(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維状物質、結合剤、摩擦調整剤及び金属粉を含む摩擦材組成物において、金属粉の一部又は全部に亜鉛粉及びアルミニウム粉が用いられ、ここでアルミニウム粉の比率が、亜鉛粉とアルミニウム粉の総量に対して４〜８３重量％である摩擦材組成物。
【請求項２】
亜鉛粉及びアルミニウム粉の総量が全組成物中で１〜２０重量％である請求項１記載の摩擦材組成物。
【請求項３】
請求項１又は２記載の摩擦材組成物を加熱加圧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、特に乗用車、各種産業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及び摩擦材組成物を用いた摩擦材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
乗用車、各種産業機械等には、その制動のため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が使用されている。
従来の摩擦材、例えばディスクブレーキパッドは、特開昭４９−２１５４４号公報、特開平２−１３２１７５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繊維を基材とし、これに結合剤としてフェノール樹脂、メラミン樹脂等の熱硬化性樹脂、摩擦調整剤として、ゴムダスト、カシュー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、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を含む混合物を加熱加圧成形したものが一般的に知られている。
【０００３】
しかしながら、従来のディスクブレーキパッドは、例えば乗用車の場合、ブレーキペダルを踏んでディスクブレーキが制動したときの止まり際又はそれから発進するためブレーキペダルの踏力を弱めたとき、即ち揺り戻し時などにグー音と称する２００〜３００Hz付近の異音が発生し、グー音の音圧が高い場合ユーザーにとっては、故障の前兆とみなすことがある。
このグー音は、ディスクブレーキパッドと相手材のディスクローター間のスティックスリップを起振源とし、サスペンション部品を共振系として発生し、特に絶対湿度が高いとき及び夜間一晩駐車した場合に大きくなる。
【０００４】
この主原因は、絶対湿度の高いとき及び夜間一晩駐車したときに、ディスクロータ表面に生成されるトランスファーフィルムに水分が吸着し、この水分が原因でディスクロータとトランスファーフィルム間に錆を発生させ、再運転する際運転初期時にトランスファーフィルムが剥離することで静動μ低下比が大きくなってグー音の音圧を大きくしていると考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
請求項１及び２記載の発明は、絶対湿度が高いとき及び夜間一晩駐車したときのグー音の発生及び音圧を低減することが可能な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３記載の発明は、絶対湿度が高いとき及び夜間一晩駐車したときのグー音の発生及び音圧を低減することが可能な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、摩擦調整剤及び金属粉を含む摩擦材組成物において、金属粉の一部又は全部に亜鉛粉及びアルミニウム粉が用いられ、ここでアルミニウム粉の比率が、亜鉛粉とアルミニウム粉の総量に対して４〜８３重量％である摩擦材組成物に関する。
また、本発明は、亜鉛粉及びアルミニウム粉の総量が全組成物中で１〜２０重量％であ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熱加圧成形してなる摩擦材に関する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明において、金属粉の一部又は全部に亜鉛粉及びアルミニウム粉が用いられるが、このうちアルミニウム粉の含有量は、亜鉛粉とアルミニウム粉の総量に対して４〜８３重量％、好ましくは５〜８０重量％、より好ましくは２０〜７０重量％、さらに好ましくは３０〜６０重量％の範囲とされ、４重量％未満であるとグー音の音圧低下の効果が得られない。一方、８３重量％を越えると高周波のスキール音の発生率が多くなる。
【０００８】
なお亜鉛粉及びアルミニウム粉の総量の全組成物に対する含有量については特に制限はないが、全組成物中に１〜２０重量％とすることが好ましく、２〜１５重量％とすることがより好ましく、３〜１０重量％とすることがさらに好ましい。
また、亜鉛粉及びアルミニウム粉の平均粒径は、共に２５０μｍ以下が好ましく、１５０μｍ以下がより好ましく、１００〜１０μｍの範囲がさらに好ましい。
【０００９】
本発明における繊維状物質としては、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、セラミック繊維、ロックウール、チタン酸カリウム繊維、カーボン繊維等が挙げられる。
本発明における結合剤としては、例えば、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、ＮＢＲ、ＳＢＲ、ＩＲ等のゴム、前記熱硬化性樹脂と前記ゴムとを混合したものなどが挙げられる。
【００１０】
本発明における摩擦調整剤としては、例えば、ゴムダスト、カシュー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、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挙げられる。
本発明における金属粉としては、必ず使用される亜鉛粉とアルミニウム粉の他に、例えば、必要に応じて使用されるものとして黄銅粉、鉄粉、銅粉等が挙げられる。
【００１１】
上記における繊維状物質の含有量は、機械強度などの点から、全組成物中に３０〜６０重量％とすることが好ましく、４０〜５０重量％とすることがより好ましい。結合剤の含有量は、成形性などの点から、全組成物中に３〜２０重量％とすることが好ましく、５〜１５重量％とすることがより好ましい。摩擦調整剤の含有量は、摩擦係数の高さ、安定性などの点から、全組成物中に２１〜６６重量％とすることが好ましく、２８〜５４重量％とすることがより好ましい。また、有機質摩擦調整剤と無機質摩擦調整剤の使用割合は、有機質摩擦調整剤／無機質摩擦調整剤（重量比）が１０／９０〜２０／８０とすることが好ましい。
【００１２】
亜鉛粉及びアルミニウム粉と必要に応じて添加する金属粉の含有量は、全組成物中に１〜２５重量％とすることが好ましく、２〜２０重量％とすることがより好ましい。
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。
【００１３】
本発明になる摩擦材は、亜鉛粉及びアルミニウム粉、繊維状物質、結合剤並びに摩擦調整剤を含む材料を加えて均一に混合し、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、その後熱処理を行い、必要に応じて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。なお成形する際の加熱温度は１３０〜１７０℃が好ましく、１４０〜１６０℃がより好ましい。圧力は３０〜６０MPaが好ましく、４０〜５０MPaがより好ましい。熱処理温度は１００〜３００℃が好ましく、１５０〜２５０℃がより好ましい。
【００１４】
必要に応じて行うスコーチ処理は、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。またスコーチ処理の条件については、その材質に合った条件を選定して処理すればよい。
本発明の摩擦材組成物は、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。
【００１５】
【実施例】
以下本発明の実施例を説明する。
実施例１
金属粉として、平均粒径が４０μｍの亜鉛粉及び平均粒径が４５μｍのアルミニウム粉を使用し、該アルミニウム粉が、亜鉛粉とアルミニウム粉の総量に対して５０重量％になるように秤量すると共に表１に示す量の他の材料を配合し、これらを混合機で３０００r/minの回転速度で４分間混合し、摩擦材組成物Ａを得た。
【００１６】
実施例２
アルミニウム粉が、亜鉛粉とアルミニウム粉の総量に対して５重量％になるように秤量した以外は、実施例１と同様の工程を経て摩擦材組成物Ｂを得た。
【００１７】
実施例３
アルミニウム粉が、亜鉛粉とアルミニウム粉の総量に対して８０重量％になるように秤量した以外は、実施例１と同様の工程を経て摩擦材組成物Ｃを得た。
【００１８】
比較例１
アルミニウム粉が、亜鉛粉とアルミニウム粉の総量に対して３重量％になるように秤量した以外は、実施例１と同様の工程を経て摩擦材組成物Ｄを得た。
【００１９】
比較例２
アルミニウム粉が、亜鉛粉とアルミニウム粉の総量に対して８５重量％になるように秤量した以外は、実施例１と同様の工程を経て摩擦材組成物Ｅを得た。
【００２０】
上記の実施例１〜３及び比較例１〜２で得られた摩擦材組成物Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥ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用の裏金及び予備成形体を挿設し、その後１５０±２．５℃、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及びＥを得た。
【００２１】
【表１】
0004123456.tif 000002
【００２２】
次に上記で得られたディスクブレーキパッドＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥについて比較試験を行った。その試験結果を表２に示す。なおグー音の評価方法については、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、下記の３条件のときのグー音の音圧を騒音計を用いてそれぞれ測定し、その測定結果を表２に示す。またスキール音発生率についても調べた。その結果も表２に示す。
【００２３】
測定条件１：絶対湿度が２〜５g/m3の環境条件下で、制動前温度１３０℃で５０km/hの速度から０．３Ｇで制動し、揺り戻し時のグー音を１０回測定し、その平均値を求めた。
測定条件２：絶対湿度が１５〜１８g/m3の環境条件下で、制動前温度１３０℃で５０km/hの速度から０．３Ｇで制動し、揺り戻し時のグー音を１０回測定し、その平均値を求めた。
測定条件３：走行後に夜間一晩駐車し、翌朝エンジン始動直後に２０km/hの速度から０．３Ｇで制動し、揺り戻し時のグー音を５回測定し、その平均値を求めた。
また、スキール音発生率は、次式により求めた。
【００２４】
【数１】
0004123456.tif 000003
【００２５】
【表２】
0004123456.tif 000004
【００２６】
表２に示されるように、本発明の実施例になる摩擦材組成物を用いたディスクブレーキパッドは、グー音の音圧が低く、スキール音の発生率も少ないものであった。これに対し比較例１の摩擦材組成物を用いたディスクブレーキパッドは、グー音の音圧が高く、特に吸湿量が多くなるとさらにグー音の音圧が高くなり、また比較例２の摩擦材組成物を用いたディスクブレーキパッドは、スキール音の発生率が多くなるという欠陥が生じた。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１及び２における摩擦材組成物は、絶対湿度が高いとき及び夜間一晩駐車したときのグー音の発生及び音圧を低減することが可能で、かつスキール音の発生率の少ない摩擦材を提供することができる。
請求項３における摩擦材は、絶対湿度が高いとき及び夜間一晩駐車したときのグー音の発生及び音圧を低減することができ、またスキール音の発生率も少なく工業的に極めて好適である。