JPH04283287A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車、新交通、建設車
両、産業機械等に用いられるブレーキ、クラッチ等の摩
擦材、具体的にはドラムブレーキ用ライニング、ディス
クブレーキ用パッド、クラッチ用フェーシング等で使用
される乾式摩擦材に関するもので、油中で使用されるペ
ーパライニング等湿式摩擦材は含まない。

【０００２】

【従来の技術】アスベスト使用の安全性の観点から、ア
スベストを含まない摩擦材が種々提案されている。以下
にそのいくつかを挙げる。（１）特公昭５７−８１４８
号公報には、スチールファイバーを主成分としたセミメ
タリック摩擦材、（２）特公昭５９−１８４２９号公報
には、スチールファイバーを主骨格構成分とし、カーボ
ンファイバーを併用した摩擦材、（３）特公昭５９−２
１３５２号公報には、アラミド繊維を主骨格構成分とし
、実施例では銅線を併用した摩擦材、（４）特公平１−
２６４０９号公報には、ガラス繊維、フェノール繊維、
炭素繊維を組合せて用いた摩擦材が開示され、また、（
５）特開平１−２１６１３５号公報には、多孔質無機材
料に液状シリコン油等が含浸された添加剤を用いた摩擦
材が、（６）特開昭６１−２５８８８６号公報には、き
り油及び／またはアマニ油を０．１〜１０ｖｏｌ％含有
させてなる摩擦材が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の（１
）〜（４）による摩擦材は、従来のアスベスト系摩擦材
に比べて１ｋＨｚ以下の低周波ブレーキノイズが発生し
やすく、場合によってはブレーキ制動時に車体の振動を
伴うことがある。また、１ＫＨｚ以上のブレーキノイズ
についても充分満足のいく摩擦材は得られていない。一
方、前記（６）の公報に開示される摩擦材によれば、摩
擦係数の変動が減少し、低周波の異音及び車体振動を減
少、もしくは生じなくする効果があるとされているが、
低周波以外のブレーキノイズ抑制に効果があることは明
らかでない。また、（５）の公報に開示される摩擦材は
、一つの摩擦材の１／２の摩擦係数を大に、残りの１／
２の摩擦係数を小にし、その差が０．２以上異なるよう
にするための手段としてシリコンオイルを上述のように
含有させることにより摩擦係数を下げ、なきを防止する
ものであるが、摩擦材としてみると摩擦係数が結果的に
小さくなる。

【０００４】従来、アスベストを使用しない摩擦材では
、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を結合剤として、ス
チールファイバー、銅ファイバー、ガラスファイバー、
アラミドファイバー、カーポンファイバー等の骨格構成
分とグラファイト、ＭｏＳ２等の固体潤滑剤、硫酸バリ
ウム、炭酸カルシューム等の無機充填材、又、ゴム粉末
、カシュナッツシェル油の重合体等の有機充填材を混合
し、常温成型、熱成型、後硬化等の工程を経て乾式摩擦
材が作られているが、これらの摩擦材は、アスベストを
含まないため、予想外の欠点がある。種々調査、実験の
結果、アスベストの結晶構造が平面網状結晶構造をして
おり、かつその平面間の結合強度が小さいため、摩擦力
が摩擦面に生じた場合、微小平面が安易に摩耗され、滑
らかな摩擦が常時生じることから、摩擦振動が生じにく
く、従ってブレーキノイズが生じにくいことが明らかに
なった。さらに、同一結晶構造を持つアスベストに替わ
る材料として、マイカ、バーミキュライト、タルク、カ
リオン、ろう石、緑泥石、モンモリロナイトや層状構造
を持つカーボンファイバー、カーボンブラック、絹雲母
、及び鉄、アルミニューム、マグネシュームの水酸化物
が同様な効果を持つことが明らかになった。しかし、こ
れらの材料は耐熱性やその効果のいずれかにおいてアス
ベストに比べ劣るため、これらの材料を選択して摩擦材
に含有させても、低周波のノイズや、通常のブレーキノ
イズにおいてより改善されることが必要であった。

【０００５】ブレーキノイズを低減させる手段として、
摩擦係数が低下するという欠点はあるが、従来からグラ
ファイト等の固体潤滑剤が多く用いられ、また摩擦材の
圧縮変形量が大きくなり、ブレーキ時のフィリング−歯
ごたえ−が悪くなる等の欠点はあるが、ゴム粉等も多く
用いられてきた。前記（５）の特開平１−２１６１３５
号は、すでに触れたように摩擦係数の異なる摩擦材を一
体に組合わせること、摩擦係数の小さい摩擦材を得るた
めにシリコンオイルを含浸させることが示されているが
、摩擦材は本来摩擦係数の大きい程好ましいものであり
、かつ二つの材料を一体とし、組合せるためのコストは
大きい。前記（６）の特開昭６１−２５８８８６号につ
いてもすでに触れたように、きり油、アマニ油を使用す
ることを示しているが、この油はヨウ素価１３０以上の
乾性油と称されるもので、空気中で酸化されて固化する
特色があり、熱硬化性樹脂を用いた摩擦材では、その成
形、硬化工程を必須要件とするため、少くとも１５０℃
以上の加熱をかならず受けることから、これら油が液状
を保つことはありえず、たとえ低周波の異音を減少させ
るとしても、その効果及びその原理は後述する本発明と
は異なるものと推定される。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、ブレーキ
ノイズの減少の為に摩擦振動を減衰させる手段として弾
性以外に粘性が有効なはずと考え、摩擦材自体に粘性を
付与することに着目した。その結果、摩擦材中に液体を
存在させることが有効なこと、その液体が摩擦材に要求
される特性を悪化させないものとして、後述の特定なエ
ステルが有効なことを見いだした。摩擦面に油が存在す
ると通常摩擦係数が低下すると考えられている。しかし
上記エステルが小量存在する時には全く摩擦係数の低下
は見られない。摩擦材は摩擦により高温にさらされる。 その摩擦熱によって揮散したり、発火するようなものを
添加することは好ましくない。後述の特定なエステルは
引火点が２５０℃〜３５０℃と高く、沸点及び発火点は
更に高く、実用上全く問題はない。具体的なエステルは
、高級脂肪酸グリセリンエステルであって、次の（ａ）
，（ｂ），（ｃ）で示されるうち、（ａ）乾性油（ヨウ
素化１３０以上）は空気中で酸化されるため有効ではな
い。（ｂ）半乾性油（ヨウ素化９０〜１３０未満）は長
期的にいく分酸化され、固化する性質を持っているが、
実用上有用である。（ｃ）不乾性油（ヨウ素化９０以下
）は最も好ましい。なお（ａ），（ｂ），（ｃ）は下記
のとおり植物油である。 （ａ）乾性油→きり油、大麻油、榧油、けし油、えごま
油、松実油、麻実油。 （ｂ）半乾性油→扇桃油、杏仁油、綿実油、えご油、こ
うりゃん油、とうもろこし油、からし油、大根実油、な
たね油、糠油、ごま油、大豆油、ひまわり油。 （ｃ）不乾性油→ひまし油、カポック油、くろもじ油、
オレフ油、落花生油、さざんか油、茶油、つづ油、つば
き油。 なお、前記ひまし油に空気を吹込み酸化して得られるブ
ローンひまし油も本発明実施に有効である。

【０００７】これらエステルの添加量は、少量ではノイ
ズ低減の効果が少く、多量用いると苛酷な制動をくりか
えした時、摩擦温度が高温となり、エステルの沸点に近
づくとエステルがガス化し、ガスによる摩擦面潤滑が生
じて摩擦係数が低下し、低下の割合は添加量に比例する
。従って０．０１〜１０ｗｔ％がその範囲で、好ましく
は０．０３〜７ｗｔ％、更により好ましくは０．０５〜
５Ｗｔ％となる。また、５０℃で液状を示すことが必要
であるが、通常摩擦材は制動により摩擦材温度が常温よ
り高くなり、５０℃以下の摩擦材温度で制動がなされる
比率はほとんど無視できる頻度にすぎないからである。 このエステルと平面網状、もしくは層状結晶構造を持つ
無機充填材を併用するとノイズを抑える効果は相乗的に
大きくなる。その原因は定かではないが、これら充填物
は吸油性が大きく摩擦材中に確実に油を保持し、摩擦材
中に均一に分散され、摩擦振動を摩擦材に分散した油が
吸収し、減衰するためと推定される。

【０００８】

【試験】ブレーキ摩擦材の性能試験のために、ディスク
ブレーキ用パッドを種々製造し、性能試験を行った。各
摩擦材の配合は表１に示す。

【０００９】

【表１】

【００１０】（注）表１において、ひまし油、綿実油は
他の材料１００ｗｔ％に対し、外づけでαｗｔ％添加、
これ以外は全てｖｏｌ％で示す。

【００１１】混合プロセスは、アイリッヒミキサを用い
て行なわれた。混合中に油をヘキサンで１／２に希釈し
てスプレーし添加した。また、熱成形プロセスは、１６
０℃に加熱した金型中に所定量の原料を投入し、適当な
タイミングで圧抜き及びガス抜きを行なった。圧力は一
定加圧方式を用い、加圧時間は１０分間とした。圧力値
は、成型した摩擦材が計算上１０％の気孔を有するよう
に適当な値が選ばれた。なお、摩擦材の気孔率の計算は
、下式に示す摩擦材の真密度と見かけ密度との差により
算出した。（真密度）＝（見かけ密度）３／（１００−
気孔率）／１００摩擦材の真密度は、ピグノメータのよ
うなガス置換方式で各原料の真密度を測定しておき、配
合表に従って摩擦材の真密度を計算した。また、見かけ
密度は、摩擦材の重量と外形寸法による体積より求めた
。硬化プロセスは２３０℃で３時間行なった。以上の製
造プロセスを経て表１に示す９材質、但し実施例（１）
〜（７）、比較例（１），（２）の摩擦材を作製した。 製造された摩擦材は、外観検査を行い、摩擦材の亀裂が
チェックされた。このようにして製作したパッドを乗用
車ディスクブレーキに装着して鳴きテストを行った。実
車は２０００ｃｃＦＦ車、ブレーキサイズは５７ｍ／ｍ
　　である。テスト条件は以下に示すとおりである。 １）すり合せ：制動前パッド温度を１２０℃、スピード
６５ｋｍ／Ｈ、減速度０．３ｇ、制動回数３００回。 ２）マトリックステストＩ （１）車速４０ｋｍ、制動前温度６０℃、減速度（ｇ）
０．０５，０．０７５，０．１，０．１５，０．２，０
．３，０．４，０．５，０．６，０．７で各１ストップ
計１０回。 （２）次に上記速度、制動温度を８０℃に上げ上記減速
度でテスト。 （３）さらに上記速度、制動温度を１００℃，１２０℃
，１５０℃，２００℃、次に１５０℃，１００℃，８０
℃，６０℃に変化させ、上記減速度で、全合計１００ス
トップの制動を１サイクルとして３回くりかえしテスト
を行った。 ３）高温テスト 車速８０ｋｍ／Ｈ、減速度０．４ｇの制動をくりかえし
、制動前パッド温度３００℃に達してからは、同温度で
連続３０回の制動を加えた。 ４）マトリックステストＩＩ 上記Ｉと同じテストをくりかえした。前記テストＩとＨ
の各１００ストップごとの鳴き発生比率を表２に示す。 なお、表２における上段部分は３００ストップにより生
じた鳴き発生回数を示し、下段はこれらの鳴きを高周波
、低周波鳴きに分離して、高周波鳴き（Ｈで示す）比率
と低周波鳴き（Ｌで示す）比率で示している。

【００１２】

【表２】

【００１３】比較例（２）は鳴き、発生頻度が大きく、
比較例（１）では高ｇ制御での低周波鳴きが減少して改
善が認められるが十分でない。実施例（５），（６）は
比較例（１），（２）に比べ、低周波鳴き、高周波鳴き
ともに大幅に減じている面もあるが、低周波鳴きについ
てみれば、十分でない面もある。実施例（１），（２）
，（３），（４），（７）は比較例に比べ、高周波鳴き
、低周波鳴きとも著しく鳴き発生頻度が減少したことが
認められる。また、綿実油５ｗｔ％を含む実施例（６）
は実施例（５）に比べ、鳴き頻度は減少しているが、高
温テストでのブレーキフィリングが若干悪化している。

【００１４】上記に開示した実施例は、表１に示す従来
から用いられている骨格構成材、充填材、固体潤滑剤を
結合剤によって成型固化した摩擦材において、特にひま
し油、綿実油を特定量含有する摩擦材であるが、すでに
例記した半乾性油、不乾性油から５０℃で液状を示すコ
ウ素１３０未満の高級脂肪酸グリセリンエステルを選択
し、平面網状結晶構造を持つ前出表１のマルカ、タルク
のほか、カオリン、ろう石、緑泥石、モンモロリナイト
、バーミキュライトや、層状構造を持つ前出表１のカー
ボンファイバー、カーボンブラック、水酸鉄のほか、絹
雲母、アルミニューム、及びマグネシュームの水酸化物
の無機物の１種もしくは２種以上と１種もしくは２種以
上の基材を選択して含有させて、本発明の摩擦材を構成
することもできる。

【００１５】

【発明の効果】本発明は５０℃で液状を示すヨウ素価１
３０未満の高級脂肪酸グリセリンエステルを０．０１〜
１０重量％含有させることによって、低周波、高周波の
ブレーキノイズを減少させることができる乾式摩擦材を
得ることができ、さらに平面網状結晶を有する無機物、
層状構造を有する無機物を前記ヨウ素価１３０未満の高
級グリセリンエステル０．０１〜１０重量％とともに１
種もくしは２種以上含有させることにより、低周波、高
周波のブレーキノイズを低減できる摩擦材を得ることが
できる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　すくなくとも５０℃で液状を示すヨウ
   素価１３０未満の高級脂肪酸グリセリンエステルを、０
   ．０１〜１０重量％含有することを特徴とする乾式摩擦
   材。
2. 【請求項２】　　請求項１の乾式摩擦材に、すくなくと
   も網状結晶構造を持つマイカ、バーミキュライト、タル
   ク、カオリン、ろう石、緑泥石、モンモリロナイト、層
   状構造を持つカーボンファイバー、カーボンブラック、
   絹雲母、及び鉄、アルミニューム、マグネシュームの水
   酸化物より選択した１種もしくは２種以上の無機物を含
   有し、熱硬化性樹脂を結合剤として硬化させたことを特
   徴とする乾式摩擦材。