JPH0343501B2

JPH0343501B2 -

Info

Publication number: JPH0343501B2
Application number: JP13606782A
Authority: JP
Inventors: Tsuyoshi Kato; Kyokuni Oomori
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1982-08-04
Filing date: 1982-08-04
Publication date: 1991-07-02
Also published as: JPS5925867A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、摩擦ブレーキ材の改良に関する。自動車および二輪車、鉄道車輌、さらには航空
機、あるいは各種機械の制動機構に使用する摩擦
ブレーキには、従来、アスベストを基材とし各種
の添加材を加えたものを、フエノール樹脂のよう
な熱硬化性樹脂結合剤を用いて所望の形状の成形
したブレーキ材が使用されてきた。ところが、ブレーキ材の摩耗に伴つて飛散する
アスベストが、人体に悪影響を与えることが明ら
かになつたので、アスベストを含まないブレーキ
材を開発する努力がなされている。熱硬化性樹脂
を結合材に用いた摩擦ブレーキ材は、一般に、
300℃を越える温度で急激に摩擦係数が低下し、
摩耗量が増加する傾向があり、それにつれてアス
ベストの空中への飛散も増大する。一方、ブレーキ材の使用条件は苛酷さを増す方
向をたどつており、比較的軽負荷用のブレーキと
いえども、摩擦面の温度が、かなり上昇すること
が避けられない。これは、フエード現象や異常摩
耗という危険な結果につながることが多い。本発明者らは、摩擦ブレーキ材において（とく
にウーブン系またはモールド系ブレーキ材）、ア
スベストの使用を排除して公衆生上の問題を解決
するとともに、苛酷な使用条件に耐えてすぐれた
性能を示すブレーキ材を提供することを目標とし
て研究を重ねた。その結果、炭化ケイ素ウイスカ
ーの使用により、またこれとアラミド繊維また炭
素繊維を併用することにより、この目標を達成で
きることを見出して本発明に至つた。とくに、炭
化ケイ素ウイスカーのアラミド繊維との併用は、
すぐれた成績をあげる。本発明の摩擦ブレーキ材の基本的な構成は、無
機質材料の繊維または粉末からなる基材、炭化ケ
イ素ウイスカー、有機質または無機質の充填材な
いし改質材、および摩擦向上材からなる諸材料
を、熱硬化性樹脂の結合材で結合し、成形して得
たものである。本発明の変更態様は、炭化ケイ素ウイスカーに
加えて炭素繊維およびアラミド繊維のいずれかま
たは両方を、これらで炭化ケイ素ウイスカーの一
部を置き換えるような量的割合で使用したもので
ある。従来のウーブン系またはモールド系のブレーキ
材においては、基材としてアスベストが40〜70％
（重量）も含まれていたが、本発明ではアスベス
トを一切使用せず、上記のように、他の無機質材
料の繊維または粉末を基材とする。アスベスト以外の無機質材料の繊維としては、
ガラス繊維が代表的であるが、ロツクウールその
ほかも使用できる。もちろん長繊維である必要は
なく、混合の容易さからいえば短繊維の方がよ
い。無機質材料の粉末は、たとえば酸化亜鉛、炭
酸カルシウム、硫酸カルシウムなどが挙げられ、
そのほか類似の無機化合物の粉末を使える。単独
であつても、２種以上併用してもよい。基材とし
ての無機質材料の繊維と粉末とは、いずれか一方
で足りるが、両方あつてもよく、その方がさらに
よい結果が得られる。基材の量は、製品の重量基
準で30〜70％とする。通常は50％前後が適当であ
る。炭化ケイ素ウイスカーは、直径0.1〜1μ、長さ
50〜100μ程度の短小繊維のものが市場で入手容
易であり、本発明のブレーキ材の材料としてもこ
れが有用であることが確認された。炭素繊維は、市場で入手できる短繊維のものを
用いればよい。アラミド繊維は「ケブラー」などの商品名で市
販されている合成繊維であつて、引張強度に加え
て耐摩耗性が高い。耐熱性も約200℃まであり、
炭化ケイ素や炭素繊維には及ばないが、合成繊維
の中では高い方である。炭素繊維またはアラミド繊維による炭化ケイ素
ウイスカーのおきかえ可能な限度は、炭化ケイ素
の使用量にもよるが、約半分ないし2/3までであ
る。配合量であらわせば、製品ブレーキ材の重量
基準で、炭化ケイ素ウイスカーは１〜10％、好ま
しくは２〜５％、炭素繊維またはアラミド繊維は
１〜15％、好ましくは２〜７％の範囲からえらぶ
べきことになる。アラミド繊維を使用する利益は、ひとつは重量
にあり、いまひとつは価格にある。すなわち、ア
ラミド繊維は炭化ケイ素ウイスカーより密度が小
さく（約1.4）、かつそれよりはるかに廉価であ
る。しかも、後記する実施例にみるとおり、これ
を使用したブレーキ材は、比較的多量の炭化ケイ
素ウイスカーを使用した場合に匹敵する性能を示
す。耐熱温度が約200℃程度であるアラミツド繊
維を、摩擦により高温にさらされるブレーキ材に
使用して有用であるという事実は、本発明者らも
予期しなかつたところである。有機質または無機質の充填材ないし改良材は、
増量を目的とし、またはそれとともにブレーキ材
としての性能に何らかのプラスをする配合材料で
あつて、そのひとつのグループに、銅粉、亜鉛粉
などの金属粉末がある。これらは製品ブレーキ材
の熱伝導度を高め、表面の局部的温度上昇をやわ
らげるはたらきをする。その配合量は、５〜20％
の範囲が適当である。いまひとつのグループに属
する例としては、ゴムコンパウンド、バライト、
カシユー粉、クレーなどの充填材があり、その添
加により耐摩耗性や機械的性質の向上が期待でき
る。これも１種または２種以上を、２種以上の場
合は合計量で、５〜20％程度配合するとよい。摩擦向上材は、カーボンブラツクやニ硫化モリ
ブデンなど高温での潤滑材であつて、従来から使
用されているものを指す。配合量は５〜10％が適
当である。本発明の摩擦ブレーキ材の製造は、既知の技術
に従つて実施すればよい。すなわち、上述した各
材料を適切な割合で配合し、フエノール樹脂のよ
うな、これもブレーキ材の製造に常用されている
熱硬化性樹脂を結合材として成形し、加熱加圧成
形し、必要により表面を研摩する。本発明により、摩擦ブレーキ材からアスベスト
が排除され、しかも耐摩耗性が高く、高温におい
ても摩擦係数が低下しないブレーキ材が得られ
る。このような特性をもつブレーキ材は、耐久性
と高負荷での使用を要求される制動機構にうつて
つけであるから、自動車ブレーキをはじめとする
広い用途がある。実施例絡みあつた短繊維状のものを混合する能力にす
ぐれたリトルフオードミキサーを用い、表に示す
ような、炭化ケイ素ウイスカーをはじめとする繊
維状の材料をときほぐし、これに残りの成分を、
表に掲げた割合で配合し、撹拌して均一な混合物
にした。混合物を圧縮成形機にかけ、常温で100Kg／cm²
の圧力を加え、予備成形した。ついで、試験片を与える形状の金型を用い、温
度150〜155℃、圧力250Kg／cm²の条件で７分間、
加圧加熱成形した。そのあと、180〜200℃の温度
において５時間熱処理してから放冷し、表面を研
摩してブレーキ材試験片を得た。比較のため、アスベスト基材を使用した従来の
ブレーキ材試験片を、同様の条件で製作した。これらの試験片をフルサイズダイナモメーター
にかけ、ブレーキ初速50Km／hr.制動回数1000回
の条件で試験し、種々の温度における摩耗厚さを
測定した。その結果を第１図に示す。本発明に従つた実施
例は、従来技術によるものより摩耗が少なく、と
くに高温側においてその差が顕著である。別に、JASO−6914の乗用車ブレーキ装置ダイ
ナモメーター試験方法に準拠したブレーキ材試験
片をつくり、摩擦係数を測定した。その結果は第２図に示す。この試験において
も、本発明によるものは、高温におけるブレーキ
性能の低下が問題にならないことが明らかであ
る。

【表】

【表】【図面の簡単な説明】

図面はいずれも、本発明の摩擦ブレーキ材の性
能に対する温度の影響を、従来品と比較して示す
グラフであつて、第１図は摩耗厚さを、また第２
図な摩擦係数をそれぞれ示す。

Claims

【特許請求の範囲】１無機質材料の繊維または粉末からなる基材、
炭化ケイ素ウイスカー、有機質または無機質の充
填材ないし改質材、および摩擦向上材を、熱硬化
性樹脂の結合材で結合し成形して得たことを特徴
とする摩擦ブレーキ材。２無機質材料の繊維としてガラス繊維を製品重
量の30〜60％含有する特許請求の範囲第１項の摩
擦ブレーキ材。３無機質材料の粉末として、酸化亜鉛、炭酸カ
ルシウムおよび硫酸バリウムのいずれか１種また
は２種以上を、２種以上の場合は合計量で、製品
重量の20〜50％含有する特許請求の範囲第１項の
摩擦ブレーキ材。４無機質の改質材として、銅粉および亜鉛粉の
一方または両方を、両方の場合は合計量で、製品
重量の５〜20％含有する特許請求の範囲第１項の
摩擦ブレーキ材。５無機質材料の繊維または粉末からなる基材、
炭化ケイ素ウイスカー、アラミド繊維および炭素
繊維の１種または２種、有機質または無機質の充
填材のないし改質材、および摩擦向上材を熱硬化
性樹脂の結合材で結合し成形して得たことを特徴
とする摩擦ブレーキ材。６無機質材料の繊維としてガラス繊維を製品重
量の30〜60％含有する特許請求の範囲第５項の摩
擦ブレーキ材。７無機質材料の粉末として、酸化亜鉛、炭酸カ
ルシウムおよび硫酸バリウムのいずれか１種また
は２種以上を、２種以上の場合は合計量で、製品
重量の20〜50％含有する特許請求の範囲第５項の
摩擦ブレーキ材。８無機質の改質材として、銅粉および亜鉛粉の
一方または両方を、両方の場合は合計量で、製品
重量の５〜20％含有する特許請求の範囲第５項の
摩擦ブレーキ材。９製品の重量基準で、炭化ケイ素ウイスカーを
１〜10％、好ましくは２〜５％、アラミド繊維を
１〜15％、好ましくは２〜７％含有する特許請求
の範囲第５項の摩擦ブレーキ材。