JP2001311071A

JP2001311071A - 非石綿系摩擦材

Info

Publication number: JP2001311071A
Application number: JP2000125863A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Tsugawa; 和男津川; Takeshi Yamane; 武山根
Original assignee: Nisshinbo Industries Inc; Nisshin Spinning Co Ltd
Current assignee: Nisshinbo Holdings Inc
Priority date: 2000-04-26
Filing date: 2000-04-26
Publication date: 2001-11-09

Abstract

(57)【要約】【解決手段】繊維基材と、結合材と、無機質充填材
と、有機質充填材とを主成分とする非石綿系摩擦材組成
物を成形、硬化してなる非石綿系摩擦材において、上記
無機質充填材として（Ａ）モース硬度が５以上７未満で
平均粒径が３０μｍ以上５００μｍ未満のアブレシブ
と、（Ｂ）モース硬度が７以上１０未満で平均粒径が
０．１μｍ以上３０μｍ未満のアブレシブとを用い、こ
れら（Ａ），（Ｂ）成分の合計添加量が摩擦材組成物全
体に対して２０体積％以下であることを特徴とする非石
綿系摩擦材。【効果】本発明によれば、高い摩擦係数を有し、鳴き
性能及びローター攻撃性が悪化することなく、優れた錆
落し性を兼ね備えた高品質な非石綿系摩擦材を得ること
ができる。

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、各種産業
用機械等のブレーキパッド、ブレーキライニング及びク
ラッチフェーシング等に好適に使用される非石綿系摩擦
材に関し、特に高い摩擦係数を有し、鳴き性能及びロー
ター攻撃性が悪化することなく、優れたローターの錆落
し性を有する高品質な非石綿系摩擦材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、自動車、大型トラック、鉄道
車両及び各種産業用機械には、その制動のために摩擦材
が使用されている。この摩擦材には、摩擦係数が高く
（効きが高く）かつ安定していることは勿論、耐摩耗性
に優れていること、耐フェード性に優れていること、ブ
レーキ制動時の鳴き等の異音が発生しないこと、対面
（ローター）攻撃性が小さいこと、錆落し性に優れてい
ることなどの様々な性能が要求されている。特に、長期
間不使用時にディスクローター面などに生じる錆はブレ
ーキの振動発生、ブレーキパッドの磨耗（不均一かつ多
量）の原因となることからローター面を削り取ることな
く、錆のみを効率よく除去することが強く望まれてい
る。

【０００３】このような課題を解決すべく、例えば、特
開平６−２２８５３９号公報には、モース硬度が６以上
で、平均粒径０．２〜２５０μｍの硬質無機材料を０．
１〜３０体積％添加した非石綿系摩擦材が提案されてい
る。

【０００４】また、特開平６−２２０４２６号公報に
は、充填材成分の少なくとも一部としてモース硬度５以
上の硬質粒子成分を含有するカシューダストを使用した
非石綿系摩擦材が提案されている。

【０００５】更に、特開平６−１７０３１号公報には、
中心粒径１〜１５μｍ、モース硬度６以上の無機物粉末
と、該無機物粉末の表面に被着されたグラファイトとを
有する粒状減摩材を３〜２０重量％含有してなる摩擦材
が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記摩
擦材は、いずれもモース硬度が比較的高いアブレシブを
使用しているため、摩擦係数は高くなり、錆落し性は向
上するが、ブレーキ鳴きが発生し、ローター攻撃性が大
きくなり、ローターの消耗が激しくなるという問題があ
る。

【０００７】このため、モース硬度の高いアブレシブの
添加量を抑制したり、粒度の細かいアブレシブを使用す
ることも提案されているが、却って摩擦係数が低下した
り、錆落し性が劣るという問題がある。

【０００８】このように従来技術では、高い摩擦係数を
有し、鳴き性能及びローター攻撃性が悪化することな
く、ローターの錆落し性が向上し得る摩擦材は未だ得ら
れておらず、その早急な開発が望まれている。

【０００９】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、高い摩擦係数を有し、鳴き性能及びローター攻撃性
が悪化することなく、優れた錆落し性を兼ね備えた高品
質な非石綿系摩擦材を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結
果、モース硬度及び平均粒径の異なる２種類のアブレシ
ブを併用することが、鳴き性能及びローター攻撃性を悪
化させることなく、ローターの錆落し性を向上させるこ
とに効果的であることを知見した。

【００１１】即ち、繊維基材と、結合材と、無機質充填
材と、有機質充填材とを主成分とする非石綿系摩擦材組
成物を成形、硬化してなる非石綿系摩擦材において、上
記無機質充填材として（Ａ）モース硬度が５以上７未満
で平均粒径が３０μｍ以上５００μｍ未満の比較的軟ら
かく、平均粒径の大きいアブレシブと、（Ｂ）モース硬
度が７以上１０未満で平均粒径が０．１μｍ以上３０μ
ｍ未満の比較的硬く、平均粒径の小さいアブレシブとを
併用することにより、これら（Ａ），（Ｂ）成分が摩擦
材中で相乗的に働いて、高い摩擦係数を確保しつつ、鳴
きの発生がなく、ローター攻撃性の悪化を最小限に抑え
た上で、ローターに生じた錆を効率よく落すことができ
ることを知見し、本発明をなすに至った。

【００１２】従って、本発明は、下記の非石綿系摩擦材
を提供する。請求項１：繊維基材と、結合材と、無機質充填材と、有
機質充填材とを主成分とする非石綿系摩擦材組成物を成
形、硬化してなる非石綿系摩擦材において、上記無機質
充填材として（Ａ）モース硬度が５以上７未満で平均粒
径が３０μｍ以上５００μｍ未満のアブレシブと、
（Ｂ）モース硬度が７以上１０未満で平均粒径が０．１
μｍ以上３０μｍ未満のアブレシブとを用い、これら
（Ａ），（Ｂ）成分の合計添加量が摩擦材組成物全体に
対して２０体積％以下であることを特徴とする非石綿系
摩擦材。請求項２：上記（Ａ）成分のアブレシブが酸化マグネシ
ウム、酸化チタン、磁鉄鉱、赤鉄鉱及びアルミナシリカ
から選ばれる１種又は２種以上である請求項１記載の非
石綿系摩擦材。請求項３：上記（Ｂ）成分のアブレシブが珪酸ジルコニ
ウム、酸化ジルコニウム、炭化珪素、シリカ及びアルミ
ナから選ばれる１種又は２種以上である請求項１記載の
非石綿系摩擦材。請求項４：（Ａ）成分のアブレシブの添加量が摩擦材組
成物全体に対して０．１〜１０体積％であり、（Ｂ）成
分のアブレシブの添加量が摩擦材組成物全体に対して
０．１〜１０体積％である請求項１乃至３のいずれか１
項記載の非石綿系摩擦材。

【００１３】以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明の非石綿系摩擦材は、繊維基材と、結合材と、無
機質充填材と、有機質充填材とを主成分とする非石綿系
摩擦材組成物を成形、硬化してなり、無機質充填材とし
て（Ａ）モース硬度が５以上７未満で平均粒径が３０μ
ｍ以上５００μｍ未満のアブレシブと、（Ｂ）モース硬
度が７以上１０未満で平均粒径が０．１μｍ以上３０μ
ｍ未満のアブレシブとを用いることを特徴とし、これに
より、高い摩擦係数を確保しつつ、鳴きの発生がなく、
ローター攻撃性の悪化を最小限に抑えた上で、高い錆落
とし性を有するものである。

【００１４】ここで、上記（Ａ）成分のアブレシブは、
モース硬度が５以上７未満、特に５〜６．５であること
が好ましく、平均粒径が３０μｍ以上５００μｍ未満、
好ましくは５０〜３００μｍ、より好ましくは５０〜２
００μｍ、更に好ましくは５０〜１５０μｍである。

【００１５】このような（Ａ）成分のアブレシブとして
は、例えば酸化マグネシウム（電融マグネシア等、モー
ス硬度６．５）、酸化チタン（モース硬度６．５）、磁
鉄鉱（モース硬度５．５）、赤鉄鉱（モース硬度５．
５）、カタルポ（モース硬度６．５）及びアルミナシリ
カ（モース硬度６．５）から選ばれる平均粒径が３０μ
ｍ以上５００μｍ未満のアブレシブの１種を単独で又は
２種以上を組合せて用いることができる。中でも酸化マ
グネシウムが好ましい。

【００１６】上記（Ｂ）成分のアブレシブは、モース硬
度が７以上１０未満、特に７〜９であることが好まし
く、平均粒径が０．１μｍ以上３０μｍ未満、好ましく
は０．５〜３０μｍ、より好ましくは０．５〜２５μ
ｍ、更に好ましくは０．５〜２０μｍである。

【００１７】このような（Ｂ）成分のアブレシブとして
は、例えば珪酸ジルコニウム（モース硬度７．５）、酸
化ジルコニウム（モース硬度７．５）、炭化珪素（モー
ス硬度９）、シリカ（モース硬度７）及びアルミナ（モ
ース硬度９）から選ばれる平均粒径が０．１μｍ以上３
０μｍ未満であるアブレシブの１種を単独で又は２種以
上を組合せて用いることができる。

【００１８】なお、（Ａ）成分又は（Ｂ）成分のアブレ
シブをそれぞれ２種以上用いる場合には、これら全ての
アブレシブが上記平均粒子径範囲及びモース硬度範囲を
満たすことが必要である。

【００１９】本発明の（Ａ），（Ｂ）成分の２種類のア
ブレシブが、上記モース硬度及び平均粒径範囲を満たさ
ないと、下記〜のいずれか又は全ての不具合が生じ
て本発明の目的及び作用効果を達成できない。常用及び高速負荷時における適正な摩擦係数が得られ
なくなる。摩擦対面の錆落し性が不十分となる。摩擦材の摩耗が増大する。制動時に鳴きや異常振動（ブレーキジャダ、異音等）
が生じる。摩擦対面の摩耗量が著しく増大する。通常の制動で鳴きが発生し易くなる。

【００２０】上記（Ａ），（Ｂ）成分のアブレシブの合
計添加量は摩擦材組成物全体に対して２０体積％以下で
あることが必要であり、好ましくは０．５〜２０体積
％、より好ましくは１〜１５体積％、更に好ましくは１
〜１０体積％である。（Ａ），（Ｂ）成分の合計添加量
が少なすぎると摩擦係数が過小となり、摩擦対面の錆落
し性が不十分となる。一方、多すぎると摩擦係数が過大
となり、摩擦対面の摩耗量が増大するという不具合が生
じる。

【００２１】この場合、本発明の摩擦材は、（Ａ），
（Ｂ）成分をそれぞれ一定の割合で含み、（Ａ）成分の
アブレシブの添加量は摩擦材組成物全体に対して０．１
〜１０体積％、好ましくは０．３〜８体積％、更に好ま
しくは０．５〜７体積％である。一方、（Ｂ）成分のア
ブレシブの添加量は摩擦材組成物全体に対して０．１〜
１０体積％、好ましくは０．３〜５体積％、更に好まし
くは０．５〜３体積％である。また、（Ａ）成分の添加
量／（Ｂ）成分の添加量が体積比で０．０１〜１００、
特に０．１〜１０であることが好ましい。

【００２２】本発明の摩擦材は、無機質充填材として、
上記（Ａ）成分，（Ｂ）成分２種類のアブレシブを用
い、これらのモース硬度と平均粒径と添加量とが一定の
関係を満たすことにより、高い摩擦係数を確保しつつ、
ローターの錆落し性を良好にした上で、鳴き特性及びロ
ーター攻撃性が悪化することがなく、良好なものであ
る。（Ａ）成分のアブレッシブを一定量含まない場合に
は、高速（７０ｋｍ／ｈ以上）、高負荷（液圧５０ｋｇ
／ｃｍ²以上）時での摩擦係数が十分でなくなる。一
方、（Ｂ）成分のアブレッシブを一定量含まない場合に
は、錆落し性が不充分となり、低温（１００℃以下）、
低速（７０ｋｍ／ｈ未満）での効力が十分得られない。

【００２３】本発明の非石綿系摩擦材には、上記
（Ａ），（Ｂ）成分の無機質充填材以外にも、摩擦材に
通常用いられる他の無機質充填材を含めることができ
る。例えば炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、硫酸
バリウム、水酸化カシウム、フッ化カルシウム、消石
灰、タルク、酸化鉄、雲母、硫化鉄、金属粉末、バーミ
キュライトなどが挙げられ、これらの１種を単独で又は
２種以上を組み合わせて用いることができる。この
（Ａ），（Ｂ）成分以外の無機質充填材の添加量は摩擦
材組成物全体に対して好ましくは１０〜５５体積％であ
り、より好ましくは１５〜４５体積％である。

【００２４】上記繊維基材としては、石綿（アスベス
ト）以外の摩擦材に通常用いられる無機質繊維、有機質
繊維などを使用できる。このような繊維基材としては、
例えば鉄、銅、真鍮、青銅、アルミニウム等の金属繊
維；セラミック繊維、チタン酸カリウム繊維、ガラス繊
維、ロックウール、ウォラストナイト、セピオライト、
アタパルジャイト、人工鉱物質繊維等の無機質繊維；炭
素繊維、アラミド繊維、アラミドパルプ、ポリイミド繊
維、ポリアミド繊維、フェノール繊維、セルロース、ア
クリル繊維等の有機質繊維などが挙げられ、これらの１
種を単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることが
できる。

【００２５】この繊維基材は、短繊維状、粉末状で用い
られ、その添加量は、摩擦材用組成物全体に対して好ま
しくは１０〜５０体積％、より好ましくは１５〜４０体
積％である。

【００２６】上記結合材としては、通常摩擦材に用いら
れる公知のものを使用することができる。このような結
合材としては、例えばフェノール樹脂、ＮＢＲゴム変性
ハイオルソフェノール樹脂，ＮＢＲゴム変性フェノール
樹脂，アクリルゴム変性フェノール樹脂等の各種ゴム変
性フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ＮＢ
Ｒ、ニトリルゴム、アクリルゴムなどが挙げられ、これ
らの１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いるこ
とができる。

【００２７】この結合材の添加量は摩擦材用組成物全体
に対して好ましくは５〜３０体積％、より好ましくは１
０〜２５体積％である。

【００２８】上記有機質充填材としては、例えばカシュ
ーダスト、タイヤリク、ゴムダスト（ゴム粉末、粒）、
グラファイト、ニトリルゴムダスト（加硫品）、アクリ
ルゴムダスト（加硫品）などが挙げられ、これらの１種
を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができ
る。

【００２９】この有機質充填材の添加量は摩擦材組成物
全体に対して好ましくは５〜３０体積％、より好ましく
は１０〜２５体積％である。

【００３０】本発明の摩擦材の製造方法は、上記
（Ａ），（Ｂ）成分のアブレシブと繊維基材と結合材と
有機質充填材とその他の無機質充填材とを、ヘンシェル
ミキサー、レディゲミキサー、アイリッヒミキサー等の
混合機を用いて均一に混合して成形用金型内で予備成形
し、この予備成形物を成形温度１３０〜２００℃、成形
圧力１００〜１０００ｋｇ／ｃｍ²で２〜１５分間成形
するものである。

【００３１】次に、得られた成型品を１４０〜２５０℃
の温度で２〜４８時間熱処理（後硬化）した後、必要に
応じてスプレー塗装、焼き付け、研磨処理を施して完成
品が得られる。

【００３２】なお、自動車等のディスクパッドを製造す
る場合には、予め洗浄、表面処理、接着剤を塗布した鉄
又はアルミニウム製プレート上に予備成形物を載せ、こ
の状態で成形用金型内で成形、熱処理、スプレー塗装、
焼き付け、研磨することにより製造することができる。

【００３３】本発明の非石綿系摩擦材は、自動車、大型
トラック、鉄道車両、各種産業機械等のブレーキライニ
ング、クラッチフェーシング、ディスクパッド、ペーパ
ークラッチフェーシング、制輪子などの各種用途に幅広
く用いることができるものである。

【００３４】

【実施例】以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具
体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限される
ものではない。

【００３５】〔実施例１〜７、比較例１〜６〕表１，２
に示した組成の摩擦材組成物を配合し、これをレディゲ
ミキサーを用いて均一に混合し、加圧型内で１００ｋｇ
／ｃｍ²で１０分間加圧して予備成形した。この予備成
形物を成形温度１６０℃、成形圧力２５０ｋｇ／ｃｍ²
の条件下で任意の時間成形した後、２００℃で５時間熱
処理（後硬化）を行い、実施例１〜７、比較例１〜６の
乗用車用ブレーキパッドを作成した。

【００３６】得られた実施例１〜７、比較例１〜６のブ
レーキパッドについて、下記評価方法により、常用の効
き試験、高速高負荷時の効き試験、錆落し性試験、鳴き
試験及び摩耗試験を行った。結果を表１に示す。

【００３７】常用の効き試験（ＪＡＳＯＣ４０６
−８７「乗用車ブレーキ装置ダイナモメータ試験方法」
準拠）最終効力試験の制動初速度５０ｋｍ／ｈ、減速度０．３
５ｇ以下における摩擦係数により、下記基準で評価し
た。 ◎：０．４以上 ○：０．３５以上 △：０．３以上 ×：０．３未満高速高負荷時の効き試験（ＪＡＳＯＣ４０６−８７
「乗用車ブレーキ装置ダイナモメータ試験方法」準拠）最終効力試験の制動初速度７０ｋｍ／ｈ、減速度０．４
ｇ以上における摩擦係数により、下記基準で評価した。 ◎：０．３５以上 ○：０．３０以上 △：０．２５以上 ×：０．２５未満錆落し性試験制動初速度５０ｋｍ／ｈ、制動減速度０．１５ｇ、制動
回数２００回、制動前ブレーキ温度１５０℃の試験条件
で、予め表面に錆を発生させた対面（ローター）の錆の
研削程度を下記基準に基づき評価した。 ◎：錆が完全に落ちている ○：錆がほぼ完全に落ちている △：錆がやや残っている ×：錆が残っている鳴き試験（ＪＡＳＯＣ４０４準拠）実車試験により、鳴きの大小及び鳴きの発生頻度を下記
基準で評価した。 ◎：鳴きなし ○：鳴きほとんどなし △：鳴きあり（微少） ×：鳴きあり（少）摩耗試験（ＪＡＳＯＣ４０７準拠）制動初速度５０ｋｍ／ｈ、制動減速度０．１５ｇ、制動
回数１０００回、制動前ブレーキ温度１５０℃の試験条
件で、対面（ローター）の摩耗程度を下記基準に基づき
評価した。 ◎：微少（１００μｍ未満） ○：少ない（１００〜２００μｍ） △：やや多い（２００〜３００μｍ） ×：多い（３００μｍを超える）

【００３８】

【表１】

【００３９】

【表２】＊１：結合材（フェノール樹脂）＊２：有機質充填材（カシューダスト）＊３：その他（軽質炭酸カルシウム等）（Ａ）成分：酸化マグネシウム（モース硬度：６、平均
粒径９１μｍ）（Ｂ）成分：珪酸ジルコニウム（モース硬度：７、平均
粒径：２０μｍ）（Ｂ）成分：酸化ジルコニウム（モース硬度：７．５、
平均粒径：１０５μｍ）なお、ここで用いている酸化ジルコニウムは平均粒径が
１０５μｍと大きいものであり、この点で（Ｂ）成分の
要件を満たさないものである。（Ｂ）成分：炭化珪素（モース硬度：９、平均粒径：１
１．５μｍ）（Ｂ）成分：アルミナ（モース硬度：９、平均粒径：
９．５μｍ）（Ｂ）成分：シリカ（モース硬度：７、平均粒径：１１
μｍ）

【００４０】表１，２の結果から、比較例１，６はアブ
レシブとして（Ｂ）成分のみを使用しており、高速高負
荷時の効き、鳴き性能などが劣るものである。また、比
較例２，５はアブレシブとして（Ａ）成分のみを使用し
ており、錆落し性が非常に劣るものである。比較例３，
４は、いずれも（Ａ），（Ｂ）成分の２種類のアブレシ
ブを用いているが、（Ｂ）成分の平均粒径を満たさない
酸化ジルコニウムを添加しているため、錆落し性は良好
であるものの、鳴き特性が低下し、摩耗量も増大するも
のである。これに対して、実施例１〜７は、（Ａ），
（Ｂ）成分の２種類のアブレシブを用いており、常用及
び高速高負荷時の高い摩擦係数を有しつつ、鳴き特性が
悪化することなく、摩耗量が小さいにも拘わらず、優れ
たローターの錆落し性を有することが認められる。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、無機質充填材としてモ
ース硬度及び平均粒径の異なる２種のアブレシブを一定
の割合で併用することにより、これらが摩擦材中で効果
的に働いて高い摩擦係数を有しつつ、鳴き特性が悪化す
ることなく、ローター攻撃性が小さいにも拘わらず、優
れたローターの錆落し性を有する高品質な非石綿系摩擦
材が得られる。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ１６Ｄ 69/02 Ｆ１６Ｄ 69/02 ＦＫＦターム(参考） 3J056 AA57 BA01 BC02 BE17 BE28 EA02 EA13 EA14 EA22 EA26 EA30 GA01 GA12 GA16 GA22 3J058 BA21 BA23 BA76 FA01 FA11 FA21 FA31 FA35 GA07 GA26 GA28 GA33 GA34 GA45 GA82 GA85 GA92 GA93

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】繊維基材と、結合材と、無機質充填材
と、有機質充填材とを主成分とする非石綿系摩擦材組成
物を成形、硬化してなる非石綿系摩擦材において、上記
無機質充填材として（Ａ）モース硬度が５以上７未満で
平均粒径が３０μｍ以上５００μｍ未満のアブレシブ
と、（Ｂ）モース硬度が７以上１０未満で平均粒径が
０．１μｍ以上３０μｍ未満のアブレシブとを用い、こ
れら（Ａ），（Ｂ）成分の合計添加量が摩擦材組成物全
体に対して２０体積％以下であることを特徴とする非石
綿系摩擦材。
【請求項２】上記（Ａ）成分のアブレシブが酸化マグ
ネシウム、酸化チタン、磁鉄鉱、赤鉄鉱及びアルミナシ
リカから選ばれる１種又は２種以上である請求項１記載
の非石綿系摩擦材。
【請求項３】上記（Ｂ）成分のアブレシブが珪酸ジル
コニウム、酸化ジルコニウム、炭化珪素、シリカ及びア
ルミナから選ばれる１種又は２種以上である請求項１記
載の非石綿系摩擦材。
【請求項４】（Ａ）成分のアブレシブの添加量が摩擦
材組成物全体に対して０．１〜１０体積％であり、
（Ｂ）成分のアブレシブの添加量が摩擦材組成物全体に
対して０．１〜１０体積％である請求項１乃至３のいず
れか１項記載の非石綿系摩擦材。