JPH08219208A - フェーシング摩擦材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐摩耗性、μ−Ｖ特性に優れたフェーシング
摩擦材を提供する。 【構成】 金属芯板の表面に、摩擦材、無機質微粒子の
摩擦調整材、及び、ポリアミドイミド系樹脂の有機質バ
インダーを含む摩擦層を形成してなるフェーシング摩擦
材。摩擦材としてカーボンファイバーとアラミド繊維を
併用する。摩擦材の含有量は５〜６０重量％、摩擦調整
材の含有量は１〜１０重量％。 【効果】 カーボンファイバーとアラミド繊維との組み
合せで、繊維類を多量に配合して強固な三次元の繊維の
からみ合い構造を形成すると共に、油の移動が可能な隙
間を形成する。摩擦調整材は、摩擦係数の安定化に有効
に機能する。ポリアミドイミド系樹脂は、摩擦材の繊維
類及び摩擦調整材の無機質微粒子を十分に強固に固定す
ることができ、芯板との接着性、耐熱性にも優れる。こ
れらの効果の相乗作用により、摩擦性能、耐摩耗性に優
れ、μ−Ｖ特性にも優れたフェーシング摩擦材を実現す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はフェーシング摩擦材及び
その製造方法に係り、特に、機械、家電機器等の耐摩耗
材料、自動車等の摩擦用フェーシング材など、摩擦機構
を有する装置の摩擦部材として有用なフェーシング摩擦
材及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の摩擦材料は、一般に、摩
擦性能を奏するフィラーやファイバーを含む組成物を抄
造又はロール、プレス成形によりシート状にしたべーパ
ー系の摩擦材を芯板となる金属板材に接着して製造され
ている。

【０００３】また、フィラーやファイバーを含むコーテ
ィング液を芯板となる金属板材に塗布して摩擦層を形成
したフェーシング材も提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のペーパー系
摩擦材を用いた摩擦材料では次のような欠点がある。

【０００５】 従来のペーパー系の摩擦材は、耐摩耗
性や耐熱性に劣り、最近の高性能なスペック仕様に適応
する特性を示さない。 摩擦材自体についても、フィラーやファイバーの添
加、混合状態が均一でなく、安定した性状の摩擦材を得
ることが難しい。 鉄系金属板材を芯板とする摩擦材料では、油の急速
な移動を確保するために、芯板に多くの油溝を形成する
必要があり、加工が容易でない上に、加工コストも高く
つき、工業材料として問題がある。

【０００６】 摩擦特性においても十分ではない。

【０００７】 フェーシング系の摩擦材では、すべり
速度（Ｖ）と摩擦係数（μ）との関係で、すべり速度が
大きい程、摩擦係数も大きくなること（以下、この特性
を「μ−Ｖ特性」と称す。）が必要条件である。従来の
ペーパー系の摩擦材は、このすべり速度と摩擦係数の関
係では比例関係にあるが、耐摩耗性が悪く、苛酷な使用
条件では実用困難である。 摩擦材と芯板との接着工程が煩雑で摩擦材の剥離の
問題もある。

【０００８】一方、コーティングにより摩擦層を形成し
たフェーシング材では、摩擦材の接着工程や剥離の問題
がない上に、耐摩耗性も優れているが、すべり速度と摩
擦係数の関係では、すべり速度が大きくなっても摩擦係
数が期待した程大きくならず、時には減少傾向を示すこ
ともあるという問題があった。

【０００９】本発明は上記従来の問題点を解決し、耐摩
耗性、摩擦特性に優れたコーティング系のフェーシング
摩擦材であって、特にμ−Ｖ特性にも優れたフェーシン
グ摩擦材及びその製造方法を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１のフェーシング
摩擦材は、金属芯板の表面に、摩擦材、無機質微粒子よ
りなる摩擦調整材及びポリアミドイミド系樹脂よりなる
有機質バインダーを含む摩擦層を形成してなるフェーシ
ング摩擦材であって、該摩擦材はカーボンファイバー及
びアラミド繊維であり、摩擦層中の摩擦材の含有量が５
〜６０重量％で、摩擦調整材の含有量が１〜１０重量％
であることを特徴とする。

【００１１】請求項２のフェーシング摩擦材の製造方法
は、請求項１に記載のフェーシング摩擦材を製造する方
法であって、カーボンファイバーとアラミド繊維と無機
質微粒子とをポリアミドイミド系樹脂に混合してコーテ
ィング液を調製し、このコーティング液を金属芯板に塗
布することを特徴とする。

【００１２】以下に本発明を詳細に説明する。

【００１３】本発明において、芯板を構成する金属材料
としては、特に制限はなく、本発明はあらゆる金属材料
製芯板に適用可能であるが、好ましくは、従来一般に用
いられている安価な鉄合金、或いは、軽量なアルミニウ
ム合金等が挙げられる。

【００１４】本発明においては、このような金属芯板の
摩擦層形成面に、必要に応じて、スリット加工を施した
後、後述の方法により摩擦層を形成する。金属芯板にス
リット加工を施すことにより、実使用時の摩擦摺動に際
し、油中での油の供給や排除を適切に行うことができる
ようになる。

【００１５】また、このような金属芯板は、その摩擦層
形成面に必要に応じてブラスト処理等を施して、表面粗
さを高めておくことにより、この面にコーティングする
摩擦層の接着強度を高めることができる。

【００１６】本発明においては、摩擦材としてカーボン
ファイバーとアラミド繊維とを組み合わせて用いる。用
いるカーボンファイバーとしては、平均直径６〜１０μ
ｍ，平均長さ２０〜１００μｍ程度のものが好適に使用
される。また、アラミド繊維としては、平均直径５〜１
５μｍで平均長さが数ｍｍ〜３０ｍｍ程度のものが好適
に使用される。

【００１７】このようなカーボンファイバーとアラミド
繊維とは任意の割合で用いることができ、このようにカ
ーボンファイバーとアラミド繊維とを併用することによ
り、摩擦材としてのカーボンファイバー及びアラミド繊
維を多量に配合することができる。

【００１８】本発明において、摩擦層中の、カーボンフ
ァイバー及びアラミド繊維よりなる摩擦材の配合量は５
〜６０重量％の範囲とする。摩擦材の割合が５重量％未
満では、形成される摩擦層の耐久性が十分でない。本発
明では、カーボンファイバー及びアラミド繊維の併用に
より６０重量％までの多量の摩擦材の配合が可能となる
が、６０重量％を超える配合量ではコーティング液の均
一分散性、塗布性が劣るものとなる。特に、本発明にお
いてはカーボンファイバー及びアラミド繊維を合計で３
０〜６０重量％の多量配合とするのが有利である。

【００１９】なお、前述の如く、カーボンファイバーと
アラミド繊維との配合は任意の割合とすることができる
が、好ましくはカーボンファイバーに対してアラミド繊
維１〜３重量倍である。

【００２０】一方、摩擦調整材としては、カーボン、ア
ルミナ、二硫化モリブデン、シリカ、炭酸カルシウム等
の無機質微粒子の１種又は２種以上を用いることができ
る。これらの摩擦調整粒子は、二硫化モリブデン微粒子
であればその平均粒径が５〜２０μｍ、アルミナ微粒子
であればその平均粒径が０．１〜１０μｍ、カーボン微
粒子であればその平均粒径が１０〜５０μｍであること
が好ましい。

【００２１】このような摩擦調整材の摩擦層中の割合
は、１〜１０重量％となるように用いるのが好ましい。
摩擦調整材の割合が１重量％未満では、その配合効果が
十分に得られず、１０重量％を超えると均一分散混合が
困難になるなどの不具合を生じる。

【００２２】本発明においてはこれらの添加材のバイン
ダー樹脂としてポリアミドイミド樹脂を用いるが、ポリ
アミドイミド樹脂は、摩擦材や摩擦調整材を安定かつ強
固に固定し、しかも、芯板と強力に接着する上に、耐熱
強度にも優れるため、摩擦層のバインダー樹脂として好
適である。

【００２３】本発明の方法においては、上記の各成分を
所定の割合で十分に均一分散混合してペースト状のコー
ティング液を調製し、このコーティング液を前記芯板の
表面に塗布する。本発明では、前述の如く、摩擦材とし
ての繊維類を多量に配合することができるが、摩擦材の
多量配合により、コーティング液の粘性が高くなった場
合、スプレー法では塗布できない。十分に高粘性のコー
ティング液の場合には、ローラー法或いはこれに準ずる
方法で塗布するのが好ましい。

【００２４】コーティング後は、バインダー樹脂と芯板
との接着性、バインダー樹脂と各種添加材との接着性を
高めると共に、摩擦層の強度を高めるために、２００〜
３００℃で１０〜６０分程度焼成する。

【００２５】本発明においては、このようにして得られ
る摩擦層の厚さが１００〜５００μｍとなるようにする
のが好ましいが、ローラー法等の塗布法では、１００〜
５００μｍの塗布厚さに塗布するのが困難であることか
ら、５００〜１０００μｍ程度に塗布して焼成した後、
表面を研削して１００〜５００μｍの厚さに仕上げるの
が有利である。形成される摩擦層の厚さが１００μｍ未
満では、十分な摩擦特性が得られず、５００μｍを超え
ても摩擦特性に差異はなく、徒らに摩擦層の厚さが厚く
なり好ましくない。

【００２６】

【作用】本発明者は、コーティング系のフェーシング摩
擦材にμ−Ｖ特性、即ち、摩擦係数がすべり速度の増大
と共に上昇傾向を維持する特性を発現させるべく、コー
ティング液の添加材や製造方法について種々検討を重ね
た結果、フェーシング摩擦材の摩擦層の表面状態や層構
造が、μ−Ｖ特性に大きく影響を及ぼしていること、摩
擦層の表面状態としては凹凸が適度にあり、しかも、摩
擦層はこの表面から内部へ向って多孔質であることがμ
−Ｖ特性の改善に重要な要件となることを知見した。

【００２７】即ち、フェーシング摩擦材として望まれる
摩擦特性を得るためには、摩擦層表面から速やかに潤滑
油分を排除できること、摩擦層自体に若干の弾性変形が
あること、表面の耐摩耗、引張強度が大きいことが必須
条件となる。このうち、潤滑油の排除には従来のスリッ
ト加工と、本発明に係る多孔性付与がある。

【００２８】本発明においては、摩擦層を多孔質とする
ことにより、高すべり速度時に摩擦面の潤滑油分を急速
に摩擦層の内部へと移動させ、これにより、摩擦面の摩
擦係数を低下させることなく、良好なμ−Ｖ特性を確保
する。

【００２９】ところで、コーティング系の摩擦層の形成
に当り、得られる摩擦層の耐摩耗性及び摩擦係数の確保
のためには、従来より用いられているカーボンファイバ
ーや無機フィラーである二硫化モリブデン、炭素粉、ア
ルミナ微粒子で十分な特性を得ることができる。また、
これらを強固に固定する耐熱性及び耐摩耗性に富んだ樹
脂としてポリアミドイミド樹脂は極めて有効である。

【００３０】本発明者らは、このように耐摩耗性、摩擦
係数、耐熱性等に優れたコーティング系の摩擦層に、更
に、μ−Ｖ特性等の性能の改善を図るべく、摩擦層の多
孔質化と共に、高強度繊維類を十分多量にしかも均一に
配合することを考えた。

【００３１】この高強度繊維類の多量配合のための手段
として、本発明においては、カーボンファイバーとアラ
ミド繊維とを併用する。このようにカーボンファイバー
とアラミド繊維とを併用することにより、従来不可能で
あった長繊維類の多量配合が可能となると共に、カーボ
ンファイバーとアラミド繊維との配合比や塗布層の厚さ
についても任意に制御することが可能になった。

【００３２】本発明におけるカーボンファイバーとアラ
ミド繊維との併用による作用効果は次の通りである。

【００３３】即ち、カーボンファイバーは短繊維で剛性
が大きく、カーボンファイバー単味では多量配合は不可
能であるが、これにアラミド繊維を併用することによ
り、混合の自由度が高められ、多量配合が可能となる。

【００３４】これは、カーボンファイバーとアラミド繊
維とを併用した場合、異種の繊維が三次元的にからみ合
うことによるものであり、本発明では、このようにカー
ボンファイバーとアラミド繊維とがからみ合い、かつ、
バインダーであるポリアミドイミド系樹脂により強固に
固定されて高強度摩擦層を形成する。また、この三次元
的なからみ合いで摩擦層に微細な隙間が形成され、油の
移動が可能となり、摩擦特性が向上する。

【００３５】本発明では、 カーボンファイバーとアラミド繊維との組み合せ
で、繊維類を多量に配合して強固な三次元の繊維のから
み合い構造を形成すると共に、油の移動が可能な隙間を
形成する。 摩擦調整材は、摩擦係数の安定化に有効に機能す
る。 ポリアミドイミド系樹脂は、摩擦材の繊維類及び摩
擦調整材の無機質微粒子を十分に強固に固定することが
でき、芯板との接着性、耐熱性にも優れる。といった効
果の相乗作用により、摩擦性能、耐摩耗性に優れ、μ−
Ｖ特性にも優れたフェーシング摩擦材を実現する。

【００３６】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。

【００３７】実施例１，２ 鉄板（厚さ１．８ｍｍ）を内径５０ｍｍ，外径８０ｍｍ
のリング形状に切断した。この芯板の表面に表１に示す
配合のコーティング液をローラー法により約１ｍｍの厚
さに塗布した後、３００℃まで３０分で昇温し、この温
度に３０分間保持してベーキングすることにより固化さ
せ、その表面を研削して厚さ５００μｍの摩擦層を形成
した。

【００３８】なお、カーボンファイバーとしては繊維径
６〜１０μｍ，繊維長さ５０〜１００μｍのものを、ア
ラミド繊維としては繊維径１００〜１５０μｍ，繊維長
さ５〜２０ｍｍのものを用いた。また、摩擦調整材とし
て用いた二硫化モリブデン微粒子は平均粒径１０μｍで
あり、カーボン微粒子（グラファイトフィラー）の平均
粒径は４０μｍであり、アルミナ微粒子の平均粒径は
１．０μｍである。

【００３９】得られたフェーシング摩擦材を用いて摩耗
量（Ｓ４５Ｃ鋼の円盤材を相手材として５００分又は１
０００分，５０ＲＰＭの速度で摺動テストしたときの摩
耗量）及びμ−Ｖ特性（ＳＡＥ型試験機により測定した
すべり速度と摩擦係数との関係）を調べ、結果を表１に
示した。

【００４０】比較例１ 従来のペーパー系フェーシング摩擦材（ペーパー系摩擦
材厚さ５００μｍ）について、上記と同様にして摩耗量
及びμ−Ｖ特性を調べ、結果を表１に示した。

【００４１】

【表１】

【００４２】表１より、本発明のフェーシング摩擦材
は、耐摩耗性に優れ、μ−Ｖ特性も良好であることが明
らかである。

【００４３】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明のフェーシン
グ摩擦材及びその製造方法によれば、 基材芯板と摩擦層との接着性が良く、剥離の問題が
ない。 耐摩耗性に優れている。 μ−Ｖ特性に優れている。 耐熱、耐久性に優れている。 摩擦係数の経時変化がなく長期にわたり安定であ
る。 といった優れた特性を備えるフェーシング摩擦材が提供
される。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０９Ｋ 3/14 ５３０ Ｃ０９Ｋ 3/14 ５３０Ｈ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属芯板の表面に、摩擦材、無機質微粒
   子よりなる摩擦調整材及びポリアミドイミド系樹脂より
   なる有機質バインダーを含む摩擦層を形成してなるフェ
   ーシング摩擦材であって、 該摩擦材はカーボンファイバー及びアラミド繊維であ
   り、 摩擦層中の摩擦材の含有量が５〜６０重量％で、摩擦調
   整材の含有量が１〜１０重量％であることを特徴とする
   フェーシング摩擦材。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のフェーシング摩擦材を
   製造する方法であって、カーボンファイバーとアラミド
   繊維と無機質微粒子とをポリアミドイミド系樹脂に混合
   してコーティング液を調製し、このコーティング液を金
   属芯板に塗布することを特徴とするフェーシング摩擦材
   の製造方法。