JPH02247230A - 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、ブレーキ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、電磁クラック等のトルク伝達部材に使用されるブ
レーキライニング、ブレーキ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、有機の各種充填材
および有機充填材などにフェノール樹脂のような熱硬化
性樹脂結合材を加えて、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、自動車の
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バッドと呼ばれ
、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、一部実用化されてい
るが、ガラス繊維と同様に高価なため、将来多量に使わ
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
ト摩擦材の改良が従来より望まれている。

本発明者らは、高価なアラミド繊維の使用をなくして安
価な原料であるセルロースバルブを用い、有機充填材と
してコルク粉末などを加え、さらに炭酸カルシウム粉末
などを添加することにより、従来のアラミド繊維ベース
のノンアスベスト繊維摩擦材と同等またはそれ以上の性
能を有する摩擦材を既に開発している（たとえば特開昭
６３−１４２０３４号公報）。

有機充填材としてコルク粉末を加えるのは、それによっ
て摩擦材の圧縮歪率を調整し、必要な圧縮特性を得るた
めである。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、コルク粉末は優れた弾性および耐熱性を
有する反面、コルク粉末を含む摩擦材が水に濡れた場合
、コルクの組成中のリグニン状組成物が水に溶けて摩擦
材の表面にしみ出てくる。

このリグニン状組成物は、コルク中において接着剤の役
割を果たしていると考えられる粘着性の樹脂であり、あ
る程度流動性を有する。したがって水に濡れたときだけ
でなく、摩擦材が加熱され、加圧状態にある場合にも、
このリグニン状組成物が摩擦材の表面に押し出されてく
ることがある。

このようにして摩擦材の表面にしみ出てくる物質は通常
酸性を示し、摩擦摺動の相手材として使用される鉄など
の金属を腐食させる原因となる。

また、この溶は出した物質は乾燥して水分を失うと固化
する性質があり、固化によって摩擦材と相手材を接着さ
せてしまうという問題もある。

本発明は上記問題点を解消するために、摩擦材の表面に
粘着性の物質がしみ出すことのない摩擦材組成物を提供
することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 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材を熱硬化性樹脂結合
材で結合してなるものである。個々の組成は、強化用繊
維材料として繊維長１５２μｍ以下の単繊維セルロース
バルブを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〜ｂ 調整材として最大粒子径２５０μｍ以下の酸化アルミニ
ウム／または酸化マグネシウムを２〜５容量％含み、か
つ、気孔率が１５〜ｂ る。

本発明の特徴は、前記有機充填材として、アルカリ水溶
液による洗浄処理を施したコルク粉末を含む点にある。

［作用］ 摩擦材の有機充填材として使用するコルク粉末を予めア
ルカリ溶液で洗浄処理を施すことにより、次に示すよう
な作用がある。

コルク粉末をＮａＯＨ，ＫＯＨ，Ｃａ　（ＯＨ）ｚなど
のアルカリ水溶液中に浸漬すると、コルク組成物中のリ
グニン状成分がアルカリ水溶液中の水酸イオンと反応し
、アルカリリグニンとして分離抽出され、その一部は摩
擦材の外へ除去されて沈澱し、残りは摩擦材の内部に残
留する。アルカリリグニンは、リグニン状組成物と異な
り、水溶性や加熱による流動性を示さないため、摩擦材
の内部に残留しても粘着剤として摩擦材の表面にしみ出
すことはない。

以下、本発明の摩擦材組成物の各構成要素、含有量など
を限定する根拠を示す。

補強用繊維材料としての単繊維セルロースバルブを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
超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材として用いられるのは、
酸化アルミニウムおよび酸化マグネシウムである。これ
らは、いずれか一方を単独で用いてもよいし、また双方
を併用してもよい。酸化アルミニウムおよび／または酸
化マグネシウムの含有量は、２〜５容量％である。含有
量が２容量％より少ないと、摩擦係数が本発明の目的を
達成すするために最少限必要な０．４５より小さくなり
、耐摩耗性も急激に悪くなる。また５容量％を超えると
、摩擦係数は０．４５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くなる。

また、本発明において摩擦摩耗調整材として用いられる
酸化アルミニウムおよび酸化マグネシウムの最大粒子径
は、２５０μｍ以下であることが好ましい。２５０μｍ
よりも大きな粒子を用いると、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容量パーセント含まれ
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・−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／ａｍ２）あたりの
圧縮歪率が０．　１％より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
、コルク粉末を用いることが望ましい。

コルク粉末を３０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、コルク粉末の含有量が４０容量％を超えると、
圧縮歪率は０．　１％以上になるが、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
シウムなど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％を超えると、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が高められるが、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ができなくなる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を示す。

補強用繊維材料として単繊維セルロースバルブを、有機
充填材としてアルカリ洗浄処理を施したコルク粉末およ
び合成ゴムを、無機充填材として炭酸カルシウムを、摩
擦摩耗調整材として酸化マグネシウムを、熱硬化性樹脂
結合材として粉末フェノール樹脂を用いて、第１表の実
施例の欄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１．００ｋｇ／ｃｍｚ型温度
１６５℃、成形時間４分で行なった。その後、さらに２
００℃、５時間熱処理し、次に表面を研摩して摩擦板を
作製した。

次に本実施例の効果を確認する比較対象として、第１表
の比較例の欄に示す配合割合で実施例と同様の方法で摩
擦板を作製した。上記実施例と比較例との配合組成は、
有機充填材として実施例がアルカリ洗浄処理を施したコ
ルク粉末を３５容量％含むのに対し、比較例ではアルカ
リ洗浄処理を施さないコルク粉末を３５容量％含む点の
みが相違する。なお、実施例におけるコルク粉末のアル
カリ洗浄処理は、約２重量％のＣａ　（ＯＨ）　２水溶
液にコルク粉末を浸漬した後に濾過することによって行
なった。洗浄に用いる水溶液は、Ｃａ（ＯＨ）２に限ら
れるものではなく、ＫＯＨ，ＮａＯＨなどを用いても同
様の効果を得ることができる。

アルカリ水溶液の濃度やコルク粉末の浸漬時間などの洗
浄条件によっては、その効果が大きく左右されることは
ない。

（以下余白） 第１表 以上のようにして得られた実施例および比較例の摩擦板
各々について、次に示す方法で固着力試験を行なった。

この固着力試験においては、まずスラスト式摩擦摩耗試
験機を用いて第２表に示す内容で、１゜０回の断続サイ
クルを繰返した。

第２表 に垂直な方向の摩擦板と相手材の固着力をアムスラー万
能材料試験機により測定した。この試験を、実施例の摩
擦板を用いた場合と比較例の摩擦板を用いた場合のそれ
ぞれについて２回ずつ行なった結果を第３表に示す。

第３表 第２表において、有効制動半径は摩擦板の外周と内周の
平均半径を意味し、荷重は摩擦面に垂直な方向に作用す
る力を意味する。断続サイクルにおける０Ｎ−ＯＦＦは
、回転の０Ｎ−ＯＦＦを意味し、速度は有効制動半径で
の周速を意味する。

次に、１００回の断続サイクルを終えた摩擦板を常温Ｏ
水の中に１５分間浸漬し、取出した。その後断続サイク
ルにおいて使用した相手材と摩擦板の摩擦面どうしを合
わせて、面圧２５ｋｇ／ｃｍ２で摩擦面に垂直に加圧し
、その状態で５０℃の恒温槽で２時間加熱した。その後
、恒温槽から摩擦板と相手材を取出して面圧を除去し、
摩擦面第３表の固着力は、摩擦板と相手材を摩擦面に垂
直方向に引張り、両者が接合状態から分離される瞬間の
引張荷重を示している。

第３表かられかるように、実施例におけるアルカリ洗浄
を施したコルク粉末を有機充填材として含む摩擦板では
、アルカリ洗浄をしないコルク粉末を含む摩擦板と異な
り、加圧状態での摩擦摺動や加熱によって相手材と固着
することがない。これは、コルク粉末をアルカリ洗浄し
たことにより、コルク組成中のリグニン状成分がアルカ
リリグニンとなって分離され、固化または除去されたた
め、粘着性流動物の摩擦材表面へのしみ出しがなくなっ
たことに起因するものである。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、摩擦材組成物に有
機充填材として含まれるコルク粉末として、予めアルカ
リ洗浄処理を施したものを使用することにより、水濡れ
時や加熱、加圧時における粘着性流動物のしみ出しが防
止される。その結果、この摩擦材組成物を摩擦板として
使用した場合に、摩擦板の表面にしみ出す粘着性物質に
よる相手材の腐食や、摩擦板と相手材との固着などの、
摩擦板として不都合な現象が発生しない。したがって、
本発明の摩擦材組成物をブレーキライニングやクラッチ
フェーシングに適用すれば、ブレーキやクラッチの信頼
性を大幅に向上することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 補強用繊維材料、有機充填材、無機充填材および摩擦摩
   耗調整材を熱硬化性樹脂結合材で結合してなり、 補強用繊維材料として繊維長１５２μｍ以下の単繊維セ
   ルロースバルブを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％、摩擦摩耗調整材として最大粒子径２５０μｍ以下
   の酸化アルミニウム／または酸化マグネシウムを２〜５
   容量％含み、かつ、気孔率が１５〜３０容量％である摩
   擦材組成物において、 前記有機充填材として、アルカリ水溶液による洗浄処理
   を施したコルク粉末を含むことを特徴とする、 摩擦材組成物。