(57)【要約】  バックプレートの軽量化によって摩擦部材（ディスクブレーキパッド等）の軽量化を図ると共に、繰り返し制動後の耐久性が改善された摩擦部材を提供する。前記摩擦部材としては、具体的には、鋼より比重の軽い素材を含有するバックプレートの一方の面に摩擦材が配置された摩擦部材であって、前記摩擦材の厚み方向の熱伝導率が０．４０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の摩擦部材等である。
2018230672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼より比重の軽い素材を含有するバックプレートの一方の面に摩擦材が配置された摩擦部材であって、
前記摩擦材の厚み方向の熱伝導率が０．４０Ｗ／ｍ・Ｋ以下である、摩擦部材。
【請求項２】
前記摩擦材の厚み方向の熱伝導率が０．３５Ｗ／ｍ・Ｋ以下である、請求項１に記載の摩擦部材。
【請求項３】
鋼より比重の軽い素材を含有するバックプレートの一方の面に摩擦材が中間層を介して配置された摩擦部材であって、
前記中間層及び前記摩擦材の少なくとも一方の厚み方向の熱伝導率が０．４０Ｗ／ｍ・Ｋ以下である、摩擦部材。
【請求項４】
前記中間層及び前記摩擦材の少なくとも一方の厚み方向の熱伝導率が０．３５Ｗ／ｍ・Ｋ以下である、請求項３に記載の摩擦部材。
【請求項５】
前記中間層の厚みが１ｍｍ以上である、請求項３又は４に記載の摩擦部材。
【請求項６】
前記バックプレートが含有する素材の比重が５Ｍｇ／ｍ３以下である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の摩擦部材。
【請求項７】
前記バックプレートが、（１）繊維強化樹脂、（２−１）アルミニウム合金、（２−２）アルミニウムもしくはアルミニウム合金中にセラミックス粒子が分散するアルミニウム複合材、（３−１）マグネシウム合金、及び（３−２）マグネシウムもしくはマグネシウム合金中にセラミックス粒子が分散するマグネシウム複合材、からなる群から選択される少なくとも１種を含有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の摩擦部材。
【請求項８】
前記バックプレートが前記（１）繊維強化樹脂を含有し、前記繊維強化樹脂の強化繊維がガラス繊維又は炭素繊維であり、前記繊維強化樹脂の樹脂が熱硬化性樹脂である、請求項７に記載の摩擦部材。
【請求項９】
前記バックプレートの厚み方向の熱伝導率が０．４Ｗ／ｍ・Ｋ以上である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の摩擦部材。
【請求項１０】
バックプレートの一方の面に摩擦材が配置された摩擦部材であって、
前記バックプレートが（１）繊維強化樹脂、（２−１）アルミニウム合金、（２−２）アルミニウムもしくはアルミニウム合金中にセラミックス粒子が分散するアルミニウム複合材、（３−１）マグネシウム合金、及び（３−２）マグネシウムもしくはマグネシウム合金中にセラミックス粒子が分散するマグネシウム複合材、からなる群から選択される少なくとも１種を含有し、
前記摩擦材の厚み方向の熱伝導率が０．４０Ｗ／ｍ・Ｋ以下である、摩擦部材。
【請求項１１】
前記摩擦材の厚み方向の熱伝導率が０．３５Ｗ／ｍ・Ｋ以下である、請求項１０に記載の摩擦部材。
【請求項１２】
バックプレートの一方の面に摩擦材が中間層を介して配置された摩擦部材であって、
前記バックプレートが（１）繊維強化樹脂、（２−１）アルミニウム合金、（２−２）アルミニウムもしくはアルミニウム合金中にセラミックス粒子が分散するアルミニウム複合材、（３−１）マグネシウム合金、及び（３−２）マグネシウムもしくはマグネシウム合金中にセラミックス粒子が分散するマグネシウム複合材、からなる群から選択される少なくとも１種を含有し、
前記中間層及び前記摩擦材の少なくとも一方の厚み方向の熱伝導率が０．４０Ｗ／ｍ・Ｋ以下である、摩擦部材。
【請求項１３】
前記中間層及び前記摩擦材の少なくとも一方の厚み方向の熱伝導率が０．３５Ｗ／ｍ・Ｋ以下である、請求項１２に記載の摩擦部材。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の摩擦部材を含むディスクブレーキパッド。
【請求項１５】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の摩擦部材を搭載した車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦部材、ディスクブレーキパッド及び車に関する。
【背景技術】
【０００２】
二輪車及び四輪の自動車等に取り付けられている制動用の摩擦部材として、ディスクブレーキパッドの一例を図１及び図２に示す。なお、図１はディスクブレーキパッドの上面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線における断面図の一例である。本例においては、ディスクブレーキパッドは、バックプレート１と摩擦材２から構成され、摩擦材２がバックプレート１の一方の面１１（ここではバックプレート１の上面）に直接固着されている。摩擦材２は、例えば、結合材、有機充填材、無機充填材及び繊維基材からなる、いわゆるレジンモールド材により構成される。このようなディスクブレーキパッドは、バックプレート１の一方の面に、予め結合材、有機充填材、無機充填材及び繊維基材からなる摩擦材の予備成形体を重ね合わせ、熱圧成形して一体に固着した後、表面加工を施すことにより製造されている。【０００３】
また、ディスクブレーキパッドの他の例を図３に示す。図３は図１のＡ−Ａ線における断面図の他の例である。図３のディスクブレーキパッドは、バックプレート１、摩擦材２及び中間層３から構成され、バックプレート１の一方の面１１（ここではバックプレート１の上面）に、中間層３を介して摩擦材２が固着されたものである。この場合、ディスクブレーキパッドは、バックプレート１の一方の面に、予め結合材、有機充填材、無機充填材及び繊維基材からなる摩擦材及び中間層の予備成形体を重ね合わせ、熱圧成形して一体に固着した後、表面加工を施すことにより製造されている。【０００４】
近年、自動車の環境対応化及び低燃費化の進行に伴い、自動車の各部品の軽量化が検討及び実施されている。通常、自動車における原材料の構成は、金属材が半分以上を占めているが、車体の軽量化のため、その使用量は年々低下傾向にある。また、車体の軽量化にあたっては、近年、素材としてアルミニウム（アルミニウム合金又はアルミニウム複合材）又は樹脂の使用が増加傾向にある。鋼板の比重は約７．８Ｍｇ／ｍ３であり、これに比べてアルミニウムの比重は約２．７Ｍｇ／ｍ３、樹脂の比重は約１Ｍｇ／ｍ３であって軽いため、アルミニウム及び樹脂等の素材を使用することにより、車体の５０％以下の軽量化が見込める。このような軽量化への動きの中、車両においては、ボディ、フレームのみならず、車両を構成する各要素に対しても軽量化の要求が大きくなってきている。【０００５】
このような車体軽量化の要求は、車両の制動に用いられるブレーキシステムの構成要素の一つであるディスクブレーキパッドにおいても同様に大きくなってきている。具体的には、従来、ディスクブレーキパッドには鋼製の板材からなるバックプレートが用いられていたが、近年では樹脂製のバックプレートの提案がなされており、例えば、０．１〜１０ｍｍ程度のガラス繊維を含有したフェノール樹脂を圧縮成形したもの（例えば、特許文献１及び２参照）等が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１６５２１０号公報
【特許文献２】特開２００１−２５３９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者らは、ディスクブレーキパッドの軽量化のため、バックプレートをこれまでの鋼製のものから、樹脂製又はアルミニウム製等の軽量化素材に変更することを検討していたところ、これらの軽量化素材は、従来の鋼製のバックプレートに比べて耐久性が不十分であることが判明した。【０００８】
これらのことから、本発明は、バックプレートの軽量化によって摩擦部材（ディスクブレーキパッド等）の軽量化を図ると共に、繰り返し制動後の耐久性が改善された摩擦部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】
【０００９】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究した結果、摩擦材の熱伝導率を調整することによって、バックプレートを軽量化したときにもバックプレートの耐久性が改善され、ひいては摩擦部材の耐久性が改善し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。本発明は、係る知見に基づいて完成したものである。【００１０】
本発明は下記［１］〜［１５］に関する。
［１］鋼より比重の軽い素材を含有するバックプレートの一方の面に摩擦材が配置された摩擦部材であって、
前記摩擦材の厚み方向の熱伝導率が０．４０Ｗ／ｍ・Ｋ以下である、摩擦部材。
［２］前記摩擦材の厚み方向の熱伝導率が０．３５Ｗ／ｍ・Ｋ以下である、上記［１］に記載の摩擦部材。
［３］鋼より比重の軽い素材を含有するバックプレートの一方の面に摩擦材が中間層を介して配置された摩擦部材であって、
前記中間層及び前記摩擦材の少なくとも一方の厚み方向の熱伝導率が０．４０Ｗ／ｍ・Ｋ以下である、摩擦部材。
［４］前記中間層及び前記摩擦材の少なくとも一方の厚み方向の熱伝導率が０．３５Ｗ／ｍ・Ｋ以下である、上記［３］に記載の摩擦部材。
［５］前記中間層の厚みが１ｍｍ以上である、上記［３］又は［４］に記載の摩擦部材。
［６］前記バックプレートが含有する素材の比重が５Ｍｇ／ｍ３以下である、上記［１］〜［５］のいずれかに記載の摩擦部材。
［７］前記バックプレートが、（１）繊維強化樹脂、（２−１）アルミニウム合金、（２−２）アルミニウムもしくはアルミニウム合金中にセラミックス粒子が分散するアルミニウム複合材、（３−１）マグネシウム合金、及び（３−２）マグネシウムもしくはマグネシウム合金中にセラミックス粒子が分散するマグネシウム複合材、からなる群から選択される少なくとも１種を含有する、上記［１］〜［６］のいずれかに記載の摩擦部材。
［８］前記バックプレートが前記（１）繊維強化樹脂を含有し、前記繊維強化樹脂の強化繊維がガラス繊維又は炭素繊維であり、前記繊維強化樹脂の樹脂が熱硬化性樹脂である、上記［７］に記載の摩擦部材。
［９］前記バックプレートの厚み方向の熱伝導率が０．４Ｗ／ｍ・Ｋ以上である、上記［１］〜［８］のいずれかに記載の摩擦部材。
［１０］バックプレートの一方の面に摩擦材が配置された摩擦部材であって、
前記バックプレートが（１）繊維強化樹脂、（２−１）アルミニウム合金、（２−２）アルミニウムもしくはアルミニウム合金中にセラミックス粒子が分散するアルミニウム複合材、（３−１）マグネシウム合金、及び（３−２）マグネシウムもしくはマグネシウム合金中にセラミックス粒子が分散するマグネシウム複合材、からなる群から選択される少なくとも１種を含有し、
前記摩擦材の厚み方向の熱伝導率が０．４０Ｗ／ｍ・Ｋ以下である、摩擦部材。
［１１］前記摩擦材の厚み方向の熱伝導率が０．３５Ｗ／ｍ・Ｋ以下である、上記［１０］に記載の摩擦部材。
［１２］バックプレートの一方の面に摩擦材が中間層を介して配置された摩擦部材であって、
前記バックプレートが（１）繊維強化樹脂、（２−１）アルミニウム合金、（２−２）アルミニウムもしくはアルミニウム合金中にセラミックス粒子が分散するアルミニウム複合材、（３−１）マグネシウム合金、及び（３−２）マグネシウムもしくはマグネシウム合金中にセラミックス粒子が分散するマグネシウム複合材、からなる群から選択される少なくとも１種を含有し、
前記中間層及び前記摩擦材の少なくとも一方の厚み方向の熱伝導率が０．４０Ｗ／ｍ・Ｋ以下である、摩擦部材。
［１３］前記中間層及び前記摩擦材の少なくとも一方の厚み方向の熱伝導率が０．３５Ｗ／ｍ・Ｋ以下である、上記［１２］に記載の摩擦部材。
［１４］上記［１］〜［１３］のいずれかに記載の摩擦部材を含むディスクブレーキパッド。
［１５］上記［１］〜［１３］のいずれかに記載の摩擦部材を搭載した車。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、バックプレートの軽量化によって摩擦部材（ディスクブレーキパッド等）の軽量化を図ると共に、繰り返し制動後の耐久性が改善された摩擦部材を提供することができる。また、バックプレートの比重が鋼より小さいため、ディスクブレーキパッド等の摩擦部材の軽量化を図ることで、二輪車及び四輪の自動車等の車体の軽量化に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】摩擦部材（ディスクブレーキパッド）を示す模式図（上面図）である。
【図２】バックプレートの一方の面に摩擦材が直接配置された摩擦部材（ディスクブレーキパッド）の図１におけるＡ−Ａ断面の模式図である。
【図３】バックプレートの一方の面に摩擦材が中間層を介して配置された摩擦部材（ディスクブレーキパッド）の図１におけるＡ−Ａ断面の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明について詳細に説明する。但し、以下の実施形態において、その構成要素は、特に明示した場合を除き、必須ではない。数値及びその範囲についても同様であり、本発明を制限するものではない。
本明細書中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。さらに、本明細書において、摩擦材組成物中の各成分の含有率は、各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、摩擦材組成物中に存在する当該複数種の物質の合計の含有率を意味する。
また、本明細書における記載事項を任意に組み合わせた態様も本発明に含まれる。
【００１４】
本発明の一態様（第一の態様）は、例えば図２を用いて説明すると、鋼より比重の軽い素材を含有するバックプレート１の一方の面に摩擦材２が配置された摩擦部材であって、前記摩擦材２の厚み方向の熱伝導率が０．４０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の摩擦部材である。
本発明の別の一態様（第二の態様）は、例えば図３を用いて説明すると、鋼より比重の軽い素材を含有するバックプレート１の一方の面に摩擦材２が中間層３を介して配置された摩擦部材であって、前記中間層３及び前記摩擦材２の少なくとも一方の厚み方向の熱伝導率が０．４０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の摩擦部材である。
なお、本発明において、厚み方向とは、相手材と摺接する摩擦材の表面からバックプレートへの方向であり、熱伝導率は、室温（２５℃）において温度傾斜法で測定される熱伝導率である。ここで、温度傾斜法とは、温度差のある２つの物体に接した試料が定常状態に達したときに、その熱流束と試料温度から試料の熱伝導率を測定する方法であり、温度傾斜法で測定される熱伝導率は、市販の測定装置を用いて測定することができる。温度傾斜法で測定される熱伝導率としては、具体的には、実施例に記載の方法によって測定される熱伝導率である。
【００１５】
本発明者らの検討により、制動を繰り返すと、摩擦熱によってブレーキ温度が上昇し、摩擦材の表面温度が約６００℃以上となる場合があり、特に摩擦材が摩耗して摩擦材の残厚が少なくなった場合に、バックプレートが２００℃以上まで昇温することがあることがわかった。また、軽量化素材の中でも繊維強化樹脂によって形成されたバックプレートでは、樹脂の耐熱温度以上にバックプレートの温度が上がると樹脂が熱分解し、バックプレートの強度が著しく低下し、クラックの発生及び割れといった不具合が生じ易くなることが判明した。アルミニウム合金、アルミニウム複合材、マグネシウム合金、マグネシウム複合材等の軽量化素材により形成されたバックプレートでは、２００℃以上で、強度及び弾性率が著しく低下し、変形及び破壊といった不具合が生じ易くなることが判明した。しかし、上記態様１又は２であれば、軽量化素材からなるバックプレート１の温度上昇が抑制され、摩擦材の表面温度が６００℃以上となる場合においても、バックプレート１のクラック及び割れを防止することができ、摩擦部材について、軽量化と、繰り返し制動後の耐久性との両立が可能となった。
以下、摩擦部材が有するバックプレート及び摩擦材について順に説明する。
【００１６】
［バックプレート］
バックプレートは鋼より比重の軽い素材を含有するものであり、好ましい態様を挙げると、該バックプレートは鋼より比重の軽い素材からなるものである。鋼より比重の軽い素材は、好ましくは比重５Ｍｇ／ｍ３以下の素材であり、より好ましくは比重３Ｍｇ／ｍ３以下の素材であり、さらに好ましくは比重２Ｍｇ／ｍ３以下の素材である。さらには、バックプレートの比重が５Ｍｇ／ｍ３以下であることが好ましく、３Ｍｇ／ｍ３以下であることがより好ましく、２Ｍｇ／ｍ３以下であることがさらに好ましい。
【００１７】
鋼より比重の軽い素材としては、例えば、（１）繊維強化樹脂、（２−１）アルミニウム合金、（２−２）アルミニウムもしくはアルミニウム合金中にセラミックス粒子が分散するアルミニウム複合材、（３−１）マグネシウム合金、及び（３−２）マグネシウムもしくはマグネシウム合金中にセラミックス粒子が分散するマグネシウム複合材等が挙げられる。つまり、バックプレートは、前記素材（１）、（２−１）、（２−２）、（３−１）及び（３−２）からなる群から選択される少なくとも１種を含有するものであってもよく、前記素材（１）、（２−１）、（２−２）、（３−１）及び（３−２）からなる群から選択される少なくとも１種からなるものであってもよい。
【００１８】
（（１）繊維強化樹脂）
繊維強化樹脂とは、繊維と樹脂とを複合化したもの、つまり繊維と樹脂との複合材を指す。繊維強化樹脂の比重は約１Ｍｇ／ｍ３程度であるため軽量化素材として好適である。
【００１９】
繊維強化樹脂に用いられる繊維としては、例えば、ガラス繊維、α−アルミナタイプ、γ−アルミナタイプ等のアルミナ繊維、ボロン繊維等の無機繊維；パラ系アラミド繊維、メタ系アラミド繊維等のアラミド繊維；セルロース繊維、ナノセルロース繊維、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズオキサゾール）繊維、又は耐炎化繊維、ピッチ系、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）系の炭素繊維等の炭素系繊維、からなる群から選ばれる少なくとも１種を用いることができる。特にバックプレートとして用いる場合、強度及び剛性の観点から、ガラス繊維、炭素繊維が好ましく、高熱伝導率の観点から、炭素繊維がさらに好ましい。炭素繊維を用いることで、バックプレートの熱伝導率をより一層向上することができ、繰り返し制動を行い摩擦熱でブレーキ温度が上昇したときに、バックプレート内の温度分布を均一にすることができ、局所的な温度上昇を防ぎ、樹脂の熱分解及び強度低下に伴うクラック、割れを防止し易い傾向にある。
【００２０】
前記繊維強化樹脂に用いられる繊維の繊維長は特に制限されないが、強度の観点から、１ｍｍ以上の繊維長が好ましく、１０ｍｍ以上の長繊維であることがさらに好ましい。該繊維の繊維長の上限値に特に制限はなく、１００ｍｍ以下であってもよいし、７０ｍｍ以下であってもよいし、５０ｍｍ以下であってもよいし、３５ｍｍ以下であってもよい。
また、前記繊維強化樹脂に用いる繊維としては、フェルト等の不織布、抄造品、連続繊維から成る織物、編物、交織物等の織布も用いることができる。
【００２１】
前記繊維強化樹脂に用いられる樹脂としては、耐熱性の観点から、熱硬化性樹脂が好ましく、耐熱性及び強度の観点から、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂が好ましい。前記フェノール樹脂、エポキシ樹脂は、硬化剤を併用することが好ましい。繊維強化樹脂に用いられる樹脂は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。フェノール樹脂としては、市販品の使用も可能であり、常法により合成することもできる。
【００２２】
前記フェノール樹脂としては、レゾールタイプのフェノール樹脂、ストレートノボラックタイプのフェノール樹脂、アラルキル変性タイプのフェノール樹脂、アクリルエラストマー、シリコーンエラストマー等で変性したエラストマー変性タイプのフェノール樹脂等が挙げられる。耐熱性の観点から、フェノール樹脂としてはストレートノボラックタイプのフェノール樹脂、レゾールタイプのフェノール樹脂が好ましい。
【００２３】
また、前記エポキシ樹脂としては、市販品の使用も可能であり、常法により合成することもできる。エポキシ樹脂としては、強度及び耐熱性の観点から、芳香環を有するエポキシ樹脂であることが好ましい。具体的には、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂等を好適に使用することができる。また、シリコーン、アクリロニトリル、ブタジエン、イソプロピル系ゴム、ポリアミド系樹脂等により変性したエポキシ樹脂等についても使用することができる。
【００２４】
また、前記繊維強化樹脂においては、上記の繊維及び樹脂以外に、その他の添加剤を配合することができる。その他の添加剤としては、無機充填材、有機充填材、金属粉等が挙げられる。その他の添加剤は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。粒子状の無機充填材、有機充填材、金属粉であることが好ましく、繊維集合体中に分散させるためには粒子径が小さいことが好ましい。具体的には、摺動性を向上させる観点からは、黒鉛、二硫化モリブデン、硫化タングステン、フッ素樹脂及びコークス等が挙げられ、難燃性を向上させる観点からは、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム及びアンチモン化合物等が挙げられ、軽量化の観点からは、中空無機粒子等が挙げられ、樹脂の硬化速度を向上させる観点からは、酸化カルシウム、水酸化カルシウム等が挙げられ、熱伝導率を向上させる観点からは、金属粉、黒鉛、酸化マグネシウム、酸化亜鉛等が挙げられる。
【００２５】
前記繊維強化樹脂は、バックプレートの局所的な温度上昇を防ぐために、厚み方向の熱伝導率が０．４Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましく、０．４５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることがより好ましく、１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることがさらに好ましい。前記繊維強化樹脂の厚み方向の熱伝導率を前記範囲にする方法としては、前記金属粉、黒鉛、酸化マグネシウム、酸化亜鉛等の熱伝導率の高い添加剤を繊維強化樹脂に添加する方法、繊維強化樹脂の繊維として炭素繊維等の熱伝導率の高い繊維を用いる方法などが挙げられ、これらの方法を１種単独で又は２種以上の組合せで採用した繊維強化樹脂を用いることができる。
【００２６】
バックプレートに前記繊維強化樹脂を用いる場合、繊維強化樹脂を成形し、必要に応じて形状加工を施すことによって繊維強化樹脂製のバックプレートを製作した後、繊維強化樹脂製バックプレートを従来の鋼製のバックプレートに替えて用いることで、上記の摩擦部材を製造することができる。すなわち、摩擦材の熱成形金型の型孔に必要に応じて予備成形を行った摩擦材組成物を挿入し、次いで、前記予備成形体に接して前記繊維強化樹脂からなるバックプレートに予め接着剤を塗布したものを配置する。そして、摩擦材組成物を熱成形して摩擦材を形成することで前記繊維強化樹脂と摩擦材を一体化し、摩擦部材を形成することができる。以上の工程によると、前記繊維強化樹脂からなるバックプレートの熱成形と、摩擦材の熱成形を別に行うことから、エネルギー効率が必ずしも良いとは言えない。そこで、繊維強化樹脂からなるバックプレートの熱成形と、摩擦材の熱成形を同時に行うことにより、エネルギー効率を高めることもできる。すなわち、熱硬化前の状態の繊維強化樹脂と、必要に応じて予備成形を行った摩擦材組成物とを挿入し、同時に熱成形を行い、熱成形の工程において前記繊維強化樹脂中の熱硬化性樹脂と摩擦材中の熱硬化性樹脂が溶融及び硬化することで、接着材の必要なく一体化することができる。
【００２７】
（アルミニウム、アルミニウム合金）
アルミニウムは比重が約２．７Ｍｇ／ｍ３と小さいため、軽量化素材として好適であるが、強度の観点から、バックプレートとしてはアルミニウム合金を用いることが好ましい。アルミニウム合金としては、２ＸＸＸ系（Ａｌ−Ｃｕ系）、３ＸＸＸ系（Ａｌ−Ｍｎ系）、４ＸＸＸ系（Ａｌ−Ｓｉ系）、５ＸＸＸ系（Ａｌ−Ｍｇ系）、６ＸＸＸ系（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系）、７ＸＸＸ系（Ａｌ−Ｚｎ系）等の展伸用アルミニウム合金；ＡＣ１Ｃ（Ａｌ−Ｃｕ系）、ＡＣ１Ｂ（Ａｌ−Ｃｕ系）、ＡＣ２Ａ（Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系）、ＡＣ２Ｂ（Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系）、ＡＣ３Ａ（Ａｌ−Ｓｉ系）、ＡＣ４Ａ、ＡＣ４Ｃ（Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系）、ＡＣ４Ｂ（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系）、ＡＣ４Ｄ（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｍｇ系）、ＡＣ５Ａ（Ａｌ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｍｇ系）、ＡＣ７Ａ（Ａｌ−Ｍｇ系）、ＡＣ８Ａ（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｍｇ系）、ＡＣ８Ｂ（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｍｇ系）、ＡＣ９Ａ（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｍｇ系）、ＡＣ９Ｂ（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｍｇ系）等の鋳物用アルミニウム合金；ＡＤＣ１（Ａｌ−Ｓｉ系）、ＡＤＣ３（Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系）、ＡＤＣ５（Ａｌ−Ｍｇ系）、ＡＤＣ６（Ａｌ−Ｍｇ−Ｍｎ系）、ＡＤＣ１０（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系）、ＡＤＣ１２（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系）、ＡＤＣ１４（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｍｇ系）等のダイキャスト用アルミニウム合金などを用いることができる。また、これらを熱処理（時効処理）等して調質したものを用いることができる。
【００２８】
（アルミニウム複合材）
アルミニウム又は上記のアルミニウム合金中にセラミックス粒子を分散させたアルミニウム複合材（セラミックス粒子強化アルミニウム基複合材料）は、アルミニウム合金に比してヤング率が高くなるため、バックプレートとして用いると、ブレーキパッドの剛性を高くすることができ、好適である。分散強化するセラミックス粒子としては、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２等の酸化物系セラミックス、ＳｉＣ、ＴｉＣ等の炭化物系セラミックス、ＴｉＮ等の窒化物系セラミックスを用いることができる。
【００２９】
（マグネシウム、マグネシウム合金）
マグネシウムは比重が１．７４Ｍｇ／ｍ３と小さいため、軽量化素材として好適であるが、強度の観点から、バックプレートとしてはマグネシウム合金を用いることが好ましい。マグネシウム合金としては、Ｍ１（Ｍｇ−Ｍｎ合金）、ＡＺ６１、ＡＺ９１等のＡＺ系（Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ合金）、ＺＫ５１、ＺＫ６０等のＺＫ系（Ｍｇ−Ｚｎ−Ｚｒ合金）、ＺＨ６２等のＺＨ系（Ｍｇ−Ｚｎ−Ｚｒ合金）、ＥＫ３０等のＥＫ系（Ｍｇ−希土類元素合金）、ＨＫ３１等のＨＫ系（Ｍｇ−Ｔｈ系合金）、Ｋ１（Ｍｇ−Ｚｒ合金）等の各種鋳造用マグネシウム合金及び加工用マグネシウム合金を用いることができる。また、カルシウムを数％添加した難燃性マグネシウム合金を用いることができる。
【００３０】
（マグネシウム複合材）
マグネシウム又は上記のマグネシウム合金中にセラミックス粒子を分散させたアルミニウム複合材（セラミックス粒子強化マグネシウム基複合材料）は、マグネシウム合金に比してヤング率が高くなるため、バックプレートとして用いると、ブレーキパッドの剛性を高くすることができ、好適である。分散強化するセラミックス粒子としては、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２等の酸化物系セラミックス、ＳｉＣ、ＴｉＣ等の炭化物系セラミックス、ＴｉＮ等の窒化物系セラミックスを用いることができる。
【００３１】
なお、バックプレートの厚み方向の熱伝導率を高くすることで、繰り返し制動を行い摩擦熱でブレーキ温度が上昇したときに、バックプレート内の温度分布を均一にすることができ、局所的な温度上昇を防ぎ、樹脂の熱分解及び強度低下に伴うクラック、割れを防止し易い傾向にある。この観点から、バックプレートの厚み方向の熱伝導率は、０．４Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましく、０．４５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることがより好ましく、１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることがさらに好ましい。バックプレートの厚み方向の熱伝導率の上限値に特に制限はないが、４００Ｗ／ｍ・Ｋ以下であってもよいし、２５０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であってもよい。
【００３２】
［摩擦材］
摩擦材としては、例えば、結合材、有機充填材、無機充填材及び繊維基材を含有する摩擦材組成物から形成された摩擦材が好ましい一態様である。前記摩擦材組成物又は摩擦材組成物の予備成形体をバックプレートと重ね合わせて熱圧成形し、次いで加熱処理して結合材である熱硬化樹脂を硬化させることで摩擦材を形成できる。
【００３３】
前記態様１においては、図２を参照しながら説明すると、摩擦材２の厚み方向の熱伝導率は０．４０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、好ましくは０．３５Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。摩擦材２の厚み方向の熱伝導率の下限値に特に制限はなく、０．０５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であってもよいし、０．１Ｗ／ｍ・Ｋ以上であってもよい。
前記態様２においては、図３を参照しながら説明すると、後述する中間層３及び摩擦材２の少なくとも一方の厚み方向の熱伝導率が０．４０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、好ましくは０．３５Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。また、当該熱伝導率の下限値に特に制限はなく、０．０５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であってもよいし、０．１Ｗ／ｍ・Ｋ以上であってもよい。
【００３４】
ここで、摩擦材の厚み方向の熱伝導率を前記範囲、例えば０．４０Ｗ／ｍ・Ｋ以下（好ましくは０．３５Ｗ／ｍ・Ｋ以下）にする方法としては、例えば、（Ａ）摩擦材の気孔率を大きくする方法、（Ｂ）黒鉛及び金属繊維等の熱伝導率の高い素材の摩擦材中の含有量を少なくする方法、（Ｃ）摩擦材中の樹脂の含有量を多くする方法等が挙げられ、これらの方法を１種単独で又は２種以上の組合せることで、０．４０Ｗ／ｍ・Ｋ以下（好ましくは０．３５Ｗ／ｍ・Ｋ以下）の摩擦材とすることができる。
【００３５】
摩擦材の厚みは、耐久性の観点から、好ましくは４〜１５ｍｍ、より好ましくは６〜１５ｍｍ、さらに好ましくは７〜１３ｍｍである。
【００３６】
［中間層］
前記態様２においては、図３を参照しながら説明すると、摩擦材２が中間層３を介してバックプレート上に形成されている。中間層３としては、例えば、結合材、有機充填材、無機充填材及び繊維基材を含有する摩擦材組成物から形成された摩擦材が好ましい一態様である。中間層３を介して摩擦材２をバックプレート１に固着する場合、摩擦材組成物及び中間層の組成物あるいは摩擦材組成物及び中間層の組成物の予備成形体をバックプレート１と重ね合わせて熱圧成形し、次いで加熱処理して結合材である熱硬化樹脂を硬化させて形成するものである。
前述の通り、中間層３及び摩擦材２の少なくとも一方の厚み方向の熱伝導率が０．４０Ｗ／ｍ・Ｋ以下（好ましくは０．３５Ｗ／ｍ・Ｋ以下）である限り特に制限はないが、摩擦材２の厚み方向の熱伝導率が０．４０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であれば、中間層３の厚み方向の熱伝導率には特に制限はなく、一方、摩擦材２の厚み方向の熱伝導率が０．４０Ｗ／ｍ・Ｋを超える場合には、中間層３の厚み方向の熱伝導率を０．４０Ｗ／ｍ・Ｋ以下（好ましくは０．３５Ｗ／ｍ・Ｋ以下）にする。こうすることで、摩擦材の表面温度が６００℃以上となる場合においても、バックプレートのクラック及び割れを防止することができ、耐久に優れた摩擦部材となる。これは、軽量化素材からなるバックプレートの温度上昇が効率的に抑制されたことに起因すると推察する。
【００３７】
ここで、中間層３の厚み方向の熱伝導率を前記範囲、例えば０．４０Ｗ／ｍ・Ｋ以下（好ましくは０．３５Ｗ／ｍ・Ｋ以下）とする方法としては、例えば、（Ａ）摩擦材の気孔率を大きくする方法、（Ｂ）黒鉛及び金属繊維等の熱伝導率の高い素材の中間層中の含有量を少なくする方法、（Ｃ）中間層中の樹脂の含有量を多くする方法等が挙げられ、これらの方法を１種単独で又は２種以上の組合せることで、０．４０Ｗ／ｍ・Ｋ以下（好ましくは０．３５Ｗ／ｍ・Ｋ以下）の中間層とすることができる。
【００３８】
前記中間層の厚みは、１ｍｍ以上であることが好ましい。中間層３の厚み方向の熱伝導率が０．４０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の場合に、中間層の厚みを１ｍｍ以上とすることで、摩擦材とバックプレート間の断熱効果が高くなり、バックプレートのクラック及び割れを効果的に抑制することができる。該中間層の厚みはより好ましくは１〜５ｍｍ、さらに好ましくは１〜３ｍｍ、特に好ましくは１〜２ｍｍである。
【００３９】
なお、バックプレート１が繊維強化樹脂を含むものであって、摩擦材２に含まれる熱硬化性樹脂をバックプレート１に用いる熱硬化性樹脂が熱硬化で相互に化学結合を形成し得る化学成分の組合せとすることが好ましい。こうすることで、バックプレート１と摩擦材２とを接着材を用いなくても熱圧成形で一体成形することができ、ブレーキパッド１の強度、靭性が向上するだけでなく製造工程の簡略化の観点から好ましい。
また、バックプレート１が繊維強化樹脂を含むものであって、中間層３を設ける場合は、摩擦材２及び中間層３に含まれる熱硬化性樹脂をバックプレート１に用いる熱硬化性樹脂が熱硬化で相互に化学結合を形成し得る化学成分の組合せとすることが好ましい。こうすることで、バックプレート１と中間層３と摩擦材２とを接着材を用いなくても熱圧成形で一体成形することができ、ブレーキパッド１の強度が向上するだけでなく製造工程の簡略化の観点から好ましい。
さらに、バックプレート１が、Ｃｕ、Ｚｎ等を含むアルミニウム合金、又は当該アルミニウム合金を基とするアルミニウム複合材を含む場合、時効析出処理を熱圧成形及び加熱処理時に同時に行うことができる。この場合、ブレーキパッド１の強度が向上するだけでなく、製造工程の簡略化の観点から好ましい。
【００４０】
［車］
本発明は、本発明の摩擦部材を搭載した車も提供する。例えば、本発明の摩擦部材を、ディスクブレーキパッド、ブレーキライニング、クラッチフェーシング、電磁ブレーキ、保持ブレーキ等に用いた車等が挙げられる。車としては、大型自動車、中型自動車、普通自動車、大型特殊自動車、小型特殊自動車、大型自動二輪車及び普通自動二輪車等の自動車が挙げられる。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら制限を受けるものではない。【００４２】
実施例１〜６、比較例１〜４及び参考例１
表１に示す構成のディスクブレーキパッドを作製した。
摩擦材Ａは、自動車用に用いられる一般的なノンアスベストオーガニック材（日立化成株式会社製ＨＰ６３Ｈ）である。
摩擦材Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥは、前記ＨＰ６３Ｈをベースとして、含有する金属素材を除き、黒鉛を減量し、さらに製造条件（熱成形条件）を調整して製造することにより、熱伝導率の高い素材の充填密度を下げたものである。摩擦材とバックプレートの間に敷設した中間層Ａは、摩擦材Ｂの材質と同じものである。【００４３】
なお、熱伝導率は、各摩擦材及び中間層をそれぞれ単独で成形した後、直径５０ｍｍ、厚み２ｍｍの円柱状に切り出して測定用試料を作製し、２本の金属製の円柱で測定用試料の底面を挟み、大気圧下で、室温（２５℃）における温度傾斜法（株式会社アグネ技術センター製の熱伝導率測定装置「ＡＲＣ−ＴＣ−１」）にて測定した。なお、このとき試料に接する２本の金属製の円柱の温度差は１３〜２０℃、平均温度は２５℃であった。【００４４】
以下は、表１中に記載された、各例に用いたバックプレートの材質である。
鋼：ＳＡＰＨ４００
Ａｌ合金（アルミニウム合金）：ＡＤＣ１２
ＣＦＲＰ：２５ｍｍの炭素繊維で複合化したフェノール樹脂（炭素繊維５０質量％）
ＧＦＲＰ：２５ｍｍのガラス繊維で複合化したフェノール樹脂（ガラス繊維５０質量％）【００４５】
（繰り返し制動におけるバックプレートの耐久性試験）
上記で作製した各例のディスクブレーキパッドを用いてブレーキダイナモ試験を行い、バックプレートの耐久性の評価を行った。評価にあたっては、一般的なピンスライド式のコレット対応のキャリパー、ベンチレーテッドディスクローターを用い、イナーシャ７ｋｇｆ・ｍ・ｓ２で評価を行った。車速６５ｋｍ／ｈ、減速度０．３５Ｇの制動を５０回繰り返し、ブレーキ温度が６００℃まで昇温するサイクルを５０回繰り返した後、バックプレート部の外観の欠陥（折損、変形、クラック）の有無を確認し、下記評価基準に従って評価した。また、バックプレートの温度を、バックプレート中に埋め込んだ熱電対で計測した。評価結果を表１に示す。
ａ：バックプレート部の折損、１ｍｍを超える変形、及びクラックの発生が無い。
ｂ：バックプレート部の折損及び１ｍｍを超える変形は無いが、クラックが発生した。
ｃ：バックプレート部が折損又は１ｍｍを超える変形が生じた。【００４６】
【表１】
2018230672.tif 000003
【００４７】
表１中の実施例１〜６より、バックプレートに耐熱性の劣る軽量素材を用い、厚み方向の熱伝導率が０．４０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の摩擦材を用いたディスクブレーキパッド、及び厚み方向の熱伝導率が０．４０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の中間層を敷設したディスクブレーキパッドは、繰り返し制動を行ってもバックプレートの温度が高くならず、かつ、鋼板からなるバックプレートを用いた従来品（参考例１）と同等の耐久性を示した。実施例１〜６は、耐熱性の劣る軽量素材をバックプレートに用いかつ厚み方向の熱伝導率が０．４０Ｗ／ｍ・Ｋを超える摩擦材と組み合わせた比較例１〜４に対して耐久性が改善される結果となった。
さらに、厚み方向の熱伝導率が０．３５Ｗ／ｍ・Ｋの摩擦材を用いた実施例５と厚み方向の熱伝導率が０．４０Ｗ／ｍ・Ｋの摩擦材を用いた実施例６とを対比すると、実施例５では、繰り返し制動後のバックプレート温度が大幅に低下しており、本発明の効果が一層顕著に発現していることが分かる。実施例１、５及び６を対比すると、実施例１と実施例５の結果の差よりも、実施例５と実施例６の結果の差の方が大きいため、厚み方向の熱伝導率が０．３５Ｗ／ｍ・Ｋ以下の摩擦材を用いることにも臨界的意義が存在するといえる。
また、バックプレートに厚み方向の熱伝導率が１．０Ｗ／ｍＫ以上の繊維強化樹脂を用いた実施例２では、厚み方向の熱伝導率が１．０Ｗ／ｍＫを下回る繊維強化樹脂を用いた実施例３の場合よりもバックプレートの温度上昇が抑えられ、繰り返し制動における耐久性の点で優位であると考えられる。【００４８】
なお、参考例１のディスクブレーキパッド試料における鋼製バックプレートの質量は２５０ｇであるが、本発明のディスクブレーキパッド試料（実施例１〜４）におけるバックプレートの質量は６０〜１００ｇであり、従来のディスクブレーキパッドに替えて本発明のディスクブレーキパッドを用いると、１つのディスクブレーキパッドあたり、１５０〜１９０ｇの質量の低減を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の摩擦部材は、繰り返し制動を行ってもバックプレートの温度上昇が小さく、実用的な耐久性を備え、かつ軽量であることから、二輪車又は四輪自動車の制動に用いられているディスクブレーキパッドとして好適である。
【符号の説明】
【００５０】
１    バックプレート
１１  バックプレートの摩擦材が配置される面
１２  バックプレートの他方の面
２    摩擦材
３    中間層
【図１】
2018230672.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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2018230672.tif 000008
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