Seiji Yumoto

合成ブレーキ材の試作について

湯 本 誠 治*

A   T r i a l   M a n u f a c t u r e   o f   t h e   C o m p o s i t i o n   B r a k e   S h o e

Seiji Yumoto

l .

石綿を基材 としたブレーキライニングについては,かな り以前か ら研究され,今 日では各方面 に用い られて,その規格 も定め られている

( J I S D44

J I S R3 45 5

br ake

s l 1 0e

( J I SE7 5 0 1 )

(I)(2l

ーキ材の摩擦特性が,鋳鉄に比べ多 くの長所を有する事が報ぜ られて来た｡以来わが国で もその 研究が始められ,現在では少 くとも

3

br akes hoe

(3X4)(5)(6) 少な くな く,改善を望 まれている現状にある^{｡ .}

これ らの諸報告は,何れ も製 品を串両に とりつけての,いわゆる実串試験の成積報告で,製造 方法については触れていない｡成分配合割合については,内外の メ‑カ｢とも秘密を保ち,発表

(7) 資料 も少 しはあるが,これ も特許申請中の関係上,詳細については明らかにされていない.

本研究は摩耗畳を少 くし,耐熱性を高めて

f ade

2 .

2 ‑1

国外ににおける合成 プレ‑キ材 としてほ

,Fe n) d e

Co br a

表1 フ ェ ロ ー ド社 試 料 の 材 質【8)

*機械工学科 (次べ｣ジに続 く)

合成ブレーキ材 合成ブレーキ材 合成ブレーキ材 黄銅系 セ ミメタ

リック材 銅系焼結合金材 青銅系焼結合金 材

フェノール系樹脂+ゴム ゴム+フェノール系樹幕臣 フェ/‑ル系樹脂 フェノール系樹脂

アスベス ト+鉄粉

アスベス ト+鋳鉄粉+黄銅粉 (粒度 大)+カーボン

アスベス ト+鋳鉄チップ+銅粉 アスべス Tt+黄銅チ ップ+銅粉 アスべス 1. ,

不 明

表

2

成 分

名

非鉄金属,黒鉛を乾性油およびゴム で固め粉砕したもの

鋳 鉄 粉 ー宋

石 綿

乾 性 油 レジソまたはゴム

1 5. . 一.20 5 0一 一 60 1 0一 一1 5 1 0･ ･ ‑ 1 5 5･ } 1 0

表

3

｢ 首肯‑1 ､ユニL

I A可B

SI･MIl･Pは特に添加したものではなく,原材料 の鋳鉄粉中のものとおもわれる｡またB社のもの は石綿をほとんど含んでいない｡なおバインダは

A社のものは vt

,B

表4 乾式法 (粉末レジン使用)によるブレーキ ライニングの製法Ad

成 分 l割合(形)

フェノ‑ルt/ジン カー ドライ ト 重 晶 石

アスベス ト･ファイバ

′D8881‑.a

表

5

成 分 l割合(形)

石 綿 繊 維

無放物充てん剤(金属粉を含む) 有機物充てん剤

結 合 剤

3 0〜 60 1 5′ } 40 5‑一1 5 20〜 3 0

また国鉄‑ の納 入規格 は表

2

こ ゝろみに国産 品

2

3

なお同種 の ブレーキ材 として, 自動革 な ど に用 い られ てい るプ レ‑キ ライ ニン グにつ い て二 ･三 の例 を示 す と,表

4

5

2 ‑2

文献(1)〜(6)に よ り知 られ た鋳 鉄製 との比較 を要約す る と,つ ぎの とお りである｡

(1) 長 所

(A) 摩擦係数 の変 動が少 ない｡

鋳 鉄製 の場合 の摩擦 係数は,摩擦速 度が 高 い時 には低 くな り,低速時にはいち じ る しく高 くな るが,合成 ブ レーキ材 では この変化 が少 な く, 図

1

0.4

漂o

3

係

0 . 2 致

1 02 03 04 05 06 07 08 09 01 0 01 1 0

)

図 1 摩擦係数一摩擦速度綿図 (ブレーキ ドラム :

STY80)

成 分配合割合を変 え るこ とに よ り低 FL･高 pが 自由に得 られ ,目的 に適 した ものが作 られ る.

￠1) 耐摩蓑毛性が大 きいO

鋳鉄製 の3‑5倍 の寿 命が あ る｡

合成ブレーキ材の試作について

35

1/

( 2 )

打) 熱伝導率が低いO

このため摩擦熱 まブレーキ ドラムに吸収 され, ドラムに

t he r malc r ac ki ng

gr oo vi ng

(tz) 耐熱性が低いO

摩擦温度が高 くなると,バインダとして有機物が用い られているため,炭化物を生成 し,こ れがあたか も潤滑剤のごとくに作用 して,急激にブレーキ力を低下せ しめる,いわゆる

f ade

￠1) 価額が高い｡

鋳鉄製に比べ約

5

3 .

合成プレ‑キ材の優劣は, どの成分を どんな割合で配合するかによって大部分は決定 され,そ れに成形条件 (圧力 と温 度)の適否が,多少その性能を左右するもの と考えて よい｡

プラスチクスをバインダとした合成材 の摩耗特性に関する基礎研究は,現在 までの ところでは 非常 に少いようであるが,発表された二 ･三の資料によれば,いずれ も充てん剤の種塀 と添加量

0加3m4)伯

によることが指摘 されている｡

前掲の各資料を参考に してその特性を考え,選択 した市販 品を以下にのべる｡

(1) バインダ

結 合剤 としては,熱硬化性樹脂の うちフェノール レジンを用いる事にし,耐熱性がす ぐれてい ると思われ るところのブレーキライニング用 ･レジノイ ド砥石用 ･シェルモール ド用を用いるこ とに した.なおエポキシレジyは耐熱性 ･機械的強 さ ･金属 との接着性がす ぐれているこ とは周

u8

知の とお りであ り,かつ実験ずみなので,エポキシ変性 フェノール レジンも試用することに した｡

なおフェノ‑ル樹月削こほ,粉末状のノボ ラック (酸性触媒使用) と液状 のレゾp‑ル (アルカ 1) 性触媒使用)があるが,成形が容易で他の成分 との混合 も便利なノボ ラックタイプの下記のもの を使 うことに した｡

社 名 お よ び 記 号 1 適 し た 用 途 憶 管法｡J

c

諸 m

E mF (

.

o

cTs E

c

J 37 5

住友ベーク

PR 31 1

〝

PR 31 2

〟

PR‑6‑2‑2 0

7 5 0 0

〝

J 363

〟

1 9 3 0

ブレーキライニング用

〟

〟

〟

シェルモール ド用 レジノイ ド砥石用 ･ エポキシ変性フェノール

8 5‑1 00 7 8･ ー 9 2

2 0‑ 5 0 4 2〜 8 2

60′ ‑i1 0 40一 一 80

(注 .'数値は会社 カタ ｡グに よる)

長野工業高等専門学校紀要 ･第

1 ( 2 )

黒鉛は耐熱性 ･耐摩耗性にす ぐれ,また摩擦係数を下げる作用を もつ｡なおカ丁ボンや二硫化 モリブデンも試用 してみ ることに し,下記の ものをそろえた｡

天然産結晶黒鉛 日本ルツポ

CC‑1

人造黒鉛粉末 日本カーボン EG‑I

C,NKl4

人造無定形炭素 〟 GPW

二硫化モリブデン (化学用 純度

9 9%) ( a )

これは前記諸文献中にはなか った ものであるが,超微粒子の珪酸質のもので,成形 性 を 長 く し,耐摩耗性を増す見込みのもとに用いることに した.なお増量剤 としての役 目も果すO

日本シ1)カ

VN3

2 0 ‑A (

( 4

フェノ‑ル レ由ソ との親和性良好な‑ イカ‑1411(輸入品の商 品名)を用いることに した.

ゴムの作用は, レジン と何様にバインダの役 目を果す｡

(5)石 綿

耐熱 ･耐摩耗性を増す｡石綿

(3MgO･2Si O2･2H2 0)

il琵 的にプレ‑キ ドラムに接触するのが,石綿の特性 といわれているよ

く 6)

多 く入れれば鋳鉄 プレ‑キ片に近づいて,合成 プレ‑キ材 の長所を減 じ,少なすぎると熱伝導 率が低下 し,また機械的強 さが小になる｡

適正粒度は不明なので,100メ ッシュと50メ ッシュで試みることに した｡

(7)非鉄金属粉

黄銅粉お よび青銅粉のいずれ も100メ ツシ‑のものを試用 した｡熱伝導率を高めるほかに,磨 擦安定剤 としての作用を持つ もののようである｡

4 .

4 ‑1

熱硬化性樹脂の圧縮成形方法には,一般 に冷問成形法 (レジノイ ド砥石の製作に用いられる方 法で,混合‑加圧成形→金型 より取 り出し→加

熱) と熟間成形法 (図2参府)があるが,製作 時問の短い後者を採用 した｡ フェノール樹脂成 形 品を得るためには,ゲル化‑成形→硬化の

3

3

図

2

合成ブレーキ材の.式作について

3 7 he a tpr e s s

｡

ASTM :D7 9 6 ‑ 5 1

1 70o C. 6

) J

1 75 kg/ cm

1 6 0 ‑5 0 0kg/ c m

2 0 0 kg/ cm

このよ うに して加熱 ･加圧 された フェノール樹脂は, まず粉末状態の ものが ゲル化 し,流動性 を増 して他の充てん剤を包み,時間の経過につれて curingを完了す ることになるO

4 ‑2

衝 撃試験片 と耐圧試験片は

J I S K6 9 1 1 (

3

JI SR3 4 5 5

4 13

印)勲 プレス‑‑･容

丑3 7 t on

(ロ) 衝撃試験俵･･‑‑プラスチ クスm (シャル ビ‑式) Vl) 圧縮強 さ試験機‑･･･㌧容量

1 0 t on

3

擦式 (図

4 ‑

本 機の概要を図4

‑( 2 ) E

力

す る. ドラムカバー の内面には ヒ‑ク‑ を 備 え,電圧 を調盤 して ドラム長雨温度が加減 でき る. ドラムの回転数はギヤ‑装置で

4

lL･はつ ぎに よ り罪 山す るQ

Fl

F hPI F2

F L 2 P2

WL‑D /2( Fl+F2)‑D / 2( / L ⊥ Pl

F L 2 P2)

,2

L ⊥‑P2

これを (1,とすれば

WL=D / 2( P (

F L e ))=D/ L P

エ=

r t

机 t / J 2 L V I l

⊂ 二

∃≡コ互

卜 ‑ 90

｣

(bJrl戚 LA幹 H.

口 を

(C))'ff8J^hU.

口 重 ロ

ト 2 5 ‑ 1 A ) 2 ト

図

3

図

4‑ ( 1 )

( 8 3 0 ) ( 8 3 0 )

凶 LI‑(2)

プレ‑キテスタの紳遊

W‑FLP ∴ IL‑7W

4 ‑4

摩擦速度

2 0 m/ s e e

1 5 0 o C

5 kg/ c

5 .

5 ‑1

前掲 の表

2‑

5

0 . 2

し8 ( 2 7)

6

表

6

配 合 割 合(形) ^{特 性 値}

k e , 力

^{･ 芝}

市販在来品 (配合割合不明) 日^6･3001

^{4･ 8 i o･31}

表

7

義 ‑禦 L平方和恒由度1不偏分散

L F̲ o

コサ ム 黄 銅 粉 石 綿 I/ジ ン

′

e

3 0 っ4 2 5 1 つ4 0 3 2 9 8 0 1 0 0 0 0 0 0 0 3 0 2 2 5 1 2 0 3 2 0ノ 8 0 1▲ 0 0 0 0 0 0 0 ′0 9 5 1 /0 0ノ 3 9 8

ると表

7

※ るもの と思わ

※ れ, この関係

計

1 2 . 4 5l ･ 7

を図示すると 図

5

一差項に含めて誤差を

e

,eJ‑0. 38

自由度 は

4,Ve ′ ‑0. 0

.Fo

Ve ′

(注

2)

F三 ( 0 . 05)‑7.7 1

(uo一)EL:出違

図

5

ぴ) レジン と石綿は, ともに多い方が圧縮強 さは大 き くなる｡

合成ブレーキ材の試作について

³⁹

,A

1/2

( 2

衝撃値の分散分析表は

衣 8

6

表

8

蒜か聖 l平方和恒由度桓 分散

I F

黒 鉛

ゴ

ム

襲 銅 粉 石 綿 レ ジ ソ 鋳 鉄 粉 誤 差

e

計 l30･6317

(注 1

) eJ‑3.1 4 Vo , ‑3. 1 4/ 4‑0. 7 8 5

2

F三 ( 0. 0 5)‑7. 71 F: ( 0. 01 )‑21. 2

表

9

計 lo･05可

7

(法 1) e′‑0.0135

V8 , ‑0. 01 35/ 5‑0. 0 0 27

7

(4

)

以上のことから,つぎのことがいえる｡

(A) レジ‑/が多いと衝撃値は高 くなる｡

(tz) 石綿や ゴムは, 衝撃値を高め るも のと予想 していた が,この実験の配 合毒では影響はな

0

(朗 百

ジ ンの

昆( %

い. ^図

6

) A

2

( 3

〃については表

9

7

ジンのみが有意 となって現われたが,文献な どか ら判断 してつぎのように考え られ る｡

(A) 有意水準 (危険率)

5%

上げ るものと考 mqo.5

ぇられるので,

針 4

本実験のみで断

0 . 5 i 0 5 E ^{寧 0 . 3 8 5}

ず ることは危険 10レジン(%)

1 5

7

( ｡

(4) 在来市販品に比 し,耐圧力は低 く衝撃値は高い.

(p) レジンが多いほど,横桟的強 さは大にな り,pは小 さくなる.

㈹ 石綿が多い と,耐圧力が増 したのは予想どお りであ ったが,衝撃値は予期に反 して増加 し なか った｡

田 pを左右する因子については判然 としなかったO

鯛

L8 (2 7 )

6

1

tN 材料混合度の不均一は,当然のことなが 表

1

(I;) 成分配合割合は,一応表

1 0

1

られ る｡

5 ‑2

入手 した材料の うち, レジ

ン 3

筑 3

とに した｡

実験計画は表11のよ うにわ りつけ,その成績を表12と図8に示す｡

表

1 1

I

･7‑ノールレジン l黒 鉛 祝日%^{B;gP E摩鮎 数}

エポキシ変性

(1 9 3 0)

(1 9 3 0)

(1 9 3 0)

(^∫ ブレーキライエソ

ブレーキライ

lソiRここ

(∫

相識認印

レジノイド砥石用

(J363) レジノイド砥石用

(∫363) レジノイド砥石用

(J363)

無定形炭素 天 然 黒 鉛

0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 3 3 8 7 8 4 4 2 3 4 8 7 8 5 3 4 3 3 4 5 つ山 3 4 3 4 5

表

1 2

l 2

紳

0･ 44

0. 3 6

5

5 . 3

. 3 0

O

(注

1)

Lo (3

第

弟 2

(注

2)

60%

(注) ※※F.2(

0

01 )‑1 8. 0

F:(

0

05)‑6･ 94

(uot)〜:出わ厄

. JAlさLl IAl拍 図

8

(A) F検 定を行な うまで もな く,FLに対 しては レジンの種別 ･黒鉛種別は影響がない もの と, 表11か らうかがわれ る｡

(FZ) 耐圧力に対 しては,黒鉛種別 による差が大 きい｡天然産 の鋳物用黒鉛に よるものは特 に低 いが, これは粒度があ らい ことも関係があ るもの と思われ る.

印 しジン種別 による耐圧力の差はない ようなので,約6割 も高価 なェポキシ変性 レジンを用 いる必要はない｡

5 13

黒鉛のかわ りにホワイ トカーボン (商 品名)を用い,これが耐圧 力 と摩擦係数に及ぼす影響 をみ るための実験を行ない,その結果を 図9に示す

｡

(1) 成形剤を増す とFLが下 るのは好 ま しいが,耐圧力 は 減 少 す

HHi:(vo])Et出盲

封珪8E ̲

る.成形剤の畳は,結 合剤 であるレジンの%以下が望 ましい｡ 成 形 剤 (浴)

(p) 成形性はいちじるしく向上 した｡すなわちガス抜 きのため, 図 9 成形剤の影響 金型 のポンチを持ち上げねはな らぬ回数は1‑2回で よく,従 来の%程 度に減 少した｡ また 塾 ばなれが よく,金型面に離型剤を塗布す る必要を認 めない超 であ ったO黒鉛を増 す と,型 付着が大にな るの と対原的であ る｡

合成ブレーキ材の試作について

⁴¹

(,l) 本剤のよ うな超微粉子基剤は,成形品の収縮に基づ く変形を少な くする利点 も持つ と考え られ る｡

6 .

6 ‑1

これ までの実験では,摩擦係数を

0 . 3

た ｡

また

5 ‑1

3 )

表

1 3

IL2 7 (318 )

記 号 E 列 番 号 J 水

黒 鉛(天然R)1LA

^l

水 準 の 内 容

I第1(担全1第2苦TLeA1第

3

A 野) , ッ シ ユ

カシユー 樹

瑚 c I 5

L

^Lj

3 1 2

表

1 4 わ りつけ

とデ

日 日 ‡ 日 量l…

日 …

今回の実験では,黒鉛 ｣鋳鉄粉 ･ カシュ‑樹脂の含有 量 とFLの 関 係 杏,総合的に調べることに した｡ し たが って レ

ジ

3

3

1 3

1 4

6 ‑2

表

1 4

表1 5

表15分 散 分 析 表

要

因 IS. S

lV I Fo

･

[6 ･ 6 3 ^{I 26}

(注) ※※

F;｡ (0. 01 )‑5. 85

(A) 黒鉛 とカシュ‑樹脂の多少が,摩擦係数の大 小に開陳す ることは確実 とみて よい｡

(TZ) 鋳鉄粉が増す と,摩擦係数は増す傾向にある が,含有量が

1 0 %

毒 ( 2 5 %〜3 5 %)

6 ‑3

分散分析表か ら寄与率を求めると表

1 6

3

倍に達 していることがわかる｡

表

1 6

.

6･ 6 3

2 6

黒 鉛が

20%

1 0%

5%

9%

6%

3%

α) VV

( 2 0

0 0

6 ‑4

前掲表14より求めた試料平均か ら,各水 準における〝の平均値を

9 9 %

と図

1 0

〃‑0 . 1 6

β1‑0. 1 4 . 一0 . 1 8

〝‑0 . 1 8

β1‑0. 1 6 一 一0 . 20

〝‑0. 21

β1‑0. 1 9 ‑0 . 2 3 F E ‑0. 1 4

β1‑0. 1 2 ‑0. 1 6

〝=0 . 1 8

β1‑0. 1 6 ･ 一0. 20

〟‑0. 2 3 ±β1 ‑0. 21 ‑0 . 2 5

*2. 8 4 5

0. 0 0 7 *0. 0 2

mは同一水準内でのくり返し回数

5 1 0 1 5

1 0

6 ‑5

2 0 6 9

特殊 レジン(%) 図

1 1

黒鉛 ･カシ3.‑樹脂の各々につき,どの配合割合差がFLの差 とな って現われ るかを調べてみる と β2‑

i

C , α )

弔

=

, 0 . 01)

2 7;

≒ 0.03

か ら,各配合割合における試料平均の差が

,β2

黒鉛の場合 カツユ‑樹脂の場合 以上か ら,黒鉛の場合は

5%

含舞

1 0 %

1 0 1 ⁰ . 1

る｡ またカシュー樹脂は,各配合割 合 ごとにILは低下する

O慧 6 ‑6

黒鉛の配合比

3

3

9 9 %

1 2

合成ブレーキ材の試作について カシュー樹脂

9% / I=0.1 0 0

7 '‑0. 06 4‑0.1 36

2 0r o

̲

旨 6% / I‑0.1 37

γ‑0. 1 01 ‑0.1 7 3

J H Y′ V

黒鉛

1 0%

カシュー樹脂

3% I L ^{‑0. 21 3}

^{γ‑0. 1 7 7 ‑0. 249}

カシュー樹脂

9% p‑0.1

γ‑0. 09 4‑0.1 66

旨 6% 〝‑0.1

γ‑0. 1 41 ‑0. 21 3

3% J L‑0. 21 3

γ‑0.1 7 7 ‑0. 249

黒鉛

5%

喜 …≡ 曇

…≡…. : 芸1 7 : 〜. o o . ' ･ …: 5 3 4 3

こゝに

γ

, α)1 /芯 面

ー( 2 0,0. 01 ) VO. 0 0049/ 3≒0. 036 43

■l

これ らの組合わせの中か ら,摩擦係数を約

0 . 1

0 . 2 5

〝

≒ 0. 2

1 0 %

3

% のもの と,黒鉛

5%

6%

傍穐係故

5 10 15 20

.

% 1語 (%)

図 12黒鉛 ･特殊レジソと 摩擦係数の関係

7.

7 ‑1

前章までの試験は定速 ･定温 ･定圧で行な ったが,実際のブレーキ状態では,これ ら

3

であるが,今回は摩耗量について も調べてみ ることとした0

7 ‑2

前掲の

衣1 3

( 2)

5 7 . 5 1 0 kg/ cm

3

, 5kg/ cm

,1 0kg/ c m

7 . 5 kg/ c m

き

,3 0 kg

(a)プレ‑キ ドラムの加熱温度

1 0 0･20 0･3 0 0 o C

3

｡35 0 o C

(41) 摩擦速度お‑よび摩擦距離

ドラム轄 緋

4段

3

摩擦時間を調整 した｡

(5) 摩耗量の測定方法

摩耗畳の単位 としては一般 に

̲ 摩耗厚さ (mm) = 摩耗厚さ蓮

堅) .

〝×押圧力(kg)×摩擦距離(孤) 仕事量(kg･m)

摩耗厚さ

( c m)

( cm2 )

( cma )

〝×押圧力(kg)×摩擦距離(m) 仕事量(kg･m)

摩挺星Si̲m̲m)･

摩擦距離 (km)

の

3

摩耗重量

( g)

で簡単に比較することに した｡ただ しこの方臣では,試験片の角がほんのわずか欠けても,測 定値に重大な影響を及ぼすので,取扱 いは十分注 意して行な った｡′なお試験片表面は, ド ラ ム

の円弧に全面接触 させるため,初期ナジミ運転を行な ってか ら試験に移 った｡

7 ‑3

1 7

表

1

温 度

(o C )l ( f m / A

摩 耗 畳 ( × 1 0 ^{‑ 2 g )}

奈

験 馴 嘉 験 馴 平

1 00(94‑ 96) 200( 20 0‑236) 300( 29 5‑3 04) 200(1 98‑208) 300( 29 8‑3 00) l

^{95. 一 98)}

300( 29 5‑3 04) 1

^{93〜 95)}

200(1 97‑204) 200(1 9 5〜200) 300( 29 7‑3 05) 1 00(1

^{‑1 1 4)}

300( 29 8‑3 04) 1 00(11 5‑1 30) 20 0( 20 0‑201) 1 00(9 0‑ 97) 200(1 9 8‑200) 30 0( 29 6‑3 07) 300( 29 6‑3 01) 1 00(1 03‑1 40) 200( 20 3‑21 6)

4 3 5 8 4 3 3 2 1 2 1 2 0 7 0 5 4 1 3 0 1 つ山 l

ヽ

合成ブレーキ材の試作について

1 00( II 8. ‑1 32)

200( 203‑2 04) 30 0( 29 0‑297)

∩フ ′D ′0 0 3 5 ′0 ‑7 ‑7 2 1 3 0 ｣7 0ノ 3 ′0 0 つ山 1 0 0 0

200(1 99‑200) 300( 29 2‑3 0 2) 1 00( 11 7 ‑1 20)

52 21 ∞ 0 1 5 1

2 7 1 0 3 5 0 1 1 5 1 2 2 0 3 3 5 3 1 1 3 2 0 0 0

(注) I WL皮相の( )内は,試放前後の実際氾皮を示す.

2 V汐ソ･石綿 ･特殊成形斉い 黄銅紛 ･ゴムの配合割合は一定とした0

3 摩耗畳の記入のない箇Frrは,かど欠折による測定不ffEを示す｡

7 ‑4

(1) 摩擦係数た対する影響

図13に示す とお り,〝ほほほ一定 してお り,鋳鉄製 ブレ ーキ片のごとく,30km/h以下か ら急に大き くなるような 不都合はない｡

( 2

図14の とお り,摩擦速度の増加に ともなって,摩耗畳は ほぼ直線的に増加 した｡図中の×印は, ブレーキ ドラム温 度が146oCにおけるA社製晶の摩耗畳で,これに比べ ると 試作品の性能は,わずかに劣 っている｡

7 ‑5

(1) 摩擦係数に対する影響

図15の とお り,温度に よる〝の変化はない ものとみてよ い｡一般に合成 ブレーキ材料の欠点は,ある温度以上にな ると〝が急激に低下 して,ブレーキの利 きが悪 くなる,い わゆるfade現象を起 こすことにある｡市販 品の中には,

200oC程度でこの現象が現われるものもあるといわれてい るが, 図のとお り, 少な くとも300oCまでは安定 してい る｡

作暇係

数 0

. 2

0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0

庁 撫 速TE (h /A)

図 1 3

(p‑7 . 5 kg/ c m

加

2 0 ( u

l

/叫

C

P

& t ) J X 010203010506070

図14

(p‑7.5kg/cm

摩0･3 拷 係 数〇･

2

1 0 0 2 0 0 3 0 0

( ℃) 図 1 5

(p‑7 . 5 kg/ c m

( 2

図16の とお り,200oCか らほあまり増えないが,300oCを越えるとまた増加することが予

( t q J a T 向 0 t X ) ぜ 世

₍

図 1 6

(p‑7 . 5 kg/ c m

想 され る｡ しか しなが ら,少な くとも300oCまでは異状摩耗を 示 さないので,耐熱性は良好な もの といえ よう｡図中の×印は

A

号

7 ‑6

両者 とも摩擦係数を下げる作用があることは 前 章 で 述べた が,図17と図18のお とり, ともに摩耗量 も減少させ る効果があ る｡

7 ‑7

前記の摩耗試験機で, プレ‑キ ドラムを除 }Eに昇温 させな が ら,一つの試験片を,連続 して約

1 0 0 km

(j) 試験片寸法

20×20mm

7. 5kg/ cm2

63km/ h

30 C/ km

1 7

No. 7

日 摩耗量 の測定 ダイ アル ゲージで厚 さの変 化を測 定

( 2

図

1 9

A

3 3 0

2

温 度で,両者にはかな りの差が出て しま った｡ したが って, ドラム温度の低かっ た試作品の方が条件は有利であ ったやミ･ その点を考慮に入れて も,試作品の摩粍 は少な く, 7'レ‑キ材 としての性能は勝

っている｡

7 ‑8

試験条件は前項 と同 じくし,仕事量当 りの摩耗厚さを調べた結果を 図20に示 す｡摩耗畳は,(摩耗厚さ

) / (

･51‑摩擦距離)で表わ してある｡ したが っ て摩耗厚さは同じで も,〝の小 さい方が 摩耗量は大転なる.図にお いて,試作品 の摩耗量が大にな ら七いtるのほそのためこ

である｡

A社製品の摩擦係数は,約270oCより 急激に低下 し,fade現象を起 こしてい

る｡試作品は約180oCか らはほ とんど変

o

0 0 0

5

(a )軸

00八日121(tul/Bz10tX)蛸だ世

･5 10 .15 '20

;

黒 鉛量 と摩耗量 の関係

0 3 6 9

̀特殊 レジン(%)

図 1

(u〜8.OtX)曽蒜

1 0 2 03 0

0 5 0 6 0 7 08 0 9 0 1 0 01 1 01 2 0

図 , 9

3 5 k k m g/ / a‑2 ) 顛 蜂巣 鞄 . .( u ･

u u I.

藍

.■' 3 2 1 5 0 .. 5 0

0 0 0 0 . 2 2 ‑. 1 1

3 0 6 0 9 0 1 2 01 5 01 8 02 1 02 4 02 7 03 0 03 3 0

監禁晶環擦 轡 ●寧 耗

‑(S ≡言 3 5 k k m g . / / AT･ 2 )

合成ブレーキ材の試作について

4 7

■

化な く,少な くとも

3 3 0 o C

f ad e

8 .

以上の実験か ら得た合成 ブレーキ材 の試作品の性能は

( A

(tz) 黒鉛 と.カシュー樹脂の配合を調整すれば,摩擦係数を

0 . 1

0 . 2 5

コ

内 摩擦速度に よるpの変動の少ないことが確認 された｡

的 合成 プレ‑キ材の最大の欠点である

f ad e

3 3 0 o C

鯛 摩耗量については

,1 5 0 o C

1 6×1 0 7 mm/ kg･ m

なお乗除過程で明らかにな った ことは

(A) 成形条件は

,1 7 0 o C,1 8 0‑2 0 0 kg/ cm

,af t e rcure

,c ur i ng

(tz) レジンは単に結合剤 としての使命を果たせば よいので,機械的強さが十分な範囲において 最少に とどめ,摩擦特性の改熱 さ充てん剤で行な うべ きである.

また特別のレジン,たええはェポキシ変性の ものな どは用いる必要がない｡

内 力シ3.‑変性 レジ‑/は,摩耗量を減ずるのみならず,､耐熱性を も向上 させる作用がみ うけ られ る. この原因については明らかでないが

,c a s he w nutS he l ll i qui d

‑ルの分子間結合力を高める網 目構造を作るため竜はなかろ うか｡

肖 単位摩擦距離当 り摩耗量は,摩擦速度の増大につれて多 くなる(速度特性)｡ また摩擦面温 度が高まっても多 くなる (温度特性)0

今後研究すべき問題 として考え られ ることは

( J

(tz

) Al

㈹ プレ‑キ 1tラAに与える影響

( t he r ma l c r ac ki ng,gr o o vi ng

的 上記に閑適 し,熱伝導率を高めるための配合成分 (きわめて細い金属線を混入す ると,蘇 放散が大になるのではなかろ うか)｡

約 本実験の成形方法で串両用の

br akes hoe

,c ur i ng

s e tt i me

3 0

he atpr e s s

,r e s i no i dbo ふde dやhe e l

･C ur i pg

本実験における不備 と目された主な点は･

tj)実験終了後判明 したことであるが,購入鋳鉄粉の中に

,1

(ロ)石綿は繊維状のため,小 さな試験片中に均一に分布 させることはできなか った｡

したが ってこれがデータに影響 し,部分的には誤 まった考察のおそれがない とはいえない｡

この研究は国鉄の多数の方 々か ら御指導 と御協力をいただいた ものである｡ また実験設備の一 部 は,長野県工業試験場の御好意に より借用 した｡記 して謝意を表する次第である｡

参 考 文 献

( 1 ) C. Pr i t c hand:Fr i c t i onMat er i a l sf orRai l wayBr a ki ng ;TheRai l wayGazet t e1 9 5 8 ‑ 2 ( 2 ) TheCompos i t i onBr a keShoeandi t sCont ri buti on t oEc nomyi nRai l r oadi ng ;

.Rai l wa yAge1 9 5 9 ‑5

(3)井上雅晴 :プラスチック制輪子について ; ｢電気串の科学｣37年1月 (電気串研究会)

( 4 )

｣38

5

(5)京阪神急行電鉄 :低 〝合成制輪子について ; ｢電気串の科学

｣3 8

( 6 )

｣38

2

放:

料 ｣3 6

5

( 8 )

｣38

5

( 9 )

.8QI 住友べ‑クライ t.(秩):技術‑ソ ドブック

P. 2 6 8 8 や W. G. Ca r ol:Br akeLi ni ng ;Br it i s h Pl as t i c s1 9 6 2 ‑ 8

8

( 1 81 71 )昭2 7

84 山 口幸三郎 ;合成樹脂の摩粍特性 ;日本工業新聞

1 9 6 2 ‑ 4‑ 6

･､aう 小林昭 :プラスチ ック工学 ;オーム社

的 湯本 :プラスチ ック銅の性能 と使用法 ; ｢蹴械技術

｣3 6

2