JPH0873616A

JPH0873616A - 非石綿系摩擦材

Info

Publication number: JPH0873616A
Application number: JP21696594A
Authority: JP
Inventors: Fumiaki Hinoto; 文昭日戸; Tatsuya Sano; 達也佐野; Masanori Ibuki; 正紀伊吹; Masatake Sakagami; 正剛阪上; Hironari Kishimoto; 裕也岸本
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1994-09-12
Filing date: 1994-09-12
Publication date: 1996-03-19
Anticipated expiration: 2016-10-29
Also published as: DE69513755D1; JP3223719B2; DE69513755T2; EP0701071A2; EP0701071B1; EP0701071A3

Abstract

(57)【要約】【目的】相手攻撃性が小さく、耐フェード性、摩擦係
数にも優れ、しかも鳴きや低周波異音が発生し難い非石
綿系摩擦材を提供する。【構成】石綿以外の補強繊維、有機充填材、無機充填
材、金属粉及び摩擦調整材を熱硬化性樹脂で結合して成
る非石綿系摩擦材に対し充填材の少なくとも一部とし
て、一次粒子が多数集合してできる二次粒子のマグネシ
アを含ませる。粒度の粗いマグネシアを加えると、低周
波異音が低減される反面、相手攻撃性が大きくなり、鳴
き等も生じ易くなるので、二次粒子のマグネシアを用い
て適度の圧力でそれが潰れて細かくなるようにしてお
く。これにより粗いマグネシアと細かいマグネシアの双
方の効果を引き出すことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車等に用いられる
ディスクブレーキパッド、ブレーキランニング等の摩擦
材、特に相手材に対しての低攻撃性、耐フェード性、摩
擦係数等を悪化させずに制動時の低周波異音の発生を抑
えた非石綿系の摩擦材に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近のブレーキ摩擦材は石綿系のものか
ら石綿以外の補強繊維を用いた非石綿系のものに置き代
わる傾向にあるが、この非石綿系摩擦材は制動時に低周
波異音が生じ易い。

【０００３】このため、例えばモース硬度が６以上のア
ブレーシブを添加して異音の発生原因となるディスクロ
ータ表面の付着物を擦り取る方法や、特開平４−６０２
２５号公報に示されるように、マイカ、タルク等の自己
剪断潤滑作用をもつ鱗片状無機物を添加し、異音の発生
し易い高面圧時に相手材をなめらかに滑らせることで異
音の発生原因となるスティックスリップを抑える方法な
どが考えられている。

【０００４】また、特開平５−３２９６５号公報は、炭
素質成分の含有量を少なくし、さらに、モース硬度が３
〜９の非金属無機物とモース硬度が５以下の無機水和物
をそれぞれ特定量添加して低周波異音を抑制することを
提案している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】アブレーシブを添加し
てロータ表面の付着物を除去する方法は、ある程度粗い
粒子のアブレーシブを必要とするが、粒径の粗いアブレ
ーシブを加えるとロータに対する攻撃性が大きくなり、
制動時の面圧が局部的に高まってロータ表面に条痕摩耗
が発生し、ブレーキの効きが不安定になるほか、ブレー
キの鳴き（高周波異音）の悪化原因にもなる。

【０００６】一方、マイカ、タルク等の鱗片状無機物を
加える方法は、その無機物の結晶構造から摩擦係数（以
下μと記す）が低くなり、耐フェード性も悪化する。ま
た、μアップのために粗い粒子のアブレーシブを併用す
ると理由は定かでないが耐フェード性が著しく悪化す
る。

【０００７】さらに、特開平５−３２９５６号公報の技
術は、炭素質成分の添加量削減で付着膜形成物質の発生
を抑え、また、水和物の添加で膜形成物質がロータ表面
に固着するのを抑え、さらに、モース硬度が３〜９の無
機物で付着物を除去するようにしているが、モース硬度
の低い水和物を含むため、μが低くなり、自己の耐摩耗
性も下がると思われる。

【０００８】また、モース硬度の高い無機物の粒径が大
きければロータの偏摩耗が起こり、粒径が小さければ付
着物除去の効果が薄れる。

【０００９】なお、本出願人は、μを高めるために最大
粒径が２５０μｍ以下の酸化マグネシウム粉末を８〜１
２容量％加えることを特開昭６２−１５２８１号公報で
提案している。この酸化マグネシウムはモース硬度が高
く、前述のアブレーシブとしても機能するが、その粒径
が大きければロータへの攻撃性が高まり、小さければ付
着物除去の効果が下がる。

【００１０】以上要するに、従来の技術では他の各特性
を悪化させずに低周波異音を抑制するのは困難である。

【００１１】本発明は、従来犠牲になっていた低ロータ
攻撃性、耐フェード性、高μの各特性を満足させながら
低周波異音の発生を抑制してより高性能の非石綿系摩擦
材を実現することを課題としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明においては、石綿以外の補強繊維、有機充填
材及び摩擦調整材を熱硬化性樹脂で結合して成る非石綿
系摩擦材に対し、充填材の少なくとも一部として、一次
粒子が多数集合してできる二次粒子のマグネシアを含ま
せたのである。

【００１３】この二次粒子マグネシアは、粒径０．５μ
ｍ以下の一次粒子の集合体であり、その粒径が１〜５μ
ｍぐらいのものがよい。

【００１４】また、この二次粒子マグネシアの含有量
は、摩擦材の全量のうち３〜２０体積％とするのがよ
い。

【００１５】なお、補強繊維としては、例えば、アラミ
ド繊維、アクリル繊維、炭素繊維、フェノール繊維等の
有機繊維や、ガラス繊維、アルミナ繊維、シリケート繊
維、ロックウール等の無機繊維、或いは、スチール繊
維、ステンレススチール繊維、銅繊維、黄銅等の銅合金
繊維の中から選んだ一種又は二種以上の繊維を用いる。
これは、従来の摩擦材に用いられている物と同じであ
る。

【００１６】また、有機充填材としては、例えば、カシ
ューダスト、メラミンダスト、ＮＢＲ粉末、ＳＢＲ粉末
等の中から選んだものを一種又は二種以上含ませる。

【００１７】さらに、摩擦調整材としては、例えば、二
硫化モリブデン、三硫化アンチモン、黒鉛等の潤滑材、
アルミナ、酸化ジルコニウム、珪酸ジルコニウム、シリ
カ、ルチル等のアブレーシブ、銅、アルミニウム、亜
鉛、錫等の金属粉、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、水
酸化カルシウム等の無機物のどれかやそれ等のいくつか
を適当に組合わせたものを含ませる。

【００１８】また、結合材としてフェノール樹脂、メラ
ミン樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性
樹脂を一種又は二種以上加える。

【００１９】なお、マグネシアは、水酸化マグネシウム
を乾燥、焼成して製造されるものと、電融、粉砕して製
造されるものがあるが、本発明で用いるものは前者であ
って、好ましくは約１０００℃の温度で焼成して得られ
るものである。

【００２０】

【作用】マグネシアは、モース硬度が６の硬い材料であ
る。本発明ではこのマグネシアを二次粒子の状態にして
添加したので、二次粒子の粒径を適度に大きくしてロー
タ表面の付着物の除去効果を高め、低周波異音の発生を
少なくすることができる。

【００２１】また、一次粒子が多数集合して出来た二次
粒子は、単一粒子と違って強度が小さく、ある程度以上
の力が加わると一次粒子が剥離して、その姿が崩れるの
で、面圧の局部的高まりがなく、従って、鳴きの原因に
なる摩擦振動が起こり難く、また、面圧分布の均一化に
よりブレーキの効きを不安定にするロータの偏摩耗も防
止される。

【００２２】さらに、二次粒子が適度の圧力で潰れ、粒
径の小さな一次粒子の状態でロータに接するため、相手
（ロータ）攻撃性も小さく抑えられる。また、本発明で
は鱗片状無機物を含んでいないので、それによるμや耐
フェード性の低下が生じない。加えて、マグネシアの添
加が相手攻撃性の増大要因にならないことからマグネシ
アの添加量を増やすことが可能であり、これによるμア
ップも図れる。

【００２３】このように、本発明の摩擦材は、一次粒子
の集合体である二次粒子マグネシアを添加することで相
手攻撃性を悪化させずに粒度の粗いアブレーシブの特徴
（ロータ付着物の除去効果）を生かしており、摩擦係数
が適当に高くて安定し、また、耐フェード性が良好で相
手攻撃性が小さく、かつ低周波異音と鳴きが生じ難いも
のになる。

【００２４】なお、二次粒子マグネシアの粒径が小さ過
ぎると低周波異音の抑制効果が薄れ、大き過ぎると鳴き
が生じ易くなる。また、一次粒子の粒径が大き過ぎると
相手攻撃性が大きくなる。

【００２５】それ等の粒径について、一次粒子は０．５
μｍ以下、二次粒子は１〜５μｍぐらいがよいと述べた
のは、この程度の数値であれば相手攻撃性や鳴き止め効
果をさほど悪化させずに低周波異音を適度に抑えられる
ことを実験で確認したからである。一次粒子の粒径は水
酸化マグネシュウムの焼成温度と相関があり、焼成温度
が高くなる程一次粒子径は大きくなり、得られるマグネ
シアの硬さも増す。この一次粒子の粒径について上限を
０．５μｍに限定したのは、それ以上の粒径のものは硬
くなり過ぎることもあるが、それよりも、二次粒子マグ
ネシアの製法上の理由によるところが大きい。即ち、
０．５μｍ以下の一次粒子状態ができる焼成温度では得
られるマグネシアが二次粒子状態になるが、それ以上の
温度では二次粒子状態を保てない。

【００２６】二次粒子マグネシアの添加量について３〜
２０体積％がよいとしたのは、低周波異音の低減及びμ
アップの観点からは多いほどよく、一方、相手攻撃性と
耐フェード性の観点からは少ないほどよく実験の結果、
効果のバランスがとれる範囲がほぼ３〜２０体積％であ
ったことによる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の実施例について述べる。

【００２８】表１及び表２に示す組成の原料を用いて実
施例１〜１１及び比較例１〜４の乗用車用ディスクブレ
ーキパッドを作製し、それぞれのパッドについて低周波
異音の発生、鳴きの発生、摩擦係数（μ）、耐フェード
性及び相手攻撃性を評価した。なお、表中の粒径は平均
粒径を示す。また、二次粒子は、粒径０．５μｍ以下の
一次粒子が集合してできたものを用いた。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】実施例、比較例とも、補強繊維は、芳香族
ポリアミド繊維、スラグウール、銅繊維の３種を混合し
て用いた。

【００３２】また、有機充填材としては、カシューダス
トとＮＢＲ粉末を、結合材としてはフェノール樹脂を、
摩擦調整材としてはグラファイト、２硫化モリブデン、
硫酸バリウム及び水酸化カルシウムを各々使用した。

【００３３】実施例、比較例とも、芳香族ポリアミドか
ら水酸化カルシウム迄の成分は添加量を統一し、酸化マ
グネシウム（マグネシア）の配合量及び種類を変えた。
実施例７と比較例３にはマイカも加えた。また、これ等
の配合量の違いによる原料全体の量の差は、硫酸バリウ
ムの配合量を変えることによって調整した。

【００３４】各パッドの製造は周知のモールド法で行っ
た。具体的には、表１、２の割合で混合した各原料粉末
を常温、圧力３００kg／cm²での加圧により予備成形
し、次いで、これを１６０℃に加熱された金型に投入
し、圧力４００kg／cm²でガス抜きしながら加圧して本
成形本を得た。更に、この本成形本を２３０℃で５時間
加熱してフェノール樹脂の２次硬化を行い、その後、完
成品を所定厚さに研磨仕上げした。

【００３５】このようにして得たブレーキパッドについ
ての評価は以下のようにして行った。

【００３６】１）低周波異音及び鳴きについての評価実車（２０００ｃｃオートマチック普通乗用車）のディ
スクブレーキに試作パッドを組付け、表３に示すスケジ
ュールでテストを行って異音確認マトリックス中の各温
度と各減速度の組合わせでの発進、停止時の低周波異音
と鳴きの発生を運転者の耳で確認し、異音確認マトリッ
クスでの全確認回数を１００として低周波異音と鳴きの
各々の発生回数をパーセントで表わした。

【００３７】

【表３】

【００３８】２）摩擦係数、フェードmin μの測定ブレーキダイナモメータにより測定した。テストコード
はＪＡＳＯＣ４０６−８２でテスト諸元は、キャリ
パ：浮動型（シリンダ面積２０．４cm²）、イナーシ
ャ：５kg・ｍ・Ｓ²、タイヤ半径：０．２８０ｍ、有効
制動半径：０．０９４ｍ、ディスクロータ径：０．２３
８ｍ、ディスクロータ厚み：１８mmのベンチレーティド
である。

【００３９】３）相手攻撃性の評価制動前ロータ温度５０℃、初速５０km／ｈｒ、減速度
０．３ｇ、制動回数１０００回の制動をブレーキダイナ
モメータを用いて行い、テスト後のロータ摩耗量を調べ
た。テスト諸元は上の２）と同じである。

【００４０】結果を表１及び表２に併記した。

【００４１】表１の実施例１〜６を比較して判るよう
に、二次粒子マグネシアの添加量が多いほど低周波異音
の発生率が下がっており、また、異音抑制材であるマイ
カを併用した実施例７はその効果が更に大きくなってい
る。

【００４２】μも添加量の増加に伴って高まる傾向があ
るが、フェードmin μは逆に添加量増に従い低下する傾
向がある。また、ロータ攻撃性は、本来ならマグネシア
の添加量増に伴って大きくなっていくが、本発明では二
次粒子マグネシアを用いたことにより悪化度合、悪化レ
ベルが小さく抑えられている。例えば実施例１と比較例
１、実施例３と比較例２はそれぞれ同一粒径のマグネシ
アを同量加えているにも拘らず、ロータ攻撃性に大きな
差が出ている。

【００４３】表２の比較例１〜３は、二次粒子状態にな
っていない電融マグネシアを添加したものである。この
単一粒子のマグネシアは、粒径が２μｍ程度では低周波
異音を抑える効果がない。本発明品は、それ以下の粒径
でも顕著な効果を生じており、二次粒子状態での添加が
粒子径を小さくする（小さい方が鳴きやロータ攻撃性の
悪化が少ない）のにも役立っていることが判る。また、
μアップに対しては電融マグネシアの方が優れるが、耐
フェード性、鳴き、ロータ攻撃性に関しては二次粒子マ
グネシアの方が明らかに勝っている。特に、耐フェード
性については、マイカ添加材料（実施例７と比較例３）
でその差が大きく、従って、低周波異音の低減効果を高
める目的でマイカを添加する材料のμアップには、電融
マグネシアよりも二次粒子マグネシアを用いた方が有利
である。

【００４４】実施例８〜１１は、二次粒子マグネシアの
粒径の違いによる効果の差を見たものである。二次粒子
マグネシアの粒径が１〜５μｍの範囲ならば、各性能に
は大きな差は認められない。これに対し、粒径が０．７
μｍの実施例１０は低周波異音の発生率がやや高く、ま
た、粒径が７μｍの実施例１１は鳴きの悪化が認められ
る。

【００４５】このほか、二次粒子マグネシアの添加量が
３体積％に満たないケース（実施例１）と、２０体積％
を越えるケース（実施例６）でも上記と同様の状況が生
じている。

【００４６】二次粒子の粒径と含有量について挙げた好
ましい数値は、この結果を考慮して選んだ。

【００４７】なお、実施例で挙げた成分の組合せはあく
までも一例に過ぎない。前々項で挙げたような各種の材
料を、パッドの使用用途に応じて適宜に組合わせたもの
も、二次粒子マグネシアの添加で本発明の効果を期待で
きる。

【００４８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の摩擦材は、
ロータ表面の付着物の除去やμアップに効果のあるマグ
ネシアを、一次粒子が多数集合した二次粒子の姿にして
添加したので、他の諸特性を犠牲にせずに低周波異音を
抑制することができ、従って、本発明によれば、相手攻
撃性、μ、耐フェード性に優れ、しかも、ロータ偏摩
耗、鳴き、低周波異音の発生が少ない高性能の非石綿系
摩擦材を提供することが可能になる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者阪上正剛伊丹市昆陽北一丁目１番１号住友電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者岸本裕也伊丹市昆陽北一丁目１番１号住友電気工業株式会社伊丹製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】石綿以外の補強繊維、有機充填材及び摩
擦調整材を熱硬化性樹脂で結合して成る非石綿系摩擦材
であって、充填材の少なくとも一部として、一次粒子が
多数集合してできる二次粒子のマグネシアを含むことを
特徴とする非石綿系摩擦材。
【請求項２】二次粒子マグネシアは、粒径０．５μｍ
以下の一次粒子の集合体であり、その粒径が１〜５μｍ
である請求項１記載の非石綿系摩擦材。
【請求項３】二次粒子マグネシアの含有量が、摩擦材
の全量のうち３〜２０体積％である請求項１又は２記載
の非石綿系摩擦材。