JPS5918429B2 - 有機摩擦材料 - Google Patents

有機摩擦材料

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JPS5918429B2
JPS5918429B2 JP56089032A JP8903281A JPS5918429B2 JP S5918429 B2 JPS5918429 B2 JP S5918429B2 JP 56089032 A JP56089032 A JP 56089032A JP 8903281 A JP8903281 A JP 8903281A JP S5918429 B2 JPS5918429 B2 JP S5918429B2
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重利 安島
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    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00—Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D69/02—Compositions of linings; Methods of manufacturing
    • F16D69/025—Compositions based on an organic binder
    • F16D69/026—Compositions based on an organic binder containing fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
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    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02—Fibres or whiskers
    • C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
    • C08K7/06—Elements

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自動車のブレーキ、クラッチ、鉄道車両の制
輪子等に用いられる結合材が樹脂であるいわゆる有機摩
擦材料に関わるものである。
従来、有機摩擦材料は一般にクリソタイルアスベスト（
以下アスベストと略す）を補強基材としフェノール樹脂
を結合材とし各種の摩擦調整材が添加された系より成つ
ており、いわばアスベスト系有機摩擦材料と称されるも
のがその主流となつている。しかしながらアスベストは
その優れた種々の特性を有するものの、近年その粉塵の
人体への有害性が指摘されているばかりでなく、埋蔵量
にも限界が見えはじめてきており、そのため資源・環境
問題の見地からその使用は規制されつつある。
一方、近年自動車や電車などの交通機関の高速化に伴つ
てブレーキ材料に対する要求特性が一段と高まつてきて
いる。特に安全性の面から過酷な条件下でもブレーキの
効きが良く、安定していることが要求され、また保守の
面から長寿命化の要求が強くなつてきている。本発明は
繊維状金属を基材とし、フェノール樹脂を結合材とする
有機摩擦材料において、特殊な炭素材料を充填すること
により良好な摩擦性能を有し得る摩擦材料に関わるもの
である。
前記アスベストの規制に対処することは勿論であるが、
さらに近年高まつてきている種々の要求特性に応え得る
摩擦材料を本発明は提供するものである。金属を基材と
しフェノール樹脂を結合材とする、いわゆるセミメタリ
ック材はいくつか開発されてきている。例えば、Ｕ、Ｓ
、Ｐ、遥−３、４３４、９９８、Ｕ、Ｓ、Ｐ、遥−３、
８３５、１１８等にその先駆的なものが記載されている
。これらセミメタリック材料は金属や金属酸化物を基材
としてフェノール樹脂を結合材として成つておりー通常
黒鉛を摩擦調整材として多量に用いている。
黒鉛は潤滑特性の故に摩擦係数をわずかに低下させるが
、制動時に発生するノイズを抑える働き並びに耐摩耗性
を向上せしめる働きをするといわれている。一方、Ｂ．
Ｐ．應−１，３８７，２３２は、黒鉛の代りに炭素（Ｃ
ａｒｂＯｎｉｎｎＯｎｇｒａｐｈｉｔｅｆＯ血）を用い
ることにより、黒鉛の有する低摩擦係数という問題を解
決し得ることを開示している。
本発明者らはかかるセミメタリツク材における炭素もし
くは黒鉛の作用について鋭意検討した結果、本発明に到
達したものである。
すなわち、摩擦係数が安定し、耐フエード性（フエード
性とは制動時に発生する熱により摩擦係数が低下する現
象）に優れ且つ耐摩耗性に優れるセミメタリツク材を得
るために、摩擦調整材の働きを有する炭素材料として比
表面積が大きい活性炭素粒子と炭素繊維が効果的である
ことを知見したものである。
本発明による組成物（Ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔの総容量％
を１００％とする）は、繊維状金属５〜２５容量％、活
性炭素粒子３〜４０容量％、炭素繊維３〜２５容量％、
炭素繊維以外の無機および／または有機充填材１０〜５
０容量％およびフエノール樹脂１０〜３０容量％から成
るものである。
本発明における活性炭素粒子とは、２００ｄ／９以上の
比表面積をもち細孔を多く有する炭素粒子である。
通常、これらの活性炭素粒子は７００〜１，０００℃の
熱処理を受けて製造されるものである。本発明において
、５００ｍ７９〜２，０００イ／９の比表面積を有する
活性炭素粒子がより好ましい。
該活性炭素粒子の粒子径としては５０１ｔｍ〜１，００
０ＩＬｍの範囲のものが使用されるが、１５０〜５００
μｍのものが好ましい。活性炭素粒子の含有量は３〜４
０容量％が適当である。特性発現の為に３容量％の使用
は最低限必要であり、一方４０容量％以上の充填では成
形性に難が生じ好ましくない。繊維状金属とは、鋼、黄
銅等を溶融押し出し法により得られる繊維又は切削法に
より切りきざまれたウール状繊維である。
繊維形態としては繊維長０．１〜１０ｍ７１ＬＳ直径５
〜１，０００μｍの範囲にある繊維状金属が使用される
。繊維状金属の含有量は少なくとも５容量％以上である
ことが重要である。但し、２５容量％を越えると成形性
に難が生じ、且つ重量が重くなり過ぎて得られる摩擦材
料は実用的には不適当なものとなる。無機および／又は
有機充填材としては、従来の公知物質が用いられ、例え
ばカシユーダスト、ラバーダスト等の有機化合物；黒鉛
、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、銅等の無機化合物が
使用され得る。
無機および／又は有機充填材として繊維状物質も好まし
い。例えば、耐熱性に優れる芳香族アミド系繊維や耐摩
耗性に優れる炭素繊維は、金属繊維との併用により力学
特性の向上の為に特に好ましい充填剤である。特に炭素
繊維は活性炭素粒子と共に使用される時優れた耐摩耗性
や力学特性の向上に役立つ炭素材料であることが見い出
された。
炭素繊維としては特に原料（ＰｒｅｃｕｒｓＯｒ）の限
定はないが、通常直径５〜５０μｍ１繊維長０．１ｍｍ
以上の繊維が用いられる。
炭素繊維含有量としては３〜１５容量％が好ましい。上
述の如く、本発明はセミメタリツク系摩擦材料において
、特殊な炭素材料、すなわち比表面積の大きい活性炭素
粒子と炭素繊維を摩擦調整材として用いることにより摩
擦係数が安定しており、耐フエード性が良好であり且つ
耐摩耗性に優れる材料を提供するものである。
又、従来のセミメタリツク系材料の高熱伝導性は、発生
した摩擦熱をブレーキオイル系に伝え易く、オイルを過
度に加熱せしめベーパロツク（ＶａｐＯｒＬＯｃｋ）等
を引き起す原因となりやすいことが指摘されてきている
が、本発明による摩擦材料は活性炭素粒子および炭素繊
維の充填により、熱伝導性を従来の石綿系に匹敵し得る
程度に抑えることができ得ることを更に知見したもので
ある。予期せざる効果としての熱伝導性の適性化は有機
摩擦材料の実用上極めて重要な特性である。以下、実施
例により本発明を具体的に説明する。
実施例第１表に本発明有機摩擦材料および比較例の組成
を示す。
実施例黒１および應２が本発明の特徴である活性炭素粒
子と炭素繊維を含む材料である。
比較例の内黒１及び應２は有機充填材を含まない無機物
を主体とした組成である。
実施例應１及び應２、比較例黒３〜應４は有機充填材を
比較的多く含有する組成である。
実施例黒１及び比較例屓１〜３の場合、活性炭素粒子と
して呉羽化学（株）製の比表面積１，６００ｗ１／９（
Ｂ．Ｅ．Ｔ．法による）、平均粒径４００μｍのものを
用いた。
実施例遥２、比較例▲４の場合は、上記活性炭素粒子を
粉砕し、ＡＳＴＭ規格の篩遥４０から遥２００の範囲に
入るよう篩分されたものを用いた。
比較例遥５の場合、活性炭素粒子の代りに、呉羽化学（
株）製の比表面積８０７７ｔ″／ ９（Ｂ．Ｅ．Ｔ．法
による）、平均粒径４００Ｉｔｍの炭素粒子を用いた。
組成は比較例▲３と同一である。比較例遥６の場合、炭
素材料として炭素繊維のみを使用し、活性炭素粒子及び
炭素粒子は使用しなかつた。組成は、活性炭素粒子を含
まない点を除いて、実施伊樟２と同じである。第１表に
示される各種組成物をペンシェル混合機により均一に分
散するように混合した。
得られた混合物を成形用金型を用いて１７０℃、２００
ｋ９／粛の条件で圧縮加熱成形した。さらに該成形物を
１８０℃にて４時間硬化処理することにより摩擦材料を
得た。得られた各摩擦材料よりそれぞれ２５−角、厚さ
６ｍｍの試験片を２枚切り出しＪＩＳ−Ｄ−４４１１に
準拠した定速式摩擦試験機により評価した。
評価法はＪＡＳＯ−Ｃ− ４１８に準拠する断続試験法
によつた。試験条件はすべり速度１０ｍ／秒、面圧２０
ｋ９／ＣＴＩＩで断続サイクルを加圧５秒間、除圧５秒
間とした。
相手材の表面温度が室温から３５０℃まで連続的に昇温
する、いわゆるフエード試験を実施した。本試験条件は
すべり速度１０ｍ／秒、面圧２０ｋｇ／（Ｖ７Ｉである
ので、通常の条件すなわちすべり速度５〜８ｍ／秒、面
圧１３ｋｇ／ＣＴｌに比しかなり過酷な条件といえる。
一方、ＪＡＳＯ−Ｃ−４１８に準拠する等温摩耗試験も
行なつた。
試験条件はすべり速度５ｍ／秒、面圧２０ｋｇ／Ｃ７７
ｌ（ ２ＭＮ／ ７７１″）で断続サイクルを加圧３．
５秒間、除圧５秒間とした。相手材の表面温度は１００
℃、２００℃にコントロールし、これらの温度にてそれ
ぞれ１００回摩擦を行なつた。この時の摩耗長さおよび
平均摩擦係数より摩耗率を計算した。フエード試験にお
ける最小摩擦係数（μＭｌｎ）および１００℃、２００
℃における等温摩耗試験による摩耗率の値を第２表に示
す。市販品の評価結果も合わせて示す。実施例屋１〜２
、比較例應１〜４の摩擦材料はμＭｉｎが０．３０〜０
．３５と高い値を示し、耐フエード性が良好であること
を示している。
一方、活性炭素粒子の代りに比表面積の小さい炭素粒子
を用いた比較例ｆ）．５の場合μＭｉｎが小さく、明ら
かにフエード現象を示す材料であつた。
活性炭素粒子を含まない比較例黒６の場合、活性炭素粒
子を含有する実施例黒２と比較して、μＭｌｎが小さく
且つ摩耗率が大きい材料であつた。摩耗率については、
実施例黒１および黒２が低い値を示し、耐摩耗性に優れ
る材料であることが分る。すなわち炭素繊維と活性炭素
粒子とがが充填されている系が耐摩耗性がきわだつて優
れていることを示している。次いで摩擦材料の熱伝導性
を測定器として柴山ＳＳ−ＴＣ−１８Ｂを使用して測定
した。
結果を第３表に示す。
本発明による摩擦材料は市販石綿系に匹敵する熱伝導特
性を有することが判明した。
一方、市販セミメタリツク材料は約１桁高い値を示した
。
市販セミメタリツク材料はこのままでは熱伝導性が高す
ぎる為、実用に当つては断熱層が必要であるといわれて
いる。以上の如く、本発明の摩擦材料は摩擦特性及び熱
的特性にも優れる材料であることが分る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 繊維状金属５〜２５容量％、２００ｍ＾２／ｇ以上
    の比表面積及び５０〜１，０００μｍの粒径を有する活
    性炭素粒子３〜４０容量％、炭素繊維３〜２５容量％、
    炭素繊維以外の無機および／または有機充填材１０〜５
    ０容量％およびフェノール樹脂１０〜３０容量％から成
    る有機摩擦材料。 ２ 繊維状金属が鋼繊維であることを特徴とする特許請
    求の範囲第１項に記載の有機摩擦材料。 ３ 活性炭素粒子が５００〜２，０００ｍ＾２／ｇの比
    表面積を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項
    又は第２項に記載の有機摩擦材料。 ４ 活性炭素粒子が１５０〜５００μｍの粒径を有する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項のい
    ずれかに記載の有機摩擦材料。
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