JPH0783256A

JPH0783256A - 摩擦材

Info

Publication number: JPH0783256A
Application number: JP23195393A
Authority: JP
Inventors: Tamotsu Hayashi; 保林
Original assignee: Aisin Chemical Co Ltd
Current assignee: Aisin Chemical Co Ltd
Priority date: 1993-09-17
Filing date: 1993-09-17
Publication date: 1995-03-28

Abstract

(57)【要約】【目的】フェード等の熱履歴後の相手材（ロータ）の
摩耗を低減する。【構成】繊維基材、樹脂結合剤、及び充填剤を含む摩
擦材において、金属硫化物として、酸化物形態でのモー
ス硬度が３以下である金属の硫化物を用いる。また、モ
ース硬度５以上のアブレッシブ剤は、５重量％以下の割
合で配合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両、産業用機械などの
ブレーキパッド、ライニング、あるいはクラッチフェー
シング等として使用される摩擦材に関するもので、特
に、相手材の摩耗の低減を図った摩擦材に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両のディスクブレーキ、ドラムブレー
キ等に使用されているブレーキパッド、ライニングなど
の摩擦材は、ディスクロータ、ブレーキドラムの回転を
止め、運動エネルギーを熱エネルギーに変えるために高
温となる。したがって、こうした摩擦材には耐熱性、耐
摩耗性が要求されると共に、摩擦係数の変化の少ない安
定した摩擦特性が要求される。そこで、これらの各種の
特性を満足するために、摩擦材は多くの材料からなる複
合材として構成されている。すなわち摩擦材は、繊維基
材、及び樹脂結合剤に加えて、これらの繊維と結合剤と
のマトリックス中に分散して充填される各種の添加材料
から構成される。そしてこの添加材料としては、硫酸バ
リウム、炭酸カルシウムなどの体質充填剤、カシューダ
ストなどの有機質粉の他に、固体潤滑剤、アブレッシブ
剤（研削剤）等が使用される。（なお、これらの添加材
料を総称して、本明細書では、充填剤という。）ここで、固体潤滑剤は、摩擦材の耐摩耗性を向上し、ま
た摩擦係数の熱的安定性を確保するために用いられ、従
来より一般に、グラファイト、コークスなどの炭素質材
料と金属硫化物である二硫化モリブデンとが組合わされ
て使用されている。このグラファイトなどの炭素質材料
は主に低、中温の領域で機能し、また金属硫化物である
二硫化モリブデンは主に高温の領域で機能する。また、
アブレッシブ剤は、アルミナ、シリカなど、一般にモー
ス硬度が５以上の硬質粉体からなり、それの研削作用に
よって摩擦係数を上げるために用いられる。しかしこの
アブレッシブ剤の添加は逆に、相手材であるディスクロ
ータ、ブレーキドラムなどの摩耗を引き起こすことにも
なる。

【０００３】ところで繊維基材に関しても、近年では繊
維基材として石綿を含有しない摩擦材が使用されてきて
いる。そしてその一つは、繊維基材として石綿に代えて
スチール繊維を用いた、いわゆるセミメタリック系の摩
擦材である。しかしこのセミメタリック系摩擦材は、ス
チールの硬度が高いために相手材の大きな摩耗を引き起
こし、その結果ブレーキジャダー（振動）の問題が多発
した。このため、最近では、繊維基材としてアラミド繊
維等のスチール繊維以外の繊維を主に用い、スチール繊
維は必要以上に含まないか、または全く含まない摩擦材
（ロースチール系、ノンスチール系摩擦材）が開発され
てきている。そしてこのような摩擦材では、アブレッシ
ブ剤の添加量もできる限り少なくされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、そのようなア
ブレッシブ剤の添加量も比較的少ないロースチール系、
あるいはノンスチール系の摩擦材を使用してもなお、相
手材に大きな摩耗が発生している場合が多く発見され
た。この相手材の大きな摩耗は、偏摩耗となって、ブレ
ーキジャダー（振動）を引き起こす要因となるものであ
る。

【０００５】そこで、本発明者はこの点の問題について
その原因を調査したところ、そのような摩耗は、同じ摩
擦材を使用した同じブレーキにおいて同様に生じるもの
ではなく、その使用条件と関連し、特にフェード等によ
る高温の熱履歴を受けた後に生じることを突き止めた。
そしてこの点を更に追究したところ、摩擦材に充填剤と
して添加された前述の金属硫化物である二硫化モリブデ
ンは、フェードが生じるような高熱条件下において酸化
されて酸化モリブデンに変化し、その硬度が大幅にアッ
プすること、そして相手材の大きな摩耗は、硬質のその
酸化モリブデンの研削作用によって引き起こされるこ
と、を究明した。そこで本発明者はこの知見から、その
相手材の大きな摩耗は、金属硫化物として、その金属硫
化物が酸化され金属酸化物に変化した場合でも、その硬
度が大幅には高くならないものを選択し用いることによ
って、有効に防止することができることを見出だした。

【０００６】よって本発明は、フェード等による高温の
熱履歴を受けた場合でも、相手材の大きな摩耗を軽減す
ることができる摩擦材の提供を課題とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる摩擦材
は、繊維基材、樹脂結合剤、充填剤を含む摩擦材におい
て、充填剤は、酸化物形態でのモース硬度が３以下であ
る金属の硫化物を含み、且つ、モース硬度５以上のアブ
レッシブ成分が摩擦材全量に対し５重量％以下であるも
のである。

【０００８】ここで、各種の主な金属硫化物とその金属
の酸化物のモース硬度を下の表に示す。

【０００９】

【表１】

【００１０】この表に示されるように、金属硫化物の中
には、酸化され酸化物に変化するとその硬度が大幅にア
ップするものがある。例えば、二硫化モリブデンはモー
ス硬度が1.5 であるが、これが酸化され酸化モリブデン
に変わると、そのモース硬度は大幅に高くなり４にな
る。硫化ニッケルについても同様であり、そのモース硬
度は３であるが、酸化されて三酸化ニッケルに変わる
と、モース硬度は６にも上昇する。そして相手材である
ディスクロータ等は一般にスチールから構成されている
が、この相手材の摩耗は、それらの酸化物のモース硬度
が４以上であると急激に増加し、またその値が大きくな
るつれて累加的に増加する傾向がある。

【００１１】このため、本発明の摩擦材においては、固
体潤滑剤としての金属硫化物は、その金属の酸化物形態
におけるモース硬度が３以下であるものが選択され用い
られる。そして、このような金属硫化物は、単独で使用
することもできるが、従来と同様に、好ましくはグラフ
ァイト等の炭素質材料と併せて使用される。その添加量
は、一般に、摩擦材全体に対して２〜２０重量％であ
る。

【００１２】また、本発明の摩擦材においては、上述の
金属硫化物の使用を有効にするために、モース硬度が５
以上である充填剤中のアブレッシブ成分、すなわちアブ
レッシブ剤は、摩擦材全体の５重量％以下とされる。す
なわち、アブレッシブ剤は、使用されないか、または使
用される場合には摩擦材全体の５重量％以下の量で添加
される。相手材の摩耗はアブレッシブ剤の添加量が増加
するにつれて累加的に増大する傾向にあり、５重量％を
越える添加は一般に相手材の大きな摩耗を引き起こし、
上述の金属硫化物の使用の効果を無効にするからであ
る。そしてアブレッシブ剤としては、アルミナ、シリ
カ、チタニア、炭化珪素粉等が挙げられるが、これらは
単独で、または組み合わせて使用することができる。

【００１３】なお本発明の摩擦材はブレーキ用のロース
チール系、あるいはノンスチール系摩擦材として特に好
適なものであるが、他の種類または用途の摩擦材である
こともできる。

【００１４】そして繊維基材としては、アラミド繊維、
ノボロイド繊維、ナイロン繊維、レーヨン繊維等の有機
繊維、ロックウール、シリケート繊維、アルミナ繊維、
カーボン繊維、チタン酸カリウム繊維、スラグウール等
の無機繊維、スチール繊維、ステンレススチール繊維、
銅繊維等の金属繊維などを用いることができ、これら
は、摩擦材の具体的種類あるいは用途にも応じて、単独
で、または組み合わせて使用することができる。

【００１５】また、樹脂結合剤としては、フェノール系
樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂などの熱硬化性
樹脂、ＳＢＲ、ＮＢＲなどのゴム等を挙げることがで
き、これらは単独で、または組み合わせて使用すること
ができる。

【００１６】更に、充填剤としては、これまで述べた固
体潤滑剤、アブレッシブ剤、硫酸バリウム等の体質充填
剤、カシューダスト等の有機質粉の他にも、摩擦に関連
する種々の材料など、適宜使用することができる。ま
た、本発明の摩擦材は充填剤以外の種々の添加剤を必要
に応じて使用することができる。

【００１７】そして、本発明の摩擦材は、これらの材料
の配合から、通常の方法に従って、所定の形状または形
態に加熱成形することによって製造されることができ
る。

【００１８】

【作用】本発明の摩擦材においては、固体潤滑剤である
金属硫化物として、酸化物形態でのモース硬度が３以下
である金属の硫化物を用いているので、摩擦材がフェー
ド等の高温の熱履歴を受け、その金属硫化物が酸化され
金属酸化物に変化しても、相手材の摩耗が大幅に増大す
ることはない。また、モース硬度５以上のアブレッシブ
成分、すなわちアブレッシブ剤を摩擦材全量に対し５重
量％以下としているので、相手材の摩耗は比較的低く維
持することができる。したがって、これらにより、摩擦
材がフェード等の高熱の熱履歴を受けた場合であって
も、相手材の大きな摩耗は軽減することができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明をディスクブレーキ用パッドに
適用した実施例により具体的に説明する。

【００２０】（パッドの製作とその組成）図１に示す配
合により、３種類の実施例及び３種類の比較例のブレー
キパッド（摩擦材）を製作した。なお、配合割合は重量
％である。

【００２１】パッドの製作は、具体的には、繊維基材、
樹脂結合剤、及び充填剤を図１の配合でＶ型ブレンダに
より均一に混合し、その混合物を加圧して予備成形した
後、金型中で温度１６０℃、圧力４００kg／cm²で１０
分間熱成形し、次いで温度２５０℃で１２０分の熱処理
を行うことによってなされた。

【００２２】図１に示されるように、実施例１〜３及び
比較例１〜３に共通して、繊維基材としては、アラミド
繊維（芳香族ポリアミド繊維）５重量％、銅繊維６重量
％、及びロックウール６重量％の混合物を使用した。こ
のアラミド繊維は具体的にはケブラー繊維（デュポン社
製）である。また、樹脂結合剤としてはフェノール樹脂
を１０重量％使用した。そして、充填剤として、グラフ
ァイト５重量％、カシューダスト８重量％、シリカ３重
量％、硫酸バリウム５２重量％、及び各種の金属硫化物
５重量％を配合した。ただし比較例３では、シリカの配
合を６重量％にに増し、その分だけ硫酸バリウムの配合
を減らし４９重量％とした。

【００２３】そしてここで、金属硫化物として、実施例
１では硫化亜鉛（酸化亜鉛のモース硬度３）、実施例２
では硫化鉛（酸化鉛のモース硬度１）、実施例３では三
硫化アンチモン（三酸化アンチモンのモース硬度３）
を、また、比較例１では二硫化モリブデン（酸化モリブ
デンのモース硬度４）、比較例２では硫化ニッケル（三
酸化ニッケルのモース硬度６）、比較例３では実施例１
と同じく硫化亜鉛、をそれぞれ使用した。（モース硬度
については、前述の表１参照）（制動試験）これらの配合によって得られた実施例及び
比較例のディスクブレーキ用パッドについて制動試験を
行い、その相手材である鋼製ディスクロータの摩耗量を
測定した。

【００２４】使用したブレーキのキャリパ型式はＰＤ５
１−１８Ｖ、ロータは厚さ１８mmのベンチレーテドタイ
プ、イナーシャ３．５kg f m s²である。そして、制動
試験はフェード試験の前後においてそれぞれ実施し、そ
して制動試験後のロータの摩耗量をそれぞれ測定した。
そのフェード試験は、ＪＡＳＯ−Ｃ４０６−８２に準じ
て、第１フェードと第２フェードとを１回づつ繰返して
実施した。また制動試験は、フェード試験の前後とも、
次の条件で実施した。

【００２５】初速度：１００km／h 減速度：０．１Ｇ温度：５０℃ 制動回数：２０００回この制動試験後のロータの摩耗量は図１に併せて示され
る。

【００２６】図１に示されるこの試験結果によれば、金
属硫化物として酸化物形態でのモース硬度が３以下の金
属の硫化物を用いた実施例１〜３は、いずれもフェード
試験後のロータ摩耗量がフェード試験前のそれより増加
しているものの、その増加量は僅かであり、フェード試
験の前後を通して低い値に維持されている。これに対し
て、酸化物形態でのモース硬度が３を越える金属の硫化
物を用いた比較例１，２では、フェード試験前のロータ
摩耗量は少ないが、フェード試験による熱履歴を受けた
後においては著しくロータ摩耗量が増加している。ま
た、比較例３は、アブレッシブ剤であるシリカ（モース
硬度７）を比較的多量に配合したものであり、この場合
は、金属硫化物として実施例１と同様に硫化亜鉛を用い
ているものの、フェード試験の前後ともに高いロータ摩
耗量を示している。

【００２７】こうした結果から、金属硫化物として酸化
物形態でのモース硬度が３以下の金属の硫化物を用い、
また充填剤中のアブレッシブ成分を比較的少なくするこ
とによって、摩擦材がフェード等による熱履歴を受けて
も、ロータの摩耗は低く維持できることが分かる。

【００２８】以上、本発明の摩擦材については主にディ
スクブレーキ用パッドを例として説明したが、本発明の
実施はこれに限定されるものではなく、ドラムブレーキ
用のライニングあるいはクラッチフェーシングなど、種
々の摩擦材に適用することができる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、本発明の摩擦材は、固体
潤滑剤である金属硫化物として、酸化物形態でのモース
硬度が３以下である金属の硫化物を用いるものである。
したがって、本発明の摩擦材がフェード等の高温の熱履
歴を受け、それに含まれる金属硫化物が金属酸化物に変
化しても、その硬度は大巾にはアップしないので、相手
材（ロータ）の摩耗が著しく増加することがない。ま
た、それと共に本発明の摩擦材はモース硬度５以上のア
ブレッシブ剤を摩擦材全量に対して５重量％以下とした
ものであるため、相手材の摩耗を比較的低く維持するこ
とができる。

【００３０】このため、本発明の摩擦材は、その全使用
期間を通して、相手材の摩耗を低く維持することができ
る。そして、相手材の摩耗に基づくジャダー振動の発生
も、有利に軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施例及び比較例のブレーキパ
ッドの配合組成と、制動試験後のロータ摩耗量とを示す
表図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】繊維基材、樹脂結合剤、充填剤を含む摩
擦材において、前記充填剤は、酸化物形態でのモース硬
度が３以下である金属の硫化物を含み、且つ、モース硬
度５以上のアブレッシブ成分が摩擦材全量に対し５重量
％以下であることを特徴とする摩擦材。