(57)【要約】【課題】摩耗性能を維持し、かつフェード性能を向上させた摩擦材に適した摩擦材組成物及び摩耗性能を維持し、かつフェード性能を向上させた摩擦材を提供する。【解決手段】繊維状物質、結合剤及び摩擦調整剤を含む摩擦材組成物において、活性点のカチオンの種類が水素イオンであり、この水素イオンを保持し、かつ銅、パラジウム、白金のうち１種以上の金属を付着せしめたゼオライトを用いてなる摩擦材組成物並びに上記の摩擦材組成物を加圧加熱成形してなる摩擦材。【選択図】　　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維状物質、結合剤及び摩擦調整剤を含む摩擦材組成物において、活性点のカチオンの種類が水素イオンであり、この水素イオンを保持し、かつ銅、パラジウム、白金のうち１種以上の金属を付着せしめたゼオライトを用いてなる摩擦材組成物。
【請求項２】
ゼオライトが、シリカ／アルミナの比が１〜１０であり、活性点のカチオンの種類が水素イオンであり、この水素イオンをイオン交換により保持し、かつ銅、パラジウム、白金のうち１種以上の金属を付着せしめたゼオライトを用いてなる摩擦材組成物。
【請求項３】
ゼオライトが、自然鉱石として産出される天然ゼオライト及び有機テンプレートを用いて合成される人工ゼオライトで、活性点のカチオンの種類が水素イオンであり、この水素イオンをイオン交換により保持し、かつ銅、パラジウム、白金のうち１種以上の金属を付着せしめたゼオライトを用いてなる摩擦材組成物。
【請求項４】
請求項１〜３記載の摩擦材組成物を加圧加熱成形してなる摩擦材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車、鉄道車両、各種産業用機械等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の摩擦材に適した摩擦材組成物、摩擦材組成物を用いた摩擦材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車、鉄道車両、各種産業用機械等には、その制動のため摩擦材が使用されている。この摩擦材としては、現在非アスベスト系ディスクパッドが主流であり、特公昭５９ー４４６２号公報、特開平６ー１８４５２５号公報等に示されるように補強繊維として、スチール繊維、黄銅繊維、銅繊維等の金属繊維、アクリル繊維、アラミド繊維、フェノール繊維等の有機質繊維、ロックウール、チタン酸カリウム繊維、アルミナシリカ繊維、カーボン繊維等の無機質繊維を組み合わせたものが使用されている。
【０００３】
摩擦材用の結合剤としては、従来から一般的に、耐熱性、強度面からフェノール樹脂が使用されており、特に耐熱性を重視して未変性タイプのフェノール樹脂が多く使用されているが十分な効果が得られていない。この改良として柔軟性に富むゴム変性タイプの結合剤が近年多く使用されているが、耐熱性に劣るため、摩擦摺動面が４００℃以上の高温になる非常に過酷な条件化では、結合剤などの熱分解によって生じる液状分解物が、摺動面に潤滑成分として存在するため摩擦係数が大幅に低下するフェード現象が発生し易い。
【０００４】
このため、アルカリ、アルカリ土類金属からなるカチオンを保持するゼオライトによりフェード性能の向上を図ることが試みられていた。しかしながら、フェード時の有機物の分解触媒作用としては機能せず、画期的なフェード対策には至っていないのが現状である。なお上記のフェード現象とは、樹脂などの有機成分の分解が起こる非常に過酷な高温条件化で、結合剤などの熱分解によって生じる液状分解物が、摺動面に潤滑成分として存在するため摩擦係数が大幅に低下することを意味する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
請求項１〜３記載の発明は、摩耗性能を維持し、かつフェード性能を向上させた摩擦材に適した摩擦材組成物を提供するものである。
請求項４記載の発明は、摩耗性能を維持し、かつフェード性能を向上させた摩擦材を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、繊維状物質、結合剤及び摩擦調整剤を含む摩擦材組成物において、活性点のカチオンの種類が水素イオンであり、この水素イオンを保持し、かつ銅、パラジウム、白金のうち１種以上の金属を付着せしめたゼオライトを用いてなる摩擦材組成物に関する。
また、本発明は、ゼオライトが、シリカ／アルミナの比が１〜１０であり、活性点のカチオンの種類が水素イオンであり、この水素イオンをイオン交換により保持し、かつ銅、パラジウム、白金のうち１種以上の金属を付着せしめたゼオライトを用いてなる摩擦材組成物に関する。
【０００７】
また、本発明は、ゼオライトが、自然鉱石として産出される天然ゼオライト及び有機テンプレートを用いて合成される人工ゼオライトで、活性点の種類が水素イオンであり、この水素イオンをイオン交換により保持し、かつ銅、パラジウム、白金のうち１種以上の金属を付着せしめたゼオライトを用いてなる摩擦材組成物に関する。
さらに、本発明は、上記の摩擦材組成物を加圧加熱成形してなる摩擦材に関する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
上記に示されるような水素イオンを保持したゼオライトを用いることにより、熱分解によって生じる液状分解物に対して水素イオンを介した分解反応機構により、接触分解反応を促進させ摺動面上の液状分解物を除去することで、摩擦係数が大幅に低下するフェード現象を発生し難くすることができる。なお、活性点のカチオンの種類がナトリウムイオンでは上記のような効果は得られない。
【０００９】
また、銅、パラジウム、白金のうち１種以上の金属をゼオライトの粒子中に付着させることにより、金属を介した触媒反応が促進され、熱分解によって生じる液状分解物をより効果的に分解することが可能となる。
さらに、銅、パラジウム、白金等のうち１種以上の金属をゼオライト粒子中に付着させることにより、ゼオライトの活性点が失われ、そして触媒作用が失われるのを抑え、有機物に対する分解能を長期に渡って保持し、フェード現象を発生し難くすることが可能である。
【００１０】
本発明において、ゼオライトは、シリカ／アルミナ比が１〜１０の範囲であることが好ましく、２〜８の範囲であることがさらに好ましい。１０を超えるとフェードの抑制効果が小さく、目的とする効果が得られなくなる傾向がある。一方１未満であるとゼオライトの分子構造の基本構造であるシリカ、アルミナから形成される４面体構造が摩擦による高温条件下により、骨格構造を保持できずにシリカ（ＳｉＯ２）とアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）に分解し、フェード特性については目的とする効果が小さく、また鳴きの弊害が発生する傾向がある。
上記以外のゼオライトとしては、自然鉱石として産出される天然ゼオライト及び有機テンプレートを用いて合成される人工ゼオライトを用いることができる。
【００１１】
ゼオライトに付着せしめる銅、パラジウム及び白金は、１種で用いてもよくまた２種以上混合して用いてもよい。これらの含有量は、ゼオライトに対して０．１〜１．０重量％であることが好ましく、０．１〜０．６重量％であることがさらに好ましい。含有量が１．０重量％を超えると、ゼオライト中への金属の分散に偏りが生じ、金属触媒としての効果が低減し、フェード特性については目的とする効果が小さくなる傾向がある。一方、０．１重量％未満であると金属触媒作用が発揮されず、優れた特性が得られなくなる傾向がある。
【００１２】
水素イオンを保持し、かつ銅、パラジウム、白金うち１種以上の金属を付着せしめたゼオライトの平均粒径は、鳴きの発生防止及び亀裂発生防止の点で０．１〜１５μｍの範囲であることが好ましく、０．５〜１０μｍの範囲であることがより好ましく、１〜５μｍの範囲であることがさらに好ましい。
【００１３】
本発明における摩擦材の材質は、セミメタリック系、ノンスチール系のいずれにも適用でき特に制限はない。
また、摩擦材に用いられる材料は、一般に公知の材料が用いられ、例えばスチール繊維、黄銅繊維、銅繊維、アラミド繊維、アクリル繊維、フェノール繊維、ウォラストナイト、セラミック繊維、ロックウール、チタン酸カリウム繊維、カーボン繊維等の繊維状物質、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、カシュー樹脂等の熱硬化性樹脂やＮＢＲ、ＳＢＲ、ＩＲ等のゴム組成物を含む結合剤、カシューダスト、ゴムダスト等の有機質摩擦調整剤、硫酸バリウム、黒鉛、三硫化アンチモン、ゼオライト、マイカ、ジルコニア、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の無機質摩擦調整剤などが用いられ、さらに必要に応じて真鍮、銅等の金属粉が添加される。
【００１４】
上記における繊維状物質の含有量は全組成物中に３０〜６０重量％とすることが好ましく、４０〜５０重量％とすることがさらに好ましい。結合剤の含有量は、全組成物中に３〜２０重量％とすることが好ましく、５〜１２重量％とすることがさらに好ましい。有機摩擦調整剤の含有量は、全組成物中に１〜１５重量％とすることが好ましく、２〜１２重量％とすることがさらに好ましい。また無機質摩擦調整剤の含有量は、全組成物中に２０〜５０重量％とすることが好ましく、２５〜４５重量％とすることがさらに好ましい。
なお、必要に応じて添加する金属粉の含有量は、全組成物中に１〜２０重量％とすることが好ましく、３〜１５重量％とすることがさらに好ましい。
これらの成分は、全組成物が１００重量％となるように配合される。
【００１５】
本発明になる摩擦部材は、繊維状物質、結合剤、及び摩擦調整剤、必要に応じて添加する金属粉を含む材料を添加して均一に混合し、この混合物を予備成形し、次いで金型内に裏金及び予備成形体を挿設した後、加熱加圧成形法で成形し、その後必要に応じて熱処理を行い、さらに表面の有機成分を除去するためスコーチ処理を行って得られる。
【００１６】
なお成形する際の加熱温度は１３０〜１７０℃が好ましく、１４０〜１６０℃がさらに好ましい。成形圧力は２０〜６０Ｍｐａが好ましく、３０〜５０Ｍｐａがさらに好ましい。必要に応じて行う熱処理温度は１８０〜２５０℃が好ましく、１９０〜２４０℃がさらに好ましい。またスコーチ処理は、摩擦部材に熱盤を押し当てる方法、ガスの炎などの直火で加熱する方法、遠赤外線などの輻射熱で加熱する方法等があり特に制限はない。スコーチ処理の条件についは、その材質に合った条件を選定して処理すればよい。
【００１７】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明する。
実施例１
カチオンの種類が水素イオンで、この水素イオンをイオン交換によりゼオライトに保持し、次いで該ゼオライトの粒子中に銅をゼオライトに対して０．５重量％の割合で付着せしめ、以下表１に示す他の成分と共に表１に示す量秤量し、混合機で３０００ｒ／ｍｉｎの回転速度で４分間混合し、摩擦材組成物Ａを得た。
【００１８】
実施例２
カチオンの種類が水素イオンで、この水素イオンをイオン交換によりゼオライトに保持し、次いで該ゼオライトの粒子中にパラジウムをゼオライトに対して０．５重量％の割合で付着せしめ、以下表１に示す他の成分と共に表１に示す量秤量し、混合機で３０００ｒ／ｍｉｎの回転速度で４分間混合し、摩擦材組成物Ｂを得た。
【００１９】
実施例３
カチオンの種類が水素イオンで、この水素イオンをイオン交換によりゼオライトに保持し、次いで該ゼオライトの粒子中に白金をゼオライトに対して０．５重量％の割合で付着せしめ、以下表１に示す他の成分と共に表１に示す量秤量し、混合機で３０００ｒ／ｍｉｎの回転速度で４分間混合し、摩擦材組成物Ｃを得た。
【００２０】
比較例１
カチオンの種類が水素イオンで、この水素イオンをイオン交換によりゼオライトに保持し、以下表１に示す他の成分と共に表１に示す量秤量し、混合機で３０００ｒ／ｍｉｎの回転速度で４分間混合し、摩擦材組成物Ｄを得た。
【００２１】
比較例２
カチオンの種類がナトリウムイオンで、このナトリウムイオンをイオン交換によりゼオライトに保持し、以下表１に示す他の成分と共に表１に示す量秤量し、混合機で３０００ｒ／ｍｉｎの回転速度で４分間混合し、摩擦材組成物Ｅを得た。
【００２２】
比較例３
カチオンの種類がナトリウムイオンで、このナトリウムイオンをイオン交換によりゼオライトに保持し、次いで該ゼオライトの粒子中に銅をゼオライトに対して０．５重量％の割合で付着せしめ、以下表１に示す他の成分と共に表１に示す量秤量し、混合機で３０００ｒ／ｍｉｎの回転速度で４分間混合し、摩擦材組成物Ｆを得た。
【００２３】
比較例４
カチオンの種類がナトリウムイオンで、このナトリウムイオンをイオン交換によりゼオライトに保持し、次いで該ゼオライトの粒子中にパラジウムをゼオライトに対して０．５重量％の割合で付着せしめ、以下表１に示す他の成分と共に表１に示す量秤量し、混合機で３０００ｒ／ｍｉｎの回転速度で４分間混合し、摩擦材組成物Ｇを得た。
【００２４】
比較例５
カチオンの種類がナトリウムイオンで、このナトリウムイオンをイオン交換によりゼオライトに保持し、次いで該ゼオライトの粒子中に白金をゼオライトに対して０．５重量％の割合で付着せしめ、以下表１に示す他の成分と共に表１に示す量秤量し、混合機で３０００ｒ／ｍｉｎの回転速度で４分間混合し、摩擦材組成物Ｈを得た。
【００２５】
次に、実施例１〜３で得られた摩擦材組成物Ａ、Ｂ及びＣ並びに比較例１〜５で得られた摩擦材組成物Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、及びＨを各々予備成形し、次いで金型内にディスクブレーキパッドの裏金及び上記の予備成形体を挿設し、その後１５２．５±２．５℃及び圧力４９ＭＰａの条件で５分間加熱加圧成形した。さらに２００℃で５時間熱処理を行い、冷却後研磨し、４７０±１０℃で５分間の表面スコーチ処理を行って端部から端部までの長さが１２７ｍｍのディスクブレーキパッドＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、及びＨを得た。
【００２６】
次に、本発明なるディスクブレーキパッドＡ、Ｂ及びＣと比較例のディスクブレーキパッドＤ、Ｅ、Ｆ、Ｇ及びＨについて、比較試験を行った。その試験結果を表２に示す。なお試験条件は下記の通りである。
【００２７】
▲１▼　フェード性能の評価
により、ダイナモ試験機にて第１回フェード試験時の最低摩擦係数（μ）及び一制動中の最低摩擦係数（μ）を確認した。
▲２▼　摩耗量の評価
ＪＡＳＯ　Ｃ４０６−８７に準じる乗用車ブレーキ装置ダイナモメータ試験法により、試験前と試験後のディスクブレーキパッドの厚さの差から摩耗量を求めた。
【００２８】
▲３▼　鳴きの評価
車両重量：１６００ｋｇ、ブレーキ型式：コレットタイプ（シリンダ面積：２８ｃｍ２）、２０００ｃｃオートマチック車で、市街地走行１０００ｋｍを行い、次式により求めた。
【数１】
鳴き発生率（％）＝鳴き発生回数（回）／制動回数（回）×１００
【００２９】
【表１】
2004010789.tif 000002
【００３０】
【表２】
2004010789.tif 000003
【００３１】
表２に示されるように、本発明になる実施例１〜３のディスクブレーキパッドは、摩耗量及び鳴き発生率は、水素イオンを保持した比較例１（従来品）のディスクブレーキパッドと同程度、即ち従来品とほぼ同等の値を維持し、フェード時の最低摩擦係数（μ）及びフェード時の一制動中最低摩擦係数（μ）が向上していることが明らかである。これに対し金属を付着していない比較例１のディスクブレーキパッドは、フェード時の最低摩擦係数（μ）及びフェード時の一制動中最低摩擦係数（μ）が低下した。また、ナトリウムイオンを保持した比較例２のディスクブレーキパッド、ナトリウムイオンを保持し、これに金属（銅、パラジウム及び白金）を付着せしめた比較例３〜５のディスクブレーキパッドは、フェード時の最低摩擦係数及びフェード時の一制動中最低摩擦係数が低下していると共に摩耗量が大きかった。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１〜３における摩擦材組成物は、摩耗性能を維持し、かつフェード性能を向上させることが可能な摩擦材を提供することができる。
請求項４における摩擦材は、摩耗性能を維持し、かつフェード性能を向上させることが可能であり、工業的に好適である。