(57)【要約】  金属繊維、銅、およびチタン酸塩を含まない、ブレーキパッド用の非アスベスト摩擦材料が提供される。摩擦材料は、１６〜２４体積％を形成する、フェノール樹脂などの結合剤と、４〜１２体積％を形成する、アラミド繊維などの繊維と、２〜５体積％を形成する、三硫化アンチモンと別の金属硫化物との混合物などの潤滑剤と、１０〜２２体積％を形成する、鉱物繊維と酸化マグネシウムとマイカとの混合物などの少なくとも１つの研磨剤とを含む。摩擦材料はさらに、少なくとも４体積％の量のゴム粉末を含む。ブレーキパッドは、基本的に原材料を混合するステップ、摩擦材料を裏当て板にプレスして硬化するステップ、およびブレーキパッドを後焼成するステップからなるコスト効率の良い工程によって形成可能である。
2014527566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブレーキ用摩擦材料であって、前記摩擦材料の体積パーセント（％）で、
１６〜２４体積％を形成する結合剤と、
４〜１２体積％を形成する繊維と、
２〜５体積％を形成する潤滑剤とを含み、前記潤滑剤は少なくとも１つの硫化物を含み、前記摩擦材料はさらに、
１０〜２２体積％を形成する少なくとも１つの研磨剤と、
４６〜６５体積％を形成する充填剤とを含み、前記充填剤はゴム粉末を含み、前記ゴム粉末は前記摩擦材料の少なくとも４体積％を形成し、前記摩擦材料はさらに、
０．２体積％以下を形成する金属繊維と、
０．２体積％以下を形成するチタン酸塩と、
０．２体積％以下を形成する銅とを含む、摩擦材料。
【請求項２】
前記結合剤はフェノール樹脂を含む、請求項１に記載の摩擦材料。
【請求項３】
前記結合剤は１８〜２２体積％を形成する、請求項１に記載の摩擦材料。
【請求項４】
前記結合剤は、アラミド繊維、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）繊維、およびセルロース繊維のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の摩擦材料。
【請求項５】
前記繊維は４〜８体積％を形成する、請求項１に記載の摩擦材料。
【請求項６】
前記潤滑剤の前記硫化物は、三硫化アンチモンと、前記三硫化アンチモンとは異なる少なくとも１つの金属硫化物とを含む、請求項１に記載の摩擦材料。
【請求項７】
前記潤滑剤は２〜４体積％を形成する、請求項１に記載の摩擦材料。
【請求項８】
前記研磨剤は、鉱物繊維、ジルコニア、アルミナ、酸化マグネシウム、ケイ酸ジルコニウム、シリカ、二酸化シリコン、砂、炭化シリコン、ムライト、および酸化鉄からなる群から選択される少なくとも１つの硬質研磨剤と、ケイ酸塩鉱物および金属酸化物からなる群から選択される少なくとも１つの穏やかな研磨剤とを含む、請求項１に記載の摩擦材料。
【請求項９】
前記研磨剤は、酸化マグネシウムと鉱物繊維とマイカとの混合物を含む、請求項８に記載の摩擦材料。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの研磨剤は、２〜８体積％の量の酸化マグネシウムを含む、請求項１に記載の摩擦材料。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの研磨剤は、摩擦材料の総体積に基づいて、１２〜１８体積％を形成する、請求項１に記載の摩擦材料。
【請求項１２】
前記充填剤はさらに、石灰、酸化カルシウム、バライト、グラファイト、石油コークス、脱硫コークス、ケイ酸カルシウム、再生ゴム、および摩擦ダストのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の摩擦材料。
【請求項１３】
前記充填剤は４９〜５７体積％を形成する、請求項１に記載の摩擦材料。
【請求項１４】
前記ゴム粉末はニトリルゴムを含む、請求項１に記載の摩擦材料。
【請求項１５】
前記ゴム粉末は７〜１１体積％を形成する、請求項１に記載の摩擦材料。
【請求項１６】
前記結合剤はフェノール樹脂であり、１８〜２２体積％を形成し、
前記繊維はアラミドであり、４〜８体積％を形成し、
前記潤滑剤は、三硫化アンチモンと、前記三硫化アンチモンとは異なる少なくとも１つの金属硫化物との混合物であり、２〜４体積％を形成し、
前記少なくとも１つの研磨剤は、鉱物繊維と酸化マグネシウムとマイカとの混合物であり、１２〜１８体積％を形成し、
前記充填剤は、ゴム粉末と、グラファイトと、石油コークスと、バライトと、摩擦ダストと、消石灰との混合物であり、４９〜５７体積％を形成し、
前記ゴム粉末はニトリルゴムであり、７〜１１体積％を形成する、請求項１に記載の摩擦材料。
【請求項１７】
ブレーキパッドであって、
裏当て板と、
前記裏当て板に固定された摩擦パッドとを含み、前記摩擦パッドは摩擦材料で作製されており、摩擦材料は、
１６〜２４体積％を形成する結合剤と、
４〜１２体積％を形成する繊維と、
２〜５体積％を形成する潤滑剤とを含み、前記潤滑剤は少なくとも１つの硫化物を含み、前記摩擦材料はさらに、
１０〜２２体積％を形成する少なくとも１つの研磨剤と、
４６〜６５体積％を形成する充填剤とを含み、前記充填剤はゴム粉末を含み、前記ゴム粉末は前記摩擦材料の少なくとも４体積％を形成し、前記摩擦材料はさらに、
０．２体積％以下を形成する金属繊維と、
０．２体積％以下を形成するチタン酸塩と、
０．２体積％以下を形成する銅とを含む、ブレーキパッド。
【請求項１８】
均質な混合物であって、前記混合物の総体積に基づいて、１６〜２４体積％を形成する結合剤と、４〜１２体積％を形成する繊維と、２〜５体積％を形成する潤滑剤とを含み、前記潤滑剤は少なくとも１つの硫化物を含み、前記混合物はさらに、１０〜２２体積％を形成する少なくとも１つの研磨剤と、４６〜６５体積％を形成する充填剤とを含み、前記充填剤はゴム粉末を含み、前記ゴム粉末は前記混合物の少なくとも４体積％を形成し、前記混合物はさらに、０．２体積％以下を形成する金属繊維と、０．２体積％以下を形成するチタン酸塩と、０．２体積％以下を形成する銅とを含む、均質な混合物を形成するために、結合剤と、潤滑剤と、少なくとも１つの研磨剤と、ゴム粉末とを混合するステップと、
混合物の摩擦パッドを形成するために、均質な混合物を室温で４〜２５トン／個の圧力下でプレスするステップと、
摩擦パッドおよび裏当て板を２６５〜２９５°Ｆの温度で５〜５０トン／個の圧力下でともにプレスするステップと、
プレスされた摩擦パッドおよび裏当て板を３３０〜３７０°Ｆの温度で焼成するステップとを含む工程によって形成される、請求項１７に記載のブレーキパッド。
【請求項１９】
ブレーキパッドを形成する方法であって、
均質な混合物であって、前記混合物の総体積に基づいて、１６〜２４体積％を形成する結合剤と、４〜１２体積％を形成する繊維と、２〜５体積％を形成する潤滑剤とを含み、前記潤滑剤は少なくとも１つの硫化物を含み、前記混合物はさらに、１０〜２２体積％を形成する少なくとも１つの研磨剤と、４６〜６５体積％を形成する充填剤とを含み、前記充填剤はゴム粉末を含み、前記ゴム粉末は前記混合物の少なくとも４体積％を形成し、前記混合物はさらに、０．２体積％以下を形成する金属繊維と、０．２体積％以下を形成するチタン酸塩と、０．２体積％以下を形成する銅とを含む、均質な混合物を形成するために、結合剤と、潤滑剤と、少なくとも１つの研磨剤と、ゴム粉末とを混合するステップと、
混合物の摩擦パッドを形成するために、均質な混合物を室温で４〜２５トン／個の圧力下でプレスするステップと、
摩擦パッドおよび裏当て板を２６５〜２９５°Ｆの温度で５〜５０トン／個の圧力下でともにプレスするステップと、
プレスされた摩擦パッドおよび裏当て板を３３０〜３７０°Ｆの温度で焼成するステップとを含む、方法。
【請求項２０】
基本的に前記混合するステップ、前記プレスするステップ、および前記焼成するステップからなる、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連特許出願との相互参照
本願は、ここにその全体が引用により援用される、２００８年１０月３日に出願された米国出願連続番号第１２／２４５，２２２号の一部継続出願であり、当該出願の利益を主張する。
【０００２】
発明の分野
本発明は非アスベスト摩擦材料に関し、特に、車両または工業機械のブレーキ用に使用されるブレーキパッド用摩擦材料に関する。
【背景技術】
【０００３】
発明の背景
ブレーキパッド用の非アスベスト系摩擦材料における銅は、優れた補強強度、高温での増加した摩擦係数、および優れた伝熱特性を含む、多くの有用な性質および性能特性を提供する。加えて、銅は、摩擦材料および摩擦材料が係合する部品の寿命を増加させる多くの他の特質を提供し、ブレーキダストを減少させる。しかしながら、銅は高価であり、このため当業者は、ブレーキパッドに使用するためのよりコスト効率の良い材料を探している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ブレーキパッド用の非アスベスト材料はまた、たとえばチバ（Chiba）らへの米国特許第６，６５６，２４０号の摩擦材料であるチタン酸塩を通常含む。チタン酸塩は、アスベストタイプの材料に相当する高温安定性を提供できる。六チタン酸塩および八チタン酸塩などのチタン酸塩材料は、均一でばらつきのない伝達層でロータ表面を被覆するので、有用である。しかしながら、銅と同様、チタン酸塩も高価であり、このため当業者は、ブレーキパッドに使用するためのよりコスト効率の良い材料を探している。
【０００５】
ブレーキパッド用の非アスベスト摩擦材料では、銅およびチタン酸塩の代わりにスチール繊維が使用されてきた。ケサベン（Kesaven）らへの米国特許第６，２２０，４０５号は、スチール繊維を含む、銅を含まない摩擦材料の例を開示している。しかしながら、スチール繊維は銅の優れた属性の多くを有しておらず、摩擦攻撃性がより強く、それにより摩擦材料が係合するロータに対する摩耗の量を増加させる。スチール繊維はまた、ダストを生成し、それは車両の縁の表面仕上げにすぐにかつ永続的に汚れを付ける場合がある。
【０００６】
大量のダストを含む、銅を含まない非アスベストブレーキパッド材料も開発されてきた。コバヤシ（Kobayashi）らへの米国特許第６，６１７，３７５号は、大量のカシューダストを含む、銅を含まない非アスベスト摩擦材料の例を開示している。しかしながら、そのような材料の加工は高い廃棄率をもたらし、費用がかかる他の工程ステップを必要とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明の概要
本発明の一局面は、銅、金属繊維、およびチタン酸塩を含まない、ブレーキ用の非アスベスト摩擦材料を提供する。摩擦材料は、摩擦材料の体積パーセント（％）で、１５〜２４体積％を形成する結合剤と、３〜１３体積％を形成する繊維と、２〜６体積％を形成する潤滑剤とを含む。潤滑剤は少なくとも１つの硫化物を含む。摩擦材料はさらに、９〜２２体積％を形成する少なくとも１つの研磨剤と、４６〜６５体積％を形成する充填剤とを含む。充填剤はゴム粉末を含み、ゴム粉末は摩擦材料の少なくとも４体積％を形成する。金属繊維、チタン酸塩、および銅は各々、摩擦材料の０．２体積％以下を形成する。
【０００８】
本発明の別の局面は、裏当て板と、裏当て板に固定された摩擦パッドとを含み、摩擦パッドは摩擦材料で作製されている、ブレーキパッドを提供する。
【０００９】
本発明のさらに別の局面は、ブレーキパッドを形成する方法であって、均質な混合物を形成するために、結合剤と、潤滑剤と、少なくとも１つの研磨剤と、ゴム粉末とを混合するステップを含む、方法を提供する。均質な混合物は、混合物の総体積に基づいて、１５〜２４体積％を形成する結合剤と、３〜１３体積％を形成する繊維と、２〜６体積％を形成する潤滑剤とを含み、潤滑剤は少なくとも１つの硫化物を含み、混合物はさらに、９〜２２体積％を形成する少なくとも１つの研磨剤と、４６〜６５体積％を形成する充填剤とを含み、充填剤はゴム粉末を含み、ゴム粉末は混合物の少なくとも４体積％を形成し、混合物はさらに、０．２体積％以下を形成する金属繊維と、０．２体積％以下を形成するチタン酸塩と、０．２体積％以下を形成する銅とを含む。方法はさらに、混合物の摩擦パッドを形成するために、均質な混合物を室温で４〜２５トン／個の圧力下でプレスするステップと、摩擦パッドおよび裏当て板を２６５〜２９５°Ｆの温度で５〜５０トン／個の圧力下でともにプレスするステップと、プレスされた摩擦パッドおよび裏当て板を３３０〜３７０°Ｆの温度で焼成するステップとを含む。
【発明の効果】
【００１０】
先行技術は、摩擦パッド組成物から銅または銅化合物とある等級のチタン酸塩とを少なくとも部分的に除去するための取組みを含んでいるものの、それは、停止能力、寿命、最小のロータ摩耗、最小のブレーキダスト、および車両の縁の最小の汚れを含む望ましい性能特性を犠牲にすることなく成功することはないと思われてきた。
【００１１】
しかしながら、本発明の摩擦材料は、銅およびチタン酸塩を含有する摩擦材料の性能特性に似た性能特性を提供することによって、先行技術の欠点を、全く予想外であった何分の１かのコストで克服する。本発明の摩擦材料で形成されたブレーキパッドは、銅およびチタン酸塩を含有する摩擦材料などの他の摩擦材料よりも３０〜５０％低いコストで生産される。
【００１２】
本発明の摩擦材料はまた、高効率および予想外の低い廃棄率を含む優れた工程能力を提供し、それらはより低い生産コストに寄与する。本発明の摩擦材料を用いてブレーキパッドを形成する工程の廃棄率は、開始材料の約０．６％であり、それは、銅およびチタン酸塩を含む摩擦材料を用いた工程などの先行技術の廃棄率よりも約２５％低い。
【００１３】
本発明の摩擦材料は、非アスベストの銅含有またはチタン酸塩含有材料に特有の、同じレベルの摩擦、パッド寿命、ノイズ、および他の性能特性を、予想外に提供する。本発明の摩擦材料で形成されたブレーキパッドは、ＦＭＶＳＳ１３５（マージンが１４％の停止距離）、車両に対する寿命検査（最小で３万マイル）、および車両に対するノイズ検査（ゼロノイズ）という車両用途検査に合格している。
【００１４】
図面の簡単な説明
本発明は、添付される詳細な説明、請求項、および図面からより十分に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】例示的なブレーキパッドに組込まれた例示的な摩擦材料の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
好ましい実施例の詳細な説明
結合剤と、繊維と、少なくとも１つの硫化物を含む潤滑剤と、少なくとも１つの研磨剤と、ゴム粉末を含む充填剤とを含み、銅、金属繊維、およびチタン酸塩を実質的に含まない、ブレーキパッドおよび他のブレーキ材料用の非アスベスト摩擦材料が開示される。
【００１７】
摩擦材料２０は、図１に示すブレーキパッド１０において使用されてもよい。図１に示すブレーキパッド１０は例示的なブレーキパッドに過ぎず、任意のサイズ、形状、または構成を呈していてもよい。ブレーキパッド１０において使用される場合、摩擦材料２０は通常、裏当て板３０に接合され、または他の態様で固定される。
【００１８】
非アスベストとは、摩擦材料が、加工後、摩擦材料の総体積に基づいて、０．２体積％以下、好ましくは０．１体積％以下、最も好ましくは０体積％の量のアスベストを含むということを意味する。
【００１９】
銅を実質的に含まないとは、摩擦材料が、加工後、銅、または黄銅および青銅などの銅の合金を実質的に含まず、摩擦材料の総体積に基づいて、０．２体積％以下、好ましくは０．１体積％以下、最も好ましくは０体積％の量の各銅含有材料を含むということを意味する。
【００２０】
金属繊維を実質的に含まないとは、摩擦材料が、加工後、摩擦材料の総体積に基づいて、０．２体積％以下、好ましくは０．１体積％以下、最も好ましくは０体積％の量のスチール繊維または青銅繊維などの金属繊維を含むということを意味する。金属繊維は、摩擦材料に使用されないことが好ましいが、任意の金属または金属合金で形成可能であり、通常、０．５ｍｍ〜１０ｍｍの長さを有する。
【００２１】
チタン酸塩を実質的に含まないとは、チタン酸カリウム、チタン酸カリウムマグネシウム、チタン酸カリウムリチウム、チタン酸カリウムカルシウム、ならびに他の六チタン酸塩および八チタン酸塩、ならびにアスベスト代替物として開発された他のチタン酸塩などの化合物を実質的に含まないということを意味する。摩擦材料は、加工後、摩擦材料の総体積に基づいて、０．２体積％以下、好ましくは０．１体積％以下、最も好ましくは０体積％の量のチタン酸塩を含む。
【００２２】
本発明の非アスベスト摩擦材料は、加工後、摩擦材料全体の約１６〜２４体積％、好ましくは１８〜２２体積％を形成する少なくとも１つの結合剤を含む。結合剤は、少なくとも１つの樹脂、たとえば、そのままの、改質されていない、または改質されたフェノール樹脂形状のフェノール樹脂を含む。改質結合剤の例は、シリコーン、アクリル、エポキシ、およびニトリルを含む。結合剤は、摩擦材料において他の原材料をともに保持する母材として機能する。結合剤系はまた、２種類以上の結合剤の混合物を含んでいてもよく、それらのうちの少なくとも１つは、所望の性能特性を達成するためにある特定の用途について所望される場合、フェノールタイプの結合剤である。一実施例では、樹脂は、フェノール樹脂と非フェノール樹脂との混合物である。別の実施例では、結合剤は非改質フェノール樹脂であり、１６〜２４体積％、または１８〜２２体積％、または２１体積％の量存在している。
【００２３】
摩擦材料の繊維は、０．５ｍｍ〜１０ｍｍの長さを有しており、加工後、摩擦材料全体の約４〜１２体積％、好ましくは４〜８体積％を形成する。繊維は好ましくは、アラミド繊維、ポリアクリロニトリル（poly acrylonitrile：ＰＡＮ）繊維、およびセルロース繊維のうちの１つ以上から選択される。アラミド繊維は好ましくは、０．９２ｍｍ〜１．２６ｍｍというおおよその範囲で１．０９ｍｍの平均長さを有する。ＰＡＮ繊維は、約５．０〜７．５ｍｍの長さ範囲を有する。セルロース繊維は、１ｍｍ未満の長さを有する。繊維は摩擦材料に完全性および構造強度を提供する。繊維はまた、製造工程中の予備硬化されたプリフォームの安定性に役立つ。このため、さまざまな繊維および繊維長さが、摩擦材料の製造および性能特性を制御するために使用可能である。繊維は、合成または天然由来のものであってもよく、純粋なまたは再生された形態のものであってもよい。一実施例では、繊維はアラミドを含み、４〜１２体積％、または４〜８体積％、または７体積％の量存在する。
【００２４】
潤滑剤は少なくとも１つの硫化物を含んでおり、約２〜５体積％、好ましくは２〜４体積％を形成する。別の実施例では、潤滑剤は５体積％以下、または５体積％以下を形成する。潤滑剤は、稼働中のパッドおよびディスクの摩耗を減少させるために摩擦材料に含まれている。潤滑剤材料の候補は、金属硫化物、非金属硫化物、有機潤滑剤、金属潤滑剤、またはそれらの組合せを含む。金属硫化物の例は、硫化スズ、三硫化アンチモン、三酸化アンチモン、硫化亜鉛、および硫化鉄を含むがこれらに限定されない。有機潤滑剤の一例はフタロシアニンであり、金属潤滑剤の例はスズおよび亜鉛の粉末を含む。金属硫化物は、主な原材料のうちの１つとして硫化スズを有するものなどの金属硫化物複合体を含む。一実施例では、潤滑剤は、三硫化アンチモンと、その三硫化アンチモンとは異なる少なくとも１つ金属硫化物とを、各々１〜３体積％の量、または各々２体積％の量含む混合物を含む。
【００２５】
摩擦材料はさらに、硬質研磨剤または穏やかな研磨剤などの少なくとも１つの研磨剤を含む。研磨剤は、加工後、摩擦材料の約１０〜２２体積％、好ましくは１２〜１８体積％を形成する。より特定的には、硬質研磨剤は通常、摩擦材料の約３〜１４体積％を形成し、一方、穏やかな研磨剤は摩擦材料の約３〜１４体積％を形成する。硬質研磨剤の例は、或る鉱物繊維、ジルコニア、アルミナ、酸化マグネシウム、ケイ酸ジルコニウム、シリカ、二酸化シリコン、砂、炭化シリコン、ムライト、および酸化鉄を含む。硬質研磨剤は、モース硬度スケールでより高い値を有する傾向がある。研磨剤の他の例は、ケイ酸カルシウムマグネシウム、ケイ酸カルシウムマグネシウムジルコニウム、ケイ酸カルシウムマグネシウムアルミニウム、およびケイ酸マグネシウムアルミニウムなどのケイ酸塩鉱物を含むある等級のセラミック繊維を含む。穏やかな性質の他の公知の研磨剤は、化学的構造が異なる酸化鉄、他の金属酸化物、ならびにモース硬度スケールで比較的より低い値を有する材料および鉱物を含む。同じ所望の摩擦レベルを達成するために、硬質研磨剤は通常、低濃度で使用され、一方、穏やかな研磨剤は通常、より高い濃度で使用される。
【００２６】
一実施例では、研磨剤は、摩擦材料の総体積に基づいて、３〜８体積％、または４〜７体積％、または５体積％の量の酸化マグネシウムを含む。別の実施例では、研磨剤は、摩擦材料の総体積に基づいて、１０体積％以下、または７体積％以下の量の酸化マグネシウムを含む。
【００２７】
別の実施例では、研磨剤は、酸化マグネシウムと、生物学的に可溶な等級の鉱物繊維などの鉱物繊維と、マイカとが、摩擦材料の総体積に基づいて、各々３〜８体積％、または各々７体積％以下、または各々５体積％の量存在する混合物を含む。
【００２８】
摩擦材料に含まれる他の原材料は、組成物の残りを形成しており、通常、充填剤および／または改質剤として分類される。充填剤は少なくともゴム粉末を含み、通常、いくつかの成分の混合物を含む。充填剤は、加工後、摩擦材料の約４６〜６４体積％、好ましくは４９〜５７体積％を構成する。充填剤は通常、調合物に嵩を提供し、コストを削減し、ノイズ減少を提供し、ロータ表面を均一な伝達層で被覆するのに役立つ。好適な充填剤の例は、石灰、酸化カルシウム、硫酸バリウムを含むバライト、グラファイト、石油コークス、脱硫コークス、ケイ酸カルシウム、粉末ニトリルゴムおよび再生ゴムなどのさまざまな粉末ゴムを含むゴム、茶色、黒色、そのままの、改質された、または他の等級の摩擦ダストを含む摩擦ダストを含む。
【００２９】
一実施例では、充填剤のゴム粉末は、摩擦材料の総体積に基づいて、４〜１６体積％、または９体積％の量存在する。別の実施例では、４〜１６体積％の量のゴム粉末に加えて、充填剤はさらに、３〜９体積％、または少なくとも５体積％、または６体積％の量のグラファイトと、３〜９体積％、または６体積％の量の石油コークスと、１５〜３０体積％、または２１体積％の量のバライトと、４〜１６体積％、または９体積％の量の摩擦ダストと、１〜３体積％、または２体積％の量の消石灰とを含む。
【００３０】
さらに、一実施例では、摩擦材料は鉄を実質的に含まず、このため、加工後、摩擦材料の総体積に基づいて、５体積％以下、または２体積％以下、または１体積％未満、または０体積％の量の鉄を含む。
【００３１】
別の実施例では、摩擦材料は湿潤剤を実質的に含まず、このため、加工後、摩擦材料の総体積に基づいて、５体積％以下、または２体積％以下、または１体積％の量の湿潤剤を含む。湿潤剤は、界面活性剤、洗剤、乳化剤、発泡剤、または分散剤としても知られている。湿潤剤は、液体の拡散および浸透特性を、その表面張力を低下させることによって増加させる、化学物質または化学物質の混合物である。湿潤剤は、液体の表面張力、２つの液体間の界面張力、または液体と固体との間の界面張力を低下させることができる。
【００３２】
摩擦材料は、ブレーキパッド摩擦材料を作るために、業界で通常使用される混合、プレス、および硬化動作によって加工および形成される。これは、標準タンブルミキサで鋤および刻み機をオプションで用いて原材料を乾式混合し、原材料を混ぜ合わせて均質な混合物にすることを伴う。総混合時間は約７分である。
【００３３】
混合物は次に、好ましくは４〜２５トン／個の圧力下で、室温のプレス動作を用いて、プリフォームまたはパックの形の摩擦パッドへとプレスされる。予備成形時間は約５秒である。工程の変形例は、混合物を直接、または液体結合剤系を使用してプレス金型内に緩めに充填することを含んでいてもよい。
【００３４】
プリフォームまたはパックは次に、金属の裏当て板が片側にある状態でホットブロック金型内に配置され、ホットプレス硬化されて、硬化された摩擦材料が裏当て板に接合され、最終的なブレーキパッドが形成される。摩擦材料は、業界で周知であるように、裏当て板に直接、または下層材料を使用して取付けられてもよい。プレスは好ましくは、５〜５０トン／個の圧力および２６５〜２９５°Ｆの温度で行なわれる。総プレス時間は約２５０秒である。
【００３５】
市場向けのブレーキパッドはさらに、後焼成動作を受ける。プレスされた摩擦パッドおよび裏当て板の焼成は好ましくは、標準空気対流オーブン内で３３０〜３７０°Ｆの温度で行なわれる。総後焼成時間は約６時間である。市場用のブレーキパッドはまた、１つ以上の仕上げ動作を経てから、販売用に梱包されるであろう。
【００３６】
ブレーキパッドは、基本的に上述の混合するステップ、プレスするステップ、および後焼成するステップからなる工程によって形成可能である。つまり、他の重要なまたはコストのかかる工程ステップが不要である。本発明の摩擦材料の優れた工程能力は全く予想外のものであり、先行技術と比べて３０〜５０％のコスト削減に寄与している。
【００３７】
以下の実施例１、２および１０は、本発明を用いて準備された例示的な本発明の摩擦材料を提供し、十分な性能特性を有する。実施例３〜９は、比較例の摩擦材料を提供する。各実施例の摩擦材料は、上述の混合、プレス、硬化、および後焼成動作に従ってブレーキパッドへと加工および形成されたものである。実施例の各々はまた、混合、予備成形、プレス、物理的硬度、物理的圧縮を含む或る製造特性について評価された。摩擦材料はさらに、室温および２６５〜２９５°Ｆでの裏当て板への接合について、ならびに、摩擦パッド寿命、パッド摩耗、ロータ摩耗特性およびコストを含む或る性能特性について、さらに評価された。以下に説明する組成物はすべて、加工後の最終的な摩擦材料製品の総体積に基づいた体積％で表わされており、簡潔にするために最も近い整数へと四捨五入されたものである。
【００３８】
【表１】
2014527566.tif 000003
【００３９】
実施例１の摩擦材料は、銅含有またはチタン酸塩含有摩擦材料のものと同様の良好な総合的製造および性能特性を有することが分かった。摩擦材料は、銅およびチタン酸塩を含有する非アスベスト摩擦材料に特有の、同じレベルの摩擦、パッド寿命、ノイズ、および他の性能特性を提供した。摩擦材料はまた、高効率および予想外の低い廃棄率を含む優れた工程能力を提供した。
【００４０】
【表２】
2014527566.tif 000004
【００４１】
実施例１と比べた実施例２のいくつかの変更は、パッドにおける極めて低い空隙体積を含む。一般に、ブレーキパッドにとって非常に望ましい特徴は、低いノイズレベルである。なぜなら、ブレーキングからのノイズは、ブレーキシステムに関する顧客の苦情の一般的原因であるためである。低レベルの空隙はまた、圧縮率の値が非常に低い、非常に硬質のパッドに相関する。この材料は、検査されたすべての実施例のうち最も低い圧縮率特性を示し、高い樹脂結合剤のレベルがこの特性に影響を与えることを実証した。室温および２６５〜２９５°Ｆの双方での裏当て板への接合は優れており、受入れ可能なパッド完全性を得るために非常に低いプレス圧力が必要とされた。しかしながら、ノイズを引起し得る低い圧縮率および特に低い空隙のために、摩擦材料の２４体積％を上回る結合剤のレベルは、望ましくないであろう。したがって、２４体積％の結合剤が、最終的な摩擦組成物の体積％で使用され得る結合剤の最大レベルである。
【００４２】
【表３】
2014527566.tif 000005
【００４３】
実施例３の最終的な摩擦組成物は概して良好な性能特性を有していたが、予備成形および２６５〜２９５°Ｆでの裏当て板への接合は、実施例１の混合物の摩擦材料ほど良好ではなかった。１５体積％以下の結合剤は、摩擦材料の接合特性、特に２６５〜２９５°Ｆでの裏当て板への摩擦材料の接合を損ねると考えられる。実施例３の摩擦材料は、実施例２によって提供された優れた接合特性を提供しなかった。
【００４４】
【表４】
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【００４５】
実施例４は繊維含有量を３体積％まで減少させている。実施例１の摩擦材料に比べ、パッドは予備成形が難しく、物理的圧縮も低く、２６５〜２９５°Ｆで裏当て板に接合することが幾分難しかった。硬化された摩擦材料は、受け入れがたいほど脆かった。したがって、受入れ可能な性能特性を提供するには、パッドは、３体積％を上回る、好ましくは５体積％以上の繊維を含むべきである。
【００４６】
【表５】
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【００４７】
実施例５の材料は高レベルの繊維を採用しており、それは良好な性能特性を生み出したものの、いくつかの工程上の困難をもたらした。加工中、高レベルの繊維は、この材料を混ぜにくくしたが、混合物をより小さいバッチに分けることが役立った。しかしながら、より小さいバッチは材料の製造コストを著しく増加させ、このため望ましくないであろう。したがって、摩擦材料は、組成物全体の１３体積％未満、より特定的には組成物全体の約５〜９体積％の繊維を有するべきである。
【００４８】
【表６】
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【００４９】
実施例６は概して良好な総合的特性を有していた。しかしながら、加工段階の予備成形およびプレスは、潤滑剤がないことによって悪影響を受けた。潤滑剤がなければ、プリフォームは、低圧力でプレスされた場合、安定しなかったこと、プリフォームの完全性を保つために圧力を著しく増加させなければならなかったこと、および部品をより長い間プレス硬化しなければならなかったことがわかった。潤滑剤の存在は、一旦製造されたブレーキパッドの摩擦摩耗特性にとって重要なだけでなく、予備成形およびプレス段階でも重要であると考えられる。なぜなら、原材料の圧縮は、潤滑剤材料の存在によって影響され得るためである。
【００５０】
【表７】
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【００５１】
実施例７では、潤滑剤の量は６体積％まで増加した。潤滑剤の増加は、実施例１に比べ、著しく増加したプレス時間およびより長い硬化時間を必要とすることがわかった。極めて高いレベルの潤滑剤は、予備成形段階時の原材料の圧縮に影響を与えた。一方、残りの性能特性は良好であった。効率的な製造のために、材料は、組成物全体の６体積％未満、好ましくは摩擦材料組成物全体の４体積％未満の潤滑剤を有するべきである。また、潤滑剤は高価であるため、加工時の困難と組合せると、加えられる潤滑剤の量を最小限に抑えることが望ましい。したがって、より良好なプレスを可能にする少なくともある程度の潤滑剤は望ましいものの、潤滑剤の量を約６体積％以下、好ましくは４体積％未満に保つことも望ましい。
【００５２】
【表８】
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【００５３】
実施例８で形成された摩擦材料は、最も低いレベルの研磨剤材料を有していた。摩擦に関する性能特性は低下した。なぜなら、この材料は、実施例のすべての変形例で測定された最も低いレベルの摩擦係数のうちの１つを有していたためである。しかしながら、摩擦係数を望ましい範囲内に保つために他のパラメータを調節してもよいと考えられる。驚くべきことに、ブレーキパッドの加工および調合段階では、２６５〜２９５°Ｆでの裏当て板への接合、特に裏当て接合保持板への接合も悪影響を受けた。したがって、研磨剤の総量は少なくとも、組成物全体の９体積％を上回るべきであると考えられる。
【００５４】
【表９】
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【００５５】
実施例９の摩擦材料は、研磨材料のレベルを２２％まで増加させた。予備成形および性能特性は良好であった。調合物は、簡単な混合、予備成形、およびプレスサイクル動作でかなり良好に加工された。パッドの硬度は、実施例で検査された材料のうち最も高いもののうちの１つであった。そのような高レベルの研磨剤を使用する１つの否定的側面は、コストである。摩擦材料は他の受入れ可能な性能および加工特性を有するかもしれないが、約２２％以下の研磨剤を有する摩擦材料は、コストを最小限に抑えるために好ましいと考えられる。
【００５６】
【表１０】
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【００５７】
例示的な組成物の成分を実施例１０の範囲内で含む摩擦材料が、上述のように加工され、ブレーキパッドへと形成され、検査された。実施例１の摩擦材料と同様に、実施例１０の摩擦材料は優れた性能特性を提供した。摩擦材料は、非アスベストの銅含有またはチタン酸塩含有材料に特有の、同じレベルの摩擦、パッド寿命、ノイズ、停止能力、寿命、ロータ摩耗、ブレーキダスト、汚れ、および他の性能特性を提供した。
【００５８】
実施例１０の摩擦材料はまた、工程効率および予想外の低い廃棄率を含む優れた工程能力も提供した。
【００５９】
実施例１０の摩擦材料の総廃棄率は、全体で０．６％であると判断された。廃棄率は、摩擦無充填／引裂きによるものが０．１０％、設定が０．１０％、亀裂が０．０１％、摩擦膨れが０．０３％、および他の廃棄が０．３６％であった。
【００６０】
実施例１０の摩擦材料はブレーキパッドへと形成され、ＦＭＶＳＳ１３５（マージンが１４％の停止距離）、車両に対する寿命検査（最小で３万マイル）、および車両に対するノイズ検査（ゼロノイズ）という車両用途検査に合格した。
【００６１】
実施例１０の摩擦材料で形成されたブレーキパッドはまた、銅およびチタン酸塩を含むものなどの先行技術の摩擦材料で形成されたブレーキパッドのコストの何分の１かで生産された。実施例１０の本発明の摩擦材料で形成されたブレーキパッドは、銅およびチタン酸塩を含有する摩擦材料で形成されたものよりも３０〜５０％安かった。
【００６２】
前述の説明は、本発明の例示的な実施例を開示している。当業者であれば、請求項によって定義された本発明の精神および範囲から逸脱することなく、さまざまな変更、修正、および変形が可能であることを、この説明から、ならびに添付図面および請求項から容易に認識するであろう。
【図１】
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【国際調査報告】
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