸湿率が０．３〜１．０重量％である脂肪
族系ホリアミド繊維について説明する。ここでいう吸湿
率とは、繊維化前の樹脂を厚さ３ｍｍ、直径６０ｍｍの
円盤に成形加工したものを試験片として、これを２３
℃、相対湿度（ＲＨ）６５％の環境に２０時間放置した
場合の吸湿増量を、重量％で表したものである。本発明
では、特にこの吸湿率において、０．３〜１．０重量％
の範囲にある脂肪族系ポリアミド樹脂を繊維化したもの
である。この吸湿率の範囲にある脂肪族系ポリアミド繊
維の使用に限って、本発明の目的は達成されるので、極
めて重要な要件である。それは、０．３重量％より小さ
いと、摩擦材としての強靭性（耐久性）に欠け、１．０
％より大きいと使用環境（温度とか湿度等）に左右され
易く、摩耗量に変動が現れ、安定した摩耗機能を発現し
なくなるからであり、更に、高温、高湿での変化に極め
て大きく影響されるからである。

【０００８】この脂肪族系ポリアミド繊維は、主として
脂肪族系有機基がアミド結合により高分子量を形成して
いるポリマーを繊維化しているが、この繊維の摩擦材の
機能としての作用は、加熱加圧成形されることにより強
化・耐熱性繊維を溶融接合し、より高い強度と耐摩耗性
の向上、さらには被摩擦体に対する損傷を与えない摩擦
材としての性状を発揮するものである。

【０００９】脂肪族系ポリアミド繊維は、吸湿率が０．
３〜１．０重量％の範囲内にあれば制限はされない。例
えばヘキサメチレンジアミンとセバシン酸との縮重合に
よるポリアミド６１０、ヘキサメチレンジアミンとドデ
カン二酸との縮重合によるポリアミド６１２、ω（オメ
ガ）−アミノウンデカン酸の縮重合によるポリアミド１
１及びラウロラクタムの開環重合によるポリアミド１２
等を各々繊維化したものが例示できる。中でもポリアミ
ド１１繊維又はポリアミド１２繊維がより好ましい。

【００１０】一般にポリアミドはアミド基の多い程耐熱
性も高く、強靱性にも優れているものである。その点で
はポリアミド６とか６６の各繊維は優れているが、しか
し本発明に係る摩擦材では、意外なことに改良された実
用性のあるものは得られない。これらの繊維は吸湿率で
見ると１．５重量％位であることから水分の影響がアミ
ド基の影響以上に大きいことが予想される。

【００１１】該脂肪族系ポリアミド繊維を均一に編成す
る場合は、一般的には何本かのフィラメントからなる撚
糸やその他の加工糸の形態が好ましいが、モノフィラメ
ントであっても良く、太さとしても約１０〜１０００デ
ニールが例示できるがこれらに限定されるものでない。
又、該脂肪族系ポリアミド繊維を２種以上混合して合撚
糸等加工糸としてもよい。

【００１２】該肪族系ポリアミドの繊維化については特
に限定されず、通常の方法で溶融紡糸等を行う。断面形
状にも限定はない。また、脂肪族系ポリアミドに他の成
分を混合して、溶融紡糸をしてもよい。他の成分は、本
発明の効果をそこなわず、より改良されるものであれ
ば、種類とか、混合量については特に制限はされない
が、中でもカーボンブラックは好ましいものの１つとし
て例示できる。これは被摩擦体に対する摺動・摩擦特性
が改善され、その結果被摩擦体の損傷をより軽滅し、耐
久性を改善し、また摩擦係数の変動をおさえるのに有効
に働く場合があるからである。

【００１３】このカーホンブラックを混合する場合に
は、該脂肪族系ポリアミドに対して、約５重量％以下、
好ましくは３重量％以下の量を混合することが必要であ
って、多いと改悪の傾向があるので好ましくない。この
カーボンブラックの種類には、特に制限はなく、一般に
使用されているもので充分である。

【００１４】次に均一に編成することについて説明す
る。編成においての条件として、強化・耐熱性繊維は損
傷を受けることなく一方向に直線状に配列されているこ
とが重要であり、決してランダム配列してはならないこ
とである。そのために特に編成組織による編成が行われ
強化・耐熱性繊維が被服保持されなければならない。強
化・耐熱性繊維をチョップ化（短く切断する）して、こ
れを本発明の脂肪族系ポリアミドにブレンドするものは
勿論、織物とか不織布のような布状物であっても強化・
耐熱性繊維が直線状に配列されないので、本発明の効果
は大きく低下し、その目的は全く達成されない。

【００１５】均一に編成する方法には、特に制限される
ものでないが、例えば多本数の強化・耐熱性繊維を所定
の太さの糸条とするため、これに前記脂肪族系ポリアミ
ド繊維の糸条をスパイラル状に巻きつけて一本の集束体
とし、この一本の集束体が一方向に直線状に配列される
ように、脂肪族系ポリアミド繊維糸条にて編成するフラ
イス変化編みとか、縦編み等の袋状編地の１レピートに
１本づつ編み込み編成する、ここで例示したフライス変
化編みとしてはミラノリブ変化編組織、モックミラノリ
ブ変化編組織等、また縦編みの構造は図２に示すが、こ
れらに限定されるものではない。

【００１６】図１は、フライス変化編みで編成した袋状
編地により強化・耐熱性繊維を編成被覆した編成物の斜
視図である。吸湿率０．３〜１．０重量％の脂肪族系ポ
リアミド繊維であるポリアミド１２繊維からなる糸条３
がスパイラル状に巻きつけられた強化・耐熱性繊維であ
る炭素繊維集束体２が、同ポリアミド１２繊維からなる
糸条によって編成された袋状編地１の表地７と、裏地８
により均一に編成されている。

【００１７】図２は、前記脂肪族系ポリアミド繊維糸条
５ど強化・耐熱性繊維の集束体４を使って、縦編みした
場合の編成物の斜視図である。つまり同集束体４は一方
向に直線状に配列された炭素繊維集束体で、脂肪族系ポ
リアミド繊維糸条５はポリアミド１２繊維からなる糸条
で、前記炭素繊維集束体４にスパイラル状に巻きつけら
れている糸条６は、脂肪族系ポリアミド繊維であるポリ
アミド１２繊維からなる糸条である。該強化・耐熱性繊
維と該脂肪族系ポリアミド繊維との編成組織は特に限定
はされないが、例示するならば体積比率で約５０〜７０
％対５０〜３０％である。

【００１８】前記編成物が本発明の摩擦材として実用さ
れる場合には、その用途において、適宜その形状に成形
され、更に必要に応じて切削等の加工がなされる。成形
については、例えば前記編成物の１枚又は２枚以上を強
化・耐熱性繊維が一方向に配列するように重ねてプレス
板に狭持する。これをプレス成形機等にセットして必要
によっては真空又は不活性ガス雰囲気にして加熱加圧す
る。加熱は少なくとも該脂肪族系ポリアミド繊維の溶融
点以上の温度で行う。従って、加熱温度は異なるが約２
００〜４００℃が例示できる。加熱時間も各々で異なる
が、約数１０分前後で終了する。加熱と加圧は所定条件
で一挙に行ってもよいが、むしろ多段的に徐々に行う方
が望ましい。以上は板状での成形例であるが他の形状で
の成形についても夫々に応じてその条件下で成形可能で
ある。

【００１９】本発明に係る摩擦材は、物と物との摩擦部
分への利円において顕著な効果をもたらすが、例えばそ
の具体的な用途として、超音波モーターの摺動部に採用
した場合に卓越した効果を発現する。この摺動部の被摩
擦体は多くの場合ステンレス鋼である。また、耐摩耗性
の高い摺動材としても活用可能である。

【００２０】

【作用】本発明に係る摩擦材は、特に吸湿率が０．３〜
１．０重量％の脂肪族系ポリアミド繊維によって、強化
・耐熱性繊維を均一に編成被覆せしめ、かつ編成に際し
て、強化・耐熱性繊維が一方向に直線状に配列された状
態にある編成物が加熱加圧成形されていることで、被摩
擦体への損傷を解消するという大きな作用効果をもたら
すと其に摩耗量についても格段に減少するものである。

【００２１】

【実施例】次に、本発明を実施例により、更に詳しく説
明する。強化・耐熱性繊維を一方向に直線状に配列せし
めるために編成される前記脂肪族系ポリアミド繊維とし
て、次の糸条（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）を作成した。糸
条（Ａ）は、吸湿率０．５重量％のポリアミド１２を溶
融紡糸して、太さ１０デニールの繊維を得た。これを３
２本集束し、３２０デニールの糸条とする。糸条（Ｂ）
は、前記糸条（Ａ）に用いたポリアミド１２に対して、
１重量％のカーボンブラック（ライオン（株）製のケッ
チンブラック）を混合したカーボンブラック混合のポリ
アミド１２を溶融紡糸して太さ１０デニールの繊維を得
た。これを３２本集束して、太さ３２０デニールの糸条
とする。糸条（Ｃ）は、吸湿率０．８重量％のポリアミ
ド６１０を溶融紡糸して太さ１０デニールの繊維を得
た。これを３２本集束して、太さ３２０デニールの糸条
とする。

【００２２】一方、強化・耐熱性繊維として、ポリアク
リルニトリル繊維の焼成によって製造された太さ０．６
デニールの炭素繊維を使って、次の集束体（Ｄ）、
（Ｅ）及び（Ｆ）を作製した。集束体（Ｄ）は、前記炭
素繊維３０００本に、糸条（Ａ）のポリアミド１２繊維
糸条をスパイラル状に巻き付け、太さ２２００デニール
の集束した糸条とする。集束体（Ｅ）は、前記炭素繊維
３０００本に、糸条（Ｂ）のカーボンブラック混合のポ
リアミド１２繊維糸条をスパイラル状に巻き付けて、太
さ２２００デニールの集束した糸条とする。集束体
（Ｆ）は、前記炭素繊維３０００本に、糸条（Ｃ）のポ
リアミド６１０繊維糸条をスパイラル状に巻き付けて、
太さ２２００デニールの集束した糸条とする。

【００２３】次に、前記糸条（Ａ）と集束体（Ｄ）、糸
条（Ｂ）と集束体（Ｅ）及び糸条（Ｃ）と集束体（Ｆ）
との各々の組み合わせを用いてフライス変化編みを行っ
た。炭素繊維の各集束体は、各ポリアミド繊維糸条で均
一に炭素繊維の飛び出しも無く編成被覆され、一方向に
直線状に配列した編成物とされ、柔軟な厚い布といった
感じで、カット等の加工も容易であった。尚、ここでの
各ポリアミド繊維糸条と各集束体との組み合わせにおけ
る両者の各編成物での体積比率は各々４２％対５８％で
あった。

【００２４】次に、前記各編成物を円いて、板状に成形
して摩擦材とし、耐摩耗性と被摩擦体に対する耐損傷性
についてテストした。まず、次の板状の成形体（Ｇ）、
（Ｈ）、（Ｉ）の各々を成形した。成形体（Ｇ）は、糸
条（Ａ）と集束体（Ｄ）の組み合わせの編成物を２００
×２００ｍｍにカットして、これの３枚を集束体（Ｄ）
がすべて同一方向に直線状に配列しているように重ね合
わせた。これを金型に入れ、真空装置付きの平圧プレス
機にセットして、２４０℃、３０ｋｇ／ｃｍ^２で１５分
間加熱、加圧した後冷却し板状の成形体を得た。成形体
（Ｇ）の吸湿率は０．３〜０．５％である。成形体
（Ｈ）は、糸条（Ｂ）と集束体（Ｅ）の組み合わせの編
成物を成形体（Ｇ）と同様の条件で成形して、板状の成
形体を得た。成形体（Ｈ）の吸湿率は０．３〜０．８％
である。成形体（Ｉ）は、糸条（Ｃ）と集束体（Ｆ）の
組み合わせの編成物を２００×２００ｍｍにカットし
て、これの３枚を集束体（Ｆ）がすべて同一方向に直線
状に配列しているように重ね合わせた。これを金型に入
れ、真空装置付きの平圧プレス機にセットして、２８５
℃、３０ｋｇ／ｃｍ^２で１５分間加熱、加圧した後、冷
却して板状の成形体を得た。

【００２５】次に成形体（Ｇ）、（Ｈ）、（Ｉ）の板状
体を摩耗輪によって、耐摩耗性をテストした。テスト方
法は、ＪＩＳ（日本工業規格）−Ｋ７２０４に記載の摩
耗輸によるブラスチックスの摩耗試験法によるもので摩
耗量をｍｇで示す。一方、被摩擦体の損傷試験は次の方
法で行った。被摩擦体としてステンレス鋼の平滑な板を
用いこれを固定した。このステレス綱の板面に各成形体
（Ｇ）、（Ｈ）、（Ｉ）の板状物の各々を圧接して回転
させた。加圧は４０ｋｇ／ｃｍ^２で行い、１００回／分
で２４時間摩擦した（室温６０℃、相対湿度９５％）。
ステンレス鋼の板面の傷の状態を肉眼観察するど共に、
その状態を◎○△×で評価した。以上の結果を表１にま
とめた。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【比較例】次の編成物（Ｊ）と（Ｋ）と、シート（Ｌ）
を作製した。編成物（Ｊ）は、吸湿率１．２５重量％の
ポリアミド６６を溶融紡糸して、太さ１０デニールの繊
維を得、これを３２本集束して３２０デニールの糸条を
作製し、一方、前記炭素繊維３０００本に、前記ポリア
ミド６６繊維糸条をスパイラル状に巻き付けて太さ２２
００デニールの集束体とし、次に、前記ポリアミド６６
繊維糸条と前記炭素繊維糸条の集束体とにより、前記実
施例１と同様にフライス変化編みを行い編成物とした。
編成物（Ｋ）は、ポリエーテルエーテルケトン樹脂を溶
融紡糸して、太さ１０デニールの繊維を得、これを３２
本集束して３２０デニールの糸条を作製し、一方、前記
炭素繊維３０００本に、前記ポリエーテルエーテルケト
ン繊維糸条をスパイラル状に巻き付けて、太さ２２００
デニールの集束体とし、次に、前記ポリエーテルエーテ
ルケトン繊維糸条と前記炭素繊維糸条の集束体とによ
り、前記実施例１と同様にフライス変化編みを行い編成
物とした。シート（Ｌ）は、一方向に直線状に配列した
前記炭素繊維糸条の集束体に、未硬化のエポキシ樹脂を
含漫させてシートとした。尚、以上の編成物（Ｊ）、編
成物（Ｋ）、シート（Ｌ）における、炭素繊維と各繊維
糸条または樹脂の使用体積比率は５８％対４２％であっ
た。

【００２８】次に、前記編成物（Ｊ）、編成物（Ｋ）、
シート（Ｌ）の各々について、実施例と同じく次の板状
の成形体（Ｍ）、（Ｎ）、（Ｏ）を成形した。成形体
（Ｍ）は、編成物（Ｊ）を２００×２００ｍｍに切断し
たもの３枚を準備し、これを炭素繊維糸条の集束体が同
一方向を向くように重ね合わせて金型に入れ、真空装置
付きプレス成形機にセットした。そこで２９０℃、３０
ｋｇ／ｃｍ^２で１０分間加熱加圧した後冷却し、板状の
成形体とした。成形体（Ｍ）の吸湿率は０．８〜１．１
％である。成形体（Ｎ）は、編成物（Ｋ）を２００×２
００ｍｍに切断したもの３枚を準備し、これを炭素繊維
糸条の集束体が同一方向を向くように重ね合わせて金型
に入れ、真空装置付きプレス成形機にセットした。そし
て３９０℃、３０ｋｇ／ｃｍ^２で１０分間加熱加圧した
後冷却し、板状の成形体とした。成形体（Ｎ）の吸湿率
は０．３〜０．５％である。成形体（Ｏ）は、シート
（Ｌ）を２００×２００ｍｍに切断したもの６枚を炭素
繊維が一方向に並ぶように重ね合わせて金型にいれて、
真空装置付きプレス成形機にセットした。そして、１２
０℃、３０ｋｇ／ｃｍ^２で６０分間加熱加圧した後冷却
し、板状の成形体とした。成形体（Ｏ）の吸湿率は０．
５〜０．７％である

【００２９】以上のようにして得られた板状の成形体
（Ｍ）、（Ｎ）、（Ｏ）について、前記実施例１と同様
にして摩擦材の耐摩耗性と被摩擦体に対する耐損傷性に
ついてテストした。結果を表２に示す。表２を表１と比
較して、明らかなように、本発明に係る摩擦材では耐摩
耗性と耐損傷性の両方に優れていることが容易に理解で
きる。

【００３０】

【表２】

【００３１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る摩擦材は次のような顕著な効果をもたらす。それ
自身極めて耐摩耗性に優れ、使用環境（温度、湿度）に
よる耐摩耗性への影響も小さく、かつ被摩擦体を損傷さ
せることが極めて軽微であり、更には、成形性、切削等
の加工性も良好であり、全体としてバランスのとれた摩
擦材とし優れた性能を有している。このような特性は、
特に超音波モーターの摺動部材として、卓越した性能と
して評価されるが、その用途は更に拡大されることが期
待される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる編成の１態様のフライス変化編
みの斜視図である。

【図２】本発明にかかる編成の１態様の縦編みの斜視図
である。

【符号の説明】

１・・・脂肪族系ポリアミド繊維糸条２・・・炭素繊維糸条３・・・脂肪族系ポリアミド繊維糸条でのスパイラル巻
き４・・・炭素繊維糸条５・・・脂肪族系ポリアミド繊維糸条６・・・脂肪族系ポリアミド繊維糸条でのスパイラル巻
き７・・・表地８・・・裏地

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｃ０９Ｋ 3/14 ５２０Ｃ０９Ｋ 3/14 ５２０Ｍ５３０５３０Ｈ (Ｃ１０Ｍ 111/04 103:02 107:44）Ｃ１０Ｎ 20:06 40:02 50:08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】強化・耐熱性繊維が、吸湿率が０．３〜
１．０重量％である脂肪族系ポリアミド繊維によって均
一に編成被覆され、前記強化・耐熱性繊維は一方向に直
線状に配列され、加熱加圧成形されていることを特徴と
する摩擦材。
【請求項２】前記脂肪族系ポリアミド繊維が５重量％以
下のカーボンブラックを含有している請求項１に記載の
摩擦材。
【請求項３】前記脂肪族系ポリアミド繊維がポリアミ
ド６１０繊維、ポリアミド６１２繊維、ポリアミド１１
繊維及びポリアミド１２繊維から選ばれた少なくとも１
種である請求項１または請求項２記載の摩擦材。