(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟質で延性の金属からなる繊維または粉末の一方または両方３容積％以下と、平均粒径５０μｍ以上のジルコンサンド０．５〜２．０容積％と、珪藻土粉末２５〜４０容積％を含むことを特徴とするブレーキ摩擦材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車のブレーキ摩擦材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車のブレーキ摩擦材は、強化繊維材料、結合材、潤滑材、摩擦調整材、充填材、およびｐＨ調整剤などを配合し、混合した後、常温で冷間圧縮成形（予備成形）し、ついで、予め接着材剤を塗布した裏金とともに加熱圧縮成形（本成形）し、さらに熱処理した後、溝加工や表面研磨を施して製造されている。強化繊維材料としては、例えば金属繊維、天然または人造の無機繊維、有機繊維などが用いられている。
結合材としては一般にフェノール樹脂などが用いられている。潤滑材としては、黒鉛、三硫化アンチモン、二硫化モリブデンなどが用いられている。摩擦調整材としては、ゴム粉、カシューダスト、セタミックス粉、金属粉などが用いられている。充填材としては硫酸バリウムなどが用いられている。ｐＨ調整剤としては、水酸化カルシウムなどが用いられている。
また、従来のブレーキ摩擦材は、摩擦摩耗特性、鳴き、異音特性を向上、安定させるこをを目的として、チタン酸カリウム繊維やチタン酸カリウムウィスカなど（以下、まとめてチタン酸カリウム繊維などという。）を配合している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、チタン酸カリウム繊維などは価格が高いため、製造原価が高くなるという問題があった。
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、製造原価を安くすることができるブレーキ摩擦材を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明のブレーキ摩擦材においては、軟質で延性の金属からなる繊維と粉末の一方または両方３容積％以下と、平均粒径５０μｍ以上にジルコンサンド０．５〜２．０容積％と、珪藻土粉末２５〜４０容積％を含むことを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を完成させるに至った検討の経緯にそって、本発明について詳細に説明する。
本発明者らは、まず、ブレーキ摩擦材のブレーキ特性における、チタン酸カリウム繊維などの効果について詳細に検討した。その結果、これらを配合することによる主な効果は、（１）気孔率が向上し、（２）相手のロータ材質を攻撃するロータ攻撃性が低くなる、というふたつであることがわかった。
気孔率が向上することによって、フェード試験時に高温になることによって生成した分解生成物を気孔に取り込んで、摩擦係数の低下を抑制し、フェード現象の発生を抑制することができる。また、気孔率が高くなることによってブレーキ摩擦材が柔らかくなり、振動を減衰し、スキール音の発生を抑制することができる。
また、ロータ攻撃性が高いと、相手のロータの摩耗が多くなり、ホイールが汚れやすくなり、また、ロータの偏摩耗によってジャダ（振動）の原因となるが、チタン酸カリウム繊維などの配合により、これを防ぐことができる。
【０００６】
そこで、本発明者らは、（１）気孔率を向上させることができ、かつ（２）ロータ攻撃性を低くすることができる材料、その組み合わせ、配合比率などについて種々検討した結果、上述のように、軟質で延性の金属からなる繊維と粉末の一方または両方３容積％以下と、平均粒径５０μｍ以上のジルコンサンド０．５〜２．０容積％と、珪藻土粉末２５〜４０容積％を配合したブレーキ摩擦材を完成させた。
【０００７】
軟質で延性の金属からなる繊維または粉末を配合することにより、摩擦係数を安定化することができる。
軟質で延性の金属としては、例えば銅、黄銅、スズ、アルミニウムなどを例示することができ、特に銅などが好ましい。
また、その形態は、繊維状、粉末状の一方あるいは両方の混合物を用いると好ましい。
また、配合量は３容量％以下、好ましくは２容量％以下とされる。３容量％をこえるとロータ攻撃性が高くなり、相手のロータが摩耗しやすいなる場合がある。また、少なくとも０．５容量％以上、好ましくは１容量％以上配合しなければ、配合した効果を得ることができない。
【０００８】
ジルコンサンドは硬い材料であるため、これを配合することにより、ブレーキ摩擦材の摩擦係数を高くすることができる。ジルコンサンドのモース硬さは通常７以上である。
ジルコンサンドの平均粒径は５０μｍ以上、実質的には１００μｍ以下とされる。平均粒径５０μｍ未満では摩擦係数が低くなる場合がある。また、１００μｍをこえると分散性が低下する場合がある。
また、ジルコンサンドの配合量は０．５〜２．０容積％、好ましくは１．０〜２．０容量％とされる。０．５容量％未満の場合は添加効果が得られず、摩擦係数が低下する場合があり、２．０容量％をこえるとロータ攻撃性が高くなり、相手のロータが摩耗しやすくなるため不都合である。
【０００９】
珪藻土は組織が粗で、複数の孔を有しているため、これを配合することにより、気孔率を確保することができる。
また、その配合量は２５〜４０容積％、好ましくは２５〜３５容積％とされる。２５容積％未満の場合は十分な気孔率を確保することができず、４０容量％をこえるとブレーキ摩擦材の強度が低下する場合がある。
【００１０】
本発明のブレーキ摩擦材には、この他、必要に応じて、本発明の効果を低下させない範囲で上述のような公知の強化繊維材料、結合材、潤滑材、摩擦調整材、充填材、およびｐＨ調整剤などを配合することができる。そして、例えば公知の方法により、材料を配合し、混合した後、常温で冷間圧縮成形（予備成形）し、ついで、予め接着材剤を塗布した裏金とともに加熱圧縮成形（本成形）し、さらに熱処理した後、溝加工や表面研磨を施して製造することができる。
なお、ブレーキ摩擦材においては、その表面に現れる材料の比率などによって性能が変化する。また、配合する材料の比重が大きく異なっているため、重量％のみで材料の配合量を規定しても特性に対して適切な範囲を規定することができない。そこで、通常は常温（１５〜２５℃）での容積％を基準としている。実際にブレーキ摩擦材を製造する際には、容積％を比重を用いて重量％に換算し、材料の重量を計測して配合した方が操作性がよい。
【００１１】
本発明においては、３つの材料を選択し、その形態、配合量を最適化して組み合わせて用いることにより、チタン酸カリウム繊維などの価格の高い材料を配合せずに、高い気孔率を確保し、ロータ攻撃性を低く抑えることができる。
その結果、フェード現象の発生、スキール音の発生を抑制し、ホイールが汚れにくく、かつジャダの発生を抑制することができるというチタン酸カリウム繊維などを配合した場合と遜色ない特性を備え、かつ製造原価の低いブレーキ摩擦材を提供することができる。
また、チタン酸カリウム繊維などによって気孔率を確保しようとすると、本成形時の結合材の硬化状態によって繊維間に確保される孔に変化が生じ、気孔率がばらつく場合がある。これは加熱成形時の金型温度、成形圧力の微妙な差に起因する。
しかし、本発明においては、もともと珪藻土粉末中に存在する孔を利用するため、成形条件などに左右されずに気孔率を安定に確保することができる。したがって、特性のばらつきがなく、さらに安定した特性のブレーキ摩擦材を提供することができる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明を実施例を示して詳しく説明する。
まず、裏金を十分に洗浄した後、接着剤を塗布して乾燥した。ついで、以下の材料を表１または表２に示した配合量で配合し、混合して混合材とした。
【００１３】
軟質で延性の金属材料：銅繊維（平均繊維径６０μｍ、平均長さ３ｍｍ）
扶桑土粉末（平均粒径２５μｍ）
ジルコンサンド（平均粒径５０μｍ）
強化繊維：スチール繊維およびアラミド繊維
結合材：フェノール樹脂
潤滑材：黒鉛
摩擦調整材：カシューダクト、ゴム粉
充填材：硫酸バリウム
ｐＨ調整剤：水酸化カルシウム
【００１４】
さらに、この混合材を、常温（１５〜２５℃）で、所定の金型を用い、圧力５０ＭＰａで冷間圧縮成形（予備成形）した。
この予備成形品と前記接着剤を塗布した裏金を１５０℃に設定した金型に投入し、４０ＭＰａの圧力で２５０〜３００秒加熱圧縮成形（本成形）した。そして、取り出した成形品を２２０℃、６時間の条件で加熱処理し、研磨と溝加工を施してブレーキ摩擦材（ブレーキパッド）を製造した。
【００１５】
このブレーキ摩擦材について、摩擦摩耗特性（自動車技術会規格ＪＡＳＯ  Ｃ−４０６）と実車による異音（鳴き頻度）の調査を行った。結果を表１、表２にあわせて示した。表中「第１フェード」は値が小さい程フェード現象が発生しやすくなることを示している。
また、第１フェード、パッド摩耗量、ロータ摩耗量、鳴き頻度において許容される値はそれぞれ、０．２５ｍｉｎμ以下、０．５ｍｍ以下、０．０２ｍｍ以下、１％以下である。
【００１６】
【表１】
0004159732.tif 000002
【００１７】
【表２】
0004159732.tif 000003
【００１８】
本発明に係る実施例においては、いずれも異音が発生しなかった。また、第１フェード、パッド摩耗量、ロータ摩耗量も許容範囲内であった。
これに対して銅繊維の配合量が多い比較例１、銅繊維とジルコンサンドを配合しない比較例２、銅繊維を配合せず、かつジルコンサンドの配合量が多い比較例３、銅繊維を配合せず、かつ珪藻土粉末の配合量が少ない比較例４、および珪藻土粉末の配合量が多い比較例５については、４つの評価項目のうち、少なくともひとつにおいて、許容範囲外の値となった。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、３つの材料を選択し、その形態、配合量を最適化して組み合わせて用いることにより、チタン酸カリウム繊維などの価格の高い材料を配合せずに、高い気孔率を確保し、ロータ攻撃性を低く抑えることができる。
その結果、フェード現象の発生、スキール音の発生を抑制し、ホイールが汚れにくく、かつジャダの発生を抑制することができるというチタン酸カリウム繊維などを配合した場合と遜色ない特性を備え、かつ製造原価の低いブレーキ摩擦材を提供することができる。
また、もともと珪藻土粉末中に存在する孔を利用するため、成形条件などに左右されずに気孔率を安定に確保することができる。したがって、特性のばらつきがなく、さらに安定した特性のブレーキ摩擦材を提供することができる。