JP5528678B2

JP5528678B2 - 摩擦材

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Publication number: JP5528678B2
Application number: JP2008097220A
Authority: JP
Inventors: 健司阿部; 正明西脇; 宏磯野; 裕之藤川; 智之若松; 好男志村; 裕二長沢
Original assignee: Advics Co Ltd; Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Advics Co Ltd; Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2008-04-03
Filing date: 2008-04-03
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2028-04-03
Also published as: JP2009249454A

Description

本発明は、広い条件範囲で摩擦係数が安定し、且つ、フェード時の摩擦係数低下を抑制できる摩擦材に関する。

従来、自動車や工作機等のクラッチ用又はブレーキ用摺材として用いられる摩擦材は、その結合剤としてフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂を用いていたが、当該熱硬化性樹脂は摩擦時に分解・溶融を起こすことがあり、分解した材料が低分子となって、不均質な摩擦面となり、摩擦材のノイズ・振動特性に悪影響を及ぼしていた。

そのような性質を有する熱硬化性樹脂に替わって、耐熱性の高いポリイミド樹脂を用いた摩擦材の技術が、これまでにも開示されている。
特許文献１は、芳香族ポリイミド樹脂を有するポリイミド系組成物を、加熱圧縮成形することによって得られたポリイミド系摩擦材に関する技術を開示している。

特公平５−６２９１６号公報

特許文献１で開示されたようなポリイミド樹脂を用いた摩擦材は、耐熱性には優れるものの、高負荷での制動中には樹脂の分解温度を超えて使用される場合があり、分解の際に発生するガスによってブレーキパッド等が一時的に押し戻されることにより、摩擦係数が低下する、いわゆるフェード現象を生ずる場合がある。また、特許文献１で開示されたポリイミド系組成物は、具体的には芳香族ポリイミド樹脂粉末に、潤滑剤としても用いられるフッ素樹脂粉末を配合しており、ポリイミド樹脂のフェード現象とフッ素樹脂の摩擦係数の低さにより、フェード時の摩擦係数の低下を抑制することは困難であると考えられる。
本発明は、広い条件範囲で摩擦係数が安定し、且つ、フェード時の摩擦係数低下を抑制できる摩擦材を提供することを目的とする。

本発明の摩擦材は、下記式（２）に示す樹脂を有し且つ当該樹脂由来の異なる複数の摩擦係数低下基準温度が存在するか、又は、下記式（３）〜（６）に示す樹脂のうち少なくとも２種類の樹脂を有し且つ少なくとも２種類の当該樹脂由来の異なる複数の摩擦係数低下基準温度が存在することを特徴とする。

（上記式（２）中、Ｒ ^４乃至Ｒ ^６は、単結合、芳香族炭化水素、又は脂肪族炭化水素であり、且つ、互いに異なる基である。また、上記式（５）中、Ｒはメチレン基（‐ＣＨ _２ ‐）、エチレン基（‐Ｃ _２Ｈ _４ ‐）、又はジメチルメチレン基（‐Ｃ（ＣＨ _３） _２ ‐）である。また、上記式（６）中、Ｒはメチレン基（‐ＣＨ _２ ‐）、エチレン基（‐Ｃ _２Ｈ _４ ‐）、又はジメチルメチレン基（‐Ｃ（ＣＨ _３） _２ ‐）である。）
このような構成の摩擦材は、高負荷制動時において、従来は１つの前記摩擦係数低下基準温度下で生じていた前記樹脂の分解に伴う瞬間的なガスの発生量を、複数の各前記摩擦係数低下基準温度を段階的に持つことにおいて、広範囲の制動負荷レベルにガス発生を分散して生じさせることができ、それに伴ってフェード時の摩擦係数低下を抑制することができる。また、このような構成の摩擦材は、複数の各前記摩擦係数低下基準温度下において、前記式（２）に示す樹脂そのものの分解を段階的に起こすか、又は、前記摩擦係数低下基準温度が異なる前記式（３）〜（６）に示す複数の樹脂の分解をそれぞれ段階的に起こすことにより、本発明の効果が得られる。また、このような構成の摩擦材は、高耐熱性を有する樹脂を用いることによって、耐熱性を有しない樹脂を用いた場合と比較して高い前記摩擦係数低下基準温度を設定することができる。また、このような構成の摩擦材は、加熱することによって多様な形状に加工することができ、さらに、鎖状分子の長さを調節することで性質を自由に選択することができる。

本発明の摩擦材は、複数の前記摩擦係数低下基準温度の内、最高温度と最低温度との差が４０℃以上であることが好ましい。

このような構成の摩擦材は、前記摩擦係数低下基準温度の内、最高温度と最低温度とに十分な差が設けられていることによって、前記樹脂の段階的な分解を確実に起こすことができる。

本発明の摩擦材は、前記摩擦係数低下基準温度の各温度の差が、それぞれ２０℃以上であることが好ましい。

このような構成の摩擦材は、前記摩擦係数低下基準温度の各温度間に十分な差が設けられていることによって、前記樹脂の段階的な分解をより確実に起こすことができる。

本発明の摩擦材は、前記式（２）に示す樹脂の融点又は軟化点が、１９０℃以上であることが好ましい。

このような構成の摩擦材は、適切な温度以上の融点又は軟化点を有する前記式（２）に示す樹脂を用いることによって、耐熱性を有しない樹脂を用いた場合と比較してより高い前記摩擦係数低下基準温度を設定することができる。

本発明の摩擦材は、前記式（２）に示す樹脂における主鎖と側鎖とを連結する結合の結合解離エネルギーＡが、前記主鎖を構成する繰り返し単位同士を連結する結合の結合解離エネルギーＢ未満であることが好ましい。

このような構成の摩擦材は、前記主鎖に付加する適切な側鎖を選択することによって、前記式（２）に示す樹脂の段階的な分解において、前記側鎖がガスとして分解するまで前記主鎖の分解が起こらない構造をとることができ、したがって、前記式（２）に示す樹脂自体の強度を保つことができる。

本発明の摩擦材は、前記結合解離エネルギーＡのうち最低の結合解離エネルギーと、前記結合解離エネルギーＢのうち最高の結合解離エネルギーとの差が、２０ｋＪ／ｍｏｌ以上であることが好ましい。

このような構成の摩擦材は、前記結合解離エネルギーＡのうち最低の結合解離エネルギーと、前記結合解離エネルギーＢのうち最高の結合解離エネルギーとに十分な差が設けられていることによって、前記樹脂の段階的な分解を確実に起こすことができる。

本発明の摩擦材は、１つ又は複数の前記結合解離エネルギーＡから任意に選んだ１つの前記結合解離エネルギーＡと、１つ又は複数の前記結合解離エネルギーＢから任意に選んだ１つの前記結合解離エネルギーＢとのエネルギー差が、全ての組み合わせに対して１０ｋＪ／ｍｏｌ以上であることが好ましい。

このような構成の摩擦材は、前記樹脂を構成する結合の各結合解離エネルギー間に十分な差が設けられていることによって、前記樹脂の段階的な分解をより確実に起こすことができる。

本発明の摩擦材は、前記式（３）〜（６）に示す樹脂の融点又は軟化点が、１９０℃以上であることが好ましい。

このような構成の摩擦材は、適切な温度以上の融点又は軟化点を有する前記式（３）〜（６）に示す樹脂を用いることによって、耐熱性を有しない樹脂を用いた場合と比較してより高い前記摩擦係数低下基準温度を設定することができる。

本発明の摩擦材は、複数の前記樹脂の前記鎖状分子構造の主鎖を構成する繰り返し単位同士を連結する結合の結合解離エネルギーのうち、最高の結合解離エネルギーと、最低の結合解離エネルギーとの差が、２０ｋＪ／ｍｏｌ以上であることが好ましい。

このような構成の摩擦材は、複数の前記樹脂の前記結合の結合エネルギーの内、最高の結合解離エネルギーと、最低の結合解離エネルギーとに十分な差が設けられていることによって、複数の前記樹脂の段階的な分解を確実に起こすことができる。

本発明の摩擦材は、複数の前記樹脂の主鎖を構成する繰り返し単位同士を連結する結合の結合解離エネルギーの差が、それぞれ１０ｋＪ／ｍｏｌ以上であることが好ましい。

このような構成の摩擦材は、複数の前記樹脂の前記結合の結合解離エネルギー間に十分な差が設けられていることによって、複数の前記樹脂の段階的な分解をより確実に起こすことができる。

本発明によれば、高負荷制動時において、従来は１つの前記摩擦係数低下基準温度下で生じていた前記樹脂の分解に伴う瞬間的なガスの発生量を、複数の各前記摩擦係数低下基準温度を段階的に持つことにおいて、広範囲の制動負荷レベルにガス発生を分散して生じさせることができ、それに伴ってフェード時の摩擦係数低下を抑制することができる。

本発明の摩擦材は、１つ又は複数の樹脂を有し、当該樹脂由来の異なる複数の摩擦係数低下基準温度が存在することを特徴とする。

ここで、「摩擦係数低下基準温度」とは、後述する図１及び２に詳細に示されているように、温度上昇に伴って摩擦材の摩擦係数の低下が始まる温度のことをいう。

図２は、従来技術の摩擦材における、摩擦係数又は発生ガス量と温度との関係の典型例を示したグラフである。なお、実線のグラフは摩擦係数μと温度との関係を、点線のグラフは発生ガス量と温度との関係を、それぞれ示す。
実線のグラフから、摩擦係数μは、温度上昇と共に上昇する傾向があるが、ある温度（摩擦係数低下基準温度）を境に急激に低下することが分かる。また、点線のグラフから、発生ガス量は摩擦係数低下基準温度より増加し始め、比較的狭い温度幅においてガスが瞬間的に発生することが分かる。

図２の実線及び点線のグラフの相関から、ガス発生が、摩擦係数の低下と関係があることが分かる。これは、摩擦材に含まれる樹脂の一部又は全部が一度に分解することにより、比較的狭い温度幅においてガスが瞬間的に発生し、ブレーキパッド等が一時的に押し戻されることにより、摩擦係数が低下するフェード現象が生じるからである。

図１は、本発明の摩擦材における、摩擦係数μ又は発生ガス量と温度との関係の典型例を示したグラフである。実線及び点線は図２同様のものを示す。なお、「樹脂以外からの発生ガス量」とあるのは、本発明に樹脂以外のものを含んだ場合に発生したガス量を表している。
図１は、図２と異なり、摩擦係数低下基準温度が複数存在し、また、摩擦係数μの低下がそれに従って段階的に生じていることが分かる。これは、温度上昇に従って樹脂の分解が多段階に分かれて進行することにより、上述した、特に狭い温度幅におけるフェード現象発生時の摩擦係数の急激な低下を抑制できることを示している。

複数の摩擦係数低下基準温度の内、最高温度と最低温度との差が４０℃以上であることが好ましい。これは、仮に前記差が４０℃未満であるとすると、前記樹脂の段階的な分解を確実に起こすことができないからである。なお、前記差が８０℃以上であることが最も好ましい。

摩擦係数低下基準温度の各温度の差が、それぞれ２０℃以上であることが好ましい。これは、仮に各前記差の内少なくともいずれか１つが２０℃未満であるとすると、前記樹脂の分解において、分解するエネルギーに十分な差が設けられていないことによって、前記樹脂の段階的な分解をより確実に起こすことができないからである。なお、前記差が３０℃以上であることがより好ましく、４０℃以上であることが最も好ましい。

本発明の摩擦材の第１の好ましい形態としては、前記樹脂のうち少なくとも１つが、複数の摩擦係数低下基準温度を有することが挙げられる。この形態においては、複数の各前記摩擦係数低下基準温度下において、前記樹脂そのものの分解を段階的に起こすことで、本発明の効果が得られる。

本発明の摩擦材の第２の好ましい形態としては、前記摩擦係数低下基準温度が異なる複数の前記樹脂を有することが挙げられる。この形態においては、前記摩擦係数低下基準温度が異なる複数の前記樹脂の分解をそれぞれ段階的に起こすことで、本発明の効果が得られる。

本発明の摩擦材は、前記樹脂の内少なくとも１つの樹脂が、鎖状分子構造を有する高耐熱性樹脂であることが好ましい。さらには、高耐熱性熱可塑性樹脂であることが最も好ましい。これは、高耐熱性を有する樹脂を用いることによって、耐熱性を有しない樹脂を用いた場合と比較して高い前記摩擦係数低下基準温度を設定することができるからである。また前記摩擦材は、加熱することによって多様な形状に加工することができ、さらに、鎖状分子の長さを調節することで性質を自由に選択することができる。
なお、ここでいう鎖状分子構造とは、主骨格が一次元鎖状の分子のことをいい、枝分かれの有無は問わない。したがって、一次元鎖同士が化学結合によって橋かけされた網目状分子は含まれないものとする。
また、前記高耐熱性樹脂の融点又は軟化点が、１９０℃以上であることが好ましい。これは、適切な温度以上の融点を有する前記高耐熱性樹脂を用いることによって、耐熱性を有しない樹脂を用いた場合と比較してより高い前記摩擦係数低下基準温度を設定することができるからである。なお、前記融点が２２０℃以上であることがより好ましく、２５０℃以上であることが最も好ましい。

特に本発明の摩擦材の第１の好ましい形態において、前記鎖状分子構造が主鎖及び側鎖を有するものであり、当該主鎖と当該側鎖とを連結する結合の結合解離エネルギーＡが、前記主鎖を構成する繰り返し単位同士を連結する結合の結合解離エネルギーＢ未満であることが好ましい。これは、前記主鎖に付加する適切な側鎖を選択することによって、前記樹脂の段階的な分解において、前記側鎖がガスとして分解するまで前記主鎖の分解が起こらない構造をとることができ、したがって、前記樹脂自体の強度を保つことができるからである。仮に、前記結合解離エネルギーＡが前記結合解離エネルギーＢ以上であるとすると、主鎖及び側鎖の分解が同時か、又は主鎖の分解が側鎖の分解よりも先に起こってしまうことによって、樹脂自体の強度を保つことができないという問題が生じてしまう。

ここでいう結合解離エネルギーとは、分子、遊離基、イオンなどの特定の一つの結合を解離させるのに必要な最小のエネルギーのことをいう（化学辞典（東京化学同人、第１版）より）。樹脂ＰＱが分子ＰとＱとに解離する反応を例にとれば、ＰとＱの間の結合の結合エネルギーは、ＰとＱ両方の小分子の基底状態のエネルギーの和から、樹脂ＰＱの基底状態のエネルギーを差し引いたものに等しい。
結合解離エネルギーは、多原子分子の場合は、種々の化学反応やイオン化などの諸過程の反応熱を組み合わせて、ヘスの法則（反応熱加減の法則）に基づき、計算によって間接的に求めることができる。結合解離エネルギーの値は、具体的には、「化学便覧基礎編２」３０１〜３０２ページ（日本化学会編、改訂４版、丸善）の表を用いて計算することができる。なお、実験によって結合解離エネルギーを直接的に求めるには、示差走査熱量分析測定（ＤＳＣ）により、結合解離時の発生熱量から活性化エネルギーを求めるという実験手段を用いることができる。

本発明の摩擦材の第１の好ましい形態においては、前記結合解離エネルギーＡのうち最低の結合解離エネルギーと、前記結合解離エネルギーＢのうち最高の結合解離エネルギーとの差が、本発明の第２の好ましい形態においては、複数の前記樹脂の前記鎖状分子構造の主鎖を構成する繰り返し単位同士を連結する結合の結合解離エネルギーのうち、最高の結合解離エネルギーと、最低の結合解離エネルギーとの差が、それぞれ２０ｋＪ／ｍｏｌ以上であることが好ましい。これは、摩擦材中の樹脂に由来する最も高い結合解離エネルギーと、最も低い結合解離エネルギーとの間に十分な差が設けられていることによって、樹脂の段階的な分解を確実に起こすことができるからである。なお、前記差が３０ｋＪ／ｍｏｌ以上であることがより好ましく、４０ｋＪ／ｍｏｌ以上であることが最も好ましい。

本発明の摩擦材の第１の好ましい形態においては、１つ又は複数の前記結合解離エネルギーＡから任意に選んだ１つの前記結合解離エネルギーＡと、１つ又は複数の前記結合解離エネルギーＢから任意に選んだ１つの前記結合解離エネルギーＢとのエネルギー差が、全ての組み合わせに対して１０ｋＪ／ｍｏｌ以上であることが好ましい。また、本発明の摩擦材の第２の好ましい形態においては、複数の前記樹脂の主鎖を構成する繰り返し単位同士を連結する結合の結合解離エネルギーの差が、それぞれ１０ｋＪ／ｍｏｌ以上であることが好ましい。これは、前記樹脂の各結合解離エネルギー間に十分な差が設けられていることによって、前記樹脂そのものの、又は複数の前記樹脂の段階的な分解をより確実に起こすことができるからである。なお、前記差はそれぞれ１５ｋＪ／ｍｏｌ以上であることがより好ましく、それぞれ２０ｋＪ／ｍｏｌ以上であることが最も好ましい。

本発明の第１の好ましい形態に用いられる典型的な樹脂としては、式（１）の一般式で示されるイミド構造を繰り返し単位として有するような、熱可塑性樹脂の一種であるポリイミド樹脂が挙げられる。

（Ｒ^１は、芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素など。）

ここでいうポリイミド樹脂とは、上記式（１）のイミド構造を繰り返し単位として有していればよく、したがって、ポリアミドイミド樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂等も含まれる。この中でも、特にポリアミドイミド樹脂を用いることが好ましい。

ポリイミド樹脂の製造方法としては、通常、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを等モルで重合させ、ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸（ポリアミック酸）を得たのち、加熱、または触媒を用いて脱水・環化（イミド化）反応を行って得るのが一般的である。しかし、ポリイミド樹脂の製造方法はこれに限定されず、例えばテトラカルボン酸二無水物とジイソシアナートを反応させるという方法も選択することができ、この方法によれば、一段階で目的物であるポリイミド樹脂を得ることができる。

本発明の第１の好ましい形態に用いられる樹脂の主鎖及び側鎖は、上述したように主鎖と側鎖とを連結する結合の結合解離エネルギーＡが、主鎖を構成する繰り返し単位同士を連結する結合の結合解離エネルギーＢ未満であるように選択することが好ましい。また側鎖の種類も、異なる結合解離エネルギーＡを複数有するように、側鎖を複数選択するのが、樹脂の多段階分解の観点からより好ましい。以上のような観点から、本発明の第１の好ましい形態の摩擦材には、式（２）で示されるようなポリイミド樹脂を用いるのが好ましい。

（Ｒ^４乃至Ｒ^６は、単結合、芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素など。）

上記式（２）で示したようなポリイミド樹脂の主鎖は、剛直で強固な構造を持つイミド結合を有するため、主鎖を構成する繰り返し単位同士を連結する結合の結合解離エネルギーＢは比較的高い値を有する。
これに対して、側鎖となるｐ‐トルイル基、アリル基、ｔ‐ブチル基は、主鎖から分解した場合のそれぞれのカチオンの基底状態のエネルギーが比較的低い。すなわち、側鎖の分解前後において、樹脂全体のエネルギーの総和の差が小さい。したがって、主鎖と側鎖とを連結する結合の結合解離エネルギーＡは、前記結合解離エネルギーＢと比較して低い値を有する。さらに側鎖の種類を複数選択することにより、異なる結合解離エネルギーＡを複数有する樹脂を採用することができる。
上述したＲ^１乃至Ｒ^３は、必ずしもｐ‐トルイル基、アリル基、ｔ‐ブチル基に限られるものではなく、また、４種類以上の置換基が存在していてもよい。さらに、１つの芳香環に２以上の置換基が存在していてもよい。
なお、Ｒ^４乃至Ｒ^６は、主鎖内における分解を多段階で起こすという観点から、互いに異なる基で構成されているのが最も好ましい。

なお、本発明の第１の好ましい形態の摩擦材に用いられる樹脂としては、上述したポリイミド樹脂に限定されず、この他にも、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリベンゾイミダゾール、ナイロン、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、環状ポリオレフィン、ポリフェニレンスルファイド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、非晶ポリアリレート、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド等のエンジニアリング・プラスチックを用いることができる。
また、上述したポリイミド樹脂のように、同一の結合によって繰り返し単位を連結してできた主鎖を有する樹脂に必ずしも限定されるわけではなく、複数の化学結合によって繰り返し単位を連結してできた主鎖を有する樹脂を用いることもできる。

摩擦材は、上述した樹脂の他にも、例えば、金属若しくは無機物の粉末若しくは繊維、及び成形のためのバインダーとなる樹脂粉末などを含んでいてもよい。この場合は、樹脂の重量が摩擦材全体の重量に対して１％以上であれば、本発明の効果を発揮できる。なお、樹脂の重量が摩擦材全体の重量に対して２％以上であることがより好ましく、４％以上であることが最も好ましい。

樹脂及びその他の構成要素の混合においては、従来公知の方法、例えば、縦型ミキサーや横型ミキサーなどの混合機を用いて乾式混合する方法、又は、上記混合機などを用いて水若しくは有機溶剤の存在下で湿式混合後、減圧脱気又は加熱脱気して溶媒を除去する方法などを用いることができる。
摩擦材の成形方法としては、樹脂又は上記混合方法において得られる樹脂混合物を、圧縮成形機などを用いて、加熱下及び加圧下に成形する方法が例示できる。この際、摩擦材の形状は、線状、棒状、板状、シート状その他の任意の形状を選択することができる。

本発明の第２の好ましい形態に用いられる典型的な樹脂としては、上述した式（１）の一般式で示されるイミド構造を繰り返し単位として有するような、熱可塑性樹脂の一種であるポリイミド樹脂が挙げられる。なお、ポリイミド樹脂の製造法としては、上述した一段階又は二段階の製造方法を採用することができる。

本発明の第２の好ましい形態の摩擦材に用いられる樹脂は複数であり、それぞれの樹脂の分解温度が互いに異なる必要がある。このような観点から、本発明の第２の好ましい形態の摩擦材に用いられる樹脂の好ましい形態としては、式（３）乃至（６）で示されるようなポリイミド樹脂が挙げられる。

（ただし、Ｒはメチレン基（‐ＣＨ_２‐）、エチレン基（‐Ｃ_２Ｈ_４‐）、ジメチルメチレン基（‐Ｃ（ＣＨ_３）_２‐）等の脂肪族炭化水素基である。）

式（３）のポリイミド樹脂は、ビフェニルテトラカルボン酸とフェニレンジアミンから合成され、式（３）乃至（６）の樹脂中、主鎖を構成する繰り返し単位同士を連結する結合の結合解離エネルギー（以下、結合解離エネルギーＣという。）が最も高いものである。式（４）のポリイミド樹脂のように、ジアミンの主骨格中にエーテル結合を持つものを原料として用いたものは、式（３）のポリイミド樹脂よりも結合解離エネルギーＣが低い。式（５）のポリイミド樹脂のように、ジアミンの主骨格中に脂肪族炭化水素基を持つものを原料として用いたものは、式（４）のポリイミド樹脂よりも結合解離エネルギーＣが低く、式（６）のポリイミド樹脂のように、ジアミンの主骨格中にエーテル結合及び脂肪族炭化水素基の両方を持つものを原料として用いたものは、式（３）乃至（６）の樹脂中、最も結合解離エネルギーＣが低い。
すなわち、結合解離エネルギーＣが高いポリイミド樹脂の順に、式（３）、式（４）、式（５）、式（６）で示される樹脂となる。これら結合解離エネルギーＣの異なるポリイミド樹脂の内から、２種類以上を選択して作製した摩擦材は、温度上昇に従って複数の樹脂の分解を段階的に起こすことで、ガスの発生量を分散して生じさせることができ、フェード時の摩擦係数低下を抑制することができる。

なお、本発明の第２の好ましい形態の摩擦材に用いられる樹脂としては、上述したポリイミド樹脂に限定されず、この他にも、上述した第１の好ましい形態の摩擦材の説明で記載したようなエンジニアリング・プラスチック等を用いることができる。
また、上述した式（３）乃至（６）の樹脂のように、同一の結合によって繰り返し単位を連結してできた主鎖を有する樹脂に必ずしも限定されるわけではなく、複数の化学結合によって繰り返し単位を連結してできた主鎖を有する樹脂を用いることもできる。

摩擦材は、上述した樹脂の他にも、例えば、金属若しくは無機物の粉末若しくは繊維、及び成形のためのバインダーとなる樹脂粉末などを含んでいてもよい。この場合は、複数の樹脂の合計の重量が摩擦材全体の重量に対して１％以上であれば、本発明の効果を発揮できる。なお、樹脂の重量が摩擦材全体の重量に対して２％以上であることがより好ましく、４％以上であることが最も好ましい。

複数の樹脂及びその他の構成要素の混合、及び摩擦材の成形方法としては、上述した第１の好ましい形態の摩擦材の説明で記載したような方法を用いることができる。

このような構成の摩擦材は、高負荷制動時において、従来は１つの前記摩擦係数低下基準温度下で生じていた樹脂の分解に伴う瞬間的なガスの発生量を、複数の各前記摩擦係数低下基準温度を段階的に持つことにおいて、広範囲の制動負荷レベルにガス発生を分散して生じさせることができ、それに伴ってフェード時の摩擦係数低下を抑制することができる。

１．摩擦材の作製
実施例１乃至４及び比較例の摩擦材を、下記表１に示す配合で作製した。
実施例１の摩擦材は、上述した本発明の摩擦材の第１の好ましい形態を有し、上記式（２）に示すポリイミド（ただし、Ｒ^４乃至Ｒ^６は単結合である。）を、摩擦材全体の重量に対して５％の重量比で有する摩擦材である。
実施例２の摩擦材は、上述した本発明の摩擦材の第２の好ましい形態を有し、上記式（４）に示すポリイミドを、摩擦材全体の重量に対して２．５％の重量比で、上記式（５）に示すポリイミド（ただし、Ｒはメチレン基である。）を、摩擦材全体の重量に対して２．５％の重量比で有する摩擦材である。
実施例３の摩擦材は、上述した本発明の摩擦材の第２の好ましい形態を有し、上記式（４）に示すポリイミドを、摩擦材全体の重量に対して２．５％の重量比で、上記式（６）に示すポリイミド（ただし、Ｒはジメチルメチレン基である。）を、摩擦材全体の重量に対して２．５％の重量比で有する摩擦材である。
実施例４の摩擦材は、上述した本発明の摩擦材の第２の好ましい形態を有し、上記式（４）に示すポリイミドを、摩擦材全体の重量に対して２％の重量比で、上記式（５）に示すポリイミド（ただし、Ｒはメチレン基である。）を、摩擦材全体の重量に対して２％の重量比で、上記式（６）に示すポリイミド（ただし、Ｒはジメチルメチレン基である。）を、摩擦材全体の重量に対して１％の重量比で有する摩擦材である。
比較例の摩擦材は、従来技術の摩擦材であり、ポリイミドとしては上記式（３）に示すポリイミドのみを、摩擦材全体の重量に対して５％の重量比で有する摩擦材である。

実施例１乃至４及び比較例の摩擦材の詳細な作製法としては、まず、アラミド繊維、銅繊維、ガラス繊維等の繊維基材、黒鉛、アルミナ、マイカ、硫酸バリウム等の摩擦調整剤及び充填剤、及びポリイミドを、縦型ミキサーを用いて５分間均一に混合し、摩擦材原料混合物を得た。その後、熱成形工程として、３００℃に加熱した金型中に摩擦材原料混合物を投入した後、実施例１乃至４及び比較例の摩擦材のいずれも、３０分間、３００ｋｇ／ｃｍ^２で加圧した。完成した各摩擦材は、以下の摩擦材の摩擦係数の測定に用いた。

２．摩擦材の摩擦係数の測定
摩擦係数の測定と算出は、ＪＡＳＯＣ‐４０６に従い行った。実施例１乃至４及び比較例の摩擦材の、平均摩擦係数及びフェード時の摩擦係数の測定結果を下記表２に示す。なお、平均摩擦係数とは、全スケジュールの平均の値であり、フェード時の摩擦係数とは、本試験中のフェード条件で一制動中の摩擦係数が最低になったときの値である。

３．上記測定結果の考察
上記表２に示すように、平均摩擦係数に関しては、実施例１乃至４及び比較例の摩擦材のいずれも差は見られなかった。
しかし、比較例の摩擦材において、フェード時の摩擦係数が０．１０であったのに対し、実施例１乃至４の摩擦材においては、フェード時の摩擦係数がいずれも０．２付近の値であることから、フェード時において本発明の摩擦材は、従来技術の摩擦材の２倍の摩擦係数を示し、フェード時の摩擦係数低下を抑制できることが分かった。

本発明の摩擦材における、摩擦係数又は発生ガス量と温度との関係の典型例を示したグラフである。従来技術の摩擦材における、摩擦係数又は発生ガス量と温度との関係の典型例を示したグラフである。

Claims

下記式（２）に示す樹脂を有し且つ当該樹脂由来の異なる複数の摩擦係数低下基準温度が存在するか、又は、
下記式（３）〜（６）に示す樹脂のうち少なくとも２種類の樹脂を有し且つ少なくとも２種類の当該樹脂由来の異なる複数の摩擦係数低下基準温度が存在することを特徴とする、摩擦材。

（上記式（２）中、Ｒ ^４乃至Ｒ ^６は、単結合、芳香族炭化水素、又は脂肪族炭化水素であり、且つ、互いに異なる基である。）

（上記式（５）中、Ｒはメチレン基（‐ＣＨ _２ ‐）、エチレン基（‐Ｃ _２Ｈ _４ ‐）、又はジメチルメチレン基（‐Ｃ（ＣＨ _３） _２ ‐）である。）

（上記式（６）中、Ｒはメチレン基（‐ＣＨ _２ ‐）、エチレン基（‐Ｃ _２Ｈ _４ ‐）、又はジメチルメチレン基（‐Ｃ（ＣＨ _３） _２ ‐）である。）
複数の前記摩擦係数低下基準温度の内、最高温度と最低温度との差が３０℃以上である、請求項１に記載の摩擦材。
前記摩擦係数低下基準温度の各温度の差が、それぞれ２０℃以上である、請求項１又は２に記載の摩擦材。
前記式（２）に示す樹脂の融点又は軟化点が、１９０℃以上である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の摩擦材。
前記式（２）に示す樹脂における主鎖と側鎖とを連結する結合の結合解離エネルギーＡが、前記主鎖を構成する繰り返し単位同士を連結する結合の結合解離エネルギーＢ未満である、請求項４に記載の摩擦材。
前記結合解離エネルギーＡのうち最低の結合解離エネルギーと、前記結合解離エネルギーＢのうち最高の結合解離エネルギーとの差が、２０ｋＪ／ｍｏｌ以上である、請求項５に記載の摩擦材。
１つ又は複数の前記結合解離エネルギーＡから任意に選んだ１つの前記結合解離エネルギーＡと、１つ又は複数の前記結合解離エネルギーＢから任意に選んだ１つの前記結合解離エネルギーＢとのエネルギー差が、全ての組み合わせに対して１０ｋＪ／ｍｏｌ以上である、請求項５又は６に記載の摩擦材。
前記式（３）〜（６）に示す樹脂の融点又は軟化点が、１９０℃以上である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の摩擦材。
複数の前記樹脂の前記鎖状分子構造の主鎖を構成する繰り返し単位同士を連結する結合の結合解離エネルギーのうち、最高の結合解離エネルギーと、最低の結合解離エネルギーとの差が、２０ｋＪ／ｍｏｌ以上である、請求項８に記載の摩擦材。
複数の前記樹脂の主鎖を構成する繰り返し単位同士を連結する結合の結合解離エネルギーの差が、それぞれ１０ｋＪ／ｍｏｌ以上である、請求項９に記載の摩擦材。