JPH069944A - 摩擦材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 摩擦特性を確保しつつ、低周波ノイズの発生
を抑制する。 【構成】 基材繊維と、結合剤、添加剤の混合物を成形
して構成される摩擦材であって、マイカ、カオリン等の
鱗片状無機物を２〜４０重量％と、非晶質の炭素質とを
含有している。鱗片状無機物と非晶質の炭素質との両方
の働きで、低周波ノイズの原因となるスティックスリッ
プの発生を抑える。

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、産業用車両な
どのブレーキ、クラッチフェーシングに使用される摩擦
材に関し、特に低周波ノイズの発生率を低減した摩擦材
に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両用のブレーキパッド等に使用
される摩擦材としては、制動力が大きくて耐摩耗性が良
好であること、温度圧力等の変化による制動力の変化が
小さく安定していること、水や油等に侵されず材料強度
が大きいことなどが求められている。

【０００３】上記特性を比較的満足させる摩擦材とし
て、繊維基材、結合剤、固体潤滑剤や有機、無機の添加
剤とから構成されたものが一般的に使用されている。こ
のような摩擦材としてのブレーキパッドを用いたブレー
キ装置においては、ディスクブレーキの振動によりブレ
ーキ鳴きといわれる５０００〜１５０００Ｈｚ程度の高
周波ノイズや、グロー音などと称する１００〜１０００
Ｈｚ程度の低周波ノイズなどの騒音が発生する場合があ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記低周波ノイズが発
生するのは、相手材としてのロータ表面に摩擦材の摩耗
成分や分解物が付着して被着膜が形成され、この被着膜
に起因してスティックスリップ、つまり摩擦材と相手材
との間における摩擦係数の瞬間的な変動が発生しやすく
なるためと考えられる。

【０００５】このような低周波ノイズを抑える手段とし
ては、硬度の高いアブレッシブ剤を多量に添加して被着
膜を取り除く手段が考えられる。しかし、この手段では
相手材としてのロータを著しく摩耗させるなど、摩擦特
性が低下するという欠点がある。また、上記スティック
スリップは、摩擦材の静止摩擦係数が大きく動摩擦係数
が小さいほど、つまり静止摩擦係数と動摩擦係数との差
が大きいほど起こりやすいと考えられている。このた
め、鱗片状（マイカ状）無機物を添加することにより、
摩擦材の静止摩擦係数を小さくしてスティックスリップ
の発生を抑える手段も考えられる。しかしこの手段にお
いても、スティックスリップの発生を十分に抑えるため
には鱗片状無機物の添加量を多くしなければならず、こ
の場合摩擦材の耐摩耗性が低下するなど摩擦特性が低下
するという欠点がある。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、摩擦特性が十分に確保されつつ、低周波ノイズの発
生が抑制された摩擦材を提供することを目的とする。

【０００７】

【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、結合剤及び添加剤の混合物を
成形してなる摩擦材であって、鱗片状無機物を２〜４０
重量％と、非晶質の炭素質とを含有していることを特徴
とする。この摩擦材は、繊維基材に添加剤と結合剤とが
混合され、成形されて形成されている。そして各種の添
加剤が繊維基材中に分散保持され結合剤で硬化されて一
体化した成形体として構成されている。

【０００８】繊維基材としては、アラミド繊維、ナイロ
ン繊維、レーヨン繊維、フェノール繊維などの有機繊維
や、ガラス繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維、チタン酸
カリウム繊維、ロックウールなどの無機繊維や、銅繊
維、スチール繊維などの金属繊維を用いることができ
る。これらの繊維は、１種又は２種以上用いることがで
きる。

【０００９】結合剤としては、フェノール樹脂、メラミ
ン樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることが
できる。中でも、アルキルベンゼン変性フェノール樹
脂、エラストマー変性フェノール樹脂、アミン変性ビス
マレイミド樹脂、ビスマレイミド変性フェノール樹脂、
アルキルベンゼンカシュー変性フェノール樹脂、シリコ
ーン変性フェノール樹脂、ほう酸変性フェノール樹脂等
のストレートフェノール樹脂よりも耐熱性に優れた熱硬
化性樹脂を用いることが好ましい。このような耐熱性に
優れた熱硬化性樹脂を結合剤として用いることにより、
樹脂分解物が生成しにくくなり、スティックスリップの
原因となる被着膜が相手材表面に形成されにくくなる。

【００１０】添加剤として添加される鱗片状無機物とし
ては、マイカ、カオリン、タルク、バーミキュライト等
を挙げることができる。この鱗片状無機物は、摩擦材の
静止摩擦係数を小さくしてスティックスリップの発生を
抑える。鱗片状無機物の含有量が摩擦材全体の２重量％
よりも少ないと、摩擦材の静止摩擦係数を小さくする効
果が十分に得られない。また、鱗片状無機物の含有量が
摩擦材全体の４０重量％よりも多いと、摩擦材の耐摩耗
性が低下するなど摩擦特性に影響がある。

【００１１】上記非晶質の炭素質は、コークス、カーボ
ンブラック、カーボンファイバーなどの非晶質炭素や、
土状黒鉛を添加剤として添加することにより、本発明の
摩擦材中に含有される。なお土状黒鉛は、結晶の成長度
合が小さく、非晶質の炭素質分が多いものである。非晶
質炭素や土状黒鉛は、結晶の成長度合が大きい黒鉛質の
ものと比べて、相手材摺動面を活性化しにくいので、低
周波ノイズの原因となる被着膜の形成を抑えることがで
きる。しかも、非晶質炭素や土状黒鉛は、黒鉛とほぼ同
程度の潤滑性があるので、摩擦材の耐摩耗性を低下させ
ることがなく、摩擦特性に影響を与えない。これらの非
晶質炭素や土状黒鉛は、１種又は２種以上用いることが
でき、また結晶が発達して非晶質の炭素質分が極めて少
ない鱗状黒鉛と組み合わせても用いることができる。

【００１２】上記非晶質の炭素質の含有量は、摩擦材全
体の０．５〜１５重量％とすることが好ましい。非晶質
の炭素質の含有量が０．５重量％よりも少ないと、上記
被着膜形成を抑制する効果が十分に得られない。また、
非晶質の炭素質の含有量が１５重量％よりも多いと、摩
擦係数の確保が難しい。なお、コークス、カーボンブラ
ック又はカーボンファイバーを鱗状黒鉛と組み合わせて
用いる場合は、コークス、カーボンブラック又はカーボ
ンファイバーを炭素質全体の１０重量％以上とすること
が好ましい。コークス、カーボンブラック又はカーボン
ファイバーが炭素質全体の１０重量％未満では、炭素質
中の非晶質の炭素質の割合が少なすぎて、低周波ノイズ
の原因となる被着膜の形成を十分に抑えることができな
い。また、同様の理由により、土状黒鉛を鱗状黒鉛と組
み合わせて用いる場合は、土状黒鉛を炭素質全体の２０
重量％以上とすることが好ましい。

【００１３】添加剤としては、上記鱗片状無機物や炭素
質の他に、カシューダスト、銅粉、硫酸バリウム、消石
灰、ラバーダスト、硫酸バリウム、珪藻土、ドロマイ
ト、炭酸カルシウム、二硫化モリブデン、炭酸マグネシ
ウム、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、アルミ
ナ、ケイ酸カルシウムなどが挙げられる。本発明の摩擦
材は、上記の繊維基材、添加剤、結合剤の所定量の混合
物を、バンバリーミキサー、ヘンシェルミキサー、ニー
ダあるいはＶ型ブレンダーなどで充分均一に混合し、こ
の混合物を型内に充填、押圧して予備成形を行い、予備
成形体を加熱加圧して結合剤を硬化させた後、熱処理す
る通常の方法で成形して形成することができる。

【００１４】

【発明の作用及び効果】本発明の摩擦材は、鱗片状無機
物を特定量含み、かつ非晶質の炭素質を含んでいる。こ
の鱗片状無機物は、摩擦材の静止摩擦係数を小さくし、
その結果として摩擦材の静止摩擦係数と動摩擦係数との
差を小さくしてスティックスリップの発生を抑えること
ができる。また、非晶質の炭素質は、結晶の成長度合が
大きい黒鉛質のものと比べて、相手材摺動面を活性化し
にくいので、相手材表面に摩擦材の摩耗成分や分解物が
付着して被膜状となることを抑制してスティックスリッ
プの発生を抑制することができる。

【００１５】このように、本発明の摩擦材では、鱗片状
無機物及び非晶質の炭素質の両者の働きにより、スティ
ックスリップの発生を抑えることができるので、従来の
ようにスティックスリップの発生を十分に抑えるために
鱗片状無機物を多量に添加する必要がない。このため、
摩擦特性を十分に確保しつつ、低周波ノイズの発生を効
果的に抑制することが可能となる。

【００１６】

【実施例】以下、実施例により具体的に説明する。本実
施例はブレーキパッドに本発明を適用したものである。 （実施例１）表１にも示すように、アラミド繊維５重量
％、チタン酸カリウムウイスカ１０重量％、ロックウー
ル１０重量％、結合剤としてフェノール樹脂８重量％、
カシューダスト５重量％、炭素質として土状黒鉛（Ａ）
５重量％、銅粉末（平均粒径８０μｍ）２０重量％、硫
酸バリウム２２重量％、消石灰５重量％、マイカ５重量
％、及びカオリン５重量％の組成の混合物をＶ型ブレン
ダーで均一に混合した。なお、カシューダストとして、
＋４０メッシュ：１２％、＋６０メッシュ：３５％、＋
１００メッシュ：３０％、及び−１００メッシュ：２３
％の粒度分布をもち、平均粒子径が約２００μｍのもの
を用いた。

【００１７】この混合物を加圧して予備成形した後、金
型中で１６０℃で４００ｋｇ／ｃｍ ² の圧力で１０分間
熱成形し、２５０℃で１２０分の熱処理をおこなって摩
擦材とした。 （実施例２）炭素質として、土状黒鉛（Ａ）の代わりに
コークス（Ｂ）を用いること以外は上記実施例１と同様
にして摩擦材を得た。

【００１８】（実施例３）炭素質として、土状黒鉛
（Ａ）の代わりにカーボンブラック（Ｃ）を用いること
以外は上記実施例１と同様にして摩擦材を得た。 （実施例４）炭素質として、土状黒鉛（Ａ）の代わりに
カーボンファイバー（Ｄ）を用いること以外は上記実施
例１と同様にして摩擦材を得た。

【００１９】（実施例５）炭素質として、土状黒鉛
（Ａ）５重量％の代わりに、鱗状黒鉛（Ｅ）３重量％及
びコークス（Ｂ）２重量％を用いること以外は上記実施
例１と同様にして摩擦材を得た。 （実施例６）結合剤として、フェノール樹脂の代わり
に、アルキルベンゼン変性フェノール樹脂を用いること
以外は、上記実施例１と同様にして摩擦材を得た。

【００２０】（実施例７）結合剤として、フェノール樹
脂の代わりに、アルキルベンゼン変性フェノール樹脂を
用いること以外は、上記実施例３と同様にして摩擦材を
得た。 （比較例）炭素質として、土状黒鉛（Ａ）の代わりに鱗
状黒鉛（Ｅ）を用いること以外は上記実施例１と同様に
して摩擦材を得た。

【００２１】（低周波ノイズ発生率の測定）上記実施例
１〜７の摩擦材及び比較例の摩擦材について、低周波ノ
イズ発生率を調べた。これは、車速：２０〜１００ｋｍ
／ｈ、温度；４０〜２５０℃、減速０．１〜０．８Ｇの
条件で測定し、（低周波ノイズ発生件数／制動回数）×
１００の式で算出した。これらの結果を表１に示す。

【００２２】

【表１】 鱗状無機物としてのマイカ、カオリンをそれぞれ５重量
％含み、かつ非晶質の炭素質を含む本実施例１〜７の摩
擦材は、いずれも低ノイズ発生率が１０〜２０％とな
り、比較例のものと比べて大幅に低減した。これによ
り、非晶質の炭素質の働きにより、低ノイズの発生が大
幅に抑えられることがわかる。

【００２３】また、実施例１と実施例２〜４とを比較す
るとわかるように、炭素質として土状黒鉛（Ａ）を用い
るより、コークス（Ｂ）、カーボンブラック（Ｃ）やカ
ーボンファイバー（Ｄ）などの非晶質炭素を用いる方
が、低ノイズ発生をより効果的に抑えることができる。
さらに、実施例１と実施例６とを、及び実施例３と実施
例７とを比較するとわかるように、結合剤としてアルキ
ルベンゼン変性フェノール樹脂等の耐熱性に優れた熱硬
化性樹脂を用いる方が、低ノイズ発生をより効果的に抑
えることができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 繊維基材、結合剤及び添加剤の混合物を
   成形してなる摩擦材であって、 鱗片状無機物を２〜４０重量％と、非晶質の炭素質とを
   含有していることを特徴とする摩擦材。