JPH03181529A - 摩擦材組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は摩擦材組成物に関するものであり、特に、電
磁クラッチ等に用いられる摩擦材組成物に関するもので
ある。

［従来の技術］ 従来、電磁クラッチ等に使用される摩擦材料としては、
アスベスト繊維、有機充填材、無機充填材および摩擦摩
耗調整剤等にフェノール樹脂のような熱硬化性樹脂結合
剤を加えて、加熱プレス成形し、硬化したものが用いら
れていた。アスベスト繊維が摩擦材料の補強材の役割を
果たしていた。

しかし、アスベスト粉塵は発癌性があるので、補強材と
して金属繊維、ガラス繊維、セラミックス繊維、合成繊
維等を用いた摩擦材が開発された。

しかし金属繊維を用いた摩擦材には次のような問題があ
った。摩擦材中の金属繊維が錆びると、摩擦材の機械的
強度が低下した。また、電磁クラッチ用摩擦材は、非磁
性体でなければならないため、金属繊維を用いた摩擦材
は電磁クラッチ用摩擦材として使用できなかった。

ガラス繊維を用いた摩擦材、セラミックス繊維を用いた
摩擦材には次のような問題があった。ガラス、セラミッ
クスはアスベストよりも硬いので、ガラスやセラミック
スを用いた摩擦材をクラッチ用摩擦材として使用すると
、他方のクラッチ用摩擦材がすぐに摩耗してしまう。

合成繊維を用いた摩擦材には次のような問題があった。

合成繊維（たとえばアラミド繊維）は、人工的に製造す
るものなので、アスベスト繊維に比べ製造費が高くなる
。したがって、合成繊維を用いた摩擦材はアスベスト繊
維を用いた摩擦材に比べ高価なのになった。

合成繊維を用いた摩擦材の問題点を解決するものとして
は、特開昭６３−１４２０３４号公報に開示された摩擦
材がある。この摩擦材は、補強材として安価なセルロー
スパルプを用いている。セルロースパルプの摩擦材中に
おける割合は、２５〜３５容量％である。

［発明が解決しようとする課題］ セルロースパルプは吸水性があるので、セルロースパル
プを大量に含む前記摩擦材は、水に濡れた場合または湿
潤な状況下に置かれた場合、摩擦材が膨潤してしまう。

摩擦材が膨潤すると、摩擦材は設計寸法より大きくなる
。摩擦材が設計寸法より大きくなると、自動車のクラッ
チの場合、次のようなことが起きる。すなわち、クラッ
チを少し踏むだけで、トルクが車輪に伝達され、自動車
が急発進してしまう。

この発明はかかる従来の問題点を解決するためになされ
たものである。この発明の目的は、錆びず、磁化されず
、安価で、膨潤率が低い摩擦材を提供することである。

［課題を解決するための手段］ この発明に従った摩擦材組成物は、補強用繊維材料、有
機充填材および摩擦摩耗調整剤を熱硬化性樹脂結合剤で
結合したものである。

補強用繊維材料は、繊維セルロースパルプと繊維無機材
料とを備えている。繊維セルロースパルプの摩擦材組成
物中における割合は、５〜２０容量％である。繊維無機
材料の摩擦材組成物中における割合は、１５〜３０容量
％である。

摩擦材組成物中における有機充填材の割合は、３０〜５
０容量％である。

摩擦摩耗調整剤は、金属酸化物と金属とを備えている。

金属酸化物の摩擦材組成物中における割合は、２〜５容
量％である。金属の摩擦材組成物中における割合は、５
〜１０容量％である。

摩擦材組成物は気孔を備えている。気孔率は１５〜３０
容量％である。

［作用］ この発明に従った摩擦材は、補強用繊維材料として繊維
セルロースパルプと繊維無機材料とを備えている。繊維
無機材料も摩擦材の機械的強度を高めるので、摩擦材中
における繊維セルロースパルプの割合を減らすことがで
きる。摩擦材中における繊維セルロースパルプの量が減
ると、摩擦材の膨潤率を低くできる。

補強用繊維材料として繊維セルロースパルプを含めたの
は、補強用繊維材料が繊維無機材料のみだと、摩擦材の
圧縮歪率が、摩擦材の特性として要求される圧縮歪率よ
り低い値になってしまうからである。

繊維セルロースパルプの割合を、５〜ｂ％としたのは次
の理由からである。繊維セルロースパルプの割合が５容
量％より低いと、摩擦材の機械的強度は摩擦材の特性と
して要求される機械的強度より低くなる。繊維セルロー
スパルプの割合が２０容量％より高くなると、摩擦材の
膨潤率が摩擦材の特性として要求される膨潤率より高く
なってしまう。

摩擦材組成物中における繊維無機材料の割合を、１５〜
３０容量％としたのは次の理由からである。

無機繊維材料割合が１５容量％より低いと、摩擦材の機
械的強度が摩擦材の特性として要求される機械的強度よ
り低くなってしまう。繊維無機材料の割合が３０容量％
より高くなると、摩擦材の圧縮歪率が摩擦材の特性とし
て要求される圧縮歪率より低くなってしまう。

摩擦材組成物中における有機充填材の割合を、３０〜５
０容量％としたのは次の理由からである。

有機充填材の割合が３０容量％より低くなると、摩擦材
の圧縮歪率が摩擦材の特性として要求される圧縮歪率よ
り低くなってしまう。有機充填材の割合が５０容量％よ
り高くなると、摩擦材の耐熱性が低下する。

摩擦摩耗調整剤としては、金属酸化物と金属との両方を
備えていなければならない。摩擦摩耗調整剤として金属
酸化物と金属物とを用いることにより、摩擦材の摩擦係
数が摩擦材の特性として要求される摩擦係数になるから
である。

摩擦材組成物中における金属酸化物の割合を、２〜５容
量％としたのは次の理由からである。金属酸化物の割合
が２容量％より低くなると、摩擦材の摩擦係数は摩擦材
の特性として要求される摩擦係数より小さくなる。金属
酸化物の割合が５容量％より高いと、摩擦材が硬くなり
すぎ相手摩擦材の摩耗量を大きくしてしまう。

金属の割合を５〜１０容量％とした理由は、金属酸化物
の場合と同じである。

気孔率を１５〜３０容量％としたのは次の理由からであ
る。気孔率が１５容量％より低くなると、摩擦材の圧縮
歪率が摩擦材の特性として要求される圧縮歪率より低く
なる。気孔率が３０容量％より高くなると、摩擦材の機
械的強度が摩擦材の特性として要求される機械的強度よ
り低くなる。

［実施例］ この発明の一実施例を以下のようにして作製した。材料
の割合は、１１頁の第１表に示すとおりである。単位は
容量％である。セルロースパルプとチタン酸カリウムと
が、補強用繊維材料となる。

チタン酸カリウムが繊維無機材料である。合成ゴムとコ
ルク粉とが、有機充填材となる。銅粉と酸化マグネシウ
ムとが、摩擦摩耗調整剤となる。銅粉が金属であり、酸
化マグネシウムが金属酸化物である。炭酸カルシウムが
、無機充填材となる。

無機充填材は増量剤の役割を果たす。粉末フェノール樹
脂が、熱硬化性樹脂結合剤となる。

まず、第１表に示す材料を混合機に入れ、材料を混合機
により均一に混合した。

この混合物を圧縮成形機の型に入れ、成形した。

成形条件は、面圧１００ｋｇ／Ｃｍ２、型温度１６５℃
、時間４分である。

次にこの成形物を熱処理した。条件は、温度２００℃、
時間５時間であった。

次に熱処理をした成形物の表面を、砥石で研摩し、摩擦
板にした。摩擦板の形状はドーナッツ型である。

比較例１〜７を、実施例と同じようにして作製した。材
料の割合は、第１表に示すとおりである。

第１表に示す数値のうち、アンダーラインで示した数値
が、この発明の数値の範囲を逸脱している数値である。

第工表に示す気孔率は、特開昭６１−１６１４３８号公
報に開示された気孔率迅速測定法により測定した値であ
る。

また、実施例、比較例ｔ〜７におけるチタン酸カリウム
は、水溶性フェノール樹脂で表面処理したものを用いた
。表面処理は次のようにして行なった。水に水溶性フェ
ノール樹脂を溶かし、この溶液にチタン酸カリウムを混
ぜ、チタン酸カリウムを混ぜた溶液を乾燥させた。

チタン酸カリウムとフェノール樹脂との混合物中におけ
るフェノール樹脂の割合が、２〜１５重量％であること
が好ましい。フェノール樹脂の割合が２重量％より低い
と、チタン酸カリウムの表面全部に皮膜を形成できなく
なる。フェノール樹脂の割合が１５重量％より高いと、
チタン酸カリウムの表面におけるフェノール樹脂の皮膜
が厚くなりすぎ、摩擦材の摩擦係数が低下する。

（以下余白） 実施例、比較例１〜７を用いて、（３頁の第２表に示す
試験を実施した。膨潤率の試験は、次に示す方法で行な
った。まず、乾燥室中で摩擦板を十分に乾燥した後、摩
擦板の厚み方向の寸法、摩擦板の径方向の寸法をそれぞ
れ測定した。次に、寸法測定後の摩擦板を水に浸漬した
。条件は、時間は２０時間、水の温度は室温である。そ
してこの摩擦板の厚み方向の寸法と径方向の寸法とを測
定した。膨潤率は次に示す式により求める。

１（水に浸漬した後の寸法−乾燥時の寸法）／乾燥時の
寸法）Ｘ　１００ 第２表に示す相手攻撃性は、次のようにして判定した。

クラッチを１００回制動させ、相手厚擦材の重量が、０
．１−ｇ以上減っていない場合は、“相手攻撃性なし”
とし、それ以外は、“相手攻撃性あり”とした。

第２表に示す各試験の合格値を、第２表に示す。

（以下余白） 自動車用のクラッチの摩擦材として用いることができる
値を合格値とした、第２表に示す数値のうち、アンダー
ラインで示す数値が不合格を示している。

第２表に示すように、この発明の一実施例は、すべての
試験に合格した。

この実施例においては、表面処理が施されたチタン酸カ
リウム繊維を用いているが、この発明においてはこれに
限定されるわけではなく、表面処理をしていないチタン
酸カリウム繊維であってもよい。しかし、チタン酸カリ
ウム繊維を表面処理すると次に示すような効果がある。

チタン酸カリウム繊維を表面処理すると、表面処理材の
接着力により、複数個のチタン酸カリウム繊維が結合し
、チタン酸カリウム繊維が粒状になる。粒状のチタン酸
カリウム繊維を材料として用いると、材料混合時、粉塵
発生を抑えられ、公害防止になる。

また、表面処理材と熱硬化性樹脂結合剤とのなじみは、
チタン酸カリウム繊維と熱硬化性樹脂結合剤とのなじみ
に比べて良いので、圧縮成形した場合、成形性が良くな
る。

またチタン酸カリウム繊維の表面に（ま、孔やひげ状の
突起物があるので、チタン酸カリウム繊維の表面積は、
繊維長が同じでも、チタン酸カリウム繊維ごとに違う。

したがって、表面処理が施されていないチタン酸カリウ
ム繊維を用いると、チタン酸カリウム繊維表面全部に熱
硬化性樹脂結合剤を塗れない場合が起きる。チタン酸カ
リウム繊維表面全部に熱硬化性樹脂結合剤を塗れないと
、摩擦材の機械的強度が落ちる。これに対し、チタン酸
カリウム繊維に表面処理をすると、チタン酸カリウム繊
維の表面を表面処理材が覆う。表面処理材の表面には、
穴やひげ状の突起物がないので、表面処理材の表面は安
定している。表面処理物質の表面が安定しているので、
表面処理物質表面に塗る熱硬化性樹脂結合剤の量が不足
するという問題は起きにくくなる。

この実施例においてはフェノールを用いて表面処理をし
ているが、エポキシ樹脂を用いて表面処理をしてもよい
。

この実施例においては、炭酸カルシウムを無機充填材と
して用いている。しかしながら、無機充填材を添加しな
くても、摩擦材の形状を所望の形状にできるなら、無機
充填材を添加しなくてもよい。

この実施例においては、繊維無機材料としてチタン酸カ
リウムを用いている。しかしながらこの発明においては
これに限定されるわけではなく、繊維無機材料としてセ
ラミックファイバ、ロックファイバ、ガラスファイバ等
を用いてもよい。ロックファイバとは、岩石を熔融して
、岩石をファイバ状にしたものである。なお、繊維無機
材料としては、チタン酸カリウムが最も好ましい。チタ
ン酸カリウムのモース硬度は５以下なので、相手攻撃性
を弱くできるからである。

セルロースパルプの繊維長は１５０　ｌ１ｍ以下が望ま
しい。繊維長が１５０μｍより大きくなると、セルロー
スパルプの量を正確に計り取れなくなるからである。

この実施例においては、金属酸化物として、酸化マグネ
シウムを用いている。しかしながらこの発明においては
これに限定されるわけではなく、酸化アルミニウムや酸
化珪素を用いてもよい。

この実施例においては金属として銅を用いている。しか
しながらこの発明においてはこれに限定されるわけでは
なく、ニッケル、アルミニウム、錫等であってもよい。

［効果］ この発明に従った摩擦材組成物は、補強用繊維材料とし
て繊維セルロースパルプと繊維無機材料とを備えている
。繊維無機材料も摩擦材の機械的強度を高める働きをす
る。したがってこの発明に従った摩擦材組成物は繊維セ
ルロースパルプの量を減らせることができるので、摩擦
材組成物の膨潤率を小さくすることができる。

また、セルロースパルプや繊維無機材料は、合成繊維よ
りも安価なので、この発明に従った摩擦材組成物は、合
成繊維を用いた摩擦材組成物より安価にすることができ
る。

また、繊維セルロースパルプや繊ｆ’ｆｆｌ無機材１［
は磁化されないので、この発明に従った摩擦材組成物は
、電磁クラッチ用の摩擦材にも用いることができる。

繊維セルロースパルプや繊維無機材料は錆びないので、
この発明に従った摩擦材組成物によれば、摩擦材が錆び
、摩擦材の機械的強度が劣化するということがなくなる
。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）補強用繊維材料、有機充填材および摩擦摩耗調整
   剤を熱硬化性樹脂結合剤で結合してなる摩擦材組成物に
   おいて、 前記補強用繊維材料は、前記摩擦材組成物中における割
   合が５〜２０容量％の繊維セルロースパルプと、１５〜
   ３０容量％の繊維無機材料とを備え、 前記摩擦材組成物中における前記有機充填材の割合は３
   ０〜５０容量％であり、 前記摩擦摩耗調整剤は、前記摩擦材組成物中における割
   合が２〜５容量％の金属酸化物と、５〜１０容量％の金
   属とを備え、 気孔率が１５〜３０容量％であることを特徴とする摩擦
   材組成物。
2. （２）前記繊維無機材料は、フェノールまたはエポキシ
   樹脂で表面処理されている、請求項１に記載の摩擦材組
   成物。
3. （３）前記繊維無機材料は、チタン酸カリウムである、
   請求項２に記載の摩擦材組成物。