(57)【要約】【課題】制動時の摩擦係数の維持及び摩耗量の低減をより向上させることができ、摩擦係数の向上、摩耗量の低減の両立を図ることができるブレーキ摩擦材を提供する。【解決手段】本発明のブレーキ摩擦材は、少なくとも強化繊維、結合材、潤滑材、摩擦調整材、充填材及びｐＨ調整剤を含有してなるブレーキ摩擦材において、このブレーキ摩擦材の全体量を１００質量％としたとき、前記潤滑材として平均面間隔０．３４３〜０．３５８ｎｍの炭素系材料を８〜１５質量％含有している。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも強化繊維、結合材、潤滑材、摩擦調整材、充填材及びｐＨ調整剤を含有してなるブレーキ摩擦材において、
前記ブレーキ摩擦材の全体量を１００質量％としたとき、
前記潤滑材として平均面間隔０．３４３〜０．３５８ｎｍの炭素系材料を８〜１５質量％含有してなることを特徴とするブレーキ摩擦材。
【請求項２】
前記炭素系材料は、黒鉛またはコークスであることを特徴とする請求項１記載のブレーキ摩擦材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブレーキ摩擦材に関し、より詳しくは、自動車の制動に用いられるディスクブレーキパッド、ブレーキライニング等に好適に用いられ、摩擦特性に優れ、接着性が良く、しかも製造が容易なブレーキ摩擦材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等のブレーキ摩擦材では、繊維材として、スチール繊維などの金属繊維、鉱物繊維、セラミック繊維、アラミド繊維、チタン酸カリウム繊維、あるいはチタン酸ナトリウム多結晶繊維等の天然または人造の繊維等が使用されている。
このブレーキ摩擦材は、上記の繊維材の他、フェノール樹脂などの結合材、炭素系材料、二硫化モリブデンなどの潤滑材、カシューダスト、セラミック粉、金属粉などの摩擦調整材、硫酸バリウムなどの充填材、及び水酸化カルシウムなどのｐＨ調整材などを数種混合し、その後、常温にて圧縮成形（予備成形）し、次いで、予め接着剤を塗布した裏金とともに加熱圧縮成形し、さらに熱処理した後、溝加工や表面研磨を施すことにより、強度、接着性、摩擦特性、摩耗特性、鳴き性能などのブレーキ性能を満足するように調整されている。
【０００３】
このようなブレーキ摩擦材としては、少なくとも金属繊維を含有する繊維基材、充填材および熱硬化性樹脂からなり、結晶粒子（Ｌａ、Ｌｃ）が８０〜９０ｎｍである黒鉛を含むブレーキ用摩擦材が提案されている（特許文献１）。
このブレーキ用摩擦材では、黒鉛の層間隔（Ｃ／２）は０．３３５７ｎｍが好ましく、その配合量は全摩擦材に対して５〜２０重量％が好ましいとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−２０９６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、ブレーキ摩擦材に対しては、制動時の摩擦係数の維持及び摩耗量の低減が求められている。
ところで、上述した従来のブレーキ用摩擦材においては、このブレーキ用摩擦材に含まれる黒鉛が高温制動時に相手材であるディスクロータに付着することから、摩擦係数を低下させるという問題点は解消されるものの、制動時の摩擦係数の維持と、摩耗量の低減とを両立させることは難しく、さらなる改良が求められていた。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、制動時の摩擦係数の維持及び摩耗量の低減をより向上させることができ、よって、摩擦係数の向上、摩耗量の低減の両立を図ることができるブレーキ摩擦材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、少なくとも強化繊維、結合材、潤滑材、摩擦調整材、充填材及びｐＨ調整剤を含有してなるブレーキ摩擦材において、潤滑材として用いられる炭素系材料の黒鉛化度を示す平均面間隔に着目し、この炭素系材料として平均面間隔０．３４３〜０．３５８ｎｍの炭素系材料を使用し、このブレーキ摩擦材の全体量を１００質量％としたときに、潤滑材として平均面間隔０．３４３〜０．３５８ｎｍの炭素系材料を８〜１５質量％含有することとすれば、制動時の摩擦係数の維持及び摩耗量の低減をより向上させることができ、よって、摩擦係数の向上、摩耗量の低減の両立を図ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明のブレーキ摩擦材は、少なくとも強化繊維、結合材、潤滑材、摩擦調整材、充填材及びｐＨ調整剤を含有してなるブレーキ摩擦材において、前記ブレーキ摩擦材の全体量を１００質量％としたとき、前記潤滑材として平均面間隔０．３４３〜０．３５８ｎｍの炭素系材料を８〜１５質量％含有してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のブレーキ摩擦材によれば、ブレーキ摩擦材の全体量を１００質量％としたときに、潤滑材として平均面間隔０．３４３〜０．３５８ｎｍの炭素系材料を８〜１５質量％含有したので、制動時の摩擦係数を維持することができ、摩耗量の低減をより向上させるができる。したがって、摩擦係数の向上、摩耗量の低減の両立を図ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明のブレーキ摩擦材を実施するための形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００１１】
本実施形態のブレーキ摩擦材は、少なくとも強化繊維、結合材、潤滑材、摩擦調整材、充填材及びｐＨ調整剤を含有してなるブレーキ摩擦材において、前記ブレーキ摩擦材の全体量を１００質量％としたとき、前記潤滑材として平均面間隔０．３４３〜０．３５８ｎｍの炭素系材料を８〜１５質量％含有している。
本実施形態のブレーキ摩擦材は、前記炭素系材料は、黒鉛またはコークスであることを特徴としている。
なお、本実施形態のブレーキ摩擦材の相手材となるディスクロータまたはブレーキドラムは、鋳鉄、例えば、ＦＣ１５０，ＦＣ１９０，ＦＣ２００，ＦＣ２２０，ＦＣ２５０等のねずみ鋳鉄により構成されている。
【００１２】
上述した炭素系材料の平均面間隔は、Ｘ線回折を用いて、炭素由来の（００２）面の回折ピークを調査することで容易に測定することができる。
例えば、炭素由来の（００２）面の回折ピークは、２６°付近に検出される。この回折ピークの角度とブラッグ（Ｂｒａｇｇ）の法則とから面間隔を求めることができる。
【００１３】
この炭素系材料の平均面間隔は、０．３４３〜０．３５８ｎｍの範囲にあることが必要である。
ここで、この炭素系材料の平均面間隔を０．３４３〜０．３５８ｎｍの範囲とした理由は、この炭素系材料を潤滑材として利用したときに、制動時の摩擦係数を維持することができると共に、摩耗量の低減をより向上させるができる範囲だからである。
この炭素系材料の平均面間隔が０．３４３ｎｍ未満では、制動時の摩擦係数を維持することができず、耐摩耗性が低下するので好ましくなく、一方、平均面間隔が０．３５８ｎｍを超える場合には、制動時の摩擦係数が低下し、耐摩耗性も低下するので好ましくない。
【００１４】
この平均面間隔を有する炭素系材料の含有率は、このブレーキ摩擦材の全体量を１００質量％としたときの８〜１５質量％が好ましい。
ここで、上記の平均面間隔を有する炭素系材料の含有率を８〜１５質量％と限定した理由は、炭素系材料の含有率が８質量％を下回ると、炭素系材料の量が相対的に少なくなってしまい、摩耗量が増大するので好ましくなく、一方、炭素系材料の含有率が１５質量％を超えると、炭素系材料の量が多すぎてしまい、制動時の摩擦係数の維持が困難になり、耐摩耗性も低下するので好ましくない。
【００１５】
この炭素系材料としては、摩擦係数を維持することが容易であり、取り扱いがし易く、かつ安価である点を考慮すると、黒鉛またはコークスであることが好ましい。
この炭素系材料には、潤滑剤としての特性を損なわない範囲で他の潤滑剤、例えば、三硫化アンチモン、二硫化モリブデン等を含んでいてもよい。
【００１６】
強化繊維としては、銅繊維、スチール繊維、鉄−アルミニウム合金繊維等の金属繊維、アラミド繊維、アクリル繊維等の有機質繊維、ロックウール、ウォラストナイト、チタン酸カリウム繊維、チタン酸ナトリウム繊維、カーボン繊維、炭酸カルシウム繊維、炭酸マグネシウム繊維、セラミック繊維等の無機質繊維（無機繊維）等、天然または人造の繊維が好適に用いられる。
【００１７】
結合材としては、ストレート系フェノール樹脂（変性の無いフェノール樹脂）、変性フェノール樹脂等のフェノール樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂等が挙げられ、特に、耐熱性の点で、ストレート系フェノール樹脂、変性フェノール樹脂等のフェノール樹脂が好適に用いられる。
【００１８】
摩擦調整材としては、有機系摩擦調整材および／または無機系摩擦調整材が好適に用いられる。有機系摩擦調整材としては、カシューダスト、未加硫ニトリルゴム粉末等のゴム粉等が、無機系摩擦調整材としては、亜鉛、珪酸ジルコニウム、アルミナ、酸化鉄、錫、ジルコン、マイカ等の粉末が好適に用いられる。
充填材としては、硫酸バリウム等が好適に用いられる。
ｐＨ調整材としては、水酸化カルシウム等が好適に用いられる。
【００１９】
このブレーキ摩擦材は、上記の平均面間隔０．３４３〜０．３５８ｎｍの炭素系材料の他、強化繊維、結合材、上記の炭素系材料以外の潤滑材、摩擦調整材、充填材及びｐＨ調整剤の各量を、強度、接着性、摩擦特性、摩耗特性、鳴き性能などのブレーキ性能を満足するように調整して混合し、次いで、常温にて圧縮成形（予備成形）し、次いで、予め接着剤を塗布した裏金とともに加熱圧縮成形し、さらに熱処理した後、溝加工や表面研磨を施すことにより、作製することができる。
【００２０】
以上説明したように、このブレーキ摩擦材によれば、ブレーキ摩擦材の全体量を１００質量％としたときに、潤滑材として平均面間隔０．３４３〜０．３５８ｎｍの炭素系材料を８〜１５質量％含有したので、制動時の摩擦係数を維持することができ、摩耗量の低減をより向上させるができる。したがって、摩擦係数の向上、摩耗量の低減の両立を図ることができる。
また、平均面間隔０．３４３〜０．３５８ｎｍの炭素系材料は、黒鉛化度が高くなく、潤滑性を制御することができるので、動摩擦係数と静摩擦係数との差を小さくすることができ、グー音の発生を抑制することができる。
【実施例】
【００２１】
以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
「実施例１〜１０」
実施例１〜１０のプレーキパッド（ブレーキ摩擦材）を作製した。
まず、洗浄剤を用いてバックプレート（裏金）を充分に洗浄し、このバックプレートにショットブラストまたはリン酸処理等の化成処理を施した後、摩擦材と接する面に接着剤を塗布し乾燥した。
【００２２】
また、速硬化性フェノール樹脂及び変性フェノール樹脂、チタン酸カリウム繊維、ロックウール等の無機繊維、銅繊維、スチール繊維、アラミド繊維、平均面間隔が０．３４３〜０．３５８ｎｍの範囲の４種類の炭素系材料、カシューダスト、加硫済のゴム粉末等の有機系摩擦調整剤、酸化鉄、亜鉛粉末、珪酸ジルコニウム等の無機系摩擦調整剤、ｐＨ調整材として水酸化カルシウム、充填材として硫酸バリウムを、所定量秤量し、混合した。
実施例１〜１０それぞれの配合量（質量％）を表１に示す。
【００２３】
ここでは、平均面間隔が本発明の下限値である０．３４３ｎｍの炭素系材料を本発明の下限値である８質量％含むプレーキパッドを実施例１、平均面間隔が０．３４５ｎｍの炭素系材料を本発明の中間値である１２質量％含むプレーキパッドを実施例２、平均面間隔が０．３４９ｎｍの炭素系材料を１２質量％含むプレーキパッドを実施例３、平均面間隔が０．３５２ｎｍの炭素系材料を１２質量％含むプレーキパッドを実施例４、平均面間隔が０．３５５ｎｍの炭素系材料を１２質量％含むプレーキパッドを実施例５、平均面間隔が本発明の上限値である０．３５８ｎｍの炭素系材料を本発明の上限値である１５質量％含むプレーキパッドを実施例６、平均面間隔が本発明の中間値である０．３４９ｎｍの炭素系材料を本発明の下限値である８質量％含むプレーキパッドを実施例７、この実施例７と平均面間隔が同じである０．３４９ｎｍの炭素系材料を本発明の上限値である１５質量％含むプレーキパッドを実施例８、平均面間隔が本発明の下限値である０．３４３ｎｍの炭素系材料を本発明の上限値である１５質量％含むプレーキパッドを実施例９、平均面間隔が本発明の上限値である０．３５８ｎｍの炭素系材料を本発明の下限値である８質量％含むプレーキパッドを実施例１０とした。
【００２４】
その後、この混合物を所定の金型を用いて、８０ＭＰａの圧力かつ常温（２５℃）にて冷間圧縮成形した。
次いで、この冷間圧縮成形品と上記の接着剤を塗布したバックプレートを、１５０℃に加熱した金型内にセットし、この温度にて４０ＭＰａの圧力で３００秒加熱圧縮成形した。
次いで、この成型品を２００℃にて約５時間熱処理し、さらに、研磨加工、溝加工を施し、実施例１〜１０のプレーキパッドとした。
【００２５】
「比較例１〜７」
比較例１〜７のプレーキパッド（ブレーキ摩擦材）を実施例１〜１０に準じて作製した。
比較例１〜７それぞれの配合量（質量％）を表２に示す。
【００２６】
ここでは、平均面間隔が本発明の下限値より小さい０．３３６ｎｍの炭素系材料を本発明の中間値である１２質量％含むプレーキパッドを比較例１、平均面間隔が本発明の下限値より僅かに小さい０．３４２ｎｍの炭素系材料を１２質量％含むプレーキパッドを比較例２、平均面間隔が本発明の上限値より僅かに大きい０．３５９ｎｍの炭素系材料を１２質量％含むプレーキパッドを比較例３、平均面間隔が本発明の上限値より大きい０．３６６ｎｍの炭素系材料を１２質量％含むプレーキパッドを比較例４、平均面間隔が本発明の上限値より大きい０．３７０ｎｍの炭素系材料を１２質量％含むプレーキパッドを比較例５、平均面間隔が０．３４９ｎｍの炭素系材料を本発明の下限値より少ない７質量％含むプレーキパッドを比較例６、平均面間隔が０．３４５ｎｍの炭素系材料を本発明の上限値より多い１６質量％含むプレーキパッドを比較例７とした。なお、上記の比較例１は、従来技術となる特許文献１に記載のものを想定して作製したものである。
【００２７】
【表１】
2014189691.tif 000002
【００２８】
【表２】
2014189691.tif 000003
【００２９】
このようにして作製された実施例１〜１０及び比較例１〜７のプレーキパッドについて、摩擦特性の評価を行った。
ここでは、ディスクロータにブレーキ摩擦材を押圧して行う第１フェードリカバリ試験について、自動車技術会規格ＪＡＳＯ Ｃ ４０６「乗用車−ブレーキ装置−ダイナモメータ試験方法」に基づき測定した。
【００３０】
自動車メーカーでは、車種により異なるが、第１フェード時の最低摩擦係数（μ）を０．２２〜０．２５の範囲内の所定の値に規定しているので、ここでは、ブレーキ摩擦材の個体差等を考慮して上記範囲よりも大きな値とすべく、第１フェード時の最低摩擦係数（μ）の許容値を０．２３５とし、判断基準とした。
実施例１〜１０それぞれの第１フェード時の最低摩擦係数（μ）及び摩耗量（ｍｍ）を表３に、比較例１〜７それぞれの第１フェード時の最低摩擦係数（μ）及び摩耗量（ｍｍ）を表４に、それぞ示す。
【００３１】
【表３】
2014189691.tif 000004
【００３２】
【表４】
2014189691.tif 000005
【００３３】
表３及び表４によれば、実施例１〜１０それぞれの第１フェード時の最低摩擦係数は０．２３５以上であり、許容値を満足することが確認された。また、摩耗量は、０．５２６ｍｍ〜０．６１４の範囲内となっており、従来技術として想定した比較例１の摩耗量よりも小さくなっており、耐摩耗性の向上が確認された。
一方、比較例１〜７それぞれの第１フェード時の最低摩擦係数は、比較例６を除いて、０．２３５より小さく、第１フェード時の最低摩擦係数の許容値を満足していないことが確認された。また、比較例６については、その摩耗量が従来技術として想定した比較例１の摩耗量よりも大きくなっており、耐摩耗性が低下してしまっていることが確認された。
【００３４】
以上により、実施例１〜１０のプレーキパッドによれば、ブレーキ摩擦材の全体量を１００質量％としたときに、潤滑材として平均面間隔０．３４３〜０．３５８ｎｍの炭素系材料を８〜１５質量％含有することで、制動時の摩擦係数を維持することができ、摩耗量の低減をより向上させるができることを確認することができ、摩擦係数の向上、摩耗量の低減の両立を図ることができることを確認することができた。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、少なくとも強化繊維、結合材、潤滑材、摩擦調整材、充填材及びｐＨ調整剤を含有してなるブレーキ摩擦材であり、このブレーキ摩擦材の全体量を１００質量％としたとき、潤滑材として平均面間隔０．３４３〜０．３５８ｎｍの炭素系材料を８〜１５質量％含有することにより、制動時の摩擦係数を維持することができ、摩耗量の低減をより向上させるができ、したがって、摩擦係数の向上、摩耗量の低減の両立を図ることができ、しかも製造が容易なものであるから、自動車はもちろんのこと、ブレーキ機構を有する動力機械等へも適用可能であり、その工業的意義は極めて大である。