JPH108037A

JPH108037A - 非石綿系摩擦材

Info

Publication number: JPH108037A
Application number: JP16725396A
Authority: JP
Inventors: Shigemi Sasahara; 茂美笹原; Takayuki Watanabe; 隆幸渡辺
Original assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd
Current assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd
Priority date: 1996-06-27
Filing date: 1996-06-27
Publication date: 1998-01-13
Also published as: FR2750420B1; FR2750420A1; US6284815B1; ID18730A

Abstract

(57)【要約】【課題】フェード特性、効き安定性等に優れ、且つ低
コストな摩擦材を提供することを課題とする。【解決手段】非石綿系繊維基材、熱硬化性樹脂結合
材、および充填材を主成分とする摩擦材において、前記
繊維基材を複数の非石綿系繊維を組み合わせてなるもの
とし、且つ該繊維基材の一部としてセピオライト繊維、
セルロース繊維及びアクリルパルプを含有させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、産業機械、鉄道車
両、荷物車両、自動車用摩擦摺動材（ディスクブレーキ
パッド、ドラムブレーキライニング、クラッチフェーシ
ング、制輪子等）に使用される非石綿系摩擦材に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般のブレーキやクラッチ用の摩擦材
（ディスクブレーキパッド、ドラムブレーキライニン
グ、クラッチフェーシング等）は、有機繊維、無機繊
維、金属繊維等の繊維基材、フェノール樹脂等の熱硬化
性樹脂結合材、及びレジンダスト等の摩擦調整剤や黒鉛
等の固体潤滑剤などの充填材を主成分として構成されて
いる。

【０００３】このような摩擦材に用いられる繊維基材と
しては、従来は石綿を使用したものが多かったが、人体
への安全性の見地から、今日では石綿を使用しない非石
綿系（ノンアスベスト系）摩擦材が主流となっている。
このような非石綿系摩擦材においては、繊維基材として
フィブリル化されたアラミド繊維（アラミドパルプ）を
用いたものや、これとガラス繊維とを併用したもの等が
広く用いられるようになっている。

【０００４】アラミドパルプ等のアラミド繊維は、金属
繊維等に比べて軽量で強度が高く、有機系の繊維であり
ながら高耐熱性を有するという特徴を持つ。しかし、ア
ラミド繊維は一般に高価であるため、これを用いた摩擦
材は、石綿系摩擦材に比べてコスト面での不利益が大き
いという問題点があった。そこで、アラミド繊維を用い
た場合と同等の耐熱性や強度等の性能を有する摩擦材の
開発が種々検討されているが、熱的・機械的強度、効
力、フェード特性、摩耗特性等を全て満足するものは未
だ開発されていない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、フェード特
性、効き安定性等において優れ、且つ低コストな摩擦材
を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
に鑑み鋭意検討した結果、繊維基材の少なくとも一部に
セピオライト繊維、セルロース繊維及びアクリルパルプ
を用いることにより、上記課題を解決できることを見出
し、本発明に到達した。

【０００７】すなわち、本発明は、非石綿系繊維基材、
熱硬化性樹脂結合材、および充填材を主成分とする摩擦
材において、前記繊維基材が複数の非石綿系繊維を組み
合わせてなるものであり且つ該繊維基材の一部としてセ
ピオライト繊維、セルロース繊維及びアクリルパルプを
含有することを特徴とする非石綿系摩擦材を提供するも
のである。

【０００８】また、本発明は、摩擦材全量に対しセピオ
ライト繊維を１〜２０重量％、セルロース繊維を１〜２
５重量％、及びアクリルパルプを１〜１０重量％含有す
ることを特徴とする前記非石綿系摩擦材を提供するもの
である。

【０００９】また、本発明は、セピオライト繊維とセル
ロース繊維との重量比が、１：１〜３である前記非石綿
系摩擦材を提供するものである。。また、本発明は、ア
ラミド系繊維の含有量が、摩擦材全量に対し５重量％以
下である前記非石綿系摩擦材、特にアラミド系繊維を実
質的に含まないことを特徴とする前記非石綿系摩擦材を
提供するものである。

【００１０】また、本発明は、非石綿系繊維基材５〜４
０重量％、熱硬化性樹脂結合材５〜２０重量％、及び充
填材３０〜８０重量％を含有してなる前記非石綿系摩擦
材を提供するものである。

【００１１】本発明の摩擦材は、繊維基材としてセピオ
ライト繊維、セルロース繊維及びアクリルパルプを組み
合わせて用いることにより、アラミド繊維の使用割合を
少なくしても、アラミドパルプを多く使用した場合と同
等の強度、耐熱性、効力、フェード特性、摩耗特性等を
維持ことができ、また充填材の分散性や予備成形性を著
しく損なうことがない。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。本発明の摩擦材は、繊維基材として非石綿系繊維
を使用した非石綿系摩擦材であり、該非石綿系繊維基材
と、熱硬化性樹脂結合材と充填材とを主成分とするもの
である。

【００１３】本発明においては、前記繊維基材が複数の
非石綿系繊維を組み合わせてなるものであり且つ該繊維
基材の一部としてセピオライト繊維、セルロース繊維及
びアクリルパルプを含有することを特徴とする。

【００１４】セピオライトは、天然の繊維状粘土鉱物で
あり、主成分は含水ケイ酸マグネシウムであり、そのほ
かに酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニ
ウム、二酸化珪素、酸化鉄等が含まれ、多くの付着水分
を含んでいる。セピオライトの単繊維の断面は、タルク
を互い違いに積み重ねた結晶構造をしており、繊維中に
無数の細孔を有するため、吸着効果が高い。また、揺変
性を有しており、水中や樹脂中で強力に撹拌すると増粘
効果を示し、剪断力が大きいと低粘度となり小さいと高
粘度となる。更に、セピオライトを水で造粒し乾燥する
と固結粒子が得られ、これを加熱すると徐々に脱水しな
がらセラミック化し、カオリンのような可塑性を示す。
本発明で用いるセピオライト繊維としては、平均繊維長
が３０〜５０μｍ、平均繊維径０．１〜０．４μｍのも
のが好ましい。

【００１５】セルロース繊維は、平均繊維長及び平均繊
維径については特に制限はないが、平均繊維長は好まし
くは２〜１０ｍｍ、特に好ましくは４．５〜６．５ｍｍ
であり、平均繊維径は好ましくは１０〜１００μｍ、特
に好ましくは３０〜４０μｍである。このようなセルロ
ース繊維は、たとえばパルプからビスコース法等によっ
て製造される。

【００１６】アクリルパルプは、衣料用繊維として一般
に知られているアクリル系繊維を原料として、これを製
紙用の叩解機、たとえばディスクリファイナーなどでフ
ィブリル化して得ることができる。また、繊維内に、繊
維の長さ方向に沿ってほぼ平行な筋状（ストロー状）の
空隙を有するアクリル系繊維を幹とし、その幹から微細
なヒゲ状繊条が多数枝分かれし、且つ該幹が部分的に幹
の長さ方向に割れて複数の繊維に分割しているアクリル
パルプを用いることもできる。

【００１７】このようなアクリル系繊維は、たとえばア
クリロニトリルを６０重量％以上と、アクリロニトリル
と共重合可能なエチレン系単量体を４０重量％以下とか
らなるアクリル系重合体、またはこのようなアクリル系
重合体の２種以上の混合物からなる。アクリロニトリル
と共重合可能なエチレン系単量体としては、たとえば、
アクリル酸、メタクリル酸及びそのエステル類（アクリ
ル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、
メタクリル酸エチル等）、酢酸ビニル、塩化ビニル、塩
化ビニリデン、アクリルアミド、メタクリルアミド、メ
タクリロニトリル、アリルスルホン酸、メタリルスルホ
ン酸、スチレンスルホン酸などが挙げられる。

【００１８】本発明で用いるアクリルパルプは、製紙工
業でパルプの叩解の程度を表す指標である濾水度に関し
ては特に限定されず、摩擦材の特性に応じて選択できる
が、好ましくは、濾水度が約６００〜２００ｃｃの範囲
のものを用いる。

【００１９】セピオライト繊維の含有量は、摩擦材全量
に対し好ましくは１〜２０重量％、より好ましくは２〜
１５重量％である。この配合量の範囲内であれば、フェ
ード特性や熱間・熱劣化後の強度の低下を防ぐことがで
きる。セルロース繊維の含有量は、摩擦材全量に対し好
ましくは１〜２５重量％、より好ましくは２〜２０重量
％である。この範囲内であれば、効き安定性が良好であ
り、また多すぎて耐熱性が低下するということもない。
アクリルパルプの含有量は、摩擦材全量に対し好ましく
は１〜１０重量％である。この範囲内であれば、多すぎ
てフェード特性や熱間・熱劣化後の強度の低下を招くと
いうことがない。

【００２０】また、セピオライト繊維とセルロース繊維
との重量比が、セピオライト繊維：セルロース繊維＝
１：１〜３となるようにするのが好ましい。セルロース
繊維を添加するとフェード特性が低下する傾向にある
が、この範囲内でセピオライトを併用することにより、
フェード特性の低下を防ぐことができる。

【００２１】繊維基材としては、前記セピオライト繊
維、セルロース繊維、及びアクリルパルプのほか、スチ
ール繊維、銅繊維、真鍮繊維等の金属繊維；芳香族ポリ
アミド繊維（アラミド繊維等：市販品では、デュポン社
製、商品名ケブラー等がある）、耐炎化アクリル繊維等
の有機繊維；チタン酸カリウム繊維、ガラス繊維、アル
ミナ繊維、炭素繊維、ロックウール等の非石綿系無機繊
維等を併用することができる。これらのうち１種または
２種以上を組み合わせて使用することができる。

【００２２】繊維基材全体の使用量は特に限定されない
が、好ましくは摩擦材全量に対し５〜５０重量％、より
好ましくは１０〜４５重量％である。この範囲内であれ
ば、摩擦特性、摩耗特性等を損なうことなく充填材の分
散性及び予備成形性を維持することができる。

【００２３】本発明の熱硬化性樹脂結合材は、摩擦材の
各配合成分を結合させる役割を有するものであり、フェ
ノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、シアン酸エ
ステル樹脂等が使用される。このうち、好ましくはフェ
ノール樹脂が用いられる。熱硬化性樹脂結合材の使用量
は特に限定されないが、好ましくは摩擦材全量に対し５
〜２０重量％、より好ましくは１０〜２０重量％であ
る。

【００２４】本発明で用いられる充填材（フィラー）と
しては、レジンダスト（例えばカシューダスト）等の有
機充填材；アルミナ、シリカ、ジルコニア、酸化クロム
等の金属酸化物の硬質粒子や、銅、真鍮、鉄等の金属粒
子などの金属質系充填材；バーミキュライト、マイカ等
の鱗片状無機物や、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等の
無機化合物などの無機充填材；黒鉛、二硫化モリブデン
等の固体潤滑剤；等を用いることができる。

【００２５】充填材の配合量は、摩擦材全量に対し好ま
しくは３０〜８０重量％、より好ましくは４０〜８０重
量％である。本発明の摩擦材は、以上述べた繊維基材、
熱硬化性樹脂結合材及び充填材を含む配合組成物を用い
て、次のような工程で製造される。まず、前記配合組成
物を均一に撹拌・混合し、タブレット状等に予備成形し
た後、これを金型に入れて加圧加熱成形し、所定の厚さ
および密度の成形品を得る。尚、予備成形後、加圧加熱
成形前に予熱をかけることもできる。

【００２６】次に、得られた成形品を熱処理し、更に形
状加工等の仕上げを行って本発明の摩擦材を得る。これ
らの工程における諸条件は特に限定されず、常法に従っ
て適宜選択されるが、具体的には、予備成形は通常、面
圧１００〜５００ｋｇｆ／ｃｍ²程度で行い、加圧加熱
成形は温度１３０〜１８０℃および面圧２００〜１００
０ｋｇｆ／ｃｍ²程度で行い、また熱処理は温度１５０
〜３００℃程度で行うのが一般的である。

【００２７】予備成形は、撹拌・混合後の配合組成物を
直接加圧加熱成形すると熱プレスのストロークが大きく
なり熱成形金型を大きくする必要があることから、熱エ
ネルギーの損失を少なくするために行うものである。予
備成形後、熱成形金型に移し替える、あるいは一時的に
保管する必要があるため、予備成形品は一定の形状一体
性を有することが求められるが、本発明の摩擦材におい
ては、予備成形後の製品の強度が高く、予備成形性に優
れている。

【００２８】

【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。

【００２９】

【実施例１〜３、比較例１〜５】表１に示す種類および
量の配合成分を十分に撹拌、混合し、得られた配合組成
物を金型にて面圧２００ｋｇｆ／ｃｍ²で予備成形し、
次いで金型にて温度１５０℃、面圧２００ｋｇｆ／ｃｍ
²で加圧加熱成形し、得られた成形品を温度１８０〜２
００℃で熱処理し、更に研磨等の形状加工を行って、以
下に示す各試験に適用できるサイズの摩擦材試験片を作
成した。

【００３０】次に、上述した試験片を実車に取り付け
て、以下に示す評価試験を行った。

【００３１】（１）フィラー保持力摩擦材の原料配合物を撹拌・混合した後、ふるい（１０
〜３５メッシュ）を通過させ、ふるいに残った充填材の
重量と通過した充填材の重量とを測定した（ロータップ
式）。残った充填材の重量が全充填材の８０％以上のも
のを○（フィラー保持力が良好）、８０％未満を×（フ
ィラー保持力が不十分）として、フィラー保持力を評価
した。

【００３２】（２）予備成形性予備成形後の製品（予備生地）を手で持ったときに、全
く崩れるものがない場合を○、崩れるものが５％以上あ
る場合を×として、予備生地の強度を評価した。

【００３３】（３）剪断強さＪＡＳＯ−Ｃ−４４４−７８に準拠し、試験片（３０ｍ
ｍ×１０ｍｍ×８ｍｍｔ）の摩擦方向を荷重方向に合わ
せ、治具に取り付けて加圧速度２ｍｍ／ｍｉｎで剪断
し、試験片の最大剪断荷重を試験片の断面積で除して剪
断強さを求めた。また、同じ試験片を温度３００℃で１
時間加熱した後に、これについて同様に剪断試験を行
い、熱劣化後の剪断強さを求めた。

【００３４】（４）フェード特性（フェード最低摩擦係
数）テストピースにより摩擦性能試験を行った。すなわち、
試験片（面積８ｃｍ²）を用いて、制動初速度（Ｖ）＝
６０ｋｍ／ｈ、減速度０．３Ｇ、制動回数１５回、最高
温度３００〜３５０℃の条件でフェード試験を行い、フ
ェード最低摩擦係数（μ）を求めた。

【００３５】（５）効き安定性（効きの変化率：％）フルサイズ台上試験を行った。すなわち、制動初速度
（Ｖ）＝５０ｋｍ／ｈ、減速度０．３Ｇ、制動回数３５
回、最高温度２５０〜３００℃の条件でフェード試験を
１５サイクル繰返して１５サイクル目のブレーキ効力を
測定し、１回目のブレーキ効力測定値と、２回目以降の
ブレーキ効力測定値の最大値（最大ブレーキ効力）か
ら、以下に示す式によって効きの変化率（％）を求め
た。

【００３６】

【数１】

【００３７】評価試験の結果を表１に併せて示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】この評価試験の結果からわかるように、ア
ラミドパルプを単にアクリルパルプに換えただけでは、
アクリルパルプの耐熱性の低さにより、熱収縮による強
度低下が起き、アクリルパルプ量が増加するに従ってフ
ェード特性が低下する（比較例１〜３）。このようなア
クリルパルプの低耐熱性を克服すべくセピオライト繊維
を用いると、フェード特性及び熱間・熱劣化後の強度を
保持することができる。しかし、アクリルパルプとセピ
オライト繊維だけでは、２００〜３００℃の繰返し制動
において効きが徐々に上昇し、効き安定性が悪くなる
（比較例４）。一方、これに耐熱性が比較的低いセルロ
ース繊維を更に添加すると、効きの上昇が抑えられ、効
き安定性にも優れた摩擦材となる（実施例１〜３）。

【００４０】

【発明の効果】本発明の摩擦材は、フェード特性及び効
き安定性が良好であるとともに、低コストであるため、
工業的にたいへん有利である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｄ０４Ｈ 1/42 Ｄ０４Ｈ 1/42 ＡＦ１６Ｄ 69/02 Ｆ１６Ｄ 69/02 Ｇ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非石綿系繊維基材、熱硬化性樹脂結合
材、および充填材を主成分とする摩擦材において、前記
繊維基材が複数の非石綿系繊維を組み合わせてなるもの
であり且つ該繊維基材の一部としてセピオライト繊維、
セルロース繊維及びアクリルパルプを含有することを特
徴とする、非石綿系摩擦材。
【請求項２】摩擦材全量に対し、セピオライト繊維を
１〜２０重量％、セルロース繊維を１〜２５重量％、及
びアクリルパルプを１〜１０重量％含有することを特徴
とする、請求項１記載の非石綿系摩擦材。
【請求項３】セピオライト繊維とセルロース繊維との
重量比が、１：１〜３である、請求項１記載の非石綿系
摩擦材。
【請求項４】アラミド系繊維の含有量が、摩擦材全量
に対し５重量％以下である、請求項１記載の非石綿系摩
擦材。
【請求項５】アラミド系繊維を実質的に含まないこと
を特徴とする、請求項４記載の非石綿系摩擦材。
【請求項６】非石綿系繊維基材５〜４０重量％、熱硬
化性樹脂結合材５〜２０重量％、及び充填材３０〜８０
重量％を含有してなる、請求項１記載の非石綿系摩擦
材。