JPH01199027A - 摩擦材組成物 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電磁クラッチ等のトルク伝達用に使用される
ブレーキライニング、クラッチフェーシング等の摩擦材
組成物に関するものである。

［従来の技術］ 従来、電磁クラッチ等のトルク伝達部材に使用されるブ
レーキライニング、クラッチフェーシング等の摩擦材料
としては、アスベスト繊維と無機、有機各種充填材およ
び有機摩擦調整剤等にフェノール樹脂のような熱硬化性
樹脂結合剤を加えて、加熱プレス成形し、硬化したもの
が用いられている。しかしながら、近年、アスベスト粉
塵の公害性に関する議論が高まるにつれて、自動車用摩
擦材のみならず、事務機器や産業機械の駆動用として使
用される電磁クラッチ用の摩擦材についても、アスベス
ト繊維を使用しない摩擦材料の必要性が高まってきてい
る。

アスベスト繊維に代わるものとしては、金属繊維、ガラ
ス繊維、セラミック繊維、合成繊維などがあり、スチー
ル繊維を使用したものはセミメタリックパッドと呼ばれ
、一部の自動車用摩擦材として実用化されている。

しかしながら、電磁クラッチ用摩擦材は、非磁性体であ
ることが必要なため、スチール繊維を使用したセミメタ
リックパッドは使用されていない。

また、ガラス繊維を使用した摩擦材についても、一部ク
ラッチ板として実用化されているが、原料が高価で、し
かも取扱い時の作業性が悪いという欠点を有しているた
め、将来多量に使われる可能性は少ない。

最近、注目を集めているアラミド繊維も、自動車用摩擦
材としての検討が進められており、一部実用化されいる
が、ガラス繊維と同様に高価なため、従来多量に使われ
る可能性は少ない。

以上述べたように、安価な原料を使用したノンアスベス
ト摩擦材の開発が従来より望まれている。

本発明者等は、高価なアラミド繊維の使用を極力減らし
、従来のアラミド繊維ベースのアスベスト摩擦材と同等
もしくはそれ以上の性能を有する摩擦材を既に開発して
いる（特開昭６２−１３４７９号、特開昭６１−２６１
３８７号、特開昭６２−１５２８１号）。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、電磁クラッチに使用される摩擦材は、自
動車用摩擦材と異なり、未使用の新しい時から優れたト
ルク伝達能力を発揮する必要があり、摩擦係数に換算す
ると、μ≧０．４という条件を満足する必要がある。本
発明者等が既に開発した上述のノンアスベスト材は、電
磁クラッチとして実際に使用される条件でシミュレート
して評価したところ、上記の条件を満足できるものでは
なかった。さらに、このノンアスベスト摩擦材は、混合
後の完粉（成形前の状態の混合粉）が綿状になるため、
電磁クラッチのようなリング状の摩擦板を製造する際、
均質な製品を製造しようとする工程が複雑化し、製造コ
ストが高くなるという問題点があった。

それゆえに、本発明の目的は従来のアラミド繊維ベース
のノンアスベスト摩擦材と同等の摩擦特性を有し、しか
も初期状態における摩擦係数がその後の安定状態におけ
る摩擦係数以上である摩擦材組成物を提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段および作用］本発明の摩擦
材組成物は、補強用繊維材料、有機充填材、無機充填材
および摩擦摩耗調整剤を熱硬化性樹脂結合剤で結合して
なる摩擦材組成物であって、補強用繊維材料として繊維
長１５０μｍ以下の短繊維セルロースパルプを２５〜３
５容量％、有機充填材として最大粒子径８４０μｍ以下
の有機充填材を３０〜４０容量％、摩擦摩耗調整剤とし
て最大粒子径２５０μｍ以下の二酸化ケイ素を１〜１０
容量％含み、かつ、気孔率が１５〜３０容量％であるこ
とを特徴としている。

補強用繊維材料としての短繊維セルロースパルプを２５
〜３５容量％含むのは、含有量が２５容量％より低いと
摩擦板強度が低下し耐摩耗性が悪くなって本発明の目的
を達成することができないからであり、３５容量％を越
えると摩擦係数の安定性が悪化し本発明の目的を達成す
ることができなくなるからである。

本発明において摩擦摩耗調整剤として用いられるのは、
二酸化ケイ素である。二酸化ケイ素の含有量は、１〜１
０容量％である。含有量が１容量％より少ないと、摩擦
係数が本発明の目的である０、４より小さくなり耐摩耗
性も急激に悪くなる。

また１０容量％を越えると摩擦係数は０．４より大きく
なるものの、その安定性が悪くなり、さらに相手材への
攻撃性が著しく増大して本発明の目的を達成することが
できなべなる。

また、本発明において摩擦摩耗調整剤として用いられる
二酸化ケイ素の最大粒子径は、２５０μｍ以下であるこ
とが好ましい。２５０μｍよりも大ぎな粒子を用いると
、摩擦材の摩耗量および相手材への攻撃性が急激に増大
し、摩擦係数の安定性が著しく悪化するからである。

また、本発明では有機充填材として最大粒子径８４０μ
ｍ以下の有機充填材が３０〜４０容量％含まれる。有機
充填材の最大粒子径を８４０μｍ以下とするのは、それ
よりも大きな粒子径になると、他の原材料と均一に混合
することができなくなり、摩擦摩耗特性が劣化するから
である。

電磁クラッチ用に使用される摩擦板は、一般に対向する
被駆動側の伝動部材、たとえばアーマチュアに圧接して
使用されるものであり、この両者の圧接面の摩擦力によ
って動力を伝達し、両者の圧接を解放することによって
動力の伝達を断つようにしている。この動作をスムーズ
に行なわせるためには、摩擦板の圧縮特性が重要であり
過去の経験から、単位荷重（ｋｇ／ｃｍ２）あたりの圧
縮歪率が０．１％よりも大きなものが最適であることが
明らかになっている。このため、有機充填材としては、
コルク粉末および／またはカシュダストを用いることが
好ましい。コルク粉末および／またはカシュダストを３
０容量％以上含有させることにより、圧縮歪率を０．１
％以上に調整することができる。しかしながら、コルク
粉末および／またはカシュダストの含有率が４０容量％
を越えると、圧縮歪率は０．１％以上となるが摩擦摩耗
特性が不安定になり望ましくない特性を示す。

また本発明に用いられる無機充填材としては、従来から
一般に用いられている無機充填材を用いることができ、
たとえば炭酸カルシウム等を挙げることができる。

さらに、本発明の摩擦材組成物は、その気孔率が１５〜
３０容量％であることが必要である。気孔率が１５容量
％より小さくなると、摩擦材の圧縮歪率が小さくなり、
初期状態の摩擦係数が低下し、摩擦板表面に著しい色む
らを生じて商品価値が低下する。また、気孔率が３０容
量％を越えると、摩擦材の圧縮歪率は大きくなり、その
結果として初期の摩擦係数は高められるが、摩擦材の機
械的強度が著しく低下し、耐摩耗性が劣化するため、本
発明の目的を達成することはできなくなる。

［実施例］ 以下、実施例により本発明の詳細な説明する。

補強用繊維材料として短繊維セルロースパルプを、有機
充填材としてコルク粉末、カシュダストおよび合成ゴム
を、無機充填材として炭酸カルシウムを、摩擦摩耗調整
剤として二酸化ケイ素を、熱硬化性樹脂結合剤として粉
末フェノール樹脂を用いて、第１表に示す配合割合で配
合し、混合機により均一に混合した。この混合物を所定
量秤量し、圧縮成形機で成形した。成形条件は面圧１０
０ｋｇ／ｃｍ２、型温度１６５℃、成形時間４分で行な
った。その後、さらに２００℃、５時間熱処理し、次に
表面を研摩してクラッチフェーシングを作製した。これ
らのクラッチフェーシングの気孔率を、特開昭６１−１
６１４３８号公報に開示された気孔率迅速測定法により
測定し、その結果を第１表に示した。含浸液としてはト
リクロロトリフルオロエタンを用い、封止液としては水
を用いた。試料としては、外径９９ｍｍ％内径８６ｍｍ
。

厚み２ｍｍのドーナツ板形状のものを４等分に分割した
ものを用いた。

第１表 （容量％） 以上のようにして得られた実施例Ａ−Ｃ，比較例り、Ｅ
および従来例Ｆのクラッチフェーシングを、スラスト式
摩擦摩耗試験機を用いて、第２表に示すテスト条件でシ
ミュレーション試験した。

その結果を第３表に示す。

第２表 第３表 ａ）μ８　：静摩擦係数 ｂ）μｄ：動摩擦係数 ｃ）１００回断続をくり返した後の測定値（安定状態で
の摩擦係数） ｄ）断続試験１００回の摩耗量 ｅ）相手攻撃性の小さいものを０１大きいものを×とし
て評価した。

第３表に示されるように、本発明の実施例Ａ〜Ｃは、い
ずれも相手攻撃性が悪くなることなしに、初期状態の摩
擦係数が安定状態における摩擦係数よりも高く、シかも
０．４よりも高いという条件を満足している。

ここで実施例Ｂ、比較例りおよび従来例Ｆについて電磁
クラッチのシミュレーション試験における断続回数と静
摩擦係゛数との関係を第１図に示す。

第１図に示されるように、実施例Ｂは、常に従来例Ｆよ
りも高い静摩擦係数を有している。しかも、実施例Ｂの
初期状態における静摩擦係数は、安定状態における静摩
擦係数よりも高い値を示しており、電磁クラッチに要求
される特性を満足している。

第２図には、実施例Ｂ１比較例りおよび従来例Ｆについ
ての電磁クラッチシミュレーション試験における摩耗量
を棒グラフで示す。第２図に示されるように、本発明の
実施例Ｂは従来例Ｆと同様の良好な耐摩耗性を有してい
る。

次に摩擦材組成物の気孔率の影響について検討するため
、第１表の実施例Ｂの配合割合で、気孔率の異なるクラ
ッチフェーシングを作製した。

第４表 ａ）〜ｅ）第２表と同じ ｆ）材料強度が大きいものをＯ１小さいものを×で評価
した。

ｇ）色むらの程度が小さいものを０．大きいものをＸで
評価した。

第４表に示されるように、気孔率が１５〜３０容量％の
本発明の範囲内である実施例Ｇ、　Ｂ、　Ｈは、いずれ
も初期状態の摩擦係数が安定状態の摩擦係数よりも高く
、また摩耗量、相手攻撃性、材料強度および外観の面で
優れていた。これに対し、気孔率が１０容量％の比較例
１は、初期状態における摩擦係数が安定状態の摩擦係数
よりも小さく、また摩擦板表面に色むらを生じ外観上好
ましいものでなかった。気孔率が３５容量％である比較
例Ｊは、摩耗量が多く、材料強度が劣っていた。

［発明の効果］ 本発明の摩擦材組成物は、従来のアラミド繊維をベース
としたノンアスベスト摩擦材とほぼ同等の耐摩耗性を有
し、しかも初期の使用状態から既に高い摩擦係数を示す
ため、電磁クラッチ用の摩擦材として好適なものである
。特に、電磁クラッチのトルク伝達能力が従来の摩擦材
に比較して大幅に改善できるため、事務機器や産業機械
の駆動用の電磁クラッチに応用して、その小型化および
軽量化を図ることができる。

また、本発明の摩擦材組成物の完粉は、従来のように綿
状でなく、流動性を有した状態であるため、取扱いが容
易で製造工程を従来よりも短縮化することが可能になる
。さらに、本発明の摩擦材組成物は、高価なアラミド繊
維を全く用いていないので、低価格化を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、電磁クラッチのシミュレーション試験におけ
る断続回数と静摩擦係数の関係を示す図である。第２図
は、電磁クラッチのシミュレーション試験における摩耗
量を示す図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）補強用繊維材料、有機充填材、無機充填材および
   摩擦摩耗調整剤を熱硬化性樹脂結合剤で結合してなる摩
   擦材組成物であって、 補強用繊維材料として繊維長１５０μｍ以下の短繊維セ
   ルロースパルプを２５〜３５容量％、有機充填材として
   最大粒子径８４０μｍ以下の有機充填材を３０〜４０容
   量％、摩擦摩耗調整剤として最大粒子径２５０μｍ以下
   の二酸化ケイ素を１〜１０容量％含み、かつ、気孔率が
   １５〜３０容量％であることを特徴とする、摩擦材組成
   物。
2. （２）前記有機充填材がコルク粉末であることを特徴と
   する、特許請求の範囲第１項記載の摩擦材組成物。
3. （３）前記有機充填材がカシュダストであることを特徴
   とする、特許請求の範囲第１項記載の摩擦材組成物。
4. （４）前記有機充填材がコルク粉末およびカシュダスト
   であることを特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の
   摩擦材組成物。