(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂結合材、有機繊維、非石綿系無機繊維及び充填材を主成分とし、スコーチ処理してなる摩擦材表面に膜厚が５〜１００μｍのフェノール樹脂またはポリビニルアルコールからなる有機系樹脂被膜を塗設したことを特徴とする摩擦材。
【請求項２】
前記有機系樹脂被膜が無機系潤滑剤を含有することを特徴とする請求項１記載の摩擦材。
【請求項３】
前記有機系樹脂被膜中の無機系潤滑剤の含有量は１〜２０重量％であることを特徴とする請求項１又は２記載の摩擦材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種車両や産業機械等のブレーキやクラッチ等に使用される摩擦材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境保全の観点から、各種車両や産業機械等のブレーキパッド、ブレーキライニングやクラッチフェーシング等に広く使用される摩擦材として、基材に石綿を使用しない所謂非石綿系摩擦材が主流となっている。この非石綿系摩擦材は、耐熱性有機繊維や石綿以外の無機繊維、有機フリクションダスト、金属や金属酸化物からなる摩擦調整剤、固体潤滑剤、その他の充填材を熱硬化性樹脂からなるバインダーで結合したものである。また、繊維成分として金属繊維も使用され、セミメタリック摩擦材と呼ばれる。
【０００３】
ところで、上記の非石綿系摩擦材は、２００℃程度までは安定した摩擦係数を示すが、それ以上の高温になると摩擦係数が減少する傾向にある。この現象はフェード現象と呼ばれ、その主たる原因は、制動時にパッドの表面温度が急激に上昇し、摩擦材表層にある有機フリクションダスト等の有機成分が熱分解によりガス化したり、タール状となって摩擦面に介在する結果、実効面圧が減少して摩擦係数が低下するものと考えられている。また新品の摩擦材は表面に有機成分が浸出しているため、使用初期にガスの発生量が多く、摩擦係数の低下が顕著となり、初期フェードと呼ばれている。
【０００４】
そこで、初期フェードを改善するために、一般にスコーチ処理が施される。このスコーチ処理では、アフターキュアした摩擦材を所定の寸法に加工した後にバーナーや熱板等により摩擦材の表面の有機成分を焼くことが行われる。火炎や熱により摩擦材の表層から予めガス発生成分を除去しておくことで、ガスの介在による摩擦係数の低下を抑制することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、初期フェードを改善するためにスコーチ処理を施した摩擦材は、有機成分による潤滑効果が失われる結果、使用初期に鳴き（高周波異音）や振動（低周波異音）が発生する欠点がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、スコーチ処理を施した摩擦材の使用初期の鳴きや振動特性を改善した摩擦材を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、本発明の、
（１）熱硬化性樹脂結合材、有機繊維、非石綿系無機繊維及び充填材を主成分とし、スコーチ処理してなる摩擦材表面に膜厚が５〜１００μｍのフェノール樹脂またはポリビニルアルコールからなる有機系樹脂被膜を塗設したことを特徴とする摩擦材、
（２）前記有機系樹脂被膜が無機系潤滑剤を含有することを特徴とする前記（１）記載の摩擦材、
（３）前記有機系樹脂被膜中の無機系潤滑剤の含有量は１〜２０重量％であることを特徴とする請求項１又は２記載の摩擦材、
により達成される。
【０００７】
本発明に係る摩擦材は、スコーチ処理が施された摩擦材の表面に有機系樹脂被膜が設けられているために、その有機系樹脂被膜の潤滑効果により使用初期の鳴きや振動を低減することができる。更に、有機系樹脂被膜に所定量の無機系潤滑剤を添加することで、潤滑効果がより改善され、初期鳴き音が更に低減する。
また、同時に使用初期の鳴きや振動を低減するための有機系樹脂被膜の最適な膜厚を見い出したものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る摩擦材に関して詳細に説明する。
本発明の摩擦材は、熱硬化性樹脂結合材、有機繊維、非石綿系無機繊維及び充填材を主成分とする。
前記熱硬化性樹脂結合材は、上述した摩擦材の各配合成分を結合するための成分であり、フェノール樹脂（ストレートフェノール樹脂及びゴム等による各種変性フェノール樹脂を含む）、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、シアン酸エステル樹脂等が使用される。このうち、好ましくはフェノール樹脂が用いられる。
熱硬化性樹脂結合材の使用量は、摩擦材全量に対して５〜１５重量％である。
【０００９】
前記有機繊維としては、芳香族ポリアミド繊維（アラミド繊維；市販品ではデュポン社製、商品名「ケブラー」等がある）、耐炎化アクリル繊維等の耐熱性有機繊維が使用される。
また、前記非石綿系無機繊維としては、チタン酸カリウム繊維やアルミナ繊維等のセラミック繊維、ガラス繊維、炭素繊維、ロックウール等が使用される。
上記の繊維材料は、有機繊維同士、非石綿系無機繊維同士、もしくは有機繊維と非石綿系無機繊維とを、１種または２種以上を組み合わせて使用することができる。またこれら繊維材料の使用量は、合計で摩擦材全量に対して１０〜４０重量％である。
【００１０】
前記充填材としては、カシュー樹脂やゴム等からなる有機フリクションダスト、銅、アルミニウム、亜鉛等の金属粒子もしくはアルミナやシリカ、ジルコニア等の金属酸化物粒子からなる摩擦調整剤、グラファイトや二硫化モリブデン等の固体潤滑剤等を挙げることができる。また、ノイズ低減の目的でバーミキュライトやマイカ等の鱗片状無機物、材料の圧縮強度等の機械的性質の向上の目的で硫酸バリウムや炭酸カルシウム等を添加してもよい。
これら充填材の使用量は、摩擦材全量に対して好ましくは４０〜７５重量％である。このうち、機械的性質向上の目的で配合される硫酸バリウムや炭酸カルシウム等は３０〜６５重量％、また有機フリクションダストは摩擦材全量の１〜１５重量％、固体潤滑剤は摩擦材全量の５〜１５重量％配合するのが好ましい。
また、金属酸化物粒子、金属粒子及び鱗片状無機物は、これらの中の少なくとも１種を用いればよく、その配合量は摩擦材全量の１〜１０重量％である。
【００１１】
本発明の摩擦材は上記各材料を主成分とし、これらを所定比率で配合した混合物をタブレット状に予備成形した後、これをプレッシャープレートがセットされた熱プレスに投入して熱成形して所定の厚さ及び密度の成形品に仕上げ、アフターキュアが施される。
これら一連の工程は、常法に従って行うことができ、例えば予備成形は面圧１００〜５００Ｋｇｆ／ｃｍ2 で行い、熱成形は温度１３０〜１８０℃、面圧２００〜１０００Ｋｇｆ／ｃｍ2 で３〜１５分間程度行い、アフターキュアは温度１５０〜３００℃で１〜１５時間程度行う。
次いで、所定の寸法に加工した後、常法に従いスコーチ処理が施される。このスコーチ処理では、例えば摩擦材の表面をバーナーを用いて３０〜３００ｓｅｃ火炎処理したり、４００〜７００℃に熱した熱板を３０〜３００ｓｅｃ接触させる等して表面を焼くことが行われる。
【００１２】
本発明の摩擦材は、上記の如く得られるスコーチ処理された摩擦材の表面に、フェノール樹脂（変性物も含む）またはポリビニルアルコールからなる有機系樹脂被膜を塗設して完成する。
この有機系樹脂被膜は、その膜厚が厚くなるほど鳴きや振動を抑制する効果が大きくなる傾向にあるが、１００μｍよりも厚くなると摩擦係数の低下が著しく、実用レベル以下となるおそれがある。一方、５μｍ未満では、その効果が発現しない。従って、有機系樹脂被膜の膜厚は、５〜１００μｍとする。
また、塗布に際してスプレーや刷毛が使用できるが、膜厚の制御にはスプレーによる方法が好ましい。
【００１３】
本発明においては、有機系樹脂被膜を所定厚をもって塗設するだけでも鳴きや振動の低減に効果が認められるが、この有機系樹脂被膜中に無機系潤滑剤を配合することで、鳴きや振動の更なる低減を図ることができる。
前記無機系潤滑剤は、グラファイトや二硫化モリブデン等の固体潤滑剤が好ましい。無機系潤滑剤の配合量は、有機系樹脂被膜全量に対して１〜２０重量％である。この無機系潤滑剤は、その潤滑効果により鳴きや振動を抑える効果があるが、配合量が１重量％未満ではその効果が十分でない。一方、２０重量％よりも多量になると摩擦係数の低下が著しく、実用レベル以下となり好ましくない。
【００１４】
本発明の摩擦材は、スコーチ処理によって失われた摩擦材表面の有機成分による潤滑効果を有機系樹脂被膜により補うことで、初期フェード特性を悪化させることなく使用初期の鳴きや振動を低減することができ、更には無機系潤滑剤を所定量添加した場合には、その潤滑効果によって使用初期における鳴きや振動が大幅に低減できる。
【００１５】
〔実施例〕
以下に、本発明の摩擦材を実施例及び比較例により更に具体的に説明するが、本発明はこれらによりなんら限定されるものではない。
フェノール樹脂１０重量％、有機フリクションダスト１０重量％、硫酸バリウム５８重量％、酸化ジルコニウム２重量％、グラファイト５重量％、アラミド繊維１０重量％、チタン酸カリウム繊維５重量％を十分に攪拌、混合して得られた配合組成物を、面圧２００Ｋｇｆ／ｃｍ2 でタブレット状に予備成形した。この予備成形品をプレッシャープレートがセットされた熱プレスに移し、温度１５５℃、面圧５００Ｋｇｆ／ｃｍ2 で１０分間熱成形した。次いで、この熱成形品を２００℃で１０時間アフターキュア処理した。
アフターキュア後の成形体を所定の形状に加工した後、バーナ方式で１２０ｓｅｃ火炎処理することによりスコーチ処理した。
【００１６】
このスコーチ処理した成形品の表面に、有機系樹脂被膜を表１に示す如く膜厚を変えてスプレー塗布して試験摩擦材を作成した。有機系樹脂被膜は、黒鉛を５重量％含有するフェノールノボラック樹脂（樹脂被膜▲１▼）とポリビニルアルコール樹脂単独体（樹脂被膜▲２▼）とを使用した。
そして、各試験摩擦材をフルサイズダイナモメータに取り付けて評価試験を行った。この時の試験摩擦材のサイズは以下の通りである。
・プレッシャープレートの厚さ：５ｍｍ
・試験摩擦材の厚さ          ：１０ｍｍ
・摩擦面の面積              ：４５ｃｍ2 
フルサイズダイナモメータを２０ｋｍ／ｈの速度で回転させて、鳴き発生レベルと振動とを測定した。鳴きの測定は音圧レベルで行い、その発生レベル１〜２を「◎」、３を「○」、４〜５を「×」とした。また、振動測定は、実車にて４０Ｋｍ／ｈの速度で走行し、減速度０．４Ｇでの振動レベルを１〜５の５段階の官能評価にて行い、１〜２を「◎」、３を「○」、４〜５を「×」とした。また、ＪＡＳＯに準拠して第１フェード最小摩擦係数を測定した。
鳴き発生レベル、振動及び第１フェード最小摩擦係数の測定結果を表１に併記する。
【００１７】
【表１】
0003754122.tif 000002
【００１８】
表１から明らかなように、本発明の摩擦材（実施例１〜６）は鳴きレベル、振動とも良好な結果を示している。また、比較例１及び２から、有機系樹脂被膜が１００μｍを超える場合には、鳴きレベル及び振動とも良好であるが、第１フェード最小摩擦係数の低下が顕著となることが確認された。
【００１９】
また、無機系潤滑剤の配合量を確認するために、表２に示される如く黒鉛の含有量が異なるフェノールノボラック樹脂を塗設して試験摩擦材を作成した。そして、ＪＡＳＯに準拠して第２効力１００Ｋｍ／ｈ、減速度０．６Ｇ相当摩擦係数を測定した。測定結果を表２に併記する。
【００２０】
【表２】
0003754122.tif 000003
【００２１】
表２に示す測定結果から、必要な摩擦係数を確保する観点から有機系樹脂被膜中の無機系潤滑剤の配合量は２０重量％未満が好ましいことが確認された。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の摩擦材は、スコーチ処理を施した摩擦材が失われた有機成分による潤滑効果を有機系樹脂被膜によって補うことにより、初期フェード特性を悪化させずに使用初期の鳴きや振動の発生を低減することができる。更には、所定量の無機系潤滑剤を添加した場合には、その潤滑効果による適度の潤滑性が付与されて、使用初期の鳴きや振動が大幅に低減する。