JPH10121033A

JPH10121033A - 摩擦材

Info

Publication number: JPH10121033A
Application number: JP29731996A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Sano; 吉範佐野; Kazuo Tsugawa; 和男津川; Yuji Shishido; 裕二宍戸; Yoshinori Ozaki; 義則尾崎; Shigeru Ichikawa; 繁市川; Mikio Gomi; 三喜男五味; Keiichi Nishiyama; 景一西山
Original assignee: Toyota Motor Corp; Nisshinbo Industries Inc; Nisshin Spinning Co Ltd
Current assignee: Nisshinbo Holdings Inc; Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-10-18
Filing date: 1996-10-18
Publication date: 1998-05-12

Abstract

(57)【要約】【課題】従来技術の難点を解消し、耐熱性、耐摩耗性
及び耐フェ−ド性に優れたチタン酸カリウム繊維を使用
した摩擦材において、洗車等により摩擦材表面に水が付
着した場合でも、ブレ−キ効き安定性が優れ、且つ、異
音を発生することが少ない摩擦材を提供する。【解決手段】本発明の摩擦材は、繊維成分と結合材成
分と充填材成分とを含有する摩擦材において、前記繊維
成分の少なくとも一部として、繊維長１μｍ〜１ｍｍ、
繊維径０．２μｍ〜５０μｍのチタン酸カリウム繊維、
及び、繊維長０．５ｍｍ〜１ｍｍ、繊維径１μｍ〜２０
μｍのフィブリル化されていないアラミド繊維を含むこ
とを特徴とするか、或いは、繊維成分と結合材成分と充
填材成分とを含有する摩擦材において、前記繊維成分の
少なくとも一部として、繊維長１μｍ〜１ｍｍ、繊維径
０．２μｍ〜５０μｍのチタン酸カリウム繊維、及び、
繊維長０．５ｍｍ〜６ｍｍ、繊維径１μｍ〜２０μｍの
フィブリル化されたアラミド繊維を含むことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等の車両の
ブレ−キパッド、ブレ−キライニング、クラッチフェ−
シング等として使用される摩擦材に関するものであり、
更に詳しくは、水濡れ時のブレ−キ制動による鳴きや異
音の発生が少なく、効き安定性に優れた摩擦材に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車等の車両のブレ−キパッ
ド、ブレ−キライニング、クラッチフェ−シング等に使
用される摩擦材には、その基材（繊維成分）として石綿
が多く使用されていたが、石綿については、その粉塵の
人体への有害性が指摘された結果、その使用が規制され
つつあり、石綿を使用しない摩擦材に対する要求が強く
なっている。

【０００３】そこで、石綿を使用しない非石綿系摩擦材
が多く提案されていて、このような非石綿系摩擦材にお
ける石綿の代替補強繊維としては、アラミド繊維、チタ
ン酸カリウム繊維やロックウ−ル等がよく使用されてい
る。中でも、チタン酸カリウム繊維は、耐熱性、耐摩耗
性や耐フェ−ド性に優れ、同時に気孔率等の物性の調整
も可能であるため、採用される場合が多くなっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、石綿の
代替補強繊維としてチタン酸カリウム繊維をある程度以
上に使用すると、摩擦材表面が水に濡れた場合、ブレ−
キ制動時の摩擦係数が不安定になり、時には鳴きや振動
による異音が発生することが最近なって指摘され始めて
いて、特に最近は、車両用ホイ−ルの形状変化と高性能
洗車機の普及等により、洗車後に摩擦材表面が水に濡れ
て摩擦係数が高くなり、鳴きやブレ−キ振動等の異音が
発生する事例が実際に報告されている。

【０００５】即ち、本発明が解決しようとする課題は、
耐熱性、耐摩耗性及び耐フェ−ド性に優れたチタン酸カ
リウム繊維を使用した摩擦材において、洗車等により摩
擦材表面に水が付着した場合でも、異音を発生すること
が少なく、且つ、ブレ−キ効き安定性に優れる摩擦材を
提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決することを目的としてなされたもので、その構成は、
繊維成分と結合材成分と充填材成分とを含有する摩擦材
において、前記繊維成分の少なくとも一部として、繊維
長１μｍ〜１ｍｍ、繊維径０．２μｍ〜５０μｍのチタ
ン酸カリウム繊維、及び、繊維長０．５ｍｍ〜１ｍｍ、
繊維径１μｍ〜２０μｍのフィブリル化されていないア
ラミド繊維を含むことを特徴とするか、或いは、繊維成
分と結合材成分と充填材成分とを含有する摩擦材におい
て、前記繊維成分の少なくとも一部として、繊維長１μ
ｍ〜１ｍｍ、繊維径０．２μｍ〜５０μｍのチタン酸カ
リウム繊維、及び、繊維長０．５ｍｍ〜６ｍｍ、繊維径
１μｍ〜２０μｍのフィブリル化されたアラミド繊維を
含むことを特徴とするものである。

【０００７】即ち、本発明の発明者らは、耐熱性、耐摩
耗性及び耐フェ−ド性に優れたチタン酸カリウム繊維を
使用した摩擦材において、洗車等により摩擦材表面に水
が付着した場合でも、ブレ−キ効き安定性が優れ、且
つ、異音を発生することが少ない摩擦材を提供すること
を目的として研究を重ねた結果、チタン酸カリウム繊維
に、所定の形状を有するアラミド繊維を併用すれば、上
記課題を解決できることを知得して、本発明を完成した
ものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明ついて詳細に説明す
る。

【０００９】本発明の摩擦材は、上記のようにチタン酸
カリウム繊維を繊維成分の一部として含むのであるが、
本発明の摩擦材に使用できるチタン酸カリウム繊維の形
状は、所定の範囲にある必要があり、即ち、繊維長１μ
ｍ〜１ｍｍ、繊維径０．２μｍ〜５０μｍでなければな
らない。その理由は、この範囲より繊維長が短かかった
り、繊維径が細かったりする場合は、摩擦材に必要な補
強効果が得られず、又、前記範囲より繊維長が長かった
り、繊維径が太かったりする場合は、ファイバ−ボ−ル
を形成しやすくなり、摩擦基材混合時に混合不良を発生
する原因となるためである。

【００１０】又、上記チタン酸カリウム繊維のアスペク
ト比は、１〜５００の範囲内であることが望ましく、こ
の範囲を大きく外した場合は、気孔率の調整が困難とな
って、耐フェード性に関する効果を期待することができ
なくなり、その結果、水濡れ時のブレ−キ効き安定性の
効果、異音発生防止の効果に悪影響を及ぼしてしまう。

【００１１】更に、上記チタン酸カリウム繊維の比表面
積は、０．２〜２０ｍ²／ｇ程度の範囲内にあることが
望ましく、比表面積が０．２ｍ²／ｇより小さい場合
は、気孔率の調整が困難となり、耐フェード性に関する
効果を期待することができず、比表面積が２０ｍ²／ｇ
より大きい場合は、成型時に摩擦材が膨れたり亀裂が発
生する等の問題が生じるおそれがある。

【００１２】本発明の摩擦材は、上記チタン酸カリウム
繊維と共に、所定形状のアラミド繊維を併用する点に特
徴があり、このアラミド繊維については、例えば叩解機
を用いて繊維の一部をパルプ状に開繊することによりフ
ィブリル化したものと、そうでない通常のものがある
が、本発明では、これらのいずれをも使用することがで
きる。

【００１３】但し、フィブリル化されていないアラミド
繊維については、その形状が、繊維長０．５ｍｍ〜１ｍ
ｍ、繊維径１μｍ〜２０μｍの範囲にある必要がある。
その理由は、（１）短すぎる繊維長、細すぎる繊維径で
は、摩擦材に必要な補強効果が得られず、又、長すぎる
繊維長、太すぎる繊維径では、ファイバ−ボ−ルを形成
しやすくなり、摩擦基材混合時に混合不良を発生する原
因となるし、（２）前記形状範囲のチタン酸カリウム繊
維と併用した場合に、この範囲が好ましく、この範囲以
外の形状のものでは、ブレ−キ効き安定性や異音発生防
止の効果が少なくなるからである。

【００１４】又、フィブリル化されたアラミド繊維につ
いては、その形状が、繊維長０．５ｍｍ〜６ｍｍ、繊維
径１μｍ〜２０μｍの範囲にある必要がある。その理由
は、（１）短すぎる繊維長、細すぎる繊維径では、摩擦
材に必要な補強効果が得られず、又、長すぎる繊維長、
太すぎる繊維径では、ファイバ−ボ−ルを形成しやすく
なり、摩擦基材混合時に混合不良を発生する原因となる
し、（２）前記形状範囲のチタン酸カリウム繊維と併用
した場合に、この範囲が好ましく、この範囲以外の形状
のものでは、ブレ−キ効き安定性や異音発生防止の効果
が少なくなるからである。

【００１５】尚、ファイバ−ボ−ルを形成しにくいとい
う点からは、上記アラミド繊維はフィブリル化されたも
のであることが好ましい。

【００１６】上記アラミド繊維のアスペクト比は、５０
〜２０００の範囲内であることが望ましく、アスペクト
比が５０より小さい場合は、補強効果を得ることができ
なくなり、又、アスペクト比が２０００より大きい場合
は、ファイバーボールを形成しやすくなり、混合不良を
起こす恐れがある。

【００１７】更に、アラミド繊維としてフィブリル化さ
れたものを使用する場合、そのフィブリル化は、比表面
積が１〜２０ｍ²／ｇ程度になるまで行うことが望まし
く、比表面積が１ｍ²／ｇより小さい場合はフィブリル
化の効果が少なく、比表面積が２０ｍ²／ｇより大きい
場合は補強効果が弱くなるおそれがある。尚、フィブリ
ル化されていないアラミド繊維の比表面積は、０．２〜
０．３ｍ²／ｇ程度である。

【００１８】一方、チタン酸カリウム繊維とアラミド繊
維の含有量比は、アラミド繊維／チタン酸カリウム繊維
＝０．５〜２．０の範囲にあることが望ましく、チタン
酸カリウム繊維が多すぎる場合は、摩擦材表面に水が付
着した時にブレ−キ効き安定性及び異音発生状態が悪化
してしまい、又、アラミド繊維をチタン酸カリウム繊維
の２倍以上使用しても効果はあまり変わらず、不経済で
ある。

【００１９】更に、チタン酸カリウム繊維とアラミド繊
維の合計含有率は、摩擦材全量に対して１〜３０体積％
であることが望ましく、チタン酸カリウム繊維とアラミ
ド繊維の合計含有率が１体積％より少ない場合は、十分
な強度が得られないばかりでなく、異音発生防止効果も
十分ではなく、又、３０体積％より多い場合は、成型時
に摩擦材が膨れたり亀裂が発生する等の問題が生じるお
それがある。

【００２０】上記説明したアラミド繊維及びチタン酸カ
リウム繊維は、他の摩擦材料と合わせて、レディゲミキ
サ−、アイリッヒミキサ−やヘンシェルミキサ−等の混
合機により均一に混合し、その後、従来から行なわれて
いる成型、熱処理、仕上げ工程を経ることにより、本発
明の摩擦材とすることができる。尚、摩擦材料混合後の
予備成型、加熱加圧成型、熱処理等の条件については、
特に制限はなく、従来の方法で行なうことができる。

【００２１】上記他の摩擦材料としては、各種有機繊
維、無機繊維、銅、青銅、アルミニウム、黄銅等の金属
繊維を含む繊維成分；フェノ−ル樹脂、尿素樹脂、メラ
ミン樹脂又はそれらの変性樹脂のような熱硬化性樹脂を
含む結合材成分；及び、黒鉛、金属粉、カシュ−ダスト
のような潤滑性のあるものや硫酸バリウム、炭酸カルシ
ウム等を含む充填材成分を挙げることができる。

【００２２】尚、摩擦材に高い硬度が要求される場合、
一般的には摩擦材料として、例えばモース硬度が５以上
の金属酸化物を添加するようにしているが、本発明の摩
擦材においては、このような金属酸化物をあまりに多く
添加すると、それらが水濡れの際の水分を吸収保持して
しまうため、水濡れ時のブレ−キ効き安定性の効果、異
音発生防止の効果に悪影響を及ぼしてしまい、好ましく
ない。

【００２３】

【実施例】次に本発明の実施例について説明する。

【００２４】実施例Ａ〜Ｆ繊維成分：アラミド繊維、チタン酸カリウム繊維又は
銅繊維結合材成分：フェノ−ル樹脂充填材成分：黒鉛、硫酸バリウム又は炭酸カルシウム及び摩擦調整材等を表１に示す組成で均一に混合し、室
温、圧力４００ｋｇ／ｃｍ²で予備成型した後、温度１
５０℃、圧力４００ｋｇ／ｃｍ²で１０分間加熱加圧成
型し、次いで温度１８０℃で５時間熱処理することによ
り、実施例Ａ〜Ｆの摩擦材を得た。尚、表１の数値は体
積％を示す（表２についても同様である）。

【００２５】比較例ａ〜ｅ上記実施例Ａ〜Ｅにおいて、チタン酸カリウム繊維、ア
ラミド繊維の片方を用いるか或いは両方用いないように
し、或いは、アラミド繊維の形状を変更して、実施例と
同様に表２に示す組成の比較例ａ〜ｅの摩擦材を得た。

【００２６】尚、実施例及び比較例を通じて、チタン酸
カリウム繊維は、繊維長５μｍ〜３０μｍ、繊維径０．
２μｍ〜０．５μｍ、アスペクト比１０〜１５０、比表
面積８〜９ｍ²／ｇのものであった。又、実施例及び比
較例で使用したアラミド繊維のフィブリル化の有無及び
形状については、表３及び４にまとめた。

【００２７】

【表１】

【表２】

【００２８】

【表３】

【表４】

【００２９】上記のように作製した実施例及び比較例の
摩擦材を実車に装着し、洗車機にて洗車後、車速１５ｋ
ｍ／ｈ、液圧２０ｋｇ／ｃｍ²にて制動を繰り返し、発
生する鳴き及び異音の程度を官能評価した結果、及び、
洗車前後の摩擦係数の変化をダイナモ試験により測定し
た結果を表５及び６に示す。又、実施例及び比較例の摩
擦材の耐フェ−ド性試験結果及び剪断強度試験結果を表
５及び６に示す。

【００３０】

【表５】

【表６】

【００３１】参考例前記実施例Ｂの組成における摩擦調整材の量を１０体積
％に減じ、代わりにロックウール（モース硬度７．５の
二酸化珪素を３８〜４２％含有する）、セラミック繊維
（モース硬度７．５の二酸化珪素を５０〜５６％含有す
る）及び二酸化珪素をそれぞれ５体積％加え、実施例と
同様に摩擦材を製造し、上記と同様に鳴き及び異音の程
度を官能評価すると共に、耐フェ−ド性試験を行った
が、これらの摩擦材は、鳴き及び異音の官能評価及び耐
フェ−ド性試験のいずれにおいても実用に耐え得ないも
のであった。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明摩擦材は、繊維成
分、フェノ−ル樹脂等の結合材成分、充填材成分から成
るもので、前記繊維成分の少なくとも一部として、繊維
長１μｍ〜１ｍｍ、繊維径０．２μｍ〜５０μｍのチタ
ン酸カリウム繊維を使用すると共に、繊維長０．５ｍｍ
〜１ｍｍ、繊維径１μｍ〜２０μｍのフィブリル化され
ていないアラミド繊維、或いは、繊維長０．５ｍｍ〜６
ｍｍ、繊維径１μｍ〜２０μｍのフィブリル化されたア
ラミド繊維を含ませた結果、摩擦材表面に水が付着した
場合であっても、ブレ−キ効き安定性が優れ、且つ、異
音発生が少ないので、自動車等の車両のブレ−キパッ
ド、ブレ−キライニング、クラッチフェ−シング等に使
用する摩擦材として好適である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宍戸裕二東京都足立区西新井栄町１丁目18番１号日清紡績株式会社東京工場内 (72)発明者尾崎義則愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者市川繁愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者五味三喜男愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者西山景一愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】繊維成分と結合材成分と充填材成分とを
含有する摩擦材において、前記繊維成分の少なくとも一
部として、繊維長１μｍ〜１ｍｍ、繊維径０．２μｍ〜
５０μｍのチタン酸カリウム繊維、及び、繊維長０．５
ｍｍ〜１ｍｍ、繊維径１μｍ〜２０μｍのフィブリル化
されていないアラミド繊維を含むことを特徴とする摩擦
材。
【請求項２】繊維成分と結合材成分と充填材成分とを
含有する摩擦材において、前記繊維成分の少なくとも一
部として、繊維長１μｍ〜１ｍｍ、繊維径０．２μｍ〜
５０μｍのチタン酸カリウム繊維、及び、繊維長０．５
ｍｍ〜６ｍｍ、繊維径１μｍ〜２０μｍのフィブリル化
されたアラミド繊維を含むことを特徴とする摩擦材。
【請求項３】チタン酸カリウム繊維が、そのアスペク
ト比が１〜５００のものである請求項１又は２に記載の
摩擦材。
【請求項４】チタン酸カリウム繊維が、その比表面積
が０．２〜２０ｍ²／ｇのものである請求項１又は２に
記載の摩擦材。
【請求項５】アラミド繊維が、そのアスペクト比が５
０〜２０００のものである請求項１又は２に記載の摩擦
材。
【請求項６】アラミド繊維が、その比表面積が１〜２
０ｍ²／ｇのものである請求項２に記載の摩擦材。
【請求項７】チタン酸カリウム繊維とアラミド繊維の
含有体積比が、アラミド繊維／チタン酸カリウム繊維＝
０．５〜２の範囲にある請求項１又は２に記載の摩擦
材。
【請求項８】チタン酸カリウム繊維とアラミド繊維の
合計含有率が、摩擦材全量に対して１〜３０体積％の範
囲にある請求項１又は２に記載の摩擦材。
【請求項９】モース硬度が５以上の金属酸化物を含む
ことのない請求項１又は２に記載の摩擦材。