(57)【要約】【課題】十分な母材強度を有するとともに、優れた高速効力とフェード特性を有する摩擦材を提供する。【解決手段】繊維基材、摩擦調整材及び結合材を少なくとも含む摩擦材であって、摩擦調整材として、平均粒径３．５μｍ以上の、酸化鉄又はチタン酸カリウムを含有することを特徴とする摩擦材。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維基材、摩擦調整材及び結合材を少なくとも含む摩擦材であって、摩擦調整材として、平均粒径３．５μｍ以上の、酸化鉄又はチタン酸カリウムを含有することを特徴とする摩擦材。
【請求項２】
結合材が、摩擦材全体の１７体積％以下である、請求項１記載の摩擦材。
【請求項３】
平均粒径３．５μｍ未満の摩擦調整材が、摩擦材全体の２５体積％以下である、請求項１又は２に記載の摩擦材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速効力とフェード特性の向上した摩擦材に関し、特に自動車、鉄道車両、産業機械等のブレーキパッド、ブレーキライニング、クラッチフェーシング等に用いられる摩擦材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディスクブレーキやドラムブレーキなどのブレーキ、或いはクラッチなどに使用される摩擦材は、補強作用をする繊維基材、摩擦作用を与え且つその摩擦性能を調整する摩擦調整材、及び、これらの成分を一体化する結合材などの材料からなっている。
摩擦材に摩擦作用を与え且つ摩擦性能を調整する材料として、一般に摩擦調整材、固体潤滑材、充填材等と呼ばれる種々の固体粉末状の材料が用いられている。これらはそれぞれの特徴があり、通常２種類以上のものを組み合わせて使用されている。
【０００３】
このような摩擦調整材の一種として、酸化鉄が、モース硬度５．５〜６．５であり、相手材の鉄よりも若干硬いことから、弱研磨材として使用されてきている。特許文献１には、ブレーキ用摩擦材に粒径０．５μｍ以下の酸化鉄を１〜３０体積％含有させることによって、鉄系のディスクロータとの軽い接触ではディスクロータを殆ど削らず、制動時の摩擦係数μが十分に大きく、高温履歴を受けた場合にも摩擦係数μが殆ど変化せずに制動効果を持続できることが記載されている。また、特許文献２には、モース硬度４〜６の３種以上の金属酸化物を合計で１２体積％以上含有させることによって、低周波異音の発生を抑制し、ローター・ディスクパッドの摩耗量を少なくすることができ、摩擦係数μが高く、安定でバランスのとれた摩擦材を提供できることが記載されており、かかる金属酸化物として、実施例において、平均粒径０．６μｍ及びモース硬度６の黒酸化鉄が用いられている。
【０００４】
一方、特許文献３には、粒径１〜１００μｍの磁性体を１〜５０体積％含ませることで、耐熱性の低下原因となるゴムの添加や結合材樹脂の変性を行うことなく摩擦振動を減衰させることができ、耐熱性の確保と鳴きの抑制の両立が図れることが記載され、かかる磁性体の例として酸化鉄が挙げられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２７３７７０号公報
【特許文献２】特開２００５−８８６５号公報
【特許文献３】特開平８−８５７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、摩擦調整材として酸化鉄を用いた従来の摩擦材においては、結合材である樹脂の量を従来通り且つ酸化鉄を十分な量用いようとすると、破壊摩耗によるフェードμ低下が引き起こされる問題があることが分かった。一方で、破壊摩耗抑制のために結合材である樹脂の量を多くすると、樹脂由来の発生ガス量が多くなり、その結果ガス潤滑特性が高くなるので、やはりフェードμが低下してしまうことも判明した。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するものであり、十分な母材強度を有するとともに、優れた高速効力とフェード特性を有する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】
【０００８】
本発明者らは、種々検討の結果、従来、弱研削材として使用されていた酸化鉄の粒径が０．５μｍ程度と粒度が小さかったことに着目し、平均粒径が３．５μｍ以上の酸化鉄又はチタン酸カリウムを用いることにより、上記課題が解決されることを見出した。すなわち、本発明は以下のとおりのものである。
【０００９】
（１）繊維基材、摩擦調整材及び結合材を少なくとも含む摩擦材であって、摩擦調整材として、平均粒径３．５μｍ以上の、酸化鉄又はチタン酸カリウムを含有することを特徴とする摩擦材。
（２）結合材が、摩擦材全体の１７体積％以下である、上記（１）記載の摩擦材。
（３）平均粒径３．５μｍ未満の摩擦調整材が、摩擦材全体の２５体積％以下である、上記（１）又は（２）に記載の摩擦材。
【００１０】
本発明者らは、粒度の小さい酸化鉄を多く用いると、結合材として使用している樹脂に対して表面積が大きくなり、高負荷試験において接合力不足による母材強度低下を引き起こし、その結果、破壊摩耗によるフェードμの低下を引き起こしていることを見出し、種々検討の結果、平均粒径３．５μｍ以上の酸化鉄を用いることにより、結合材の使用量を抑制しても母材強度を保ちつつ、十分な量の酸化鉄を用いることができ、その結果、破壊摩耗が緩和され、フェードμと高速効力の優れた摩擦材が得られることが判明した。更に、チタン酸カリウムについても同様の効果が得られることが判明し、本発明に到達したものである。
【００１１】
なお、特許文献３には、摩擦振動を減衰させ、鳴きを抑制するための磁性体の一種として酸化鉄が用いられているが、特許文献１には、特許文献３の技術では酸化鉄が研削材としての効果を必要以上に発揮して、ディスクロータの回転振れ等による不均一摩耗を大きくし、ブレーキ振動を引き起こすと記載されており、粒径の大きい酸化鉄を研削材として使用することの不利益が記載されている。しかも、特許文献３の摩擦材は、多量の結合材を用いており、本発明の課題である高速効力とフェードμの向上について全く認識していない。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、十分な母材強度を有し、優れた高速効力とフェードμを有する摩擦材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１、実施例２及び比較例１で得られた摩擦材の第１フェード平均μを示したグラフである。
【図２】実施例１、実施例２及び比較例１で得られた摩擦材の第１フェード瞬時最低μを示したグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の摩擦材は、少なくとも繊維基材、摩擦調整材及び結合材を含むものである。摩擦材には、摩擦材を補強する作用を有する繊維基材、摩擦材に含まれる材料を一体化させるための結合材とともに、摩擦材に摩擦作用を与え、且つその摩擦性能を調整するための種々の固体粉末材料が用いられており、場合によって、摩擦調整材、固体潤滑材、充填材等の名称で呼ばれている。本発明では、これらを特に区別することなく、繊維基材及び結合材以外の、摩擦材に摩擦作用を与え且つその摩擦性能を調整する固体粉末状の材料を、総称して「摩擦調整材」と称する。
【００１５】
本発明で用いられる酸化鉄は、Ｆｅ２Ｏ３であっても、Ｆｅ３Ｏ４であってもよく、酸化鉄の粒径は３．５μｍ以上であればよく、好ましくは３．５μｍ〜２０μｍであり、より好ましくは３．５μｍ〜８μｍである。酸化鉄の摩擦材全体における配合量は０．５〜１５体積％であることが好ましく、５〜１０体積％であることがより好ましい。また、本発明で用いられるチタン酸カリウムは、顆粒させたチタン酸カリウムであり、その一次粒子のメジアン径は３．５μｍ以上であればよく、好ましくは３．５μｍ〜２０μｍであり、より好ましくは３．５μｍ〜１２μｍである。チタン酸カリウムの摩擦材全体における配合量は５〜２５体積％であることが好ましく、１０〜２０体積％であることがより好ましい。このような酸化鉄又はチタン酸カリウムを用いることにより、結合材の使用量を抑制しつつ、摩擦特性に十分な量の酸化鉄又はチタン酸カリウムを用いることができ、優れたフェードμと高速効力を得ることができる。
【００１６】
本発明で用いられる繊維基材としては、特に限定されるものではなく、本分野で通常用いられるものが用いられる。例えば、芳香族ポリアミド繊維、耐炎化アクリル繊維等の有機繊維、銅繊維、スチール繊維等の金属繊維、チタン酸カリウム繊維やＡｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系セラミック繊維等の無機繊維が挙げられ、これらの１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。繊維基材の長さは１００〜２５００μｍ、直径は３〜１００μｍであることが好ましい。
繊維基材の配合量は、摩擦材全体に対して、好ましくは１〜３０体積％、より好ましくは１０〜２０体積％である。
【００１７】
本発明で用いられる結合材としては、通常摩擦材に用いられる公知のものを使用することができ、例えば、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ変性フェノール樹脂、オイル変性フェノール樹脂、アルキルベンゼン変性フェノール樹脂、カシュー変性フェノール樹脂等の各種変性フェノール樹脂、ＮＢＲ等の熱硬化性樹脂が挙げられ、これらの１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００１８】
結合材の配合量は、摩擦材全体に対して、好ましくは１７体積％以下、より好ましくは１４〜１６体積％である。本発明により粒径が３．５μｍ以上の酸化鉄又はチタン酸カリウムを用いることにより、結合材の配合量を１７体積％以下と低く抑えることができ、更に優れたフェードμと高速効力を達成することができる。
【００１９】
本発明では、摩擦作用を与え且つその摩擦性能を調整するための摩擦調整材として、酸化鉄又はチタン酸カリウム以外に、種々の目的に応じて種々の摩擦調整材を用いることができ、通常摩擦材に用いられる、摩擦調整材、充填材、固体潤滑材等と呼ばれる種々の固体粉末材料を使用することができる。
【００２０】
例えば、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化カルシウム、硫化鉄、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、金属粉末（銅、アルミニウム、青銅、亜鉛等）、バーミキュライト、マイカ等の無機充填材、アルミナ、シリカ、マグネシア、ジルコニア、酸化クロム等の無機摩擦調整材、各種ゴム粉末（ゴムダスト、タイヤ粉末等）、カシューダスト、メラミンダスト等の有機摩擦調整材、黒鉛、二硫化モリブデン等の固体潤滑材等を挙げることができる。これらは、製品に要求される摩擦特性、例えば、摩擦係数、耐摩耗性、振動特性、鳴き特性等に応じて、単独でまたは２種以上を組み合わせて配合することができる。
これらの摩擦調整材（酸化鉄又はチタン酸カリウムも含めて）の配合量は、摩擦材全体に対して、好ましくは５３〜８５体積％、より好ましくは６４〜７６体積％である。
【００２１】
また、本発明では、これらの酸化鉄又はチタン酸カリウム以外の摩擦調整材の平均粒径も３．５μｍ以上であることが好ましく、摩擦調整材（結合材を除いた固体粉末材料）のうち、平均粒径が３．５μｍ未満の摩擦調整材の配合量は、摩擦材全体の２５体積％以下であることが好ましく、２０体積％以下であることがより好ましい。これにより、酸化鉄又はチタン酸カリウムの一次粒子のメジアン径を３．５μｍ以上としたことによる本発明の効果が更に有効に発揮され、使用する結合材の配合量を更に抑えることが可能となり、ガス潤滑によるフェードμ低下をより抑制することができる。
【００２２】
本発明の摩擦材を製造するには、上記の繊維基材、摩擦調整材および結合材の所定量を配合し、その配合物を通常の製法に従って予備成形し、熱成形、加熱、研磨等の処理を施すことにより製造することができる。
【００２３】
上記摩擦材を備えたブレーキパッドは、板金プレスにより所定の形状に成形され、脱脂処理およびプライマー処理が施され、そして接着剤が塗布されたプレッシャプレートと、摩擦材の予備成形体とを、熱成形工程において成形温度１４０〜１７０℃、成形圧力３０〜８０ＭＰａで２〜１０分間熱成形して両部材を一体に固着し、得られた成形品を１５０〜３００℃の温度で１〜４時間アフタキュアを行い、最終的に仕上げ処理を施す工程により製造することができる。
【実施例】
【００２４】
以下に、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。なお、平均粒径はレーザー回折粒度分布法により測定し、メジアン径は積算分布曲線の５０％粒径の数値を用いた。
【００２５】
実施例１及び２並びに比較例１及び２
表１で示すとおりの配合割合で原材料を混合し、成形温度１５０℃、成形圧力４０ＭＰａで成形し、その後２５０℃の温度で２時間アフタキュアを行い、摩擦材を作製した。
【００２６】
【表１】
2011236332.tif 000002
【００２７】
なお、表１に示した原材料の平均粒径は下記の通りである。
・チタン酸カリウム（１）の平均粒径：２μｍ
・チタン酸カリウム（２）の平均粒径：８μｍ
・ジルコニア（１）の平均粒径１μｍ
・ジルコニア（２）の平均粒径１００μｍ
【００２８】
また、各材料の平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置（島津製作所製、ＳＡＬＤ−２０００Ａ）を使用して測定した。
【００２９】
成形品として得られた上記実施例１、実施例２及び比較例２の各摩擦材のフェード試験の結果を図１及び図２に示し、その結果を下記表２にまとめた。また、高速効力試験の結果を表３に、フェード試験と高速効力実施後のパッド摩耗量の結果を表４にそれぞれ示す。なお、表３の高速効力試験において、低下率は、（液圧８ＭＰａ／２ＭＰａ）×１００％で算出した。
【００３０】
ここで、フェード特性及びパッドの摩耗量は、下記の通りにして測定した。
１）フェード特性
フェード試験は、ＪＡＳＯ  Ｃ４０６に準拠して行い、第１フェード試験時における最低μを測定した。
２）パッドの摩耗量の測定
ＪＡＳＯ  Ｃ４０６に準拠した１３０ｋｍ／ｈ高速効力試験終了時に、パッドの摩耗量を測定した。
【００３１】
【表２】
2011236332.tif 000003
【００３２】
【表３】
2011236332.tif 000004
【００３３】
【表４】
2011236332.tif 000005
【００３４】
実施例１、実施例２及び比較例１の結果から、酸化鉄又はチタン酸カリウムの平均粒径が３．５μｍより小さい場合には成形できなかった結合材（バインダー）配合量であっても、酸化鉄又はチタン酸カリウムの平均粒径を３．５μｍ以上とすることによって十分に成形可能となることが分かる。更に、酸化鉄又はチタン酸カリウムの平均粒径が３．５μｍより小さい場合に、結合材（バインダー）の配合量を多くすることによって成形が可能となった比較例２と、実施例１及び２とを比較してみると、得られた成形品（摩擦材）のフェード特性及び高速効力は、本発明において格段と優れた効果が得られていることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の摩擦材は、優れたフェード特性及び高速効力を有しており、自動車、大型トラック、鉄道車両、各種産業機械等のディスクパッド、ブレーキライニング、クラッチフェーシング等に好適に用いることができる。
【図１】
2011236332.tif 000006
【図２】
2011236332.tif 000007