JP2005233283A - パーキングブレーキ用摩擦材 - Google Patents

Abstract

【課題】 摩擦材強度を保持しながら、ローター高温時（１５０℃以上）においても高い静的制動効果を生じさせることが可能なパーキングブレーキ用摩擦材を得る。
【解決手段】 繊維基材、結合材、アブレシブ、充填材を主成分とするパーキングブレーキ用摩擦材組成物を成形、硬化してなるパーキングブレーキ用摩擦材において、該アブレシブとして平均粒子径が２００〜４００μｍ、モース硬度７〜９の硬質無機粒子を該パーキングブレーキ用摩擦材組成物全体に対し２５〜４０体積％添加するパーキングブレーキ用摩擦材。
【選択図】 なし

Description

本発明は自動車のドラムインディスクブレーキ用として好適な、パーキングブレーキ用摩擦材に関する。

自動車のブレーキには、動いている自動車を停止等させる動的制動用ブレーキだけでなく、駐車時等に車両の停止状態を保持する静的制動に使用される静的制動用ブレーキ（ドラムインディスクブレーキ等のパーキングブレーキ）がある。パーキングブレーキに関しては本発明者による特許文献１が出願されており、高い静的摩擦係数を有するものである。

しかし最近の自動車の高性能化に伴い、より高度な効き性能に対する要望があり、特にローター高温時（１５０℃以上）においても高い静的制動効果を生じさせることが可能な、パーキングブレーキ用摩擦材の開発が望まれていた。

特開２０００−２１９８７２公報

本発明は上記事情に鑑みなされたもので、ローター高温時においても高い静的制動効果を生じさせるパーキングブレーキ用摩擦材を提供することを課題とする。

上記課題を達成するためにはパーキングブレーキ用摩擦材組成物全体に占める結合材等の有機物の添加量を低減することが効果的と考えられる。つまり高温時における有機物からの溶融物質及び分解ガスの発生が高い制動効果を阻害しているというわけである。しかし単純に結合材等の有機物の添加量を減らせば摩擦材の強度等に影響が出る。

本発明者は、摩擦材の強度に影響を与えずに結合材添加量を低減するための方策を鋭意検討した結果、通常は小粒径のものが使用されるアブレシブとして、比表面積の小さな大粒径の一定硬度の硬質無機粒子を多量に含有させることが極めて好適であることを知見した。

即ち、本発明は下記の摩擦材を提供する。
（１）繊維基材、結合材、アブレシブ、充填材を主成分とするパーキングブレーキ用摩擦材組成物を成形、硬化してなるパーキングブレーキ用摩擦材において、該アブレシブとして平均粒径が２００〜４００μｍ、モース硬度７〜９、の硬質無機粒子を該パーキングブレーキ用摩擦材組成物全体に対し２５〜４０体積％添加するパーキングブレーキ用摩擦材。
（２）該硬質無機粒子はアスペクト比が２．０以上である（１）記載のパーキングブレーキ用摩擦材。
（３）該硬質無機粒子がムライトである（１）（２）記載のパーキングブレーキ用摩擦材。

本願（１）のパーキングブレーキ用摩擦材は、大粒径のモース硬度７〜９の硬質無機粒子を大量に添加しているので、摩擦材の強度を保持しつつ結合材等の有機物の添加量を低減することが出来、結果としてローター高温時においても高い静的制動効果を有するものである。

本願（２）のパーキングブレーキ用摩擦材は、さらに大粒径のモース硬度７〜９の硬質無機粒子を大きなアスペクト比のものに限定することにより硬質無機粒子の摩擦材からの脱落が防止され、高い制動効力を安定して生じさせるものである。

本願（３）のパーキングブレーキ用摩擦材は、硬質無機粒子としてムライトを使用することによりローター高温時における高い静的制動効果をより安定的に実現させるものである。

本発明は、繊維基材、結合材、アブレシブ、充填材を主成分とするパーキングブレーキ用摩擦材組成物を成形、硬化してなるパーキングブレーキ用摩擦材において、アブレシブとして大粒径のモース硬度７〜９の硬質無機粒子を大量に添加し結合材等の有機物の添加量を低減させるものである。

アブレシブとして用いる大粒径のモース硬度７〜９の硬質無機粒子としては、平均粒径は２００〜４００μｍ、好ましくは２００〜３００μｍであることが望ましい。平均粒径が大きいことにより比表面積が小さくなり、結合材等の有機物の添加量を低減させることが出来るのである。
硬質無機粒子の平均粒径は小さ過ぎると摩擦材の強度上の問題があり、大き過ぎると得られる制動力の変化が大きくなり材料設計が困難となる。
またモース硬度は７〜９が好ましい。７未満の場合は得られる制動効果が充分でなく、また９より大きいと硬すぎるための弊害がでる。

上記アブレシブのアスペクト比としては２．０以上が望ましい。アスペクト比が大きいほうが硬質無機粒子の摩擦材からの脱落が少なくなるからである。
このようなアブレシブとしては、例えばムライト、珪酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム、アルミナ等が挙げられ、これらの１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができるが、中でもムライトがその形状面から望ましい。すなわちムライトの形状は、繭のような円筒〜針状構造であり角がなく摩擦材からの脱落がより少なくなるからである。
これらのアブレシブの添加量としてはパーキングブレーキ用摩擦材組成物全体に対し２５〜４０体積％、好ましくは２７〜３８体積％、より好ましくは３０〜３５体積％である。添加量がこれより少ないと静的制動が不充分となり、多いとローター高温時における静的制動効果に問題が生じる。

その他、本発明の摩擦材を構成する原料としては、通常に使用される摩擦材組成物原料が挙げられる。
繊維基材として、摩擦材に通常用いられる繊維基材が挙げられる。たとえばスチール、ステンレス、銅、真鍮、青銅、アルミニウム等の金属繊維；チタン酸カリウム繊維、ガラス繊維、ロックウール、人工鉱物繊維、ウォラストナイト、セピオライト、アタパルジャイト等の無機繊維；アラミド繊維、炭素繊維、ポリイミド繊維、セルロース繊維、アクリル繊維等の有機繊維；等である。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることが出来る。繊維基材の添加量は、摩擦材組成物全量に対して好ましくは９〜２４体積％、より好ましくは１１〜１８体積％である。

結合材としては、通常摩擦材に用いられる公知のものを使用することができる。たとえば、フェノール樹脂、ＮＢＲゴム変性ハイオルソフェノール樹脂、ＮＢＲゴム変性フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ＮＢＲ、アクリルゴム等が挙げられる。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることが出来る。この結合材の添加量は本発明では通常より少なく、摩擦材組成物全量に対して好ましくは１５〜３３体積％、より好ましくは１８〜２８体積％である。

充填材としては、有機充填材と無機充填材が挙げられる。有機充填材として、たとえばカシューダスト、タイヤリク、アクリルゴムダスト（加硫品）等が挙げられる。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることが出来る。一方無機充填材としては、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、バーミキュライト、グラファイト、黒鉛、コークス、マイカ等の他、鉄、銅、ステンレス、アルミニウム等の金属粉が挙げられる。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることが出来る。これらの充填材の添加量は、摩擦材組成物全量に対して好ましくは４５〜７５体積％、より好ましくは５０〜７０体積％である。

本発明の摩擦材の製造方法は、上記成分をヘンシェルミキサー、レディゲミキサー、アイリッヒミキサー等の混合機を用いて均一に混合して成形金型内で予備成形し、この予備成形物を成形温度４０３〜４５３Ｋ、成形圧力１５〜４９ＭＰａで、３〜１０分成形するものである。
次に、得られた成形品を４２３〜５２３Ｋの温度で２〜１０時間熱処理（後硬化）した後、必要に応じてスプレー塗装、焼き付け、研磨処理を施して完成品が得られる。

本発明のパーキング用摩擦材は、自動車用として好適なものであるが、鉄道車両、各種産業機械等の静的制動用ブレーキにも用いることが出来る。

以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。

実施例、比較例において硬質無機粒子は下記のものを使用した。なお平均粒径はレーザー回折粒度分布法により測定した５０％粒径の数値を用い、またアスペクト比は円筒状粒子の長さと直径から算出している。
（Ａ）ムライト、モース硬度７．５、平均粒径２５０μｍ、アスペクト比２．１。
（Ｂ）ムライト、モース硬度７．５、平均粒径２２０μｍ、アスペクト比２．０。
（Ｃ）珪酸ジルコニウム、モース硬度７．５、平均粒径２８０μｍ、アスペクト比２．５。
（Ｄ）ムライト、モース硬度７．５、平均粒径３５０μｍ、アスペクト比２．２。
（Ｅ）ムライト、モース硬度７．５、平均粒径１００μｍ、アスペクト比２．１。
（Ｆ）石英、モース硬度７、平均粒径５００μｍ、アスペクト比２．０。
（Ｇ）ムライト、モース硬度７．５、平均粒径３００μｍ、アスペクト比１．５。

表１に示す組成の摩擦材組成物をレディゲミキサーにて５分間混合し、加圧型内で１０ＭＰａにて２０秒加圧して予備成形をした。この予備成形品を成形温度４２３Ｋ、成形圧力４０ＭＰａの条件下で６分間成形した後、４７３Ｋで５時間熱処理（後硬化）を行ない、パーキングブレーキ用摩擦材を作製した。
得られたパーキングブレーキ用摩擦材について、静的制動効果（ＰＫＢ効力）、制動力の変化（ＰＫＢ効力の差）、摩擦材強度（せん断強さ）を評価した。結果を表１に示す。

表１

（１）静的制動効果（ＰＫＢ効力）
車速４０ｋｍ／ｈ、レバー入力４００Ｎにてドラムインブレーキを５０秒間摺り合わせた後、ディスクブレーキを使用し、摩擦材対面となるドラムインディスクのロータハット部の温度を、常温→５０℃→１００℃→１５０℃→２００℃→１００℃と変化させ、各温度でレバー入力６００Ｎ時の発生トルクを各１０回測定した平均値をＰＫＢ効力とした。判定基準は下記の通り。
◎：６００Ｎｍ以上
○：５００Ｎｍ以上６００Ｎｍ未満
△：４００Ｎｍ以上５００Ｎｍ未満
×：４００Ｎｍ未満
（２）制動力の変化（ＰＫＢ効力の差）
５０℃の時と、２００℃の時のＰＫＢ効力の差を制動力の変化とした。判定基準は下記の通り。
◎：１４０Ｎｍ未満
○：１４０Ｎｍ以上２２０Ｎｍ未満
△：２２０Ｎｍ以上３００Ｎｍ未満
×：３００Ｎｍ以上
（３）摩擦材強度（せん断強さ）
ＪＩＳ Ｄ ４４１５ せん断強さ試験方法に従い、長さ、幅２０ｍｍ、厚さ５ｍｍの新品サンプルを使用し摩擦材強度を測定した。判定基準は下記の通り。
◎：６．３ＭＰａ以上
○：５．８ＭＰａ以上６．３ＭＰａ未満
△：５．３ＭＰａ以上５．８ＭＰａ未満
×：５．３ＭＰａ未満

Claims (3)

1. 繊維基材、結合材、アブレシブ、充填材を主成分とするパーキングブレーキ用摩擦材組成物を成形、硬化してなるパーキングブレーキ用摩擦材において、該アブレシブとして平均粒子径が２００〜４００μｍ、モース硬度７〜９の硬質無機粒子を該パーキングブレーキ用摩擦材組成物全体に対し２５〜４０体積％添加するパーキングブレーキ用摩擦材。
2. 該硬質無機粒子はアスペクト比が２．０以上である請求項１記載のパーキングブレーキ用摩擦材。
3. 該硬質無機粒子はムライトである請求項１，２記載のパーキングブレーキ用摩擦材。