JP3060260B2 - 樹脂結合摩擦ライニング混合物に対する固形潤滑添加物、及び、樹脂結合摩擦ライニング混合物 - Google Patents

樹脂結合摩擦ライニング混合物に対する固形潤滑添加物、及び、樹脂結合摩擦ライニング混合物

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、それにより摩擦及び摩
耗係数が一致した形で調整され得る樹脂結合摩擦ライニ
ング混合物に対する固形潤滑添加物、及び、樹脂結合摩
擦ライニング混合物に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的に、自動車産業における摩擦材料
は次の特性を持たねばならない。
【０００３】摩擦係数は特定の仕事に適合させなければ
ならず、材料の形状及び使用年数にかかわりなく広範囲
の速度及び温度にわたって安定でなければならない。寒
冷状態で、摩擦係数が極端な温度応力の付加後でさえも
ほぼその初期値を回復することが特に重要である。ディ
スクブレーキライニングについては、この値が０．３５
を上回る必要がある。摩擦材料は僅かな磨耗しか示して
はならず、一方でブレーキディスクを甚だしく侵食（攻
撃）してはならない。良好な快適性を確実とするため、
いかなる騒音も生じてはならず、湿気に対する感応度は
可能な限り低くなければならない。しかしながら、この
ような摩擦ライニングは妥当な経費で工業的に生産可能
でなければならない。
【０００４】摩擦材料がすべての要求事項を満たすこと
は極めて困難である。この理由により、各々がその特定
の応用分野に最適の形で適合している各種摩擦材料シス
テムが開発されている。純炭素の摩擦ライニング（強化
炭素繊維であることが多い）はその組成が簡単で、航空
機ブレーキにしばしば利用される。このシステムを乗用
車のディスクブレーキに用いる最初の試みは前途有望で
ある。
【０００５】セラミック摩擦ライニングはかなり長い間
知られているが、現在までのところ一般的に受容される
に到っていない。この分野における最初の研究によれ
ば、長期的に見てセラミック基材の摩擦ライニングを乗
用車で利用することが可能であると思われる。
【０００６】焼結金属は摩擦材料の別の基材である。各
種のブレーキ及びクラッチのライニングがこの基材で作
られている。金属変形の分野から知られる各種添加物が
補助材として効果的であることを立証している。
【０００７】摩擦材料を最も安く生産する方法は合成樹
脂を基材とする生産である。現在のところ、乗用車及び
トラック用ライニングの大部分は合成樹脂を基材として
生産されている。利用されている合成樹脂はフェノール
及びクレゾールの基材から成る樹脂が主流で、用途に従
って熱可塑材又はゴムによって改質できる。しかしなが
ら、合成樹脂を実用上の種々の要求事項に適合させるた
めには、金属、鉱物繊維のようなかなり多数の無機添加
物及び各種の他の無機充填金属と添加物が加えられなけ
ればならない。
【０００８】強化及び充填効果を有する材料のなかで、
アスベストは最早殆ど使われていないが、例えば炭素又
はアラミド繊維のような無機又は有機の繊維や粉末、切
粉又は繊維の形をした金属がむしろ用いられている。各
種の鉱物繊維及び様々の形のマイカも同様に使用されて
いる。硫酸バリウムや各種の形のアルミナが主とした充
填金属として用いられている。
【０００９】摩擦係数に作用する充填材は摩擦係数の値
に影響してこの摩擦係数が種々の温度で概して不変であ
ることを確実にし、摩擦ライニングと相手側材料が早期
に磨耗することを防ぐ役目を果たす。さらに、これら充
填材は制動のかかる過程で騒音の発生に確実な効果を有
する。
【００１０】これに関連して、関数技術水準及び関数開
示を示すものとして、Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏ
ｌｏｇｙ Ｒｅｖｉｅｗ Ｎｏ．１００ Ｎｏｙｅｓ
Ｄａｔａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，ＵＳＡ １９７８
の『摩擦材料』を引用する。
【００１１】実用的に利用されている最も重要な潤滑材
／スリップ添加物の一つに硫化鉛（ＰｂＳ）がある。Ｐ
ｂＳが現在のところ多くの−−無アスベストのものにお
いてさえも−−ライニングで用いられているものの、新
しい開発で硫化鉛を他の潤滑材／スリップ添加物に置き
換える試みがなされている。
【００１２】硫化鉛によって解決されていない問題は摩
擦係数が温度の増加と共にほぼ一定であり（無減衰）、
これに関連して、温度応力の付加後に摩擦係数がその初
期レベルを可能な限り完全に回復する（復元性）という
要求事項である。
【００１３】ブレーキディスク上に付着物が形成されて
はならず、同時にブレーキディスクの磨耗が高くなり過
ぎてはならない。ここで、ディスクの金属面にマンガン
を組み入れることもその役割を果たす。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ブレ
ーキ、クラッチ、シンクロメッシュギア等に用いられる
ような強力摩擦対における無アスベスト及び無鉛摩擦ラ
イニング混合物の形で有効に使用することができる、樹
脂結合摩擦ライニング混合物に対する固形潤滑添加物、
及び、樹脂結合摩擦ライニング混合物を提供することで
ある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明による固
形潤滑添加物は、全体又は一部が硫化第一マンガンから
成るものである。
【００１６】請求項２の発明による固形潤滑添加物は、
請求項１に従う固形潤滑添加物で、モリブデン及び／又
は亜鉛及び／又はアンチモニー及び／又は銅及び／又は
鉄及び／又はタングステン及び／又はチタンの硫化物を
伴う硫化第一マンガンの混合物から成るものである。
【００１７】請求項３の発明による固形潤滑添加物は、
請求項１又は請求項２に従う固形潤滑添加物で、アルミ
ニウム、鉄、クローム、銅、亜鉛、マンガン、アンチモ
ニー、チタン、モリブデン、シリコン、又はジルコニウ
ムの酸化物を硫化第一マンガンに加えて含有するもので
ある。
【００１８】請求項４の発明による固形潤滑添加物は、
請求項１、請求項２、請求項３のいずれかに従う固形潤
滑添加物で、黒鉛及び／又はコークスを含有するもので
ある。
【００１９】請求項５の発明による固形潤滑添加物は、
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４のいずれかに
従う固形潤滑添加物で、ナトリウム、カリウム、マグネ
シウム、カルシウム、ボロン、アルミニウム、銅、亜
鉛、又は鉄の燐酸塩、焦性燐酸塩又はポリ燐酸塩を含有
するものである。
【００２０】請求項６の発明による固形潤滑添加物は、
請求項２に従う固形潤滑添加物で、混合物が、 ２０−８０％ｗ／ｗＭｎＳ ２０−８０％ｗ／ｗＭｏＳ2 又はＺｎＳ又はＦｅＳ2 を含有するものである。
【００２１】請求項７の発明による固形潤滑添加物は、
請求項３に従う固形潤滑添加物で、混合物が、 ２０−８０％ｗ／ｗＭｎＳ ０−５０％ｗ／ｗＭｏＳ2 又はＺｎＳ又はＦｅＳ2 ５−２０％ｗ／ｗＡｌ2 Ｏ3 又はＣｕＯ又はＦｅ2 Ｏ3
又はＭｎＯ2 を含有するものである。
【００２２】請求項８の発明による固形潤滑添加物は、
請求項４に従う固形潤滑添加物で、混合物が、 ２０−７０％ｗ／ｗＭｎＳ ０−５０％ｗ／ｗＭｏＳ2 又はＺｎＳ又はＦｅＳ2 ５−２０％ｗ／ｗＡ１2 Ｏ3 又はＣｕＯ又はＦｅ2 Ｏ3
又はＭｎＯ2 １０−４０％ｗ／ｗ黒鉛及び／又はコークス を含有するものである。
【００２３】請求項９の発明による固形潤滑添加物は、
請求項５に従う固形潤滑添加物で、混合物が、 ２０−７０％ｗ／ｗＭｎＳ １０−４０％ｗ／ｗＭｏＳ2 又はＺｎＳ又はＦｅＳ2 ５−２０％ｗ／ｗＡ１2 Ｏ3 又はＣｕＯ又はＦｅ2 Ｏ3
又はＭｎＯ2 １０−４０％ｗ／ｗ黒鉛及び／又はコークス １０−３０％ｗ／ｗトリカルシウム燐酸塩又は硫化亜鉛
又はマンドレル塩を含有するものである。
【００２４】請求項１０の発明による固形潤滑添加物
は、請求項９に従う固形潤滑添加物で、硫化第一マンガ
ンがグリーンフォーム（ｇｒｅｅｎ ｆｏｒｍ）の形で
あるものである。
【００２５】請求項１１の発明による樹脂結合摩擦ライ
ニング混合物は、硫化第一マンガンを含有するものであ
る。
【００２６】
【作用】本発明の固形潤滑添加物を含む樹脂結合摩擦ラ
イニング混合物は、機能添加物としてのいかなる鉛化合
物も含有していない。硫化第一マンガンは鉱物として生
じるが、合成的に生成することもできる。硫化第一マン
ガンは好ましくは、かつ、最も容易に硫化水素、硫化ナ
トリウム等を伴うマンガン含有溶剤から析出により生成
される。通常、このような析出の第１生成物は硫化第一
マンガンの不安定桃色変異質である。析出パラメータの
既知の変更、例えばアンモニア溶剤からの析出により、
安定緑色変異質が直ちに得られる。
【００２７】摩擦ライニングの基本組成に従って、硫化
第一マンガンは単独又は固形潤滑材及び他の機能摩擦添
加物と共に用いることができ、それらとの予混合物とし
ても用いられる。他の硫化物、黒鉛及びコークスのよう
な炭素担体、燐酸塩及び各種酸化物が混合に適してい
る。必要とあれば、軟質金属も同様に利用可能である。
【００２８】有効に使用可能な硫化物はモリブデン、亜
鉛、アンチモニー、銅、鉄、タングステン、ニオビウ
ム、チタンの硫化物である。酸化物の中では、アルミニ
ウム、鉄、クローム、銅、亜鉛、マンガン、アンチモニ
ー、チタン、モリブデン、シリコン、ジルコニウムの酸
化物が摩擦係数を調整するため好ましく使用される。
【００２９】燐酸塩の中では、ナトリウム、カリウム、
非溶解性又は難溶解性のマグネシウム、カルシウム、ボ
ロン、アルミニウム、銅、鉄、亜鉛の燐酸塩が好ましく
使用される。
【００３０】
【実施例】下記の例においては、極めて良好な利用特性
を有する無アスベストブレーキライニングが硫化第一マ
ンガンにより作られることばかりでなく、硫化鉛を含有
するライニングと等しいか、或いはそれより優れる可能
性のあるライニングが示されている。
【００３１】例 本発明に従う添加物の試験は、可能な限り実用に近い条
件を設定するため、完全なブレーキライニングを用いて
実施された。
【００３２】Ａ．ライニングの準備 原材料がＬｏｄｉｇｅバッチミキサーＦＭ５０の中で１
７分間にわたり混合される。このライニングのサイズに
従う混合物の調和のとれた部分がＬｅｉｎｗｅｂｅｒブ
レーキライニング実験室プレスの成形金型に充填され、
そこで１５０℃付近の温度で成形される。この作業で、
ライニング塊が金型に事前に挿入された鉄製背板に押し
付けられ、同時にそこへ接着される。冷却後、ライニン
グが試験中におけるブレーキディスクとの完全な接触を
確実にするため円筒ヘッドグラインダーで表面研磨され
る。このように準備された原ライニング材がＨｅｒａｅ
ｕｓ循環空気乾燥オーブン中で２８０℃に達する温度で
硬化される。
【００３３】Ｂ．ライニングの試験 試験はＫｒａｕｓｓ摩擦係数試験スタンドＲＷＳ７５で
行われ、ライニングとブレーキディスクの摩擦係数及び
磨耗挙動が評価される。ブレーキライニング面とブレー
キディスク間の良好な接触が各５秒間の１００回にわた
る制動作動による馴染運転段階で確実にされる。次の試
験は１００℃、２００℃、３００℃及び４００℃の基本
温度で実施される。最初、基本温度がブレーキをかける
ことで得られ、これを出発点として、制動が５秒間かけ
られた後で、ブレーキディスクはそれぞれの基本温度が
再現されるまで再度冷やされる。このサイクルが各基本
温度について連続して２００回行われる。これら２００
制動作動の各々の後、ブレーキライニングが取り外さ
れ、ライニングならびにディスクに対して重量損失か測
定される。このことから摩擦を計算できる。ブレーキラ
イニングの印加圧力は１０Ｎ／ｃｍ2 で、制動過程で測
定される電気エネルギー摂取が摩擦係数計算の基礎とな
る。摩擦係数試験スタンドの評価単位は摩擦係数が記録
装置により記録できるように考案されている。このこと
から、減衰、１００及び４００℃間の摩擦係数差、及び
復元性が測定され、最終１００℃摩擦係数値と各初期値
１００℃間の相違も同様に判定される。ライニング摩耗
の値は１つのブレーキで用いる双方の個別ライニングに
対する値の平均である。
【００３４】例１ 下記の原材料が上記のように混合され、その混合物が成
形されライニングが研磨、硬化され、及び試験される。
％ｗ／ｗ岩綿 ８ポリア
リルアミド ２ガラス繊維
７綱綿
８黄銅切粉 ５フェノール樹
脂 １２ゴム細粉
４バリタ １４Ｃａ
（ＯＨ）2 ５酸化鉄
５Ａ１2 Ｏ3 ６ＣａＳｉＯ3
３黒鉛 ６オイルコーク
ス（石油コークス） ５ＭｎＳ
１０
【００３５】次の結果が得られた。 ライニングの総摩耗量（ｇ） ２４．５ ディスクの総摩耗量（ｇ） ２１．４ 減衰量（μ１００〜４００℃） ０．０１ 復元性（μ１００℃前後） ０．００
【００３６】制動効果（摩擦係数により特徴付けられ
る）は４００℃以上の温度応力付加（下り坂運転で通
常）前後で完全に変化がなく、このような高温でさえ制
動作動の効目には最小の減退しかないことが見てとれ
る。
【００３７】例２ 手順は例１と同じであるが、ＭｎＳの代わりに１０％Ｐ
ｂＳが用いられる。
【００３８】下記の結果がこのようにして準備されたラ
イニングについて得られた。 ライニングの総摩耗量（ｇ） ２４．０ ディスクの総摩耗量（ｇ） ２９．２ 減衰量 ０．１４ 復元性 ０．０８
【００３９】ここで、制動の効目で顕著な減少が実際に
見てとれる。ディスクの摩耗もＭｎＳを使用した時より
大きい。
【００４０】例３−７ 手順は例１と同じであるが、そこで使用された１０％Ｍ
ｎＳの代わりに、下記材料の組合わせが用いられてい
る。
【００４１】 例 ３ ４ ５ ６ ７ −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− ＭｎＳ％ ７ ７ ７ ７ ７ Ｓｂ2 Ｓ3 ％ ３ − − − − ＭｎＯ2 ％ − − ３ − − ＭｏＳ2 ％ − − − ３ − ＺｎＳ％ − ３ − − ４ Ｃａ3 （ＰＯ4 ）2 − − − − ４ ライニング磨耗量 （ｇ） ２３．３ ２４．５ １７．９ ２１．４ ２３．５ ディスク磨耗量 （ｇ） ２５．６ １４．６ １３．７ １８．５ １９．２ 減衰量 ０．１０ ０．８ ０．０５ ０．０３ ０．０５ 復元性 ０．０７ ０．５ ０．０８ ０．０５ ０．０４ （例７は無オイルコークスを含む）
【００４２】例８ 手順は例１と同じであるが、緑色変異質の代わりにＭｎ
Ｓの桃色変異質が用いられた。
【００４３】基本的に同じ（測定誤差範囲の）結果が得
られた。 ライニングの総摩耗量（ｇ） ２４．２ ディスクの総摩耗量（ｇ） ２０．５ 減衰量（μ１００〜４００℃） ０．０２ 復元性（μ１００℃前後） ０．０１
【００４４】
【発明の効果】本発明による樹脂結合摩擦ライニング混
合物に対する固形潤滑添加物は、ブレーキ、クラッチ、
シンクロメッシュギア等に用いられるような強力摩擦対
における無アスベスト及び無鉛摩擦ライニング混合物の
形で有効に使用することができ、そのような樹脂摩擦ラ
イニング混合物は、制動効果が温度によって変化がな
く、制動作動の効目には最小の減退しかない。また、デ
ィスクの摩耗も抑制される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ１０Ｎ 10:04 10:06 10:08 10:10 10:12 10:14 10:16 50:08 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C09K 3/14 510 C10M 103/00 - 103/06 F16D 69/02 C10N 10:00 - 10:16 C10N 50:08

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 全体又は一部が硫化第一マンガン（Ｍｎ
    Ｓ）から成ることを特徴とする樹脂結合摩擦ライニング
    混合物に対する固形潤滑添加物。
  2. 【請求項２】 モリブデン及び／又は亜鉛及び／又はア
    ンチモニー及び／又は銅及び／又は鉄及び／又はタング
    ステン及び／又はチタンの硫化物を伴う硫化第一マンガ
    ンの混合物から成ることを特徴とする請求項１記載の樹
    脂結合摩擦ライニング混合物に対する固形潤滑添加物。
  3. 【請求項３】 アルミニウム、鉄、クローム、銅、亜
    鉛、マンガン、アンチモニー、チタン、モリブデン、シ
    リコン、又はジルコニウムの酸化物を硫化第一マンガン
    に加えて含有することを特徴とする請求項１又は請求項
    ２記載の樹脂結合摩擦ライニング混合物に対する固形潤
    滑添加物。
  4. 【請求項４】 黒鉛及び／又はコークスを含有すること
    を特徴とする請求項１、請求項２、請求項３のいずれか
    に記載の樹脂結合摩擦ライニング混合物に対する固形潤
    滑添加物。
  5. 【請求項５】 ナトリウム、カリウム、マグネシウム、
    カルシウム、ボロン、アルミニウム、銅、亜鉛、又は鉄
    の燐酸塩、焦性燐酸塩又はポリ燐酸塩を含有することを
    特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４の
    いずれかに記載の樹脂結合摩擦ライニング混合物に対す
    る固形潤滑添加物。
  6. 【請求項６】 固形潤滑添加物で、混合物が ２０−８０％ｗ／ｗＭｎＳ ２０−８０％ｗ／ｗＭｏＳ2 又はＺｎＳ又はＦｅＳ2 を含有することを特徴とする請求項２記載の樹脂結合摩
    擦ライニング混合物に対する固形潤滑添加物。
  7. 【請求項７】 固形潤滑添加物で、混合物が ２０−８０％ｗ／ｗＭｎＳ ０−５０％ｗ／ｗＭｏＳ2 又はＺｎＳ又はＦｅＳ2 ５−２０％ｗ／ｗＡｌ2 Ｏ3 又はＣｕＯ又はＦｅ2 Ｏ3
    又はＭｎＯ2 を含有することを特徴とする請求項３記載の樹脂結合摩
    擦ライニング混合物に対する固形潤滑添加物。
  8. 【請求項８】 固形潤滑添加物で、混合物が ２０−７０％ｗ／ｗＭｎＳ ０−５０％ｗ／ｗＭｏＳ2 又はＺｎＳ又はＦｅＳ2 ５−２０％ｗ／ｗＡ１2 Ｏ3 又はＣｕＯ又はＦｅ2 Ｏ3
    又はＭｎＯ2 １０−４０％ｗ／ｗ黒鉛及び／又はコークス を含有することを特徴とする請求項４記載の樹脂結合摩
    擦ライニング混合物に対する固形潤滑添加物。
  9. 【請求項９】 固形潤滑添加物で、混合物が ２０−７０％ｗ／ｗＭｎＳ １０−４０％ｗ／ｗＭｏＳ2 又はＺｎＳ又はＦｅＳ2 ５−２０％ｗ／ｗＡ１2 Ｏ3 又はＣｕＯ又はＦｅ2 Ｏ3
    又はＭｎＯ2 １０−４０％ｗ／ｗ黒鉛及び／又はコークス １０−３０％ｗ／ｗトリカルシウム燐酸塩又は硫化亜鉛
    又はマンドレル塩を含有することを特徴とする請求項５
    記載の樹脂結合摩擦ライニング混合物に対する固形潤滑
    添加物。
  10. 【請求項１０】 固形潤滑添加物で、硫化第一マンガン
    がグリーンフォーム（ｇｒｅｅｎ ｆｏｒｍ）の形であ
    ることを特徴とする請求項９記載の樹脂結合摩擦ライニ
    ング混合物に対する固形潤滑添加物。
  11. 【請求項１１】 硫化第一マンガンを含有する樹脂結合
    摩擦ライニング混合物。
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