JPH07292348A - 摩擦材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 摩擦材の他の特性に影響を与えることなく耐
亀裂性を向上し、また、鳴きの発生を軽減する。 【構成】 摩擦材を２層構造とし、繊維基材、樹脂結合
剤、カシューダスト及びその他の充填剤を含む摩擦面側
摩擦材層と、耐熱強度の強い樹脂を結合剤とし、カシュ
ーダストの少なくとも一部をゴム粉末に置換えた他は摩
擦面側摩擦材層と同じ組成である裏板側摩擦材層とから
形成する。裏板側摩擦材層は摩擦材全体の５〜３０％の
厚さとされ、亀裂が発生しやすい裏板に近い領域部分を
形成する。裏板側摩擦材層は耐熱強度の強い樹脂を結合
剤とするので、耐亀裂性が向上する。この結合剤には、
例えば、キシリレン変性フェノール樹脂等を使用するこ
とができる。また裏板側摩擦材層のゴム粉末は振動減衰
作用によって鳴きの発生を軽減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両、産業用機械など
のブレーキパッド、ライニング、あるいはクラッチフェ
ーシング等として使用される摩擦材に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】自動車のディスクブレーキパッド、ドラ
ムブレーキシュー等に使用される摩擦材は、その相手部
材であるディスクロータ、ブレーキドラムと摩擦係合
し、運動エネルギーを熱エネルギーに変える重要な役割
を担っている。このため、摩擦材は常に熱を発生し高温
となる。したがって、このような摩擦材には耐熱性、耐
摩耗性等が要求されるばかりでなく、温度変化によって
も摩擦係数の変化の少ない安定した摩擦特性も要求され
る。更には、相手部材に対する攻撃性が少ないこと、ノ
イズ（鳴き）やジャダーの発生のないこと、等も必要で
あり、摩擦材に求められる特性は多項目に亘っている。

【０００３】そこで従来から、これらの各種の特性を満
足するために、摩擦材は複合材として構成されている。
即ち、摩擦材は、骨格を形成する繊維基材、この繊維基
材を結合保持する樹脂結合剤、及びこれらの繊維と結合
剤とのマトリックス中に分散して充填される各種の充填
剤から一般に構成されている。そして繊維基材として
は、チタン酸カリウム繊維等の無機質繊維、アラミド繊
維等の有機繊維、スチール繊維等の金属繊維、等が使用
され、また、樹脂結合剤としては、フェノール系樹脂等
の熱硬化性樹脂が一般に使用される。更に、充填剤とし
ては、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等の体質充填剤、
グラファイト、二硫化モリブデン等の固体潤滑剤、カシ
ュー油硬化物であるカシューダスト等の有機高分子粉
末、シリカ等のアブレッシブ剤、或いはその他の摩擦調
整のための添加剤等が使用されている。

【０００４】そして、こうした摩擦材は、その支持体を
なす鋼製の裏板（裏金）に一体に接合されてディスクブ
レーキパッド等として用いられる。この接合は従来から
一般に接着によってなされ、フェノール系樹脂、エポキ
シ系樹脂等の熱硬化性樹脂接着剤、或いは架橋性ゴム系
接着剤が使用されている。なおこの接着は、予備成形し
た摩擦材を裏板と共に加圧加熱成形することによって、
摩擦材の成形と同時に行うのが一般的である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ここで、摩擦材と裏板
（裏金）とは強固に接合されていることが必要である
が、摩擦材に強度な熱負荷が繰返されると、亀裂（割
れ）が発生することがある。この熱履歴後の亀裂は、摩
擦材が裏板と熱膨脹、収縮率において異なるために主に
生じ、熱負荷時に応力が集中する裏板の近くに発生しや
すい。そして、亀裂が入ると、その亀裂は熱負荷が更に
繰返されることによって徐々に進行し、ついには摩擦材
が剥離して思わぬ危険に陥る恐れがある。そのため、熱
履歴等を受けても亀裂が発生しないこと（耐亀裂性）
は、前述の性能と共に、摩擦材の重要な性能の一つであ
る。

【０００６】そして、特に近年では、自動車の高速化、
高級化によって摩擦材の熱負荷が増大してきており、こ
の耐亀裂性は一層重要なものとなっている。

【０００７】ところで、このような亀裂の発生は、熱に
よる樹脂結合剤の強度の低下にその一因がある。したが
って、耐亀裂性を向上するには、摩擦材の樹脂結合剤と
して耐熱強度が特に強い樹脂、例えば、キシレン樹脂等
の芳香族炭化水素樹脂で変性したフェノール樹脂等を用
いればよいことになる。

【０００８】しかし、このような単に耐熱強度が強いだ
けの樹脂を摩擦材の結合剤として使用すると、耐亀裂性
は向上するが、例えば、ブレーキ時の鳴きが発生するよ
うになる等、摩擦材の他の性能にも影響し、これを低下
させてしまう。そこで、低下した特性をもとに戻すため
に、更に繊維基材または充填剤の配合組成を代えること
が必要になるが、そのようにすると、また他の特性に影
響する。このように、摩擦材の特性を維持する一方耐亀
裂性を向上することは、簡単なことではない。

【０００９】本発明者は、亀裂の発生が裏板の近くであ
ることに着目した。そして、摩擦材を２層構造とし、裏
板側の摩擦材の樹脂結合剤に前述のような耐熱強度が強
い樹脂を使用して耐亀裂性の特性を分担させ、更に、裏
板側の摩擦材を適切な組成とし２層間の亀裂の発生を防
止することによって、摩擦材の他の特性に影響を与えず
に耐亀裂性を向上することが、有利に実現できることを
見出した。

【００１０】また、摩擦材には、主に低、中負荷時の摩
擦特性を向上するためにカシューダストが一般に配合さ
れるが、その配合量が多いとフェード時の最小摩擦係数
μが低下する傾向にあった。そのために、このカシュー
ダストの配合を比較的少なくすると、摩擦係合時に鳴き
（ブレーキ鳴き）が発生するという不具合が生じた。本
発明者は、前記の知見と合わせて、前記の裏板側の摩擦
材に、摩擦面側の摩擦材のカシューダストをゴム粉末に
置換えて使用することによって、この鳴きの発生が有利
に軽減できることも見出した。

【００１１】そこで、本発明は、摩擦材の他の特性に影
響を与えることなく、耐亀裂性を向上することができ、
しかも鳴きの発生を軽減することができる摩擦材の提供
を課題とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１にかかる発明の
摩擦材は、繊維基材、樹脂結合剤、カシューダスト及び
その他の充填剤を含む摩擦面側摩擦材層と、耐熱強度の
強い樹脂を結合剤とし、カシューダストの少なくとも一
部をゴム粉末に置換えた他は摩擦面側摩擦材層と同じ組
成である裏板側摩擦材層とを具備するものである。

【００１３】ここで、裏板側摩擦材層に使用する樹脂結
合剤としては、耐熱強度の強い、例えば、ポリイミド樹
脂等を使用することもできるが、摩擦面側摩擦材層と同
系統の樹脂を使用することが、両層の境界面での接着強
度を低下させないためにも好ましい。

【００１４】即ち、請求項２にかかる発明の摩擦材は、
請求項１における摩擦面側摩擦材層の樹脂結合剤と裏板
側摩擦材層の樹脂結合剤が、変性化合物の種類または有
無が相互に異なるフェノール系樹脂からなるものであ
る。

【００１５】そして、この場合、裏板側摩擦材層に樹脂
結合剤として使用するフェノール系樹脂は、変性によっ
て耐熱強度を強くしたものが好ましい。そのような変性
化合物としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレ
ン等の芳香族炭化水素とホルムアルデヒド等のアルデヒ
ド類を強酸性下で反応させて得られた芳香族炭化水素の
樹脂状化合物等を挙げることができる。

【００１６】また、この摩擦材において、裏板側摩擦材
層は、熱履歴後に亀裂が発生しやすい部分範囲を含む十
分な厚さのものとして形成される。しかし、余り厚くす
ると、摩擦面側摩擦材層の有効使用量が減少することに
なる。このため、裏板側摩擦材層の厚さは、摩擦材全体
の５〜３０％程度であることが実用上一般に好ましい。
ただし、これは限定的なものではなく、この範囲以外の
厚さとすることも可能である。

【００１７】また、裏板側摩擦材層に配合するゴム粉末
は摩擦面側摩擦材層のカシューダストに置換えた分量で
配合されるが、その配合量は摩擦材中に３容量％以上で
配合されることが、鳴きの発生を十分に軽減するために
は好ましい。このため、カシューダストの全分量がゴム
粉末に置換えられることがより好ましい。また、この場
合、裏板側摩擦材層の厚さが大きい程、鳴きの発生をよ
り軽減することができる。

【００１８】なお、摩擦材を形成する繊維基材、充填剤
は、従来と同様である。即ち、繊維基材としては、ガラ
ス繊維、ロックウール、シリケート繊維、アルミナ繊
維、カーボン繊維、チタン酸カリウム繊維、スラグウー
ル等の無機繊維、スチール繊維、ステンレススチール繊
維、銅繊維等の金属繊維、アラミド繊維、ノボロイド繊
維、ナイロン繊維、レーヨン繊維等の有機繊維等を挙げ
ることができる。そして、これらは単独で、または適宜
組み合わせて、摩擦材の具体的種類または用途に応じて
使用することができる。

【００１９】また、充填剤としては、硫酸バリウム、炭
酸カルシウム等の体質充填剤、グラファイト、二硫化モ
リブデン等の固体潤滑剤、等を使用でき、また、必要に
応じて、シリカ等のアブレッシブ剤、或いはその他の摩
擦調整のための添加剤等を使用することもできる。な
お、摩擦面側摩擦材層の樹脂結合剤としては、フェノー
ル系樹脂以外にも適宜のものを使用することができる。

【００２０】そして、本発明の摩擦材は、このような材
料から従来と同様の方法によって、例えば、予備成形
し、次いで加熱加圧成形することによって製造すること
ができる。この場合、摩擦面側摩擦材層と裏板側摩擦材
層とは、別個に予備成形した後、加熱加圧成形時に一体
に形成することもできるが、予備成形の段階で一体に成
形することが好ましい。それによって、摩擦面側摩擦材
層と裏板側摩擦材層とが、より良好に接合され、一体化
される。

【００２１】

【作用】請求項１にかかる発明においては、裏板側摩擦
材層の樹脂結合剤として耐熱強度の強い樹脂を用いてい
るので、裏板側摩擦材層は耐熱接着強度が高く、耐亀裂
性が高められている。このため、亀裂は主に裏板に近い
部分で発生するので、摩擦材の耐亀裂性を向上すること
ができる。そして、裏板側摩擦材層によって耐亀裂性を
向上することができるので、摩擦面側摩擦材層は任意の
組成とすることができ、それによって、耐亀裂性以外の
特性を維持することができる。

【００２２】また、裏板側摩擦材層は、樹脂結合剤の種
類と、カシューダストとゴム粉末との差異を除いて摩擦
面側摩擦材層と同じ組成であるため、熱膨張、収縮特性
において摩擦面側摩擦材層と実質的に差異がない。この
ため、裏板側摩擦材層と摩擦面側摩擦材層との間に亀裂
が生じることはない。

【００２３】更に、裏板側摩擦材層には、摩擦面側摩擦
材層のカシューダストに置換えられてゴム粉末が含まれ
ているので、その振動減衰効果によって、鳴きの発生が
軽減される。

【００２４】請求項２にかかる発明においては、請求項
１における摩擦面側摩擦材層の樹脂結合剤と裏板側摩擦
材層の樹脂結合剤が、変性化合物の種類または有無が相
互に異なるフェノール系樹脂からなるので、同系統の樹
脂であることによって、両層の境界面での十分な接着強
度を得ることができる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明をブレーキパッドに適用した実
施例により説明する。

【００２６】〈摩擦材の組成〉図１は実施例及び比較例
における摩擦材の配合組成を示すものである。

【００２７】図１のように、摩擦材の配合組成は、配合
Ａ〜Ｅの５通りである。また、この組成中の結合剤とし
ては、以下に述べるように樹脂ａ、樹脂ｂ、及び樹脂ｃ
の３種類が使用されている。

【００２８】ここで、繊維基材としてはアラミド繊維、
チタン酸カリウム繊維、ロックウールを用いた。

【００２９】また、結合剤としては、フェノール系樹脂
を用い、変性化合物を変えた以下の樹脂ａ、樹脂ｂ、及
び樹脂ｃを用いた。

【００３０】樹脂ａ：アルキルベンゼンカシュー変性フ
ェノール樹脂 樹脂ｂ：キシリレン変性フェノール樹脂 樹脂ｃ：オイル変性フェノール樹脂 充填剤としては、黒鉛、カシューダスト、ゴム粉末、マ
イカ、消石灰、硫酸バリウム、及び銅粉、銅繊維を用い
た。ここで、カシューダストとゴム粉末とは、組成Ａ〜
Ｅにおいていずれか一方かまたは両方に配合されている
が、これらの合計量は組成Ｂを除いて１２容量％とされ
ている。

【００３１】〈ブレーキパッドの作成〉上述の摩擦剤の
配合組成の組成Ａ〜Ｅのいずれかに、結合剤として樹脂
ａ〜ｃのいずれかを組み合わせ、それにしたがって調製
した混合物を予備成形した後、熱処理を行い、実施例１
〜実施例４及び比較例１〜比較例４のブレーキパッドを
作成した。

【００３２】なお、熱処理の条件は温度１６０℃、圧力
４００ｋｇ／ｃｍ² で１０分間熱成形し、次いで温度２
５０℃で１２０分間熱処理を行うものである。

【００３３】作成したこれらの実施例及び比較例のブレ
ーキパッドの構成を図２に示す。

【００３４】図２のように、実施例１〜実施例４は摩擦
面側摩擦材層（Ｓ層）と裏板側摩擦材層（Ｔ層）の二層
から成形されたブレーキパッドである。そして、実施例
１〜実施例４のＳ層の配合組成は組成Ａ及び結合剤は樹
脂ａであり、Ｔ層の配合組成は実施例１及び実施例３が
組成Ｃ、実施例２が組成Ｄ、実施例４が組成Ｅであり、
結合剤に関してはいずれも樹脂ｂである。

【００３５】比較例１〜比較例４は、一層から成形され
たブレーキパッドである。

【００３６】比較例１及び比較例２は、配合組成はいず
れも組成Ｂであり、結合剤に関しては比較例１が樹脂
ａ、比較例２が樹脂ｂである。

【００３７】比較例３及び比較例４は、配合組成はいず
れも組成Ａであり、結合剤に関しては比較例３が樹脂
ａ，比較例４が樹脂ｃである。

【００３８】なお、Ｔ層の厚み（％）は、摩擦材の全厚
み（α）に対するＴ層の厚み（β）（β／α％）であ
る。

【００３９】〈評価試験〉以上の実施例及び比較例の各
ブレーキパッドについて、それらの熱履歴後の亀裂、鳴
き発生、フェード時の最小摩擦係数μについて試験し
た。この結果を図２の下段に示す。

【００４０】熱履歴後の亀裂は、ＰＤ５１−１８Ｖ型キ
ャリパブレーキを使用し、イナーシャ５．５ｋｇ・ｆ・
ｍ・ｓ² の条件下でＪＡＳＯ−Ｃ４０６−８２に準じて
の第１フェード及び第２フェード実施後のパッドの状態
を調べ、以下の基準に準じて評価した。

【００４１】○：亀裂無し △：亀裂やや有り ×：亀裂有り 鳴き発生は、車速１０〜５０ｋｍ／ｈ、液圧２〜４０ｋ
ｇ／ｃｍ² 、温度５０〜２００℃におけるブレーキパッ
ドの鳴き発生の状態を調べ、以下の基準に準じて評価し
た。

【００４２】○：鳴き発生無し △：鳴き発生やや有り ×：鳴き発生有り 最小摩擦係数μは、前述の熱履歴試験における第１フェ
ード及び第２フェード時のものである。

【００４３】〈試験結果〉図２のように、裏板側の摩擦
材層（Ｔ層）に耐熱強度が優れた樹脂ｂを用いた実施例
１〜４では、いずれも熱履歴後の亀裂の発生がないもの
であった。また、これらの実施例１〜４においては、比
較例３との対比からよく分かるように、Ｔ層にゴム粉末
が含まれているために、いずれも鳴き発生に関して向上
効果が見られる。ただし、実施例３，４の結果から、鳴
き発生を十分に減少させるためには、Ｔ層にゴム粉末が
十分に含まれることが必要であることがわかる。

【００４４】以上、本発明の摩擦材については主にブレ
ーキパッドを例として説明したが、本発明の実施はこれ
に限定されるものではなく、ドラムブレーキのライニン
グ、或いはクラッチフェーシングなど、種々の摩擦材に
適用することができる。

【００４５】

【発明の効果】以上のように、請求項１にかかる発明の
摩擦材は、繊維基材、樹脂結合剤、カシューダスト及び
その他の充填剤を含む摩擦面側摩擦材層と、耐熱強度の
強い樹脂を結合剤とし、カシューダストの少なくとも一
部をゴム粉末に置換えた他は摩擦面側摩擦材層と同じ組
成である裏板側摩擦材層とを具備するものである。

【００４６】したがって、摩擦材を２層構造とし、熱履
歴によって亀裂（割れ）が発生しやすい裏板側を、耐熱
強度の強い樹脂を結合剤とする耐亀裂性の摩擦材として
いるので、摩擦面側摩擦材層で必要な摩擦材特性を維持
することができる一方、耐亀裂性を向上することができ
る。また、摩擦面側摩擦材層と裏板側摩擦材層とは、樹
脂結合剤の種類と、カシューダストとゴム粉末との差異
において異なる他は同じ組成とされているため、両層の
間には熱膨張、収縮特性の差が実質的になく、このた
め、両層間に新たに亀裂が生じることもない。更に、裏
板側摩擦材層には摩擦面側摩擦材層のカシューダストと
置換えられてゴム粉末が含まれているため、その振動減
衰作用により、鳴きの発生が防止される。

【００４７】また、請求項２にかかる発明の摩擦材は、
請求項１における摩擦面側摩擦材層の樹脂結合剤と裏板
側摩擦材層の樹脂結合剤が、変性化合物の種類または有
無が相互に異なるフェノール系樹脂からなるものであ
る。

【００４８】したがって、摩擦面側摩擦材層と裏板側摩
擦材層の樹脂結合剤として同系統のものを使用し、変性
化合物の種類または有無だけが相互に異なるフェノール
系樹脂を使用しているので、両層間の接合性がよく、ま
た硬化温度が同程度であるために一体成形を容易に行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施例及び比較例のブレーキパ
ッドの製造に使用した摩擦材の組成を示す表図である。

【図２】図２は本発明の実施例及び比較例のブレーキパ
ッドの構成と評価試験結果を示す表図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 繊維基材、樹脂結合剤、カシューダスト
   及びその他の充填剤を含む摩擦面側摩擦材層と、 耐熱強度の強い樹脂を結合剤とし、前記カシューダスト
   の少なくとも一部をゴム粉末に置換えた他は前記摩擦面
   側摩擦材層と同じ組成である裏板側摩擦材層とを具備す
   ることを特徴とする摩擦材。
2. 【請求項２】 前記摩擦面側摩擦材層の樹脂結合剤と前
   記裏板側摩擦材層の樹脂結合剤は、変性化合物の種類ま
   たは有無が相互に異なるフェノール系樹脂からなること
   を特徴とする請求項１記載の摩擦材。