JPH06102782B2

JPH06102782B2 - ブレーキライニング

Info

Publication number: JPH06102782B2
Application number: JP2047120A
Authority: JP
Inventors: オクタヴィアン・アントン; アルフレート・エッケルト; アルミーン・エッケルト
Original assignee: レドコエン．ファウ．
Priority date: 1989-08-31
Filing date: 1990-02-27
Publication date: 1994-12-14
Anticipated expiration: 2009-12-14
Also published as: US4994506A; JPH03255187A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の分野］本発明はブレーキライニングに関する。特に、特性が改
良されたアスベスト不含ブレーキライニングに関する。

［従来の技術］従来、ブレーキライニングは、フェノール樹脂と幾つか
の通常使用される充填剤とからなる。それらの通常使用
される充填剤としては、例えば、グラファイト、炭素質
物質、ゴム粒子、硫酸バリウム、シリカ、酸化アルミニ
ウム、クレイ、炭酸カルシウム、鋼鉄繊維、真ちゅう、
アルミニウム、繊維状の亜鉛、切粉、ウール、銅粉、海
綿鉄、アラミド繊維、硫酸カルシウムホイスカー、およ
びそれらの類似物がある。通常、ブレーキライニング
は、上記のすべてのものが必要ではないが、それらの幾
つかが含まれている。元来ほとんどのブレーキライニン
グには、さらにアスベストが含まれていた。それに対
し、その間、アスベストなしのブレーキライニングもま
た開発されていたが、それらの特性は、ほとんどアスベ
ストを含むものに比べて劣っている。

ブレーキライニングは、他の摩擦製品のようにいくつか
の要求を満たす必要がある。要求される最も重要なこと
は、摩擦、温度抵抗、摩耗率、フェード（ブレーキがき
かなくなること）とその回復、固有強度、騒音そして熱
伝導率に関することである。

摩擦：パラメーターは、多くの摩擦製品における約0.3から強
力なブレーキライニングに対する0.5まで変化する摩擦
係数である。摩擦係数は単位圧力の増加と噛みあってい
る面間の滑り速度の両方に従って減少する。そしてブレ
ーキ装置を設計する場合に、摩擦製品のどのような型に
対しても上記のことを考慮しなければならない。それは
温度上昇につれて予測外に変化し、作動時の非常に高い
温度で急激に低下する。

温度抵抗：フェードのない最大操作温度は、それぞれに対して以下
の通りである。

ドラムライニングおよび 250℃ ドライ板クラッチ乗用車用ディスクパッド 300℃ 強力なライニング、パッド 350℃ およびブロック半金属製の摩擦製品 400℃ 比較の目的で書くと、乗用車においてはブレーキの標準
操作では150〜250℃の範囲の温度が発生し、一方大型の
航空機においてはその範囲は400〜600℃である。

摩耗率：標準的な操作条件下では、これはほとんど一定に維持さ
れるが、ドラムあるいはディスク温度が200℃以上のと
きは、有機物で結合された製品の摩耗は指数関数的に増
加する。摩耗の寿命は、ライニングやパッドの硬さに必
ずしも依存しない。硬い粒子でライニングに傷を付ける
こと、あるいは高温溶融、酸化のような明らかな摩耗の
原因を別とすれば、ブレーキの摩擦素子とブレーキの回
転部品との粘着が生じ、摩擦素子の破片の離脱が発生す
る。

フェードおよびその回復：頻繁にあるいは連続的にブレーキをかけた状況下におい
ては、そこでは高い温度が発生し、摩擦係数は低下し、
ブレーキはきかなくなる。ブレーキを冷やすにつれてフ
ェードから回復する。それらの特性は、レーシングカー
のディスクにおけるように、摩擦素子の配合やローター
換気装置を設計する場合にきわめて重要である。

固有強度：すべての種類の摩擦素子はそれらが作動している間、か
なりの引張、剪断力に耐えられなければならない。樹脂
ベースの物質においては、素子の固有強度は繊維あるい
は複合物の中で使用されている他の物質の補強効率に依
存する。サーメットや炭素−炭素複合物においては、強
度はさまざまな構成成分間の凝集力に依存している。

騒音：ライニングやパッドのある型においては、配合の際に含
まれる調整剤が、あるいは他の特性を妨げる騒音調整剤
を排除することが、はっきりした騒音因子となる。

熱伝導率：実用上では、摩擦要素の熱伝導率は、ブレーキシステム
の油圧機構およびブレーキ液の過熱を避けるために、ご
く小さくなければならない。半金属製の素子はしばし
ば、熱伝導の影響を減少させるためにアスベストベース
の複合物の裏打として設計されている。

［発明の目的］本発明の目的は、従来のブレーキライニングにくらべて
すぐれた、信頼性のある、そして改良された特性を有す
るアスベストを含まないブレーキライニングを提供する
ことである。

更に、本発明の目的は、フェード現象が少なく、よりよ
い回復性を示し、騒音そして熱伝導率の少ないブレーキ
ラインニングを提供することである。

本発明の他の目的および利点は、以下に続く記載から明
らかである。

［発明の要旨］平均粒子径が50〜70μｍで、内部開放構造（an open in
ner structure）を有し、かつ開口部が10^-7m以下の細孔
を有する密な極限結晶構造（a close limited crystal
structure）を有する外殻を持つ、実質上球形のゾノト
ライト型合成含水ケイ酸カルシウム粒子を３〜30重量
％、好ましくは５〜25重量％の範囲にて含むアスベスト
を含まないブレーキライニングはすぐれた特性を持って
いることが見い出された。特に本発明のブレーキライニ
ングはフェード現象が少なく、よりよい回復性を示し、
騒音そして熱伝導率の少ないという特性を有している。

［発明の詳細な記述］本発明に従うアスベストを含まないブレーキライニング
は、通常、フェノール樹脂と、グラファイト、炭素質物
質、ゴム粒子、硫酸バリウム、シリカ、酸化アルミニウ
ム、クレイ、炭酸カルシウム、鋼鉄繊維、真ちゅう、ア
ルミニウム、繊維状の亜鉛、切粉（chips）、ウール、
銅粉末、海綿鉄、アラミド繊維、および硫酸カルシウム
ホイスカー、そして他の通常使用されている充填剤を含
む群からなる従来使用された充填剤とからなる。ブレー
キライニングには、ブレーキライニングの目的や特殊な
要求によって異なるが、上記の物質のうち少なくとも幾
つかの物質が含まれる。

特に、アスベストを含まないブレーキライニングは、多
くの見地から改良され、そしてこれは他の構成成分によ
るのであるが、少なくとも一つあるいは二つの見地から
改良されることがわかった。上記の改良は、ブレーキラ
イニングが、平均粒子径が50〜70μｍで、内部開放構造
を有し、かつ開口部が10^-7m以下の細孔を有する密な極
限結晶構造を有する外殻を持つ、実質上球形のゾノトラ
イト型合成含水ケイ酸カルシウム粒子を３〜30重量％、
好ましくは５〜25重量％の範囲にて含む場合に達成され
る。

これらの物質としては、例えば、オランダのプロマッ
ト、ベーファウ、フィルフェアズーム（promat B.V.,Hi
lversum）社によって提供されている、商品名「プロマ
クソン」（promaxon）という商品を利用することができ
る。

それらの合成カルシウムケイ酸塩は、すぐれた特性をも
っている。これを例えば、塗料やコーティング剤におい
て使用すると、経時的な安定性や粘度が改良される。そ
れらは、保存の間および硬化する間にエポキシ樹脂系の
レオロジー特性を安定化させた。しかし、今度またこの
製品を使用することによって、ブレーキライニングの特
性を改良することができることが分かった。複合物のレ
オロジー的な、そしてよりよい機械的特性に加えて、特
別な結晶化学的な構造によって、ブレーキをかけている
間に、特有の冷却効果が得られる。これは1989年の９月
にプロマット、ベーファウ社の製品を宣伝する際に初め
て公に述べられた。この間、ブレーキライニングに対し
ていくつかの異なった組成で再現性のある測定結果がえ
られ、驚くべき良い結果が確認された。

ブレーキライニングを作成するための複合物を取扱って
いる間のすぐれた特性に加え、本発明に従うブレーキラ
イニングは、フェード現象が少なく、その回復が良く、
騒音および熱伝導率が少ないということに関して特に優
れた改良された特性を示す。さらに本発明に従うブレー
キライニングは通常の特性の調整剤を使用し、通常の方
法で、設計変更が行なえる。それらの機能は、次のまと
めにおいて示されているように複雑である。

摩擦調整剤−カシュウナッツレジンおよびその粉末レジ
ン摩擦抑制−炭素質物質研磨調整剤−アルミナ、藍晶石（75μｍ以下の粒子径）摩擦抑制−ゴム粒子、炭素物質；粉末石灰石、重晶石、クレイ、細かく砕かれ
たシリカ騒音抑制回復の抑制−ゴム粒子、炭素質物質アフターフェード−亜鉛の切粉、アルミニウムの切粉表面層の掃除のため、−真ちゅうの切粉、銅粉末上記の調整剤のあるものは二つの特性の機能を持ち、ま
たあるものは明らかに反対の機能を持っている。例え
ば、無機材料は騒音を与えるが、最低のコストで摩耗が
改良される。そして、騒音を減少させるために他の調整
剤を使用してバランスを取ることが要求させる。しかし
ながら、それらのすべての材料は、完成された製品の性
能に対して種々の方法で寄与する。

ブレーキライニングは、全て同様な基本的三段階の工程
で作成される。主要で、恐らく最も基本的な段階は、複
数の成分を混合することにある。これは決して単純では
ない。なぜなら、その配合物には、繊維、粉末、異なっ
た比重の個々の微粒子からなり、そして粘着性のある未
硬化の樹脂粒子が含まれているからであり、また、それ
らのすべては、乾燥状態で密に混合されなければならな
いからである。混合操作は、両方向の回転が可能な機能
をもつ複数のへらの付いたミキサーで行なわれる。

第二段階において、摩擦要素がプレ成型される。成型で
は、上記の混合物の一部を量り取り、プレスモールドの
くぼみにのばし、高圧下、一般に150℃の温度を超えな
い温度で行なわれる。成型は、製品の型や使用する樹脂
にもよるが、５〜30分間で終える。

最後に、プレ成形物は、新しく、手による処理が可能な
段階で、最終製品の形にてプレスから取り出され、トレ
イに重ねられる。それから数時間の間、180〜300℃の温
度でオーブンで硬化させられる。作成される製品の型に
よって、硬化時間や温度は変えられる。

すべての製品は仕上のための最終段階が必要である。ブ
レーキライニングは、特定な半径を持つように面が削ら
れ、面取りがほどこされる。ブレーキライニングには、
また背板に取り付けるためのリベットを通すための正確
で、でこぼこのないさら型のドリルの穴を設ける必要が
ある。

本質的に、製造者は、アスベストを含まない摩擦製品の
開発を試みる場合には二つの選択ができる。それは、従
来の有機ライニングに使用されているアスベストを他の
物質に置き換えること、あるいは異なった素材を用いる
ことで製品について全く新しい構想をねらうことのいず
れかである。後者の概念は、ある分野において、高性能
と高温が要求されるという理由で製品のベーウとなるア
スベストのみを置き換えた炭素混合物の導入によって達
成されている。

従来のブレーキライニングのアスベストを置き替える場
合には、製品の性能と材料の選択の両方について多くの
制限が生じる。アラミド、鋼鉄、ガラスそしてアルミノ
ケイ酸塩繊維は、セルロース、雲母、アタパルジャイ
ト、ケイ灰石、珪藻土、そして繊維状でない蛇紋石のよ
うな調整剤や強化材料と共に使用することが好ましい。

摩擦製品においてアスベストを取って代えることの有利
な点と不利な点は次の第１表にまとめられている。

プロマクソン、すなわち、平均粒子径が50〜70μｍで、
内部開放構造を有し、かつ開口部が10^-7m以下の細孔を
有する密な極限結晶構造を有する外殻を持つ、実質上球
形のゾノライト型合成含水ケイ酸カルシウム粒子をブレ
ーキライニングに使用すると以下のような結果がえられ
ることが分かった。

１。混合物の調製プロマクソンＲの添加は、すべての成分の良好な分散性
や均質性を得るのに非常に役立ち、そして混合物の処理
操作における分離を防止する。

２。成型体初期強度の著しい増加があるため有利である。

３。完成した製品プロマクソンの添加は、機械的強度、特に、たわみ強度
を増加させる。そのうえ、フェード抵抗や摩擦特有の安
定性を改善する。硬さを改良することはクリーニングに
関して有利となる。なぜなら、ダストは殆ど生じない
し、ダストはブレーキの中にも、周囲にも放出されな
い。熱伝導率の減少によって、高温における特性が改良
される。そしてそれゆえ、ブレーキの他のパーツの温度
の上昇は低くおさえられる。

本発明の好ましい態様は、次の実施例に記載されてい
る。しかしながら、これらは本発明の範囲を制限するも
のではない。

［実施例１］アラミドパルプ、硫酸バリウム、酸化アルミニウム、ス
チールウール、グラファイト、フェノール樹脂および炭
酸カルシウムを含む、アスベストを使用していないブレ
ーキライニングの標準的な組成が混合物Ｉにおいて示さ
れている。炭酸カルシウムの含有量は、少なくされ、よ
り多くまたはより少なく合成ゾノトライト（本発明に従
って使用されたプロマクソン（Promaxon:商品名））に
置き換えられた。それらの新しい混合物は、II〜VIに示
されている。上記の組成のすべては次の第２表に記載さ
れている。

ブレーキライニングは上記の混合物から製造された。そ
してブレーキライニング業において使用される標準テス
トに従って試験された。結果は以下の通りである。

６つのすべての混合物の摩擦値コードはほとんど同じで
あった。一般的な使用での温度上昇に対する摩擦値は、
混合物ＶとVIにおいて５〜10％増加したが、混合物Ｉ〜
IVにおいてはほとんど同じであった。しかしながら、フ
エードテストは、混合物Ｖ−VIは混合物Ｉよりはるかに
良い結果をもつことを示した。さらに混合物II〜VIは混
合物Ｉより低ノイズを与えることが観察された。温度の
上昇はその後に生じたことがドラムの温度を測定するこ
とによって示された。これは混合物II〜VIに従うブレー
キライニングは更に低い熱伝導率を持っていることを意
味している。

［実施例２］アスベストを含まないブレーキライニングの為の他の一
般的な組成は、充填剤として合成ゾノトライト（プロマ
クソン：商品名）を添加することと、部分的に他の充填
剤に置き換えることにより変更された。それらの組成か
らブレーキライニングを製造することは、混合物を扱っ
ている間の混合することに関してより容易であって、あ
まり影響されないことが観察された。そのうえ、硬化す
る前の初期強度は改良されることが観察された。最終製
品はプロマクソンを使用しない製品と比較された。そし
て、最終製品のすべては改良された多くの点、特に、フ
ェード現象がなく、よりよい回復性を示し、騒音がな
く、熱伝導率が減少することに関する特性において、少
なくとも類似していることが観察された。

［実施例３］実際の自動車での試験における摩擦係数と温度との関係
を第１図に示す。

自動車試験結果（クラウステスト;Krausstest）は、リ
ューガースパギットアー・ゲー社（Rutgers Pagid
A.G.）から得られたものである。

試験条件；ブレーキ圧＝30バール（Bar）第１図において、Ａは、本発明に従う、プロマクソン
（Promaxon）を含むブレーキライニングの温度に対する
摩擦係数の関係を示すグラフであり、またＢは、プロマ
クソン（Promaxon）を含まないブレーキライニングの温
度に対する摩擦係数の関係を示すグラフである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実際の自動車での試験における摩擦係数と温
度との関係を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０９Ｋ 3/14 Ｇ 7188−4ＨＪ 7188−4ＨＦ１６Ｄ 69/02 Ｇ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フェノール樹脂と、グラファイト、炭素質
物質、ゴム粒子、硫酸バリウム、シリカ、酸化アルミニ
ウム、クレイ、炭酸カルシウム、鋼鉄繊維、真ちゅう、
アルミニウム、繊維状の亜鉛、切粉、ウール、銅粉末、
海綿鉄、アラミド繊維、および硫酸カルシウムホイスカ
ーから選ばれる通常使用される充填剤とからなるアスベ
ストを含まないブレーキライニングであって、平均粒子径が50〜70μｍで、内部開放構造を有し、かつ
開口部が10^-7m以下の細孔を有する密な極限結晶構造を
有する外殻を持つ、実質上球形のゾノトライト型合成含
水ケイ酸カルシウム粒子を３〜30重量％の範囲にて含む
ことを特徴とするブレーキライニング。
【請求項２】上記アスベストを含まないブレーキライニ
ングにおいて、ゾノトライトの合成含水ケイ酸カルシウ
ム粒子の添加量が、５〜25重量％の範囲にあることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載のブレーキライニン
グ。