JPH03247628A - 非石綿系摩擦材 - 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］ 本発明は車両、産業機械等のブレーキパッド、ブレーキ
ライニング、クラッチフェーシング等として使用される
非石綿系の摩擦材に関するものであり、更に詳しくは、
強度及び摩擦特性に優れ、且つ、対面損傷の少ない高性
能の非石綿系摩擦材に関するものである。

［従来の技術］ 従来、摩擦材としては石綿を主成分としたものが多く用
いられていたが、一つには発生の避けることのできない
石綿の粉塵が人体に対し有毒であるということが指摘さ
れた結果、その使用が規制されつつあるということと、
もう一つには、車両等の高性能化にともなって、より性
能の高い摩擦材が必要となりつつあるということ等から
、石綿系のものよりも高性能で且つ石綿を使用しない摩
擦材への要求が高まっている。

そこで近時、石綿を使用しない摩擦材について数多くの
提案がなされており、それらの多くは、基材として有機
繊維であるアラミド繊維や、ガラス繊維や炭素繊維或は
金属繊維に代表される無機繊維を使用している。

［発明が解決しようとする問題点］ 然しなから、上記のアラミド繊維やガラス繊維或は炭素
繊維、金属繊維を主たる補強繊維として用いた従来の摩
擦材には、種々の問題点があった。

即ち、車両等のブレーキパッドを例に挙げて説明すれば
、アラミド繊維を用いた摩擦材には、連続的にブレーキ
を使用すると、摩擦材の表面温度が上昇し、アラミド繊
維が熱分解して強度や摩擦係数が低下するという問題点
があり、ガラス繊維を用いた摩擦材には、高温時にガラ
ス繊維が脱落して摩耗量が増大するという問題点がある
のである。又、スチール繊維や銅繊維等の金属繊維を用
いた摩擦材は、耐摩耗性や強度等には優れているものの
、高温になるに従って摩擦係数即ち効きの程度が異常に
高くなったり、重量がかさんだり、熱伝導率が高くなる
ために高温時には発火する可能性があって危険でもあり
、更に、上記のガラス繊維や金属繊維を用いた摩擦材は
、ローターやドラム等の相手側を損傷したり、研削して
しまったりするおそれもあった。

一方、所謂炭素繊維を補強繊維として用いれば、その高
い補強効果及び潤滑性から、耐熱性に優れると共にロー
ターやドラム等の相手側を損傷したり、研削してしまっ
たりするおそれの少ない摩擦材を得ることも可能と考え
られるが、この炭素繊維を、実際にこれらの効果が得ら
れるほど多量に用いると、前記潤滑効果のため、摩擦係
数が異常に低下するという問題があり、このような炭素
繊維を多く用いた摩擦材は、Ｃ／Ｃコンポジットとして
航空機やレーシングカー等のいわば高速走行用のブレー
キに使用されている以外は、実用化されておらず、とく
に低速時にも頻繁に使用する必要のある自動車等のため
のものとしては、低速時において摩擦係数が非常に低い
ばかりか、摩耗が多いため、適用できないとされていた
。

勿論、上記以外の素材を用いた摩擦材も提供されてはい
るが、４００℃以上の高温での耐摩耗性等、高温特性が
十分でなかったり、摩擦挙動の安定しないものが多かっ
た。

本発明は、上記したような従来の非石綿系摩擦材の問題
点を解消し、通常使用温度においては勿論のこと、４０
０℃以上の高温においても優れた耐摩耗性及び安定した
摩擦性能を示し、且つ、対面損傷が少なく強度の高い非
石綿系の摩擦材を提供することを目的としてなされたも
のである。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本発明が採用した構成は、石
綿以外の補強繊維とフェノール樹脂等の結合剤及び硫酸
バリウム等の摩擦調整剤とを含む摩擦材において、前記
補強繊維の一部としてポリアクリロニトリル系特殊炭素
繊維を含むことを特徴とするものである。

以下に本発明の詳細な説明する。

本発明において使用する石綿以外の補強繊維としては、
例えば、アラミド繊維、アクリル繊維、フェノール繊維
、ＰＶＡ繊維セルロース繊維等の有機繊維、又は、ガラ
ス繊維、セラミック繊維、炭素繊維等の無機繊維、更に
、スチール繊維、銅繊維、青銅繊維等の金属繊維のうち
の１種又は２種以上の繊維を含んだ混合物が用いられ、
これらは従来の摩擦材に用いられていたものと同じであ
る。

而して、本発明の特徴は、上記補強繊維の一部としてポ
リアクリロニトリル（以下、ＰＡＮと略す）系特殊炭素
繊維を含むことである。

ここで、本発明で使用するｒＰＡＮＰＡＮ系特殊炭素繊
維、紡糸したＰＡＮを、前処理として空気中で２゜０〜
３００℃で焼き、耐炎化して得た酸化アクリル繊維を、
更に不活性ガス雰囲気中で８００〜１，０００℃で焼成
、炭素化して比重を１．６０〜１．７４に調整したもの
をいう。

このＰＡＮ系炭素繊維において、比重は炭素化率を示す
ものであり、本発明ではこのＰＡＮ系特殊炭素繊維を、
摩擦材としての全量に対して好ましくは０．５乃至７０
体積％含有する。

尚、通常のＰＡＮ系炭素繊維系は、上記の酸化アクリル
繊維を１，０００〜１，５００°Ｃの高温で焼成したも
ので、その比重は１．７５〜１．８０である。

一方、結合剤としては、例えば、フェノール樹脂等の熱
硬化性樹脂が、又、摩擦調整剤としては、例えば、カシ
ューダスト、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等が用いら
れ、これらは通常の摩擦材において汎用されているもの
である。

［発明の作用及び効果］ 以上説明した本発明非石綿系摩擦材は、摩擦材成分の中
の補強繊維としてＰＡＮ系特殊炭素繊維を含有するもの
であり、このＰＡＮ系特殊炭素繊維は、摩擦材の補強繊
維として使用した場合、通常の高比重ＰＡＮ系炭素繊維
に較べて摩擦係数をそれほど低下させないため、多量に
使用して補強効果等の優れた効果を得ることができ、そ
ればかりか、得られた摩擦材は石綿系や他の非石綿系摩
擦材と同等以上の特性を示す優れたものである。

［実施例］ 以下に本発明を実施例により更に詳細に説明する。

実施例 ＰＡＮ系特殊炭素繊維として、東邦レーヨン製テルメッ
クス（商品名）の比重１．６５のものを、表１に示す割
合で、他の成分とミキサーを用いて均一に混合し、その
後、金型中において温度１５０℃、圧力３００Ｋｇ／ｃ
ｍ２で９分間圧縮成型し、実施例Ａ〜Ｆの摩擦材を得た
（表中の数字は体積％を示す）。

一方、上記実施例Ａ〜ＦのＰＡＮ系特殊炭素繊維に代え
、通常のＰＡＮ系炭素繊維（比重１．７９）を使用し、
同様の成分比率としたものを上記と同様に圧縮成型して
、表２に示す比較例ａ〜ｆの摩擦材を得た。

更に、実施例Ａ〜Ｄ及び比較例ａ〜ｄに対応する様にし
て、石綿、アラミド繊維及び青銅繊維を用いたものを、 上記と同様に圧縮成型して、表３に示す比較例ｇ〜ｊの
摩擦材を得た。

（本頁以下余白） 表１ 表２ 表３ 上記本発明の実施例Ａ−Ｆ及び比較例ａ−ｊの摩擦材を
、ＪＡＳＯのＣ４０６ｒ乗用車ブレーキ装置ダイナモメ
ータ−試験方法」に規定されている摩擦性能試験方法に
より摩擦試験を行なった。又、試験後の摩擦材からサン
プルを切りだし、ＪＡＳＯのＣ４４４−７８「ブレーキ
ライニング、パッドの物理的性質試験方法」に規定され
ている剪断試験を行なった。

実施例及び比較例の摩擦性能試験の中で、フェード試験
中の摩擦材の表面温度が１００℃、２００℃、３００℃
、４００℃及び４５０℃のときの摩擦係数、試験後の摩
擦材の摩耗量と対面の状態更に剪断試験の結果を表４〜
６に示す。

尚、ＰＡＮ系特殊炭素繊維として、前記比重１．６５の
もの以外に、比重１．６８．１．７０及び１．７２のも
のを用いて、同様に摩擦材を得ると共に試験を行なった
ところ、以下の表４〜６とほぼ同様の結果が得られた。

（本頁以下余白） 表４ 表５ 表６ 本発明は以上のとおりであるから、車両、産業機械等の
ブレーキパッド、ブレーキライニング、クラッチフェー
シング等として使用される非石綿系の摩擦材として優れ
ている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １石綿以外の補強繊維とフェノール樹脂等の結合剤及び
   硫酸バリウム等の摩擦調整剤とを含む摩擦材において、
   前記補強繊維の一部としてポリアクリロニトリル系特殊
   炭素繊維を含むことを特徴とする非石綿系摩擦材。 ２ポリアクリロニトリル系特殊炭素繊維は、その比重が
   １．６０〜１．７４である請求項１記載の非石綿系摩擦
   材。 ３ポリアクリロニトリル系特殊炭素繊維の量が、摩擦材
   としての全量に対して０．５〜７０体積％である請求項
   １又は２記載の非石綿系摩擦材。