(57)【要約】【課題】  摩擦係数、異音、ロータへの攻撃性などの諸特性を効果的に狙うことのできる摩擦材を提供する。【解決手段】  繊維基材と、結合剤と、摩擦調整剤とを主成分とし、かつ摩擦調整剤の一つとしてアブレーシブ２が含まれている摩擦材１であって、アブレーシブ２が、造粒された状態にて含まれている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維基材と、結合剤と、摩擦調整剤とを主成分とし、かつ前記摩擦調整剤の一つとしてアブレーシブが含まれている摩擦材であって、
前記アブレーシブが、造粒された状態にて含まれていることを特徴とする摩擦材。
【請求項２】
請求項１に記載の摩擦材であって、
アブレーシブは、モース硬度が７以上でかつ粒径が０．１μｍ以上１０μｍ以下の粉体を造粒して、粒径が５０μｍ以上１ｍｍ以下の造粒体にされた状態にて含まれていることを特徴とする摩擦材。
【請求項３】
請求項１または２に記載の摩擦材であって、
造粒されたアブレーシブが摩擦材全体の１体積％以上３０体積％以下含まれていることを特徴とする摩擦材。
【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パッドやブレーキライニングなどの摩擦材に関し、とりわけ繊維基材と結合剤と摩擦調整剤とを主成分とし、かつ摩擦調整剤の一つとしてアブレーシブが含まれている摩擦材に関する。
【背景技術】
【０００２】
摩擦材は、種々な特性が求められている。例えば、摩擦係数、異音、ロータへの攻撃性などの諸特性が求められている。そして諸特性を満足するために従来様々な開発がなされており、特許文献１，２に記載の摩擦材などが従来紹介されている。
特許文献１に記載の摩擦材は、繊維基材と結合剤と摩擦調整剤とを主成分としている。そして摩擦調整剤として二種類のアブレーシブが含まれている。一種類は、大きくて柔らかいアブレーシブであり、もう一種類は、小さくて硬いアブレーシブである。大きいアブレーシブを利用する理由は、ロータに発生した被膜や錆を掻き落とすためであり、被膜や錆を落とすことで振動や異音を低減させることを狙うためであった。そして柔らかいアブレーシブを利用する理由は、ロータへの攻撃性を低減することを狙うためであった。一方、小さくて硬いアブレーシブを利用する理由は、摩擦係数の向上を狙うためであった。
特許文献２に記載の摩擦材も、繊維基材と結合剤と摩擦調整剤とを主成分としている。そして摩擦調整剤として粒径の異なる硬いアブレーシブが含まれていた。この構成にする理由は、ロータへの底面圧時と高面圧時におけるロータの摩耗量の差を大きくし、ロータの偏摩耗を防止することを狙うためであった。
【特許文献１】特開２００１−３１１０７１号公報
【特許文献２】特開２００３−２０６４７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし特許文献１，２に係る摩擦材は、大きい粒径のアブレーシブによって特性が支配的になる傾向にあった。そのため小さい粒径によって狙っていた特性が十分に得らない場合も少なくなかった。
そこで本発明は、摩擦係数、異音、ロータへの攻撃性などの諸特性を効果的に狙うことのできる摩擦材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記課題を解決するために本発明は、各請求項に記載の通りの構成を備える摩擦材であることを特徴とする。
請求項１に記載の発明によると、アブレーシブが、造粒された状態にて含まれている。
したがって摩擦材をロータなどの相手材に押圧すると、アブレーシブは、先ず造粒された状態で相手材に押圧される。そして強く押圧されることで、造粒状態が崩れて造粒前の状態に変わる。
そのため摩擦材は、アブレーシブの造粒後の粒径における特性と、造粒前の粒径における特性とをどちらも容易に発揮し得る構成になっている。かくして摩擦材は、アブレーシブの造粒前の粒径と造粒後の粒径とを調整することによって、容易に諸特性を狙うことができる。
【０００５】
請求項２に記載の発明によると、アブレーシブは、モース硬度が７以上でかつ粒径が０．１μｍ以上１０μｍ以下の粉体を造粒して、粒径が５０μｍ以上１ｍｍ以下の造粒体にされた状態にて含まれている。
すなわちアブレーシブは、硬くて小さな粉体を原料とし、その粉体を造粒することで必要な大きさの造粒体にされている。
したがってアブレーシブは、先ず造粒体の状態にてロータなどの相手材に押圧される。そして造粒体の粒径は、５０μｍ以上１ｍｍ以下である。そのため造粒体は、ロータに発生した被膜や錆を掻き落とすために十分に大きく、被膜や錆を掻き落とすことで振動や異音を低減させ得る。
【０００６】
またアブレーシブの造粒体は、相手材へ強く押圧されることで造粒状態が崩れて造粒前の粉体に変わる。そして粉体の粒径は、０．１μｍ以上１０μｍ以下であって、相手材に対して大きな攻撃をしない程度に十分に小さい。また粉体は、モース硬度が７以上であって硬いために摩擦材の摩擦係数を高くし得る。
かくして摩擦材は、諸特性（異音、ロータへの攻撃性、摩擦係数）を容易に向上させ得る構成になっている。
なおモース硬度は、ダイヤモンドを１０とした際のモース硬度である。
【０００７】
請求項３に記載の発明によると、造粒されたアブレーシブが摩擦材全体の１体積％以上３０体積％以下含まれている。
これにより摩擦材は、適度な諸特性を得ることができる構成になっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明にかかる摩擦材は、繊維基材と結合剤と摩擦調整剤を主成分として有している。
繊維基材は、無機繊維および有機繊維を適宜選択して使用することができ、無機繊維としては、例えばスチール繊維，銅繊維，ガラス繊維，セラミック繊維，チタン酸カリウム繊維などが挙げられる。また有機繊維としては、アラミド繊維などが挙げられる。そしてこれら繊維基材は、それぞれ個別に用いることもできるが、数種を混合して用いることもできる。
また繊維基材は、短繊維状、粉末状で用いられており、繊維基材の添加量は、摩擦材全体の１０〜５０体積％であることが好ましい。
【０００９】
結合剤としては、例えばフェノール樹脂，イミド樹脂，ゴム変性フェノール樹脂，メラミン樹脂，エポキシ樹脂，ＮＢＲ，ニトリルゴム，アクリルゴムなどが使用される。そして結合剤は、一種を単独で使用することもできるし、二種以上を組合せて使用することもできる。
また結合剤の添加量は、摩擦材全体の５〜３０体積％であることが好ましい。
【００１０】
摩擦調整剤は、摩擦係数の調整、異音調整、錆防止などのために含まれるものであって、無機充填材，有機充填材，潤滑剤などが適宜含まれる。
無機充填剤としては、アブレーシブ，硫酸バリウム，炭酸カルシウム，水酸化カルシウム，雲母（マイカ），カオリン，タルクなどを使用できる。有機充填剤としては、カシューダストやラバーダストなどを使用できる。潤滑剤としては、黒鉛（グラファイト），三硫化アンチモン，二硫化モリブデン，二硫化亜鉛などを利用できる。
そしてこれら摩擦調整剤は、一種を単独で使用することもできるし、二種以上を組合せて使用することもできる。
【００１１】
また本形態では、摩擦調整剤の一つとして無機充填剤のアブレーシブが必ず含まれる形態になっている。そして含有されるアブレーシブは、造粒された状態にて含まれている。
造粒前のアブレーシブは、モース硬度が７以上で１０未満の粉体である。例えば、珪酸ジルコニウム（モース硬度７．５）、酸化ジルコニウム（モース硬度７．５）、炭化珪素（モース硬度９）、シリカ（モース硬度７）及びアルミナ（モース硬度９）からなる粉体である。
そして粉体の粒径は、ロータなどの相手材への攻撃性を小さくするために小さい粒径であることが好ましく、例えば０．１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。
そしてアブレーシブの粉体は、一種を単独で用いることもできるが、二種以上を組合せて用いることもできる。なおモース硬度は、ダイヤモンドを１０とした場合の測定法による硬度である。
【００１２】
アブレーシブの粉体は、造粒装置によって造粒されることで造粒体とされている。すなわちアブレーシブは、複数の粉体を造粒用のバインダーによって所定の粒径を有する固まり状の造粒体に固められている。
造粒方法としては、転動造粒法、押出し造粒法、圧縮造粒法、溶融造粒法などを用いることができる。バインダーとしては、フェノール樹脂やポリイミド樹脂などの有機物、銅や亜鉛などの金属、ガラスなどの無機物などを用いることができる。
【００１３】
アブレーシブの造粒体の粒径は、ロータ等に発生した被膜や錆を掻き落とすことができる程度に十分に大きいものであることが好ましく、例えば５０μｍ以上であることが好ましい。また造粒体の粒径は、造粒体の摩擦材における分散性を良好にするために１ｍｍ以下であることが好ましい。
バインダーによる粉体間の結合力は、ロータ等に発生した被膜や錆を掻き落とすことができる程度に十分に強いものである。そして摩擦材の他の部分、例えば繊維基材の結合剤による結合力よりも十分に強いものである。したがってアブレーシブの造粒体によって、ロータ等に発生した被膜や錆をロータ等から十分に掻き落とすことができる。
【００１４】
またバインダーによる粉体間の結合力は、アブレーシブの粉体単体よりも造粒体が脆性となる程度に弱いものである。したがって造粒体は、ロータに強く押し付けられることで崩れ得る。すなわち粉体を結合させているバインダーから粉体が剥離することで、造粒体が造粒前の状態に変わる。したがって造粒体は、ロータを大きく傷付けてしまう前に崩れ得る構成になっている。
またアブレーシブの造粒体の添加量は、摩擦材全体の１体積％以上３０体積％以下であることが好ましい。添加量が少なすぎことで摩擦係数が過小となり、多すぎることで摩擦係数が過大となることを防止するためである。
【００１５】
次に、摩擦材の製造方法を図３にしたがって説明する。
先ず、アブレーシブの粉体を造粒して造粒体にする（ステップＳ１）。
そしてアブレーシブの造粒体と、その他の摩擦調整剤と、繊維基材と、結合剤とを混合機を用いて均一に混合して、原料混合物を得る（ステップＳ２）。なお混合機には、例えばヘンシェルミキサー、レディゲミキサー、アイリッヒミキサーなどを使用する。
次に、原料混合物を成形用金型にて予備成形し、予備成形物を成形温度１３０〜２００℃、成形圧力１００〜１０００ｋｇ／ｃｍ2にて２〜１５分間成形する（ステップＳ３）。
続いて、得られた成型品を１４０〜２５０℃で２〜４８時間熱処理（後硬化）する（ステップＳ４）。その後、必要に応じてスプレー塗装、焼き付け、研磨処理を施すことで、摩擦材の完成品を得る。
【００１６】
次に、図１，２にしたがって摩擦材１をロータＤ等の相手材に押圧した際の制動状態について説明する。とりわけアブレーシブにおける制動状態について説明する。
摩擦材１は、図１に示すようにアブレーシブの造粒体２を有している。そして造粒体２は、粉体３を造粒させることで得られている。
ロータＤの表面には、被膜４や錆５などが発生しやすい。そして摩擦材１をロータＤに向けて押圧した際には、先ず造粒体２が被膜４や錆５に当たる。なぜなら造粒体２は、粒径が大きく、ロータＤ側に大きく突出しているためである。したがって造粒体２は、被膜４や錆５をロータＤから十分に掻き落とし得る。
【００１７】
摩擦材１をロータＤに対して強く押圧した際には、図２に示すように造粒体２が、摩擦材１とロータＤとの間に生じる摩擦力によって崩れる。そして崩れることで造粒前の状態の粉体３に変わる。そして粉体３は、粒径が小さいためにロータＤを大きく傷付けない。すなわち摩擦材１は、ロータＤへの攻撃性が小さい構成になっている。
またアブレーシブの粉体３は、硬度が大きい（モース硬度が７以上）。そのため摩擦材１は、粉体３の硬度によって摩擦係数が高くなっており、制動性にも優れた構成になっている。
【００１８】
（実施例）
以下に、本発明の具体的な実施例１〜３と、それらを比較するための比較例１〜３について説明する。
実施例１〜３および比較例１〜３の各摩擦材は、表１に示す原材料を配合した原料混合物から成形されている。
実施例１に係る摩擦材は、アルミナのアブレーシブの造粒体を１５体積％含んでいる。そして造粒体は、粒径１μｍのアルミナの粉体を粒径１００μｍに造粒したものである。
実施例２に係る摩擦材は、炭化珪素のアブレーシブの造粒体を５体積％含んでいる。そして造粒体は、粒径５μｍの炭化珪素の粉体を粒径３００μｍに造粒したものである。
実施例３に係る摩擦材は、ジルコニアのアブレーシブの造粒体を３０体積％含んでいる。そして造粒体は、粒径１０μｍのジルコニアの粉体を粒径５００μｍに造粒したものである。
【００１９】
一方、比較例１に係る摩擦材は、アルミナのアブレーシブの造粒体を１５体積％含んでいる。そして造粒体は、粒径１μｍのアルミナの粉体を粒径２０μｍに造粒したものである。すなわち造粒後における造粒体の粒径が実施例１よりも小さい摩擦材である。
比較例２に係る摩擦材は、アルミナのアブレーシブを１５体積％含んでいる。そしてアブレーシブは、造粒されておらず、粒径１００μｍのものが用いられている。
比較例３に係る摩擦材は、アルミナのアブレーシブの造粒体を３５体積％含んでいる。そして造粒体は、粒径１μｍのアルミナの粉体を粒径１００μｍに造粒したものである。すなわちアブレーシブの造粒体の配合量が実施例１よりも多い摩擦材である。
【００２０】
そして表１に示した配合量からなる各原料をアイリッヒミキサーを用いて５分間均一に混合させ、原料混合物を得た（図３、ステップＳ２）。そして１６０℃に加熱した成形型内に原料混合物を投入し、１０分間、２００ｋｇ／ｃｍ２で加圧して所定形状の成形体を得た（図３、ステップＳ３）。そしてその成形体を２３０℃３時間にて硬化させ（図３、ステップＳ４）、これによって乗用車用のブレーキパッドを得た。
【００２１】
次に、実施例１〜３および比較例１〜３の各摩擦材による特性を測定し、その結果を表２にまとめた。
各特性は、以下のように測定した。
＜摩擦係数＞  常用の効き試験（ＪＡＳＯ Ｃ ４０６−８７「乗用車ブレーキ装置ダイナモメータ試験方法」準拠）の下、最終効力試験の制動初速度５０ｋｍ／ｈ、減速度０．３５ｇ以下において平均摩擦係数を測定した。
＜ロータ攻撃量＞  速度８０ｋｍ／ｈで回転するロータに０．１ＭＰａの圧力をかけて２４時間、引きずり試験をした後のロータの摩耗量を測定した。
＜異音＞  実車による評価試験を行った。
＜分散状態＞  ブレーキパッド（摩擦材）の表面での造粒体の分布状態を顕微鏡にて目視測定した。
【００２２】
測定結果である表２から以下のことがわかった。
実施例１〜３の結果から、実施例１〜３に係るブレーキパッドが、所望の制動力（摩擦係数）、所望のロータの攻撃性、所望の異音特性、所望の分散性を得ることがわかった。
また比較例１の結果からは、比較例１に係るブレーキパッドの異音特性が良くないことがわかった。そしてその原因は、造粒体の粒径が小さいためであることがわかった。すなわち比較例１に係るアブレーシブの造粒体は、実施例１に比べて粒径が小さい。そのため比較例１に係る造粒体は、ロータに発生した被膜や錆を十分に掻き落とすことができず、被膜や錆が原因で異音が発生してしまったと考えられることがわかった。
【００２３】
また比較例２の結果からは、比較例２に係るブレーキパッドのロータの攻撃量が大きいことがわかった。そしてその原因は、アブレーシブを造粒していないためであることがわかった。すなわち比較例２に係るアブレーシブは、実施例１に係るアブレーシブと比べて造粒していない点で異なっている。なお粒径は同じである。したがって比較例２に係るアブレーシブは、造粒していないためにロータを大きく攻撃したことがわかった。
また比較例３の結果からは、比較例３に係るブレーキパッドのロータ攻撃量、異音特性、分散性においてやや特性が良くないことがわかった。そしてその原因は、造粒体の配合量が多いためであることがわかった。
【００２４】
以上のようにして、本発明に係る摩擦材が構成されている。
すなわち摩擦材に含まれているアブレーシブは、図１，２に示すように造粒された状態で含まれている。
したがって摩擦材１をロータＤなどの相手材に押圧すると、アブレーシブは、先ず造粒された状態で相手材に押圧される。そして強く押圧されることで、造粒状態が崩れて造粒前の状態に変わる。
そのため摩擦材１は、アブレーシブの造粒後の粒径における特性と、造粒前の粒径における特性とをどちらも容易に発揮し得る構成になっている。かくして摩擦材１は、アブレーシブの造粒前の粒径と造粒後の粒径とを調整することによって、容易に諸特性を狙うことができる。
【００２５】
またアブレーシブは、硬くて小さな粉体３を原料とし、その粉体３を造粒することで必要な大きさの造粒体２にされている。
したがってアブレーシブは、先ず造粒体２の状態にてロータなどの相手材に押圧される。そして造粒体２の粒径は、５０μｍ以上１ｍｍ以下である。そのため造粒体２は、ロータＤに発生した被膜４や錆５を掻き落とすために十分な大きさを有し、被膜４や錆５を掻き落とすことで振動や異音を低減させ得る。
【００２６】
またアブレーシブの造粒体２は、図２に示すようにロータＤへ強く押圧されることで造粒状態が崩れて造粒前の粉体３に変わる。そして粉体３の粒径は、０．１μｍ以上１０μｍ以下であって、ロータＤに対して大きな攻撃をしない程度に十分に小さい。また粉体３は、モース硬度が７以上であって硬いために摩擦材１の摩擦係数を高くし得る。
かくして摩擦材１は、諸特性（異音、ロータへの攻撃性、摩擦係数）を容易に向上させ得る構成になっている。
また造粒されたアブレーシブは、摩擦材全体の１体積％以上３０体積％以下含まれている。これにより摩擦材１は、適度な諸特性を得ることができる構成になっている。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
【表２】
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【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】アブレーシブの造粒体がロータに発生した被膜と錆を掻き落とす様子を示すための摩擦材とロータの一部側面拡大図である。
【図２】アブレーシブの造粒体が崩れて粉体となる様子を示すための摩擦材とロータの一部側面拡大図である。
【図３】摩擦材の製造工程図である。
【符号の説明】
【００３０】
１…摩擦材
２…アブレーシブの造粒体
３…アブレーシブの粉体
４…被膜
５…錆
Ｄ…ロータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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