(57)【要約】【課題】高い摩擦係数と優れた耐摩耗性および耐熱性とをバランス良く備え、ブレーキライニングやクラッチフェーシングなどとして好適な湿式摩擦材を提供する。【解決手段】繊維成分３０〜５５重量％とフィラー成分４５〜７０重量％とからなる抄紙体に熱硬化性樹脂を含浸し、加熱硬化した湿式摩擦材において、抄紙体中の繊維成分がフィブリル化した天然有機繊維を２０〜４０重量％含み、フィブリル化した合成有機繊維を１〜１５重量％含む成分からなり、抄紙体中のフィラー成分がカシューダスト５〜２０重量％、黒鉛粉末１０〜３０重量％、珪藻土１０〜４０重量％を含む成分からなることを特徴とする湿式摩擦材。摩擦材中の硬化樹脂量の重量割合は２５〜４５重量％であることが好ましい。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維成分３０〜５５重量％とフィラー成分４５〜７０重量％とからなる抄紙体に熱硬化性樹脂を含浸し、加熱硬化した湿式摩擦材において、抄紙体中の繊維成分がフィブリル化した天然有機繊維を２０〜４０重量％含み、フィブリル化した合成有機繊維を１〜１５重量％含む成分からなり、抄紙体中のフィラー成分がカシューダスト５〜２０重量％、黒鉛粉末１０〜３０重量％、珪藻土１０〜４０重量％を含む成分からなることを特徴とする湿式摩擦材。
【請求項２】
摩擦材中の硬化樹脂量の重量割合が２５〜４５％である、請求項１記載の湿式摩擦材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高い摩擦係数と優れた耐摩耗性および耐熱性とをバランス良く併有し、ブレーキライニングやクラッチフェーシングなどとして好適な、ペーパー系の湿式摩擦材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
相対する摩擦面間に潤滑油などの油液が介在する状態で使用される湿式摩擦材は、ブレーキライニングやクラッチフェーシングなどとして使用されており、従来からペーパー系、ゴム系、焼結金属系など各種の摩擦材料が知られている。近年、これらの摩擦材に要求される摩擦性能はますます高度化し、摩擦係数、耐摩耗性、耐熱性などのいずれにも優れた特性を有する摩擦材の開発が要望されている。
【０００３】
このうち、ペーパー系摩擦材は繊維成分とフィラー成分とを配合して抄紙を行い、抄紙体に結合材として熱硬化性樹脂を含浸したのち、樹脂成分を加熱硬化して一体化したものであり、比較的安価で大量生産に向いており、しかも高い摩擦係数を有しているため、湿式摩擦材として広く有用されている。
【０００４】
繊維成分としては、従来からリンターパルプなどのパルプ類、アラミド繊維、ポリアミド繊維、フェノール繊維、レーヨン繊維などの有機繊維が有用されており、例えば、特許文献１には特定の構造単位を有する芳香族ポリアミド繊維から得た繊維を用いる摩擦材が開示されている。
【０００５】
また、耐熱性、耐摩耗性の向上した湿式摩擦材として、特許文献２には基材繊維と、添加剤の混合物を抄紙した抄紙体に結合剤を含浸させて硬化して形成される湿式摩擦材であって、該基材繊維中にはフィブリル化した熱可塑性繊維と芳香族ポリアミド繊維とを含み、該フィブリル化した熱可塑性繊維と該芳香族ポリアミド繊維とが重量比で１：１０〜３：１０の割合で含まれていることを特徴とする湿式摩擦材が、特許文献３には無機繊維からなる繊維基材と、フィブリル化有機繊維とを含む抄紙体に熱硬化性樹脂を含浸し、加熱硬化した湿式摩擦材が開示されている。
【０００６】
特許文献４には抄紙体が、セルロースパルプ、充填材に加え、２５０〜４４０ｍｌにろ水度を調整したアラミドパルプをパルプ総量のうち３０〜８０重量％含み、摩擦調整材として筒部が網目状の円筒形で平均長さが４〜６μｍの珪藻土を含ませた湿式ペーパー摩擦材が開示されている。
【０００７】
更に、結合樹脂を特定するものとして、特許文献５にはフェノール樹脂（Ａ）と、一分子中に２個以上のメタリル基を含有するフェノール化合物（Ｂ）とポリマレイミド化合物（Ｃ）を必須成分として含有する熱硬化性樹脂組成物が、特許文献６には樹脂結合剤がｐ−ノニルフェノールで変性したフェノール樹脂である湿式摩擦材が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開昭５７−８５８７７号公報
【特許文献２】
特開平４−３３９８８８号公報
【特許文献３】
特開平７−１８０９４号公報
【特許文献４】
特開２０００−２６８３７号公報
【特許文献５】
特開平１１−３１０６８７号公報
【特許文献６】
特開２０００−６３８０３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、特殊な原料系を用いたり、特殊な処理を施すことなく、従来から使用されてきた原料系を用いて、その配合量比を変えて摩擦特性との関連を追求した結果、特定の配合量比の場合には摩擦特性が大幅に改善されることを確認した。
【００１０】
すなわち、本発明はこの知見に基づいて開発されたもので、その目的は高い摩擦係数と優れた耐摩耗性および耐熱性とをバランス良く備え、例えば、車両のエンジン出力アップや車両重量の増加などによる摩擦材に対する負荷の増大する使用条件下にも対応し得る摩擦特性の優れた湿式摩擦材を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明の湿式摩擦材は、繊維成分３０〜５５重量％とフィラー成分４５〜７０重量％とからなる抄紙体に熱硬化性樹脂を含浸し、加熱硬化した湿式摩擦材において、抄紙体中の繊維成分がフィブリル化した天然有機繊維を２０〜４０重量％含み、フィブリル化した合成有機繊維を１〜１５重量％含む成分からなり、抄紙体中のフィラー成分がカシューダスト５〜２０重量％、黒鉛粉末１０〜３０重量％、珪藻土１０〜４０重量％を含む成分からなることを特徴とする。
【００１２】
また、熱硬化性樹脂の含浸量は、熱硬化性樹脂を加熱硬化した湿式摩擦材中の硬化樹脂量の重量割合が２５〜４５％の範囲に設定される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の湿式摩擦材を構成する抄紙体の骨格をなす繊維成分としては、フィブリル化した天然有機繊維およびフィブリル化した合成有機繊維が用いられる。フィブリル化した天然有機繊維としてはリンターパルプが、フィブリル化した合成有機繊維としてはアラミド繊維、ポリアミド繊維、フェノール繊維、アクリル繊維などが例示される。
【００１４】
これらの繊維成分としてフィブリル化繊維を用いるのは、抄紙体の強度向上を図るためである。また、コスト的には天然有機繊維のみを使用することが有利ではあるが、耐摩耗性や耐熱性が劣るため、合成有機繊維との混合混抄体が使用される。
【００１５】
摩擦調整材として機能するフィラー成分としてはカシューダスト、黒鉛粉末および珪藻土を必須成分として使用する。抄紙体は、これらの繊維成分とフィラー成分を繊維成分が３０〜５５重量％、フィラー成分が４５〜７０重量％との割合となるように形成される。
【００１６】
繊維成分が３０重量％を下回り、フィラー成分が７０重量％を越えると、抄紙体の骨格となる繊維成分が少なくなるために、抄紙体の強度が不足する。一方、繊維成分が５５重量％を越え、フィラー成分が４５重量％を下回ると、摩擦材とした場合に耐摩耗性や耐久性などの摩擦特性が低下する。
【００１７】
抄紙体中の繊維成分は３０〜５５重量％であるが、その内フィブリル化した天然有機繊維を２０〜４０重量％含み、フィブリル化した合成有機繊維を１〜１５重量％含む成分に設定する。合成有機繊維は天然有機繊維に比べて耐摩耗性および耐熱性に優れているが、合成有機繊維の割合が大きくなるとコスト的に不利となるばかりでなく、摩擦係数の低下を招くことになる。そこで、最適な合成有機繊維の量比として実験結果から１〜１５重量％の範囲に設定する。
【００１８】
なお、繊維成分としてはフィブリル化した天然有機繊維およびフィブリル化した合成有機繊維を必須成分とするが、摩擦材の機械的強度の向上を図るためにガラス繊維、カーボン繊維、セラミック繊維などの無機繊維を加えることも可能である。
【００１９】
抄紙体を構成する他の成分であるフィラー成分にはカシューダスト、黒鉛粉末および珪藻土が使用される。カシューダストは多いほど摩擦係数が大きくなり、摩耗特性は改善されるが、耐熱性が低下する。黒鉛粉末は多いほど摩擦係数が小さくなり、摩耗特性は低下するが、耐熱性は向上する。また、珪藻土は多いほど摩擦係数が大きくなり、摩耗特性は改善されるが、多過ぎるとかえって摩擦係数が低下してくる。
【００２０】
このようにカシューダスト、黒鉛粉末、珪藻土には摩擦材のフィラー成分として一長一短がある。そこで、摩擦係数、耐摩耗性および耐熱性などを高度にバランスよく付与する最適な組合せ範囲として実験的に確認して、抄紙体中のフィラー成分としてカシューダスト５〜２０重量％、黒鉛粉末１０〜３０重量％、珪藻土１０〜４０重量％を含む成分に設定する。なお、フィラー成分としてはカシューダスト、黒鉛粉末および珪藻土を必須成分とするが、コークス、マイカ、バーミキュライト、二硫化モリブデン、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、酸化鉄、シリカなどの無機質粉末、フッ素樹脂粉末、熱硬化性樹脂粉末などの有機質粉末を添加してもよい。
【００２１】
本発明の湿式摩擦材は、これらの繊維成分とフィラー成分とからなる抄紙体に熱硬化性樹脂を含浸して加熱し、樹脂成分を硬化して一体化したものである。熱硬化性樹脂にはフェノール系樹脂、フラン系樹脂、エポキシ系樹脂、イミド系樹脂、メラミン系樹脂、これらの混合樹脂などの樹脂類が用いられるが、摩擦材として適度な柔軟性と耐熱性とを両立させることができるエポキシ変性フェノール樹脂が好ましい。
【００２２】
熱硬化性樹脂による結合一体化は、シート成形体に熱硬化性樹脂液を塗布、浸漬などの常用の手段により含浸して乾燥したのち、例えば１０℃／ｈｒ以下の昇温速度で１５０〜３００℃程度の温度に加熱し、適宜時間保持して硬化することにより行われる。なお、熱硬化性樹脂を均一に含浸するために、熱硬化性樹脂をアルコール系やエーテル系などの適宜な有機溶媒に溶解し、低粘度に調整した熱硬化性樹脂溶液を含浸したのち加熱乾燥して有機溶媒を除去する方法により、熱硬化性樹脂を含浸することもできる。
【００２３】
この場合、熱硬化性樹脂量は、抄紙体に熱硬化性樹脂を含浸し、加熱硬化して結合一体化した摩擦材中の硬化樹脂量として、その重量割合が２５〜４５％に設定される。硬化樹脂量の重量割合が２５％未満では摩擦材の強度が不足し、４５％を越えると摩擦特性が低下するためである。
【００２４】
このように本発明の湿式摩擦材は、繊維成分としてフィブリル化した天然有機繊維とフィブリル化した合成有機繊維とを必須の成分として、また、フィラー成分としてカシューダスト、黒鉛粉末、珪藻土を必須の成分として、それぞれ特定の量比に設定し、更に、これらの繊維成分とフィラー成分とを特定の量比に設定した抄紙体を熱硬化性樹脂により結合一体化したものであり、その結果、各成分の有する機能およびそれらの機能が相乗的に作用して、摩擦係数、耐摩耗性および耐熱性とをバランス良く備えた、摩擦特性に優れた湿式摩擦材を提供することが可能となる。
【００２５】
この湿式摩擦材は、常法にしたがって打ち抜き加工や切断加工などにより所定形状の摩擦ライニングに裁断加工され、次いで鉄板などの金属支持板に熱圧接合されて、湿式摩擦材料が得られる。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を比較例と対比して具体的に説明する。
【００２７】
実施例１〜５、比較例１〜４
抄紙用の繊維成分のうちフィブリル化した天然有機繊維として直径２０μｍ、長さ３ｍｍのリンターパルプを、フィブリル化した合成有機繊維として直径１２μｍ、長さ１．５ｍｍのアラミド繊維およびカイノール繊維を用い、また、フィラー成分としてカシューダスト（粒径５０〜２００μｍ）、黒鉛粉末（粒径５０〜２００μｍ）、珪藻土（粒径１〜１０μｍ）を用いた。
【００２８】
これらの繊維成分およびフィラー成分を混合比を変えて水中に入れて攪拌混合し、均一な分散液を調製して、抄紙装置により抄紙した。次いで、圧搾したのち乾燥して抄紙体を作製し、更に、外径２１５ｍｍ、内径１８１ｍｍ、厚さ１ｍｍのリング状に打ち抜き加工した。
【００２９】
このリング状抄紙体を、エポキシ変性フェノール樹脂液をエタノールに溶解した溶液中に浸漬した。この場合、溶液中のエポキシ変性フェノール樹脂濃度および浸漬時間を変えて、含浸樹脂量を調整した。次いで、リング状抄紙体を取り出し、乾燥してエタノールを除去したのち、２００℃の温度に１０分間保持して樹脂を硬化した。このようにして、繊維成分、フィラー成分の各成分の割合が異なり、更に、硬化樹脂量の割合が異なる湿式摩擦材を製造した。表１に、これらの湿式摩擦材の成分および組成を示した。
【００３０】
【表１】
2004256560.tif 000002
【００３１】
次に、ショットブラストした鋼板の両面に接着剤としてフェノール樹脂液を塗布した芯金に、これらの湿式摩擦材を熱圧接合し、次いで、研磨加工および溝加工を行って、摩擦板を得た。
【００３２】
これらの摩擦板について、下記の条件で摩擦試験を行って、
▲１▼１０００サイクルでの動摩擦係数と１００００サイクルでの動摩擦係数を測定した。
▲２▼１００００サイクルでの摩耗量を測定した。
▲３▼１００００サイクルでの摩擦板の欠けの状況を観察した。
【００３３】
摩擦試験条件：
試験機；        イナーシャストップタイプの慣性型試験機
試験用摩擦板；  ２枚（φ２１５×φ１８１×３ｔ）
相手板；        ３枚
摩擦面数；      ４面
有効半径；      ０．０９９ｍ
試験周速；      １７．３ｍ／ｓ
回転数；        １６７０ｒｐｍ
面圧；          ０．９５ＭＰａ
イナーシャ；    ５．５４ｋｇ・ｍ２  
試験潤滑油量；  ３．４ｌ／ｍｉｎ（８ｍｌ／（ｃｍ２／ｍｉｎ）  ）
試験油温度；    １００±１０℃
潤滑油種；      ディーゼルエンジン油
サイクルタイム；３０ｓｅｃ
【００３４】
得られた結果を、表２に示した。
【００３５】
【表２】
2004256560.tif 000003
【００３６】
表１、２の結果から、本発明の湿式摩擦材を用いた実施例の摩擦板は、比較例の摩擦板に比べて動摩擦係数が高く、１００００サイクルの試験後にも低下が少なく、高いレベルを維持している。また、実施例の摩擦板は１００００サイクル試験後の摩耗量も少なく、摩擦板の欠けも認められなかった。
【００３７】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明の湿式摩擦材によれば、抄紙体を形成する繊維成分とフィラー成分の量比を特定するとともに、繊維成分としてフィブリル化した天然有機繊維と合成有機繊維を必須成分としてその量比を特定し、また、フィラー成分としてカシューダスト、黒鉛粉末、珪藻土を必須成分としてその量比を特定し、更に、摩擦材中の硬化樹脂量を特定することにより、高い摩擦係数と優れた耐摩耗性および耐熱性とをバランス良く備え、摩擦材に対する負荷の増大する使用条件下にも対応し得る摩擦特性の優れた湿式摩擦材を提供することが可能となる。