(57)【要約】【課題】銅の含有量が５質量％未満でも、摩擦係数、耐摩耗性を確保し得るブレーキ摩擦材を提供する。【解決手段】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３において、ブレーキ摩擦材３の全体量を１００質量％としたとき、ブレーキ摩擦材中の銅の含有率は３質量％以上５質量％未満であり、ブレーキ摩擦材中の酸化ジルコニウムの含有率が５〜１５質量％であって強化繊維は銅繊維からなり、銅繊維の径は１５０μｍから２３０μｍである。【選択図】図１
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【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、
前記ブレーキ摩擦材の全体量を１００質量％としたとき、
前記ブレーキ摩擦材中の銅の含有率が３質量％以上５質量％未満であり、
前記ブレーキ摩擦材中の酸化ジルコニウムの含有率が５質量％以上１５質量％以下であって、
前記強化繊維は銅繊維からなり、
前記銅繊維の径は１５０μｍ以上２３０μｍ以下であることを特徴とするブレーキ摩擦材。
【請求項２】
前記酸化ジルコニウムの粒子径が１μｍ以上５μｍ以下であることを特徴とする請求項１に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、ブレーキ摩擦材に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブレーキ摩擦材の耐摩耗性を向上させるために、金属繊維として銅の繊維が用いられており、従来用いられている銅繊維では、繊維径５０μｍから１００μｍのものが使用されており、この繊維径で耐摩耗性などの条件を満たしてブレーキ摩擦材としての使用に耐えうるには、ブレーキ摩擦材の全体を１００質量％とした時に５質量％以上の銅繊維を含有する必要がある。しかし、銅を含有する摩擦材は、制動時に発生する摩耗粉に銅を含むため、その使用を減らしたいという要求が高まっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−７７３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献に記載された技術によれば、繊維径５０μｍから１００μｍの銅繊維を用いているため、含有量を５質量％未満に減らすと、ブレーキ摩擦材の摩耗量が増加し耐摩耗性が低下する。
【０００５】
また、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」における摩擦係数が低下するなどの問題が生じた。
【０００６】
そこで、本発明は、銅の含有量が５質量％未満でも、摩擦係数や耐摩耗性を確保し得る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】
【０００７】
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、銅繊維の繊維径に着目し、銅繊維の繊維径を１５０μｍから２３０μｍとし、かつその含有率を３質量％以上５質量％未満とし、さらに酸化ジルコニウムを５〜１５質量％用いれば、上記課題を解決できることを見出した。
【０００８】
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摩擦材において、前記ブレーキ摩擦材の全体量を１００質量％としたとき、前記ブレーキ摩擦材中の銅の含有率は３質量％以上５質量％未満であり、前記ブレーキ摩擦材中の酸化ジルコニウムの含有率が５質量％以上１５質量％以下であって前記強化繊維は銅繊維からなり、前記銅繊維の径は１５０μｍ以上２３０μｍ以下である。
【０００９】
さらに、前記酸化ジルコニウムの粒子径は、１μｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のブレーキ摩擦材は、銅の含有量を５質量％未満としても、安定した摩擦係数の確保と耐摩耗性の確保とを両立させることができる。
【００１１】
また、酸化ジルコニウムの粒子径を１μｍ以上５μｍ以下とすれば、優れた耐フェード性とロータ摩耗量の低減とを両立させることができ、さらにコスト増を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る一実施形態のブレーキ摩擦材の一適用例としてのブレーキパッドを示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明のブレーキ摩擦材を実施するための形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００１４】
本実施形態のブレーキ摩擦材は、自動車の制動に用いられるディスクブレーキ用のブレーキパッド及びドラムブレーキ用のブレーキシュー等に用いられるブレーキ摩擦材である。これらのブレーキパッドやブレーキシューは、ディスクロータやブレーキドラム等の被制動部材に当接して摩擦力を生じさせることで自動車を制動するようになっている。図１に一例として、ディスクブレーキ用のブレーキパッド１を示す。このブレーキパッド１は、バックプレート２と、バックプレート２の表面に接着されるブレーキ摩擦材３とからなっている。このブレーキパッド１は、バックプレート２において車両の非回転部に支持されることになり、バックプレート２のブレーキ摩擦材３とは反対側がディスクブレーキキャリパで押圧されることにより、ブレーキ摩擦材３が車輪とともに回転するディスクに接触してディスクの回転にブレーキをかけるものである。
【００１５】
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てなるブレーキ摩擦材であり、このブレーキ摩擦材の全体量を１００質量％としたとき、強化繊維としての銅繊維の繊維径が１５０μｍから２３０μｍであり、かつ銅繊維を含む銅の含有率が３質量％以上５質量％未満であり、摩擦調整材としての酸化ジルコニウムの含有率が５質量％〜１５質量％となっている。
【００１６】
ブレーキ摩擦材の全体量を１００質量％としたとき、上記したように銅の含有率は３質量％以上５質量％未満であり、そのうち、銅繊維を３質量％以上５質量％未満の範囲で含有している。
【００１７】
ここで、銅繊維の繊維径を１５０μｍから２３０μｍとしているのは、銅繊維の含有量を５質量％未満とした場合、繊維径が１５０μｍより小さい銅繊維を用いると、ロータとの摩擦面からの銅繊維の脱落が激しくなり、摩擦係数が低く、パッド摩耗量が多くなるからである。
【００１８】
また、繊維径が２３０μｍを超える銅繊維を用いると、銅繊維の含有量が３質量％未満の場合、ブレーキ摩擦材中での分散性が悪くなり、すなわち、被制動部材への当接面における銅繊維の分布に偏りが生じて、摩擦係数やパッド摩耗量のばらつきが大きくなり、ブレーキ摩擦材としては実用上の問題がある。
【００１９】
銅繊維の含有量を３質量％以上としたのは、銅繊維の含有量が３質量％未満であると銅繊維のブレーキ摩擦材中での分散性が悪くなり、摩擦係数やパッド摩耗量のばらつきが大きくなり、実用上の問題がある。
【００２０】
ブレーキ摩擦材に含有される強化繊維は、銅繊維以外の繊維として、アラミド繊維等の有機繊維、ロックウール、チタン酸カリウム繊維等の無機繊維、等を含んでもよい。
【００２１】
摩擦調整剤としては、酸化ジルコニウムを５質量％〜１５質量％含有している。
【００２２】
この酸化ジルコニウムの含有量を５質量％〜１５質量％としたのは、５質量％未満では、酸化ジルコニウムの効果が小さく、フェード時の摩擦係数の低下が大きく、パッド摩耗量が増加する問題がある。また１５質量％を超えると、パッド摩耗量は少ないものの、ロータへの摩耗粉の移着が激しく、制動時に異音が発生するなどの問題がある。また、酸化ジルコニウムは高価なため、１５質量％を超えると、コスト増となってしまう。
【００２３】
ここで、酸化ジルコニウムの粒子径を１μｍから５μｍにすれば、摩擦係数を高くしつつ、ロータの摩耗を抑えることができるため、好ましい。つまり、酸化ジルコニウムの粒子径が１μｍ未満では、粒子径が小さいため摩擦係数が若干低くなり、５μｍを超えるとロータの摩耗が大きくなるとともに、これによりホイールが汚れるなどの問題が生じる。
【００２４】
なお、本実施形態における酸化ジルコニウムの粒子径は平均粒子径のことを示しており、絶対的な粒子径を示したものではない。
【００２５】
この摩擦調整材は、酸化ジルコニウム以外の材料としては、有機系摩擦調整材及び無機系摩擦調整材のうちいずれか一方または双方が含まれていることが好ましく、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、アルミナ粉、酸化鉄、亜鉛、錫等の粉末が好適に用いられる。
【００２６】
さらに、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、マイカ等が好適に用いられる。
【００２７】
充填材としては、硫酸バリウム等が好適に用いられる。硫酸バリウムとしては天然の重晶石の粉砕粉が好ましい。
【００２８】
結合材としては、変性無しのフェノール樹脂等が好適に用いられる。
【００２９】
このような構成とすることにより、銅繊維、酸化ジルコニウムそれぞれの全質量が最適化される。その結果、摩擦特性の変動が小さくかつ安定性に優れたものとなり、異音の防止に優れたものとなる。
【００３０】
なお、必要に応じてｐＨ調整材等を含有してもよい。このｐＨ調整材としては、水酸化カルシウム等が用いられる。
【００３１】
以上の本実施形態によれば、銅の含有量を５質量％未満としても、繊維径が１５０μｍ以上２３０μｍ以下の銅繊維を用いることで、耐摩耗性を確保することができ、酸化ジルコニウムの含有率を５質量％以上１５質量％以下とすることで、摩擦係数の安定化を図ることができる。すなわち、本実施形態によれば、安定した摩擦係数の確保と耐摩耗性の確保とを両立させることができる。
また、銅繊維の径を従来の５０μｍから１００μｍから、繊維径１５０μｍから２３０μｍと大きくしたので、断面積が大きくなり、同じ質量％含有する場合、ワイヤ状の銅のカット加工の回数が１／４程度に低減できるため、加工に必要な電力を低減でき、環境への負担を低減できる。
ここで、酸化ジルコニウムの粒子径を１μｍから５μｍとすれば、優れた耐フェード性とロータ摩耗量の低減とを両立させることができ、ブレーキ鳴きを抑制でき、コスト増を抑制することができる。
【実施例】
【００３２】
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。
【００３３】
実施例１〜１２のブレーキ摩擦材を以下のように作製した。
【００３４】
まず、溶剤を用いて裏金（バックプレート）を充分に洗浄し、この裏金にショットブラストまたはリン酸処理等の化成処理を施した後、摩擦材と接する面に接着剤を塗布し乾燥した。
【００３５】
また、平均繊維径が１５０〜２３０μｍかつ平均繊維長が２〜４ｍｍの銅繊維、平均粒子径が０．５μｍから８．０μｍの酸化ジルコニウム粉末、結合材として、フェノール樹脂及び未加硫のニトリルゴム粉末、その他の強化繊維として、チタン酸カリウム板状繊維、ロックウール及びアラミド繊維、潤滑材として三硫化アンチモン、人造黒鉛、コークス、マイカ、有機系摩擦調整剤としてカシューダスト粉末、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、所定量秤量し、混合した。
【００３６】
実施例１〜１２のそれぞれの配合量（質量％）を表１に示す。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
ここで、銅繊維の繊維径が下限値の１５０μｍでその含有量が下限値の３．０質量％であり、酸化ジルコニウム粉末の粒子径が中間値の１．０μｍでその含有量が中間値の１０．０質量％のブレーキ摩擦材を実施例１、
銅繊維の繊維径が下限値の１５０μｍでその含有量が上限値の４．９質量％であり、酸化ジルコニウム粉末の粒子径が１．０μｍでその含有量が中間値の１０．０質量％のブレーキ摩擦材を実施例２、
銅繊維の繊維径が上限値の２３０μｍでその含有量が下限値の３．０質量％であり、酸化ジルコニウム粉末の粒子径が１．０μｍでその含有量が中間値の１０．０質量％のブレーキ摩擦材を実施例３、
銅繊維の繊維径が上限値の２３０μｍでその含有量が上限値の４．９質量％であり、酸化ジルコニウム粉末の粒子径が１．０μｍでその含有量が中間値の１０．０質量％のブレーキ摩擦材を実施例４、
銅繊維の繊維径が上限値の２３０μｍでその含有量が中間値の４．０質量％であり、酸化ジルコニウム粉末の粒子径が１．０μｍでその含有量が下限値の５．０質量％のブレーキ摩擦材を実施例５、
銅繊維の繊維径が上限値の２３０μｍでその含有量が中間値の４．０質量％であり、酸化ジルコニウム粉末の粒子径が１．０μｍでその含有量が上限値の１５．０質量％のブレーキ摩擦材を実施例６、
銅繊維の繊維径が上限値の２３０μｍでその含有量が中間値の４．０質量％であり、酸化ジルコニウム粉末の粒子径が５．０μｍでその含有量が下限値の５．０質量％のブレーキ摩擦材を実施例７、
銅繊維の繊維径が上限値の２３０μｍでその含有量が中間値の４．０質量％であり、酸化ジルコニウム粉末の粒子径が５．０μｍでその含有量が上限値の１５．０質量％のブレーキ摩擦材を実施例８、
銅繊維の繊維径が下限値の１５０μｍでその含有量が下限値の３．０質量％であり、酸化ジルコニウム粉末の粒子径が１．０μｍでその含有量が下限値の５．０質量％のブレーキ摩擦材を実施例９、
銅繊維の繊維径が上限値の２３０μｍでその含有量が上限値の４．９質量％であり、酸化ジルコニウム粉末の粒子径が５．０μｍでその含有量が上限値の１５．０質量％のブレーキ摩擦材を実施例１０、
銅繊維の繊維径が下限値の１５０μｍでその含有量が中間値の４．０質量％であり、酸化ジルコニウム粉末の粒子径が０．５μｍでその含有量が中間値の１０．０質量％のブレーキ摩擦材を実施例１１、
銅繊維の繊維径が下限値の１５０μｍでその含有量が中間値の４．０質量％であり、酸化ジルコニウム粉末の粒子径が８．０μｍでその含有量が中間値の１０．０質量％のブレーキ摩擦材を実施例１２、
とした。
【００３９】
その後、各実施例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予備成形品を得た。
【００４０】
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２４０秒加熱圧縮成形した。
【００４１】
さらに、この成型品を２２０℃にて６時間熱処理し、その後、研磨加工、溝加工を施し、実施例１〜１２のブレーキパッドとした。
【００４２】
上記実施例１〜１２と全く同様にして比較例１〜７のブレーキパッド（ブレーキ摩擦材）を作製した。
【００４３】
比較例１〜７のそれぞれの配合量（質量％）を表２に示す。
【００４４】
【表２】
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【００４５】
ここで、銅繊維の繊維径が下限値の１５０μｍよりも小さい１００μｍのブレーキ摩擦材を比較例１、
銅繊維の繊維径が上限値の２３０μｍよりも大きい２５０μｍのブレーキ摩擦材を比較例２、
銅繊維の含有率が下限値３．０質量％よりも少ない２．０質量％のブレーキ摩擦材を比較例３、
銅繊維の含有率が上限値４．９質量％よりも多い５．０質量％のブレーキ摩擦材を比較例４、
酸化ジルコニウムの含有率が下限値５．０質量％よりも少ない３．０質量％のブレーキ摩擦材を比較例５、
酸化ジルコニウムの含有率が上限値１５．０質量％よりも多い２０．０質量％のブレーキ摩擦材を比較例６、
化学合成の硫酸バリウムを用いたブレーキ摩擦材を比較例７、とした。
【００４６】
このようにして作製された実施例１〜１２及び比較例１〜７のブレーキパッドについて、摩擦特性、パッド摩耗量、ロータ摩耗量、実車による鳴き発生頻度をそれぞれ測定した。
【００４７】
摩擦特性、パッド摩耗量、及び、ロータ摩耗量は、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。また、ロータ摩耗量は、第２効力試験及び第１フェードリカバリ試験の２項目について測定した。
【００４８】
鳴き発生頻度は、ブレーキ摩擦材の温度を外気温から最高２５０℃の温度範囲とし、ディスクブレーキキャリパへの供給液圧を０．２〜３．０ＭＰａの範囲としたときの、それぞれの組み合わせで所定回数、実車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。
実施例１〜１２の測定結果を表３に、比較例１〜７の測定結果を表４に、それぞれ示す。
【００４９】
【表３】
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【００５０】
【表４】
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【００５１】
表３、表４によれば、実施例１〜１２は、銅が５．０質量％含まれている比較例４（従来品）と比較しても性能が同等であるといえ、銅の含有量を５．０質量％未満としても、安定した摩擦係数の確保と、耐摩耗性能の確保とを図れることが確認された。
【００５２】
他の比較例１〜３，５〜７と比較しても、実施例１〜１２は、摩擦特性の変動が小さく安定性に優れていることが確認された。
【００５３】
ここで、実施例１１，１２から、酸化ジルコニウム粉末の粒子径が１．０μｍから５．０μｍの範囲外であったとしても、摩擦特性は、摩擦特性及び実車による鳴き発生頻度の結果は実施例１〜１０と同等であることが確認された。ただし、実施例１１，１２は、パッド摩耗量及びロータ摩耗量が実施例１〜１０よりも多くなることから、酸化ジルコニウム粉末の粒子径は１．０μｍから５．０μｍの範囲内であることが好ましい。つまり、実施例１〜１０は、実施例１１，１２よりも、耐摩耗性能に優れる。また、実施例１〜１０は、実施例１１，１２よりも、スキール音及び異音の抑制効果が得られる。
【００５４】
なお、比較例６に示すように、酸化ジルコニウムの含有量を２０重量％とすると、スキール音及び異音が発生してしまうため、ブレーキ鳴き抑制の面からは、酸化ジルコニウムの含有率が５質量％から１５質量％であることが好ましい。また、酸化ジルコニウムの含有量を２０重量％とすると、コストが増大してしまうため、コスト面からも、酸化ジルコニウムの含有率が５質量％から１５質量％であるのが好ましい。
【００５５】
また、比較例７に示すように化学合成の硫酸バリウムを用いると、パッド摩耗量及びロータ摩耗量が多くなるので、硫酸バリウムには重晶石を用いるほうが好ましい。
【符号の説明】
【００５６】
１  ブレーキパッド
２  バックプレート
３  ブレーキ摩擦材
【図１】
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