JPH04290621A - 耐熱性摩擦材 - 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、高温における耐摩耗性
及び耐久性に優れた耐熱性摩擦材に関し、この摩擦材は
特にブレーキライニング用摩擦材やレジンモールドのフ
ェーシング用摩擦材等として有用である。

【０００２】

【従来の技術】ガラス繊維を基材繊維とし、これをフェ
ノール樹脂等の熱硬化性樹脂で結合してなる摩擦材は、
高強度で優れた耐摩耗性を有しており、且つ比較的広い
温度領域に亘って高い制動力、トルク伝達力を発揮し得
るところから、ブレーキライニング用、クラッチフェー
シング用等の各種摩擦材として広く利用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところがガラス繊維は
比較的軟化点が低いため、高温における強度特性及び摩
擦特性が十分であるとは言えず、比較的短時間の使用で
フェード現象（俗に“へたり”と称されることもある）
を起こし、摩擦材としての機能を失なう。

【０００４】そこでこうした欠点を改善するため、ガラ
ス繊維と共に適量のチタン酸カリウム繊維（ウイスカー
）を併用することにより高温特性を改善することも試み
られている（特開昭６３−２８０９６６　号公報等）が
、特に高温摩擦特性においては期待されたほどの改質効
果は得られず、むしろ悪くなる傾向が見られる。

【０００５】本発明は上記の様な事情に着目してなされ
たものであって、特に高温における強度、耐摩耗性、制
動持続性の要求されるブレーキライニング用もしくはク
ラッチフェーシング用等として有用な耐熱性摩擦材を提
供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明に係る耐熱性摩擦材の構成は、熱硬化性
樹脂を結合剤とし、これにガラス繊維を配合してなる摩
擦材において、熱硬化性樹脂：１０〜３０体積％ガラス
繊維及び板状チタン酸カリウム：総和で４５〜２０体積
％を含み、且つガラス繊維の配合量が、摩擦材全量中に
占める比率で１５体積％　以上であると共に、　該ガラ
ス繊維に対して１／３　体積比以上の板状チタン酸カリ
ウムが配合されたものであるところに要旨を有するもの
である。

【０００７】

【作用】先に述べた様に、摩擦材としての高温強度を高
めるために、ガラス繊維基材と共に適量のチタン酸カリ
ウム繊維を使用することは公知である。ところがチタン
酸カリウム繊維に代えて板状チタン酸カリウムを使用す
ると、高温強度及び高温摩擦特性を効果的に高め得るこ
とが確認された。

【０００８】たとえば図１，２は、下記の基本配合にお
いて、基材としてガラス繊維単独、及びガラス繊維とチ
タン酸カリウム繊維もしくは板状チタン酸カリウムを併
用した場合における温度と摩擦係数及び摩耗率の関係を
対比して示したグラフである。

【０００９】［配合組成］フェノール樹脂（日立化成（
株）製「ＨＰ−３０９ＮＳ」）：２５部基材：（Ａ）　
ガラス繊維（富士ファイバーグラス（株）製「ＦＥＳ−
０３−０４」）単独　　３０部（繊維径：１３μｍ，長
さ：３ｍｍのチョップドストランド） （Ｂ）　ガラス繊維（富士ファイバーグラス（株）製「
ＦＥＳ−０３−０４」）１５部 （繊維径：１３μｍ，長さ：３ｍｍのチョップドストラ
ンド） チタン酸カリウム繊維（大塚化学（株）製「ティスモＤ
」）１５部 （針状、径：０．２　〜１．０　μｍ、長さ：５〜２０
μｍ）（Ｃ）　ガラス繊維（富士ファイバーグラス（株
）製「ＦＥＳ−０３−０４」）１５部 （繊維径：１３μｍ，長さ：３ｍｍのチョップドストラ
ンド） 板状チタン酸カリウム（（株）クボタ製「ＴＸＡＸ−Ａ
」）１５部 （板状、径：１０〜３０μｍ、長さ：８０〜３５０μｍ
） その多成分：フェノール樹脂等の結合剤硫酸バリウム等
の摩擦調整剤

【００１０】図１，２からも明らかである様に、３００
　℃を超える高温条件下での摩擦係数及び摩耗率を比較
すると、板状チタン酸カリウムを併用したものはチタン
酸カリウム繊維を併用したものよりも高温の摩擦係数、
摩耗率を大幅に改善し得ることが分かる。

【００１１】本発明はこの様な実験結果を基にして完成
されたものであり、第１の特徴は、強度及び摩耗特性を
与えるための基材としてガラス繊維を板状チタン酸カリ
ウムと併用するところに存在するものである。そしてこ
うした板状チタン酸カリウムの併用効果を有効に発揮さ
せるには、基材として配合されるガラス繊維に対して１
／３　体積比以上使用することが必要であり、それ未満
では板状チタン酸カリウムの上記併用効果が有効に発揮
されない。板状チタン酸カリウム併用量の上限は特に規
定されないが、その併用効果はガラス繊維に対して１／
１　体積比の配合で飽和し、それ以上配合しても改質効
果はそれ以上向上せず不経済であるので、実用性を考え
るとガラス繊維に対して１／１　体積比以下に抑えるこ
とが望まれる。

【００１２】また基材として使用されるガラス繊維は、
従来例と同様に摩擦材としての強度及び摩擦特性を与え
るための安価な素材として不可欠の成分であり、当該ガ
ラス繊維に対して１／１　体積比以上の板状チタン酸カ
リウムを併用するという条件のもとで基材としての最低
限の効果を発揮させるためには、摩擦材全量に占める体
積比率で１５％以上配合しなければならない。

【００１３】従って摩擦材全量中に占めるガラス繊維と
板状チタン酸カリウムの総和は２０体積％以上となるが
、これらの総和が多くなり過ぎると摩擦材が脆弱になる
と共に制動効果も低下して摩擦材としての機能が極端に
低下してくるので、好ましくは４５体積％以下、より好
ましくは４０体積％以下に抑えることが望まれる。

【００１４】次に結合剤として使用される熱硬化性樹脂
は、摩擦材のマトリックス成分して可撓性、耐衝撃性、
制動性等を与えるための成分であり、高温条件下での強
度特性を確保する意味から好ましいものを例示すると、
フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂等
である。該熱硬化性樹脂の配合量は特に限定されないが
、結合剤としての機能を有効に発揮させるには、摩擦材
全量に占める比率で１０〜３０体積％、より好ましくは
１５〜２５体積％の範囲とすべきであり、該結合剤の配
合量が不足する場合は摩擦材が強度不足となり、一方多
過ぎる場合は必要な気孔率が確保できなくなる。

【００１５】本発明に係る摩擦材の必須構成成分は以上
の３成分であるが、必要により更に次の様な成分を配合
することによって性能を更に改善することも可能である
。

【００１６】まずガラス繊維及び板状チタン酸カリウム
と併用し得る更に他の強化材として、アラミド繊維等の
有機繊維；炭素繊維、ロックウール、銅、鋼、真鍮等の
金属繊維などの無機繊維等を挙げることができる。

【００１７】また低温乃至高温での摩擦特性や熱伝導度
を調整し或は摩擦界面の有機皮膜に対しクリーニング効
果を与えるための成分として、たとえばカシューダスト
、加硫もしくは未加硫の天然・合成ゴム粉末、グラファ
イト、各種硫化物（二硫化モリブデン，三硫化アンチモ
ン等）、金属酸化物（ＭｇＯ，Ａｌ２Ｏ３，ＺｒＯ２，
ＳｉＯ２，Ｓｂ２Ｏ３，ＴｉＯ２，Ｃｕ２Ｏ３，ＺｎＯ
，Ｆｅ２Ｏ３，ＳｎＯ２，ＭｏＯ３，ムライト等）、各
種金属（鉄，鋼，Ａｌ，Ｚｎ　等）のチップもしくは粉
末、硫酸バリウム等の金属硫酸塩、炭酸カルシウム，炭
酸バリウム等の金属炭酸塩等を、本発明の前記特長を阻
害しない限度で所望に応じて適量配合することもできる
。

【００１８】

【実施例】ガラス繊維として「ＦＥＳ−０３−０４」（
富士ファイバーグラス（株）製）、板状チタン酸カリウ
ムとして「ＴＸＡＸ−Ａ」（（株）クボタ製）、針状チ
タン酸カリウム繊維として「ティスモＤ」（大塚化学（
株）製）、結合剤として「ＨＰ−３０９ＮＳ」（日立化
成（株）製のフェノール樹脂）を使用し、表１に示す組
成の摩擦材を作製した。尚用いた各繊維のサイズは前述
の通りである。

【００１９】

【表１】

【００２０】得られた各摩擦材について、ＪＩＳ　　Ｄ
−４４１１に準拠して温度と摩擦係数の関係を調べたと
ころ、図３に示す結果が得られた。この図からも明らか
である様に、本発明の規定要件を満たす実験Ｎｏ．　１
〜３はいずれも広い温度域で安定した摩擦係数を維持し
ており、且つ３００　℃を超える高温域においても摩擦
係数の低下は少ない。

【００２１】これに対し、ガラス繊維のみで板状チタン
酸カリウムを配合していない比較例Ｎｏ．　４）、板状
チタン酸カリウムの配合量が不足する比較例（Ｎｏ．　
５）及び板状チタン酸カリウム繊維に代えて針状チタン
酸カリウム繊維を用いた比較例（Ｎｏ．６）は、いずれ
も３００　℃を超える高温域での摩擦係数の低下が著し
く、耐熱性摩擦材としての適性を欠くものであることが
分かる。

【００２２】また図４，５は、上記実験例におけるＮｏ
．　１からＮｏ．６の配合組成に準拠して、ガラス繊維
に対する板状チタン酸カリウムまたは針状チタン酸カリ
ウム繊維の配合比率を０〜２１（体積比）の範囲で変え
、得られる摩擦材における板状チタン酸カリウムまたは
針状チタン酸カリウム繊維の配合比率が摩耗率または曲
げ強度、破断時歪に与える影響を調べた結果を示したも
のである。

【００２３】これらの図からも明らかである様に、摩耗
率、曲げ強度、破断時歪のいずれにおいても、板状チタ
ン酸カリウムを併用したものは、針状チタン酸カリウム
繊維を併用したものに比べて優れた性能を有しており、
特にその配合率が１０体積％以上になるとその差が顕著
になっている。

【００２４】

【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、特
に強化用の基材としてガラス繊維と共に板状チタン酸カ
リウムを適量併用することによって、広い温度域で安定
した摩擦特性及び強度の非常に優れた摩擦材を提供し得
ることになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】強化用基材の種類を変えた場合の温度と摩擦係
数の関係を示すグラフである。

【図２】強化基材の種類を変えた場合の温度と摩耗率の
関係を示すグラフである。

【図３】実施例で得た摩擦材の温度と摩擦係数の関係を
示すグラフである。

【図４】板状チタン酸カリウムまたは針状チタン酸カリ
ウム繊維の配合率が高温での摩耗率に及ぼす影響を示し
たグラフである。

【図５】板状チタン酸カリウムまたは針状チタン酸カリ
ウム繊維の配合率が曲げ強度及び破断時歪に及ぼす影響
を示したグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　熱硬化性樹脂を結合剤とし、これにガ
   ラス繊維を配合してなる摩擦材において、熱硬化性樹脂
   ：１０〜３０体積％ガラス繊維及び板状チタン酸カリウ
   ム：総和で４５〜２０体積％を含み、且つガラス繊維の
   配合量が、摩擦材全量中に占める比率で１５体積％　以
   上であると共に、　該ガラス繊維に対して１／３　体積
   比以上の板状チタン酸カリウムが配合されたものである
   ことを特徴とする耐熱性摩擦材。