(57)【要約】摩擦ライニングにおいてブレーキディスクパッド（これに限定されない）といった用途に使用するための少なくとも一種のフルオロポリマー材料を含有する摩擦材料を開示する。ＰＴＦＥ、ＦＥＰ及びＰＶＤＦ（これらに限定されない）といったフルオロポリマー材料は、本発明の摩擦材料マトリックスの全重量基準で約０．１〜約５重量パーセントの量で存在することが好ましい。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一種のフルオロポリマー；及び
少なくとも一種のバインダー系
を含んでなる摩擦材料マトリックス。
【請求項２】
フルオロポリマーが摩擦材料マトリックスの全重量基準で約０．１〜約５重量パーセントの量で存在する、請求項１記載の摩擦材料マトリックス。
【請求項３】
フルオロポリマーが摩擦材料マトリックスの全重量基準で約２重量パーセントまでの量で存在する、請求項１記載の摩擦材料マトリックス。
【請求項４】
フルオロポリマーが、フッ素化エチレンプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン及びこれらの組合せからなる群から選択される、請求項１記載の摩擦材料マトリックス。
【請求項５】
更に、次の成分：
少なくとも一種の補強繊維；
少なくとも一種の金属粉末；
少なくとも一種の研磨剤；
少なくとも一種の滑剤；
少なくとも一種の有機充填剤；及び
少なくとも一種の無機充填剤
のうちいずれか一つを含んでなる、請求項１記載の摩擦材料マトリックス。
【請求項６】
摩擦材料マトリックスの全重量基準で約２重量パーセントまでの量で存在する少なくとも一種のフルオロポリマー；及び
少なくとも一種のバインダー系
を含んでなる摩擦材料マトリックス。
【請求項７】
フルオロポリマーが、フッ素化エチレンプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン及びこれらの組合せからなる群から選択される、請求項６記載の摩擦材料マトリックス。
【請求項８】
更に、次の成分：
少なくとも一種の補強繊維；
少なくとも一種の金属粉末；
少なくとも一種の研磨剤；
少なくとも一種の滑剤；
少なくとも一種の有機充填剤；及び
少なくとも一種の無機充填剤
のうちいずれか一つを含んでなる、請求項６記載の摩擦材料マトリックス。
【請求項９】
摩擦材料マトリックスの全重量基準で約０．１〜約５重量パーセントの量で存在する少なくとも一種のフルオロポリマーであって、フッ素化エチレンプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン及びこれらの組合せからなる群から選択されるフルオロポリマー；及び
少なくとも一種のバインダー系
を含んでなる摩擦材料マトリックス。
【請求項１０】
更に、次の成分：
少なくとも一種の補強繊維；
少なくとも一種の金属粉末；
少なくとも一種の研磨剤；
少なくとも一種の滑剤；
少なくとも一種の有機充填剤；及び
少なくとも一種の無機充填剤
のうちいずれか一つを含んでなる、請求項９記載の摩擦材料マトリックス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
１．技術分野
本発明は、一般的には摩擦材料に関し、より特定的には、摩擦ライニングにおいてブレーキディスクパッド（これに限定されない）といった用途に使用するための少なくとも一種のフルオロポリマーを含有する摩擦材料に関する。
【０００２】
２．説明
摩擦材料（例えば、ブレーキライニングに典型的に使用されるもの）は通常、アスベスト繊維、アスベスト繊維及び他の耐熱性無機若しくは有機繊維の混合物、耐熱性無機若しくは有機繊維のアスベストフリーの混合物からなるか、又は、有機モノマー若しくはポリマーバインダー系（例えば、フェノール樹脂又はクレゾール樹脂）と組み合わせた、鉄粉末、銅粉末、スチール粉末若しくはそれらの混合物といった金属粉末からなる。アスベストは一定の健康問題の原因であると主張されており、もはや環境的に許容されないことから、ごく最近の摩擦材料はアスベスト無しで製造されている。従って、最も流通している摩擦材料は、合成繊維及びスチール繊維、並びに鉄粉末、セラミック粉末及び金属粉末から製造されている。
【０００３】
典型的な摩擦材料の配合は、任意に、一又はそれより多い以下の成分：慣用的な量で存在する熱硬化性樹脂のバインダー（例えば、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂といったフェノール樹脂、エポキシ樹脂など）；慣用的な量で存在する補強繊維（例えば、アラミド、スチール、アクリルなど）；慣用的な量で存在する金属粉末（例えば、鉄、銅、黄銅、亜鉛、アルミニウム、アンチモンなど）；慣用的な量で存在する固体滑剤（例えば、二硫化モリブデン、グラファイト、コークス、硫化第二スズ、三硫化アンチモンなど）；慣用的な量で存在する研磨剤（酸化スズ、マグネシア、二酸化ケイ素、酸化鉄、アルミナ、ルチルなど）；慣用的な量で存在する有機充填剤（例えば、ゴム粒子、カシューナッツ殻粒子、ニトリルゴム粒子など）；及び慣用的な量で存在する無機充填剤（例えば、バライト、石膏、雲母など）を含有してもよい。当技術分野で知られているような他の材料を同様に添加してもよい。
【０００４】
実際には、摩擦材料は、運動エネルギーを熱に実質的に変換することより乗物をおそくし（すなわち、減速し）停止させるため自動推進の乗物のブレーキに使用される。運転する際には、成型した摩擦材料は、ブレーキシステムの配置に依存して、ブレーキローター又はブレーキドラムの鋳鉄製噛み合わせ表面に対して滑走する。摩擦材料は、典型的には、これまでに説明したように幾つかの異なる材料を含有する熱硬化性組成物からなる。自動推進乗物の製造業者にとって関心がある、摩擦材料の最終用途性能の重要な側面は、摩擦挙動、摩耗寿命及びノイズレベルである。ブレーキシステムのノイズ及び振動挙動が不十分だと、顧客の苦情と不満の大きな原因となる。顧客が不満を持つと、自動推進乗物の製造業者にとって保証コストは大きくなる。
【０００５】
使用の間、摩擦材料とブレーキシステムの鋳鉄製ローター／ドラムとの間の界面における生理化学的変化により、その摩擦対（ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｃｏｕｐｌｅ）の性能挙動が左右される。摩擦材料が摩擦対の鋳鉄製表面に対して滑走する場合、複雑な化学組成をもつ転写フィルム（ｔｒａｎｓｆｅｒ ｆｉｌｍ）（グレーズともいう）が鋳鉄製表面及び摩擦材料表面上に形成される。ブレーキを使用する間に生成される転写フィルムは、鋳鉄と摩擦材料中に存在する化学成分との熱反応生成物である。
【０００６】
転写フィルムの形成は動的なプロセスである。すなわち、そのフィルムはブレーキを使用する間に連続的に生成され破壊される。転写フィルムの化学的及び物理的特徴により、ブレーキ性能が左右される。ブレーキ操作においては薄く均一な転写フィルムの形成が望ましい。逆に、転写フィルムが平坦でないと、ブレーキシステムにおいて、特にブレーキ操作中に、望ましくないレベルのノイズ及び／又は振動をもたらすと考えられている。
【０００７】
従って、薄く均一な転写フィルムを連続的に生成することができ、特に、アスベストフリーの摩擦材料、半金属及び／又は低金属の摩擦材料、及び上記の全てのものにおける摩擦材料調製用の種々の組成を例外なく組み込むことができ、ブレーキ操作中にノイズレベルと振動レベルが低い摩擦材料の必要性が存在する。
【０００８】
本発明の要旨
本発明の一の態様に従えば、摩擦材料マトリックスは、少なくとも一種のフルオロポリマーと少なくとも一種のバインダー系とを含んでなる。
【０００９】
本発明の別の態様に従えば、摩擦材料マトリックスは、摩擦材料マトリックスの全重量基準で約２重量パーセントまでの量で存在する少なくとも一種のフルオロポリマーと、少なくとも一種のバインダー系とを含んでなる。
【００１０】
本発明の更に別の態様に従えば、摩擦材料マトリックスは、摩擦材料マトリックスの全重量基準で約０．１〜約５重量パーセントの量で存在する少なくとも一種のフルオロポリマーであって、フッ素化エチレンプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン及びこれらの組合せからなる群から選択されるフルオロポリマーと、少なくとも一種のバインダー系とを含んでなる。
【００１１】
本発明及びその範囲は、以下の図面の簡単な説明、発明の具体的な説明、及び特許請求の範囲から、より完全に理解することができる。
発明の具体的な説明
本発明は、フルオロポリマーを摩擦材料中に使用して、自動車のブレーキシステムを日常的に操作する間の許容できないレベルのノイズを低減するか又は止めることを目的とする。
【００１２】
本明細書中で使用する「摩擦材料マトリックス」という語は、少なくとも一種のバインダー系（例えば、フェノール樹脂）と、任意に、補強剤、金属粉末、研磨剤、滑剤、有機充填剤、無機充填剤など（これらに限定されない）といった添加剤を意味する。
【００１３】
本明細書中で使用する「フルオロポリマー」という語は、フッ素を含有する少なくとも一種のポリマー材料を意味する。
フルオロポリマーは、基本的には、水素原子の一部又は全部がフッ素で置換された線状ポリマーからなり、比較的高い結晶性と分子量とを特徴とする。分類すると、フルオロポリマーは耐薬品性及び高温性能において最良のプラスチックにランクされる。最高使用温度は約５００°Ｆ（２６０℃）までに及ぶ。また、フルオロポリマーは優れた摩擦特性を有しており、多数の液体によっても湿らない。絶縁耐力は高く、温度及び電源周波数に比較的鈍感である。引っ張りクリープ及び疲労強度を含む機械的特性は並であるが、衝撃強さは比較的高い。
【００１４】
フルオロポリマーには三つの主要なクラスがある。水素のフッ素置換を少なくする順番では、フルオロカーボン、クロロトリフルオロエチレン及びフルオロハイドロカーボンである。
【００１５】
フルオロカーボンには二つのタイプがある：ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）及びフッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）。
ＰＴＦＥは、化学式（ＣＦ２ＣＦ２）ｎを有するパーフルオロ化された直鎖高分子であり、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）モノマーを重合することにより生成される。白色〜半透明の固体高分子は、非常に高い分子量、すなわち、１０６〜１０７の範囲の分子量を有しているので、３８０℃で約１０ＧＰａ・ｓ（１０１１Ｐ）の粘度を有する。その高い熱安定性により炭素−フッ素結合は強くなり、ＰＴＦＥは非常に有用な高温ポリマーとして特徴づけられている。その耐熱性、化学的不活性、電気絶縁性、及び非常に広い温度範囲おいて摩擦係数が低いということから、ＰＴＦＥは産業において最も優れたプラスチックである。
【００１６】
ＰＴＦＥは、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ， Ｉｎｃ．から（商標ＨＡＬＯＮの名で）、Ｄａｉｋｉｎ Ｋｏｇｙｏ（商標ＰＯＬＹＦＬＯＮの名で）、ＤｕＰｏｎｔ（商標ＴＥＦＬＯＮの名で）、Ｈｏｅｃｈｓｔ（商標ＨＯＳＴＡＦＬＯＮの名で）及びＩＣＩ（商標ＦＬＵＯＮの名で）から容易に入手可能である。
【００１７】
本発明の実施において特に好ましいＴＥＦＬＯＮの一の特定のグレードは、商標ＴＥＦＬＯＮ ＰＴＦＥ Ｋ−１０（ＤｕＰｏｎｔ）の名で入手可能である。ＴＥＦＬＯＮ ＰＴＦＥ Ｋ−１０は、平均粒子径５６０マイクロメートル、バルク密度５７０ｇ／Ｌ、標準比重２．１６、融点範囲３２０〜３４０℃（６０８〜６４４°Ｆ）である自由流動性（ｆｒｅｅ−ｆｌｏｗｉｎｇ）の白色粉末であり、全ての一般的な溶媒には不溶であり、常温で全ての一般的に試薬に対して安定であり、アルカリ金属及び、フッ素又はフッ素をもたらす反応試薬と反応する。
【００１８】
ＦＥＰは、ＰＴＦＥと密接に関係した、半結晶性のパーフルオロ化されたポリマーであり、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンのコポリマーである。その特性は類似しているが、一般的には、ＰＴＦＥにわずか劣る；しかし、ＦＥＰは、より費用がかかったとしても溶融加工が可能だという実際的な大きな利点をもっている。
【００１９】
ＰＴＦＥと比較して、ＦＥＰは、同様に優れた耐薬品性と電気特性（非常に高い周波数まで）、並びに良好な耐候性を有している。ＦＥＰは、ＰＴＦＥより放射線耐性がよく、衝撃強さははるかに高いが、最高使用温度及び熱たわみ温度は低く、固さと強さにわずかに劣る。
【００２０】
ＦＥＰは、ＤｕＰｏｎｔ（商標ＴＥＦＬＯＮ ＦＥＰの名で）及びＨｏｅｃｈｓｔ（商標ＨＯＳＴＡＦＬＯＮ ＦＥＰの名で）から容易に入手可能である。
フルオロハイドロカーボンには二つの種類がある：ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＦ２、ＰＶＤＦ）及びフッ化ポリビニル（ＰＶＦ）。他のフルオロポリマーに類似しているが、フルオロハイドロカーボンは熱耐性がやや低く、引っ張り及び圧縮強度は比較的高い。
【００２１】
ＰＶＤＦは１，１−ジフルオロエチレンのポリマーである。ＰＶＤＦは、５９．４％のフッ素を含有する半結晶性の高分子である。水素原子とフッ素原子が鎖に対称的に配列していると、ポリマーの誘電特性及び溶解性に影響を与える独特な極性の一因となる。
【００２２】
ＰＶＤＦは、Ｐｅｎｎｗａｌｔ Ｃｏｒｐ．から（商標ＫＹＮＡＲの名で）商業的に入手可能である。
従って、本発明の目的のためには、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ及びＰＶＤＦ（これらに限定されない）といったフルオロポリマーを使用することができる。フルオロポリマーは、粉末又は分散形態のいずれであっても、湿式又は乾式混合処理の間に種々の量で摩擦材料に組み込むことができる。
【００２３】
本発明の好ましい態様に従えば、フルオロポリマー材料は、摩擦材料マトリックス中、摩擦材料の全重量基準で約０．１〜約５重量パーセントの量で存在する。本発明の特に好ましい態様に従えば、フルオロポリマー材料は、摩擦材料マトリックス中、摩擦材料の全重量基準で約２重量パーセントまでの量で存在する。
【００２４】
非限定的な例として、本発明の一の態様に従った少なくとも一種のフルオロポリマー材料を含有する摩擦材料マトリックスの典型的な配合を、以下の実施例１に示す。
【００２５】
【表１】
2004501271.tif 000003
【００２６】
非限定的な例として、本発明の別の態様に従った少なくとも一種のフルオロポリマー材料を含有する摩擦材料マトリックスの典型的な配合を、以下の実施例２に示す。
【００２７】
【表２】
2004501271.tif 000004
【００２８】
本発明の少なくとも一種のフルオロポリマー材料を含有する摩擦材料は、例えば、ブレーキパッドとローター又はドラムとの間の摩擦対において、薄く均一な転写フィルムを連続的に確実に発生させることにより、ブレーキがノイズ（並びに振動）を発生させる傾向を低減する。
【００２９】
少なくとも一種のフルオロポリマー材料を本発明に従ったレベルで含有する摩擦ライニング用配合をもつ、ブレーキパッドのノイズ挙動特徴を評価するため、比較試験を行った。フルオロポリマー材料を含有しない摩擦ライニング用配合（ＨＦＭ−１と示す）をもつ第一のブレーキパッド対を、発生する全ノイズを評価するため、種々の周波数において動力計試験にかけた（図１を参照のこと）。本発明に従ってレベル（すなわち、約０．１〜約５重量パーセント）で存在する少なくとも一種のフルオロポリマー材料を含有する摩擦ライニング用配合をもつ第二のブレーキパッド対を、同様に、発生する全ノイズを評価するため、種々の周波数において動力計試験にかけた（図２を参照のこと）。
【００３０】
図１と図２を比較して分かるように、特に５０００ＨｚにおけるＨＦＭ−１配合の全ノイズはＨＦＭ−２配合より有意に高いので、本発明に従った少なくとも一種のフルオロポリマー材料を含有するブレーキパッドは、ノイズが少なく、特に高周波数のノイズ（すなわち鳴き（ｓｑｕｅａｌ））が少ないことを示している。また、注目すべき事実は、ＨＦＭ−２配合では、４０００Ｈｚより少しでも高い周波数のノイズが発生しなかったということである。
【００３１】
前述の説明は、本発明の原理を説明するためだけのものと考えるべきである。また、当業者であれば数多くの修飾及び変更を容易に施すことができるので、本発明を、これまでに説明したように、示したそのままの構成及び方法に限定することは望ましくない。従って、全ての適する修飾及び均等物は、添付する特許請求の範囲により規定される本発明の範囲内に包含されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、フルオロポリマー材料を含有しないブレーキライニング用配合を有する一対のブレーキパッドのノイズ挙動の特徴についての動力計試験の結果を説明する図である。
【図２】図２は、本発明の一態様に従った、少なくとも一種のフルオロポリマー材料を含有するブレーキライニング用配合を有する一対のブレーキパッドのノイズ挙動の特徴についての動力計試験の結果を説明する図である。
【図１】
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【図２】
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【国際公開パンフレット】
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2004501271.tif 000024
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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