JP2806499B2 - 摩擦材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車輌のブレーキ材に
好適な摩擦材に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の摩擦材は、繊維基材、充填材及
び結合剤からなり、前記繊維基材として、従来は石綿が
多用されてきたが、近年、作業環境の改善及び石綿公害
防止のために、無石綿（ノンアスベスト）化が進められ
ている。石綿に替る繊維基材として、ガラス繊維、アル
ミナ繊維、ロックウール、チタン酸カリウム繊維などの
セラミック繊維や、スチール繊維、銅繊維、真鍮繊維な
どの金属繊維や、芳香族ボリアミド繊維などの有機繊維
を組合せた繊維基材が知られている。

【０００３】従来、セラミック繊維としては、アルミナ
シリカ及び／又はチタン酸カリウムが用いられていた。
アルミナシリカは硬度が高く、チタン酸カリウムは硬度
が低い。また、アルミナシリカはμ特性が優れている
が、チタン酸カリウムはμ特性はあまり良くない。しか
し、チタン酸カリウムは鳴きに効果があるため、両者を
混合して使用する場合がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】より高いμ特性を得る
べく前記アルミナシリカを増すと、アルミナシリカが硬
いためにディスク攻撃性が高くなるという不都合が生じ
る。そこで、本発明の目的はアルミナシリカに代るセラ
ミック繊維として、ディスク攻撃性を悪化せずに摩擦係
数を高めることができる繊維を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
アルミナシリカに代るセラミック繊維を研究するなか
で、９Ａｌ₂Ｏ₃・２Ｂ₂Ｏ₃（ほう酸アルミニウム）繊維
が有用であることをを見出した。

【０００６】後述の図２（アルミナシリカ繊維＋ほう酸
アルミニウム繊維＝一定とし、双方の量を増減させたと
きのほう酸アルミニウムと平均μの相関図）に示す通
り、ほう酸アルミニウムが２ｖｏｌ％以上で高いμ特性
が得られ、以降、ほう酸アルミニウムの比率が大きくな
るほどμ特性が上がるが、２０ｖｏｌ％超では効果が飽
和してしまう。前述のように鳴き対策として硬度の低い
チタン酸カリウムも混入することが必要となるため、上
限を２０ｖｏｌ％とする。

【０００７】ところで、後述の図１の比較例１に示す通
り、ほう酸アルミニウム繊維は、高温（３００℃）で耐
摩耗性が著しく低下することが判明した。そこで、後述
の表３において、ほう酸アルミニウム繊維４ｖｏｌ％、
チタン酸カリウム１２ｖｏｌ％、ＢａＳＯ₄＋ＣａＣＯ₃
１５ｖｏｌ％（２０ｖｏｌ％を超えると鳴きが悪化す
る。）として、パッドを製作し比較のための試験を実施
した。この結果、図１に示すとおりに、ほう酸アルミニ
ウム繊維に対してＢａＳＯ₄を５ｖｏｌ％以上添加する
ことで高温時のパッド摩耗を抑えることができる。鳴き
を抑えるためには２０ｖｏｌ％が上限である。

【０００８】以上をまとめると、請求項１は、繊維基
材、充填材及びフェノール樹脂とからなる摩擦材におい
て、繊維基材に２〜２０ｖｏｌ％のほう酸アルミニウム
繊維を含め、且つ前記充填材に５〜２０ｖｏｌ％の硫酸
バリウムを含めたことを特徴とする。

【０００９】適量のほう酸アルミニウム繊維を採用する
ことにより、摩擦係数を十分に高めることができる。そ
して、適量の硫酸バリウムを加えることにより、高温時
のパッド摩耗量を抑え且つディスク摩耗量を従来並みに
抑えるとに成功した。従って、ディスク攻撃性、耐フェ
ード性及び熱伝導率を悪化させずに、摩擦係数を高める
ことができる。

【００１０】

【実施例】本発明に係る実施例を次に説明する。 実施例１〜４及び比較例１〜４： （１）試験サンプルの製造； （１−１）原料材料 表１に示す組成の材料を各例毎に準備する。なお、同表
左欄に記載した組成材料の好適割合を以下に説明する。

【００１１】芳香族ポリアミド繊維は、例えばパラ系パ
ルプ状繊維であり、耐久性の向上及びロータ攻撃性の低
減のために、２〜２０ｖｏｌ％混入する。２ｖｏｌ％未
満ではプリフォーム成形が困難になり、２０ｖｏｌ％超
では高温時摩擦係数が低下する。

【００１２】セラミック繊維は、例えばチタン酸カリウ
ム繊維、アルミナシリカ繊維、ほう酸アルミニウム繊維
であり、摩擦係数向上のために、５〜３０ｖｏｌ％混入
する。５ｖｏｌ％未満では摩擦係数向上効果が薄く、３
０ｖｏｌ％超ではディスク攻撃性が高まり好ましくな
い。

【００１３】銅繊維は、ブレーキ鳴き防止及び高温強度
向上のために、２〜１０ｖｏｌ％混入する。２ｖｏｌ％
未満では効果が薄く、１０ｖｏｌ％超ではロータに凝着
するため好ましくない。

【００１４】ほう酸アルミニウム繊維及びアルミナシリ
カ繊維については後述する。

【００１５】有機フィラーは、例えばカシューダスト、
メラミンダスト、フェノールダストであり、低面圧時摩
擦係数の安定化のために、３〜２０ｖｏｌ％混入する。
３ｖｏｌ％未満では効果がなく、２０ｖｏｌ％超では高
温時摩擦係数が低下する。

【００１６】グラファイトは、固体潤滑材として、５〜
２０ｖｏｌ％混入する。５ｖｏｌ％未満では効果が薄
く、２０ｖｏｌ％超では摩擦係数が低下する。

【００１７】無機フィラーは、例えば二硫化モリブデ
ン、硫化亜鉛、硫化鉛、三硫化アンチモンであり、油潤
滑材として、５〜２０ｖｏｌ％混入する。５ｖｏｌ％未
満では効果が薄く、２０ｖｏｌ％超では摩擦係数が低下
する。

【００１８】充填材として、ＢａＳＯ₄（硫酸バリウ
ム）又は／及びＣａＣＯ₃（炭酸カルシウム）を２０ｖ
ｏｌ％以下添加する。２０ｖｏｌ％超で鳴きが悪化す
る。

【００１９】金属粉は、例えば銅粉、銅−亜鉛合金粉、
銅−すず合金粉、鉄粉であり、ブレーキ鳴き防止及び高
温時摩擦係数低下抑制のために、２〜１０ｖｏｌ％混入
する。２ｖｏｌ％未満では効果が薄く、１０ｖｏｌ％超
ではディスク摩耗が増加する。

【００２０】フェノール樹脂は、結合剤であり、８〜２
０ｖｏｌ％混入する。８ｖｏｌ％未満では結合効果が弱
く、２０ｖｏｌ％超では高温時摩擦係数が低下する。

【００２１】

【表１】

【００２２】即ち、実施例、比較例ともに、芳香族ポリ
アミド繊維を４ｖｏｌ％、チタン酸カリウム繊維を１２
ｖｏｌ％、銅繊維を３ｖｏｌ％、有機フィラーを１８ｖ
ｏｌ％、グラファイトを１０ｖｏｌ％、無機フィラーを
１４ｖｏｌ％、金属粉を３ｖｏｌ％、フェノール樹脂を
１７ｖｏｌ％とし、残り１９ｖｏｌ％を次の通りとし
た。

【００２３】比較例１の残りは、ほう酸アルミニウム繊
維４ｖｏｌ％とＣａＣＯ₃１５ｖｏｌ％である。

【００２４】実施例１の残りは、ほう酸アルミニウム繊
維４ｖｏｌ％とＢａＳＯ₄５ｖｏｌ％とＣａＣＯ₃１０ｖ
ｏｌ％である。実施例２の残りは、ほう酸アルミニウム
繊維４ｖｏｌ％とＢａＳＯ₄１０ｖｏｌ％とＣａＣＯ₃５
ｖｏｌ％である。実施例３の残りは、ほう酸アルミニウ
ム繊維４ｖｏｌ％とＢａＳＯ₄１２ｖｏｌ％とＣａＣＯ₃
３ｖｏｌ％である。実施例４の残りは、ほう酸アルミニ
ウム繊維４ｖｏｌ％とＢａＳＯ₄１５ｖｏｌ％である。

【００２５】一方、比較例２〜４は、ほう酸アルミニウ
ム繊維の替りにアルミナシリカ繊維を採用したものであ
る。表２に両繊維の仕様を示す。

【００２６】

【表２】

【００２７】比較例２の残りは、アルミナシリカ繊維４
ｖｏｌ％とＣａＣＯ₃１５ｖｏｌ％である。比較例３の
残りは、アルミナシリカ繊維４ｖｏｌ％とＢａＳＯ₄５
ｖｏｌ％とＣａＣＯ₃１０ｖｏｌ％である。比較例４の
残りは、アルミナシリカ繊維４ｖｏｌ％とＢａＳＯ₄１
５ｖｏｌ％である。

【００２８】（１−２）予備成形 前記組成を、各々アイリッヒミキサーにて均一に混合
し、得られた混合材料を、常温で、面圧力１００ｋｇ／
ｃｍ²に調整した成形機にて１０秒間成形することで、
予備成形体を製造した。

【００２９】（１−３）本成形 前記予備成形体を、金型温度１６０℃、面圧力２５０ｋ
ｇ／ｃｍ²に調整した成形機にて１５分間加熱加圧成形
した。

【００３０】（１−４）熱処理 前工程で得られた成形体を、炉温２００℃の加熱炉中に
８時間保持して熱処理し、後、放冷した。 （１−５）研磨 得られた熱処理材を、研磨して、摩擦材を得た。

【００３１】（２）摩擦係数試験 前記摩擦材を対象に、ＪＡＳＯ（日本自動車規格）Ｃ−
４０６に基づいた台上一般効力試験を行ない、第一、第
二、第三、第四の各効力の平均値を「平均μ」とする。
試験で得られた平均μを表３に示す。

【００３２】

【表３】

【００３３】即ち、比較例１の平均μは０．４３９、実
施例１〜実施例４における平均μは、０．４４３〜０．
４４４であった。一方、比較例２〜比較例４における平
均μは、０．３９８〜０．４０２であり、実施例より約
１０％低い値であった。アルミナシリカ繊維を採用した
比較例２〜４に対し、ほう酸アルミニウム繊維を採用し
た実施例１〜４及び比較例１が摩擦係数上優れているこ
とが確認できた。平均μはほう酸アルミニウム繊維の含
有量にも依存していると考えられるが、この点について
は後述する。

【００３４】（３）パッド及びディスク摩耗試験 ＪＡＳＯ Ｃ−４２７−８３に基づいて、温度別の摩耗
試験を実施した。１００℃，２００℃，３００℃の各温
度域のブレーキ１０００回相当の摩耗量を求めパッド及
びディスク摩耗量とした。試験で得られたパッド及びデ
ィスク摩耗量を前記表３に示す。なお、パッドは前記摩
擦材で構成し、ディスクはＦＣ２５０材とした。

【００３５】３００℃におけるディスク摩耗量は、実施
例、比較例とも１９〜２０ｍｍで差はなかった。一方、
３００℃におけるパッド摩耗量は、比較例２〜４は０．
９６〜０．９８ｍｍとほぼ一定であるのに対し、比較例
１及び実施例１〜４では、０．７５〜１．４３ｍｍと相
互差が顕著であった。

【００３６】そこで、３００℃におけるパッド摩耗量を
図によって評価することにした。図１は本発明に係る３
００℃におけるパッド摩耗量とＢａＳＯ₄との相関グラ
フであり、横軸をＢａＳＯ₄量（ｖｏｌ％）、縦軸を３
００℃におけるパッド摩耗量（ｍｍ）とした上に、表３
のパッド摩耗量、３００℃−比較例１，実施例１〜４及
び比較例２〜４のデータをプロットした。

【００３７】摩耗量は少ないほど好ましく、比較例１
は、比較例２〜４より遥に摩耗量が大きくて、好ましく
ない。実施例１〜４（ＢａＳＯ₄の配合量が５ｖｏｌ％
以上）は、比較例２〜４よりも摩耗量が十分に小さく、
好ましいことが分かった。なお、ＢａＳＯ₄の配合量が
２０ｖｏｌ％を越えるとブレーキ鳴き性能が低下するこ
とが認められた。そこで、ＢａＳＯ₄の配合量を５〜２
０ｖｏｌ％とする。

【００３８】実施例５〜９及び比較例５：次に、ほう酸
アルミニウムの適正添加量を調べる。表４は、ほう酸ア
ルミニウムの量を変化させたところの比較例５と実施例
５〜９の配合表である。

【００３９】

【表４】

【００４０】即ち、比較例５は、ほう酸アルミニウムを
含まない。実施例５は２ｖｏｌ％のほう酸アルミニウ
ム、以下、実施例６は４ｖｏｌ％、実施例７は９ｖｏｌ
％、実施例８は１４ｖｏｌ％、実施例９は１８ｖｏｌ％
のほう酸アルミニウムを含む。

【００４１】図２はアルミナシリカ繊維＋ほう酸アルミ
ニウム繊維＝一定とし、双方の量を増減させたときのほ
う酸アルミニウムと平均μの相関図であり、横軸は、ほ
う酸アルミニウム、縦軸は平均μである。ほう酸アルミ
ニウムを含まない比較例５から、ほう酸アルミニウムを
２ｖｏｌ％含む実施例５までは平均μの増加は小さい。
一方、実施例５から実施例８にかけて平均μは急増す
る。即ち、ほう酸アルミニウムの含有量が２ｖｏｌ％未
満では、十分な摩擦係数が得られないことが分かった。
なお、実施例８（ほう酸アルミニウムを１４ｖｏｌ％）
をピークに以降値が下ることから、ほう酸アルミニウム
の最大含有量は２０ｖｏｌ％が限度である。２０ｖｏｌ
％を超えると値の低下が著しいからである。そこで、ほ
う酸アルミニウムの配合量を２〜２０ｖｏｌ％とする。

【００４２】尚、本発明の摩擦材は車輌のブレーキ材に
好適であるが、これに限るものではなく、クラッチフェ
ージング材、産業機器のブレーキ／クラッチ材などに採
用可能である。

【００４３】

【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項１は、繊維基材、充填材及びフェノール樹
脂とからなる摩擦材において、繊維基材に２〜２０ｖｏ
ｌ％のほう酸アルミニウム繊維を含め、且つ前記充填材
に５〜２０ｖｏｌ％の硫酸バリウムを含めたことを特徴
とする。

【００４４】適量のほう酸アルミニウム繊維を採用する
ことにより、摩擦係数を十分に高めることができる。そ
して、適量の硫酸バリウムを加えることにより、高温時
のパッド摩耗量を抑え且つディスク摩耗量を従来並みに
抑えるとに成功した。従って、ディスク攻撃性、耐フェ
ード性及び熱伝導率を悪化させずに、摩擦係数を高める
ことのできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る３００℃におけるパッド摩耗量と
ＢａＳＯ₄との相関グラフ

【図２】アルミナシリカ繊維＋ほう酸アルミニウム繊維
＝一定とし、双方の量を増減させたときのほう酸アルミ
ニウムと平均μの相関図

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 繊維基材、充填材及びフェノール樹脂と
   からなる摩擦材において、前記繊維基材に２〜２０ｖｏ
   ｌ％のほう酸アルミニウム繊維を含め、且つ前記充填材
   に５〜２０ｖｏｌ％の硫酸バリウムを含めたことを特徴
   とする摩擦材。