JPH0737605B2 - 摩擦材組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電磁クラッチ等のトルク伝達用に使用される
ブレーキライニング、ブレーキフェーシング等の摩擦材
組成物に関するものである。

［従来の技術］ 従来、電磁クラッチ等のトルク伝達部材に使用されるブ
レーキライニング、ブレーキフェーシング等の摩擦材料
としては、アスベスト繊維と、無機、有機の各種充填材
および有機充填材などにフェノール樹脂のような熱硬化
性樹脂結合材を加えて、加熱プレス成形し、硬化したも
のが用いられている。しかしながら、近年、アスベスト
粉塵の公害性に関する論議が高まるにつれて、自動車の
摩擦材のみならず、事務機器や産業機械の駆動用として
使用される電磁クラッチ用の摩擦材についても、アスベ
スト繊維を使用しない摩擦材料の必要性が高まってきて
いる。

アスベスト繊維に代わるものとしては、金属繊維、ガラ
ス繊維、セラミック繊維、合成繊維などがあり、スチー
ル繊維を使用したものはセミメタリックパッドと呼ば
れ、一部の自動車用摩擦材として実用化されている。

しかしながら、電磁クラッチ用摩擦材は、非磁性体であ
ることが必要なため、スチール繊維を使用したセミメタ
リックパッドは使用されていない。また、ガラス繊維を
使用した摩擦材についても、一部クラッチ板として実用
化されているが、原料が高価で、しかも取扱い時の作業
性が悪いという欠点を有しているため、将来多量に使わ
れる可能性は少ない。

最近、注目を集めているアラミド繊維も、自動車用摩擦
材としての検討が進められており、一部実用化されてい
るが、ガラス繊維と同様に高価なため、将来多量に使わ
れる可能性は少ない。

以上述べたように、安価な原料を使用したノンアスベス
ト摩擦材の改良が従来より望まれている。本発明者ら
は、高価なアラミド繊維の使用をなくして安価な原料で
あるセルロースパルスを用い、有機充填材としてコルク
粉末などを加え、さらに炭酸カルシウム粉末などを添加
することにより、従来のアラミド繊維ベースのノンアス
ベスト繊維摩擦材と同等またはそれ以上の性能を有する
摩擦材を既に開発している（たとえば特開昭63−142034
号公報）。

有機充填材としてコルク粉末を加えるのは、それによっ
て摩擦材の圧縮歪率を調整し、必要な圧縮特性を得るた
めである。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、コルク粉末は優れた弾性および耐熱性を
有する反面、コルク粉末を含む摩擦材が水に濡れた場
合、コルクの組成中のリグニン状組成物が水に溶けて摩
擦材の表面にしみ出てくる。このリグニン状組成物は、
コルク中において接着剤の役割を果たしていると考えら
れる粘着性の樹脂であり、ある程度流動性を有する。し
たがって水に濡れたときだけでなく、摩擦材が加熱さ
れ、加圧状態にある場合にも、このリグニン状組成物が
摩擦材の表面に押し出されてくることがある。

このようにして摩擦材の表面にしみ出てくる物質は通常
酸性を示し、摩擦摺動の相手材として使用される鉄など
の金属を腐食させる原因となる。また、この溶け出した
物質は乾燥して水分を失うと固化する性質があり、固化
によって摩擦材と相手材を接着させてしまうという問題
もある。

本発明は上記問題点を解消するために、摩擦材の表面に
粘着性の物質がしみ出すことのない摩擦材組成物を提供
することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の摩擦材組成物は、補強用繊維材料、有機充填
材、無機充填材および摩擦摩耗調整材を熱硬化性樹脂結
合材で結合してなるものである。個々の組成は、強化用
繊維材料として繊維長152μｍ以下の短繊維セルロース
パルプを25〜35容量％、有機充填材として最大粒子径84
0μｍ以下の有機充填材を30〜40容量％、摩擦摩耗調整
材として最大粒子径250μｍ以下の酸化アルミニウムお
よび／または酸化マグネシウムを２〜５容量％含み、か
つ、気孔率が15〜30容量％である。

本発明の特徴は、前記有機充填材として、アルカリ水溶
液による洗浄処理を施したコルク粉末を含む点にある。

［作用］ 摩擦材の有機充填材として使用するコルク粉末を予めア
ルカリ溶液で洗浄処理を施すことにより、次に示すよう
な作用がある。

コルク粉末をNaOH,KOH,Ca（OH）_２などのアルカリ水溶
液中に浸漬すると、コルク組成物中のリグニン状成分が
アルカリ水溶液中の水酸イオンと反応し、アルカリリグ
ニンとして分離抽出され、その一部は摩擦材の外へ除去
されて沈澱し、残りは摩擦材の内部に残留する。アルカ
リリグニンは、リグニン状組成物と異なり、水溶性や加
熱による流動性を示さないため、摩擦材の内部に残留し
ても粘着剤として摩擦材の表面にしみ出すことはない。

以下、本発明の摩擦材組成物の各構成要素、含有量など
を限定する根拠を示す。

補強用繊維材料としての短繊維セルロースパルプを25〜
35容量％含むのは、含有量が25容量％より低いと摩擦板
強度が低下し、耐摩耗性が悪くなって本発明の目的を達
成することができないからであり、35容量％を超えると
摩擦係数の安定性が悪化し本発明の目的を達成すること
ができなくなるからである。

本発明において摩擦摩耗調整材として用いられるのは、
酸化アルミニウムおよび酸化マグネシウムである。これ
らは、いずれか一方を単独で用いてもよいし、また双方
を併用してもよい。酸化アルミニウムおよび／または酸
化マグネシウムの含有量は、２〜５容量％である。含有
量が２容量％より少ないと、摩擦係数が本発明の目的を
達成するために最少限必要な0.45より小さくなり、耐摩
耗性も急激に悪くなる。また５容量％を超えると、摩擦
係数は0.45より大きくなるものの、その安定性が悪くな
り、さらに相手材への攻撃性が著しく増大して本発明の
目的を達成することができなくなる。

また、本発明において摩擦摩耗調整材として用いられる
酸化アルミニウムおよび酸化マグネシウムの最大粒子径
は、250μｍ以下であることが好ましい。250μｍよりも
大きな粒子を用いると、摩擦材の摩耗量および相手材へ
の攻撃性が急激に増大し、摩擦係数の安定性が著しく悪
化するからである。

また、本発明では有機充填材として最大粒子径840μｍ
以下の有機充填材が30〜40容量パーセント含まれる。有
機充填材の最大粒子径を840μｍ以下とするのは、それ
よりも大きな粒子径になると、他の原材料と均一に混合
することができなくなり、摩擦摩耗特性が劣化するから
である。

電磁クラッチ用に使用される摩擦板は一般に対向する被
駆動側の伝動部材、たとえばアーマチュアに圧接して使
用されるものであり、この両者の圧接面の摩擦力によっ
て動力を伝達し、両者の圧接を解放することによって動
力の伝達を断つようにしている。この動作をスムーズに
行なわせるためには、摩擦板の圧縮特性が重要であり、
過去の経験から、単位荷重（kg/cm²）あたりの圧縮歪率
が0.1％より大きなものが最適であることが明らかにな
っている。このため、有機充填材としては、コルク粉末
を用いることが望ましい。コルク粉末を30容量％以上含
有させることにより、圧縮歪率を0.1％以上に調整する
ことができる。しかしながら、コルク粉末の含有量が40
容量％を超えると、圧縮歪率は0.1％以上になるが、摩
擦摩耗特性が不安定になり望ましくない特性を示す。ま
た、本発明に用いられる無機充填材としは、従来から一
般に用いられている無機充填材を用いることができ、た
とえば炭酸カルシウムなどを挙げることができる。

さらに、本発明の摩擦材組成物は、その気孔率が15〜30
容量％であることが必要である。気孔率が15容量％より
小さくなると、摩擦材の圧縮歪率が小さくなり、初期状
態の摩擦係数が低下し、摩擦板表面に著しい色むらを生
じて商品価値が低下する。また、気孔率が30容量％を超
えると、摩擦材の圧縮歪率は大きくなり、その結果とし
て初期の摩擦係数が高められるが、摩擦材の機械的強度
が著しく低下し、耐摩耗性が劣化するため、本発明の目
的を達成することができなくなる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を示す。

補強用繊維材料として短繊維セルロースパルプを、有機
充填材としてアルカリ洗浄処理を施したコルク粉末およ
び合成ゴムを、無機充填材として炭酸カルシウムを、摩
擦摩耗調整材として酸化マグネシウムを、熱硬化性樹脂
結合材として粉末フェノール樹脂を用いて、第１表の実
施例の欄に示す配合割合で配合し、混合機により均一に
混合した。この混合物を所定量秤量し、圧縮成形機で成
形した成形条件は、面圧100kg/cm²、型温度165℃、成形
時間４分で行なった。その後、さらに200℃、５時間熱
処理し、次に表面を研摩して摩擦板を作製した。

次に本実施例の効果を確認する比較対象として、第１表
の比較例の欄に示す配合割合で実施例と同様の方法で摩
擦板を作製した。上記実施例と比較例との配合組成は、
有機充填材として実施例がアルカリ洗浄処理を施したコ
ルク粉末を35容量％含むのに対し、比較例ではアルカリ
洗浄処理を施さないコルク粉末を35容量％含む点のみが
相違する。なお、実施例におけるコルク粉末のアルカリ
洗浄処理は、約２重量％のCa（OH）_２水溶液にコルク粉
末を浸漬した後に濾過することによって行なった。洗浄
に用いる水溶液は、Ca（OH）_２に限られるものではな
く、KOH、NaOHなどを用いても同様の効果を得ることが
できる。アルカリ水溶液の濃度やコルク粉末の浸漬時間
などの洗浄条件によっては、その効果が大きく左右され
ることはない。

以上のようにして得られた実施例および比較例の摩擦板
各々について、次に示す方法で固着力試験を行なった。

この固着力試験においては、まずスラスト式摩擦摩耗試
験機を用いて第２表に示す内容で、100回の断続サイク
ルを繰返した。

第２表において、有効制動半径は摩擦板の外周と内周の
平均半径を意味し、荷重は摩擦面に垂直な方向に作用す
る力を意味する。断続サイクルにおけるON−OFFは、回
転のON−OFFを意味し、速度は有効制動半径での周速を
意味する。

次に、100回の断続サイクルを終えた摩擦板を常温の水
の中に15分間浸漬し、取出した。その後断続サイクルに
おいて使用した相手材と摩擦板の摩擦面どうしを合わせ
て、面圧25kg/cm²で摩擦面に垂直に加圧し、その状態で
50℃の恒温槽で２時間加熱した。その後、恒温槽から摩
擦板と相手材を取出して面圧を除去し、摩擦面に垂直な
方向の摩擦板と相手材の固着力をアムスラー万能材料試
験機により測定した。この試験を、実施例の摩擦板を用
いた場合と比較例の摩擦板を用いた場合のそれぞれにつ
いて２回ずつ行なった結果を第３表に示す。

第３表の固着力は、摩擦板と相手材を摩擦面に垂直方向
に引張り、両者が接合状態から分離される瞬間の引張荷
重を示している。

第３表からわかるように、実施例におけるアルカリ洗浄
を施したコルク粉末を有機充填材として含む摩擦板で
は、アルカリ洗浄をしないコルク粉末を含む摩擦板と異
なり、加圧状態での摩擦摺動や加熱によって相手材と固
着することがない。これは、コルク粉末をアルカリ洗浄
したことにより、コルク組成中のリグニン状成分がアル
カリリグニンとなって分離され、固化または除去された
ため、粘着性流動物の摩擦材表面へのしみ出しがなくな
ったことに起因するものである。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、摩擦材組成物に有
機充填材として含まれるコルク粉末として、予めアルカ
リ洗浄処理を施したものを使用することにより、水濡れ
時や加熱、加圧時における粘着性流動物のしみ出しが防
止される。その結果、この摩擦材組成物を摩擦板として
使用した場合に、摩擦板の表面にしみ出す粘着性物質に
よる相手材の腐食や、摩擦板と相手材との固着などの、
摩擦板として不都合な現象が発生しない。したがって、
本発明の摩擦材組成物をブレーキライニングやクラッチ
フェーシングに適用すれば、ブレーキやクラッチの信頼
性を大幅に向上することができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】補強用繊維材料、有機充填材、無機充填材
   および摩擦摩耗調整材を熱硬化性樹脂結合材で結合して
   なり、 補強用繊維材料として繊維長152μｍ以下の短繊維セル
   ロースパルプを25〜35容量％、有機充填材として最大粒
   子径840μｍ以下の有機充填材を30〜40容量％、摩擦摩
   耗調整材として最大粒子径250μｍ以下の酸化アルミニ
   ウムおよび／または酸化マグネシウムを２〜５容量％含
   み、かつ、気孔率が15〜30容量％である摩擦材組成物に
   おいて、 前記有機充填材として、アルカリ水溶液による洗浄処理
   を施したコルク粉末を含むことを特徴とする、摩擦材組
   成物。