(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維状物質、結合剤、有機質摩擦調整剤及び無機質摩擦調整剤を含む摩擦材組成物において、有機質摩擦調整剤の一部として用いられるカシューダストが、架橋材を使用せずに硬化させたものであり、かつカシューダストの表面にカシューダストに対してシリコンゴムを０．５〜２０．０重量％被覆してなる摩擦材組成物。
【請求項２】
無機質摩擦調整剤の一部にゼオライトを用いてなる請求項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後、熱処理してなる摩擦材。
【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、鉄、銅、黄銅等の金属粉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記載の発明は、絶対湿度が高いとき並びに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２記載の発明は、請求項１記載の発明に加えて、フェード性能を向上する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並びに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、有機質摩擦調整剤及び無機質摩擦調整剤を含む摩擦材組成物において、有機質摩擦調整剤の一部として用いられるカシューダストが、架橋材を使用せずに硬化させたものであり、かつカシューダストの表面にカシューダストに対してシリコンゴムを０．５〜２０．０重量％被覆してなる摩擦材組成物に関する。
また、本発明は、無機質摩擦調整剤の一部にゼオライトを用いてなる前記の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後、熱処理してなる摩擦材に関する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明において用いられるカシューダストは、架橋材を使用せずに硬化させたものであることが必要とされ、架橋材を使用して硬化させると架橋材を使用せずに硬化させたカシューダストに対して、軟化開始温度が高くなるためトランスファフィルムが形成し難くくなると共に架橋密度が大きいため、ディスクロータ表面のトランスファフィルムが硬質になり、ディスクブレーキパッドとディスクロータ表面の凝着力が向上するため静摩擦係数が高くなり、またディスクブレーキとディスクロータの接触面積が小さくなるため動摩擦係数が低下する。これによって静動μ低下比が大きくなり、グー音の音圧が大きくなるという欠点が生じる。
【０００８】
また、本発明におけるカシューダストは、その表面にシリコンゴムが被覆されていることを必要とするが、このシリコンゴムの被覆量は、カシューダストに対して０．５〜２０重量％、好ましくは１．０〜１５重量％、さらに好ましくは２．０〜１０重量％の範囲とされ、０．５重量％未満であるとディスクロータとトランスファフィルム間に錆が発生し、グー音の音圧低下がなく、一方、２０重量％を越えるとディスクブレーキパッドにクラックが発生する。
【０００９】
カシューダストの含有量については特に制限はないが、例えば全組成物中に１〜１２重量％とすることが好ましく、２〜１０重量％とすることがより好ましく、３〜８重量％とするこがさらに好ましい。１重量％未満であるとスキールノイズが発生する傾向があり、１２重量％を越えるとフェード性能が悪化する傾向がある。
【００１０】
カシューダストの平均粒径は、１００〜７００μｍが好ましく、１５０〜５００μｍがより好ましく、２００〜４００μｍがさらに好ましい。平均粒径が１００μｍ未満であるとスキールノイズが発生する傾向があり、７００μｍを越えるとクラックが発生する傾向がある。
【００１１】
本発明において、無機摩擦調整剤の一部にゼオライトを用い、該ゼオライトを全組成物中に０．１〜１０重量％、好ましくは０．５〜８重量％、さらに好ましくは１．０〜６重量％含有すれば、クラック発生の防止、フェード性能の向上の点で好ましい。
【００１２】
ゼオライトの平均粒径は、３０μｍ以下が好ましく、２０μｍ以下がより好ましく、１０〜０．１μｍの範囲のものを用いることがさらに好ましい。平均粒径が３０μｍを越えるとスキールノイズが発生する傾向がある。
ゼオライト吸着性能を支配する細孔径の大きさは、３．５〜１０Åの範囲が好ましく、３．５Å未満であるとカシューダストの分解物の吸着量が少なくなるためフェード性能の向上が小さくなる傾向があり、一方、１０Åを越えるとゼオライトが高価になるため、得られる摩擦材がコスト高になる。
【００１３】
本発明における摩擦材の材質は、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。
摩擦部材の材料は、上記の材料の他に一般に公知の材料が用いられ、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、カーボン繊維等の繊維状物質、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やＮＢＲ、ＳＢＲ、ＩＲ等のゴム組成物を含む結合剤、ゴムダストなど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等が用いられ、さらに必要に応じて黄銅、真鍮、銅等の金属粉が添加される。
【００１４】
上記における繊維状物質の含有量は全組成物中に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。結合剤の含有量は全組成物中に３〜２０重量％とすることが好ましく、５〜１２重量％とすることがより好ましい。カシューダストを含む有機質摩擦調整剤の含有量は全組成物中に１〜１５重量％とすることが好ましく、２〜１２重量％とすることがより好ましい。また無機質摩擦調整剤の含有量は全組成物中に２０〜５０重量％とすることが好ましく、２５〜４５重量％とすることがより好ましい。
なお、必要に応じて添加する金属粉の含有量は、全組成物中に１〜２０重量％含有することが好ましく、３〜１５重量％含有することがさらに好ましい。
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。
【００１５】
本発明になる摩擦材は、特定のカシューダストを含む有機質摩擦調整剤、無機質摩擦調整剤、繊維状物質、結合剤、必要に応じて金属粉を含む材料を均一に混合してから予備成形し、次いで金型内に裏金及び予備成形体を挿設した後、加熱加圧法で一体成形し、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うことにより得られる。
【００１６】
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１００〜３５０℃が好ましく１５０〜３００℃がより好ましい。
必要に応じて行うスコーチ処理は、摩擦部材に熱板を押し当てる方法、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は、その材質に合った条件を選定して処理すればよい。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明を実施例により説明する。
実施例１
架橋材を使用せずに硬化させたカシューダストに対して５．０重量％のシリコンゴムを表面に被覆したカシューダスト６重量％及びゼオライト４重量％を含む表１に示す成分を秤量し、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。
【００１８】
実施例２
架橋材を使用せずに硬化させたカシューダストに対して０．５重量％のシリコンゴムを表面に被覆したカシューダスト６重量％及びゼオライト４重量％を含む表１に示す成分を秤量し、混合機で３０００r/minの回転速度で４分間混合し摩擦材組成物Ｂを得た。
【００１９】
実施例３
架橋材を使用せずに硬化させたカシューダストに対して２０．０重量％のシリコンゴムを表面に被覆したカシューダスト６重量％及びゼオライト４重量％を含む表１に示す成分を秤量し、混合機で３０００r/minの回転速度で４分間混合し摩擦材組成物Ｃを得た。
【００２０】
比較例１
架橋材を使用せずに硬化させたカシューダストに対して０．１重量％のシリコンゴムを表面に被覆したカシューダスト６重量％及びゼオライト４重量％を含む表１に示す成分を秤量し、混合機で３０００r/minの回転速度で４分間混合し摩擦材組成物Ｄを得た。
【００２１】
比較例２
架橋材を使用せずに硬化させたカシューダストに対して２２．０重量％のシリコンゴムを表面に被覆したカシューダスト６重量％及びゼオライト４重量％を含む表１に示す成分を秤量し、混合機で３０００r/minの回転速度で４分間混合し摩擦材組成物Ｅを得た。
【００２２】
比較例３
表面にシリコンゴムを被覆することなく、架橋材を使用せずに硬化させたカシューダスト６重量％及びゼオライト４重量％を含む表１に示す成分を秤量し、混合機で３０００r/minの回転速度で４分間混合し摩擦材組成物Ｆを得た。
【００２３】
比較例４
ホルムアルデヒドを架橋材として用いて硬化させたカシューダストに対して５．０重量％のシリコンゴムを被覆したカシューダスト６重量％及びゼオライト４重量％を含む表１に示す成分を秤量し、混合機で３０００r/minの回転速度で４分間混合し摩擦材組成物Ｇを得た。
【００２４】
比較例５
ホルムアルデヒドを架橋材として用いて硬化させたカシューダスト（シリコンゴムの被覆無し）６重量％及びゼオライト４重量％を含む表１に示す成分を秤量し、混合機で３０００r/minの回転速度で４分間混合し摩擦材組成物Ｈを得た。
【００２５】
参考例
ゼオライトを含まず、架橋材を使用せずに硬化させたカシューダストに対して５．０重量％のシリコンゴムを表面に被覆したカシューダスト６重量％を含む表１に示す成分を秤量し、混合機で３０００r/minの回転速度で４分間混合し摩擦材組成物Ｉを得た。
【００２６】
次に実施例１〜３及び比較例１〜５並びに参考例で得られた摩擦材組成物Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ及びＩ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の裏金及び予備成形体を挿設し、その後１５０．０±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、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ及びＩを得た。
【００２７】
【表１】
0003797464.tif 000002
【００２８】
次に上記で得られたディスクブレーキパッドＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ及びＩ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。また外観（クラック発生の有無）及びフェード性能について調べた結果も表２に示す。なおフェード性能は、ＪＡＳＯ  Ｃ  ４０６に従って試験を行い評価した。
【００２９】
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。
【００３０】
【表２】
0003797464.tif 000003
【００３１】
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、クラックの発生も認められず、フェード性能も良好であった。これに対し、比較例１、３、４及び５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、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、クラックが発生した。なお参考例の摩擦材組成物を用いたディスクブレーキパッドは、グー音の音圧が低く、クラックの発生も認められなかったが、フェード性能において多少劣っていることを確認した。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１における摩擦材組成物は、絶対湿度が高いとき並びに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が可能で、クラックの発生のない摩擦材を提供することができる。
請求項２における摩擦材組成物は、請求項１記載の効果を奏し、さらにフェード性能を向上させた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並びに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、クラックの発生もなく、工業的に極めて好適である。