JPH11209744A - 摩擦材組成物及び該摩擦材組成物を用いた摩擦材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定した摩擦係数を有し、かつノイズやジャ
ダーの発生を抑えることが可能な摩擦材に適した摩擦材
組成物及び該摩擦材組成物を用いた摩擦材を提供する。 【解決手段】 全組成物中にガラス状炭素を０．３〜２
３重量％及び炭化ホウ素を０．１〜１５重量％含有して
なる摩擦材組成物及び上記の摩擦材組成物を加熱加圧成
形してなる摩擦材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車、鉄道車
両、各種産業機械等の制動に用いられるディスクブレー
キパッド、ブレーキライニング等の摩擦材に適した摩擦
材組成物及び該摩擦材組成物を用いた摩擦材に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車、鉄道車両、各種産業機械等に
は、その制動のためディスクブレーキパッド、ブレーキ
ライニング等の摩擦材が使用されている。この摩擦材と
して、従来は特開昭６４−８７９３０号公報、特開平２
−１１７９８５号公報等に示されるようにスチール繊維
を主構成繊維としたセミメタリック系摩擦材が主流であ
ったが、自動車産業界の軽量化、高級化への移行に沿っ
て、オートマチック車の発進時や停止時の異音発生、低
温での制動力不足、摩耗粉によるホイール汚れ等の問題
点が出て来た。ここで発生する異音は、速度が３０km／
時間程度から減速していく過程で現われる摩擦材の制動
に伴うノイズ（７０dB以上の音圧）であり、周波数では
約１００（Hz）の乗用者に不快を感ずる領域の音であ
る。

【０００３】これらの問題点を解消するため、スチール
繊維の代替として銅繊維、黄銅繊維等の非鉄金属繊維、
アラミド繊維、セラミック繊維等の有機繊維や無機繊
維、さらに安定した摩擦係数（μ≧０．４２）を得るた
めに無機材料の研削剤を使用したノンスチール摩擦材へ
の移行が急速に進んできた。

【０００４】従来の技術では、上記の無機材料の研削剤
によって摩擦係数の安定化を図ってきたが、しかしなが
ら該研削剤は相手材の金属（ロータ）を攻撃し、その過
程でスキール音、異音等のノイズやジャダーが発生する
という欠点が生じる。ノイズやジャダーの発生を防止す
るには研削剤の使用を中止したり、使用量を低減すれば
よいが、このようにすると安定した摩擦係数を得ること
ができない。またＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、ＺｒＳ
ｉＯ₃等の酸化物を含む研削材を用いると、ガラス状炭
素を構成している炭素が消失するという欠点が生じる。
現在の無機材料主体の研削剤以外のものを使用して、安
定した摩擦係数を有し、かつノイズやジャダーの発生を
完全に抑制した摩擦材が得られていないのが現状であ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】請求項１記載の発明
は、安定した摩擦係数を有し、かつノイズやジャダーの
発生を抑えることができる摩擦材に適した摩擦材組成物
を提供するものである。請求項２記載の発明は、安定し
た摩擦係数を有し、かつノイズやジャダーの発生を抑え
ることが可能な摩擦材を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、全組成物中に
ガラス状炭素を０．３〜２３重量％及び炭化ホウ素を
０．１〜１５重量％含有してなる摩擦材組成物に関す
る。また、本発明は、上記の摩擦材組成物を加熱加圧し
てなる摩擦材に関する。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明において、ガラス状炭素の
含有量は全組成物中に０．３〜２３重量％、好ましくは
０．５〜２２重量％、より好ましくは２〜２０重量％の
範囲とされ、０．３重量％未満であると研削剤としての
効果が十分に機能せず、安定した摩擦係数を得ることが
できない。一方２３重量％を超えるとノイズやジャダー
の発生を抑えることができない。ガラス状炭素は、例え
ば液状の熱硬化性樹脂を硬化させた後、不活性雰囲気中
で炭化及び高温処理（黒鉛化処理）することにより得ら
れるが、本発明においては、熱硬化性樹脂を硬化させる
前に炭化ホウ素を均一に混合した後加熱処理を行なって
硬化させ、その後不活性雰囲気中で炭化及び高温処理
（黒鉛化処理）し、これを粉砕して使用される。

【０００８】ガラス状炭素を得るための熱硬化性樹脂と
しては特に制限はないが、フラン樹脂、フェノール樹
脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン
樹脂、アルキッド樹脂、キシレン樹脂等を挙げることが
できる。また、上記の樹脂の混合物を用いてもよい。本
発明においては上記の熱硬化性樹脂の他に必要に応じ、
トリクロロ酢酸、パラトルエンスルホン酸、硫酸等の硬
化剤が添加される。必要に応じ硬化剤が添加される場
合、熱硬化性樹脂と硬化剤の配合割合は、熱硬化性樹脂
１００重量部に対して硬化剤が０．３〜１０重量部の範
囲が好ましく、熱硬化性樹脂１００重量部に対し硬化剤
が０．３〜７重量部の範囲であることがさらに好まし
い。

【０００９】また、炭化ホウ素は全組成物中に０．１〜
１５重量％、好ましくは１〜１３重量％、さらに好まし
くは３〜１０重量％の範囲とされ、０．１重量％未満で
あると研削剤としての効果はある程度機能するが安定し
た摩擦係数（μ≧０．４２）の目標に対して（μ≧０．
３５）しか得ることができない。一方１５重量％を超え
るとノイズやジャダーの発生を抑えることができない。

【００１０】本発明における摩擦材組成物は、ガラス状
炭素及び炭化ホウ素の他に結合剤、補強繊維、潤滑剤、
充填剤等が用いられ、さらに必要に応じ黄銅、しんちゅ
う等の金属粉が用いられる。本発明で用いられる結合剤
は、フェノール樹脂を用いることが好ましく、特にノボ
ラック樹脂、固形アンモニアレゾール樹脂、シリコン変
成フェノール樹脂、アクリル変成ゴムフェノール樹脂を
用いることが好ましい。本発明では上記結合剤に必要に
応じ硬化剤が添加される。結合剤は全組成物中に５〜２
０重量％含有することが好ましく、８〜１４重量％含有
することがさらに好ましい。また必要に応じ添加される
硬化剤は、ヘキサメチレンテトラミン、パラホルムアル
デヒド、トリオキサン等が用いられ、結合剤中に８〜１
４重量％含有することが好ましく、１０〜１２重量％含
有することがさらに好ましい。

【００１１】補強繊維としては、ガラス繊維、セラミッ
ク繊維、炭素繊維、鉱物繊維等の無機繊維、アラミド繊
維、ポリアミド繊維、ポリイミド繊維等の有機繊維、銅
繊維、黄銅繊維、スチール繊維等の金属繊維が用いられ
る。補強繊維は全組成物中に０．５〜１６重量％含有す
ることが好ましく、３〜１０重量％含有することがさら
に好ましい。

【００１２】また潤滑剤としては、黒鉛、硫化アンチモ
ン、硫化モリブデン等が、充填剤としては、カシューダ
スト、ゴムダスト、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、炭
酸マグネシウム、シリカ、金属粉等が一種又は二種以上
混合して用いられる。潤滑剤は全組成物中に２〜８重量
％含有することが好ましく、３〜６重量％含有すること
がさらに好ましい。充填剤は全組成物中に１０〜６０重
量％含有することが好ましく、２０〜５０重量％含有す
ることがさらに好ましい。摩擦材組成物を構成する各成
分の使用割合は、それらの総量が１００重量％になるよ
うに調整される。

【００１３】本発明になる摩擦材は、金型内に裏金及び
摩擦材組成物を挿入及び充填した後、加熱加圧成形法で
一体成形するか又は加熱加圧成形後、接着剤を用いて裏
金と接着し、その後熱処理を行って得られる。なお摩擦
材を製造する際の加熱温度は１３０〜１７０℃が好まし
く１３０〜１６０℃がさらに好ましい。圧力は３０〜６
０MPaが好ましく、３５〜５５MPaがさらに好ましい。熱
処理温度は１００〜３００℃が好ましく、１５０〜２５
０℃がさらに好ましい。

【００１４】

【実施例】以下本発明の実施例を説明するが、本発明は
これに制限するものではない。 実施例１〜９、比較例１〜８ 黒鉛化処理後のガラス状炭素が表１及び表２になる量の
レゾール型フラン樹脂（日立化成工業(株)製、商品名Ｖ
Ｐ−１３Ｎ）と炭化ホウ素を表１及び表２に示す量配合
し、均一に混合した後保温器に入れ、１０℃／時間の昇
温速度で１６０℃まで昇温し、１６０℃で５時間保持し
て硬化処理を行い炭化ホウ素含有樹脂板を得た。

【００１５】次に炭化ホウ素含有樹脂板を、窒素ガス雰
囲気中で１０００℃で３０日保持して炭化焼成し、その
後２０００℃まで昇温させ、２０００℃で１０時間保持
して黒鉛化処理を行い、炭化ホウ素含有ガラス状炭素を
得た。得られた炭化ホウ素含有ガラス状炭素は、厚みが
２．０〜３．５mmの範囲で、密度が１．５８g/cm³、電
気比抵抗が９０００μΩ−cm及び２０〜４００℃の熱膨
張係数が２．６×１０^-6deg^-1であった。

【００１６】上記で得た炭化ホウ素含有ガラス状炭素を
粉砕して平均粒径が７μｍの炭化ホウ素含有ガラス状炭
素粉を得た。次いでこの炭化ホウ素含有ガラス状炭素粉
と表１及び表２に示す成分を配合し、混合機で均一に混
合して摩擦材組成物を得た。この後、１４０℃、圧力４
０MPaの条件で１２分間加熱加圧成形し、さらに２００
℃で５時間熱処理を行ってディスクブレーキパッドを得
た。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【表２】

【００１９】次に本発明になるディスクブレーキパッド
と比較例のディスクブレーキパッドとについて、比較試
験を行った。その試験結果を表３及び表４に示す。なお
試験条件は下記の通りである。 剪断強度 ＪＡＳＯ、Ｃ４２７に従い、２２℃及び３００℃におけ
る強度を測定した。 耐摩耗性 キャリパ型式：コレットタイプ（シリンダ面積２８．８
cm²） 試験条件：ＪＡＳＯ、Ｃ４２７に従い、イナーシャ…４
９kgm²、制動初速度…６０km／時間、減速度…２．９４
ｍ／秒²、制動前温度…２５０℃、制動回数…各１００
０回毎の条件で摩耗量を測定した。

【００２０】 異音の発生状況及び効力 ２０００ccのオートマチック車（日産自動車(株)製、車
種名セドリック（Ｙ３２））でＪＡＳＯ、Ｃ４０２の実
車試験を行い、試験中の異音を測定し、７０dB以上の異
音の発生率及び最大音圧を求めた。また効力について
は、試験中のディスクブレーキとしての効力をμ値で、
相手材表面攻撃量をロータの研削量で評価した。 成形性 ディスクブレーキパッドの外観を目視し、皺及び亀裂の
発生の有無について観察した。

【００２１】

【表３】

【００２２】

【表４】

【００２３】表３に示されるように、本発明になるディ
スクブレーキパッドは、皺及び亀裂の発生がなく、全て
の特性に優れることが確認された。これに対し表４に示
されるように、比較例のディスクブレーキパッドは、い
ずれかの特性に欠点が生じ、良好な結果が得られなかっ
た。

【００２４】

【発明の効果】請求項１における摩擦材組成物は、安定
した摩擦係数（μ≧０．４２）を有し、かつノイズ発生
やジャダー発生を抑えることができる摩擦材を提供する
ことができる。請求項２における摩擦材は、安定した摩
擦係数（μ≧０．４２）を有し、かつノイズ発生やジャ
ダー発生を抑えることが可能で、工業的に極めて好適で
ある。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 全組成物中にガラス状炭素を０．３〜２
   ３重量％及び炭化ホウ素を０．１〜１５重量％含有して
   なる摩擦材組成物。
2. 【請求項２】 請求項１記載の摩擦材組成物を加熱加圧
   成形してなる摩擦材。