JP2014218606A

JP2014218606A - 摩擦材

Info

Publication number: JP2014218606A
Application number: JP2013099569A
Authority: JP
Inventors: 渉嶋田; Wataru Shimada; 裕子五十嵐; Hiroko Igarashi
Original assignee: Nisshinbo Brake Inc
Current assignee: Nisshinbo Brake Inc
Priority date: 2013-05-09
Filing date: 2013-05-09
Publication date: 2014-11-20
Anticipated expiration: 2033-05-09
Also published as: JP6042769B2

Abstract

【課題】銅成分の含有量に関する法規を満足しながら、耐フェード性、耐摩耗性の要求性能を確保できるディスクブレーキパッド用摩擦材を提供する。【解決手段】ディスクブレーキパッドに使用される摩擦材であって、摩擦材組成物を成型してなる摩擦材において、前記摩擦材組成物は、無機摩擦調整材として消化ドロマイト粒子を摩擦材組成物全量に対し５〜２５重量％含有し、摩擦材組成物に含まれる銅成分の総量が摩擦材組成物全量に対して５重量％未満であることを特徴とする摩擦材。消化ドロマイト粒子は平均粒子径が５〜３０μｍであることが好ましい。【選択図】なし

Description

本発明は、自動車等のディスクブレーキパッドに使用される、ＮＡＯ（Non-Asbestos-Organic）材の摩擦材組成物を成型した摩擦材に関する。

従来、自動車の制動装置として、ディスクブレーキが使用されており、その摩擦部材として、金属製のベース部材に摩擦材が貼り付けられたディスクブレーキパッドが使用されている。

摩擦材は、繊維基材としてスチール繊維を摩擦材組成物全量に対し３０重量％以上６０重量％未満含有するセミメタリック摩擦材と、繊維基材の一部にスチール繊維を含み、且つ、スチール繊維を摩擦材組成物全量に対し３０重量％未満含有するロースチール摩擦材と、繊維基材としてスチール繊維およびステンレス繊維等のスチール系繊維を含まないＮＡＯ（Non-Asbestos-Organic）材に分類されている。

ブレーキノイズの発生が少ない摩擦材が求められている近年においては、スチール繊維とスチール系繊維を含まず、かつ、結合剤、繊維基材、潤滑材、チタン酸金属塩、無機摩擦調整材、有機摩擦調整材、ｐＨ調整材、充填材等から成る、ＮＡＯ材の摩擦材を使用したディスクブレーキパッドが広く使用されるようになってきている。

ディスクブレーキパッドに使用されるＮＡＯ材の摩擦材には、耐フェード性と耐摩耗性を確保するため、銅や銅合金の繊維又は粒子等の銅成分が必須成分として摩擦材組成物全量に対し、５〜２０重量％程度添加されている。

しかし近年、このような摩擦材は制動時に摩耗粉として銅を排出し、この排出された銅が河川、湖、海洋に流入することにより水域を汚染する可能性があることが示唆されている。

このような背景から、アメリカのカリフォルニア州やワシントン州では、２０２１年以降、銅成分を５重量％以上含有する摩擦材を使用した摩擦部材の販売及び新車への組み付けを禁止し、その数年後に、銅成分を０．５重量％以上含有する摩擦材を使用した摩擦部材の販売及び新車への組み付けを禁止する法案が可決している。

そして、今後このような規制は世界中に波及するものと予想されることから、ＮＡＯ材の摩擦材に含まれる銅成分を削減することが急務となっており、ＮＡＯ材の摩擦材に含まれる銅成分を削減することにより低下する、耐フェード性と耐摩耗性の改善が課題となっている。

特許文献１には、金属スズ又はスズ合金を摩擦材組成物全量に対し０．５〜５０重量％と、銅を摩擦材組成物全量に対し０．００１〜４．９９９重量％含有する摩擦材組成物を成型してなる摩擦材が記載されている。

しかし、特許文献１に記載の摩擦材は銅成分の含有量について上記の法規を満足しているが、耐フェード性と耐摩耗性の要求性能を十分に確保しているとは言えない。

耐フェード性を確保するには摩擦材の気孔率を調整することが有効とされ、摩擦材組成物に多孔質物質を添加する場合がある。

特許文献２には、熱硬化性樹脂を結合成分とし、繊維基材、充填材、添加剤を含有する非石綿系ブレーキ用摩擦材において、チタン酸化合物の結晶粒が結合してなる多孔質球状粒子を含有することを特徴とする耐フェード性にすぐれたブレーキ用摩擦材が記載されている。

特許文献２に記載の多孔質球状粒子はモース硬度４程度の粒子である。摩擦材の気孔率を調整するためこの多孔質球状粒子を摩擦材組成物に多量に添加すると、制動時に摩擦面から脱落した多孔質球状粒子が摩擦材を研削し、摩擦材が摩耗しやすくなるという問題がある。

米国公開特許２０１０／０３３１４４７号公報特開平１０−１３９８９４号公報

本発明は、ディスクブレーキパッドに使用される、ＮＡＯ材の摩擦材組成物を成型した摩擦材において、銅成分の含有量に関する法規を満足しながら、耐フェード性と耐摩耗性の要求性能を確保できる摩擦材を提供することを課題とする。

本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、ディスクブレーキパッドに使用されるＮＡＯ材の摩擦材組成物を成型した摩擦材において、無機摩擦調整材として消化ドロマイト粒子を特定量含有し、摩擦材組成物に含まれる銅成分の総量が摩擦材組成物全量に対し５重量％未満である摩擦材組成物を使用することにより上記課題を解決できることを知見し、本発明を完成した。

本発明は、ディスクブレーキパッドに使用される、ＮＡＯ材の摩擦材組成物を成型した摩擦材であって、以下の技術を基礎とするものである。

（１）ディスクブレーキパッドに使用される摩擦材であって、摩擦材組成物を成型してなる摩擦材において、前記摩擦材組成物は、無機摩擦調整材として消化ドロマイト粒子を摩擦材組成物全量に対し５〜２５重量％含有し、摩擦材組成物に含まれる銅成分の総量が摩擦材組成物全量に対して５重量％未満であることを特徴とする摩擦材。

（２）前記消化ドロマイト粒子の平均粒子径が５〜３０μｍであることを特徴とする（１）記載の摩擦材。

本発明によれば、ディスクブレーキパッドに使用されるＮＡＯ材の摩擦材組成物を成型した摩擦材において、銅成分の含有量に関する法規を満足しながら耐フェード性と耐摩耗性を確保できる摩擦材を提供できる。

本発明においては、ディスクブレーキパッドに使用される摩擦材組成物を成型した摩擦材において、無機摩擦調整材として消化ドロマイト粒子を摩擦材組成物全量に対し５〜２５重量％含有し、摩擦材組成物に含まれる銅成分の総量が摩擦材組成物全量に対して５重量％未満である摩擦材組成物を使用する。

消化ドロマイト粒子はドロマイトプラスターとも呼ばれ、粉砕したドロマイトを９００〜１０００℃の温度で焼いて軽焼ドロマイトとし、軽焼ドロマイトに水を加えて水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムになるまで水和反応させた後、ボールミル等の粉砕機により粉砕して得られる、モース硬度が２〜３で比表面積が２０〜２５ｍ^２／ｇの多孔質粒子である。

上記のように摩擦材組成物に消化ドロマイト粒子を添加することにより摩擦材の気孔率を向上させることができ、また、モース硬度が比較的低いため、消化ドロマイト粒子が制動時に摩擦面から脱落した場合でも摩擦材を研削することがない。

また、消化ドロマイト粒子は平均粒子径が５〜３０μｍのものを用いると、耐フェード性と耐摩耗性が向上するので好ましい。

なお、本発明において、平均粒径はレーザー回折粒度分布法により測定した５０％粒径の数値を用いた。

上記の摩擦材組成物を使用することにより、ディスクブレーキパッドに使用される、ＮＡＯ材の摩擦材組成物を成型した摩擦材において、銅成分の含有量に関する法規を満足しながら、耐フェード性と耐摩耗性の要求性能を確保できる摩擦材を提供することができる。

本発明の摩擦材は、上記の消化ドロマイト粒子の他に、通常摩擦材に使用される結合材、繊維基材、チタン酸塩、潤滑材、無機摩擦調整材、有機摩擦調整材、ｐＨ調整材、充填材等を含む摩擦材組成物から成る。

結合材として、ストレートフェノール樹脂や、フェノール樹脂をカシューオイルやシリコーンオイル、アクリルゴム等の各種エラストマーで変性した樹脂、フェノール類とアラルキルエーテル類とアルデヒド類とを反応させて得られるアラルキル変性フェノール樹脂、フェノール樹脂に各種エラストマー、フッ素ポリマー等を分散させた熱硬化性樹脂等の摩擦材に通常用いられる結合材が挙げられ、これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて使用することができる。結合材の含有量は、摩擦材組成物全量に対して４〜１２重量％とするのが好ましく、５〜８重量％とするのがより好ましい。

繊維基材としては、アラミド繊維、セルロース繊維、ポリ-パラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、アクリル繊維等の摩擦材に通常使用される有機繊維や、銅繊維、青銅繊維、真鍮繊維、アルミニウム繊維、亜鉛繊維等の摩擦材に通常使用される金属繊維が挙げられ、これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて使用することができる。

有機繊維の含有量は、摩擦材組成物全量に対して１〜７重量％とするのが好ましく、２〜４重量％とするのがより好ましい。

金属繊維の場合、その含有量は、摩擦材組成物全量に対して７重量％未満とするのが好ましく、４重量％未満とするのがより好ましい。銅成分を含有する金属繊維を使用する場合は、銅成分の総量が摩擦材組成物全量に対して５重量％未満、好ましくは０．５重量％未満となるようにする。なお、環境負荷低減の観点から摩擦材組成物には銅成分を含まないことがより好ましい。

チタン酸塩としては、板状の形状をしたものや、不定形の形状をしたものが好ましく、チタン酸カリウム、チタン酸リチウムカリウム、チタン酸カリウムマグネシウム等の摩擦材に通常使用されるチタン酸塩が挙げられ、これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて使用することができる。チタン酸塩の含有量は摩擦材組成物全量に対して７〜３５重量％とするのが好ましく、１０〜２０重量％とするのがより好ましい。

潤滑材として二硫化モリブデン、硫化亜鉛、硫化スズ、複合金属硫化物等の金属硫化物系潤滑材や、人造黒鉛、天然黒鉛、石油コークス、活性炭、酸化ポリアクリロニトリル繊維粉砕粉等の炭素質系潤滑材等の摩擦材に通常使用される潤滑材が挙げられ、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できる。潤滑材の含有量は摩擦材組成物全量に対して２〜１３重量％とするのが好ましく、５〜１０重量％とするのがより好ましい。

無機摩擦調整材として上記の消化ドロマイト粒子の他に、マイカ、バーミキュライト、四三酸化鉄、ケイ酸カルシウム水和物、ガラスビーズ、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、ケイ酸ジルコニウム、アルミナ、炭化ケイ素等の粒子状無機摩擦調整材や、ウォラストナイト、セピオライト、バサルト繊維、ガラス繊維、生体溶解性人造鉱物繊維、ロックウール等の繊維状無機摩擦調整材が挙げられ、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できる。無機摩擦調整材の含有量は、上記の消化ドロマイト粒子と合わせて摩擦材組成物全量に対して１５〜５０重量％とするのが好ましく、２０〜４５重量％とするのがより好ましい。

有機摩擦調整材として、カシューダスト、タイヤトレッドゴムの粉砕粉や、ニトリルゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、ブチルゴム等の加硫ゴム粉末又は未加硫ゴム粉末等の摩擦材に通常使用される有機摩擦調整材が挙げられ、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できる。有機摩擦調整材の含有量は、摩擦材組成物全量に対して３〜８重量％とするのが好ましく、４〜７重量％とするのがより好ましい。

ｐＨ調整材として水酸化カルシウム等の通常摩擦材に使用されるｐＨ調整材を使用することができる。ｐＨ調整材は、摩擦材組成物全量に対して２〜６重量％とするのが好ましく、２〜３重量％とするのがより好ましい。

摩擦材組成物の残部としては、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等の充填材を使用する。

本発明のディスクブレーキに使用される摩擦材は、所定量配合した摩擦材組成物を、混合機を用いて均一に混合する混合工程、得られた摩擦材原料混合物と、別途、予め洗浄、表面処理し、接着材を塗布したバックプレートとを重ねて熱成形型に投入し、加熱加圧して成型する加熱加圧成型工程、得られた成型品を加熱して結合材の硬化反応を完了させる熱処理工程、塗装工程、塗装焼き付け工程、回転砥石により摩擦面を形成する研磨工程を経て製造される。

必要に応じて、加熱加圧成型工程の前に、摩擦材原料混合物を造粒する造粒工程、摩擦材原料混合物を混練する混練工程、摩擦材原料混合物又は造粒工程で得られた造粒物、混練工程で得られた混練物を予備成型型に投入し、予備成型物を成型する予備成型工程が実施され、加熱加圧成型工程の後にスコーチ工程が実施される。

以下、実施例及び比較例を示し、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１〜９・比較例１〜３の摩擦材の製造方法］
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、成型金型内で３０ＭＰaにて１０秒間加圧して予備成型をした。この予備成型物を、予め洗浄、表面処理、接着材を塗布した鋼鉄製のバックプレート上に重ね、熱成形型内で成型温度１５０℃、成型圧力４０ＭＰaの条件下で１０分間成型した後、２００℃で５時間熱処理（後硬化）を行い、研磨して摩擦面を形成し乗用車用ディスクブレーキパッドを作製した（実施例１〜９、比較例１〜３）。

得られた摩擦材において、耐フェード性、耐摩耗性を評価した。評価結果を表２に、評価基準を表３に示す。

本発明によれば、ディスクブレーキパッドに使用される、ＮＡＯ材の摩擦材組成物を成型した摩擦材において、銅成分の含有量に関する法規を満足しながら、耐フェード性、耐摩耗性を確保できる摩擦材を得ることができ、きわめて実用的価値の高いものである。

Claims

ディスクブレーキパッドに使用される摩擦材であって、摩擦材組成物を成型してなる摩擦材において、前記摩擦材組成物は、無機摩擦調整材として消化ドロマイト粒子を摩擦材組成物全量に対し５〜２５重量％含有し、摩擦材組成物に含まれる銅成分の総量が摩擦材組成物全量に対して５重量％未満であることを特徴とする摩擦材。
前記消化ドロマイト粒子は、平均粒子径が５〜３０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の摩擦材。