JPH08128480A - 摩擦材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】金属繊維や金属粉を用いた場合であっても、相
手材の摩耗粉の金属繊維や金属粉への移着を防止して、
相手材攻撃性を低減する。 【構成】金属製の基体１と基体１の周囲に被覆された樹
脂層２と樹脂層２の少なくとも表面に保持された固体潤
滑材粉末３とからなる金属繊維又は金属粉を含むことを
特徴とする。相手材との摩擦摺動時には、金属繊維又は
金属粉と相手材との間に固体潤滑材による潤滑皮膜が形
成されるので、その潤滑皮膜により相手材の摩耗が低減
されるとともに、相手材の摩耗粉が金属繊維又は金属粉
表面に移着するのが防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車や産業機械のブ
レーキ装置などに用いられるレジンモールド系やセミメ
タリック系の摩擦材に関し、詳しくは制動時のブレーキ
振動を低減できる摩擦材に関する。

【０００２】

【従来の技術】摩擦材に要求される性能として、耐磨耗
性に優れていること、摩擦係数が高いこと、摩擦係数が
安定していること、などが挙げられる。これらの性能を
満足させるためには単一素材では困難であり、摩擦材は
多くの素材が混合された複合材料から構成されている。

【０００３】このような摩擦材は、大別すれば次のよう
に分類できる。 （１）コルク、セルロース：単体もあるが、多くは樹脂
を含浸して熱成形したもの （２）ウーブン：ガラス繊維、黄銅線を芯にして有機繊
維などで作った紐に樹脂を含浸させ、紐を巻いた後熱成
形したもの （３）セミモールド：紐に樹脂を含浸させ、ゴム材料を
充填し熱成形したもの （４）レジンモールド：アラミド繊維、ガラス繊維など
を基材とし、フェノール樹脂と各種充填材などを混合し
た後熱成形したもの （５）ゴムモールド：レジンモールドの樹脂の代わりに
ゴムを用いたもの （６）セミメタリック：レジンモールドのうち、基材が
金属繊維のもの （７）シンタードメタリック：金属粉末を焼結したもの （８）サーメット：セラミック粉末と金属粉末を焼結し
たもの 自動車用としては、このうちレジンモールド系、セミメ
タリック系の摩擦材が多用されている。例えば自動車の
ブレーキパッドは、アラミド繊維や金属繊維などを基材
繊維とし、充填材、潤滑材などを混合してフェノール樹
脂を含浸した後、熱成形して製造されている。

【０００４】例えば特開平５−１１７６３３号公報に
は、スチール繊維と銅繊維及びアラミド繊維を繊維基材
とし、潤滑材としてカーボンブラックを添加した摩擦材
が開示されている。この摩擦材によれば、摩擦力でカー
ボンブラック粒子の凝集が壊れることによりスティック
スリップ力が低減され、低周波のブレーキノイズの発生
を抑制することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、摩擦材の相
手材は通常は鉄などの金属である。そして摩擦材との摩
擦摺動により、相手材が摩耗して鉄粉などの摩耗粉が発
生する。ところが金属繊維や金属粉末を含む摩擦材にあ
っては、同じ金属どうしであるためか、摩耗粉が金属繊
維や金属粉の表面に移着し易いという現象（メタルキャ
ッチ）が見られる。このように金属繊維や金属粉の表面
に摩耗粉が移着すると、空転時にその摩耗粉により相手
材表面がさらに削られ易いという問題がある。

【０００６】例えば、ブレーキパッドにスチールや銅な
どの金属繊維や金属粉を含む場合は、相手材のロータの
摩耗粉（鉄）が金属繊維や金属粉表面に移着し易く、そ
の摩耗粉によりロータがさらに部分的に削られロータの
肉厚差が成長する。そしてロータの肉厚差が大きくなる
と、制動時にブレーキ振動が発生し乗員に不快感を与え
るという不具合がある。

【０００７】上記公報のように潤滑材を混合すれば、金
属繊維や金属粉による相手材の摩耗はある程度低減され
るが、金属繊維や金属粉表面への摩耗粉の移着を防止す
ることは困難であり、ブレーキ振動など同様の不具合が
発生することは避けられなかった。本発明はこのような
事情に鑑みてなされたものであり、金属繊維や金属粉を
用いた場合であっても、相手材の摩耗粉の金属繊維や金
属粉への移着を防止して、相手材攻撃性を低減すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の摩擦材は、繊維基材と、金属繊維又は金属粉と、結
合剤とを含む摩擦材において、金属繊維又は金属粉は金
属製の基体と基体の周囲に被覆された樹脂層と樹脂層の
少なくとも表面に保持された固体潤滑材粉末とから構成
されたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明の摩擦材では、金属繊維又は金属粉は固
体潤滑材粉末を少なくとも表面に保持した樹脂層で被覆
されている。したがって、本発明の摩擦材と相手材との
摩擦摺動時には、金属繊維又は金属粉と相手材との間に
固体潤滑材による潤滑皮膜が形成されるので、その潤滑
皮膜により相手材の摩耗が低減されるとともに、相手材
の摩耗粉が金属繊維又は金属粉表面に移着するのが防止
される。これにより相手材の摩耗が一層防止され、ブレ
ーキ振動の発生などが防止される。

【００１０】

【実施例】

〔発明の具体例〕繊維基材としては、銅繊維、スチール
繊維、真鍮繊維などの金属繊維、アラミド繊維、チタン
酸カリウム繊維、ガラス繊維などが例示される。結合材
としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂など従来用い
られている耐熱性樹脂を同様に用いることができる。

【００１１】また本発明の摩擦材には、他にグラファイ
ト、カシューダストなどの摩擦調整剤、硫酸バリウム、
炭酸カルシウム、酸化マグネシウムなどの充填材などを
従来と同様に用いることができる。本発明の摩擦材の特
色をなす金属繊維又は金属粉は、金属製の基体と、基体
の周囲に被覆された樹脂層、と樹脂層に保持された固体
潤滑材粉末とから構成されている。

【００１２】基体の材質としては金属製であれば特に制
限されず、銅、鉄、真鍮、ニッケル、アルミニウムなど
の各種金属又は各種合金から種々選択して用いることが
できる。この基体は、金属繊維であれば繊維基材に含ま
れることができる。また金属粉末であれば充填材や摩擦
調整材に含まれることができる。樹脂層の材質として
は、耐熱性に優れた樹脂が望ましく、フェノール樹脂、
エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリアミドイミドな
どの熱可塑性樹脂が例示される。また、この樹脂層の厚
さは特に制限されないが、固体潤滑材粉末を保持できる
範囲でなるべく薄い方が好ましい。薄すぎると固体潤滑
材粉末が剥離して効果の持続性が低下する。また厚すぎ
ると樹脂層の強度が低下し、摩擦摺動時に脱落してやは
り効果の持続性が低下する。１〜１０μｍの範囲が適当
である。

【００１３】この樹脂層の材質としては、有機溶剤など
の溶媒に溶解するものが特に望ましい。溶媒に溶解して
溶液状とすることで、基体への被覆工程を容易に行うこ
とができ、またその溶液の粘着性により固体潤滑材粉末
の付着が容易であって、さらに溶媒の揮散により固体潤
滑材粉末を接着強度を確保しつつ容易に樹脂層に保持す
ることができるからである。

【００１４】固体潤滑材粉末としては、グラファイト、
二硫化モリブデン、カーボンブラック、三硫化アンチモ
ンなどの粉末が例示される。この粉末の粒径は特に制限
されないが、１〜２０μｍの範囲が好ましい。１μｍよ
り小さいと取扱いが困難となり、２０μｍより大きいと
樹脂層での保持性に劣る場合がある。樹脂層に保持され
る固体潤滑材粉末の量は、僅かでもその分効果がある
が、樹脂層表面を覆う程度の量が最適である。多すぎる
と保持力が低下して効果の持続性が低下するようにな
る。

【００１５】このような金属繊維又は金属粉を製造する
には、先ず樹脂を溶媒に溶解した溶液を金属製基体に塗
布して樹脂層を形成することが望ましい。この方法によ
れば、溶液中の樹脂濃度を調整するだけで樹脂層の膜厚
を容易に制御することができる。そして、樹脂層の溶媒
が揮散する前に固体潤滑材粉末を付着させ、その後乾燥
させることで固体潤滑材粉末の樹脂層への接着強度が確
保される。もし樹脂層が熱可塑性樹脂から構成されてい
れば、加熱により可塑化した状態で固体潤滑材粉末を付
着させることも可能である。 （実施例）以下、実施例により具体的に説明する。な
お、製造方法を詳細に説明することで、実施例の摩擦材
の構成の詳細な説明に代える。

【００１６】先ず、ポリアミドイミドを濃度５０重量％
となるように２−Ｎ−メチルピロリドンに溶解した溶液
を調製した。この溶液１０重量部に対して長さ２ｍｍ線
径１００μｍの銅繊維１００重量部を混合し、ミキサー
で攪拌した。これにより溶液はほぼ全量が銅繊維に付着
し、それぞれの銅繊維はほぼ全体が溶液で被覆された状
態となった。

【００１７】次に、その中へさらに平均粒径３μｍの二
硫化モリブデン粉末１０重量部を混合し、ミキサーで十
分に攪拌して、銅繊維に付着した溶液層に二硫化モリブ
デン粉末をほぼ全量付着させた。そして１５０℃で２．
５時間加熱して２−Ｎ−メチルピロリドンを蒸発させ、
本実施例で使用する潤滑処理銅繊維を得た。この潤滑処
理銅繊維の拡大断面図を図１に示す。この潤滑処理銅繊
維は、銅繊維基体１と、銅繊維基体１表面に被覆された
厚さ約２μｍのポリアミドイミド層２と、ポリアミドイ
ミド層２に付着保持された二硫化モリブデン粉末３とか
ら構成されている。

【００１８】次に、アラミド繊維が１５重量％、チタン
酸カリウム繊維が１５重量％、上記の潤滑処理銅繊維が
１０重量％、カシューダストが１５重量％、酸化マグネ
シウムが１０重量％、硫酸バリウムが１５重量％、及び
フェノール樹脂が２０重量％の比率で混合し、予備成形
後金型内に配置して圧力２０ＭＰａ、温度１７０℃にて
加熱加圧成形し、熱処理後研磨して本実施例の摩擦材で
あるブレーキパッドを得た。 （比較例）アラミド繊維が１５重量％、チタン酸カリウ
ム繊維が１５重量％、無処理の銅繊維が１０重量％、カ
シューダストが１５重量％、酸化マグネシウムが１０重
量％、硫酸バリウムが１５重量％、及びフェノール樹脂
が２０重量％の比率で混合し、予備成形後金型内に配置
して圧力２０ＭＰａ、温度１７０℃にて加熱加圧成形
し、熱処理後研磨して比較例の摩擦材であるブレーキパ
ッドを得た。

【００１９】この比較例の摩擦材は、潤滑処理銅繊維の
代わりに無処理の銅繊維を用いていること以外は実施例
と同様であり、従来のブレーキパッドを代表する組成で
ある。 （試験）実施例と比較例のブレーキパッドをそれぞれフ
ルサイズダイナモメータに装着し、初期油圧４．９ＭＰ
ａ、ロータ回転数９００ｒｐｍ、試験時間５０時間の条
件で摩擦摺動させ、ロータの摩耗量（肉厚の最も厚い箇
所と最も薄い箇所の肉厚差）をそれぞれ測定した。結果
を図２に示す。 （評価）図２より、実施例のブレーキパッドでは比較例
に比べてロータの摩耗量が約１／４と格段に少なく、ロ
ータ攻撃性が格段に小さくなっていることが明らかであ
り、これは銅繊維に樹脂層を介して固体潤滑材粉末を付
着させた効果であることが明らかである。

【００２０】

【発明の効果】すなわち本発明の摩擦材によれば、金属
繊維や金属粉による相手材への攻撃性が小さく、かつ金
属繊維や金属粉への相手材の摩耗粉の付着が防止されて
いるので、相手材への攻撃性が一層小さくなっている。
したがって相手材の摩耗が防止され、ブレーキ振動の発
生などの不具合を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の摩擦材に用いた潤滑処理銅
繊維の拡大断面図である。

【図２】本発明の一実施例の摩擦材と比較例の摩擦材に
よるロータの摩耗量を示す棒グラフである。

【符号の説明】

１：繊維基体 ２：ポリアミドイミド層（樹脂
層） ３：二硫化モリブデン粉末（固体潤滑材粉末）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 繊維基材と、金属繊維又は金属粉と、結
   合剤とを含む摩擦材において、 該金属繊維又は該金属粉は金属製の基体と該基体の周囲
   に被覆された樹脂層と該樹脂層の少なくとも表面に保持
   された固体潤滑材粉末とから構成されたことを特徴とす
   る摩擦材。