(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材、樹脂、およびゴム材を主成分とする乾式摩擦材において、多孔性炭素材料を含有し、該多孔性炭素材料は、油を抽出した脱脂糠とフェノール樹脂との混合物を窒素雰囲気中で３００〜５００℃で炭化焼成後、ガラス化させたものであることを特徴とする乾式摩擦材。
【請求項２】
多孔性炭素材料の含有量が摩擦材全量に対して１〜３０重量％である請求項１記載の乾式摩擦材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車、産業機械等のクラッチフェーシングやブレーキ等に使用される乾式摩擦材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
乾式摩擦材である自動車のクラッチフェーシングは、ガラス繊維等を基材として、この基材にフェノール系樹脂などの熱硬化性樹脂、ゴム材などを付着させ、次いでこれを予備成形し、これを金型で加熱加圧して製造される。
【０００３】
バインダとしてフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂を用いることにより、耐熱性や高強度が得られ高温時の強度や高回転継合時の耐摩耗性が向上する。しかし樹脂では基材への含浸時の粘度が低いことから摩擦調整材などを配合しにくく、高回転継合時の摩擦係数（μ）が小さくなる場合がある。一方、ゴムをバインダとすれば、粘度が高く摩擦調整材などを容易に配合することができるという利点があるが、高温時の強度や高回転継合時の耐摩耗性が低いという問題が生じる場合もある。
【０００４】
従って、従来のクラッチフェーシングでは、バインダに樹脂とゴムとを併用することで両者を補い合っていた。しかし、こうして成形されたクラッチフェーシングは、高回転、高温で使用されると、熱劣化による母材強度の低下から摩耗が大幅に増加して、摩擦係数（μ）が低下してしまうこともあるため、高速車両（スポーツカー等）へ使用する条件等が制限されるという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、高回転、高温の条件下においても、耐摩耗性が良く、高摩擦係数（μ）を維持できる乾式摩擦材を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、摩擦材に多孔性炭素材料を配合すると、高回転、高温域条件下における耐摩耗性を向上させられることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明は、基材、樹脂、およびゴム材を主成分とする乾式摩擦材において、多孔性炭素材料を含有することを特徴とする乾式摩擦材である。
また、本発明は、多孔性炭素材料の含有量が摩擦材全量に対して、１〜３０重量％である前記乾式摩擦材である。
【０００８】
更に、本発明は、多孔性炭素材料が硬質多孔性炭素材料である前記乾式摩擦材である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の摩擦材は、基材、樹脂、およびゴム材を主成分とする乾式摩擦材において、多孔性炭素材料を含有することを特徴とする乾式摩擦材である。まずはじめに、本発明の乾式摩擦材が含有する多孔性炭材料について説明する。
【００１０】
本発明で用いられる多孔性炭素材料は、炭素を含有する、多孔性の材料をいう。
本発明の多孔性炭素は炭素のみから構成されていても良いし、炭素を主成分として炭素以外の物質を含んでいても良い。ここで、炭素の含有量は、１〜３０重量％の範囲であるのが好ましい。
【００１１】
多孔性とは、固体の内部又は表面に多数の小さな空隙をもつ状態をいう。多孔性炭素材料の気孔率は、継合時に発生した気体の流動をスムーズにするという点と摩擦材の強度を維持するという点を考慮すると、１５〜５０％の範囲であるのが好ましく、１５〜３０％の範囲であるのが更に好ましい。ここで、気孔率とは、多孔性炭素材料の全容積に対する気孔（空隙）の容積の百分率をいう。
【００１２】
また、本発明の多孔性炭素材料は、硬質多孔性炭素であることが好ましい。
ここで、硬質とは、炭素材料の強度が高いことをいい、ビッカース硬度が平均で１００Ｈｖ以上かまたは圧縮強度が１０ＭＰａ以上のものをいう。圧縮強度は摩擦材の耐摩耗性等と摩擦材の相手材料の摩耗性等を考慮すると、４０〜１００ＭＰａの範囲、また、ビッカース硬度は２００〜２０００Ｈｖの範囲であることが好ましい。
【００１３】
また、多孔性炭素材料の粒径が、好ましくは、６０〜３２０メッシュの範囲、より好ましくは、６０〜２００メッシュの範囲の粒度分布を有するものが用いられる。
【００１４】
具体的には、
密度：１．２５（ｇ／ｃｍ3）、
ビッカース硬度：２００〜２０００Ｈｖ（平均４００Ｈｖ）、
圧縮強度：４０〜１００ＭＰａ（平均７５ＭＰａ）、
ヤング率  ３０００Ｍｐａ、
気孔率が１５〜５０％、
の硬質多孔性炭素が例示できる。
【００１５】
このような硬質多孔性炭素は、有機系樹脂を含んだ炭素原料を窒素雰囲気中で３００〜５００℃で炭化焼成後、ガラス化させることにより製造できる（特開平１０−１０１４５３号公報）。
【００１６】
本発明の摩擦材における多孔性炭素材料の含有量は、耐摩耗性の点から、摩擦材全量に対して、１〜３０重量％の範囲であるのが好ましく、バースト強度と高摩擦係数（μ）を維持するという点も考慮すると、１〜１０重量％の範囲が更に好ましい。
【００１７】
多孔性炭素材料は窒素ガス中で、３００〜１１００℃域にて焼成されるので、耐熱性が高く分解されにくいため、多孔性炭素材料を含む摩擦材は高温条件においても強度を保持することができると考えられる。また、炭素材料であるため潤滑効果が高く、多孔性炭素材料を含む摩擦材は高回転、高温域においても耐摩耗性に優れると考えられる。従って、耐熱性があり、潤滑効果が高い多孔性炭素材料を摩擦材に配合することで、摩擦材の強度を保持でき、耐摩耗性等の耐久性を良くすることができると考えられる。
【００１８】
また、本発明の摩擦材に用いる基材としては、ガラスロービング、ガラス繊維、炭素繊維、ロックウールなどの無機繊維、銅線、真鍮線等の金属繊維、芳香族ポリアミド繊維、レーヨン、アクリロニトリル繊維などの有機繊維から種々選択して用いることができる。基材の形状はヤーン状、ロービング状、フェルト状、リボン状または紐状などのいずれでもよく、上記繊維の長繊維または短繊維から形成されたものを用いることができる。これらの基材は、１又は２種以上組み合わせて使用することができる。基材の強度の点からは、２種以上の基材を組みあわせて使用するのが好ましく、ガラス繊維等に、銅線、真鍮線等の金属繊維を併用して使用するのが更に好ましい。そして、基材の含有量は、摩擦材全量に対して、２０〜５０重量％の範囲であるのが好ましく、２５〜４０重量％の範囲が更に好ましい。また、摩擦材の強度を高めるという点から銅等の金属線の含有量は、摩擦材全量に対して１〜１０重量％の範囲であるのが好ましい。
【００１９】
また、本発明の摩擦材に用いる樹脂としては、フェノール樹脂、メラミン樹脂、フタレート樹脂、各種変成フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂等を利用できる。このうち、好ましくは各種の変成フェノール樹脂が用いられる。これらの樹脂は、１又は２種以上組み合わせて使用することができる。そして、樹脂の含有量は、摩擦材全量に対して、５〜３０重量％の範囲であるのが好ましく、５〜１５重量％の範囲が更に好ましい。
【００２０】
更に、本発明の摩擦材に用いるゴム材としては、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリル・ブタジエンゴム（ＮＢＲ）等の各種の合成ゴム及び天然ゴムが用いられる。これらのゴムは１又は２種以上組み合わせて使用することができる。ゴム材はこれらのゴムを単独で使用してもよいし、加硫剤・加硫促進剤を併用してもよい。加硫剤としては、硫黄、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、過酸化物、ジニトロベンゼンなどが例示できる。また、加硫促進剤としては、チアゾール系促進剤、ポリアミン系促進剤などが例示できる。そして、ゴムの含有量は、所定の摩擦係数を維持しクラッチフェーシングとして機能させるため、摩擦材全量に対して、５〜４０重量％の範囲であるのが好ましく、７〜２０重量％の範囲が更に好ましい。また、ゴムの強度等を高めるため、加硫剤・加硫促進剤含有量は、摩擦材全量に対して１〜２０重量％の範囲であるのが好ましい。
【００２１】
本発明の摩擦材には、任意添加材として、クレー、タルク、グラファイト、カシューダスト、硫酸バリウムなどの摩擦調整材を配合することもできる。摩擦調整材を加える場合、摩擦調整材を１又は２種以上組み合わせて使用することができる。その含有量は、摩擦材全量に対して、０〜６０重量％の範囲であるのが好ましい。また、カシューダスト等のレジンダストの含有量は、ノイズ性を改善する点から、０〜４０重量％程度であるのが好ましく、硫酸バリウムなどの含有量は、機械的強度を改良する点から、０〜２０重量％程度であるのが好ましい。
【００２２】
＜摩擦材の製造方法＞
上記で述べた多孔性炭素材料、基材、樹脂及びゴム材、必要に応じて摩擦調整材を均一に撹拌・混合して得られる配合組成物を、タブレット状等に予備成形した後、これを、金型等に入れて加圧加熱成形し、所定の厚さおよび密度の成形品を得る。次にこの成形品を熱処理し、更に形状加工等の仕上げを行って本発明の摩擦材を得る。
【００２３】
【実施例１〜５及び比較例１】
以下に、本発明を実施例により更に具体的に説明する。
表１の配合組成からなる摩擦材材料を均一に混合した後、所定の条件にて熱成形とアフターキュアを行い摩擦材を製造した。具体的には、外径２３６ｍｍ×内径１５０ｍｍ×厚さ３．５ｍｍのドーナツ形のクラッチフェーシングを製造した。また、比較例として、多孔性炭素材料以外は上記と同じ組成を有する摩擦材材料を用いて、同様に摩擦材を製造した。尚、ここで用いた硬質多孔性炭素は、油を抽出した脱脂糠にフェノール樹脂を添加して混合したものを原料とし、ガス抜きをしながら加熱、加圧成形し、次に、この成形品を焼却炉内で窒素ガスを流しながら室温を２５０℃〜５００℃まで徐々に上昇させた後、５００℃に維持して２時間炭化焼成させ、その後、徐々に温度を下げてガラス化させたものである。
【００２４】
【表１】
0004044693.tif 000002
＜摩擦材の評価＞
次いで、このように作製した実施例１〜５の摩擦材と、比較例１の摩擦材について、その摩擦特性と耐摩耗性に関する評価実験を行った。即ち、それぞれのクラッチフェーシングについて、下記の表２に示す条件で、高速回転継合させた後摩擦係数（μ）及び２００℃域におけるバースト強度を測定した。また、この試験終了後の摩擦材の厚さを測定し、予め計測した初期の値から差引いて、その摩耗量を求めた。更に、摩擦材の相手材の摩耗量は、試験終了後の粗さを測定し、予め計測した初期の値から差引いて摩耗量を求めた。結果を表３に示す。
【００２５】
【表２】
0004044693.tif 000003
＜試験結果＞
【００２６】
【表３】
0004044693.tif 000004
＊１：２０００回の継合を繰り返した時のμの最小値
＊２：継合を２００回行なった後以降のμの平均値
＊３：２００℃域で回転率を上昇させ、摩擦材がバーストしたときの回転数
【００２７】
摩擦材全量に対して、１〜３０重量％の範囲で多孔性炭素材料を使用した摩擦材は、従来品である比較例に比べ、摩耗量が約１／２〜１／３に低減し、耐摩耗性が著しく向上した。特に、多孔性炭素材料を１〜１０重量％の範囲で使用した摩擦材は、バースト強度を維持しつつ、比較例１に示す従来の摩擦材に比べて、高温、高回転で使用する間及び使用後の摩擦係数（μ）（安定μと最低μの両方）が向上し、また、耐摩耗性が著しく向上した。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は、多孔性炭素材料を摩擦材に配合することで、高回転、高温の条件においても耐摩耗性に優れ、高摩擦係数（μ）を維持できる摩擦材を提供することができる。