JPH03282028A

JPH03282028A - 摩擦材料

Info

Publication number: JPH03282028A
Application number: JP8185090A
Authority: JP
Inventors: Shiro Nakazawa; 中沢　士郎
Original assignee: Toshiba Tungaloy Co Ltd
Current assignee: Tungaloy Corp
Priority date: 1990-03-29
Filing date: 1990-03-29
Publication date: 1991-12-12
Anticipated expiration: 2014-05-31
Also published as: JP2895903B2

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）本発明は自動車、建設機械、産業機械、農業機械、航空
機、船舶等各種機械装置のブレーキあるいはクラッチ等
に用いられる摩擦材料に関するものである。

（従来の技術）摩擦材料はその役割上、与えられた環境の下で必要な目
的を果たすために望まれる摩擦特性および耐摩耗性を有
し、且つ適当な強度を保持することが必要である。

これらの望まれる性質は、摩擦材料を構成する素材の性
質に支配されるのは当然であるが、一般には不幸にして
、各素材のもつ性質が摩擦材料として望まれる複数の性
質を同時に満足することはできない。すなわち２ある素
材は摩擦係数の向−Ｆには役立つが同時に強度を損ない
、またある素材は摩擦係数の温度特性の向上に役立つが
反対に摩擦係数の速度特性を損なうというように、望ま
れる性質に対して相反する性質を持ち込むことになるの
が一般である。

このような事情のために従来から各種の性質をもったフ
ィラーを導入してそれぞれの好ましい特徴を利用し、同
時に持込む有害な性質を他のフィラーをもって補い、こ
れらのフィラーを強力な結合材をもって包み込み、全体
として妥協できる性質をもった摩擦材料を構成すること
が行なわれてきた。

黒鉛は、それが本来もっている適当な潤滑性と、特にそ
のすぐれた熱的安定性および化学的安定性のために従来
から重要なフィラーの一つとして注目され、他のフィラ
ーと共存する形で各種摩擦材料の構成素材として用いら
れてきた。

（本発明が解決しようとする課題）摩擦材料は結局のところ、相手材料と接触し、摩擦力を
発生させることによりその期待される役割を果たすもの
である。したがってその接触において示す性質は決定的
に摩擦材料の諸特性に影響をおよぼすのは当然である。

したがってまた摩擦材料において接触していない部分は
、それが本来如何なる性質をもっていようとも、摩擦に
関してはほとんど何らの役割も果たしていないといって
よいのである。

一般に摩擦材料および相手材料の摩擦面はプレス加工、
ロール加工、切（研）削加工などの機械加工によって形
成されるが、当然のことながらこれらの方法によって形
成される面は幾何学的平面ではない。したがって両面の
接触は不特定少数の点において実現する。上記機械加工
によって形成された両面の平行度が悪い場合にはこれら
の接触点はある部分に偏り、他の部分は遊んでしまうこ
とになる。結果として偏った接触部分は過度の仕事をし
、全体としてはなお十分に処理能力を残しながら局部的
に焼付限界を超え、いわゆる早期焼付き事故へと発展す
るのである。

摩擦両面の平行度を幾何学的平行にまで高めることは如
何なる方法によっても不可能であるから、したがって上
記の如き接触の偏りは避は難いこととして許容しなけれ
ばならない。このことを許容した上でその弊害を最小限
に抑え込む工夫が必要である。本発明は上記不可避的な
接触の偏りを最小限に抑え、局部的摩擦の結果生ずる早
期焼付きをふせぐという技術的課題に解決を与えようと
するものである。

（課題を解決するための手段）上述の事情により摩擦面の接触に偏りを生ずることは避
は難いことであるが、この偏りを改善する手段として、
接触部分が容易に弾性変形し、接触を他の部分に肩代り
させるメカニズムが考えられる。

このメカニズムにより接触を平準化しようという考え方
は古くからあり、この考え方を実現すべきフィラーとし
て、例えばゴムなどを含む各種エラストマやバルブなど
の有機質弾性体が提案され、それなりに成果をあげてき
た。

しかしこれらの有機質弾性体は熱的にも化学的にもその
安定性において限界があり、その限界はそのまま、摩擦
材料としての応用面の限界となり、摩擦材料の決定の上
で不自由を強いられていた。

黒鉛は前述の如くそれが本来もっている適当な潤滑性と
、特にそのすぐれた熱的安定性並びに化学的安定性のた
めに、これを摩擦材料のフィラとして用いたときに、い
ろいろな環境の中で安定した摩擦係数が得られるばかり
でなく、耐摩耗性、耐焼付性の点でもすぐれていること
が知られていた。

ｉしかしながら従来から用いられてきた黒鉛は弾性の点
でかならずしも満足でなかった。すなわち従来の黒鉛は
体積変化において０．１　ｋｇ／ｃｍ”の荷重を付加し
たときを基準にして９０００ｋｇ／ｃｍ２の荷重を付加
したときの圧縮率が約７０％間荷重を取除いたときの回
復率が３０％以下ということで上述の摩擦面平行度の不
足を摩擦材料の弾性変形によって補うという目的のため
にはなお不満を残していた。

本発明の発明者らは、本来摩擦材料のフィラとして望ま
しい諸特性をもつ黒鉛に、さらに弾性を付加できるなら
理想に近い摩擦材料が得られるであろうと考え、各種製
法になる各種の黒鉛を調査したところ、ピッチ類の炭化
過程で生成するバルクメソフェースカーボンあるいは生
コークスなどの炭素材をニトロ化あるいはスルフォン化
し、その後熱処理して膨張化したものを黒鉛化処理した
ものが密度が低く、かつ弾性にすぐれていることが判明
した。これによって製造される黒鉛においては、０．１
ｋｇ／ｃｍ２の荷重時を基準にして９０００ｋｇ／ｃｍ
２荷重時の圧縮率が体積変化において８０％以上であり
、荷重を取り除いたときの回復率が５０％以上であるこ
とが知られ、本発明を完成するに至ったものである。

（作用）本発明摩擦材料のフィラーには、圧縮性および回復性に
すぐれる弾性黒鉛が添加されるので、従来の耐熱性、耐
薬品性等に劣るゴムや圧縮応答性の点で不満の残るバル
ブ繊維等のからみ合いで弾力性を得ていた摩擦材料に比
較し、はるかにすぐれた熱的安定性、化学的安定性を示
し、一方、熱的、化学的に安定ではあるが弾力性に乏し
い従来の黒鉛に比較して、本発明の摩擦材料に用いられ
る黒鉛は高弾性である。

すなわち弾性黒鉛は、金属、セラミックス、樹脂、ペー
パーおよび従来用いられてきた黒鉛に比較して弾力性に
すぐれ、ゴムおよびペーパーに比較して耐熱性にすぐれ
ているので、本発明摩擦材料はバインダーが前記のよう
な多種類のどれであってもよく、またフィラーが摩擦材
料に通常用いられるどんなフィラーであってもよく、本
発明の効果が発揮される。

弾性黒鉛はフィラーとして添加され、また熱的にも安定
であるため、ペーパー系、ゴム系、レジンモールド系な
どの比較的低温で製造される摩擦材料の添加フィラーと
してのみでなく、鉄系、銅系などの金属系摩擦材料や、
セミメタリック系摩擦材料、Ｃ−Ｃコンポジット系摩擦
材料などの高温で製造される摩擦材料のフィラーとして
用いても、製造上の問題はない。

（実施例）本発明の実施例および比較のための比較例を以下説明す
る。この実施例は本発明の効果を確認するためのもので
あり、特許請求の範囲が実施例によって限定されるもの
ではない。

実施例１および比較例１銅系焼結金属摩擦材料として銅５５％（重量％、以下同
じ）スズ５％、天然黒鉛２０％９０％９弾性黒鉛５リカ
５％の実施例１と、弾性黒鉛を天然黒鉛で置きかえて他
はすべて同じの比較例１とを製造した。製品の弾性率は
実施例が４０ｋｇｆ／ｍｍ２比較例が　１３０ｋｇｆ／
ｍｍ２で、本発明の効果が現れている。

実施例２および比較例２銅系焼結金属摩擦材料として銅７０％、スズ２％、ニッ
ケル１０％１人造黒鉛４％９弾性黒鉛４％、フッ化カル
シウム５％、ジルコンサンド５％の実施例２と５弾性黒
鉛を人造黒鉛で置きかえて他はすべて同じの比較例２を
製造した。弾性率は実施例が１００ｋｇｆ／ｍｍ”　、
比較例が２５０ｋｇｆ／ｍｍ”であった。またディスク
ブレーキタイプの試験を、乾式で相手板はステンレスで
パッド面積は２０ｃｍ２とし、慣性体エネルギー１．ｌ
６ｋｇ−ｍ−５ｅｃ”　、面圧７ｋｇ／ｃｍ２．初速度
５〜１５ｍ／５ｅＣ１有効径２２２ｍｍの条件で実施し
たところ、摩擦係数は実施例が比較例よりも００５〜０
．ＩＯ高い結果が得られた。本発明の効果が現れている
。

実施例３および比較例３レジンモールド系摩擦材料として人造黒鉛２０％９０％
９弾性黒鉛５−クス１５％、カーボン繊維５％、アラミ
ド繊維１％、フッ化カルシウム４％、シリカ１註％。ポリイミド樹脂２５％の実施例３と、弾性黒鉛をコ
ークスで置きかえて他はすべて同じの比較例３とを製造
した。弾性率は実施例が３０ｋｇｆ／ｍｍ２比較例が７
０ｋｇｆ／ｍｍ２で、本発明の効果が現れている。

実施例４および比較例４ゴム系摩擦材料として天然黒鉛５％３弾性黒鉛５％，コ
ークス１５％，ガラス繊維５０％．カシューダスト５％
，ゴム１５％．エポキシ樹脂４％，フェノール樹脂１％
の実施例４と、弾性黒鉛を天然黒鉛に置きかえて他はす
へて同じの比較例４とを製造した。弾性率は実施例が３
０ｋｇｆ／ｍｍ２．比較例が６０ｋｇｆ／ｍｍ２で、本
発明の効果が現れている。

実施例５および比較例５ペーパー系摩擦材料として人造黒鉛５％９弾性黒鉛５％
．アラミド繊維２％．バルブ７３％．フェノール樹脂１
５％の実施例５と、弾性黒鉛を人造黒鉛に置きかえて他
はすべて同じの比較例５とを製造した。弾性率は実施例
がｌＯｋｇｆ／ｍｍ”　、比較例が２０ｋｇｆ／ｍｍ２
であった。また実施例では、加圧初期における見掛上の
圧縮永久ひずみが５０％以上改良された。本発明の効果
が現れている。

前記実施例１〜５および比較例１〜５の摩擦材料で湿式
の実用試験を行なったところ、製品の形寸が太き（なる
ほど、またライニング巾が広くなるほど本発明の効果が
大きく、例えば外形３３５ｍｍ、内径２８３＋ｎ＋ｎの
摩擦板ディスクにおいては、限界吸収仕事率は実施例が
比較例の１．５〜２．５倍であった。

（発明の効果）本発明は応用範囲が広く、すぐれた摩擦材料を提供でき
るものであるから、本発明の工業的価値は大きい。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）結合材とフィラーからなる摩擦材料において、該
フィラーには少なくとも高弾性の黒鉛を含むことを特徴
とする湿式摩擦材料。
（２）高弾性の黒鉛が、０．１ｋｇ／ｃｍ＾２の荷重を
付加したときを基準として９０００ｋｇ／ｃｍ＾２の荷
重を付加したときの体積圧縮率が８０％以上であり、荷
重を取り除いたときの回復率が５０％以上であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の摩擦材料。