(57)【要約】【課題】摩擦特性を悪化させることなく、耐熱性を安定して制御することができ、しかも、製造が容易なブレーキ摩擦材を提供する。【解決手段】強化繊維、結合材、潤滑材、摩擦調整材、及び充填材に、さらに葉片状シリカを含有したブレーキ摩擦材であり、この葉片状シリカの含有率は、ブレーキ摩擦材の全体量を１００質量％としたとき１〜１０質量％であり、この葉片状シリカの吸油量は１００ｍＬ／１００ｇ以上である。【選択図】なし【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、
葉片状シリカを含有してなることを特徴とするブレーキ摩擦材。
【請求項２】
ブレーキ摩擦材の全体量を１００質量％としたとき、
前記葉片状シリカの含有率は１〜１０質量％であることを特徴とする請求項１記載のブレーキ摩擦材。
【請求項３】
前記葉片状シリカの吸油量は、１００ｍＬ／１００ｇ以上であることを特徴とする請求項１または２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し、より詳しくは、自動車、鉄道車両、各種産業用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に好適に用いられ、摩擦特性を悪化させる虞が無く、耐熱性を安定して制御することが可能であり、しかも、製造が容易なブレーキ摩擦材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車、鉄道車両、各種産業用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ブレーキ摩擦材としては、一般に、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質繊維、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質繊維を組み合わせた非アスベスト系の摩擦材が主流になっている。
このような非アスベスト系の摩擦材としては、例えば、加熱加圧成形前に予め１２０℃以上の温度で非加圧加熱した摩擦材成形用混合粉を３〜３０重量％含有した摩擦材組成物が提案されている（特許文献１）。
【０００３】
この摩擦材組成物は、銅繊維、黄銅繊維、リン青銅繊維、アラミド繊維、アクリル繊維等の繊維状物質と、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等の無機質摩擦調整材と、各種ゴム粉、カシューダスト等の有機質摩擦調整材と、メラミン樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂やエラストマー変性フェノール樹脂等の結合材、必要に応じて銅粉、黄銅粉、亜鉛粉等の金属粉とにより構成され、制動特性等の他の特性を悪化させることなく、圧縮歪み量を安定して制御することができるという特徴を有する。
【特許文献１】特開２００４−３４６２１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来のブレーキ摩擦材では、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、アラミド繊維等の有機質繊維、ロックウール、チタン酸カリウム繊維、ウォラストナイト、カーボン繊維等の無機質繊維を組み合わせたものが使用されており、また、ブレーキ摩擦材用の結合材としては、耐熱性、強度の面から、一般にフェノール樹脂が使用されているが、摩擦摺動面が３００℃以上の高温になる過酷な条件下では、フェノール樹脂等の結合材等が熱分解することによって生じる気液状分解物等の熱分解生成物が、摺動面に付着して潤滑成分として働くことになる。
【０００５】
このように、摺動面にフェノール樹脂等の熱分解生成物が付着した場合、摺動面の摩擦係数が大幅に低下するフェード現象が発生し易くなるという問題点があった。
従来、ブレーキ摩擦材の成形条件や組成を変更することにより、耐熱性を制御してきたが、成形条件や組成を変更することだけでは、摩擦特性を悪化させることなく、耐熱性だけを制御することは困難であった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、摩擦特性を悪化させることなく、耐熱性を安定して制御することができ、しかも、製造が容易な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、ブレーキ摩擦材に、フェノール樹脂等の結合材が熱分解することによって生じる気液状分解物等の熱分解生成物を吸着する性能に優れた葉片状シリカを含有させることとすれば、３００℃以上の高温条件下においてフェノール樹脂等の結合材が熱分解した場合であっても、この葉片状シリカが結合材等の熱分解によって生じる気液状分解物等の熱分解生成物を効率的に吸着し、この熱分解生成物が摺動面に残留するのを防止し、よって、摺動面の摩擦係数が大幅に低下する虞が無くなることを見出し、本発明を完成するに至った。
【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ブレーキ摩擦材において、葉片状シリカを含有してなることを特徴とする。
【０００９】
ブレーキ摩擦材の全体量を１００質量％としたとき、前記葉片状シリカの含有率は１〜１０質量％であることが好ましい。
前記葉片状シリカの吸油量は、１００ｍＬ／１００ｇ以上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によれば、葉片状シリカを含有することとしたので、このブレーキ摩擦材に含まれるフェノール樹脂等の結合材が３００℃以上の高温条件下にて熱分解した場合であっても、この熱分解生成物を葉片状シリカが効率的に吸着し、この熱分解生成物が摺動面に残留する虞が無くなり、よって、摺動面の摩擦係数が大幅に低下するというフェード現象を抑制することができる。
したがって、摩擦特性を悪化させることなく、耐熱性を安定して制御することができる。
また、葉片状シリカを含有するだけでよいので、従来の設備をそのまま用いることができ、製造が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明のブレーキ摩擦材の最良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。
【００１２】
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において、葉片状シリカを含有してなるブレーキ摩擦材である。
【００１３】
上記の強化繊維としては、スチール繊維、銅繊維、黄銅繊維、リン青銅繊維等の金属質繊維、アラミド繊維、アクリル繊維等の有機質繊維、ロックウール、ウォラストナイト、チタン酸カリウム繊維、カーボン繊維、炭酸カルシウム繊維、炭酸マグネシウム繊維、セラミック繊維等の無機質繊維が挙げられ、これらの繊維は、ブレーキ摩擦材の制動特性等を考慮して１種または２種以上を混合したものが用いられる。
【００１４】
これらの繊維の中でも、金属質繊維としては、銅繊維および／またはスチール繊維が好適に用いられる。銅繊維および／またはスチール繊維が好ましい理由は、これらの金属質繊維は、高温高湿等の環境下においても腐食し難く、展性に富み、よって、摩擦特性の安定性、品質安定性に優れているからである。
また、有機質繊維としては、耐熱性に優れている点で、アラミド繊維が好適に用いられる。
また、無機質繊維としては、ロックウール、チタン酸カリウム板状繊維等のチタン酸カリウム繊維が好適に用いられる。
【００１５】
結合材としては、ストレート系フェノール樹脂（変性の無いフェノール樹脂）、変性フェノール樹脂等のフェノール樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂等が挙げられ、特に、耐熱性の点で、ストレート系フェノール樹脂、変性フェノール樹脂等のフェノール樹脂が好適に用いられる。
潤滑材としては、黒鉛、コークス、三硫化アンチモン、二硫化モリブデン等が好適に用いられる。
【００１６】
摩擦調整材としては、有機系摩擦調整材および／または無機系摩擦調整材が好適に用いられる。有機系摩擦調整材としては、カシューダスト、未加硫ニトリルゴム粉末等のゴム粉等が、無機系摩擦調整材としては、硫酸バリウム、珪酸ジルコニウム、アルミナ、酸化鉄、錫等の粉末が好適に用いられる。
充填材としては、硫酸バリウム等が好適に用いられる。
このブレーキ摩擦材は、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。
【００１７】
葉片状シリカは、非晶質シリカの中でも吸油量の大きいシリカであるから、摩擦摺動面が３００℃以上の高温になる過酷な条件下においても、フェノール樹脂等の結合材等が熱分解することによって生じる気液状分解物等の熱分解生成物を効果的に吸着して該ブレーキ摩擦材中に閉じこめることとなり、この熱分解生成物が摺動面に漏れ出る虞がない。これにより、摩擦係数が大幅に低下するフェード現象を抑制することができる。
【００１８】
一般に、市販されている破砕シリカは、結晶性シリカを細かく砕いただけの粉末状シリカであるから、硬度が高く、低温時の摩擦性能向上に有効であるが、対面攻撃性が大きく、また、ブレーキ鳴き等を発生し易いという欠点があった。さらに、この破砕シリカは、人体に対して発ガン性の虞があるともいわれているために、使用を控える傾向がある。
本実施形態では、非晶性シリカの中でも吸油量の大きい葉片状シリカを用いたので、ブレーキ鳴き等が発生する虞が無く、したがって、ブレーキ鳴き等の性能悪化を防止することができる。
【００１９】
この葉片状シリカは、他の摩擦材組成物中への分散性が良く、しかも、葉片状という特殊な形状により摩擦材組成物中における保持性が優れたものとなる。
また、合成シリカ等の他の非晶性シリカと比べて、温度による吸油量の変化が小さく、また、１０００℃以上の高温雰囲気下においても吸油量が大きく、吸油性能に優れている。
【００２０】
この葉片状シリカの含有率は、ブレーキ摩擦材の全体量を１００質量％としたとき、１〜１０質量％であることが好ましい。
ここで、葉片状シリカの含有率を１〜１０質量％と限定した理由は、含有率が１質量％未満では、葉片状シリカの吸油性能を十分に発揮することができず、フェノール樹脂等の結合材等が熱分解することによって生じる気液状分解物等の熱分解生成物を効果的に吸着してブレーキ摩擦材中に閉じこめることができなくなる虞があるからであり、一方、含有率が１０質量％を超えると、ブレーキ摩擦材自体の機械的強度が低下する虞があるからである。
【００２１】
この葉片状シリカの吸油量は、１００ｍＬ／１００ｇ以上であることが好ましい。
ここで、吸油量が１００ｍＬ／１００ｇ未満であると、フェノール樹脂等の結合材等が熱分解することによって生じる気液状分解物等の熱分解生成物を効果的に吸着してブレーキ摩擦材中に閉じこめることができなくなる虞があるから好ましくない。
【実施例】
【００２２】
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。
「実施例１〜５」
実施例１〜５のプレーキパッド（ブレーキ摩擦材）を作製した。
まず、溶剤を用いて裏金を充分に洗浄し、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。
【００２３】
また、葉片状シリカ、銅繊維及びスチール繊維、ストレート系フェノール樹脂（変性無しのフェノール樹脂）、未加硫のニトリルゴム粉末、チタン酸カリウム板状繊維、ウォラストナイト、ロックウール、アラミド繊維（有機質繊維）、潤滑材（黒鉛、コークス等）、有機系摩擦調整材（カシューダスト、加硫済のゴム粉末等）、無機系摩擦調整材（酸化鉄、錫、珪酸ジルコニウム等の粉末）、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。なお、ここでは、葉片状シリカの吸油量を１２０ｍＬ／１００ｇとした。
【００２４】
「実施例６」
吸油量が１５０ｍＬ／１００ｇの葉片状シリカを用いた他は、上記実施例１と全く同様にして実施例６のプレーキパッド（ブレーキ摩擦材）を作製した。
この実施例６のプレーキパッドについて、上記実施例１と全く同様にして摩擦特性を測定した。
実施例１〜６それぞれの配合量（質量％）を表１に示す。
【００２５】
【表１】
2009102584.tif 000002
【００２６】
その後、こ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た。
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２５０秒加熱圧縮成形した。
次いで、この成型品を２２０℃にて６時間熱処理し、さらに、研磨加工、溝加工を施し、実施例１〜６のプレーキパッドとした。
【００２７】
「比較例１〜３」
葉片状シリカを全く含まないものを比較例１、葉片状シリカを１２質量％含むもの（本発明の範囲外）を比較例２、実施例１にて吸油量が５０ｍＬ／１００ｇの葉片状シリカに置き換えたもの（本発明の範囲外）を比較例３とし、上記実施例１〜６と全く同様にして比較例１〜３のプレーキパッド（ブレーキ摩擦材）を作製した。
比較例１〜３それぞれの配合量（質量％）を表２に示す。
【００２８】
【表２】
2009102584.tif 000003
【００２９】
このようにして作製された実施例１〜６及び比較例１〜３のプレーキパッドについて、摩擦特性を測定した。
摩擦特性は、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、自動車技術会規格ＪＡＳＯＣ４０６「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。
実施例１〜６及び比較例１〜３の測定結果を表３に示す。
【００３０】
【表３】
2009102584.tif 000004
【００３１】
表３によれば、実施例１〜６は、比較例１〜３に比べてフェード時の最低摩擦係数が高く、フェード時の摩擦係数保持率も高く、したがって、摩擦特性の変動が小さく安定性に優れていることを確認することができた。
また、マスターシリンダのストロークも小さく、パッド剛性に優れていることを確認することができた。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、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に、熱分解生成物を吸着する性能に優れた葉片状シリカを含有させることにより、熱分解生成物を効率的に吸着し、この熱分解生成物が摺動面に残留するのを防止し、よって、摺動面の摩擦係数が大幅に低下するというフェード現象を抑制することができ、したがって、摩擦特性を悪化させることなく、耐熱性を安定して制御することができたものであるから、自動車はもちろんのこと、ブレーキ機構を有する動力機械等へも適用可能であり、その工業的意義は極めて大である。