JPS60159428A - 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】 ル１立１１ この発明は、摩擦材料の分野に関し、特に、ブレーキラ
イニング、クラッチなどのための摩擦材料に関す−るも
のである。

乗物のためのブレーキは、回転する部材に対して押（）
付ＧＪられる静止部材を利用する。静止および回転部材
の間の＃擦は、乗物のｈ学的エネルギを熱に変換りる。

これらの２つの部材の間に良好な耐摩耗性と適切な摩擦
係数とをもたらすために、ライニングが静止部材に装着
される。

ブレーキライニングは、それらを構成する材料に基づい
て、３つの部類、づなわら高温有機材料ライニング、焼
結された摩擦材料ライニング（金属ライニング）、おＪ
：びセミメタリック材料ライニングに分類される。高温
有機月利ライニングと　５− セミメタリックライニングとは、自動車および１〜ラツ
クのブレーキに広く用いられている。これらのライニン
グは、カシコーナット殻液の重合体、ゴム、アスファル
ト基拐料、およびフェノール樹脂のような天然のまたは
合成結合剤および樹脂のマトリクスにおいて共に結合さ
れた充填材料から成り立っている。充填材料は、アスベ
スト、グラスファイバ、綿およびスチールウールのよう
な補強用のｗ４報を含んでいる。鉄および銅のの粉末の
ような熱吸収剤と、パライト、グラファイト、アルミナ
、および鉱物の粉末のような摩擦変性剤は一般的に充填
材料に含まれて、特定の応用に対して要求される摩擦係
数、耐摩耗性、ｄ３よび耐熱性をもたらす。

ブレーキライニングのマトリクスどじて通常用いられる
合成樹脂は、フェノール樹脂である。フェノール樹脂は
、高い温度安定性を有しており、かつ高温では実質的な
量（最初の重量の約５０％）の強度のチャコール等のよ
うな炭素質残留物を発生する。さらに、それらは、最も
安価な高濡マド−６＝ リクス材料に含まれている。しかしながら、ブレーキラ
イニングの高耐熱性を改善することが引き続き要求され
ている。多くの自動車の応用においで、ドラムブレーキ
に取って代わりつつあるディスクブレーキについては、
および一定の駆動状態下では非常に高い動作温度【こ出
会うトラックプレー１について（ま特に真実である。さ
らに、ブレーキライニングを取替えるために必要どされ
る費用と時間とを避けるために、ブレーキライニングの
寿命を増大さＵることが引き続き要求されている。

泣旦−ＩＬＬ この発明の目的は、改良されたブレーキライニングを提
供することである。

この発明の目的は、改良された高い耐熱性を有り−るブ
レーキライニングを提供１−ることである。

この発明の目的は、改良された耐摩耗性を有するブレー
キライニングを提供することである。

この発明の目的は、改良された対フェード性値を有する
ブレーキライニングを提供することである。

この発明によると、ブレーキライニング材料のマトリク
スとしてポリスチルバゾール樹脂（３ないし１６重量％
）が用いられる。ブレーキライニング材料と均衡がとら
れているのは、狛定の応用に対して適切な耐摩耗性、抵
抗係数および耐熱性をもたらすように選択された充填剤
である。

好ましい実施例においで、マｌ−リクスとして用いられ
るポリスヂルバゾール樹脂は、ポリスグリルピリジン（
ＰＳＰ）である。この材料は高温では強度にヂャコール
等の炭素質残留物を発生しく初期の重置の約７０％）お
よび良好な高温安定性をもたらす。

第２の好ましい実施例にＪ３いて、ポリスチルバゾール
は、付加的に硬化されたポリスチリルピリジン＜ＡＰＳ
Ｐ＞である。この月利は、ＰＳＰに類似した特性を有し
ているが、しかし、硬化期間中にカス状の副産物を発生
しない。したがって、製造することがより筒中であり、
さらに、使用状態にさらされたどきに不十分な硬化（バ
グリーン（ｇｒｅｅｎ　）　”ライニング）をさらに旧
Ｉる。

双方の好まｌノい実施例（おけるライニング材料の平衡
は、スチールウール、金属粉末、炭素（グラファイトお
よび、／またはカーボンブラック）、ｔ？ラミックの粉
末、および摩擦変性剤からなる充填材料である。

ブレーキライニング材料は、ポリスチルバゾール樹脂と
充填材料とを聞合しかつその混合物を鋳型に入れること
によって製造される。混合物はその後、樹脂の流れおよ
び硬化を促進する温度で熱加圧される。１−分な圧力が
与えられて適切な密度を有する完成された材料を提供す
る。

傾１」」と（直！ＦＩＬ！！２ＪＬ’ｆＬ異なった割合
のポリスチリルピリジン（ＰＳＰ）おＪ：び付加的に硬
化されたポリスチリルピリジン（ＡＰＳＰ＞は、種々の
充填材料とともに組合わされか゛つヒミメタリックブレ
ーキライングを提供するようニ５１！Ｉ　Ｎ！！！され
た。ＰＳＰおよびＡＰｓＰは、ポリスチルバゾール樹脂
の重合体である。ＰＳＰ重合体の形成は、米国特ｒ［第
３，９４４，８６２号において開示されている。ＡＰＳ
Ｐ重合体の形９− 成は、米国特許第４，３６２，８６０号において開示さ
れている。これらの特許において開示されているように
、これらの重合体の双方は、高温では高いヂャコール等
の炭素質残留物の生産性を有している。ＰＳＰ重合体は
、ＰＳＰおよび水を発生する縮合反応によって硬化され
る。ＡＰＳＰ重合体は、綜合反応を用いて最初にプレポ
リマを形成しその後付加的な反応によってプレポリマを
硬化することによって最終的な硬化期間中に水が発生す
ることを避ける。

ブレーキライニング材料のサンプルは、マトリクス形成
樹脂成分としてＰＳＰ重合体およびＡＰＳＰ重合体の双
方を用いて製造された。種々の充填剤の組成は、アスベ
ストのない、セミメタリック型のライニングを提供する
のに用いられた。比較する目的で、同様の充填剤組成を
有するサンプルはまたフェノール樹脂を用いて製造され
、先行技術の慣例に従うマトリクスを形成した。

サンプルは、通常チェーステスト（ｃｌｌａｓｅ　ｔｅ
ｓｔ）と呼ばれるブレーキ適格テストを用いて評価され
１０− ノ、：。これｌ；Ｌ、”１１ノ一１ライニング品質制御
テスト手順−８△（＝　、Ｊ　６６１　ａ　”として示
される、自動ｉＩ技術名協会がＨＩ属する方法である。

チェーステストに基ついて見込みを示した組成は、ブレ
ーキシ１−に固定され、フルスケールの慣性動力ｉｆ　
（ｉｎｅｒＮａ　ｄｙｎａｍｏｍｅｔｅｒ）上テア　ス
トされた。

これらの１ストは、ＰＳＰおよびＡＰＳＰ樹脂が、改菅
された高温性能を′４−Ｊするセミメタリックのブレー
キライニングの７１−リクスを形成するのに用いられ得
るということを示した。用いられた樹脂の吊ど充填材料
の組成とは、動力計テストと、特定の用途にこの組成を
最適化させる実際の使用とに捕づいで選択することがで
きる。

以Ｆに示されているのは、この発明によるブレーキライ
ニングを１足供４るために用いることができる方法と組
成との例である。また、先行技術の７１−リクス（）］
二ノール樹脂）を用いて作られたブレーキライニングの
例（例１−Ｉ１１）も比較のために含まれている。

例■−フェノール樹脂マトリクス 工ｉ行ＪＵロ俵３！［二去２．．Ａ） 以下の充填材料（自邑％で）は乾燥混合された：１８％
のグラファイト、３４．７％のスチールウール、５％の
アルミナ、２２％の銭の粉末、および１２％のパライト
。

７１〜リクスまたは結合剤は、適当な溶媒とともに希薄
溶液と（）て乾燥した混合物上に噴霧された１０％のフ
ェノール樹脂（Ｍ　ｏｎｓａｎｔｏ　Ｓ　Ｃ１００８）
であった。はぼ２２５ｇの製剤が鋳型にＬｊλられ、さ
らに混合物を固めてかつ硬化り−るために熱加圧された
。硬化のサイクルは次のステップを含む：９０００ｐｓ
ｉの圧力を与え、１時間のうＪ５に３５０″Ｆまで熱し
く２１２°Ｆで２回突沸し、）、１時間にわたって３５
００Ｆに保ち、１時間のうちに室温まで冷却し、その後
圧力を取り除く。

硬化されたサンプルは鋳型から取り除かれた。それはほ
ぼ３　／　８　″の厚さであり、製剤の理論的濃度に等
しい３．５８９／ｃｃの濃度を有していた。

サンプルはチェーステストを受けかつその性能は゛良好
”と評価された。

九■−フエノニ／Ｉｙ！ｔＪ！１三−トリクスサンプル
は、圧力１Ｊイクルの１炎に、３５０’　Ｆにお（プる
１３時間の後硬化の処理が加えられたという点を除い（
例Ｉと同じ組成を用いて製造された。このサンプルは同
じ濃度を有しておりかつチ１−スの性能は例■のサンプ
ルと同様に評価されｌこ　。

サンプルは、用いられた圧力が９ｏｏｏｐｓｔに対して
わずか３０００ｐｓｉであったという点を除いて例■と
同じ組成および硬化サイクルを用いて製造された。硬化
されたサンプルは、理論値の９１％のｓｉをイｊしてい
た。そのチェース性能は゛不十分″と評価され、したが
って“良好″なチェース性能を得るためにはより高いｍ
度が必要とされるということを示していた。

、Ｌ哩二旦５ヱ４１のマトリクス リンフル（ま、ントリクス材利どじてフェノール１３− 樹脂よりもむしろ１０％のＰＳＰが用いられかつそれが
溶液から充填材料上に噴霧されたということを除いて、
例工ど同じ組成を用いて製造された。

硬化サイクルは９０００ｐｓｉであり、かつ最人濡度は
４８０°Ｆであった。熱加圧の襖に、サンプルは４８０
６Ｆで４時間にわたって後硬化された。

熱加圧期間中の樹脂の損失のために濃度は理論値（３，
５８＜１　／ｃｃ）よりも高い３　、　ｇ　４ｇ　／ｃ
ｃであった。樹脂の硬化は、樹脂の損失を最小限にする
ために圧力が与えれる前に行なわれる必要がある。チェ
ースの性能は゛′良好″と評価さねた。

−ＡＰＳＰ　１匹ヱ止すクス サンプルは、マトリクス材料としてフェノール樹脂より
もむしろ１０％のＡＰＳＰが用いられかつそれが乾燥し
た粉末として充填材料に加えられたということを除いて
、例■と同じ組成を用いて製造された。熱加圧サイクル
【ま９０００ｐｓｉにおいて１時間にわたって２７５Ｆ
であり、４時間にわたって３５０゛Ｆであった。温圧後
に、サンプルは４時間にわたって４．８０’Ｆで後硬化
された。

１４− その結果冑らねた濃度は理論値の９４％であり、チ」−
スの性能は゛非常に良好″と評価された。

例Ｖｌ　−Ａ　Ｐ　Ｓ　Ｐ樹１Ｍ−の７１〜リクスはン
ブルは、例Ｖと同じ組成と熱加圧サイクルとを用いて製
造された。しかしながら、ＡＰＳＰ樹脂は、Ｔ　Ｉ−Ｉ
　Ｆ溶媒に溶解されまたは分散され、さらに乾燥した粉
末として混合物に加えられるよりはむしろ充填材斜上に
噴霧された。気泡が生じるのを防ぐために、混合物が鋳
型に入れられる前に、混合物は、４時間にわたって真空
オーブン内で６０°Ｃにされて含まれているガスが除去
された。

サンプルは、後硬化期間中に気泡を生じなかった。

ｍ度はｆｌ理論値９９％であった。チェース性能は゛′
良好″ど評価された。

例−１７Ｐ　Ｓ　Ｐ　のマトリクス リンプル１よ、ＡＰＳＰの製造期間中に得られた相対的
な産出量（３１３”　：　１Ａ＞に近い低分子フラウン
Ｆｌ　ン（ｆｒａｃｔｉｏｎ）　ＡおよびＢ−を有する
ＡＦ）　Ｓ　Ｐが用いられたということを除いて、例ｖ
Ｉと同じ組成おＪ：び熱加圧サイクルを用いて製造され
た。例７丁の場合と同様に、乾燥された混合物は圧力を
加える前にされた。これらの低分子重量のフラクション
は、硬化温度においてより流動的であり、熱加圧期間中
にいくらかの樹脂の損失をもたらし、さらに得られた濃
度は理論値よりも高い３゜６１１／ＣＯであった。この
ナンプルは後硬化期間中には気泡を生じなかった。この
サンプルのチェース性能は゛非常に良好″と評価された
。

九にへ工溢」「のマトリクス サンプルは、その組成が以下のとおりであるということ
を除いて、例ｖ１に説明されたようにして提供された１
６．５％のＡＰＳＰ樹脂、２，４３％のグラファイト、
１．９％のカーボンブラック、４２．０％のスチールウ
ール、１，０％の珪酸ジルコニウム、２．３％のタルク
、４．５％のマグネシア、２５．５％の鉄の粉末、およ
び１３，９％のパライト。そのＩ′Ｉ成は、８７％の理
論上の濃度を有しており、チェースの評価は非常に良好
であった。

Ｋｍ に述の例のチェースの結果とＳ度とは表■において要約
されている。理論上の濃度を得るために、十分な圧力と
十分な樹脂形成マトリクス材料とが用いられなければな
らない。これらの例は、同一の充填材料を有するブレー
キライニングに対して、この発明のＰＳＰおよびＡＰＳ
Ｐ樹脂材利の製剤が、より高いフェード温度と異なった
摩擦係数（Ｕ　）とを有しているということを示してい
る。

たとえば、任意の充填剤の製剤に対して、フェノール樹
脂マトリクス材料は、通常０．４１０のＵと、熱せられ
たときに０．３７９のＵとを有しており、一方ｒＰｓＰ
およびＡＰＳＰ樹脂のマトリクス材料は、通常０．３５
５のＵと熱せられたときに０．３５０のＵとを有しでい
る。

（以下余白） ＝１７− 立ｌ−皿Ω凱皿 摩擦係数　摩耗テスト　２次フェー　ヂ■−ス　理論値
伝−１琲り一励ｖＬ」銭Σｆンチ　重匿旦９Ｌｉ！！２
温度　の評価−ｐ慝旦差Ｉフェノ　０，４２００，３８
８０，００３　１，４９％　６２５Ｆ　良好　１００−
ル Ｉ［７エ／　０，４０３０．３７００，００２５　２，
２７　６２５　良好　ｉｏ。

−ル ｍ　７　ｘ　／　０，４１００，３８９０，００１　１
，４１　＞　６５０　不十分　９１−ル ＩＶＰＳＰ　Ｏ，３Ｂ３０，３５００，００２　３，１
２　６００　良Ｑｆ　＞１００ＶＡＰＳＰ　Ｏ，３５３
０，３４３０，００１２，２８８００極めて　９４良好 ＶＩＡＰＳＰｏ、３６５０，３４００，００５　４，５
７　７００　良好９９ＶＩＡＰＳＰ０．３７８０，３５
３０．００１　３，５７　７００　極メて＞　１００良
好 ■ＡＰＳＰ０，３９２０．３６００，００５　３，８　
６００　極めて　８７良好 ＩＣｉ３− 充填材ｉ３１の製剤は、摩擦月利の特性に重大な影響を
有している１、これ（ま、トラック、自動車、列車、飛
行機のためのドラムおよびディスクプレー１５イニング
や、クラッチライニングなどの特定の用途に対してこの
月利を適合させる。たとえば、広い範囲の用途を有づる
摩擦月利は、３ないし１６重量％のポリスチルバゾール
樹脂と、公知の充填材料の種々の引合わせとを用いて合
成され得る。

充填材料の例は、１０ないし５０％の金属の繊維。

２２ないし６８％の金属の粉末、２ないし２８％の炭素
、コないし１１％のセラミックの粉末、おＪ：びＯない
し２４％の摩擦変性剤などのような月利の多くの組合わ
せを含んでいる。実験的なテスｌへおよび得られた関係
の双方を用いる特定の充填月利製剤のこれらのおよび他
の選択は、技術の範囲内にあると同時にこの発明の範囲
内にある。

特許出願人　［］ツクウェル・インターナショナル・コ
ーポレーション 代　理　人　弁理士　深　児　久　部（ほか２名）１９
− １８６−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　３ないし１６重量％のボリスチルバゾール樹脂
   と、 平衡充填月利とを含む、摩擦材料。 （２）　前記ポリスチルバゾール樹脂は、ポリスチリル
   ピリジン（ＰＳＰ）と、付加的に硬化されたポリスチリ
   ルピリジン（ＡＰＳＰ＞とからなる群から選択される、
   特許請求の範囲第１項記載の摩擦材料。 （３）　前記充填材料は、ｓｉ雑状の補強材と摩擦変性
   剤とを含む、特許請求の範囲第１項記載の摩擦材料。 （４）　３ないし１６重量％のポリスチルバゾール樹脂
   と、 １０ないし５０重量％の金属の繊維と、２２ないし６８
   重量％の金属の粉末と、２ないし２８重量％の炭素と、 １ないし１１重量％のセラミックの粉末と、０ないし２
   ４重噴％の摩擦変性剤とを含む、摩擦材料。 （５）　前記金属の繊維はスチールファイバを含む、特
   許請求の範囲第４項記載の材料。 （６）　ポリスチリルピリジン（ＰＳＰ）と、付ｊＩｒ
   ｌ的に硬化されたポリスチリルピリジン（ＡＰＳＰ）と
   からなる］Ｙから選択された３ないし７１６重量％のポ
   リスチルバゾール樹脂と、 １０ないし５０　重ｆｉｔ％のスチールファイバと、２
   ２ないし６８重巖％の鉄の粉末と、 グラファイトおよびカーボンブラックからなる群から選
   択された４ないし２８重量％の炭素と、アルミナ、珪酸
   ジルコニウム、タルクおよびマグネシアからなる群から
   選択された１ないし１１重量％のセラミックの粉末と、 ０ないし２４％のバライ１〜とを含む、摩擦材料。 （７）　６．５ないし１０重量％の＋ｊ加的に硬化され
   たポリスチリルピリジン（ＡＰＳＰ＞と、２ないし１８
   重量％のグラファイトと、０４【い１，７２重１％のカ
   ーボンブラックと、３４ないし４２車爵％のスチールフ
   ァイバと、Ｏないし１重量％の珪酸ジルコニウムと、０
   ないし３重量％のタルクと、 ０ないし５重量％のマグネシアと、 ２２　＜＞い【ノ２６重爵％の鉄の粉末と、１２４１い
   し１４重量％のバライｌ−とを含む、１１ノーキウイニ
   ング。 （８）　３　／、’ｃいし１６重間％のポリスチルバゾ
   ール樹脂と、 １０ないし５０重量％のスチールファイバと、平衡金属
   粉末と、 摩擦変性剤とを含む、摩擦材Ｉ′！１゜（９）　前記ポ
   リスチルバゾール樹脂は、ポリスチリルピリジン（ＰＳ
   Ｐ）と、付加的に硬化されたポリスチリルピリジン（Ａ
   ＰＳＰ）とからなる群から選択される、特許請求の範囲
   第８項記載の摩擦材料。 （１０）　摩擦材ｒ１を製造する方法であって、３ない
   し１６重量％のポリスチルバゾール樹脂を準備覆るステ
   ップと、 平衡充填材料を準備づ−るステップと、前記樹脂と前記
   充填材料とを混合するステップと、 前記樹脂と前記充填材料との混合物を鋳型に入れるステ
   ップと、 前記樹脂の流れおよび硬化を促進する温度で、および十
   分な密度をもたらす圧力で前記混合物を熱加圧（るステ
   ップと、 前記鋳型から熱加圧された混合物を取り除くステップと
   を含む、方法。 （１１）　前記樹脂はポリスチリルピリジン（ＰＳＰ）
   を含み、かつ前記熱加圧ステップは、少なくとも４８０
   ０Ｆの温度において少なくともほぼ９，０００　ｐｉｓ
   の圧力を与えるステップを含む、特ｉｉ’Ｆ　請求の範
   囲第１０項記載の方法。 （１２）　前記樹脂は付加的に硬化されたポリスチリル
   ピリジン（ＡＰＳＰ）を含み、前記熱加圧ステップは、
   はぼ２７５°Ｆの温度に保らインがら少なくともほぼ９
   ，０ＯＯｐｓｉの圧力を与えるステップと、その後温度
   をほぼ３５００Ｆに上昇させるステップと、３５０’　
   Ｆで維持して前記樹脂の硬化を完／７３２．　’１−る
   ステップとを含む、特許請求の範囲第１０項記載の方法
   。