JPH1161105A

JPH1161105A - 摩擦材

Info

Publication number: JPH1161105A
Application number: JP22414597A
Authority: JP
Inventors: Jinichi Takahashi; 甚一高橋; Norio Misawa; 紀雄三澤; Shinichi Hasegawa; 真一長谷川
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Chemical Co Ltd
Current assignee: Aisin Chemical Co Ltd; Aisin Corp
Priority date: 1997-08-21
Filing date: 1997-08-21
Publication date: 1999-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】相手材の摩耗を増大させることなく低周波ノ
イズの発生を低減する。【解決手段】繊維基材と、樹脂結合剤と、充填剤とか
らなる摩擦材において、その充填剤の少なくとも一部と
して、層状鉱物を配合すると共に、平均粒径３．０〜３
０μｍの硫酸バリウムを摩擦材全体に対して５．０体積
％以上の割合で配合する。充填剤として、その劈開性に
より低周波ノイズを低減する作用を有する層状鉱物を使
用すると共に、スティックスリップの原因となる相手材
表面の被着膜を除去するために、適度な硬度を有する硫
酸バリウムのうち、特に粒径が十分に大きいものを使用
するため、相手材の摩耗を増大させることなく、低周波
ノイズの発生を有効に低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動車等のディスク
ブレーキパッド、ドラムブレーキライニング、またはク
ラッチフェーシング等として使用される摩擦材に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車のディスクブレーキパッド、ドラ
ムブレーキシュー等に使用される摩擦材は、多くの材料
からなる複合材として形成されている。即ち、骨格を形
成する繊維状の成分である繊維基材と、この繊維基材を
結合保持する樹脂成分である樹脂結合剤と、これらの繊
維基材と樹脂結合剤とのマトリックス中に分散し充填さ
れる摩擦・摩耗特性等の改善のための粉末状の成分であ
る各種の充填剤とから構成されている。

【０００３】なお、この繊維基材としては、一般に、ア
ラミド繊維、チタン酸カリウム繊維等が使用されてい
る。また、樹脂結合剤としては、フェノール樹脂等の熱
硬化性樹脂が使用されている。そして、充填剤として
は、黒鉛、二硫化モリブデン等の固体潤滑剤、ケイ酸ジ
ルコニウム等のアブレッシブ剤、銅粉、亜鉛粉等の金属
粉、カシューダスト、消石灰、及び、硫酸バリウム等の
体質充填剤等が使用されている。なおここで、体質充填
剤として用いられる硫酸バリウムは、具体的には、可溶
性バリウム塩を水溶液から硫酸バリウムとして沈殿させ
た沈降性硫酸バリウムであることが一般的である。この
沈降性硫酸バリウムは、凝集状態を呈し、見かけ上の粒
径は粗大化されているが、基本粒子は極めて微細であ
り、その粒径は０．１μｍ以下である。

【０００４】また、この他にも、充填剤成分としては種
々のものが知られているが、その一つに、マイカ（雲
母）、タルク等の層状鉱物がある。これらの層状鉱物、
即ち、陽イオンが結合したケイ酸基等が２次平面網状に
発達し、層間が弱いファンデルワールス力で結合された
層状の結晶構造有する鉱物は、劈開性を有し、その劈開
性により、低周波ノイズの発生を低減する作用を有して
いる。

【０００５】なお、充填剤の少なくとも一部としてこの
ような層状鉱物（劈開性鉱物）を使用した摩擦材につい
ては、例えば、特開平６−９９４５号公報、特開平６−
９９４６号公報、特開平６−３０６１８５号公報等に開
示の技術があり、特開平６−９９４５号公報では、耐摩
耗性等を確保しつつ、低周波ノイズの発生を低減するた
めに、耐熱性に優れた変性フェノール樹脂を樹脂結合剤
とすると共に、充填剤としてマイカ等の層状鉱物（鱗片
状無機物）を使用することが提案されている。また、特
開平６−９９４６号公報では、同じく耐摩耗性等を確保
しつつ、低周波ノイズを抑えるために、充填剤として、
層状鉱物を、粒子の細かいカシューダストと共に使用す
ることが提案されている。更に、特開平６−３０６１８
５号公報では、低周波ノイズを抑え、かつ、耐摩耗性を
向上させるために、層状鉱物を、所定割合の二硫化モリ
ブデン、三硫化アンチモン及び黒鉛と共に使用すること
が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年では、
自動車は動的性能だけでなく、快適性、静粛性等も著し
く向上されてきている。そして、その中で、制動時に生
じるブレーキノイズに関しても、急制動時に発生する高
周波ノイズのみでなく、グー音とも呼ばれる低周波ノイ
ズについても、その発生を低減することが求められてい
る。この低周波ノイズは、１００〜１０００Ｈｚ程度の
騒音であり、高周波ノイズに比べ目立たないものである
が、より高い快適性、静粛性等のためには、できるだけ
低減することが好ましい。

【０００７】なお、この低周波ノイズは、摩擦材と相手
材が摩擦係合を繰返す間に、摩擦材成分またはその分解
物が相手材に付着して被着膜を形成し、その被着膜と摩
擦材が凝着してスティックスリップ、即ち、摩擦係数の
瞬間的な変動を引起こすことによって生じるものであ
る。

【０００８】したがって、低周波ノイズを抑制する手段
の一つとしては、この相手材被着膜を除去するために、
硬度が高く、研削性を有するケイ酸ジルコニウム等のア
ブレッシブ剤の配合を増やすことが有効であると考えら
れるが、これによれば、同時に相手材の摩耗が増大する
恐れがある。

【０００９】そこで、本発明は相手材の摩耗を増大させ
ることなく、低周波ノイズの発生を低減することができ
る摩擦材の提供を課題とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、充填剤の
少なくとも一部として、劈開性を有する層状鉱物を用い
ると共に、十分に大きな粒径を有する硫酸バリウム（ヒ
性硫酸バリウム）を用いることによって、相手材の摩耗
を増大させることなく、低周波ノイズの発生を有効に低
減できることを見出し、確認した。

【００１１】本発明にかかる摩擦材は、繊維基材と、樹
脂結合剤と、充填剤とからなる摩擦材において、その充
填剤の少なくとも一部として、層状鉱物を含むと共に、
平均粒径３．０〜３０μｍの硫酸バリウムを摩擦材全体
に対して５．０体積％以上の割合で含むことを特徴とす
るものである。

【００１２】このように、本発明の摩擦材においては、
充填剤の少なくとも一部として、層状鉱物が含まれると
共に、粒径が十分に大きく、平均粒径で３．０〜３０μ
ｍである硫酸バリウムが、摩擦材全体に対し５．０体積
％以上の割合で含まれるので、後述の試験結果からも明
らかなように、相手材の摩耗を増大させることなく、低
周波ノイズの発生を低減することができる。

【００１３】なお、この理由については、層状鉱物が鱗
状に劈開し、滑性の表面を形成することによって、摩擦
材と相手材の凝着が抑制されると共に、硫酸バリウムが
モース硬度３〜３．５と比較的軟質であるため、十分に
大きな粒径を有することによって、相手材を実質的に研
削することなく、表面の被着膜のみを除去し、それによ
って、相手材の摩耗を増大させることなく、スティック
スリップの原因となる摩擦材と相手材の凝着が更に抑制
され、回避されるためであると考えられる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この摩擦材について、更に
詳細に説明する。

【００１５】上記のように、本発明の摩擦材において
は、充填剤の少なくとも一部として、層状鉱物を使用す
ると共に、相手材被着膜を除去し、低周波ノイズの発生
を低減するために、粒径が十分に大きく、平均粒径で
３．０〜３０μｍの硫酸バリウムを使用する。

【００１６】このような粒径の硫酸バリウムは、重晶石
（パライト）を粉砕し、水ヒ（簸）または風ヒにより分
級することによって得ることができる（ヒ性硫酸バリウ
ム）。この粒径が余り小さく、３．０μｍより小さい
と、低周波ノイズの発生を低減する効果が十分に得られ
ない。また、粒径が大きいほど低周波ノイズの発生の低
減効果は高くなるが、余り大きいと、相手材の摩耗を増
大させる傾向も見られるため、３０μｍを限度とし、そ
れ以下であることが好ましい。

【００１７】そして、この硫酸バリウムは、摩擦材全体
に対して、５．０体積％以上の割合で配合することがで
きる。この配合が余り少なく、５．０体積％より少ない
と、低周波ノイズの発生を低減する効果が十分に得られ
ない。なお、この配合が余り多くてもその効果は頭打ち
状態となるだけでなく、多大な配合は他の充填剤の配合
を困難とする。そのため、一般に４０体積％を限度と
し、それ以下の割合で配合することが好ましく、３５体
積％以下の割合とすることがより好ましい。

【００１８】この硫酸バリウムと共に充填剤の少なくと
も一部として使用する層状鉱物としては、この種の摩擦
材において充填剤として一般に用いられている劈開性を
有する層状鉱物（劈開性鉱物）を使用することができ、
マイカ（雲母）、カオリン、タルク、バーミキュライ
ト、モンモリロナイト、緑泥石、水酸化アルミニウム
（ギブス石）等を使用することができる。ただし、これ
らの中でも、マイカが最も一般的に使用されるものであ
り、特に好ましい。

【００１９】そして、このような層状鉱物は、従来と同
様に、摩擦材全体に対して、一般に２〜４０体積％の割
合で配合することが好ましい。この割合が余り少なく、
２体積％よりも少ないと、低周波ノイズの発生を低減す
る効果が実用上十分に得難くなる傾向がある。また、そ
の配合割合が多いほど低周波ノイズの低減効果は向上す
るが、余り多く配合してもそれによる効果は頭打ち状態
になるため、４０体積％を限度として、それ以下の割合
で配合することが好ましい。

【００２０】なお、本発明の摩擦材を形成するその他の
成分、即ち、繊維基材、樹脂結合剤、及び、上記の平均
粒径３．０〜３０μｍの硫酸バリウムと層状鉱物以外の
充填剤については、従来と基本的に同様である。

【００２１】即ち、摩擦材の骨格を形成する繊維状の成
分である繊維基材としては、アラミド繊維、ノボロイド
繊維、ナイロン繊維、レーヨン繊維等の耐熱性有機繊
維、チタン酸カリウム繊維またはウィスカ、アルミナ繊
維、シリカ繊維、ジルコニア繊維、アルミナ−シリカ繊
維、アルミナ−シリカ−ジルコニア繊維等のセラミック
繊維、ロックウール、スラグウール、カーボン繊維、或
いはガラス繊維、等の無機繊維、スチール繊維、ステン
レススチール繊維、銅繊維、真鍮繊維等の金属繊維、等
が挙げられる。そして、これらの繊維は、単独で、また
は適宜組合わせて、摩擦材の具体的種類または用途に応
じて使用することができる。そして、ディスクブレーキ
パッドの場合には、一般に、これらの耐熱性有機繊維
と、無機繊維と、金属繊維とが適切に組合わされて使用
される。

【００２２】これらの繊維基材及び充填剤を結合保持す
る樹脂結合剤としては、フェノール樹脂、メラミン樹
脂、エポキシ樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエステル系
樹脂、或いはＳＢＲ等のゴム等を使用することができ
る。ただし、これらの中でも、フェノール樹脂、または
その各種変性物が最も一般的に使用されるものでもあ
り、特に好ましい。そして、このフェノール樹脂として
は、一般にノボラック型の粉末を使用することができ
る。

【００２３】更に、上記の平均粒径３．０〜３０μｍの
硫酸バリウム及び層状鉱物以外の充填剤としては、カシ
ューダストまたはその他の高分子粉末、消石灰、黒鉛
（グラファイト）、二硫化モリブデン、三硫化アンチモ
ン等の固体潤滑剤、主に摩擦係数を向上するためのアル
ミナ粉、シリカ粉、ケイ酸ジルコニウム粉、酸化ジルコ
ニウム粉等のアブレッシブ剤、主に熱伝導性を向上する
ための銅粉、亜鉛粉、真鍮粉等の金属粉、沈降性硫酸バ
リウム、炭酸カルシウム等の体質充填剤、或いはその他
の摩擦調整のための添加剤を使用することができる。

【００２４】そして、以上の成分、即ち、繊維基材と、
樹脂結合剤と、層状鉱物と平均粒径３．０〜３０μｍの
硫酸バリウムとを含む充填剤とからなる本発明の摩擦材
は、これらの材料成分を混合し、この混合物を圧縮して
予備成形した後、加熱加圧成形する通常の熱成形方法に
よって製造することができる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明を、実施例及び比較例により更
に具体的に説明する。

【００２６】図１は本発明の実施例及び比較例の摩擦材
の配合組成（体積％）とその評価試験結果を示す表図で
ある。

【００２７】〔摩擦材（パッド）の作製〕図１に示す配
合組成（体積％）で、本発明の実施例１乃至実施例３の
摩擦材を作製した。また、これらの実施例との対比のた
めに、比較例１及び比較例２の摩擦材も合わせて作製し
た。なお、これらの実施例及び比較例の摩擦材は、自動
車のディスクブレーキ用パッドとして具体化したもので
ある。

【００２８】即ち、図１のように、これらの実施例及び
比較例の摩擦材は、繊維基材と、樹脂結合剤と、充填剤
とから形成されている。そして、その繊維基材は、アラ
ミド繊維１０体積％と、チタン酸カリウム繊維８体積％
と、ロックウール８体積％と、銅繊維３体積％とからな
っている。したがって、これらの摩擦材は、スチール繊
維を含まない非スチール系摩擦材として形成されてい
る。

【００２９】また、樹脂結合剤は、フェノール樹脂（ノ
ボラック型）からなり、実施例及び比較例の各摩擦材に
おいて１８体積％の割合で配合されている。

【００３０】更に、充填剤として、各実施例では、主に
摩擦係数を調整するためのカシューダスト１７体積％
と、主に摩擦材のアルカリ性を保持しその防錆性を高め
るための消石灰３体積％と、固体潤滑剤としてのグラフ
ァイト２体積％、二硫化モリブデン１体積％及び三硫化
アンチモン２体積％と、アブレッシブ剤としてのケイ酸
ジルコニウム２体積％と、そして、低周波ノイズの発生
を抑制するための層状鉱物であるマイカ５体積％と、硫
酸バリウムとが配合されている。

【００３１】この硫酸バリウムとして、次の５種類の硫
酸バリウムＡ〜Ｅを用意した。

【００３２】〈硫酸バリウム〉硫酸バリウムＡ：沈降性硫酸バリウム（微細粒子／粒径
０．１μｍ以下）硫酸バリウムＢ：ヒ性硫酸バリウム（平均粒径１．０μ
ｍ）硫酸バリウムＣ：ヒ性硫酸バリウム（平均粒径３．０μ
ｍ）硫酸バリウムＤ：ヒ性硫酸バリウム（平均粒径１０μ
ｍ）硫酸バリウムＥ：ヒ性硫酸バリウム（平均粒径３０μ
ｍ）そして、実施例１では、硫酸バリウムＣを、摩擦材全体
に対して、２１体積％の割合で配合した。また、実施例
２では硫酸バリウムＡと硫酸バリウムＤを併用し、硫酸
バリウムＡを５．０体積％、硫酸バリウムＤを１６体積
％の割合で配合した（計２１体積％）。更に、実施例３
では、硫酸バリウムＡと硫酸バリウムＥを併用し、硫酸
バリウムＡを１６体積％、硫酸バリウムＥを５．０体積
％の割合で配合した（計２１体積％）。

【００３３】これらの実施例に対して、比較例１では、
硫酸バリウムＢを２１体積％配合した。また、比較例２
では、ケイ酸ジルコニウムの配合を多くして６体積％と
し、硫酸バリウムＡを１７体積％配合した。

【００３４】これらの実施例及び比較例の摩擦材の作製
は、通常の熱成形方法によって行った。即ち、各種の硫
酸バリウムを種々の割合で含む上記配合の摩擦材原料を
ブレンダで十分均一に混合した後、この粉状混合物を予
備成形金型に投入し、常温下、圧力２００kg／cm²で約
１分間加圧し、略パッド形状の摩擦材の予備成形物を形
成した。次いで、この摩擦材の予備成形物を、予め表面
にフェノール樹脂系接着剤を塗布した裏金と共に熱成形
金型にセットし、加圧圧力３００kg／cm²、温度１６０
℃で５分間熱成形した。これを更に１９０℃で１８０分
間熱処理し、裏金と一体になった摩擦材、即ち、ディス
クブレーキパッドを得た。

【００３５】〔評価試験〕次に、作製した実施例及び比
較例の各摩擦材（ディスクブレーキパッド）について、
それらの相手材攻撃性（相手材摩耗性）、及び、低周波
ノイズの発生性に関する評価試験を行った。

【００３６】相手材に対する攻撃性に関しては、ＪＡＳ
Ｏ一般性能試験（ＪＡＳＯ−Ｃ４２７−８３）を行い、
試験終了後の各摩擦材の相手材（厚さ１８mmベンチレー
テッド型ディスクロータ）の摩耗量を測定した。試験条
件は次のとおりである。キャリパブレーキ型式：ＰＤ５１−１８Ｖイナーシャ：４．０kg・ｍ² 初速度：５０km／ｈ。

【００３７】また、低周波ノイズの発生性に関しては、
実車（ＰＤ５１−１８Ｖ型キャリパブレーキ）による制
動試験を行い、その制動時に低周波ノイズが発生した回
数を測定した。試験条件は次のとおりである。車速：２０〜１００km／h 温度：４０〜２５０℃ 減速度：１〜８ｍ／ｓ²。

【００３８】これらの条件を各範囲内で種々に組合わせ
て、計１００回の制動試験を行った。そして、低周波ノ
イズが発生した場合の回数をカウントし、低周波ノイズ
発生率を次式から算出した。

【００３９】低周波ノイズ発生率（％）＝（ノイズ発生
回数／制動回数）×１００実施例及び比較例の各摩擦材について、測定した相手材
摩耗量（μｍ）、及び、低周波ノイズ発生率（％）を図
１に示す。

【００４０】〔試験結果〕図１のように、平均粒径３．
０〜３０μｍの硫酸バリウムを摩擦材全体に対して５．
０体積％以上の割合で用いた実施例１乃至実施例３で
は、低周波ノイズの発生率が低く、しかも、相手材の摩
耗量も少なく抑えられている。そして、この効果は比較
例との対比からより明らかである。

【００４１】即ち、比較例１は、平均粒径がより小さい
１．０μｍである硫酸バリウムを用いたものであるが、
これによれば、相手材の摩耗量はより少なくなるが、同
時に、低周波ノイズの発生率が大幅に増大する。また、
比較例２は、硫酸バリウムとしては微細粒子である沈降
性硫酸バリウムのみを用い、相手材被着膜の除去のため
にアブレッシブ剤であるケイ酸ジルコニウムの配合を多
くしたものであるが、これによれば、低周波ノイズの発
生率は実施例３と同程度に低減されているが、相手材の
摩耗量が大幅に増大している。

【００４２】そこで、この評価試験の結果からも、充填
剤の少なくとも一部として層状鉱物と共に、十分に大き
い粒径（平均粒径３．０〜３０μｍ）を有する硫酸バリ
ウムを使用することによって、相手材の摩耗を増大させ
ることなく、低周波ノイズの発生を低減することができ
ることが分かる。

【００４３】ところで、本発明の摩擦材については、特
に、ディスクブレーキ用のパッドを例として主に説明し
たが、本発明を実施する場合には、これに限定されるも
のではなく、ドラムブレーキのライニング、或いはクラ
ッチフェーシング等、乾式摩擦係合装置に使用されるそ
の他の摩擦材にも同様に適用することができる。また、
繊維基材等の種類と配合等についても、上記の実施例に
限定されることなく、種々に変更することができる。

【００４４】

【発明の効果】以上のように、請求項１にかかる摩擦材
は、繊維基材と、樹脂結合剤と、充填剤とからなる摩擦
材において、その充填剤の少なくとも一部として、層状
鉱物を含むと共に、平均粒径３．０〜３０μｍの硫酸バ
リウムを摩擦材全体に対して５．０体積％以上の割合で
含むことを特徴とするものである。

【００４５】したがって、この摩擦材によれば、その充
填剤の少なくとも一部として層状鉱物と共に、平均粒径
３．０〜３０μｍの硫酸バリウムが摩擦材全体に対して
５．０体積％以上の割合で含まれているので、低周波ノ
イズの発生を有効に抑え、しかも、相手材の摩耗の増大
を少なく抑えることができる。即ち、本発明の摩擦材に
よれば、相手材の摩耗を増大させることなく、低周波ノ
イズの発生を低減することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施例及びの摩擦材（ディス
クブレーキパット）の配合組成とその評価試験結果を示
す表図である。

フロントページの続き (72)発明者三澤紀雄愛知県西加茂郡藤岡町大字飯野字大川ケ原 1141番地１アイシン化工株式会社内 (72)発明者長谷川真一愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地アイシン精機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】繊維基材と、樹脂結合剤と、充填剤とか
らなる摩擦材において、前記充填剤の少なくとも一部として、層状鉱物を含むと
共に、平均粒径３．０〜３０μｍの硫酸バリウムを摩擦
材全体に対して５．０体積％以上の割合で含むことを特
徴とする摩擦材。