JPH0772575B2 - 摩擦材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば自動車のブレーキパッド、ブレーキラ
イニング、クラッチフェーシングとして使用される摩擦
材に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、自動車のブレーキパッド、ブレーキライニング、
クラッチフェーシング等に使用される摩擦材の基材とし
てアスベストが多く使用されている。しかしアスベスト
が人体に有害であるという報告が出されてからは、アス
ベストを含まない摩擦材の研究がなされている。その多
くは基材としてガラス繊維や金属繊維、耐熱性有機繊維
を使うものである。

ガラス繊維を基材とした摩擦材は、特開昭55−29580号
公報に開示されている。同公報に開示された摩擦材は、
開繊されたガラス繊維を他の材料とともに熱硬化性樹脂
に混練し加熱、加圧成形している。ところが、このよう
に開繊されたガラス繊維を使用していると、繊維自体の
強度が低下し、加圧成形時に折れてしまい、基材繊維と
しての役割を果たさないことになり、延いては摩擦材の
剪断強度が低下してしまう。また摩耗が増大することに
もなる。

このような点を改良するため、ガラス繊維をチョップド
ストランドのままで用いた摩擦材が特開昭58−7475号公
報に開示されている。この摩擦材は、上記欠点は解消さ
れる方向にあるが、ブレーキとして用いた場合、性能が
不充分である。特に、露結が生じやすいとき、例えば朝
一番や、雨あがり後、ブレーキをかけると衝撃的に制動
されたり、異常音が発生したりする。俗に云われるカッ
クンブレーキ、ブレーキ鳴きを生じ、運転者に不快感を
与える。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は上記に鑑みてなされたもので、人体に無害の材
料を使い、剪断強度や耐摩耗性が十分にあり、しかも衝
撃的な制動や異常音の発生がない摩擦材を提供しようと
するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、ガラス繊維を用いた摩擦材について鋭意
研究を続けた結果、以下の知見を得た。摩擦材の基材繊
維としてガラス繊維をチョップドストランドのままで使
用する場合、チョップドストランドを構成するフィラメ
ント（短繊維）の繊維長および束ねる本数により、摩擦
材の諸性能が大幅に変化する。すなわち、ガラス繊維の
長さが短すぎると必要な剪断強度が得られず、逆に長す
ぎると加圧成形時にガラスのバックラッシュで、摩擦材
が割れてしまうことがある。また収束本数が少なすぎる
と必要な剪断強度が得られず、逆に多すぎるとガラス繊
維が形成する大きな気孔のために衝撃的な制動や異常音
の発生が生じやすい。

上記知見の下になされた本発明の摩擦材は、ガラス繊維
５〜30重量％を基材繊維とし、熱硬化性樹脂および摩擦
調整剤とを含み、そのガラス繊維は繊維長１〜3mmの短
繊維50〜200本をガラス繊維の重量に対して0.5重量％以
上の酢酸ビニルで固めたチョップドストランドで構成し
ている。

基材繊維として上記ガラス繊維以外に有機繊維（例えば
レーヨン、コットン）、耐熱性有機繊維（例えば芳香族
ポリアミド繊維、ノボロイド繊維）、無機繊維（例えば
ロックウール、炭素繊維、スチールファイバや真鍮ファ
イバ、銅ファイバ等の金属繊維）を混在させてもよい。
熱硬化性樹脂としては、例えばフェノール系樹脂、エポ
キシ系樹脂、メラミン系樹脂などである。摩擦調整剤は
有機および無機粉末配合剤で、例えばカシューダスト、
グラファイト、金属硫化物（二硫化モリブデン、三硫化
アンチモン、硫化鉛等）、金属酸化物（酸化ジルコニウ
ム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化硅素
等）、金属粉（銅粉、真鍮粉、亜鉛粉等）で単数種また
は複数種混合して用いられる。

なおガラス繊維は繊維径３〜15μｍが好ましく、また他
の繊維や熱硬化性樹脂、摩擦調整剤と混合する時、スト
ランドが構成するフィラメントの状態に開繊しない程度
の結束力をもたせるため、接着剤が付着している。接着
剤は、酢酸ビニルが好ましく、ガラス繊維に対して0.5
重量％程度以上付着していないと開繊してしまう。

〔作用〕

チョップストランドは、適量な酢酸ビニルで固めてある
ため、開繊がないし、また、酢酸ビニルの適度な可撓性
により弾性がある。繊維基材はガラス繊維５〜30重量％
を含むため、強度が得られ摩擦材が摩耗しにくい。５重
量％程度より少ないと剪断強度が不足し、30重量％程度
を越すと摩耗性が著しく増大する。ガラス繊維の長さが
1mm以上あるため剪断強度の為に一層好ましく、3mm以下
にして長すぎないため加圧成形時におけるガラス繊維の
バックラッシュを生じることもない。ガラス繊維の束ね
る本数が50本〜200本にしてあるため、剪断強度が不足
することがない。またガラス繊維の形成する気孔がさほ
ど大きくなることがないので、露結が生じやすいときに
起りやすい衝撃的な制動や異常音の発生がない。

〔実施例〕

以下、本発明を適用する摩擦材としてブレーキ摩擦材を
製造し、その性能試験をした実施例を詳細に説明する。

実施例のブレーキ摩擦材は、従来から知られた、いわゆ
るモールド法で製造できる。先ず所定量の繊維基材と熱
硬化性樹脂と摩擦調整剤を混合機で約15分間混合する。
その混合材料を加圧型内に入れ、常温のまま、300Kg/cm
²で１分間加圧して予備成形する。この予備成形物をホ
ットプレス型に入れて150℃、300Kg/cm²で10分間加圧し
て加熱成形する。それを250℃で３時間熱処理してアフ
タキュアが完了する。そして平面研磨機で所定の厚みに
研磨し、ブレーキ摩擦材が出来上がる。

下記の表の実施例１〜実施例５および比較例６〜比較例
12には、上記方法により試作したブレーキ摩擦材の各成
分の配合組成（重量％）が示してある。実施例１〜実施
例５は本発明を適用した配合組成であり、比較例６〜比
較例12は本発明を適用外の配合組成である。

表中の耐熱性有機繊維は芳香族ポリアミド繊維、無機繊
維は真鍮繊維、熱硬化性樹脂はフェノール樹脂、摩擦調
整剤はカシューダストと銅粉を用いた。

なお比較例７の組成では、使用したガラス繊維が長すぎ
る（6mm）ため、加圧成形時にガラスのバックラッシュ
で摩擦材が割れて成形が不可能であった。

表の各例の配合によって得たブレーキ摩擦材についてテ
ストピース（寸法４×10×300mm）を切り出し、加圧試
験機にて長手方向（300mm）の両端を保持し、その中心
部に10mm巾方向から加圧して剪断強度を求める。その結
果が第１図に示してある。同図から解るように、ガラス
繊維を使い、その繊維長が１〜3mmで収束本数が50本以
上の摩擦材実施例１〜実施例５および比較例９・比較例
12）は剪断強度が優れている。

各例の摩擦材についてブレーキダイナモメータ試験機で
摩耗試験をした。摩耗試験方法は、JASO−C427−83に準
じて行った。試験条件は以下の通りである。ブレーキ型
式:PD51s、ディスクロータ:18mmベンチレーテッドタイ
プ、イナーシャ（負荷）：5.0Kgms²。摩耗試験の結果は
第２図のグラフに示してある。このグラフに示されるよ
うに、実施例１〜実施例５および比較例９の摩擦材は、
他の例１の摩擦材よりも耐摩耗性が良い。

また衝撃的な制動（カックンブレーキ現象）についても
ブレーキダイナモメータ試験機で試験を行った。試験条
件は以下の通りである。ブレーキ型式:PD51s、ディスク
ロータ:18mmベンチレーテッドタイプ、イナーシャ（負
荷）：4.5Kgms²。試験機に摩擦材サンプルを取り付け、
制動初速度Vo＝65Km/h、制動減速度α＝0.35Gにて制動
前のロータ温度120℃で200回すり合わせを行う。その
後、ディスクロータ温度を30℃まで冷却し、ロータの両
面に蒸留水を2ml滴下し、ロータ面に均一な水の膜を形
成する。そのような条件下で制動初速度Vo＝50Km/h、制
動減速度α＝0.2G、制動前ブレーキ温度30℃で10回制動
し、その時の摩擦係数μを求める。結果は第３図のグラ
フに示してある。このグラフに示されるように、実施例
１〜実施例５の摩擦材の摩擦係数μは安定しているが、
比較例９の摩擦材の摩擦係数μは変化が大きく衝撃的な
制動がかかる。また実施例１〜実施例５の摩擦材はブレ
ーキ鳴きが無かったが、比較例９の摩擦材はかなりブレ
ーキ鳴きがあった。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明を適用した摩擦材は、剪断
強度や耐摩耗性が十分にあり、露結が生じやすいときで
も衝撃的な制動や異常音の発生がない。しかも健康に有
害で使用が制限されつつあるアスベストを含んでいな
い。このように本発明の摩擦材は要求に適合した優れた
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は剪断強度試験結果を示す図、第２図は耐摩耗性
試験結果を示す図、第３図は摩擦係数μの変化を示す図
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガラス繊維５〜30重量％を基材繊維とし、
   熱硬化樹脂および摩擦調整剤とを含み、該ガラス繊維は
   繊維長１〜3mmの短繊維50〜200本を束ねてガラス繊維の
   重量に対して0.5％以上の酢酸ビニルで固めたチョップ
   ドストランドであることを特徴とする摩擦材。