(57)【要約】【課題】地震時のような高周波の揺れから強風時の低周波の揺れまで、高く安定した摩擦係数、及び耐摩耗性を発揮し、且つ耐ノイズ性と耐食性とを兼ね備えた制震摩擦ダンパー用の摩擦材を提供することを課題とする。【解決手段】建造物を構成する構造材の震動を摩擦力で制止する制震摩擦ダンパー用の摩擦材であって、前記摩擦材を補強する繊維材と、該摩擦材の摩擦力を調整する摩擦調整材と、該繊維材と該摩擦調整材とを結合する結合材とを、含み、前記繊維材は、前記摩擦材に対し２体積％以上２０体積％以下である耐熱性有機繊維と、該摩擦材に対し５体積％以上２０体積％以下であるセラミック繊維と、該摩擦材に対し５体積％以上２５体積％以下である金属繊維とを、有し且つ該繊維材が前記摩擦材に対し１５体積％以上４５体積％以下であり、前記摩擦調整材は、モース硬度７．５以下であり且つ前記摩擦材に対し２体積％以上１５体積％以下である硬質粒子と、前記摩擦材に対し２体積％以上２０体積％以下の固体潤滑材とを有し、前記結合材は、熱硬化性樹脂を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建造物を構成する構造材の震動を摩擦力で制止する制震摩擦ダンパー用の摩擦材であって、
前記摩擦材を補強する繊維材と、該摩擦材の摩擦力を調整する摩擦調整材と、該繊維材と該摩擦調整材とを結合する結合材とを、含み、
前記繊維材は、前記摩擦材に対し２体積％以上２０体積％以下である耐熱性有機繊維と、該摩擦材に対し５体積％以上２０体積％以下であるセラミック繊維と、該摩擦材に対し５体積％以上２５体積％以下である金属繊維とを、有し、且つ該繊維材が前記摩擦材に対し１５体積％以上４５体積％以下であり、
前記摩擦調整材は、
モース硬度７．５以下であり且つ前記摩擦材に対し２体積％以上１５体積％以下である硬質粒子と、
前記摩擦材に対し２体積％以上２０体積％以下の固体潤滑材とを有し、
前記結合材は、熱硬化性樹脂を有する、
制震摩擦ダンパー用の摩擦材。
【請求項２】
前記固体潤滑材は、平均粒径が１μｍ以上２００μｍ未満の粒子状のグラファイトを含む、
請求項１に記載の制震摩擦ダンパー用の摩擦材。
【請求項３】
前記固体潤滑材は、前記硬質粒子に対する体積比が０．５以上４．０以下である、
請求項１または２に記載の制震摩擦ダンパー用の摩擦材。
【請求項４】
前記摩擦調整材は、融点または軟化点が６００℃よりも高い組成物で構成される、
請求項１から３の何れか一項に記載の制震摩擦ダンパー用の摩擦材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦材に関し、特に制震摩擦ダンパーに用いられる摩擦材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、建築物又は土木構造物等に取り付けてこれらを制震する制震用摩擦ダンパー装置が開発されている。制震用摩擦ダンパー装置は、その構成部材として、摩擦材と、この摩擦材に接触する相手部材（例えばステンレス鋼等）とを備える。建築物等が地震によって振動すると、摩擦材と相手部材とが摺動して振動エネルギーを熱エネルギーに変換する。この結果、建築物等の揺れが抑制される。このような役割を担う摩擦材には、その特性として、安定して高い摩擦係数（動摩擦係数）を示すこと、高い耐摩耗性及び耐食性があること等が要求される。
【０００３】
制震用摩擦ダンパー装置に用いられる摩擦材の組成物としては、粘弾性材料（例えばゴム）、金属（例えば焼結金属）、セラミック等を主成分とするもの（例えば、特許文献１や特許文献２を参照）が知られている。また、低エネルギー、低周波の振動も含めた広範囲の振動に対する制振システムとして、粘弾性ダンパーと摩擦材ダンパーを組み合わせた機構（例えば、特許文献３や特許文献４を参照）や、種類の異なる粘弾性ダンパーを組み合わせた機構（例えば、特許文献５を参照）などが知られている。なお、粘弾性材料を用いた場合の耐摩耗性及び耐食性の問題や、種類の異なる粘弾性ダンパーを組み合わせる場合の設計、施工時の煩雑性の問題等を解決するものとして、本願の発明者らによって考案された、高エネルギーによる摺動に対し、安定した摩擦係数（動摩擦係数）μと適度な剛性を有し、高い面圧に耐え、摩耗量が少なく、さらに十分な耐食性を有する摩擦材組成物として、各種繊維や酸化物を熱硬化樹脂で固めたもの（例えば、特許文献６を参照）が提案されている。
【特許文献１】特開平７−３５１８３号公報
【特許文献２】特開平８−２８３０７０号公報
【特許文献３】特開平１０−２９９２８４号公報
【特許文献４】特開２００４−１００３０８号公報
【特許文献５】特開２００４−１３２４１５号公報
【特許文献６】特開２００５−２９６４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
建築物や土木構造物等の建造物を構成する構造材の振動を抑える制振システムでは、地震時の揺れのみならず、強風、暴風時に発生する低周波、低エネルギーの揺れに対する耐摩耗性や耐ノイズ性（低ノイズであること）が求められる。すなわち、地震時のような高周波、高エネルギーの振動だけでなく、比較的低周波の振動が繰り返された場合の摩擦材の耐摩耗性および耐ノイズ性が必要となる。特に、耐ノイズ性に関しては、一般に振動が低周波になるほどノイズ発生の可能性が高くなることが知られており、居住性を確保する上でも十分な対策が必要である。
【０００５】
各種繊維や酸化物を熱硬化樹脂で固めた摩擦材は、前述したように地震などの高エネルギーの摺動に対する摩擦材としては十分な特性、すなわち高く安定した摩擦係数、耐摩耗性及び耐食性といった特性を有している。しかし、高い摩擦係数を確保するための硬質粒子を含み且つ固体潤滑材や低融点材料が少ない摩擦材は、強風などの低周波、低エネルギーの振動に対してはノイズが発生したり、振動が長期に渡ると摩耗量が増え振動の減衰作用に影響したりする恐れがある。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、地震時のような高周波の揺れから強風時の低周波の揺れまで、高く安定した摩擦係数、及び耐摩耗性を発揮し、且つ耐ノイズ性と耐食性とを兼ね備えた制震摩擦ダンパー用の摩擦材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
各種繊維や酸化物を熱硬化樹脂で固めた摩擦材では、含有物の種類や量を変化させることにより摩擦係数、摩耗量及び耐ノイズ性を広範囲に変化させることができることに注目し、摩擦材の含有成分の調整により広範囲なエネルギーや周波数の振動に対する制振効果の達成が可能であることを見出すに至った。これにより、従来の手法で必要だった設計時や施工時の複雑な手間を省略できる。
【０００８】
詳細には、建造物を構成する構造材の震動を摩擦力で制止する制震摩擦ダンパー用の摩擦材であって、前記摩擦材を補強する繊維材と、該摩擦材の摩擦力を調整する摩擦調整材と、該繊維材と該摩擦調整材とを結合する結合材とを、含み、前記繊維材は、前記摩擦材に対し２体積％以上２０体積％以下である耐熱性有機繊維と、該摩擦材に対し５体積％以上２０体積％以下であるセラミック繊維と、該摩擦材に対し５体積％以上２５体積％以下である金属繊維とを、有し且つ該繊維材が前記摩擦材に対し１５体積％以上４５体積％以下であり、前記摩擦調整材は、モース硬度７．５以下であり且つ前記摩擦材に対し２体積％以上１５体積％以下である硬質粒子と、前記摩擦材に対し２体積％以上２０体積％以下の固体潤滑材とを有し、前記結合材は、熱硬化性樹脂を有する。
【０００９】
上記摩擦材は、摩擦材を補強する繊維材や摩擦調整材を、熱硬化性樹脂を含む結合材で結合したものであるため、各材料の混合比を変えてやることで、摩擦材としての特性が様々に変化する。ここで、耐熱有機繊維は、特に摩擦材を補強することで熱成形時の離型特性等、成形性の向上に寄与するが、繊維材は互いに絡み付きやすいため、量が多いと混合時の均一性が低下する。そこで、上記摩擦材は、耐熱有機繊維の組成物全量に対し２体積％以上とすることで成形性を確保しつつ、２０体積％以下とすることで混合時の均一性を高めている。なお、以下、体積％という場合、摩擦材全体の体積に対する割合を指すものとする。また、上記摩擦材は、主に摩耗係数の向上に寄与するセラミック繊維を含んでいる。セラミック繊維は、摩擦材にある程度含有されることで摩擦係数μを大きくできる反面、量が多いと摩擦材が摩耗しやすくなる。そこで、上記摩擦材は、セラミック繊維の含有量を５体積％以上とすることで摩擦係数の向上を図りつつ、２０体積％以下とすることで摩擦材の耐摩耗性の向上を図っている。また、上記摩擦材は、主に摩擦材の強度の向上に寄与する金属繊維を含んでいる。金属繊維の含有量を５体積％以上とすることにより摩擦材としての十分な耐久性を確保しつつ、２５体積％以下とすることにより熟成型時のひび割れを抑制している。なお、上記摩擦材は、これらの繊維成分の合計が摩擦材全量に対し、１５体積％以上とすることにより、互いに絡みつきやすいこれらの成分を混合する際の均一性を確保することが可能である。また、これらの成分を４５体積％以下とすることにより、摩擦材の成型時にひび割れが生じ難くなる。
【００１０】
ところで、上記摩擦材は、強風などの低周波、低エネルギーの振動に対する耐ノイズ性、耐摩耗性において優位な効果を発揮可能にするため、摩擦調整成分として、モース硬度７．５以下の硬質粒子を含んでいる。このような硬質粒子は、１種類の物質で構成されていてもよいし、２種類以上の物質で構成されていてもよい。硬質粒子を２体積％以上含むことにより、摩擦材の摩擦作用の向上を図ることが可能である。なお、相手材への影響（攻撃）を抑えるため、上記摩擦材は、硬質粒子の含有量を１５体積％以下にしている。
【００１１】
また、上記摩擦材は、摩擦調整成分として、固体潤滑材を含んでいる。固体潤滑材の含
有量は、潤滑効果を確保して耐摩耗性、耐ノイズ性を向上させる観点から、摩擦材全体に対し２体積％以上含んでおり、且つ摩擦係数の低下を避けるために１５体積％を超えないようにしている。
【００１２】
以上のように構成される摩擦材によれば、地震時のような高周波の揺れから強風時の低周波の揺れまで、高く安定した摩擦係数、及び耐摩耗性を発揮し、且つ耐ノイズ性と耐食性とを兼ね備えることが可能となる。
【００１３】
また、前記固体潤滑材は、平均粒径が１μｍ以上２００μｍ未満の粒子状のグラファイトを含むようにしてもよい。グラファイトを含むことで摩擦材の潤滑性が上がり、耐摩耗性や耐ノイズ性が向上するが、１μｍ未満だと混合時の成分の均一性が乱れて摩擦材全体の潤滑効果が減少し、２００μｍ以上では摺動中のグラファイトの脱落が多くなり、使用を継続すると潤滑効果が著しく減少してしまう。平均粒径が１μｍ以上２００μｍ未満の粒子状のグラファイトを含むようにすることで、摩擦材に適切な潤滑効果を付与することが可能である。
【００１４】
また、前記固体潤滑材は、前記硬質粒子に対する体積比が０．５以上４．０以下であるようにしてもよい。体積比が０．５未満の場合は耐ノイズ性が低下し、相手材への攻撃性が高くなってしまうし、４．０超の場合は摩擦係数が低すぎるので十分な制振効果が得られない。固体潤滑材に対する体積比を０．５以上４．０以下とすることで、摩擦材としての制震効果と、周囲に発生するノイズや相手材への攻撃性とのバランスが良好な摩擦材を提供することが可能となる。
【００１５】
また、前記摩擦調整材は、融点または軟化点が６００℃よりも高い組成物で構成されるようにしてもよい。制震時の熱による摩擦材の変性を防ぐことが可能となり、上述した摩擦材の優位な効果を保つことが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
地震時のような高周波の揺れから強風時の低周波の揺れまで、高く安定した摩擦係数、及び耐摩耗性を発揮し、且つ耐ノイズ性と耐食性とを兼ね備えた制震摩擦ダンパー用の摩擦材を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態に係る制震摩擦ダンパー用の摩擦材（以下、摩擦材組成物という）について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態や実施例に限定されるものではない。
【００１８】
本発明の一実施形態に係る摩擦材組成物は、繊維成分、摩擦調整成分、結合成分を含む。繊維成分としては、耐熱有機繊維、セラミック繊維及び金属繊維を含む。
【００１９】
耐熱性有機繊維としては、アラミド繊維、アクリル繊維、ポリイミド繊維、フェノール繊維等が挙げられる。セラミック繊維として特に制限はないが、アルミナシリカ系繊維を用いるのが好ましく、平均粒径１μｍ以上２００μｍ以下、長さ１μｍ以上５ｍｍ以下のものを用いるのが好ましい。金属繊維の組成成分として特に制限はないが、繊維径３μｍ以上３００μｍ以下、繊維長０．５ｍｍ、ビッカース硬度５００以下のＣｕ合金系繊維又はＦｅ系繊維を用いるのが好ましい。
【００２０】
本実施形態に係る摩擦材組成物において、前記耐熱有機繊維は、組成物全量に対し２体積％以上２０体積％以下（以下に示す体積％とは、組成物全量に対するものである）含まれる。耐熱有機繊維の含有量を２体積％以上とすることで組成物の成型が容易になる。ま
た、耐熱有機繊維の含有量を２０体積％以下とすることで混合時の均一性が高くなる。セラミック繊維は、組成物全量に対し５体積％以上２０体積％以下含まれる。セラミック繊維の含有量を５体積％以上とすることで、組成物が十分に大きな摩擦係数μを示すようになる。また、セラミック繊維の含有量を２０体積％以下とすることで、組成物の摩耗量が低減する（組成物が摩耗し難くなる）。金属繊維は、組成物全量に対し５体積％以上２５体積％以下含まれる。金属繊維の含有量を５体積％以上とすることにより、組成物が十分な耐久性を示す。金属繊維の含有量を２５体積％以下とすることにより、組成物の熟成型時にひび割れが生じ難くなる。但し、これら繊維成分の合計は組成物全量に対し１５体積％以上４５体積％以下であり、繊維成分の含有量を１５体積％以上とすることにより、各成分の混合時に十分に高い均一性が確保されるようになり、これら繊維成分の含有量を４５体積％以下とすることにより、組成物の成型時にひび割れが生じ難くなる。
【００２１】
本実施形態に係る摩擦材組成物は、摩擦調整成分として、ＺｒＯ2、Ｆｅ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＳｉＯ2等のモース硬度７．５以下の硬質粒子１種又は２種以上を、組成物全量に対し２体積％以上１５体積％以下含む。硬質粒子の含有量を２体積％以上とすることで、当該硬質粒子を含有することによる摩擦作用の向上が有意に認められ、摩擦調整成分の含有量を１５体積％以下にしておけば、摩擦作用が過剰に高くなることがない（摩擦材の相手部材に対する攻撃性が強くなりすぎることがない）。
【００２２】
また、固体潤滑材にはグラファイト、ＭｏＳ2、ＳｎＳ等があり１種又は２種以上を２体積％以上１５体積％以下含む。固体潤滑材の含有量が２体積％未満の場合は、潤滑効果がほとんど認められず耐摩耗性、耐ノイズ性の向上が得られない。１５体積％を超えると摩擦係数の低下が著しくなる。また、好ましくは平均粒径が１μm以上２００μm未満のグラファイトを含むが、１μｍ未満だと混合時の成分の均一性が乱れ潤滑効果が減少し、２００μｍ以上では摺動中のグラファイトの脱落が多くなり潤滑効果が著しく減少する。
【００２３】
さらに、固体潤滑材の体積％とモース硬度７．５以下の硬質粒子との体積％の比（固体潤滑材/硬質粒子）が０．５以上４．０以下であることが好ましい。体積比が０．５未満の場合は、耐ノイズ性が低下し、相手材への攻撃性が高くなるし、４．０を超える場合は摩擦係数が低すぎて十分な制振効果が得られないからである。
【００２４】
また、任意の摩擦調整成分として、チタン酸カリウム、カルシウム塩、焼成雲母等を混合してもよい。但し、摩擦係数の安定化向上のため摩擦調整成分として融点または軟化点が６００℃以下のものを含まないことが好ましい。制震時に発生する熱により変性し得るからである。
【００２５】
結合成分は、少なくとも熱硬化性樹脂を含む。熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂又はこれらの変性樹脂等が挙げられる。また、これらの樹脂を、適宜組み合わせて使用することもできる。
【００２６】
本実施形態に係る摩擦材組成物は、上記の各種成分（原料）をブレンダ等で混合し、得られた粉末状混合物を予備成型金型に入れ予備成型し、その後、その予備成型物を熱成型金型に投入して加圧加熱成型し、さらに熱処理を行うことによって成形される。なお、摩擦材組成物の予備成型、加圧加熱成型及び熱処理の条件について、特に制限はないが、成形性や品質の観点から、熱成型時の温度は１２０℃〜２５０℃、最終の熱加圧は２０ＭＰａ〜８０ＭＰａ、加圧時間は１００秒〜２００秒とするのが好ましい。また、初期摩擦係数の安定化のため、摩擦材の表面を加熱するいわゆる表面焼き処理を実施してもよい。
【００２７】
本実施形態によれば、摩擦材組成物として好ましい以下のような特性が得られる。
１．大エネルギー、高周波の振動に対しても、小エネルギー、低周波の振動に対しても
摩擦係数（動摩擦係数）μが高く、安定性が確保できる。さらに、摩耗量が少なく、耐ノイズ性、耐食性が高い。
２．適度な剛性を有し、高い面圧に耐える。
３．固体潤滑材と硬質粒子の体積比を制御することで、耐摩耗性と耐ノイズ性が一層高まる。
４．摩擦調整成分として融点が６００℃以下のものを含有しないことにより、摩擦係数μ及びその安定性は一層高まる。
【００２８】
このような特性を有する本発明の摩擦材組成物を、例えば中高層構造物の制震用摩擦ダンパー装置の摩擦材組成物として用いた場合、地震などの高エネルギー、高周波の振動に対して必要な安定した摩擦係数（動摩擦係数）μを有し、適度な剛性を有し、高い面圧に耐え、大エネルギーの摺動に対しても摩耗量が少ない。さらに、強風時などの低エネルギー、低周波の振動に対しても十分な耐摩耗性や耐ノイズ性を有する。また、製造法も簡便であり、製造コストも低いため、産業上非常に有益である。また、本発明の摩擦材組成物は、制震用摩擦ダンパー装置の摩擦材以外の摺動用部材にも適用し得る。
【実施例】
【００２９】
以下、本発明の一実施例を比較例とともに説明する。本実施例では、有機繊維（商品名「ケブラー繊維」：デュポン社製：「ケブラー」は登録商標）、セラミック繊維、金属繊維（銅繊維）、結合成分（フェノール樹脂）、及び摩擦調整成分を後述する配合率で配合し、摩擦材組成物を得た。
【００３０】
なお、摩擦材の作製は、先ず原料をブレンダで十分均一に混合した後、粉末状混合物を予備成型金型に投入し、常温下、圧力約４０ＭＰａで約５秒間加圧し、予備成型物を形成する。次いで熱成型金型にセットし、加圧圧力５０ＭＰａ、温度１５０℃で７分間熱成型する。これを更に２５０℃で３時間処理することで、ダンパー用摩擦材組成物を得る。また、上部ガスバーナー式輻射型表面焼き装置によって、表面焼きを実施する。
【００３１】
〔動的載荷試験〕
上記手順に従って作製された摩擦材組成物のサンプルと、中板（摩擦材に接触する相手部材に相当）とを用いて、動的載荷試験を実施した結果を以下に示す。
【００３２】
なお、この動的載荷試験には、図１に示すように、アクチュエータ１の駆動力によって中板２を高速で往復動させ、固定された試験片（サンプル）３に対して摺動させる機能を有する周知の高速載荷試験機１０を使用した。
【００３３】
試験条件は、以下の通りである。なお、地震時と強風時の振動を想定して、周波数は０．１Ｈｚと３Ｈｚの２種とした。
摩擦材：実施例、比較例
中板：ステンレス板（ＳＵＳ３０４，６ｍｍ厚）
摩擦断面：１４０×７０ｍｍ
平均面圧：１６２ｋｇ／ｃｍ2
ボルト軸力：８．０トン
載荷周波数：０．１Ｈｚ、３Ｈｚ
載荷振幅：±３０ｍｍ
載荷波形：ｓｉｎ波
載荷回数：５サイクル×８回
測定項目：摩擦係数（動摩擦係数）μ・摩擦係数μの変化・摩耗量（試験前後の摩擦材の厚み変化量）
【００３４】
〔試験結果に基づく考察〕
図２に示す表（以下、表１という）は、摩擦材組成物として、本発明の一実施例であるサンプルと、比較例であるサンプルとの間にみられる特性の相違を示すものである。
【００３５】
表１において示す、符号「ａ」〜「ｌ」は、本発明の一実施例に係る摩擦材組成物のサンプル（実施例：有機繊維、セラミック繊維及び金属繊維、摩擦調整材の配合率が本発明の適用範囲内であるもの）である。また、符号「１」〜「９」は、比較例のサンプル（繊維配合率、摩擦調整成分が本発明の適用範囲外であるもの）である。なお、実施例及び比較例を含め、表１中の全てのサンプルは、融点または軟化点が６００℃以下の摩擦調整成分（例えばカシューダスト等）を含まない。融点あるいは軟化点が６００℃以下のものを含むと、制震時の発熱によって変性し、摩擦係数等が変わってしまうためである。表１において示す、「繊維類」、「繊維の合計量」、摩擦調整材」、「グラファイト」、「フェノール樹脂」、「その他」で示す項目に書かれた数値が、摩擦材組成物の全体積に占める割合を百分率で示したもの（すなわち、摩擦材に対する体積％で示したもの）である。表１において、「実施例」と示した摩擦材（符号「ａ」〜「ｌ」）は、各成分の配合率が本発明の要件を全て満たしている。これに対し、「比較例」と示した摩擦材（符号「１」〜「９」）は、何れか一以上の成分について、配合率が本発明の要件を満たしていない。すなわち、比較例「１」「２」であれば、有機繊維（本発明でいう、耐熱性繊維に相当する）が「２体積％以上２０体積％以下」という本願発明の要件を満たしていない。また、比較例「２」〜「４」、「７」であれば、セラミック繊維が「５体積％以上２０体積％以下」という本願発明の要件を満たしていない。また、比較例「５」、「６」であれば、金属繊維が「５体積％以上２５体積％以下」という本願発明の要件を満たしていない。また、比較例「８」であれば、繊維材が「１５体積％以上４５体積％以下」という本願発明の要件を満たしていないし、グラファイト（本発明でいう、固体潤滑材に相当する）が「２体積％以上２０体積％以下」という本願発明の要件を満たしていない。また、比較例「９」であれば、摩擦調整材の合計が１８体積％であるから、「２体積％以上１５体積％以下」という本願発明の要件を満たしていない。
【００３６】
図３は、表１中に示したサンプルのうち２つについて、上記試験における高速載荷試験機１０の作動中に観測された摩擦係数μの変化を示したものである。なお、図３（ａ）は表１の実施例「ｆ」、図３（ｂ）は実施例「７」に関するものである。高速載荷試験機１０でｓｉｎ波の載荷波形をサンプルに与えると、図３の（ａ）実施例「ｆ」と（ｂ）比較例「７」とを比較すると判るように、本願発明の要件を満たす実施例「ｆ」が、本願発明の要件を満たさない比較例「７」に比べ、すべり係数にバラつきがなく安定しており、且つすべり係数自体が大きいことが判る。
【００３７】
表１中に示す「摩擦係数の安定性」は、図３に現れるような摩擦係数μの変動幅に基づいて各サンプル毎に測定したものである。具体的には、往動時及び復動時に観測された摩擦係数の変動幅が「０．０５」未満であった場合、そのサンプルの摩擦係数μの安定性は「○」であると判定した。一方、往動時及び復動時に観測された摩擦係数μの変動幅が「０．０５」以上であった場合、そのサンプルの摩擦係数μの安定性は「×」であると判定した。また、試験実施によるサンプルの摩耗量が「１００μｍ」未満である場合にはそのサンプルの摩耗量は「小」であると判定し、摩耗量が「１００μｍ」以上である場合にはそのサンプルの摩耗量は「大」であると判定した。
【００３８】
表１及び図３に示すように、実施例及び比較例を比べると、各実施例は摩擦係数が高く、しかも安定しており（変動幅が小さい）、耐摩耗性や耐ノイズ性も優れているのに対し、各比較例は摩擦係数μが低いか、その変動幅が大きいか、或いはノイズの発生または熱成形時に割れが発生していることが判る。
【００３９】
例えば、耐熱有機繊維の体積％に着目すると、２体積％である実施例「ｆ」や「ｌ」は成形時の割れが無いのに対し、１体積％である比較例「２」は成形時に割れている。このことから、耐熱有機繊維が２体積％以上だと、成形性が確保されることが判る。また、２０体積％である実施例「ｅ」は成形時の割れが無く磨耗量も小さいのに対し、２２体積％である比較例「１」や２５体積％である比較例「５」は成形時に割れたり摩耗量が大きくなったりする。このことから、耐熱有機繊維が２０体積％を超えると、混合時の均一性等が失われることで割れやすくなったり摩耗しやすくなったりすることが判る。
【００４０】
また、セラミック繊維の体積％に着目すると、５体積％である実施例「ｇ」や「ｈ」は摩擦係数が「０．３１」あるいは「０．３０」であるのに対し、３体積％である比較例「３」は摩擦係数が「０．２１」と低い。このことから、セラミック繊維が５体積％以上だと、摩擦係数が有意に高くなることが判る。また、２０体積％である比較例「ｊ」は摩耗量が小さいのに対し、２５体積％である比較例「４」は摩擦量が大きい。このことから、セラミック繊維が２０体積％を超える辺りで耐摩耗性が低下し始めることが判る。
【００４１】
また、金属繊維の体積％に着目すると、５体積％である実施例「ｄ」は摩耗量が小さいのに対し、４体積％である比較例「５」は摩耗量が大きい。このことから、金属繊維が５体積％以上だと、摩耗量が小さくなることが判る。また、２５体積％である実施例「ｇ」は成形時の割れが無いのに対し、２８体積％である比較例「６」は成形時に割れている。このことから、金属繊維が２５体積％以下だと、成形時のひび割れを抑制することが可能であることが判る。
【００４２】
また、繊維成分全体の体積％に着目すると、１５体積％である実施例「ｆ」は均一性が確保されることにより成形時に割れが無いのに対し、１３体積％である比較例「８」は均一性が確保されないことにより成形時に割れている。このことから、繊維成分が１５体積％以上だと成形時に割れないことが判る。また、４５体積％である実施例「ｉ」は成形時に割れていないのに対し、４９体積％である比較例「４」は成形時に割れている。よって、繊維成分が４５体積％以下だと成形時に割れないことが判る。なお、４５体積％以下である比較例「２」や「５」等でもひび割れが生じているが、これは、耐熱有機繊維が２体積％以上２０体積％以下でないことによるものと考えられる。
【００４３】
また、モース硬度について着目すると、モース硬度７．５よりも大きい硬質粒子の摩擦調整材を含むサンプル、すなわち、比較例「２」「３」「７」「８」は全て相手材を攻撃して大きいノイズを発生していることから、摩擦調整材はモース硬度７．５以下の硬質粒子の摩擦調整材であることが望ましいことが判る。また、モース硬度７．５以下の硬質粒子からなる摩擦調整材で組成された摩擦材であっても、２体積％である実施例「ｃ」は摩擦係数が０．３２であるのに対し、１体積％である比較例「４」は摩擦係数が０．１２と低い。このことから、硬質粒子は２体積％以上であると摩擦作用が向上することが判る。また、１５体積％である実施例「ｉ」はノイズが小さいのに対し、１６体積％である比較例「１」はノイズが大きいことから、１５体積％以下だと相手材への攻撃が抑制されてノイズが小さくなることが判る。
【００４４】
また、固体潤滑材の体積％について着目すると、２体積％である実施例「ｋ」は摩耗量が小さく、ノイズも小さいことから有意な潤滑効果を発揮していることが推察されるのに対し、１体積％である比較例「１」はノイズが小さいものの摩耗量が大きいことから、有意な潤滑効果が発揮されていないと推察される。このことから、固体潤滑材が２体積％以上の場合に有意な潤滑効果が発揮されることが判る。また、１５体積％である実施例「ａ」「ｉ」は摩擦係数が何れも「０．２８」であるのに対し、２０体積％である比較例「３」は摩擦係数が「０．２１」と低いことから、１５体積％を超える辺りで摩擦係数が低下し始めることが判る。
【００４５】
図４に示す表（以下、表２という）は、摩擦材組成物の摩擦調整材のうち、固体潤滑材とモース硬度が７．５以下の硬質粒子の体積比が０．５以上４．０以下（すなわち、本発明の適用範囲内である）のサンプル（実施例）と、体積比が０．５未満もしくは４．０を超える（本発明の適用範囲外である）サンプル（比較例）との間にみられる特性の相違を示したものである。摩擦係数の安定性等の判定条件は、表１の場合と同様である。表２に示すように、実施例「ｍ」「ｎ」「ｏ」が何れも固体潤滑材と硬質粒子の体積比（表２の「体積比」）が「０．５以上４．０以下」の要件を満たしているのに対し、比較例「１０」「１１」はこの要件を満たしていない。また、比較例「１２」は、体積比がこの要件を満たしているが、グラファイトの平均粒径が２５０μmとなっており、「１μｍ以上２００μｍ未満」の要件を満たしていない。なお、比較例「１１」に至っては、固体潤滑材が２４体積％であるため、２体積％以上２０体積％以下という要件も満たしていない。
【００４６】
表２から判るように、実施例「ｍ」「ｎ」「ｏ」に比べると、比較例「１０」「１１」「１２」は摩擦係数μが低いか、摩擦係数の安定性が悪いか、ノイズの発生がある。
【００４７】
例えば、体積比０．５０の実施例「ｎ」は摩擦係数０．３１と十分な摩擦係数を発揮しつつノイズゼロを実現しているのに対し、体積比０．２５の比較例「１０」はノイズが大きい。このことから、体積比０．５以上で有意な耐ノイズ性を発揮することが判る。また、体積比４．０の実施例「ｍ」は相手材への攻撃を抑えてノイズゼロを実現しつつ、十分な摩擦係数で制震効果を発揮するのに対し、体積比４．８０の比較例「１１」は、耐ノイズ性は良いものの潤滑性が良すぎるために摩擦係数が０．２８と極めて低く、十分な制震効果が発揮できないことが判る。なお、グラファイトの平均粒径が２５０μmの比較例「１２」は、平均粒径が２００μｍ未満であるその他のサンプルに比べると、ノイズが発生し且つ摩耗量も大きいことが判る。
【００４８】
図５に示す表（以下、表３という）は、摩擦材組成物として、低融点（または低軟化点）摩擦調整成分を含有しないサンプル（実施例）と、低融点（または軟化点）摩擦調整成分（例えばレジンダスト、ゴムダスト等）を含有するサンプル（比較例）とを比較したものである。摩擦係数の安定性等の判定条件は、表１の場合と同様である。高速載荷試験機１０でこれらのサンプルを試験した結果、表３に示すように、低融点（または軟化点）の摩擦調整成分を含まないサンプル（実施例）は、低融点の摩擦調整成分を含むサンプル（比較例）に比べて、摩擦係数μが高く、摩擦係数μの安定性も高いことが判る。
【００４９】
以上、上記各実施例によれば、強風時の振動を想定した０．１Ｈｚの振動や地震時の振動を想定した３Ｈｚの振動において、比較例に比べて、高く安定した摩擦係数、及び耐摩耗性を発揮し、且つ耐ノイズ性を兼ね備えていることが判る。また、粘弾性材料を用いていないため、ゴムダストやレジンダスト等を含むものに比べて、極めて優位な耐食性能を発揮することが可能である。また、複数種類のダンパー等を組み合わせたような複雑な構成の制震システムに比べ、製造法も簡単であり、低コストなため産業上非常に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】高速載荷試験機の概略構成図。
【図２】実施例と比較例の特性を比較した表。
【図３】動的載荷試験の観測結果（中板に対する摩擦材組成物の摩擦係数の変化）を示すグラフ。
【図４】実施例と比較例の特性を比較した表（固体潤滑材と硬質粒子の体積比の比較）。
【図５】実施例と比較例の特性を比較した表（ゴムダスト、レジンダストを含むものと含まないものとの比較）。
【符号の説明】
【００５１】
１  アクチュエータ
２  中板（ステンレス板）
３  摩擦材組成物の試験片（サンプル）
１０  高速載荷試験機
【図１】
2010006957.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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