(57)【要約】【課題】  剪断強度、摩擦係数の安定性、異音の低減性、品質安定性に優れ、しかも、製造が容易な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、及び充填材を含有し、ブレーキ摩擦材を１００質量％としたとき、硬化剤の含有量が１２質量％以上のフェノール樹脂を３．５質量％以下かつ該フェノール樹脂を含むフェノール樹脂の全質量を８質量％以下、平均粒径が０．５〜１０μｍのチタン酸カリウムマグネシウム粉末を５〜２０質量％、金属繊維を１０〜２０質量％、含有してなることを特徴とする。【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、及び充填材を含有してなるブレーキ摩擦材において、
ブレーキ摩擦材を１００質量％としたとき、
硬化剤の含有量が１２質量％以上のフェノール樹脂を３．５質量％以下かつ該フェノール樹脂を含むフェノール樹脂全質量を８質量％以下、
平均粒径が０．５〜１０μｍのチタン酸カリウムマグネシウム粉末を５〜２０質量％、
金属繊維を１０〜２０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】
少なくとも強化繊維、結合材、潤滑材、摩擦調整材、及び充填材を含有してなるブレーキ摩擦材において、
ブレーキ摩擦材を１００質量％としたとき、
硬化剤の含有量が１２質量％以上のフェノール樹脂を３．５質量％以下かつ該フェノール樹脂を含むフェノール樹脂全質量を８質量％以下、
繊維径が５〜３０μｍのチタン酸カリウム繊維を５〜２０質量％、
金属繊維を１０〜２０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３】
前記金属繊維は、硬質金属繊維および／または軟質金属繊維であることを特徴とする請求項１または２記載のブレーキ摩擦材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動車等のブレーキ摩擦材に関し、より詳しくは、剪断強度の向上、摩擦係数の安定性、異音の低減性、品質安定性の向上を図ることが可能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は、補強材として、スチール繊維などの金属繊維、セラミック繊維、アラミド繊維、チタン酸カリウム繊維または粉末（例えば、特許文献１〜４参照）、チタン酸ナトリウム多結晶繊維（例えば、特許文献５参照）などの天然または人造の繊維または粉末が使用され、この他、フェノール樹脂などの結合材、黒鉛、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剤、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製造されている。
このブレーキ摩擦材は、上記の様な材料を用いることで、剪断強度、摩擦特性、摩耗特性、鳴き性能等のブレーキ性能を満足するように調整している。
【０００３】
特に、上記の強化繊維の中では、チタン酸カリウム繊維が、ブレーキ摩擦材全体の強度、耐熱性を高め、耐摩耗性を向上させるだけでなく、ブレーキ摩擦材の摩擦係数を高めるものとして高く評価されている。
【特許文献１】特開平１０−１２１０３３号公報
【特許文献２】特開２００１−２０９８６号公報
【特許文献３】特開２００１−１７２６１２号公報
【特許文献４】特開２０００−１９２０１４号公報
【特許文献５】特開平７−１９６８１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年の自動車の性能の向上に伴い、ブレーキ摩擦材においても特性の向上が求められており、特に、摩擦特性や異音性能に対しては、さらなる特性の向上が求められている。
また、ブレーキ摩擦材に用いられているチタン酸カリウム繊維は、その直径が１μｍ以下の極めて細い針状結晶であることから、均一分散し難く、製造が難しいという問題点もあった。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、剪断強度、摩擦係数の安定性、異音の低減性、品質安定性に優れ、しかも、製造が容易な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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は次の様なブレーキ摩擦材を提供した。
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、及び充填材を含有してなるブレーキ摩擦材において、ブレーキ摩擦材を１００質量％としたとき、硬化剤の含有量が１２質量％以上のフェノール樹脂を３．５質量％以下かつ該フェノール樹脂を含むフェノール樹脂の全質量を８質量％以下、平均粒径が０．５〜１０μｍのチタン酸カリウムマグネシウム粉末を５〜２０質量％、金属繊維を１０〜２０質量％、含有してなることを特徴とする。
【０００７】
本発明の他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、及び充填材を含有してなるブレーキ摩擦材において、ブレーキ摩擦材を１００質量％としたとき、硬化剤の含有量が１２質量％以上のフェノール樹脂を３．５質量％以下かつ該フェノール樹脂を含むフェノール樹脂の全質量を８質量％以下、繊維径が５〜３０μｍのチタン酸カリウム繊維を５〜２０質量％、金属繊維を１０〜２０質量％、含有してなることを特徴とする。
【０００８】
本発明の各ブレーキ摩擦材においては、前記金属繊維は、硬質金属繊維および／または軟質金属繊維であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のブレーキ摩擦材によれば、硬化剤の含有量が１２質量％以上のフェノール樹脂を３．５質量％以下かつ該フェノール樹脂を含むフェノール樹脂の全質量を８質量％以下、金属繊維を１０〜２０質量％含有すると共に、平均粒径が０．５〜１０μｍのチタン酸カリウムマグネシウム粉末または繊維径が５〜３０μｍのチタン酸カリウム繊維を５〜２０質量％含有することとしたので、剪断強度を高めることができ、摩擦係数の変動を抑制して安定性に優れたものとすることができ、異音の防止を図ることができる。
また、従来の製造方法をそのまま適用することができるので、製造に格別困難性はなく、製造が容易である。
以上により、品質安定性に優れたブレーキ摩擦材を、低コストで提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明のブレーキ摩擦材の各実施形態について説明する。
［第１の実施形態］
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、及び充填材を含有したもので、ブレーキ摩擦材を１００質量％としたときに、硬化剤の含有量が１２質量％以上のフェノール樹脂を３．５質量％以下含有するとともに、このフェノール樹脂を含むフェノール樹脂の全質量を８質量％以下含有し、平均粒径が０．５〜１０μｍのチタン酸カリウムマグネシウム粉末を５〜２０質量％含有し、金属繊維を１０〜２０質量％含有している必要がある。
【００１１】
このような構成とすることにより、硬化剤を含むフェノール樹脂と、硬化剤を含まないフェノール樹脂と、平均粒径が０．５〜１０μｍのチタン酸カリウムマグネシウム粉末と、金属繊維のそれぞれの含有量が最適化され、その結果、剪断強度が高まり、摩擦係数の変動が小さくなり安定性に優れ、異音の防止に優れたものとなる。
【００１２】
上記の金属繊維としては、硬質金属繊維および／または軟質金属繊維が好ましい。
上記の硬質金属繊維としては、例えば、スチール繊維が好適に用いられ、また、軟質金属繊維としては、例えば、銅繊維が好適に用いられる。
この金属繊維に、その他の繊維として、アラミド繊維等の有機繊維および／またはロックウール等の無機繊維を含んでもよい。
結合材としては、上記のフェノール樹脂の他、フェノール・ｐ−キシリレングリコールジメチルエーテル重縮合物、変性フェノール・ホルムアルデヒド重縮合物等が好適に用いられる。
潤滑材としては、黒鉛、コークス、三硫化アンチモン、二硫化モリブデン等が好適に用いられる。
【００１３】
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、ゴム粉等が、無機系摩擦調整材としては、珪酸ジルコニウム、アルミナ、酸化鉄、錫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、ｐＨ調整材としては水酸化カルシウム等が用いられる。
【００１４】
摩擦材においては、気孔率と呼ばれる空孔が高温時の分解生成物（ガスや液状の重合物）の逃げ道となり摩擦係数の低下防止を図るとともに、摩擦材の剛性をさげ減衰性を向上させることで異音の発生を防止している。通常の摩擦材においては、気孔率だ１５〜２０％になるように、材料の配合、成形条件を管理している。
【００１５】
硬化剤の含有量を多くしたフェノール樹脂で摩擦材を構成した場合、加熱圧縮成型時の高圧下で硬化が進むため、成形後金型取り出し後の摩擦材の厚みの戻りが少なく、気孔率が低下してしまうという不具合が生じる。
また、硬化剤の含有量が少ないフェノール樹脂で摩擦材を構成した場合、成形時間が短いと、摩擦材中央部の硬化が不十分で割れや膨れという不具合が生じ、また、充分な成形時間を取った場合には気孔率が低下するという不具合が生じる。
また、フェノール樹脂の量が多い場合、他の材料の隙間に樹脂が充填され気孔率が低下し、フェノール樹脂の量が少なすぎると、気孔率は高く保持できるものの、強度が低下する不具合が生じる。
【００１６】
そこで、この不具合を解消するために、加熱圧縮成型時には、割れ、膨れ等の不具合が生じないような形状を保持できる程度のフェノール樹脂の硬化を行い、後工程の熱処理にて未硬化の樹脂を硬化させることで、気孔率の向上と強度の確保の両立が図られる。
加熱圧縮成型時の形状保持には、樹脂中の硬化剤の含有量が１２％以上のフェノール樹脂が必要であり、この硬化剤を含むフェノール樹脂の含有量としては、３．５％以下とすることで気孔率の低下を防止することができる。
また、かつフェノール樹脂の総配合量を８質量％以下とした理由は、樹脂量が多いと他の材料の隙間に樹脂が充填され、気孔率が低下するが、８％を超えると摩擦係数の低下、異音の発生等の不具合が生じるためである。
【００１７】
チタン酸カリウムマグネシウム粉末の平均粒径を０．５〜１０μｍとした理由は、同じ配合量でも粒径が小さくなると表面積が大きくなることから、平均粒径が０．５μｍ未満の粉末では表面積が大きくなるために、材料同士を結合するフェノール樹脂が多く必要となり、摩擦材全体のフェノール樹脂量が多くなるため、高温時の分解生成物が多量に発生し、摩擦係数の低下といった不具合が発生し易いからであり、また、平均粒径が１０μｍを超えると、上記と反対に表面積が小さくなり、結合材のフェノール樹脂がチタン酸カリウムマグネシウム粉末以外の材料の間に充填され、気孔率の低下による摩擦係数の低下、異音の発生といった不具合が生じるからである。
【００１８】
このチタン酸カリウムマグネシウム粉末の含有量を５〜２０質量％とした理由は、含有量が５質量％未満であると、異音が発生するという不具合があり、また、含有量が２０質量％を超えると、強度が低下するという不具合があるからである。
また、この金属繊維の含有量を１０〜２０質量％とした理由は、含有量が１０質量％未満であると、強度が低下し、また、含有量が２０質量％を超えると、異音が発生するからである。
【００１９】
［第２の実施形態］
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、及び充填材を含有したもので、ブレーキ摩擦材を１００質量％としたときに、硬化剤の含有量が１２質量％以上のフェノール樹脂を３．５質量％以下含有するとともに、このフェノール樹脂を含むフェノール樹脂の全質量を８質量％以下含有し、繊維径が５〜３０μｍのチタン酸カリウム繊維を５〜２０質量％含有し、金属繊維を１０〜２０質量％含有している必要がある。
【００２０】
このような構成とすることにより、硬化剤を含むフェノール樹脂と、硬化剤を含まないフェノール樹脂と、繊維径が５〜３０μｍのチタン酸カリウム繊維と、金属繊維のそれぞれの含有量が最適化され、その結果、剪断強度が高まり、摩擦係数の変動が小さくなり安定性に優れ、異音の防止に優れたものとなる。
【００２１】
上記の金属繊維としては、硬質金属繊維および／または軟質金属繊維が好ましい。
上記の硬質金属繊維としては、例えば、スチール繊維が好適に用いられ、また、軟質金属繊維としては、例えば、銅繊維が好適に用いられる。
この金属繊維に、アラミド繊維等の有機繊維および／またはロックウール等の無機繊維を含んでもよい。
【００２２】
結合材としては、上記のフェノール樹脂の他、フェノール・ｐ−キシリレングリコールジメチルエーテル重縮合物、変性フェノール・ホルムアルデヒド重縮合物等が好適に用いられる。
潤滑材としては、黒鉛、コークス、三硫化アンチモン、二硫化モリブデン等が好適に用いられる。
【００２３】
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、ゴム粉等が、無機系摩擦調整材としては、珪酸ジルコニウム、アルミナ、酸化鉄、錫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、ｐＨ調整材としては水酸化カルシウム等が用いられる。
【００２４】
ここで、フェノール樹脂中の硬化剤の含有量を１２質量％以上、硬化剤を含むフェノール樹脂の含有量を３．５質量％以下、硬化剤含有フェノール樹脂を含む全フェノール樹脂の含有量を８質量％以下、及び金属繊維の含有量を１０〜２０質量％と、それぞれ限定した理由は、上記の第１の実施形態と全く同様である。
【００２５】
チタン酸カリウム繊維の繊維径を５〜３０μｍとした理由は、繊維径が５μｍ未満であると、均一分散がし難いからであり、また、繊維径が３０μｍを超えると、気孔率が低下し、異音が発生するからである。
このチタン酸カリウム繊維の含有量を５〜２０質量％とした理由は、含有量が５質量％未満であると、異音が発生する不具合があり、また、含有量が２０質量％を超えると、強度が低下するという不具合があるからである。
【実施例】
【００２６】
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。
【００２７】
１．チタン酸カリウムマグネシウム粉末を用いた例
実施例１〜４のブレーキパッド（ブレーキ摩擦材）を作製した。
まず、溶剤を用いて裏金を充分に洗浄した後、この裏金の表面に接着剤を塗布し乾燥した。
一方、硬化剤を１２質量％含有するフェノール樹脂、硬化剤を１０質量％含有するフェノール樹脂、平均粒径が０．５〜１０μｍのチタン酸カリウムマグネシウム粉末、スチール繊維、銅繊維、アラミド繊維、ロックウール等の無機繊維、黒鉛、コークス等の潤滑材、カシューダスト、ゴム粉等の有機系摩擦調整材、珪酸ジルコニウム粉末、アルミナ粉末、酸化鉄粉末、錫粉末等の無機系摩擦調整材、充填材として硫酸バリウム、ｐＨ調整材として水酸化カルシウムを、表１に示す様に所定量秤量し、混合した。
【００２８】
【表１】
2004316904.tif 000002
【００２９】
その後、この混合物を所定の金型を用いて、５０ＭＰａ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裏金を、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２５０〜３００秒加熱圧縮成形した。
次いで、この成型品を２２０℃にて６時間熱処理し、さらに、研磨加工、溝加工を施し、実施例１〜４のブレーキパッドとした。
【００３０】
一方、硬化剤を１２質量％含有するフェノール樹脂の量が本発明より多いものを比較例１として、フェノール樹脂の全質量が本発明より多いものを比較例２として、チタン酸カリウムマグネシウム粉末の量が本発明より少ないものを比較例３として、チタン酸カリウムマグネシウム粉末の量が本発明より多いものを比較例４として、金属繊維の量が本発明より少ないものを比較例５として、金属繊維の量が本発明より多いものを比較例６として、上記実施例１〜４と全く同様にして比較例１〜６のブレーキパッド（ブレーキ摩擦材）を作製した。
【００３１】
このようにして作製された実施例１〜４及び比較例１〜６のブレーキパッドについて、剪断強度、摩擦特性及び実車による鳴き・異音発生頻度を測定した。
剪断強度は、日本工業規格ＪＩＳ Ｄ ４４２２「自動車用ブレーキシューアッセンブリ及びディスクブレーキパッドの接着強度試験方法」に基づき測定した。
摩擦特性は、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。
【００３２】
鳴き・異音発生頻度は、ブレーキパッドの温度を所定温度範囲とし、ディスクブレーキキャリパへの供給液圧を所定範囲としたときの、それぞれの組み合わせで所定回数、ダイナモメータにより制動試験を行い、このときに発生する音の大きさのレベルが一定値以上となったときの回数を計数して、その割合を算出した。
これらの測定結果を表２に示す。
【００３３】
【表２】
2004316904.tif 000003
【００３４】
表２によれば、実施例１〜４は、比較例１〜６に比べて剪断強度が高く、摩擦係数の変動が小さく安定性に優れ、異音の防止に優れていることを確認することができた。また、実施例１〜４は、従来の製造方法をそのまま適用することができるので、製造に格別困難性はなく、製造が容易であることが確認された。
以上により、品質安定性に優れたブレーキパッドを、低コストで提供することが可能になった。
【００３５】
２．チタン酸カリウム繊維を用いた例
実施例１１〜１４のブレーキパッド（ブレーキ摩擦材）を作製した。
まず、溶剤を用いて裏金を充分に洗浄した後、この裏金の表面に接着剤を塗布し乾燥した。
一方、硬化剤を１２質量％含有するフェノール樹脂、硬化剤を１０質量％含有するフェノール樹脂、繊維径が５〜３０μｍのチタン酸カリウム繊維、スチール繊維、銅繊維、アラミド繊維、ロックウール等の無機繊維、黒鉛、コークス等の潤滑材、カシューダスト、ゴム粉等の有機系摩擦調整材、珪酸ジルコニウム粉末、アルミナ粉末、酸化鉄粉末、錫粉末等の無機系摩擦調整材、充填材として硫酸バリウム、ｐＨ調整材として水酸化カルシウムを、表３に示す様に所定量秤量し、混合した。
【００３６】
【表３】
2004316904.tif 000004
【００３７】
その後、この混合物を所定の金型を用いて、５０ＭＰａ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裏金を、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２５０〜３００秒加熱圧縮成形した。
次いで、この成型品を２２０℃にて６時間熱処理し、さらに、研磨加工、溝加工を施し、実施例１１〜１４のブレーキパッドとした。
【００３８】
一方、硬化剤を１２質量％含有するフェノール樹脂の量が本発明より多いものを比較例１１として、フェノール樹脂の全質量が本発明より多いものを比較例１２として、チタン酸カリウム繊維の量が本発明より少ないものを比較例１３として、チタン酸カリウム繊維の量が本発明より多いものを比較例１４として、金属繊維の量が本発明より少ないものを比較例１５として、金属繊維の量が本発明より多いものを比較例１６として、繊維径が４０〜６０μｍのチタン酸カリウム繊維を用いたものを比較例１７として、上記実施例１１〜１４と全く同様にして比較例１１〜１７のブレーキパッドを作製した。
【００３９】
このようにして作製された実施例１１〜１４及び比較例１１〜１７のブレーキパッドについて、上記の実施例１〜４及び比較例１〜６と全く同様の方法により剪断強度、摩擦特性及び実車による鳴き・異音発生頻度を測定した。
これらの測定結果を表４に示す。
【００４０】
【表４】
2004316904.tif 000005
【００４１】
表４によれば、実施例１１〜１４は、比較例１１〜１７に比べて剪断強度が高く、摩擦係数の変動が小さく安定性に優れ、異音の防止に優れていることを確認することができた。また、実施例１１〜１４は、従来の製造方法をそのまま適用することができるので、製造に格別困難性はなく、製造が容易であることが確認された。
以上により、品質安定性に優れたブレーキパッドを、低コストで提供することが可能になった。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、フェノール樹脂及び金属繊維に加えて、平均粒径が０．５〜１０μｍのチタン酸カリウムマグネシウム粉末または繊維径が５〜３０μｍのチタン酸カリウム繊維を５〜２０質量％含有したことにより、剪断強度、摩擦係数の安定性、異音の低減性、品質安定性を改善したものであるから、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。