JPH0245588A - 複合摩擦材料 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は石綿繊維を含まない有機系摩擦材料で、高温時
でも摩擦係数の変動が少なく、且つ鳴き音の発生防止を
目的とした摩擦材料に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、自動車や産業機械等の摩擦ブレーキ、フランチに
使用されている摩擦材料は石綿繊維を基材として製造さ
れてきた。組成としては補強材としての石綿繊維が１０
〜７０容積％、結合材としての熱硬化性樹脂が１０〜４
０容積％及び摩擦摩耗調整材としての金属繊維または金
属粉粒、無機粉末および有機粉末等からなり、これらの
成分を混合、成形、場合によっては研磨研削して製造さ
れていた。

しかし、石綿繊維が有害であるとの事から石綿繊維を主
成分とする製品は製造及び使用の規制対象となり、摩擦
材料も石綿繊維に変わるべく材料開発が急がれている。

これに答えるようにスチル繊維をＨ＆維酸成分するセミ
メタリック摩擦材料が開発され、主として自動車のブレ
ーキパッドとして多用されるようになった。

このセミメタリック摩擦材料は、補強性や耐熱性に潰れ
原料が入手しゃすぐ、且つ安価であるスチール繊維、鉄
粉などの金属成分と黒鉛を主成分とし、有機または無機
充填材を配合しフェノール樹脂などの結合材により固め
たものである。しかし、このセミメタリック摩擦材料も
スチール繊維等は錆びやすいため発錆すると摩擦相手材
への攻撃性が増したり、鳴き音の発生等になる欠点を持
っていた。

また鼓近になり補強基材、摩擦調整材および熱硬化性樹
脂よりなる原料に軽量炭素質中空球体を配合した摩擦材
料（特開昭６２−１４９７８６　）が提案きれているが
、炭素質が滑りやすく、また軽量炭素質中空球体にて気
孔を確保しているため強度面からもその配合比を大きく
することが困難である等の問題点がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

自動車や産業機械等の電磁クラッチ、ブレーキに使用さ
れている石綿繊維系、セミメタリック系、その他無機繊
維、有機繊維などを使用した非石綿系等の摩擦材料は使
用される条件によってはフェード現象すなわち高温時に
ブレーキ力の低下がおこることや、不快な振動や鳴き音
の発生などが生じる。

本発明は錆びなどが生じることなく、高温でも安定的に
所望の摩擦係数を得、音の発生を抑える摩擦材料を提供
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本件発明者は上記の目的を達成するために鋭意研究した
結果、高温でも硬度の低下がほとんど低下することのな
い中空球状非ガラス質セラミックスを添加すると、推測
であるが高温時、摩擦材料より発生する分解ガスが摩擦
材料の気孔による空隙中に逃げることなどにより、ガス
圧が高まることなくフェードが防止され、あわせて高温
時の安定した摩擦係数が得られること、および摩耗率が
少なく、相手材の摩耗もほとんどないことを発見して本
件発明を完成するに至った。

すなわち、本件発明の要旨は熱硬化性樹脂と黒鉛を主成
分とする基材に中空球状非ガラス質セラミックスを添加
してなることを特徴とする複合摩擦材料にある。

本件発明に用いる中空球状セラミックスとしては、ガラ
ス質以外のものを用いる。ガラス質はシリカにＮａ、に
等の融点降下成分を添加したものであり、このものは高
温時、摩擦熱によりガラス中空球が溶融し、摩擦表面に
ガラス質が拡がり摩擦性能を低下するので適さない。こ
のためセラミックス中空球としては高温で安定なもの、
例えばムライト、アルミナ、シリカ、マグネシア、チタ
ニア、ジルコニア等から選ばれることが好ましい。

黒鉛は潤滑性を高め摩耗を防ぐために必要であり、熱硬
化性樹脂は成形時、結合材として用いる。これらの組成
比としては、黒鉛は３〜３０容積％が好ましく、より好
ましくは５〜２０容積％であり、セラミックス中空球状
粉は５〜８０容積％が好ましく、より好ましくは１０〜
５０容端％である。黒鉛が３容積％未満では潤滑性が十
分でなく、３０容積％を超える場合は強度が低下してし
まう、セラミックス中空球状粉が５容積％未満では鳴き
音発生防止効果が不十分であり、８０容積％を超える場
合は摩擦相手材への攻撃が大きくなる。セラミックス中
空球として２種以上を用いる場合はその合計が、上記範
囲に入っていることが好ましい。

又、上記３種類の組合わせの他にこれらの組合わせを基
本とし、摩擦調整材として中空でないセラミックス粉、
硫酸バリウム、二硫化モリブデン、窒化ホウ素等の無機
質材、カミューダスト、ゴム等の有機質材、及び金属粉
等を合計で３０容積％以下の範囲で適宜添加することも
できる。

本発明で用いるセラミックス中空球状粉は１０ル１未満
では成形しにくく、５００弘層を超える場合は摩擦相手
材との接触が均一になりにくいので１０〜５００ｇｍの
粒径が好ましい、又、セラミックス中空球状粉の中空の
占める割合は３０％未満では中空の効果が不十分であり
、８０％を超える場合はセラミックスの強度が低下する
ため３０〜９０％が好ましく、より好ましくは５０〜８
０％である。

尚、本発明の摩擦材料の製造は周知の技術で実施すれば
よく、上述した各材料を適切な割合で配合し加熱加圧成
形して、必要に応じて切断、研磨等を行う。

本発明の摩擦材料と従来のレジン系の摩擦材を比較する
と、従来のレジン系は高温下における摩擦特性が悪く、
動摩擦係数、静摩擦係数、摩耗率とも悪化の傾向を示す
。例えば、従来のレジン系の静摩擦係数は常温から１０
０℃前後までは約０３と変化が少ないが、それを超すと
急激な減少を示し、　２００°Ｃ以上で静摩擦係数は０
，１を大幅に下廻ってしまう。また、従来のレジン系の
摩耗率は温度の上昇とともに上昇し、２５０℃で約１０
×１０７ｃ　ｍ’　／　ｋｇｍとなり、安定した摩耗率
が得られない。これらの原因によりブレーキ力の低下や
不快な振動及び鳴き音の発生などが生じていた。

これに対して本発明の摩擦材料は高温においても摩擦特
性は良好であり、０〜３００’Ｃの摩擦材温度の範囲で
静摩擦係数は０．２〜０．４の間に安定しており、摩耗
率も　０〜３００°Ｃの摩擦材温度で２Ｘ　１Ｏ−７ｃ
　ｍ”７ｋｇｍ以下の値を維持し得る。

〔実施例〕

以下、本発明の成果を実施例および比較例で説明する。

尚、試験方法は次に示す方法によった。

外径　１００ｍｍ、内径６０Ｉ、厚さ２ｍｍに成形した
摩擦材料試料を接着剤にて外径１００ｍｍ、厚さ５ｍｍ
の炭素鋼基材に接着し、平面度及び炭素＃４Ｘ：材との
モ行度を得る為に摩擦材の表面をポリッシング等により
仕上げ加工を行う。このように組合わせた物を以下゛摩
擦材°°と呼ぶ。摩擦材と接する摩擦相手材は外径１０
０ＩＩｌｆｆｉ、内径８０ａｍ、厚さ５■の炭素鋼を用
い摩擦材と接する而はポリッシング等により平滑に仕上
げておく。以下これを“相手材″と呼ぶ。

相手材はモーターの回転を変速機にてθ〜１０００ｒｐ
ｆｆｌの回転が、ｉｇＩ幣出来るように設置する。この
相手材と回転しない摩擦材は全面が接触するように設置
し、且面圧力を調整出来るようにしておく。

この試験装置にて摩擦材温度、トルク、回転数摩擦係数
、発生音、摩擦材の摩耗状態、相手材の摩耗状態、等を
観察する。

又測定条件は第１表に示す条件で行った。

第２表の組成からなる摩擦材の試験の結果の例を第３表
に示す。

（以下余白） 第１表 この試験装置において第２表に示す組成（単位：容積％
）の摩擦材の緒特性を調べた。ここで第２表中のセラミ
ックス中空球状粉はムライト（２Ｓ＋０２・３Ａ文、０
３）からなり平均粒径は７０牌ｌ。

セラミックス中、中空の占める割合は７０％であるもの
を使用した。

尚、比較例は従来品であり１は石綿系、２はセミメタリ
ック系の代表的配合のものである。

第 表 〔発明の効果〕 本発明に係る複合摩擦材料は摩擦係数、摩耗率など摩擦
特性が高温下においても優れているとともに音の発生も
少なく摩擦材料としての特性を備えている。

代 理 人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、熱硬化性樹脂と黒鉛を主成分とする基材に中空球状
   非ガラス質セラミックスを添加してなることを特徴とす
   る複合摩擦材料。 ２、中空球状非ガラス質セラミックスがムライト、アル
   ミナ、シリカ、マグネシア、チタニア、ジルコニアから
   選ばれた少くとも１種からなるものである請求項１記載
   の複合摩擦材料。 ３、中空球状非ガラス質セラミックスの粒径が１０〜５
   ００μｍである請求項１又は２に記載の複合摩擦材料。 ４、中空球状非ガラス質セラミックスの中空の占める割
   合が３０〜９０％である請求項１、２、３のいずれかに
   記載の複合摩擦材料。 ５、複合摩擦材料中、黒鉛の占める割合が３〜３０容積
   ％、中空球状非ガラス質セラミックスの占める割合が５
   〜６０容積％である請求項１、２、３、４のいずれかに
   記載の複合摩擦材料。