JPH0854037A

JPH0854037A - 非石綿系摩擦材

Info

Publication number: JPH0854037A
Application number: JP18936894A
Authority: JP
Inventors: Yukinori Yamashita; 幸典山下
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1994-08-11
Filing date: 1994-08-11
Publication date: 1996-02-27

Abstract

(57)【要約】【目的】強度低下を招かずに低周波ブレーキノイズを
低減した非石綿の摩擦材を提供する。【構成】石綿以外の繊維成分と、カーボン、硫酸バリ
ウム、カシューダスト等の粉末充填剤成分とを含有し、
これ等の含有成分を熱硬化性樹の結合剤で固めてある摩
擦材の含有成分の中に、結晶水を有するリン酸カルシウ
ムの繊維、粉末もしくはその両者を含める。これにより
フィラーでノイズを低減する場合の強度低下の問題を生
じさせずに済む。また、結晶水の働きで低周波のブレー
キノイズも効果的に低減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、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
用される非石綿系摩擦材に関する。

【０００２】

【従来の技術】制動やトルク伝達に用いられる摩擦材
は、含有繊維として石綿が使用されてきたが、石綿は人
体への影響が懸念され、その使用が問題視され出したこ
とから、石綿に代わるスチール繊維などを用いた非石綿
系の摩擦材が提供されるようになってきた。

【０００３】摩擦材に対する要求特性のうち、特に重要
なものは、１）摩擦係数が大。２）強度、耐摩耗性に優れる。３）摩擦相手材への攻撃性が小さい。４）ブレーキノイズが少ない。などである。

【０００４】これに対し、非石綿系の摩擦材は、ブレー
キノイズ、特に１ｋＨｚ以下の低周波数のブレーキノイ
ズが発生し易い。このため、特開平３−１８１６２８号
公報は、マイカ、タルク等の平面網状結晶構造を持つフ
ィラーを摩擦材に添加して摺接ノイズの発生を抑えるこ
とを提案している。しかし、摩擦材にこの種のフィラー
を多用すると摩擦材の強度が不足し、亀裂が生じ易くな
るなどの問題が起こる。

【０００５】また、金属短繊維を用いたセミメタリック
系の摩擦材は、強度、耐摩耗性、耐フェード性に優れる
が、この系の摩擦材は高温制動時に発火することがあ
り、しかも、攻撃性が強くて摩擦相手材にダメージを与
える。

【０００６】そこで、特開昭６３−５３３２６号公報に
は、その対策としてリン酸塩繊維をスチール繊維の代替
物とすることを提案している。このリン酸塩繊維の詳細
ははっきりしないが、同公報の実施例に挙げられている
米国モンサント社製のものは、同社の資料によると２Ｃ
ａＯ・Ｎａ₂Ｏ・３Ｐ₂Ｏ₅である。これは、モース硬
度が３〜４と比較的柔らかい繊維であり、摩擦相手材へ
の攻撃性を改善するのに有効である。しかし、低周波ブ
レーキノイズの改善には効果がない。

【０００７】本発明の課題は、この１ｋＨｚ以下の低周
波ブレーキノイズの低減を強度上の問題を生じさせずに
実現することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明においては、石綿以外の繊維成分と、カーボ
ン、硫酸バリウム、カシューダスト等の粉末充填剤成分
とを含有し、これ等の含有成分を熱硬化性樹脂の結合剤
で固めてある摩擦材の含有成分の中に、結晶水を有する
リン酸カルシウムの繊維、粉末もしくはその両者を含ま
せたのである。

【０００９】この結晶水を有するリン酸カルシウムの添
加量の適正値は、繊維としての添加、粉末での添加、両
者を混合して添加のいずれの場合も１〜３０体積％、よ
り好ましくは２〜２０体積％である。

【００１０】このリン酸カルシウムの添加を繊維の形
態、或いは粉末の形態で行うのは、摩擦材中での分布を
均一化するためであり、粉末の場合にはその粒径を０．
１〜５０μｍ、より好ましくは０．５〜１０μｍにする
のが望ましい。また、繊維の場合には、長さＬと直径Ｄ
の比Ｌ／Ｄが５以上で、繊維径が０．１〜２０μｍ程度
のものがよい。

【００１１】また、結晶水を有するリン酸カルシウム繊
維以外の含有繊維成分は、摩擦相手材への攻撃性が小さ
い銅、青銅、黄銅、アルミニウム等の金属繊維、アラミ
ド等の有機繊維、チタン酸カリウム等の無機繊維のいず
れか又はそれ等の組合わせ物を主体にしたものがよい。
摩擦相手材への攻撃性が大きい鉄、ステンレス等の金属
繊維、ガラス、セラミック、スラグウール、ロックウー
ル等の無機繊維も、摩擦係数の調整、耐摩耗性の改善等
に役立つので、摩擦相手材にダメージを与えない僅かな
量であれば、その添加が許容される。

【００１２】繊維成分の総含有量の適正値は１〜６０体
積％、より望ましくは１０〜５０体積％である。

【００１３】繊維と組合わせて添加する粉末充填材成分
の中には、潤滑の必要性に応じて黒鉛、コークス（か焼
コークス、生コークス、メソフェーズ）、非晶質カーボ
ン、カーボンブラック等の各種カーボンの中から選ばれ
た１種或いは複数種を加えることができる。更に潤滑効
果を高めるために硫化アンチモン等の潤滑材を加えるこ
ともでき、また、摩擦特性の調整を目的としてカシュー
ダスト、シリカ、酸化ジルコニウム、ジルコン等のフリ
クションダストを添加することもできる。

【００１４】このほか、繊維成分と粉末充填材成分の結
合剤としては、フェノール樹脂や改質されたフェノール
樹脂などの熱硬化性樹脂を用いる。

【００１５】また、摩擦特性の調整のために、摩擦材に
は適当な量の気孔も持たせる。

【００１６】

【作用】本発明で用いるリン酸カルシウムは、化学組成
がＣａｘ・Ｈｙ・（ＰＯ₄）ｚ又はＣａｘ・（ＰＯ₄）
ｚ−（ＯＨ）ｙで示されるもので（ｘ、ｙ、ｚは自然
数）、これに結晶水が付属している。本発明において
は、その結晶水が重要な役割を果す。即ち、結晶水を含
んでいない前述のリン酸塩繊維等の場合、摩擦相手材へ
の攻撃性を緩和するだけであって低周波ブレーキノイズ
の低減には有効でないが、本発明の摩擦材では、リン酸
カルシウム中の結晶水が摩擦面の特性を変化させ、これ
により低周波のブレーキノイズが小さく抑えられると考
えられる。

【００１７】ここで、粉末又は繊維の形態で加えるリン
酸カルシウムの添加量について、１〜３０体積％が好ま
しいとしたのは、１体積％以下の場合、低周波ブレーキ
ノイズの低減効果があまり現われず、また、３０体積％
を超えると摩擦材の摩擦係数を適正値に納めるのが難し
くなるからである。その含有量が２〜２０体積％であれ
ば、これ等の不具合を確実に回避できる。

【００１８】また、繊維成分の総含有量の適正値につい
て１〜６０体積％、より好ましくは１０〜５０体積％が
よいとしたのは、繊維の添加量が少な過ぎると、摩擦係
数を高め、併せて材料を補強すると云う繊維添加の目的
が果されず、一方、過剰添加の場合には、摩擦材中の気
孔率が大きくなって材料強度が不足し、摩擦材が破損し
易くなるからである。

【００１９】なお、繊維による材料の補強は、リン酸カ
ルシウム繊維を用いる場合、その繊維だけに頼ると充分
な補強効果を得難い場合があるので、強度面で勝るその
他の繊維を混用することを奨める。

【００２０】

【実施例】本発明の効果の確認試験のために、表１に示
す実施例１〜１０及び表２に示す実施例１１〜１６の非
石綿径摩擦材と表３に示す比較例１〜５の非石綿系摩擦
材を以下の手順に従って作製した。実施例１〜５及び１
１〜１４は結晶水含有リン酸カルシウムの繊維を添加し
たもの、一方、実施例６〜１０及び１５、１６は結晶水
含有リン酸カルシウムの粉末を添加したもので共に本発
明品である。

【００２１】摩擦材の形態は、ディスクブレーキパッド
とした。各パッドは、表１、２に示す原料を表中に示す
配合割合に秤量して高速回転チョッパを備える高速ミキ
サでそれぞれに混合し、その後、ホットプレス機を用
い、この機械にセットされて所定温度に管理されている
金型に原料混合物を所定量投入し、これを熱成形して作
った。熱成形の条件は、温度１６０℃、加圧時間１０分
間とした。また、成形後、２３０℃で３時間加熱して熱
硬化性の含有樹脂を完全に硬化させた。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【表２】

【００２４】

【表３】

【００２５】以上のようにして得られた試作パッドの摩
擦係数、パッド摩耗量、摩擦相手材の摩耗量を、“乗用
車ブレーキ装置ダイナモメータ試験方法（社団法人、自
動車技術会規格）ＪＡＳＯＣ４０６−８２”に従って
試験し、その結果を表４にまとめた。

【００２６】

【表４】

【００２７】この表４から、本発明の摩擦材は、比較例
に比べて摩擦係数が高く、耐摩耗性にも優れており、ま
た、摩擦相手材の摩耗量が少ないことから相手材への攻
撃性も小さいことがよく判る。

【００２８】また、鉄、ステンレス、ガラス、セラミッ
ク、スラグウール、ロックウール等の繊維を添加して
も、その量が僅かであれば、摩擦相手材への攻撃性はさ
ほど悪化しないことが判る。

【００２９】なお、実施例１と６、２と７、３と８、４
と９、５と１０をそれぞれ比較すると、結晶水含有リン
酸カルシウムが繊維であっても、粉末であっても第２効
力摩擦係数と第３効力摩擦係数には大した差は生じてい
ないが、摩擦相手材の摩耗量は結晶水含有リン酸カルシ
ウムを繊維として添加した場合の方が若干大きく、繊維
形態での添加では粉末形態での添加時よりも摩擦相手材
への攻撃性が大きくなる傾向にある。このことから、結
晶水含有リン酸カルシウムの繊維と粉末を混合して添加
する場合、両者の混合比を調節することによっても攻撃
性を若干調整できることが理解できる。

【００３０】次に、前述の各試作パッドを台上試験機に
セットしてブレーキノイズの試験を行った。試験スケジ
ュールを表５に示す。

【００３１】制動中のブレーキノイズは、振動ピックア
ップを用いて計測し、その計測振動をバンドパスフィル
タにより２０〜１０００Ｈｚに分離し、その中にある一
定以上の周波の振動が現われた場合にブレーキノイズが
発生したと判定してその発生数をカウントした。その結
果を表６に示す。この表６から、本発明の摩擦材は、低
周波ブレーキノイズの低減効果が顕著なことが判る。

【００３２】

【表５】

【００３３】

【表６】

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
摩擦材の含有成分の中に結晶水を有するリン酸カルシウ
ムを繊維や粉末の形態にして含めることにより、フィラ
ーの多用による強度低下の問題を生じさせずに低周波の
ブレーキノイズを低減し、同時に、摩擦係数の向上、耐
摩耗性の向上、摩擦相手材への攻撃性の緩和を可能なら
しめたので、高性能、高信頼性で不快感を生じさせない
非石綿系の摩擦材を提供することが可能になる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】石綿以外の繊維成分と、カーボン、硫酸
バリウム、カシューダスト等の粉末充填剤成分とを含有
し、これ等の含有成分を熱硬化性樹脂の結合剤で固めて
ある摩擦材において、前記含有成分の中に、結晶水を有
するリン酸カルシウムの繊維、粉末もしくはその両者が
含まれていることを特徴とする非石綿系摩擦材。
【請求項２】結晶水を有するリン酸カルシウム繊維以
外の含有繊維成分は、摩擦相手材への攻撃性が小さい
銅、青銅、黄銅、アルミニウム等の金属繊維、アラミド
等の有機繊維、チタン酸カリウム等の無機繊維のいずれ
か又はそれ等の組合わせ物を主体にした繊維である請求
項１記載の非石綿系摩擦材。
【請求項３】含有繊維成分の中に、鉄、ステンレス、
ガラス、セラミック、スラグウール、ロックウール等の
摩擦相手材への攻撃性が大きい繊維が僅かに含まれてい
る請求項１又は２記載の非石綿系摩擦材。
【請求項４】繊維成分の総含有量を、摩擦材の全量に
対し１〜６０体積％にしてある請求項１、２又は３記載
の非石綿系摩擦材。
【請求項５】結晶水を有するリン酸カルシウムの含有
量を、摩擦材の全量に対し１〜３０体積％にしてある請
求項１乃至４のいずれかに記載の非石綿系摩擦材。