JPH05239442A - 摩擦材組成物及びその製造方法 - Google Patents

摩擦材組成物及びその製造方法

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JPH05239442A
JPH05239442A JP4078326A JP7832692A JPH05239442A JP H05239442 A JPH05239442 A JP H05239442A JP 4078326 A JP4078326 A JP 4078326A JP 7832692 A JP7832692 A JP 7832692A JP H05239442 A JPH05239442 A JP H05239442A
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polyacrylonitrile
fiber
carbon fiber
friction material
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Tamotsu Muto
保 武藤
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Nisshinbo Industries Inc
Nisshin Spinning Co Ltd
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    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D69/02Compositions of linings; Methods of manufacturing
    • F16D69/025Compositions based on an organic binder
    • F16D69/026Compositions based on an organic binder containing fibres
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/006Pressing and sintering powders, granules or fibres
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00Other particular articles
    • B29L2031/16Frictional elements, e.g. brake or clutch linings
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    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/0005Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
    • H02N2/005Mechanical details, e.g. housings
    • H02N2/0065Friction interface
    • H02N2/007Materials

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波モータに装着した際、耐摩耗性に優
れ、しかも連続運転に際しても回転の急激な低下現象が
発生しない摩擦材組成物及びその製造方法を提供するこ
とを目的とする。 【構成】 本発明の摩擦材組成物は、少なくともポリア
クリロニトリル系炭素繊維、該ポリアクリロニトリル系
炭素繊維以外の繊維成分及び熱硬化性樹脂を含有するこ
とを特徴とするものであり、又、本発明の摩擦材組成物
の製造方法は、少なくともポリアクリロニトリル系炭素
繊維、該ポリアクリロニトリル系炭素繊維以外の繊維成
分及び熱硬化性樹脂を分散媒中で分散した後、濾材上に
濾取し、得られたシート状物を加熱加圧成型に付すこと
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波モータの接触摩
擦面に装着して好適な摩擦材組成物及びその製造方法に
関するものである。
【0002】
【従来技術】超音波モータは、弾性振動体に圧電セラミ
ックスを接着し、該圧電セラミックスに高周波電圧を印
加することにより、弾性振動体に超音波振動を励起し、
この励起された振動を該弾性振動体に加圧接触された移
動体に接触摩擦力により伝え、駆動力を得ることを原理
とする。このため、弾性振動体と移動体の接触摩擦状態
は、超音波モータの出力トルク、回転数、入出力効率、
寿命などの諸性能を決定づける要因となる。
【0003】上記超音波モータについては、弾性振動体
又は移動体の接触摩擦面に摩擦材組成物を装着すること
により、安定した接触摩擦状態を得ることが提案されて
いる(特開昭62−23585号公報参照)が、このよ
うな摩擦材組成物が備えるべき性質としては、 1接触摩擦により生じる摩耗が小さいこと(耐摩耗性が
大きいこと) 2摩擦係数μが安定で、且つ、高いこと 3長時間にわたって性質劣化が小さく安定していること 4摩擦音が生じないこと 等が挙げられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】そして、上記耐摩耗性
を向上するために、摩擦材組成物に炭素繊維を添加する
ことが提案されている(例えば、特開昭62−1479
78号公報或いは特開平01−255483号公報参
照)が、炭素繊維を使用したこれら従来技術による摩擦
材組成物を超音波モーターに装着して連続運転してみる
と、炭素繊維の種類によって決定される所定のタイミン
グで回転数が急激に数分間にわたり低下する現象が発生
してしまう。
【0005】本発明は、上記従来技術の難点を解消し、
超音波モータに装着した際、耐摩耗性に優れ、しかも連
続運転に際しても回転の急激な低下現象が発生しない摩
擦材組成物及びその製造方法を提供することを目的とす
るものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明が採用した摩擦材組成物は、少なくともポリア
クリロニトリル系炭素繊維、該ポリアクリロニトリル系
炭素繊維以外の繊維成分及び熱硬化性樹脂を含有するこ
とを特徴とするものであり、又、その製造方法は、少な
くともポリアクリロニトリル系炭素繊維、該ポリアクリ
ロニトリル系炭素繊維以外の繊維成分及び熱硬化性樹脂
を分散媒中で分散した後、濾材上に濾取し、得られたシ
ート状物を加熱加圧成型に付すことを特徴とするもので
ある。
【0007】即ち、本発明の発明者は、上記目的を達成
することのできる摩擦材組成物を提供するため、さまざ
まな組成を調製して鋭意実験を行った結果、組成の一部
にポリアクリロニトリル系炭素繊維を含有する組成が良
好な結果を与えることを知得し、本発明を完成した。
【0008】以下に本発明を詳細に説明する。
【0009】本発明では、ポリアクリロニトリル系炭素
繊維を使用する点を特色とするので、このポリアクリロ
ニトリル系炭素繊維について説明をすると、まず周知の
方法でポリアクリロニトリル繊維を製造し、次いで得ら
れるポリアクリロニトリル繊維を耐炎化した後、炭素化
することにより製造されるものである。
【0010】尚、上記ポリアクリロニトリル系炭素繊維
は、その長さが1mm以上のものが好ましく、数十mm
までのものであれば使用して差しつかえなく、又、その
径については制限がない。
【0011】又、本発明においては、上記ポリアクリロ
ニトリル系炭素繊維以外の繊維成分をも使用するが、こ
の繊維成分としては、芳香族ポリアミド繊維、フェノー
ル繊維、ポリアクリロニトリル繊維やロックウール繊維
等、周知のものの1種又は2種以上を挙げることができ
るが、ハンドリング中の崩壊を防ぐという点からは、芳
香族ポリアミド繊維が特に好ましい。
【0012】更に、本発明では上記繊維成分に加えて熱
硬化性樹脂を使用するが、この熱硬化性樹脂としては、
ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ゴム変性フェノール
樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、ポリウレタン樹脂
等、周知のものの1種又は2種以上を挙げることがで
き、制限はないが、ポリイミド樹脂、フェノ−ル樹脂又
はゴム変性フェノ−ル樹脂が特に好ましい。
【0013】尚、本発明では、カーボンブラック、グラ
ファイト、フッ化グラファイト、硫化モリブデン、メラ
ミン粉末、カシューダスト等の摩擦係数を調整できる成
分を、適宜に調整剤として加えることもできる。
【0014】上記成分の配合割合については、ポリアク
リロニトリル系炭素繊維を5〜60体積%、好ましくは
10〜40体積%、ポリアクリロニトリル系炭素繊維以
外の繊維成分を2〜75体積%、好ましくは3〜20体
積%、熱硬化性樹脂を20〜80体積%、好ましくは3
0〜50体積%という範囲を例示することができる。
【0015】本発明において、ポリアクリロニトリル系
炭素繊維の量を5体積%以下とすると、ポリアクリロニ
トリル系炭素繊維を使用することによる効果が得られ
ず、60体積%を超えると、得られる摩擦材組成物に樹
脂の回りきらない空隙部分ができてしまう可能性があ
る。又、ポリアクリロニトリル系炭素繊維以外の繊維成
分の量を2体積%以下とすると、成分を分散媒中に分散
した後に濾別して得たシート状物が、ハンドリング中に
崩壊するおそれがあるという不都合があり、他の成分の
所要量を確保する必要から75体積%が最大含有量とな
る。又、熱硬化性樹脂の量を20体積%以下とするとや
はり樹脂が回りきらない空隙部分ができてしまい、80
体積%以上とすると、型のすき間からの漏れ量が無視で
きなくなってしまう。
【0016】而して、上記構成の本発明摩擦材組成物
は、以下に説明する本発明製造方法により製造すること
ができる。即ち、まず原料を上記組成割合となるように
計量し、次いで適宜の分散媒中で分散する。この際の攪
拌装置としては特に限定はない。次に、濾材で分散した
成分を濾別してシート状物を得る。この場合の濾材とし
ては、濾布、濾紙等適宜の材料を使用することができる
が、投入した原材料が濾過後に濾材に残るというロスの
少ないものが望ましい。尚、濾過時間を短縮するために
減圧濾過することもできる。
【0017】上記分散媒としては、常温で液体であり、
且つ、構成成分を溶解しないことが必要であり、例えば
水を使用する。
【0018】次に濾取されたシート状物を乾燥する。こ
の工程では水分が除去できればよいので、例えば60
℃、1晩程度の乾燥で充分である。そして、シート状物
を加熱加圧成型することにより、本発明摩擦材組成物を
得ることができるのであるが、この際の条件としては、
熱硬化性樹脂としてポリイミド樹脂を使用したものの場
合、200〜220℃で10分〜30分、圧力200k
gf/cm2、フェノール樹脂を使用したものの場合、
150〜170℃で10分〜30分、200kgf/c
2という範囲を例示することができる。
【0019】
【実施例】次に本発明を実施例により更に詳細に説明す
る。
【0020】実施例1 ポリアクリロニトリル系炭素繊維(東レ製、商品名:ト
レカチョップドファイバーT010、長さ6mm)を2
0体積%、芳香族ポリアミド繊維パルプ(東レ−デュポ
ン製、商品名:ケブラー)を20体積%、ポリイミド
(三井石油化学製、商品名:テクマイト)を60体積%
含む組成を水中で分散し、濾別してシート状物を得た
後、60℃で1晩乾燥した。その後、220℃で10分
間、200kgf/cm2の圧力下に処理し、本発明摩
擦材組成物の一例を製造した。
【0021】比較例1 ポリアクリロニトリル系炭素繊維をピッチ系炭素繊維
(呉羽化学製、商品名:クレカチョップC103S、長
さ3mm)に置き換えた以外は実施例1と同一の組成を
同様に処理し、比較例1の摩擦材組成物を製造した。
【0022】比較例2 ポリアクリロニトリル系炭素繊維をフェノール系炭素繊
維(群栄化学製、商品名:カイノールCF1606、長
さ6mm)に置き換えた以外は実施例1と同一の組成を
同様に処理し、比較例2の摩擦材組成物を製造した。
【0023】上記のようにして得られた摩擦材組成物の
それぞれを、松下電器製の超音波モーターであるUSM
−40Dに実際に装着し、試験を行った。即ち、20時
間のエージング(無負荷運転)をした後、200gf・
cmの負荷をかけて300時間の連続運転を行ったので
ある。300時間経過時の回転数の推移を図1乃至3に
示す。
【0024】図1から明らかなように、実施例1の摩擦
材組成物の場合は、100時間に亘って観察をしても回
転数の急激な低下は見られず、安定していた。
【0025】これに対し比較例の摩擦材組成物は、図2
及び3から明らかなように、比較例1の摩擦材組成物に
あっては10時間の間に数回、数分間に亘る回転数の急
激な低下があったし、比較例2の摩擦材組成物にあって
は1時間の間でも高回転状態と低回転状態とが頻繁に交
代した。
【0026】
【発明の効果】本発明の摩擦材組成物は、少なくともポ
リアクリロニトリル系炭素繊維、該ポリアクリロニトリ
ル系炭素繊維以外の繊維成分及び熱硬化性樹脂を含有す
ることを特徴とし、耐摩耗性に優れ、しかも連続運転に
際しても回転の急激な低下現象が発生しないという点で
優れたものである。
【0027】このような効果は、ピッチ系炭素繊維等か
ら発生する摩耗粉は硬いため,発生した場合にコロのよ
うに作用して回転の低下をもたらすが、ポリアクリロニ
トリル系炭素繊維の場合は,摩耗粉が極めて細いか或い
は柔かいため、回転数低下につながらないことによるも
のと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の摩擦材組成物を超音波モーターに装
着して行った連続運転における300時間経過時の回転
数の推移を示すグラフである。
【図2】比較例1の摩擦材組成物を超音波モーターに装
着して行った連続運転における300時間経過時の回転
数の推移を示すグラフである。
【図3】比較例2の摩擦材組成物を超音波モーターに装
着して行った連続運転における300時間経過時の回転
数の推移を示すグラフである。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくともポリアクリロニトリル系炭素
    繊維、該ポリアクリロニトリル系炭素繊維以外の繊維成
    分及び熱硬化性樹脂を含有することを特徴とする摩擦材
    組成物。
  2. 【請求項2】 ポリアクリロニトリル系炭素繊維は、そ
    の繊維長が1mm以上のものである請求項1に記載の摩
    擦材組成物。
  3. 【請求項3】 ポリアクリロニトリル系炭素繊維以外の
    繊維成分が、芳香族ポリアミド繊維、フェノール繊維、
    ポリアクリロニトリル繊維又はロックウール繊維である
    請求項1に記載の摩擦材組成物。
  4. 【請求項4】 熱硬化性樹脂が、ポリイミド樹脂、フェ
    ノール樹脂、ゴム変性フェノール樹脂、エポキシ樹脂、
    ユリア樹脂又はポリウレタン樹脂である請求項1に記載
    の摩擦材組成物。
  5. 【請求項5】 ポリアクリロニトリル系炭素繊維を5乃
    至60体積%、ポリアクリロニトリル系炭素繊維以外の
    繊維成分を2乃至75体積%、熱硬化性樹脂を20乃至
    80体積%含有する請求項1に記載の摩擦材組成物。
  6. 【請求項6】 少なくともポリアクリロニトリル系炭素
    繊維、該ポリアクリロニトリル系炭素繊維以外の繊維成
    分及び熱硬化性樹脂を分散媒中で分散した後、濾材上に
    濾取し、得られたシート状物を加熱加圧成型に付すこと
    を特徴とする摩擦材組成物の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記分散媒は水である請求項6に記載の
    摩擦材組成物の製造方法。
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