JP2551170B2 - 摩擦材およびその熱処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本発明は、金属繊維を包含した摩擦材に係わり、特に
自動車用ブレーキパッドの耐フェード性を向上させるの
に好適な摩擦材、および摩擦材の熱処理方法に関する。

《従来の技術》 従来、自動車用ブレーキパッドには、金属繊維、ガラ
ス繊維、セラミック繊維等を基材とし、この基材に充填
材および結合材を混合した摩擦材を用いている。

この摩擦材の熱処理方法には、非酸化雰囲気中400〜1
000℃の熱処理条件によって熱処理を行い、熱硬化性樹
脂、好ましくはフェノール樹脂の結合材を部分的に炭化
させ、高温時における分解生成物の発生量が少ない熱的
に安定な炭素系物質を形成させる方法がある。

この熱処理方法によれば、摩擦材の摩擦係数の低下原
因を取り除くとともに、高温・高負荷時に摩擦材の劣化
による制動力の低下現象、いわゆるフェード現象の発生
を未然に防止することができる。また、この熱処理方法
により、低速での制動時における鳴きの発生を少なく
し、かつ高温下での摩擦特性を高めるようにしている
（特開昭59−113038号公報参照）。

《発明が解決しようとする課題》 しかしながら、レジンモールドディスクブレーキパッ
ドを非酸化雰囲気中において熱処理すると、基材である
金属繊維が熱により劣化するため、摩擦材の強度が低下
するという問題があった。

このような問題点を解消するために、本発明は、機械
的強度に優れ、かつ耐フェード性を有する摩擦材および
その熱処理方法を提供することを目的としている。

《問題点を解決するための手段》 上記目的を達成するため、請求項１の発明は、金属繊
維と黒鉛、無機粉末等の充填材とフェノール樹脂等の熱
硬化性樹脂による結合材とを混合して成形し、この成形
体を、酸素濃度0.1％から10％の低酸素濃度場において
温度を250℃以上1250℃未満、処理時間を15分以上４時
間未満に設定して熱処理を行うことを特徴とする。

また、請求項３の発明は、金属繊維と黒鉛、無機粉末
等の充填材とフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂による結
合材とを混合して成形した後、これを酸素濃度0.1％か
ら10％の低酸素濃度場において温度を250℃以上1250℃
未満、処理時間を15分以上４時間未満に設定して熱処理
を行うことを特徴とする。

さらに、請求項2,4の発明はそれぞれ請求項1,3の発明
において、金属繊維が、スチール繊維であることを特徴
とする。

請求項1,3の発明に係わる金属繊維は、従来の摩擦材
に用いられる材料、例えばスチール繊維、アルミ繊維、
銅繊維、黄銅繊維、亜鉛繊維、ニッケル繊維、クロム繊
維等であって、酸化により強度の上昇する金属繊維を基
材とする。この基材に、黒鉛、無機粉末との充填材と、
フェノール樹脂、NBR等の熱硬化性樹脂による結合材と
を混合して成形し、この成形体を熱処理前の摩擦材とす
る。そして、この摩擦材を、酸素濃度0.1〜10％の低酸
素濃度場において、処理温度条件を250℃以上1250℃未
満として熱処理を行う。

このような方法により、熱処理中、摩擦材は、その基
材である繊維が酸化反応によって酸化膜で補強されるた
め、上記繊維が劣化することもなく、結合材の炭化が進
行することになる。

これにより、請求項１および３の発明では、金属繊維
のまわりに補強材として酸化膜が形成されるため、機械
的強度に優れ、かつ熱硬化性樹脂を部分的に炭化するこ
とで、高い耐フェード性を有する、摩擦材およびその熱
処理方法が得られる。

加えて、請求項２および４の発明では、金属繊維とし
てスチール繊維を用いているため、高温条件下での摩擦
材の摩擦係数が安定する。

《実施例》 以下に本発明に係わる摩擦材およびその熱処理方法の
一実施例を説明する。

まず、基材であるスチール繊維、結合材であるフェノ
ール樹脂および黒鉛やその他の充填材を、表に示す体積
比（％）に従って配合し、これを均一に混練した。

次に、上記複合材料を金型に充填し、温度150℃、圧
力500kg/cm²で圧縮成形した。得られた成形品を200℃で
４時間の所定条件によりアフターキュアを施した。この
場合、摩擦材料の熱処理条件として設定される酸素濃度
は、0.1％以上10％未満、より好ましくは１％以上５％
未満が最適となった。

処理温度は250℃以上1250℃未満、より好ましくは350
℃以上800℃未満が最適なものとなり、また処理時間に
ついては４時間未満、より好ましくは30分以上２時間以
下がよい。

ここで、上記設定温度である酸素濃度を0.1％以上10
％未満とした理由は、酸素濃度が10％を越えると、結合
材であるフェノール樹脂の酸化反応が顕著に起こり始
め、摩擦材の強度が弱くなる。一方、酸素濃度が0.1％
以下の場合には、スチール繊維表面での酸化反応がわず
かしか起こらず、強度を向上させることが不可能となる
からである。

また、処理温度を250℃以上1250℃未満とした理由
は、1250℃を越えると、フェノール樹脂の急激な熱分解
が起こるため、摩擦材内部に生じたガスが外部へ逃げ切
れず、ふくれや割れを生じやすくなる。一方、250℃以
下では４時間以上の長時間熱処理を行っても、結合材で
あるフェノール樹脂の熱分解がわずかしか起こらず、耐
フェード性を向上させることが不可能となるからであ
る。

さらに、処理時間を４時間未満とした理由は、４時間
以上処理を施しても、被処理部の質的な変化がほとんど
生じないからである。

上記実施例において、摩擦材の強度向上の効果を確か
めるために、その具体例として、酸素濃度０％から21
％、熱処理温度400℃、処理時間１時間の熱処理を施し
たディスクブレーキの摩擦パッドについて、その特性を
調べてみた。その結果、酸素濃度と曲げ強度の間には第
１図に示すような関係が得られた。第１図から明らかな
ように、酸素濃度１％から10％の範囲で処理した摩擦パ
ッドは、非酸化性雰囲気（酸素濃度０％）で処理した摩
擦パッドよりも曲げ強度が向上し、低酸素濃度場での熱
処理効果による強度向上は十分実証された。

さらに、耐フェード性向上の効果を確かめるために、
その具体例として、５％酸素濃度場において熱処理温度
400℃、処理時間１時間の熱処理を施した摩擦パッドに
ついて、その特性を調べてみた。

この熱処理された摩擦パッドを、JASO Ｃ 406−82
に基づき35秒毎に連続制動させたときの摩擦係数と制動
回数との間には、第２図に示すような関係が得られた。
この図中の曲線Ａは、上記熱処理を施した具体例の特性
を示し、曲線Ｂは、通常の熱処理品の従来例、つまり空
気中で200℃、４時間の熱処理を行ったものの特性を示
す。

曲線Ａは、制動回数ｎが10回以内である初期摩耗につ
いて、その摩擦係数が0.43で安定しており、曲線Ｂに比
較して顕著な差異を示している。つまり、曲線Ａの実施
例における熱処理効果による耐フェード性は、曲線Ｂの
従来例に比べて十分高いことが実証された。

《発明の効果》 以上説明したことから明らかなように、請求項１およ
び３の発明によれば、摩擦材の熱処理中、雰囲気を低酸
素にすることで、摩擦材中の金属繊維表面に酸化膜を形
成したため、金属繊維を補強し、摩擦材の強度を向上さ
せ、しかも高温下による結合材の熱分解をあらかじめ熱
処理によって炭化させることによって、優れた耐フェー
ド性を有する摩擦材およびその熱処理方法を得ることが
できる。

また、請求項２および４の発明によれば、金属繊維と
してスチール繊維を用いているので、特に高温下での摩
擦材の摩擦係数を安定させるとともに、高速時からの急
制動に対して、摩擦係数を低下させることなく、かつ制
動時に発生した熱分解ガスによる発火現象も抑えること
ができ、さらに制動時の鳴きを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における摩擦材の熱処理雰囲気
の酸素濃度に対する曲げ強度の関係を示す特性図、第２
図は本実施例と従来例における摩擦材の制動回数に対す
る摩擦係数の関係を示す特性図である。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属繊維と黒鉛、無機粉末等の充填材とフ
   ェノール樹脂等の熱硬化性樹脂による結合材とを混合し
   て成形し、この成形体を、酸素濃度0.1％から10％の低
   酸素濃度場において温度を250℃以上1250℃未満、処理
   時間を15分以上４時間未満に設定して熱処理を行うこと
   を特徴とする摩擦材。
2. 【請求項２】金属繊維が、スチール繊維であることを特
   徴とする請求項１記載の摩擦材。
3. 【請求項３】金属繊維と黒鉛、無機粉末等の充填材とフ
   ェノール樹脂等の熱硬化性樹脂による結合材とを混合し
   て成形した後、これを酸素濃度0.1％から10％の低酸素
   濃度場において温度を250℃以上1250℃未満、処理時間
   を15分以上４時間未満に設定して熱処理を行うことを特
   徴とする摩擦材の熱処理方法。
4. 【請求項４】金属繊維が、スチール繊維であることを特
   徴とする請求項３記載の摩擦材の熱処理方法。