JPS59164381A - 摩擦材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 背景技術 本発明は、エラストマーを基材とする改良された摩擦材
料、より詳しくは、油の中で作動させる、当票界で湿潤
型摩擦材料と呼ばれるクラッチ、ブレーキ等の摩擦エレ
メントに関する。典型的な用途においては、円板、リン
グ又はバンドの形に特別Ｋ　Ｈ造又はコンパウンドされ
たエレメントは剛質の裏打ちプレートに固着され、そし
て支持されたエレメントが相対的に運動する反動部材と
かみ合わされて動力の移動又はブレーキ作用を達成する
。

従来技術における湿潤摩擦エレメントは、樹脂含浸紙、
焼結青銅のごとき材料で旧式に構成されるか、あるいは
樹脂バインダーによって合体された接済混合物から製造
された。その種の材料は種種の用途に対してきわめて有
用であることが実証されたのであるが、ますます犬Ｊ（
す化され、ますます強力な工業用の乗物が出現したこと
により、高い操作湯度においてエネルギー吸収率が高く
、耐ｇｖ耗性にオぐね１、シかも実用寿命が長い摩擦材
料が必要になった。

比ｌＩｉ、Ｑ的最心になって、湿潤型摩擦材料に成る種
のエラストマーが主要成分及びバインダーとして用いら
れるようになり、そのことは例えば米国特許第３．８９
８．３６１号、第４，０４２，０８５号、第Ａ、ＯＡ　
５，４０２号及び第４．１６１．５９０号各明細１番に
記載さ→１ている。エラストマーを基剤とする材料は、
従来の材料よりも弾力性に富むため、エネルギー吸収率
がよいので、いくつかの溶在的利点をもたらす、、マた
モジュラスが比較的低いので、反動部材の不規則又は不
均一な表面によく整合し、不当に摩耗することがない。

現在使われている従来からのエラストマーのうち、硬化
ニトリル及びフルオロエラストマーのごとく高温安定性
及び良好な耐油性を示すものが一般に好ましい。前記の
特許明細書に記載されているとおり、エラストマーを補
強するため、有１次及び無Ｐ、モの鍼！ｆｆｌ　）：Ｃ
らびに比較的アブレーシブ（ａｂｒａｓｉｖｅ　）又は
非アブレーシブの充填剤又はいわゆる摩擦１’ｌ　Ｊ％
剤と配合し、そしてその後でエラストマーを硬化させ、
繊維及び充填剤を含む円板又はバンドの形の実質的に均
一なマトリックスが形成される。

エラストマーを基剤とする摩擦材料を試験する場合、所
与の力に対しては、部材が互にすべり合っているときの
動摩擦よりも静摩擦の方が大きいものと！−通考えられ
ている。実際面において、もし静摩擦係数と動摩擦係数
との間に大きな隔りがあると、部材が完全にかみ合わさ
れる直前に動かなくなる傾向を示す。それが原因となっ
て、かみ合せが許容し得ｔεい程度に急■ｊ的（ｊｅｒ
ｋｙ　）ＶＣなり、不快な音や雑音を惹起する。

成る用途においては、種々の水準のエネルギーに亘って
スムーズなかみ合わせが所望されるが、今までのフルオ
ロエラストマーを基剤とした材料の場合、材料の配合方
法やエラストマーと組合せる繊維及び充填剤に関係なく
、動摩擦係数よりも静摩擦係数の方がかなり高かった。

発明の概要 フルオロエラストマーを基剤とする摩擦材料中に有意量
の珪灰石（ｗｏｌｌａｅｔｏｎｉｔθ）粉末を充填剤と
し７て用いると、静摩擦係数と動摩擦係数とが意外なこ
とにだんだん同じようになり、適当な水準の珪灰石の下
では、前記の摩擦係数の比率が１に近づくという驚異的
な発見が本発明の基盤をなしている。なぜこうなるのか
は今のところ不明であるが、よりスムーズで、より静か
なかみ合わせが所望される特定の用途に供される摩擦材
料にとって、このような成果はきわめて実用的価値を有
するものである。

他の望ましい補強材料や充填剤と共に珪灰石を未硬化ニ
ジストマーに配合し、次いでエラストマーの造形及び硬
化を行う。

好ましい態様の説明 本発明によれば、ｒ’：ＩＮｊ！ｊ型屋擦材料用の主要
バインダー又はベースとして、エラストマー、好ましり
（まフルオロエクスｌマー、又はフルオロエラストマー
と他のエラストマーとの混合物が用いられる。イ１効袖
、すなわち、徂＝摩擦係数：　ｉ！ｊ摩擦係数比をイ氏
下させるに必要な址の珪灰石が含まり、る」：うにエラ
ストマーを配合する。繊維や光早剤のごとき他の添加剤
も配合できるが、こす１らは本発明の目的に対し、ては
随意成分と見なされる。

ここに用いら」１．る「フルオロエラストマー」という
用語の範１１に、にば、エラストマーとして分類される
フルオリド含有の現在公知σ）物質がすべて包含される
。現在公知で入手可能なフルオロエラストマーには、弗
化ビニリデンとへキ丈フルオロゾロピレンとのコポリマ
ー、弗化ビニリデンとへキザフルオロプロピレンとテト
ラフルオロエチレンとのターホ゛リマー、及びフ０ロビ
レンとテトラフルオロエチレンとの父互コポリマーが含
まれる。こノ種のフルオロエラストマーは、「ｖＩＴｏ
ｌＶｌ」、［ＦＬＵＯＲＥＬ　ｊ、「ＡＦＬＡＳ　Ｊそ
の他の部品名で市販されている。この神のフルオロエラ
ストマーは、他の入手可能なエラストマーに較べ、溶剤
及び油に対する抵抗、件がすぐれているほか、比較的高
温に耐える性質を・何している。フルオロエラストマー
を単独σ）パインｌ−として系内に用いるのが望ましい
が、他の・々インダー、例えば他のエラストマー及び（
又は）硬化性の有機樹脂もしくは無機バインダー゛と併
用してもよい。

循＞Ｉｌｊ垂清％が用いられるが、木明細書では成分の
量を容址％で示す。それは、摩擦材料の幾何学的考斃及
びメｒ露作動面についての考察からして、各戚２分の重
量よりも容址の方が意味があるので、個々の成分の比重
に関係なく、禅々の成分によって横度される摩擦材料の
実際の特徴を正しく伝えることができるからである。

エラストマーの使用量は、最終製品中においてすべての
他の同体材料を機械的に結合するための最低必要骨をと
まわるのが好ましく、そしてこの目的には、少なくとも
２０容量％のエラストマーという！低値が普通必要とさ
れる。

本発明σ）ｌＩ′１１成物に用いられ、る仙の′セ非な
１Ａ料（まＨ；灰石である。このものをよ、２．９イシ
１ずの比…及び約ａ、５モーの１１１Ｊ’　ＩＩ４二ヲ
有する珪酸カルシウム（ＣａＳｉ０３として定告さハる
、管状スパーとも呼ば（する鉱物である。珪灰石は粉末
又は粒子の状態で用いろのが好ましく、その用台、粒子
は６００メツシユよりも小さく、そのに＃横比（長さ：
直径）は約６：１から大ぎくても１５：１であり、大抵
σ）ｌ−７合約３〜５：１の縦横比乞イイする。

すでに述べたとおり、組成物中に含１せる珪灰石の量し
よ、最終（材料の摩擦特性を所望］１．ｌｉりに変えう
る猜とする。一般に、全組成物中に珪灰石を約５〜約３
５容量％、好ましくは約１０〜約２５容量％含ませる。

エラストマーと第に珪灰石のみのコンパウンドから好適
な摩擦材料を製造しうることが見いだされた。しかし、
材料の耐久性及び強度を改良し、あわせて比較的高価な
エラストマーの全容情を低下させるためＫは、他の充填
剤及び強化用の物質が、典型的には繊維及び（又は）粉
末もしくは粒子状の充填剤σ）形で摩擦材＄：’ｌ　Ｆ
：ｌｉ　＋〜′吻に配合される。

例えば比較的硬度か犬であろか、又はンーヤープな粒子
数しく（ま繊維といった成るイ・匂のキ・′φ１が’ｔ
ｆＥ）るいは充填剤ｌま、材料の総合的摩１ダ性能を高
めることが知られている。しυ・しながら、この錘の普
ｉＪＧの添加剤が、酎：動摩擦係数比２１１重に変える
ことは知らす１．ていたいシフ、又その目的に利用きＪ
ｌてもいｌ、ｃい。

本（４″料に配合しつる好適な繊維の例には、有機及び
熱間の繊矧２、例えはカーボン繊維、カーボン使、維前
駆体、その池のポリマーγ・〜バｆｆ（及び綿、アスベ
スト、ガラス、セラミック、で私物、金属等σ）各４・
１維が含まれろ。碩維１ま強化マトリックスを製造する
のに役立つし、本材料の有効実用寿命を改善するσ）に
一般に役立つ。横維質の物質を用いると−（゛れば、そ
の使用量は約５〜約４０　′８　騎％である。

また組成物中にｆ１ｔｉ々のタイツ０の充填剤を配合で
きるし、多くの夕・イブの充填剤が入手可能である。

また、充填剤の中には滑剤として用い５るもの、抗摩耗
材として用いうるものがある一方、比較的ｒＪ］ｊ’、
↓：で力・−って゛ヤ、−義的に充填剤として用し・ら
」Ｌるもσ）もｋ）ること（′ｉ公知である。本発明の
組成（吻に含ませうる化イモ的な充填剤の例として、値
１酔パリウｌ１、二個（、化モリブデン、アルミナ、シ
リカ′、石油コークス、グラフ了イト、カーギンブラッ
ク、金１憤粉末、ポリマー粉末、そねらの混合物等があ
げられる。一般に、珪灰石を含めて材料の６０〜７０容
量％までの充填剤を含ませることができ、一方抗しヤ耗
（オとして用いられる他の充填剤の量は、７Ｌ：れより
も普辿少屋、すなわち、２０％未満である。

さらにまた、使用さり、るエラストマーにとって好適な
小割分所の眼用の促進剤、安定剤、加工助剤及びイ洩化
剤を本材料に配合することができる。

バンバリーミキサ−内で７昆和するような適当な方法ケ
用い、次に未硬化のフルオロエラストマー、珪灰石、七
σ）ほか任意の４狡維、充填剤及び硬化剤を完全に混合
し、エラストマー内に添加剤が均一に分散されるように
する。

′１１７Ｘ合工程に続き、混合物を摩擦部材の形、典型
的にＶ′ｉパッド、（４Ｑｔ　ｚ）ぎ円板又はリン〃゛
形に形成し、次いで該部材を加熱及び加圧下に硬化させ
る。この口約に利用できろ方法はいくつかある。普通の
シート製造機で１：′）１′料をまずシートにし、所望
の形に切１所し、次いで硬化させる。別の方法では、射
出、田縮又Ｖ″ｉトランスファー成形技法により、材料
の押出し又は成形を行う。摩擦エレメントの外４１１１
１表面にイ１ζを′つけることは、成形法によるか、又
は硬化ずみの・純品に溝を切削することによって達ｔｊ
′ｙ、される。

材料の加工方法に関係なく、摩擦エレメントを；鋼’Ｉ
ＩＩＪ　フ０レートのよ５な剛質扱打ち部材に固着させ
ることも必要である。このことは、少ψの接層促進剤を
加えてエレメントを裏打ち部材に対して圧縮成形するこ
とにより、及び（又は）適当な接着剤を用いて４擦しレ
メントを裏打ち部材に固着させることによって達１戊さ
れる。

使用されるエラストマー及び硬化剤のタイプに応じて普
通の条件下でエラストマ゛−を硬化させる。

−ｆｆに、エラストマーが完全に硬化し終わるまで、−
九及びＬト力を同（４ｊ５に加える。例えば、約６５０
°〜Ａ７５　Ｆ（７’＞　ｍ　Ｉ！ｆ及び約５０〜約’
１．０００　ｐｓｉの圧力をイ５Ｆ［］才る。

良打ちプレート上に取付られた後の本発明・の硬化ずみ
１４１−擦し料は、典型的には油イ１ｕ棟磯千１１ｋを
有する弔械的了ツセンブリ内に組込まれる。この摩擦プ
Ｉ／　−１−は、相対的に回転する反動フ０レートとの
間でかみ会わされたり、かみ合せから外されたりするが
、こび）ことは種々の速度及び圧力下において行われる
。

本発明のｐｔ擦（オ料は、広い圧力範囲に亘って実質的
に均一水準の摩擦を示し、静及び動摩擦係数か約０．０
５〜０，２５の程度である。しＤ・し、珪灰石を加える
ことにより、操作条件の全範囲に亘り、動摩擦係数に対
する静摩擦係数の特異の低下が達成され、適切な配合の
下では、二つの値の間の比率が１ＶＣ近づく。それＷよ
り、摩擦部材は、雑音又は不快な音を発することなしに
反動部材とスムーズにかみ合うことができる。

圧力、速度その他の要素により、静及び動犀擦係・孜の
τ則升チ水て＄に４似間１が、９）ることは閣（１，成
されよ゛う。

またイ１シに標Ｈ％的な測定技法を用いたにしても、多
くの変髪又が包含されているために、高い精密Ｖ又は再
現性のある止（＝Ｍ度をもってこれらの値の贋を表わす
ことは全知（、である。とはいえ、同じ条件の下で比較
試１゛１］を行えば、珪灰石を添加することにより、静
１ｊ７＋擦の水準が動摩擦の水暴に近似するよう匠ニな
って、前記のごとき性別な結果が得られることが明らか
に判る。

以下の例は、本発明の１′キ擦材料及びその独ノ時の性
能を詣、明するためのものである。

例 同−の方法を用いて下記の二つのバッチのＨ’　料を縛
造し、寸法及び溝の模様を同じくする最終摩俣円火に加
工した。一般的にいつ゛Ｃ１各バッチともバンバリーミ
キサ−Ｐりで混合し、次に混合物を一定の厚さのシート
となし、そしてこのシートから同じ寸法のリングを切取
った。鋼製裏打ちゾンートニこね、らのリングを貼付け
、１００ｐｓｉの下、３５０″Ｆで１５分間接着及び硬
化を行い、４００Ｆで２４時間７１ｅスト硬化を行った
、試料１　　　　試料２ 容骨％　重量％　祥）、十％　重着％ フルオロエラストマー （Ｖｉｆ、ｏｎ　　Ｅ−６０）　　　　　ａ８．８１　
　Ａ”ｒ、Ａ６　　ａ８．８２　　ＡＶ、Ｗ／１ゲラフ
ァイト忰維 ｒＴｈｏｒｎｅ］、％’ＭＤ）　　　　　　２９．ろ３
　　２８．５５　　２９．３３　　　ろ１．１０珪灰石
（ＩＱａｄ　４００）　　　１５．１９　２１．５６　
　−カーＩｌぐンブラック （Ｎ−９９０）　　　　　　　　　　　　　　　−１５
，１９１，！１．５７接着剤及び硬化剤　　　　　６．
６６　　６．、ｉ３　　６．６６　　６．９９試料１が
珪灰石を含入、試料２が珪灰石の代りにカーボンブラッ
クを光植剤として含む以外は、上記の１４１合が実Ｊ、
Ｊ的（て同一であることは明らかである。

試料１及び２の各々から製造した闇擦エレメントに対し
てダイナモメータ−使用による同じ試験を姉し、一定の
速度及び単位圧力のポα囲内におけろ静及び動Ｍ擦係数
を測定した。

試料１及び２についての試験の結果をそれぞれ第１図及
び筆２１９１に示す、破細は静、そして実線は動Ｉｖ擦
係数を示」−０各グラフ内の６字は、測定が毎分３，０
００．５，０００．７．０００及び９，０００フイート
の速度で行われたことを示す。

筆１図と第２図とを比較すると、珪灰石を含む材料の１
易会（第１　［］　）、種々の速度における静及びφｔ
＋　ＩＩＸ　ｉ＆数がきわめて近似した値を有している
ことが判る。これに対し、種々の速度における試料２（
第２図）［ついての各係縁間には非常に隔りがあり、静
へ腎擦１糸匂又が動産］廃（糸数よりも著るしく犬であ
る。第１図に示されるような値であれば、第２図のもの
よりもスムーズなかみ合せが可能となろう。なお、！！
、’　２図は、従来技法によるフルオロエラストマー１
￥擦材料を代表するものである。

第６図及び第４図は、試料１についてのトルクトレース
（ｔｏｒｑｔｔｅｔｒａｃｅ　）を衣わし、そして第５
図及び第６図は、同一条件下における試料２についての
トルクトレ−スを表わしている。第６図及び第５図にお
いては、７，０００フイ一ト／分及び２　’００　ｐｓ
ｌ、ｔ、た第４図及び第６図においては、５．０００フ
・イード／分（ＦＰＭ　）及び２００　ｐｓｉの条ｆ生
下でＨ＜　ｉ−・ｉ）を行った１゜こ′＋１．らｒ）図
は、；’、ＩＮ　”ｉ：・１的に固定された相手部材と
Ｐ′ｆ擦部（Ａとが摩セＸ的にかみ合わされＣいると・
きの一定時間に亘ってのトルクをフートボンドで表わし
たもので・ある。例えｊ・子、第６図（Ｃおいては、部
材が）゛ｍｍにかみ合わされたときにトルクは約４００
に増加１２、そして後で部材が完全にかみ合わさ＋１だ
約０−８秒後にはトルクが０に低下する。

第５図及び第６図は、従来技術によるフルオロエラスト
マー１・−擦ｔオ料についての典型的なトルクトレース
を示している。これらのトレースにおいてｊ’□（Ｉ味
のある領域は、完全かみ合わ・ビの直前である。もし、
動及び靜１情擦係故の［川に隔りかある、−１なわら、
動係数が静係数よりも着るしく低いと、Ｉ）ＩＫ示すご
とく、完全かみ合わせの直前にトルクの角、士別が起き
る、このいわゆる［ルースターテールＪ　（ｒｏｏｓｔ
ｅｒ　ｔａｉｌ　）現象は、前記のようにスタ・−ズな
かみ合わせが必要な場合に甚だ望ましくないことである
。

木鏑明の歴１・逸材Ｎ”ｌ　ｔ／’ＣＩ入１１．ては、
′”ｔηろ１ヌ１及び算４１ヲ１に示すごとく、かみ合
わせ直前のトルりの同じような急上眉−が起、′−ろこ
となく、・イつてかみ合わせがスムーズに行埼〕灯る。

Ａ２回而面ＤＷｌ呵単な浦明 ８１夫１　［ネ１泣び第２Ｍ１支、本文中に記載された
摩擦材料の静及びル１１贋ゼメ係数を７０ロツトした〃
゛ラフあり、第６．４．５及び６トメｌは、本文中に記
載さｆｌ、た＋Ｖ　Ｐ材料のトルクトレースをプロット
したグラフである。

代理人　筏　村　　　皓 ψ〆立ルプ（ＰＳＩ　） １間（炒り

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）剛質の裏打ち部材に取付けられ、相対的に運動す
   る反動部材と摩擦的にかみ合わされる改良されたエラス
   トマー性の摩擦材料であって、硬化したフルオロエラス
   トマー及びその中に分散した珪灰石を含み、かつ、約り
   、０５・〜０，２５の静及び動摩擦係数を宵し、そして
   前記の珪灰石が動摩擦係数に対する静摩擦係斂のレベル
   を低下させるのに充分な量で含まれることにより、この
   摩擦材料が前記の反動部材に対してスムーズな摩擦的か
   み合せを示すものであることを特徴とする前記の摩擦材
   料。 （２）前記の珪灰石が前記材料の約１０〜約２５容量％
   の量で含まれてし□・る、特許請求の範囲（１）に記載
   の）摺擦材料。 （３）　　Ｍｉ＋　Ｈ己のフルオロエラストマーが少な
   くとも２０容量％の量で前記材料中に含まれている、特
   許請求の範囲（］ｉＫ：記載の摩擦材料。 （４）　　前記ｆ）フルオロエラストマーが弗化ビニリ
   デンとへキナフルオロプロピレンとのコホリマー、弗化
   ビニリデンとへキナフルオロプロピレンとテトラフルオ
   ロエチレンとのターポリマー、プロピレンとテトラフル
   オロエチレントノ交互コホリマー、及びそれらσ）混合
   物からなる群から選ばれたものである、特許請求の範囲
   （１）に記載の摩擦材料。 （５）　前記の材料に補強用繊維が追加的に含まれてい
   る、特許請求の１；ｉΣ囲（１）に記載の摩擦材料。 （６）前記の繊維が無機の繊維からなる、特許請求の範
   囲（５）に記載の摩擦材料。 （力　前記の無機の繊維が前記材料の約５〜約４０容叶
   ％を占める、特許請求の範囲（５）に記載の摩擦材料。 （８）前記の摩擦材料に充填剤が追加的に含まれている
   、特許請求の範囲（５）に記載の摩擦材料。 （９）剛質の裏打ち部材に取付けられ、相対的に運動す
   る反動部材と摩擦的にかみ合わされる改良されたエラス
   トマー性の摩擦材料であって、少なくと’ｂ　２０　”
   Ｌ　：」％のバインダーとじてのフルオロエラストマー
   、約１０〜約２５容計％の珪灰石、約５〜約４０容惜％
   の補強用繊維、及びＯ〜約６０％の充填剤を含んでいる
   ことを特徴とする前記の摩擦材料。