(57)【要約】【課題】良好なダンピング特性を維持しながら、フェード性能にも優れる摩擦材を提供する。【解決手段】繊維基材と、結合剤と、充填材とからなる摩擦材であって、充填材として弾性黒鉛を５〜２５重量％含有し、かつ有機ダストを含有していないことを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維基材と、結合剤と、充填材とからなる摩擦材であって、
前記充填材として弾性黒鉛を含有し、かつ有機ダストを含有していないことを特徴とする摩擦材。
【請求項２】
前記弾性黒鉛を５〜２５重量％含有する、請求項１に記載の摩擦材。
【請求項３】
前記弾性黒鉛は、平均粒子径が０．１〜５．０ｍｍであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の摩擦材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のディスクロータやドラムに摺接させて用いるブレーキパッドやブレーキライニング、および各種産業機械のクラッチフェーシング等の摩擦材に関し、詳しくは、ダンピング特性を維持しながら高温時の摩擦係数低下の少ない、弾性黒鉛を含有する摩擦材に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブレーキパッドやブレーキライニングなどの摩擦材に要求される特性の１つに、低鳴き特性がある。鳴きを抑える又は無くすために摩擦材を柔らかくし、摩擦材内部の振動減衰性を向上してダンピング特性を向上させる目的で、従来よりカシューダスト等の有機ダストが配合されている。また、摩擦材には、潤滑性を向上させて摺接による摩耗量を低減させるために、充填材の１つとして潤滑成分（潤滑材）も配合され、代表的には黒鉛が配合さている。
【０００３】
このように、摩擦材における重要な要素の中には、潤滑性とダンピング特性とがある。そこで、黒鉛に代えて弾性黒鉛を摩擦材に配合することで、その他の配合材料を従来と同じとしながらも、ダンピング特性のさらなる向上を図った摩擦材として、特許文献１がある。特許文献１では、カシューダストを含む摩擦材に弾性黒鉛を３〜１５重量％配合しており、ダンピング特性をより向上させることで摩擦係数変動も有意に抑制される。また、ハニカム構造の弾性黒鉛を配合していることにより摩擦材中の気孔率が増大するので、フェード特性もある程度向上する。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１７７３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の摩擦材はダンピング特性が向上していることで鳴きの発生などの問題に対しては有効であるものの、従来からの摩擦材と同様に有機成分であるカシューダストも含んでいる。ところで、摩擦材は制動時の摩擦熱により摩擦材の温度が上昇し、その温度によって摩擦材中の有機成分が分解してガスが発生する。この分解ガスは元の材料に対しての体積変化が大きく逃げ場も無いため、摩擦材とディスクロータ等との間に介在することで摩擦係数を低下させ、ブレーキの効きが急激に悪化するフェード現象が発生する。したがって、従来のようにカシューダストを併用している特許文献１では、フェード時の分解ガス発生量が多くフェード性能の改善に対しては不足があった。また、カシューダストを代表とする有機ダストは、温度による膨脹収縮の変化が大きい。したがって、有機ダストが膨脹して摩擦材表面から突出し摩擦面で積極的に摩擦するようになると、摩擦係数が必要以上に高くなって摩擦材温度が上昇し易くなり、さらに有機ダストが分解し易い環境となるような悪循環も懸念される。
【０００６】
そこで本発明は、良好なダンピング特性を維持しながら、フェード性能にも優れるすなわち高速・高負荷時における摩擦係数低下の少ない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】
本発明は、繊維基材と、結合剤と、充填材とからなる摩擦材であって、前記充填材として弾性黒鉛を含有し、かつ有機ダストを含有していないことを特徴とする。従来から摩擦材に使用されていた有機ダストとしては、カシューダスト、ラバーダスト、レジンダスト、フリクションダストなどがあるが、本発明ではこれら有機充填材が一切配合されていない。前記弾性黒鉛の含有量は、５〜２５重量％とすることが好ましい。また、前記弾性黒鉛の平均粒子径は、０．１〜５．０ｍｍとすることが好ましい。なお、本発明での充填材とは、繊維基材及び結合剤以外の配合物全般を意味し、潤滑材や研削材をも含む概念である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、摩擦材には有機充填材である有機ダストが含まれていない。そのため高速・高負荷時の高熱による有機物由来の分解ガス量が減少し、フェード時における摩擦係数低下が抑制されフェード性能が向上する。摩擦材のダンピング特性は弾性黒鉛によって担保されているので、鳴きや異音の発生も有意に抑制される。そのうえ、弾性黒鉛はハニカム構造なので摩擦材内の気孔率を確保できる。そのため摩擦材の気孔率が十分に高くなり、フェード性能がより向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の摩擦材は、繊維基材と、結合剤と、充填材とからなる。本発明の摩擦材は、自動車や列車などの各種車両のディスクロータやドラムに接触させて用いるブレーキパッドやブレーキライニング、および各種産業機械のクラッチフェーシング用の摩擦材として適用できる。
【００１０】
［繊維基材］
繊維基材としては、従来から摩擦材に使用されている各種繊維が挙げられるが、フェード時のガス発生源となり得るアラミド繊維等の有機繊維を使用せず、無機繊維のみとすることが好ましい。無機繊維としては、例えばスチール、ステンレス、鋳鉄、銅、真鍮、青銅、アルミニウム等の金属繊維の他、チタン酸カリウム繊維、ガラス繊維、ロックウール、ウォラストナイトなどが挙げられる。これら無機繊維は、１種のみを使用してもよく、２種以上を混合使用してもよい。繊維基材の配合量は、摩擦材全量基準で５〜５０重量％程度とすればよい。繊維基材がこの範囲より多くても少なくても、摩擦材の摩擦係数や機械的強度などの各種性能が悪化する。好ましくは５〜４０重量％、より好ましくは１０〜３０重量％である。
【００１１】
［結合剤］
結合剤は、繊維基材と充填材等を結着させるものであって、従来から摩擦材に使用されている各種熱硬化性樹脂やゴムを使用できる。熱硬化性樹脂としては、例えばフェノール樹脂、イミド樹脂、ゴム変性フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。ゴムとしては、ＮＢＲ、ニトリルゴム、アクリルゴムなどを挙げられる。中でも、耐熱性が良好なフェノール樹脂が好適である。これらの結合剤は、１種のみを単独で使用することもできるし、２種以上を組み合せて使用することもできる。結合剤は、摩擦材全量基準で１０〜４０重量％程度とすることができる。結合剤の配合量が１０重量％未満であると、摩擦材の強度が低下する。一方、結合剤の配合量が４０重量％を超えると、繊維基材や充填材の配合量が低くなり摩擦係数等が低下する。そのうえで、結合剤はフェード時のガス発生源たる有機物なので、摩擦材として必要最低限の性能を確保できる範囲においてできるだけ少量とすることが好ましい。具体的には、摩擦材全量基準で１０〜３０重量％程度が好ましく、１０〜２０重量％がより好ましい。
【００１２】
［充填材］
本発明の摩擦材における大きな特徴は、充填材（正確には潤滑材）としてハニカム構造により高弾性を有する弾性黒鉛が配合されており、かつカシューダスト、ラバーダスト、レジンダスト、フリクションダストなどの有機ダスト、すなわち有機充填材が一切配合されていない点にある。
【００１３】
弾性黒鉛の平均粒子径（メジアン径）は、０．１〜５．０ｍｍ程度が好ましい。弾性黒鉛の平均粒子径がこの範囲であれば、摩擦材の弾性率を良好に向上させながら、摩擦材中の気孔率を効果的に高くすることができる。これにより、良好なダンピング特性に加えて、フェード時に発生した有機物分解ガスが弾性黒鉛中の細孔に逃れることができ、フェード性能が向上する。弾性黒鉛の平均粒子径が０．１ｍｍ未満であれば、ダンピング特性を維持できない。一方、弾性黒鉛の平均粒子径が５．０ｍｍを超えると、繊維基材の分散性が阻害され得る。繊維基材が摩擦材中に均一されないと、摩擦材とディスクロータ等の相手材との間でメタルキャッチが発生し易くなる。また、弾性黒鉛の回復率は、１０〜９０％の範囲内の圧縮率において５０％以上であることが好ましい。圧縮率１０〜９０％における回復率が５０％未満では、摩擦材の良好な弾性率を得難い。より好ましくは、１０〜９０％の範囲内の圧縮率において回復率７０％以上である。または、圧縮率５０％における回復率が７０％以上であり、好ましくは圧縮率５０％における回復率が９０％以上である。
【００１４】
ま弾性黒鉛の配合量は、摩擦材全量基準で５〜２５重量％とすることが好ましい。弾性黒鉛の配合量が５重量％未満であると、摩擦材のダンピング特性が不足し鳴きや異音が発生し易くなる（鳴き性能が悪化）する。一方、弾性黒鉛の配合量が２５重量％を超えると、弾性率や潤滑性はかなり高くなるが、他の材料の配合量が減少することで、摩擦係数や強度などの各種性能が低下してしまう。好ましくは７〜１５重量％程度である。
【００１５】
その他充填材としては、従来から摩擦材に使用されている無機充填材であれば特に限定されない。例えば、珪酸カルシウム、ドロマイト、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム等のＣａＯ化合物；チタン酸アルカリ金属塩、チタン酸アルカリ金属・第２属元素塩等のチタン酸化物；酸化鉄、青銅、黄銅、銅などの金属粉末；氷晶石、雲母（マイカ）、カオリン、タルク、ゾノトライト、バーミキュライト；アルミナ、酸化ジルコニウム、珪酸ジルコニウム、酸化マグネシウムなどの研削材（アブレシブ材）；二硫化モリブデン、三硫化アンチモン、硫化スズ、二硫化亜鉛、硫化鉄、硫化鉛等の金属硫化物や窒化ホウ素などの潤滑材などを挙げることができる。これら充填材は、１種のみを単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。一般的には２種以上が混合使用される。充填材は、主に摩擦材の各種性能を効果的に発揮できるよう調整するために配合されるものであることから摩擦調整材とも呼ばれ、上記繊維基材や結合剤の配合量に応じて全体で１００重量％となる範囲で適量配合すればよい。
【００１６】
［製造方法］
摩擦材は、例えば周知のモールド法などによって製造できる。具体的には、繊維基材、結合剤、充填材をミキサーで十分に混合し、加圧型中に入れて常温で予備成形する。次いで、予備成形体を１３０〜２００℃、成形圧力１０〜１００ＭＰａ、成形時間２〜１５分でホットプレスし、その後熱処理することで得られる。熱処理は、１４０〜４００℃程度で２〜４８時間程度である。ミキサーとしては、アイリッヒミキサー、ユニバーサルミキサー、レーディゲミキサーなどを利用することができる。予備成形体を作製せず、各種原料の混合物を直接ホットプレスしてもよい。上記製造条件の範囲において、求められる各種性能に応じた成形温度、成形圧力等が適宜設定される。なお、本発明の摩擦材は有機ダストを配合していないのでこれによるダンピング特性は得られない。そこで、従来所定の各種性能を有する摩擦材を得るために設定されていた、ある特定の製造条件に比べて、成形温度を若干低く、かつ成形圧力を若干高く設定することが好ましい。
【００１７】
（実施例）
表１に示す組成の各実施例及び比較例を作製し、それぞれのダンピング特性（圧縮歪）、フェード性能（摩擦係数）、及び鳴き性能（鳴き発生率）を対比評価した。その結果も表１に示す。なお、実施例１〜３及び比較例４〜６は、比較例１〜３と比べて成形温度を−５℃、成形圧力１．１倍にて製造した。表１において配合量を示す数値は重量％である。
【００１８】
各試験方法及び条件は以下の通りである。
＜圧縮歪＞
ＪＩＳ  Ｄ４４１３（自動車用ブレーキパッドの圧縮試験方法）の規定に準じる。
＜摩擦係数＞
ＪＡＳＯ  Ｃ４０６（自動車ブレーキ装置ダイナモメータ試験方法）の規定に基づき、初速度１００ｋｍ／ｈから減速度０．４５Ｇで制動したときの摩擦材の最小摩擦係数（μ）を測定した。
＜鳴き発生率＞
パッドの温度を４０℃の状態にして車両を時速２０ｋｍで走行させ、車両が０．１Ｇで減速されるように制動した時のブレーキ鳴きの有無を２００回測定し、ブレーキ鳴きの発生率を求めた。
【００１９】
【表１】
2009155439.tif 000002
【００２０】
比較例１と比較例２とを対比すると、比較例２の方が比較例１より圧縮歪が高い。したがって、黒鉛に代えて弾性黒鉛を配合することで、ダンピング特性が有意に向上することがわかる。また、比較例２は比較例１と比べて摩擦係数も高く、かつ鳴き発生率も低い。これにより、ダンピング特性の向上により、フェード性能や鳴き性能も向上することが確認できた。一方、比較例３はフリクションダストを配合していないことで、比較例２と比べてフェード性能は向上しているが、弾性黒鉛のみではダンピング特性が充分ではなく鳴き性能が悪化している。これに対し実施例１は、比較例３と同じ組成でありながらダンピング特性及び鳴き性能も良好であった。これにより、従来からの有機ダストを使用せずとも、製造条件を適切に設定することで、ダンピング特性、フェード性能、鳴き性能の全てを向上できることがわかった。また、同じ製造条件でも、弾性黒鉛の配合量の低い比較例４、５は、ダンピング特性不足により鳴き性能に問題があった。一方、弾性黒鉛の配合量が多すぎる比較例６は、ダンピング特性及び鳴き性能が良好であるものの、逆にフェード性能が低下していた。これに対し弾性黒鉛を適量配合している実施例１〜３は、ダンピング特性、フェード性能、鳴き性能の全てにおいて良好な結果が得られた。これにより、弾性黒鉛の配合量は、摩擦材全量基準で５〜２５重量％とすることが好ましいことがわかった。さらに各実施例を詳しく検討すると、実施例１では鳴き性能に若干の不安があり、実施例３では、フェード性能が低下する傾向が確認できた。これにより、弾性黒鉛の配合量は、摩擦材全量基準で７〜１５重量％程度がより好ましいことがわかった。