JPH0240130B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は摩擦材料特に自動車等に使用される耐
フエード性及び耐摩耗性のすぐれたブレーキ用摩
擦材料に関する。 従来技術及び発明が解決しようとする問題点 ブレーキ用摩擦材料はアスベスト、金属繊維、
セラミツクフアイバー、ガラス繊維、アラミドフ
アイバー等の繊維質原料にカシユーダスト、ゴム
粉などの有機質材料、硫酸バリウム、酸化鉄、黒
鉛等の無機粉末、銅粉、鉄粉などの金属粉末等を
フエノール樹脂を主体とする熱硬化性樹脂で結合
し成形、硬化したものが用いられている。 ブレーキを連続して使用するなどして急激な温
度上昇を起こさせると、いわゆるフエード現象が
起こり、ブレーキの効きが低下する。従来技術の
概要及びブレーキのフエード現象に関しては、自
動車技術Vol.27.No.２ P.148〜156（1973）に解説
されている。これによればブレーキフエードの主
な原因の一つは、摩擦熱により有機成分が分解し
てガスを生じ、このガスが摩擦面に介在して見か
けの摩擦係数を下げるためである。耐フエード性
を改善する手段としては、パツドの気孔率を大き
くしガスの抜ける道を作る、パツドの表面を使用
前に熱処理して揮発分を飛ばしておく（スコーチ
処理）などの方法が述べられている。 気孔率を大きくするための手段としては従来よ
りバインダーレジン（結合剤として用いる樹脂）
の量を減らす、成形圧力を低くするなどの方法が
用いられるが、いずれも気孔率を増大させる見返
りとして耐摩耗性の低下を招く、またスコーチ処
理は工程の追加によるコストアツプを伴うばかり
でなく、処理時の発生ガスの処理が繁雑である。
また熱処理層の熱劣化による耐摩耗性低下を伴
う。 問題点を解決するための手段 従来の方法によるとフエード特性を改良するた
めに気孔率を増大させようとすると、上述のよう
に摩耗の増大を招く。この理由は圧力を下げた
り、バインダーレジンの量を減じたりする結果、
材料全体の結合組織が粗になることにある。これ
に対し、ミクロな微細組織を強固で緻密な組織と
し、そこにガスの通り道となる比較的マクロな気
孔を設けることが出来れば、耐摩性の低下を最少
限にして耐フエード性を向上させることが出来
る。 例えば十分なバインダーレジンと高い成形圧を
用いて、緻密強固な摩擦材を成形したあと、微細
なドリルで摩擦面全体に摩擦面から外面に通ずる
孔をあけることにより、このような材料を作るこ
とが出来る。しかし現実にこのような方法で工業
的に摩擦材料を作ることは難しい。 本発明は以下に述べるような方法で、緻密な素
地にガスの通り道になる気孔を有する摩擦材を工
業的に実現するものである。 まず摩擦材に配合される粉末原料を結合剤を用
いて、緻密で強固な組織を持つ粒子に造粒する。
造粒の方法は転動造粒、押し出し造粒などの造粒
機を用いることが可能であるが、圧縮成形、押し
出し成形などにより、一度緻密な成形体を作つた
あとで粉砕により粒状原料とすることが出来る。
この粒状原料に再び熱硬化性樹脂を加え混合した
ものを加熱加圧して摩擦材成形体とする。この際
重要なことは粒子と粒子の間に第１図に模式的に
示すような空隙を生じさせることである。このた
めにはバインダーレジンの量は、複数の粒子によ
つて囲まれた空間を完全に充填してしまう量より
も少なくなければならない。また材料強度増大、
摩擦特性、材料特性向上の必要性から添加される
繊維質原料、微粉末原料の量は上記空間を埋めて
しまう量よりも少なくなければならない。 また粒状原料の粒子強度は、成形の際の圧力、
温度条件下で破壊しない程度の強度を持つことが
必要である。何故なら粒子が破壊されて微細化す
ると、それが空隙をふさぎ期待した気孔を形成で
きないからである。気孔径分布及び気孔率は、粒
状原料の粒度分布、粒径、熱硬化性樹脂の量によ
つて調整できる。また、これらと一緒に添加され
る微粉末原料、繊維状原料によつて影響される。 以上に述べた方法を工程図に整理すると第２図
のようになる。第２図において繊維状原料は一次
原料として粒子状原料中に配合することが出来る
が、二次原料として粒状原料と共に配合すること
も出来る。前者の場合は粒子中に含まれる繊維質
が混合物からの脱落を防止する効果があるが、反
面粒子の凝集力を弱めることがある。 繊維状原料としてはアスベスト、ロツクウー
ル、スラグフアイバー、ガラスフアイバー、カー
ボンフアイバー、セラミツクフアイバー等の無機
繊維、鉄系あるいは銅系等の金属フアイバー、フ
エノール系フアイバー、アラミドフアイバー、セ
ルローズフアイバー等の有機繊維等が用いられ
る。金属粉末、無機粉末等の複数の粉末原料をバ
インダーレジンを使つて造粒し、摩擦材料組成に
添加する方法については、米国特許第3434998号
に開示されている。 しかしながら上記米国特許では、複合化したフ
リクシヨンパーテイクルを使用することにより、
樹脂の耐熱性を増し摩擦係数増大の目的で添加さ
れる硬質粒子の悪影響を複合化により緩和する目
的、方法及び効果が述べられているが、本発明の
ように成形体の構造形態を改善し適切な連通気孔
を形成することに関しては全く記載されていな
い。 上記米国特許第3434998号で粒状原料即ちフリ
クシヨンパーテイクルの添加量は、1.5〜25体積
％が良いとされているのは、その目的に沿つたも
のである。 これに対し本発明において、成形体に適切な気
孔を形成するためには少なくとも粒状原料を40体
積％以上配合する必要がある。しかしながら粒子
状原料を95体積％以上配合することはバインダー
レジンの配合量が不足するため、材料強度が不十
分となる。 粒状原料の粒度分布は、細かい方では140メツ
シユパスの微粒子では粉末と変わりなく、摩擦材
成形体に有効な気孔を形成するのに適さない。ま
た粗い側では７メツシユオンでは粒子が粗大すぎ
て均質な材料を作るのに適さない。即ち粒子の大
半が140メツシユオン、７メツシユパスの間に入
つていることが好ましい。140メツシユの網目開
きは0.105mm、７メツシユの網目開きは2.830mmで
ある。 （140メツシユオン、７メツシユパスとは、粒
子が140メツシユの篩では通過せず、７メツシユ
の篩では通過することを意味する。以下同様であ
る。） 更に本発明について説明する。 粒状原料、繊維状原料、添加物等は熱硬化性樹
脂（バインダーレジン）と混合されるが、粉末状
のバインダーレジンを用いて乾式混合することが
簡便であるが、粒状原料と樹脂とのぬれ性の改
善、原料の脱落偏析の防止等の目的のためには液
状レジンを用いることが有利である。また中間的
な方法として粉末状樹脂を用いて乾式混合したあ
と樹脂と相溶する溶剤を加える半湿式法などがあ
る。混合後の原料は溶剤などを除去し、バインダ
ーレジンの反応温度以上で加熱加圧し成形する。 成形後さらに樹脂の反応を完結させるために
200℃〜300℃の温度で１〜10時間加熱し後硬化処
理を行う。成形の際バインダーレジンの反応温度
以下で加圧成形し、その後成形体の緩和を防止し
つゝ、後硬化も兼ねて加熱し樹脂を反応硬化させ
る方法も可能である。 以下実施例について説明する。 実施例及び比較例 実施例１〜４及び比較例１〜２

【表】

【表】

【表】 第１表の配合表に従い各原料をクロスブレード
型ミキサーで混合した。混合物を金型に充填し、
温度180℃、面圧90Kg／cm²でガス抜を行いながら
６分間プレスし成形した。その後成形物を200℃
で４時間硬化した。この硬化物の気孔率を水銀ポ
ロシメーターで4200Kg／cm²の圧力まで測定したと
ころ気孔率が約0.4％であつた。 次に硬化した成形物をハンマーミルで粉砕し、
篩機にかけ100メツシユオン、７メツシユパスの
間に入る分率が、第２表の粒度分布になるような
５種類の粒状原料に調整した。また比較のため硬
化した成形物を完全に微粉砕し、すべて140メツ
シユパスしたものを比較原料Ｆとした。

【表】

【表】 第３表の配合をクロスブレードミキサーで混合
し、温度160℃、面圧力300Kg／cm²で９分間プレス
し成形した。その後成形物を180℃４時間−210℃
４時間硬化しデイスクブレーキ用バツドを作つ
た。 摩擦材料の気孔率を第３図に示す。 上記パツドをそれぞれ乗用車用ブレーキに組込
みダイナモメーター試験により試験した。試験コ
ードはJASO C406−74を部分的に変更したもの
を用いた。（PD51型キヤリパーを用い、慣性モー
メント5.5Kg・ｍ・S²で行つた） 試験結果のうち、フエードMinμ（フエード試験
における最低μ）と摩耗量をグラフにして第３図
に示す。 フエードMinμの許容レベルは0.2以上とした。 実施例５〜７及び比較例３、４ 粒状原料Ｄを用い下記配合組成にてデイスクブ
レーキ用パツドを作つた。

【表】 粉末原料Ｇは第１表においてフエノールノボラ
ツクレジンを除く粉末原料を第１表に記載する比
率で全量としては第２表に指定する量を配合する
ことを示す。 パツドの製造条件及び試験条件は実施例１〜４
と同様であつた。 気孔率測定結果及びダイナモメーター試験結果
を第５表に示す。

【表】 実施例８〜10及び比較例５ 第１表に従つて粒状原料を作る過程で、プレス
成形後の成形物の厚さを（実施例１〜４の場合の
厚さを基準として1.01倍、1.03倍、1.04倍、1.06
倍となるようにスペーサを入れて成形したとこ
ろ、硬化後の気孔率がそれぞれ約１％、３％、４
％、５％となつた。この成形体を粒状原料Ｄと同
様の粒度分布に調整し、実施例３の方法と同様に
してそれぞれ実施例８〜10、比較例５のサンプル
を作り、実施例３と同様の試験を実施したとこ
ろ、第６表のように粒子自体の気孔率が４％を越
えると摩耗量が増大する結果となつた。

【表】 実施例 11 第１表に従つて粒状原料を作る過程においてプ
レス成形を行う代わりにスクリユー型押出材を用
いて、太さ20mmの棒状の成形体とした。但し、作
業を容易にするためフエノールノボラツクレジン
を液状レゾールレジンに変更した。押出し温度は
140℃〜150℃であつた。 成形後粉砕しやすい形に切り取り、170℃で４
時間更に200℃で４時間硬化した。その他は粒状
原料Ｄと同様にした。 この粒状原料を用い実施例３と同じ方法でサン
プル作成及び試験を行つたところ、ほとんど実施
例３と同等の結果を得た。 発明の効果 本発明により耐フエード性及び耐摩耗性のすぐ
れたブレーキ用摩擦材料が容易に安価に得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の摩擦材成形体の模式的断面
図、第２図は本発明の摩擦材料の製造工程図、第
３図は本発明の摩擦材料のフエード特性、耐摩耗
特性及び気孔率を示す図である。 １：原料粒子、２：バインダーレジン、３：気
孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 粒状原料を40体積％〜95体積％含み、熱硬化
   性樹脂で結合し加熱硬化し、該粒状原料が粉末原
   料をあらかじめ結合剤を用いて結合し、粒度分布
   が140メツシユオン、７メツシユパスの間に全体
   の50重量％以上が入るような粒状原料となる摩擦
   材において、気孔率が３〜30％であることを特徴
   とする摩擦材料。 ２ 粒状原料の粒子としての気孔率が４％以下で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の摩擦材料。 ３ 粒状原料が圧縮成形体を粉砕したものである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の摩
   擦材料。 ４ 粒状原料が押出成形体を粉砕したものである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の摩
   擦材料。