JPH0737604B2

JPH0737604B2 - 非スチール系摩擦材

Info

Publication number: JPH0737604B2
Application number: JP15484291A
Authority: JP
Inventors: 保林; 治夫宮地
Original assignee: Aisin Chemical Co Ltd
Current assignee: Aisin Chemical Co Ltd
Priority date: 1991-06-26
Filing date: 1991-06-26
Publication date: 1995-04-26
Anticipated expiration: 2010-04-26
Also published as: JPH051277A

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、産業用車両等
に使用されるディスクブレーキパッド等の摩擦材に関す
るもので、特に、非スチール系摩擦材に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ディスクブレーキパッド等の摩擦材は繊
維基材、フェノール樹脂等の結合剤、及び摩擦調整剤か
ら一般に形成されるが、近年、アスベストの公害問題の
ため、繊維基材にアスベストを含まない摩擦材が実用化
されつつある。

【０００３】その例として、アスベストの代替繊維とし
てスチール繊維を用いた、いわゆるセミメタリック系摩
擦材がある。そして、例えば、特開平２−１１７９８５
号公報には、ブレーキ鳴きを改善したものとして、銅系
繊維とスチール繊維とを特定割合で含み、摩擦調製剤の
成分として固体潤滑剤である黒鉛と金属硫化物とを特定
の比率及び割合で配合した摩擦材が開示されている。こ
のようなスチール繊維を繊維基材として用いたセミメタ
リック系摩擦材は、スチール繊維が硬度の高いものであ
るため、耐摩耗性には優れている。しかしその反面、重
量が重く、また、錆びたり、相手材を損傷させるという
不具合を有している。

【０００４】そこで、このようなセミメタリック系摩擦
材に代わり、スチール繊維を繊維基材として含まない非
スチール系摩擦材が提案され、最近ではむしろこれが摩
擦材の主流ともなりつつある。この非スチール系摩擦材
は非スチール系繊維基材、結合剤、及び摩擦調整剤より
なるもので、これによれば、重量が比較的軽く、また、
錆びることはなく、相手材を損傷させることも少ない。
しかし、繊維基材として比較的軟らかい銅繊維やアラミ
ド繊維等の有機繊維が使用されるため、耐摩耗性がセミ
メタリック系摩擦材に比べて低い傾向がある。そのた
め、非スチール系摩擦材では、摩擦調整剤として固体潤
滑材である黒鉛が必須の成分とされ、摩擦性能の向上だ
けでなく、耐摩耗性の向上が図られている。例えば、特
開平２−２９８５７５号公報には、このような非スチー
ル系摩擦材において、固体潤滑剤である黒鉛または黒鉛
と二硫化モリブデンを比較的多く、５〜２０体積％添加
することが開示されている。

【０００５】なお、摩擦材に摩擦調整剤として添加され
る黒鉛には、摩擦材の繊維基材の種類にかかわらず一般
に鱗状天然黒鉛が使用されるが、例えば、特開平１−２
７２６８４号公報には、そのような黒鉛として、人造黒
鉛である長柱状造粒黒鉛を使用した摩擦材の開示があ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、非スチー
ル系摩擦材において、固体潤滑剤である黒鉛は耐摩耗性
を向上するために重要な成分となっている。そして、そ
のような黒鉛としては、前述のような特殊な人造黒鉛の
使用も知られているが、一般には減磨材としての用途を
有する高純度の天然黒鉛が使用され、その灰分は３重量
％以下、または１重量％以下である。

【０００７】しかしながら、黒鉛としてこのような純度
の高い天然黒鉛が使用されるものの、得られた非スチー
ル系摩擦材は必ずしも耐摩耗性が充分に満足できるもの
ではなかった。また、この固体潤滑剤である黒鉛の配合
量を多くすれば潤滑性がより高まり、非スチール系摩擦
材の耐摩耗性をより向上することができるが、同時にそ
の摩擦係数も低下するため、黒鉛の配合量を多くするこ
とにも限界があった。そのため、非スチール系摩擦材で
は、その耐摩耗性のなお一層の向上が要望されていた。

【０００８】そこで、本発明は、上記の実情に鑑みてな
されたもので、耐摩耗性が向上されたスチール系摩擦材
の提供を課題とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる非スチー
ル系摩擦材は、非スチール系繊維基材、結合剤、黒鉛及
びその他の摩擦調製剤よりなる非スチール系摩擦材にお
いて、前記黒鉛は、固定炭素分が８８．０重量％以上で
灰分が８．０重量％以上の天然黒鉛からなることを特徴
とするものである。

【００１０】この摩擦材は、繊維基材に黒鉛を含む摩擦
調整剤と結合剤とが混合されて成形され、形成されてい
る。そして、黒鉛を含む摩擦調整剤は繊維基材中に絡み
合い、結合剤で結合されて一体化され、摩擦特性を発現
している。

【００１１】一般に、黒鉛は固定炭素分の割合が多く、
かつ灰分が少ないもの程グラファイト構造による潤滑効
果が高いと言われている。灰分は、主成分が酸化珪素、
アルミナ、酸化鉄等で、通常潤滑性を阻害するものであ
るからである。しかしながら、黒鉛を摩擦材に潤滑剤と
して添加してその効果を発揮させるには、灰分が少ない
ことが必ずしも良策ではないことが判明した。

【００１２】つまり、灰分が比較的多い天然黒鉛を使用
したところ、摩擦材の耐摩耗性が向上することが分かっ
た。これは、純度が高く、灰分の少ない通常一般に使用
される黒鉛は摩擦係合時に摩擦面から脱落し、そのため
に、黒鉛による潤滑作用がその分低下するためであると
考えられる。そして、黒鉛中に灰分が８．０重量％以上
含まれ、かつ潤滑性を確保するために固定炭素分が８
８．０重量％以上含まれている天然黒鉛を使用すること
により、摩擦材の耐摩耗性が向上されることが明らかと
なった。

【００１３】すなわち、黒鉛が摩擦材中で潤滑効果を発
揮し摩擦材に耐摩耗性を与えるためには、摩擦面に黒鉛
が強固に保持されていることが必要である。そして、そ
のように灰分が比較的多く８．０重量％である天然黒鉛
は、その灰分によって結合剤と強固に結合される結果、
摩擦材中で強固に保持され、摩擦係合時の摩擦面からの
脱落が抑制される。そのため、黒鉛の潤滑作用が良好に
維持され、摩擦材の耐摩耗性が向上する。

【００１４】なお、ここでいう固定炭素分及び灰分は、
ＪＩＳＭ８５１１に準じて測定して得られる値であ
る。

【００１５】そして、天然黒鉛中の灰分の量が多くなる
程、結合剤である樹脂との結合力が増加し摩擦材中での
保持性が高まるが、灰分が多くなり過ぎると、固定炭素
分が不足し、黒鉛自体の潤滑性が低下するので好ましく
ない。固定炭素量は、８８．０重量％以上であることが
潤滑性を発揮するために好ましい。他方、純度が高く、
灰分が特に３重量％以下である天然黒鉛は、摩擦材中で
の保持性が低く、摩擦面からの脱落が生じ易いため好ま
しくない。そのため、灰分量は、８．０重量％以上であ
ることが好ましい。

【００１６】なお、この天然黒鉛は、その粒径が５０〜
１５０μｍの範囲であると、結合剤との結合性がより高
くなるため好ましい。そして、このような天然黒鉛は、
摩擦調整剤として、摩擦材全体に対して一般に１〜２０
重量％の範囲で使用することができる。

【００１７】また、本発明にかかる非スチール系摩擦材
において、黒鉛以外の成分は従来と同様である。繊維基
材としてはスチール繊維を含まない非スチール系繊維基
材が使用される。そしてそのような繊維基材としては、
銅繊維、ガラス繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維、チタ
ン酸カリウム繊維、ロックウール等のセラミックス系繊
維、ナイロン、レーヨン、フェノール繊維、アラミド繊
維等の有機繊維を、一般に混合して使用できる。

【００１８】摩擦調整剤としては、上記の天然黒鉛以外
に、カシューダスト、ラバーダスト、硫酸バリウム、珪
藻土、アルミナ、ドロマイト、炭酸カルシウム等が使用
できる。

【００１９】結合剤としては、フェノール樹脂、メラミ
ン樹脂、エポキシ樹脂、変成フェノール樹脂等が使用で
きる。

【００２０】これらの非スチール系繊維基材、摩擦調整
剤、結合剤から、本発明の非スチール系摩擦材は通常の
方法によって製造される。すなわち、非スチール系繊維
基材、摩擦調整剤、結合剤の所定量の混合物をバンバリ
ーミキサー、ヘンセルミキサー、ニーダあるいはＶ型ブ
レンダー等で充分均一に混合する。この混合物を型内に
充填し、押圧して予備成形を行う。次いで、この予備成
形体を加熱加圧して結合剤を硬化させて成形した後、後
加熱処理する。

【００２１】

【作用】本発明の非スチール系摩擦材では、摩擦調整剤
として含まれる黒鉛が、固定炭素分が８８．０重量％以
上で灰分が８．０重量％以上の天然黒鉛であるので、そ
の充分な固定炭素分によって、黒鉛の潤滑性が充分に確
保される。そしてそれと共に、８．０重量％以上の比較
的多い灰分を有するため、摩擦材中のその黒鉛はこの灰
分によって結合剤との結合性が高められ、摩擦面からの
脱落が抑制される。そのため、黒鉛による潤滑性が良好
に維持されるので、結果として非スチール系摩擦材の耐
摩耗性を向上することができる。

【００２２】

【実施例】以下、実施例により具体的に説明する。

【００２３】本発明の実施例および比較例の非スチール
系摩擦材で使用した黒鉛の組成（固定炭素分、灰分、揮
発分）を表１に示す。これはＪＩＳＭ−８５１１に準
じて測定した値である。

【００２４】

【表１】

【００２５】なお、これらの黒鉛Ａ〜Ｄはいずれも日本
黒鉛株式会社製の商品である。そして、黒鉛Ａである商
品「ＳＦ．Ａ」と黒鉛Ｂである商品「ＳＦ．Ｂ」は天然
の鱗状黒鉛であり、これらは主にパッキングの用途に用
いられ、減磨材としては一般に使用されないものであ
る。また、黒鉛Ｃである商品「Ｆ＃３」は、減磨材とし
ても用いられる比較的高純度の天然鱗状黒鉛である。な
お、黒鉛Ｄである商品「Ｐ＃２」は、主に鉛芯用、シー
ル用の天然黒鉛である。

【００２６】〔実施例１〕本発明の実施例１の非スチール系摩擦材（ディスクブレ
ーキパッド）は、表２に示す組成の非スチール系繊維基
材、摩擦調整剤、及び結合剤の混合物を成形して作製し
た。すなわち、繊維基材としては、アラミド繊維１０重
量％、銅繊維６重量％、チタン酸カリウム繊維８重量
％、及びロックウール６重量％からなるスチール繊維を
含まないものとし、これに摩擦調整剤として、上記の黒
鉛Ａ８重量％、カシューダスト１０重量％、シリカ３重
量％、タルク８重量％、及び硫酸バリウム３１重量％を
配合し、更に結合剤として、フェノール樹脂１０重量％
を配合した。そしてこの組成の混合物を、Ｖ型ブレンダ
を用いて均一に混合した。

【００２７】そして、この混合物を加圧して予備成形し
た後、金型中で１６０℃で４００kg/cm ²の圧力で１０
分間熱成形し、次いで２５０℃で１２０分の熱処理を行
って摩擦材とした。

【００２８】〔実施例２〕表２に示すように、実施例１の黒鉛Ａに代え、固定炭素
分がやや少なく、灰分がその分だけ多い天然黒鉛である
黒鉛Ｂを用いた他は、実施例１と同じ組成および同じ成
形条件で非スチール系摩擦材を作製した。

【００２９】〔比較例１，２〕同様に、表２に示すように黒鉛以外は実施例１と同じ組
成と同成形条件で、比較例１及び比較例２の非スチール
系摩擦材を作製した。比較例１では、黒鉛は表１に示す
ように灰分が３％と少ない黒鉛Ｃを用いた。比較例２で
は、黒鉛は表１に示すように灰分が２０％と多く固定炭
素分が７７．５％と少ない黒鉛Ｄを用いた。

【００３０】〈評価試験〉これらの実施例１，２及び比較例１，２の非スチール系
摩擦材（ディスクブレーキパッド）について、耐摩耗性
の評価試験を行った。

【００３１】そして、ＪＡＳＯ−Ｃ４２７−８３に準じ
て、各摩擦材を所定の形状に加工して制動試験を行い、
温度１００℃、２００℃、３００℃での摩擦材の摩耗率
をそれぞれ測定した。なお、試験条件は、キャリパ形
式：ＰＤ５１ｓ、ロータ：１８ｍｍベンチレーテドタイ
プ、イナーシャ：３．５ｋｇｆ・ｍ・ｓ²、初速度：５
０ｋｍ、減速度：０．３Ｇである。摩耗率（１０^-4ｍｍ
³／ｋｇｆ・ｍ）の測定結果を表２に組成と合わせて示
す。

【００３２】

【表２】

【００３３】〈試験結果〉表２のように、固定炭素分が９０．０重量％で灰分が
８．０重量％の天然黒鉛Ａを使用した実施例１の非スチ
ール系摩擦材（ディスクブレーキパッド）、及び固定炭
素分が８８．０重量％で灰分が１０．０重量％の天然黒
鉛Ｂを使用した実施例２の摩擦材においては、比較例１
及び比較例２に比べて、いずれの温度においても摩耗率
が少ない。特に、比較例１の摩擦材では、使用した黒鉛
Ｃの灰分が３．０％であり、グラフィト構造と推定され
る固定炭素分の量が９６．０％と多くても、摩耗率は実
施例よりも大きい。すなわち、黒鉛Ｃの摩擦面での脱落
が生じているものと考えられる。その一方、比較例２の
摩擦材では、黒鉛Ｄの灰分が２０．０％と多いが、固定
炭素分は７７．５％と著しく少ないので、充分な潤滑作
用が得られず、耐摩耗性が低い。

【００３４】したがって、この試験結果から、黒鉛の純
度が高く、灰分が少なく固定炭素分が多くても、摩擦材
の耐摩耗性は必ずしも高くはならないこと、そして、実
施例１及び実施例２の摩擦材のように、固定炭素分が８
８．０重量％以上で、かつ、灰分が８．０重量％以上の
天然黒鉛を使用することによって、摩擦材の耐摩耗性を
向上できることが分かる。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、本発明の非スチール系摩
擦材では、摩擦調整剤としての黒鉛として、固定炭素分
が８８．０重量％以上で、かつ、灰分が８．０重量％以
上の天然黒鉛を使用している。

【００３６】そのため、この非スチール系摩擦材によれ
ば、天然黒鉛が８８．０重量％以上の充分な固定炭素分
を有するので、その黒鉛の潤滑性が充分に確保される。
そしてそれと共に、８．０重量％以上の比較的多い灰分
を有するので、摩擦材中の黒鉛はこの灰分によって結合
剤との結合性が高められ、摩擦面からの脱落が抑制され
るため、その黒鉛による潤滑性が良好に維持される。し
たがってその結果、耐摩耗性が向上された非スチール系
摩擦材を得ることができる効果がある。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非スチール系繊維基材、結合剤、黒鉛及
びその他の摩擦調製剤よりなる非スチール系摩擦材にお
いて、前記黒鉛は、固定炭素分が８８．０重量％以上で
灰分が８．０重量％以上の天然黒鉛からなることを特徴
とする非スチール系摩擦材。