JP2000034468A

JP2000034468A - 湿式摩擦材

Info

Publication number: JP2000034468A
Application number: JP20399898A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Soizumi; 伸一祖泉; Naoto Sugita; 尚登杉田
Original assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd
Current assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd
Priority date: 1998-07-17
Filing date: 1998-07-17
Publication date: 2000-02-02

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、高負荷で使用する条件下におい
ても、耐熱性、耐摩耗性、優れたノイズ性を有し、安定
した高い摩擦係数を維持する湿式摩擦材を提供すること
を課題とする。【解決手段】本発明は、硬質多孔性炭素、基材繊維、充
填材、および摩擦調整材を主成分とする湿式摩擦材に、
硬質多孔性炭素を配合する。

Description

【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、
農業機械等において油中に浸した状態で使用されるクラ
ッチ、ブレーキ等の摩擦係合装置に用いる湿式摩擦材に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車、産業機械、農業機械等の油中で
使用される摩擦係合装置においては、通常金属製である
基板（芯金）の表面に湿式摩擦材を接着した複数のディ
スクプレートと、金属板等の一枚板からなる摩擦相手材
としての複数のセパレートプレートとが交互に配されて
おり、潤滑油の中で、これらのプレートを相互に圧接
し、また解放することによって、駆動力の伝達・遮断ま
たは制動の作動・解除を行うようにしている。

【０００３】そして、従来より、このような油中で使用
される摩擦係合装置を用いる湿式摩擦材としては、「ペ
ーパー摩擦材」と呼ばれるペーパー系の湿式摩擦材が一
般的である。この湿式摩擦材は、パルプやアラミド繊維
等の基材繊維と摩擦調整材や充填材を抄造して得た抄紙
体に、熱硬化性樹脂からなる樹脂結合材を含浸し、加熱
硬化して形成したものである。

【０００４】このようなペーパー系の湿式摩擦材におい
て、樹脂結合材として抄紙体に含浸させる熱硬化性樹脂
としては、耐熱性、結合性（接着性）、機械強度を高
め、摩擦特性や耐摩耗性等を維持するためにフェノール
樹脂が、一般的に用いられており、変性フェノール樹脂
を使用する改良も行われている。

【０００５】しかし、抄紙体の結合材として、変性フェ
ノール樹脂等を使用した場合であっても、摩擦係数を高
めることはできても、結合材の分子結合を弱めてしまう
ため、結果として耐熱性が低下する傾向がある。このた
め高負荷条件下において使用を続けると摩擦係数は短時
間で低下し、ノイズ性、耐摩耗性も急激に低下するとい
う問題点があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高負荷で使
用する条件下においても、耐熱性、耐摩耗性、優れたノ
イズ性を有し、安定した高い摩擦係数を維持する湿式摩
擦材を提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
した結果、硬質多孔性炭素を摩擦材の一成分として用い
ることにより上記課題を解決できることを見出し、本発
明を完成した。

【０００８】すなわち、本発明は、基材繊維、充填材、
および摩擦調整材を主成分とする湿式摩擦材において、
硬質多孔性炭素を含有することを特徴とする湿式摩擦材
である。

【０００９】また、本発明は、硬質多孔性炭素の含有量
が摩擦材全量に対して１〜３０重量％である前記湿式摩
擦材である。

【００１０】また、本発明は、摩擦材全量に対して、硬
質多孔性炭素１〜３０重量％、基材繊維２０〜８０重量
％、充填材１０〜５０重量％、摩擦調整材１〜１０重量
％を含有してなる前記湿式摩擦材である。

【００１１】また、更に熱硬化性樹脂結合材を摩擦材全
体の１０〜６０重量％含有する前記湿式摩擦材である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１３】本発明は、基材繊維、充填材、および摩擦
調整材を主成分とする湿式摩擦材において、硬質多孔性
炭素を含有することを特徴とする湿式摩擦材である。

【００１４】まず、はじめに硬質多孔性炭素について説
明する。本発明の摩擦材に用いられる硬質多孔性炭素
は、炭素を含有する、硬質で、多孔性の材料をいう。本
発明の硬質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６０〜１００重量％
の範囲であるのが好ましい。

【００１５】また、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２００Ｈｖ以上か、または
圧縮強度が４００ｋｇｆ／ｃｍ²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耐摩
耗性等を考慮すると、４００ｋｇ〜１０００ｋｇｆ／ｃ
ｍ²の範囲、また、ビッカース硬度は２００〜２０００
Ｈｖの範囲であることが好ましい。

【００１６】また、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。硬質多孔性炭素の
気孔率は、潤滑油の流動による冷却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、３０〜５
０％の範囲であるのが更に好ましい。ここで、気孔率と
は、硬質多孔性炭素の全容積に対する気孔（空隙）の容
積の百分率をいう。

【００１７】また、硬質多孔性炭素の粒径が、好ましく
は１０〜２００μｍの範囲、より好ましくは３０〜１２
０μｍの範囲の粒度分布を有するものが用いられる。

【００１８】具体的には、密度：１．２５（ｇ／ｃｍ³）、摩擦係数：０．１３、ビッカース硬度：２００〜２０００Ｈｖ（平均４００Ｈ
ｖ）、圧縮強度：４００〜１０００ｋｇｆ／ｃｍ² ヤング率：３０００ＭＰａ、気孔率：１５〜５０％、の硬質多孔性炭素が例示できる。

【００１９】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℃〜１５００
℃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）。

【００２０】本発明の摩擦材に用いる基材繊維として
は、木材パルプ、リンターパルプ等のセルロース系繊
維、芳香族ポリアミド繊維（アラミド繊維等：市販品で
は、デュポン社製、商品名ケブラー等がある）、ノボロ
イド繊維、アクリル繊維等の有機繊維、炭素繊維、ガラ
ス繊維、セラミック繊維等の無機繊維またはウイスカ
ー、スチール繊維、銅繊維、真鍮繊維等の金属繊維等が
挙げられる。

【００２１】また、本発明の摩擦材に用いる充填材とし
ては、珪藻土、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、チ
タン酸カリウム等の無機酸化物が例示でき、具体的に
は、アルミナ、シリカ、ジルコニア等の硬質の金属酸化
物粒子；銅、真鍮、鉄、亜鉛等の金属粒子；バーミキュ
ライト、マイカ等の層状無機物；硫酸バリウム、炭酸カ
ルシウム、酸化マグネシウム等の無機化合物；等が用い
られる。

【００２２】更に、本発明の摩擦材に用いる摩擦調整材
としては、レジンダスト（例えばカシューダスト、メラ
ミンダスト）、ゴムダスト等の有機摩擦調整材、グラフ
ァイト（黒鉛）、二硫化モリブデン、活性炭等の固体潤
滑材等を用いることができる。

【００２３】尚、本明細書において、摩擦調整材という
ときは、硬質多孔性炭素は含まないものとして使用す
る。

【００２４】本発明の摩擦材は、基材繊維、充填材及び
摩擦調整材を主成分とする湿式摩擦材である。

【００２５】硬質多孔性炭素の摩擦材全量に対する含有
量は、好ましくは１〜３０重量％、より好ましくは１〜
２０重量％である。硬質多孔性炭素の含有量がこの範囲
内であれば、耐熱性、耐摩耗性、ノイズ性等の摩擦特性
が良く、また、高い摩擦係数が得られる。

【００２６】基材繊維としては、上記の基材繊維を１種
又は２種以上組合わせて使用することができる。基材繊
維の含有量は、摩擦材全量に対して、好ましくは２０〜
８０重量％、より好ましくは４０〜６０重量％である。

【００２７】また、充填材としては、上記の充填材を１
種又は２種以上組合わせて使用することができる。充填
材の含有量は、摩擦材全量に対して、好ましくは１０〜
５０重量％、より好ましくは１５〜４５重量％である。

【００２８】更に、摩擦調整材としては、上記の摩擦調
整材を１種又は２種以上組合わせて使用することができ
る。摩擦調整材の含有量は、摩擦材全量に対して、好ま
しくは１〜１０重量％、より好ましくは３〜８重量％で
ある。

【００２９】また、結合材として、フェノール樹脂、エ
ポキシ樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂等の熱硬化
性樹脂または各々の変性樹脂等を好適に使用することが
できる。熱硬化性樹脂結合材は、摩擦材の各配合成分を
結合させる役割を有するものであり、結合材の使用量
は、摩擦材全量に対して、好ましくは１０〜６０重量
％、より好ましくは２０〜５０重量％である。

【００３０】本発明の摩擦材は、硬質多孔性炭素を摩擦
材に使用することで、高い摩擦係数を維持しつつ、耐摩
耗性などの耐久性およびノイズ性を向上させることがで
きる。これは、硬質多孔性炭素の気孔率が高いため、多
数存在する気孔が潤滑油の保持及び流動によって、発生
した摩擦熱の拡散をスムーズに分散（オイル冷却効果）
し、この摩擦材を含むクラッチ、ブレーキ等を使用する
際のノイズ性を向上させるためと考えられる。また、気
孔率が高いことで、潤滑油の流動による冷却をスムーズ
にして、高負荷条件で使用しても摩擦材への負担を少な
くして、耐摩耗性等の耐久性を向上させるためと考えら
れる。更に、高強度であるため、耐摩耗性等の耐久性が
良い上、硬質多孔性構造が相手材料を適度に攻撃するた
め、高い摩擦係数を維持することができると考えられ
る。

【００３１】本発明の湿式摩擦材は、例えば、自動車、
産業機械、農業機械等の油中で使用される摩擦係合装
置、即ち、潤滑油中で使用される多板クラッチまたは多
板ブレーキの摩擦材として利用することができる。ま
た、その他の油中で使用されるクラッチまたはブレーキ
等の湿式摩擦係合装置の摩擦材としても好適に使用する
ことができる。

【００３２】本発明の摩擦材は、以上述べた硬質多孔性
炭素、基材繊維、充填材及び摩擦調整材を抄造して得た
抄紙体に、熱硬化性樹脂からなる樹脂結合材を含浸す
る。次いで、この樹脂結合材を含浸した抄紙体を適宜乾
燥した後、一般に１２０〜２５０℃の温度で加熱し、こ
れにより樹脂結合材を硬化させる。こうして得られた摩
擦材は、予め接着剤を塗布された基板に１８０〜２８０
℃の温度で加熱成形することによって、接着して用いら
れる。また、樹脂結合材を含浸した抄紙体を直接基板に
熱プレスすることもできる。この場合、樹脂結合材の硬
化と基板に対する接着とが同時に行われる。

【００３３】

【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。

【００３４】

【実施例１〜６、比較例１及び２】（１）摩擦材の製造＜実施例１〜６＞表２に、本実施例で使用した摩擦材の
原料成分の種類および量（重量％）を示す。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。

【００３５】表２に示す種類および量の材料を分散した
抄紙原液を用い、抄造機により抄紙して厚さ０．７ｍｍ
の抄紙体を得た。そして、この抄紙体を乾燥した後、外
形１３３ｍｍ、内径１１３ｍｍのリングに打抜き、リン
グ状の抄紙体を得た。そして、このリング状抄紙体にフ
ェノール樹脂溶液をディッピング法により含浸させた。
次いで、これを自然乾燥した後、温度１５０℃で１０分
間加熱して樹脂を硬化させた。こうして得られた湿式摩
擦材を、予め接着材を塗布された基板に重ね合わせて治
具により挟んだ上、温度２３０℃で６０分間加熱成形
し、実施例１〜６の摩擦材を得た。なお、実施例１〜６
の摩擦材における樹脂率、即ち、加熱成形後に摩擦材全
体に占めるフェノール樹脂の割合は、３０重量％であっ
た。

【００３６】実施例１〜５では、硬質多孔性炭素の添加
量を摩擦材全量に対して、１、５、１０、２０、３０重
量％にして摩擦材を作製した。

【００３７】実施６では、実施例２のアラミド繊維の一
部を天然パルプ繊維に置換して摩擦材を作製した。

【００３８】＜比較例１及び２＞また、実施例１〜６の
摩擦材との対比のため、硬質多孔性炭素を、固体潤滑材
として使用される人造黒鉛（気孔率５〜１０％）又は代
表的に多孔性炭素材料である活性炭（気孔率２５〜３５
％）に代えて、比較例１及び比較例２の摩擦材を作製し
た。（２）評価試験（摩擦性能試験及び摩耗量の測定）次いで、このように作製した実施例１〜６の摩擦材と、
比較例１及び比較例２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。

【００３９】具体的には、各摩擦材について、摩擦性能
試験（ＳＡＥＮｏ．２）を表１に示す条件で実施し、
摩擦係数を測定した。

【００４０】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。結果を表２に示す。

【００４１】

【表１】（３）ノイズ性の評価上記実施例１〜６と、比較例１及び２の摩擦材につい
て、ＳＥＡＮｏ．２による摩擦性能試験の際、ノイズ発
生レベルについて官能評価を行い、ノイズ性を評価し
た。即ち、ノイズ発生レベルを１〜５の５段階で評価
し、１〜２点のものを「ノイズ性：◎」、３点のものを
「ノイズ性：○」、４〜５点のものを「ノイズ性：×」
とした。結果を表２に示す。尚、本明細書中で、ノイズ
性の向上とは、ノイズの発生レベルを減少させることを
意味する。

【００４２】

【表２】（４）結果実施例１〜５で、硬質多孔性炭素の添加量を、摩擦材全
量に対して、１、５、１０、２０、３０重量％に変化さ
せて評価試験を行ったところ、１〜２０重量％の範囲内
で、高摩擦係数を維持しつつ、耐久性を向上させるとい
う良好な結果が得られた。

【００４３】実施例６では、実施例２のアラミド繊維の
一部を天然パルプ繊維に置換したが、繊維の種類による
影響はみられず、同様の良好な結果が得られた。

【００４４】比較例１では、人造黒鉛（気孔率５〜１０
％）を、硬質多孔性炭素の代わりに使用したが、ノイ
ズ、耐摩耗性について効果はあったが、高摩擦係数を得
ることができなかった。

【００４５】比較例２では、活性炭（気孔率２５〜３５
％）を、硬質多孔性炭素の代わりに使用した。この場合
は、活性炭の多孔構造によって高摩擦係数を維持でき、
ノイズについても効果はあったが、摩耗が著しく多かっ
た。

【００４６】

【発明の効果】本発明の湿式摩擦材は、硬質多孔性炭素
を摩擦材に配合することで、高負荷条件下においても、
耐熱性、耐摩耗性、ノイズ性等の摩擦特性が良く、高摩
擦係数を維持することができる。

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材繊維、充填材、および摩擦調整材を
主成分とする湿式摩擦材において、硬質多孔性炭素を含
有することを特徴とする湿式摩擦材。
【請求項２】硬質多孔性炭素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記載の湿式摩擦
材。
【請求項３】硬質多孔性炭素１〜３０重量％、基材繊
維２０〜８０重量％、充填材１０〜５０重量％、摩擦調
整材１〜１０重量％を含有してなる、請求項１又は２記
載の湿式摩擦材。
【請求項４】更に熱硬化性樹脂結合材を摩擦材全体の
１０〜６０重量％含有することを特徴とする請求項３記
載の湿式摩擦材。