JPH04249629A - 摩擦材 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主としてデスクブレー
キに使用される摩擦材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、デスクブレーキに使用される摩擦
材は、繰り返し剪断応力をうけることにより側面にクラ
ックが発生しやすい。このクラックの発生を防ぐために
は、結合剤の樹脂の量を増加させて摩擦材の強度を高め
る方法が知られている。しかし、上記の樹脂の量を増す
と摩擦材全体が緻密になり気孔率が減少する。このため
フェード時に結合剤の樹脂が分解して発生するガス量が
多くなるが、気密で気孔率が減少しているので発生ガス
を外部に発散させることができず、摩擦材の内部と相手
部材との間に溜まりフェード性能が急激に悪化するとい
う不具合がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の事情に
鑑みてなされたもので、摩擦材の外周部の強度を高めて
繰り返し剪断応力による側面クラックの発生を防止する
とともに、フェード現象が急激に悪化することを防止制
した摩擦材とすることを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の摩擦材は、基材
、添加剤、結合剤との混合物を成形して構成される板状
の摩擦材において、外周部の気孔率は内部の気孔率より
小さいことを特徴とする。この摩擦材は、繊維状基材と
摩擦添加剤に結合剤を加えて混合し、熱成形して所定の
形状に形成されて使用に供される。この摩擦材は外周部
と内部との気孔率を異にして構成されている。すなわち
、摩擦材の外周部は気孔率を小さくして緻密で強度を高
め、内部は外周部より気孔率が大きく外周部に比べてポ
ーラス状である。この摩擦材の外周部を緻密にすること
で外周部の強度が高まり、繰り返しの剪断応力による側
面クラックの発生が抑制できる。しかし摩擦材全体を緻
密にすると気孔が少なくなりフェード時に発生するガス
が摩擦面から逃散できずフェード性能が低下する。そこ
で内部の気孔率を大きくすることで発生ガスが逃散する
までの間一時的に保留できる気孔を形成してフェード性
能の低下を抑制することができる。この摩擦材の外周部
の強度を高めるためには、外周部の気孔率が内部の気孔
率に比べて小さく、その割合が（外周部の気孔率）／（
内部の気孔率）×１００で８５％以下であることが好ま
しい。気孔率の差がこれより少ないと外周部の強度が向
上せず側面クラックの発生が抑制できないので好ましく
ない。

【０００５】この外周部と内部の気孔率を変えた摩擦材
を形成するには、それぞれ流動性の異なる結合剤を使用
して予備成形した後、外周部と内部との成形体を所定の
位置に配置して一体的に成形することで得られる。たと
えば、外周部は結合剤に液状のレゾール系フェノール樹
脂や他の液状樹脂のように流動性の良いものを用いると
熱成形による硬化時に、結合剤が流動して基材や添加剤
の間を埋めて緻密で気孔率の小さい成形品を形成するこ
とができる。内部は結合剤に外周部のものより流動性の
低い、たとえば固形状のノボラック系フェノール樹脂な
どを用いると硬化時の流動性が低く添加剤と基材との間
を充分埋めることができず、気孔率が高くポーラスな成
形体となる。

【０００６】そこで外周部はたとえば、流動性の良い結
合剤を使用して予備成形し、その側面側のみを加熱して
予備硬化させて緻密化し、内部側の結合剤は未硬化の状
態にたもつ、次いでこれに内部の成形体を配置して一体
化させると内部は比較的ポーラスな状態を保ち、両者の
境界面では流動性の良い未硬化の結合剤が内部の成形体
中に浸透して混じり合い明確な境界が無くなり強度が急
変しない一体化した摩擦材が形成できる。その結果、内
部はポーラスに保って外周部が緻密化して側面の強度を
高めた摩擦材が形成できる。そしてこの摩擦材は内部が
ポーラスであるため発生したガスを保持する気孔をもち
フェード性能が大きく低下することはない。また外周部
に無機繊維などを補強材として配合しないので、ロータ
を攻撃したり鳴きの発生原因となることはない。この緻
密化した外周部は少なくとも２ｍｍの厚みをもつて形成
されていることが望ましい。

【０００７】外周部に使用する流動性のよい結合剤とし
ては、液状のレゾール系フェノール樹脂、ノボラック系
ストレートフェノール樹脂などが使用できる。内部に使
用する流動性の低い結合剤としては、ノボラック系変性
フェノール樹脂、ポリアミド樹脂などが挙げられる。基
材としては、ガラス繊維、アラミド繊維、セラミックス
繊維、金属繊維などの公知の繊維基材が使用できる。

【０００８】添加剤としては、カシューダスト、カーボ
ンブラック、グラファイト、二硫化モリブデン、炭酸カ
ルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、金属粉末
などの有機物や無機物などの公知の添加剤、充填剤、潤
滑剤などが使用できる。

【０００９】

【作用】この摩擦材は、外周部が内部より気孔率が小さ
く緻密化されて強度が高められている。この摩擦材は、
外周部のみが結合剤の特性により緻密になっているので
繰り返し加わる剪断応力により側面で発生するクラック
が抑制できる。そして摩擦材の内部は外周部より気孔率
が大きくポーラス状に形成されているので、フェード時
に発生するガスにより起きやすいフェード現象の急激な
低下を避けることができる。

【００１０】

【実施例】以下、実施例により具体的に説明する。図１
に摩擦剤として試験したデスクブレーキパッドの平面図
を示す。このデスクブレーキパッド１は裏金４上に固定
され気孔率の小さい外周部２と気孔率の大きいポーラス
な内部３とから構成されている。

【００１１】このブレーキパッド１は以下のようにして
作製した。その配合割合を表１に示すように基材にアラ
ミド繊維３０容量％、チタン酸カリウムウイスカー６容
量％、添加剤にグラファイト６容量％、カシューダスト
１４容量％、酸化マグネシウム６容量％、硫酸バリウム
１３容量％、結合剤にフェノール樹脂２５容量％を配合
して混合した。なお、外周部用（ａ）には結合剤を流動
性の良いレゾール系フェノール樹脂を、内部用（ｂ）に
は結合剤を流動性の低いノボラック系フェノール樹脂を
用いて配合した。この混合物（ａ）、（ｂ）をそれぞれ
Ｖ型ブレンダーを用いて約１０分間混合した。そして混
合物（ａ）を図２の金型模式図で示すように周縁部に配
置して約２０ｋｇ／ｃｍ２　の圧力で約３０秒加圧して
予備成形体を形成した。混合物（ｂ）は、図２の内部金
型に相当する形状に別の金型で約２０ｋｇ／ｃｍ２　の
圧力で約３０秒加圧して予備成形体を形成した。この場
合成形型は外周部２が外側を形成する形状に予備成形さ
れるように、中子の型を配置し予備成形後、内側部３の
予備成形体を挿入して一体化できる構成である。

【００１２】次に混合物（ａ）の予備成形体の外周面５
を１６０℃に保持して圧力２４ｋｇ／ｃｍ２　で２分間
成形して外周面の結合剤の樹脂を硬化させて予備熱成形
体とした。この条件で予備熱成形をおこなうと外周面５
付近では結合剤の樹脂の硬化が進むが、内部側では結合
剤の樹脂は未硬化のままの状態である。この予備熱成形
体（ａ）の中子の金型を取り除き（ｂ）の予備成形体を
挿入して１６０℃で圧力２４ｋｇ／ｃｍ２　で１０分間
熱成形して一体化した。この時流動性の良い未硬化の樹
脂は（ｂ）の予備成形体中に浸透して境界面は解消し一
体化した摩擦材となる。この後２５０℃で約３時間熱処
理してデスクブレーキパッドに加工した。

【００１３】この際、流動性のよい樹脂はガス化しにく
く、その体積量が低下しにくいのに対して流動性の悪い
樹脂はガス化しやすく、その体積量が低下しやすい。こ
のため、結果的にブレーキパッドの外周部の気孔率は内
部の気孔率に比べて小さくなる。

【００１４】

【表１】 　　このようにして作製することにより、性能上外周部
２と内部３とが強度的に境目のない一体化したデスクブ
レーキパッド１が作製できる。すなわち（ａ）の予備熱
成形体は予め外周部２の側面側が硬化されて緻密に成形
されている。そして未硬化の結合剤が硬化する時に一部
が（ｂ）の予備成形体中に浸透して熱硬化され界面で入
り混じるので一体化されて硬化成形される。このため外
周部２は緻密で内部３はポーラス状を有し、かつ強度的
に不連続とならない摩擦材が形成できる。もし予備熱成
形の硬化をおこなわない場合は、結合剤が内部に浸透し
すぎて外周面が必ずしも緻密とならず、予期した強度の
上昇が望めず側面クラックの発生が抑制できない。得ら
れた摩擦材の気孔率は外周部２が９％で、内部が１５％
であった（測定条件は水銀ポロシメーターで１５０００
ｐｓｉである）。両者の気孔率の差は式により６０％で
ある。 （比較例）実施例の（ｂ）の配合で予備成形、熱成形し
て一体としたデスクブレーキパッドを形成した。したが
って、この比較例では外周部は特に気孔率が小さくなら
ず内部と同じでポーラス状であり緻密ではない。 （評価結果）実施例と比較例の摩擦材について耐側面ク
ラックの代用特性としてのアッシー剪断強度、ロータ攻
撃性、フェード性能、鳴き発生率、気孔率、早朝の鳴き
発生回数を以下の方法で測定した。アッシー剪断強度：
オートグラフ型万能試験機を用いて破断荷重を測定した
。ロータ攻撃性：ブレーキダイナモメータを用いて肉厚
差を測定した。フェード性能：ブレーキダイナモメータ
を用いてフェード時の最低μを測定した。気孔率：水銀
ポロシメータを用いてパッドの気孔率を測定した。鳴き
発生率：シャシダイナモを用いて鳴き発生率を測定した
（１００回中）。早朝の鳴き発生回数：実車を用いて鳴
き発生回数を測定した（２０回中）。

【００１５】図４は実施例と比較例のパッドの気孔率を
水銀圧入法で調べたもので、レゾール系のフェノール樹
脂では圧力に応じて直線状に圧入されるが、ノボラック
系の比較例はある圧力（１００００ｐｓｉ）以上になる
と圧入される水銀の量が増え気孔率が多い事を示してい
る。したがって、実施例では外周部は緻密化し気孔率が
小さくなっていることを示している。

【００１６】図５は実施例と比較例についての剪断強度
の測定結果を示したもので、実施例では剪断強度が向上
している。したがって、繰り返しの応力による側面での
クラックの発生は抑制される。図６は、ロータ攻撃性を
調べたもので、実施例と比較例とは略同じであり外周部
を緻密化しても特に低下はしていない。

【００１７】図７はフェード性能について比較したもの
で、比較例の気孔率が大きくて均一なものに比べてほぼ
同一の傾向を示し従来の緻密にした場合のように急激な
低下を示さない。図８は鳴き発生率を比較したもので、
比較例に比べやや増えているが使用上特に問題となる回
数ではない。

【００１８】図９は早朝鳴きを調べたもので、夜間に放
置されている間にパッドが吸湿するために発生すると考
えられている。これは摩擦面に水分が存在して薄い膜を
形成していると、摩擦係数が急激に増大して、そこが起
振源となり鳴きが発生する。吸湿性は気孔率の大小と強
い相関があり、気孔率が大きいほど吸湿性は大きくなる
。本発明では外周部の気孔率が小さく緻密になっている
ため、外周部の側面からの吸湿性は小さくなる。したが
って、早朝鳴きを低減することができる。

【００１９】

【発明の効果】本発明では、摩擦材の外周部に流動性の
よい結合剤を使用してその成形特性を利用して緻密化し
気孔率を内部より小さくしている。このため外周部の強
度が向上して剪断強度が強くなり側面での耐クラック性
が向上した。また従来、摩擦材を緻密にした際におきる
フェード性能の低下も認められない。これは摩擦材の内
部の気孔率を大きく保っているからである。これにより
鳴き率は多少増えたが、早朝の鳴き発生率は従来の均一
な気孔率の摩擦材に比べて一段と向上した。また、外周
部を繊維基材の量を増やして側面にヒビ割れやクラック
の発生を防止する方法（実開昭６２−１７４１３０号公
報）に比べ摩擦材の硬度が高くならず、相手材のロータ
攻撃性を高めることもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　デスクブレーキパッドの平面図。

【図２】　　デスクブレーキパッドの成形型のＡ−Ａ´
断面模式図。

【図３】　　成形型内で摩擦材を一体的に形成する様子
を説明する断面模式図。

【図４】　　水銀ポロシメータによる気孔率と圧入圧力
との関係を実施例と比較例について比べた線グラフ。

【図５】　　アッシー剪断強度を比較例と実施例につい
て測定した結果の棒グラフ。

【図６】　　ロータ攻撃性について実施例と比較例とを
比べた棒グラフ。

【図７】　　フェード性能について実施例と比較例とを
比べた線グラフ。

【図８】　　鳴き発生回数について実施例と比較例とを
比べた棒グラフ。

【図９】　　早朝鳴き発生回数について実施例と比較例
とを比べた棒グラフ。

【符号の説明】

１　　デスクブレーキパッド、　　２　　外周部　　　
　３　　内部４　　裏金板　　　　５　　外周面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　基材、添加剤、結合剤との混合物を成
   形して構成される板状の摩擦材において、外周部の気孔
   率は内部の気孔率より小さいことを特徴とする摩擦材。