JP5124814B2 - ノンアスベスト摩擦材 - Google Patents
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Description
そして、これらの成分を配含してなる摩擦材の相手攻撃性を抑え、耐フェード性、耐摩耗性を改善したノンアスベスト摩擦材として種々の配合の摩擦材が提案されている。
しかしこれらの金属が原因となり、金属の種類によっては、河川や海洋汚染、人体への悪影響等の環境問題が昨今提起されており、その対策が求められている。
しかし、金属硫化物でも重金属硫化物には人体、環境への影響が認められており、また価格が高いことからコスト面でデメリットが生じる。
そして、この発明により、Cu繊維、Cu粉及びSb2S3粉等の重金属や重金属化合物を含まなくても、従来の非石綿系摩擦材と同等以上の高温摩擦性能及び機械的性質を有するブレーキ用摩擦材を提供することができる旨記述している。
特に、本発明は、重金属繊維を用いないで、効きの確保ができ、ブレーキノイズ、振動特性を満足することができる摩擦材を得るものである。
(1)繊維基材、摩擦調整材、充填材及び結合材を含有するノンアスベスト摩擦材において、摩擦材の原材料用配合材料として、ジルコニウム以外の重金属及び重金属化合物を含有せず、摩擦調整材の一部として黒鉛とコークスを合計して5〜25体積%含有し、該黒鉛/コークスの体積比が2:1〜7:1であることを特徴とするノンアスベスト摩擦材(湿式摩擦材を除く)。
(2)前記コークスの平均粒径が150〜400μmであることを特徴とする前記(1)に記載のノンアスベスト摩擦材。
(3)粒度を3〜20μmに調整した珪酸ジルコニウム及び酸化ジルコニウムのうちの少なくとも1種を摩擦材全体の3〜10体積%含有することを特徴とする前記(1)又は(2)に記載のノンアスベスト摩擦材。
また、粒度を3〜20μmに調整した珪酸ジルコニウム、酸化ジルコニウムの少なくとも1種を摩擦材全体の3〜10体積%含有することにより、DTV成長が少なくなり、制動時の摩擦の効きが確保され、NVH(騒音、振動、乗り心地)特性が良好となる。
本発明のノンアスベスト摩擦材においては、摩擦材の原材料を摩擦調整材の一部として、黒鉛とコークスを併せて5〜25体積%、黒鉛とコークスの体積比率を2:1〜7:1の割合で配合することにより、ノンアスベストの摩擦材の高温(300℃及び400℃)での摩擦、摩耗性能、メタルキャッチ防止性、耐クラック性を、従来の重金属硫化物と銅繊維を使用した摩擦材と同様にすることを特徴とするものである。
上記した摩擦材用諸原料中には重金属及び重金属化合物を含有しないことが、本発明において重要な要件である。
ここで重金属とは、密度が4.0又は5.0g/cm3以上の金属、例えば鉄、銅、鉛、マンガン、クロムなどを意味する。
コークスの種類に石炭コークスと石油コークスがあり、いずれも使用することができる。良質の石炭を原料とする石炭コークスは高価であるために使用しにくいが、石油コークスは品質にばらつきが少なく、価格も低廉であり、容易に入手することができるので、石油コークスを使用することが好ましい。
また、黒鉛とコークスとの体積比率は2:1〜7:1の範囲が好ましい。この範囲であれば摩擦と潤滑の関係が良好に調整される。
第1表に示す組成の摩擦材の原材料用配合材料をミキサーにて5分間混合し、このよく撹拌混合された配合材料を金型に投入し、予備成形及び熱成形して摩擦材を作製した。予備成形は圧力10MPaにて10秒間加圧することによって行った。この予備成形物を成形温度150℃、成形圧力52.9MPaにて5分間成形した後、250℃で20〜100分間熱処理(後硬化)を行い、更に塗装、焼付、研磨を行って、ベース、実施例、比較例及び参考例の摩擦材を作成した。これらの摩擦材を使用してJASO性能試験、耐クラック性の試験をダイナモで実施した。得られた性能評価結果を第1表の下部に示す。
これらの摩擦材についてJASO性能試験(JASO C406)を実施後、摩擦材の摩耗量の測定を行った。
・ローター材:鋳鉄材(FC200)
・制動初速度:20、50、100、130km/h、
・制動減速度:2.94m/S2
上記の条件で各10回の制動後、制動初速度:100km/h、減速度:4.4m/S2、制動回数10回のフェード区間を2回繰り返し、摺り合わせた後にもう一度、制動初速度:20、50、100、130km/hにて減速度:2.94m/S2の制動試験を実施した。試験終了後に摩擦材及び相手材(ロータ)の摩耗量を測定した。
(2)メタルキャッチ防止性
前記(1)記載のJASO性能試験(JASO C406)を実施後、摩擦材摺動面の観察を行った。
(3)耐クラック性
・ロータ材:鋳鉄材(FC200)
・制動初速度:50km/h、
・制動減速度:2.94m/S2
・ロータイニシャル温度:95℃
・制動回数:3回
以上の条件でベースラインを確認後、制動初速度:100km/h、制動減速度:4.41m/S2で初回のロータイニシャル温度:65℃から35秒間隔で合計10回の制動を行い、フェード現象の再現を行う。(10回目の制動後のロータ温度は車両諸元によって異なるが、おおよそ550から650℃程度である。)
この後、制動初速度:50km/h、制動減速度:2.94m/S2で120秒間隔で15回の制動を行いフェードからのリカバリーを再現した。これを1サイクルとして、合計4サイクルの試験を行い、試験終了後に摩擦材のカケ、クリックを目視で確認する。
実施例、比較例として、コークスと黒鉛の量を変えることによって、コークスと黒鉛の量の比率に関して検討を行った。第2表に示す組成の摩擦材の原材料用配合材料を実施例1と同様に混合し、成形して摩擦材を調製した。
・ロータ材:鋳鉄材(FC200)
フルサイズダイナモメータにてロータイニシャル温度:100、150、200、300、400℃、制動減速度:1.47m/S2、制動初速度:50km/h、制動回数:1000回の条件で試験を実施し、各温度にて摩耗量及び摩擦係数の測定を行った。
本発明により重金属及び重金属硫化物を用いずに高温域での耐摩耗性を確保することができ、また背反する効きについても良好な結果が得られ、安価にかつ環境に配慮した摩擦材を提供することが可能となる。
本発明の摩擦材に配合する珪酸ジルコニウム又は酸化ジルコニウムの粒径による影響を検討するために実験を行った。
配合する珪酸ジルコニウム又は酸化ジルコニウムの粒径は、3μm未満、3μm以上13μm未満、13μm以上20μm、20μm超の4種類とし、配合量は摩擦材全体の5体積%とした。
実験結果によれば、粒径が3μm未満では効力が低く、また20μmを超えるでは、ロータ摩耗量が増加し、ロータの攻撃性が大きくので、粒径の範囲は3〜20μmが好ましい。
本発明の摩擦材に配合する珪酸ジルコニウム又は酸化ジルコニウムの配合量による影響を検討するために実験を行った。
配合する珪酸ジルコニウム又は酸化ジルコニウムの粒径としては、実験例1により好適とされた3μm以上20μmの範囲のものを用いた。珪酸ジルコニウム又は酸化ジルコニウムの配合量は、摩擦材全体の1体積%、3体積%、10体積%、15体積%の4段階とし、珪酸ジルコニウムと酸化ジルコニウムの両方を併用する場合の配合量は、1体積%+1体積%、3体積%+3体積%、7体積%+7体積%とした。なお、それぞれが単独で5体積%の場合は、実験例1で既に実験すみである。
実験結果によれば、配合量が1体積%では摩擦係数が小さく、また15体積%では、摩擦係数が大きいが、ロータ摩耗量が増加し、ロータの攻撃性が大きいので、配合量の範囲は3〜10体積%が好ましい。珪酸ジルコニウムと酸化ジルコニウムの両方を併用する場合でも、10体積%では好適であるが、14体積%ではロータ摩耗量の増加などの欠点がある。
Claims (3)
- 繊維基材、摩擦調整材、充填材及び結合材を含有するノンアスベスト摩擦材において、摩擦材の原材料用配合材料として、ジルコニウム以外の重金属及び重金属化合物を含有せず、摩擦調整材の一部として黒鉛とコークスを合計して5〜25体積%含有し、該黒鉛/コークスの体積比が2:1〜7:1であることを特徴とするノンアスベスト摩擦材(湿式摩擦材を除く)。
- 前記コークスの平均粒径が150〜400μmであることを特徴とする請求項1に記載のノンアスベスト摩擦材。
- 粒度を3〜20μmに調整した珪酸ジルコニウム及び酸化ジルコニウムのうちの少なくとも1種を摩擦材全体の3〜10体積%含有することを特徴とする請求項1又は2に記載のノンアスベスト摩擦材。
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