JP6621110B2 - 摩擦材 - Google Patents

Description

本発明は、ディスクブレーキパッドに使用される、銅成分を含有しないＮＡＯ（Non-Asbestos-Organic）材の摩擦材組成物から成る摩擦材に関する。

従来、乗用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。

近年においてはブレーキの静寂性が求められており、繊維基材としてスチール繊維やステンレス繊維等のスチール系繊維を含まないＮＡＯ材の摩擦材を使用した摩擦部材が広く使用されるようになってきている。

従来のＮＡＯ材の摩擦材には、要求される性能を確保するため、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いる。

従来技術としては、特許文献１が挙げられる。
特許文献１には、結合材、有機充填材、無機充填材及び繊維基材を含む摩擦材組成物であって、該摩擦材組成物中の銅の含有量が銅元素として５質量％以下であり、銅及び銅合金以外の金属繊維の含有量が０．５質量％以下であり、チタン酸塩及び粒子径が３０μｍ以下の酸化ジルコニウムを含有し、かつ、該チタン酸塩の含有量が１０〜３５質量％であり、粒子径が３０μｍを超える酸化ジルコニウムを実質的に含有しないノンアスベスト摩擦材組成物及び該ノンアスベスト摩擦材組成物を成形してなる摩擦材と裏金とを用いて形成される摩擦部材（ディスクブレーキパッド）が記載されている。

しかし、特許文献１の摩擦材では、高く安定したブレーキの効きを得るために酸化ジルコニウムを多量に添加した場合、対面攻撃性が大きくなり、相手材の摩耗量が大きくなるという問題がある。

特開２０１２−２５５０５２号公報

本発明は、ディスクブレーキパッドに使用される、銅成分を含有しないＮＡＯ材の摩擦材組成物から成る摩擦材において、高く安定したブレーキの効きを有し、対面攻撃性が小さく、鳴きの発生が少ない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銅成分を含有しないＮＡＯ材の摩擦材組成物から成る摩擦材において、無機摩擦調整材として水酸化ジルコニウムを特定量含有する摩擦材組成物を使用することにより、高く安定したブレーキの効きを得ながら、対面攻撃性を小さく、鳴きの発生を少なくできることを知見し、本発明を完成した。

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、銅成分を含有しないＮＡＯ材の摩擦材組成物から成る摩擦材であって、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、銅成分を含有しないＮＡＯ材の摩擦材組成物から成る摩擦材において、前記摩擦材組成物は、無機摩擦調整材として水酸化ジルコニウムを２〜３０重量％含有する摩擦材。

（２）前記水酸化ジルコニウムの平均粒子径が１〜１００μｍである（１）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、銅成分を含有しないＮＡＯ材の摩擦材組成物から成る摩擦材において、高く安定したブレーキの効きを有し、対面攻撃性が小さく、鳴きの発生が少ない摩擦材を提供することができる。

本願発明では、ディスクブレーキパッドに使用される、銅成分を含有しないＮＡＯ材の摩擦材組成物から成る摩擦材において、無機摩擦調整材として水酸化ジルコニウムを２〜３０重量％含有する摩擦材組成物を使用する。

水酸化ジルコニウムは酸化ジルコニウムよりも軟質であるため、相手材を摩耗させることなく、相手材の摺動面に水酸化ジルコニウムを含む皮膜を形成させることができる。

そして、水酸化ジルコニウムは３００〜４００℃の温度で脱水し、酸化ジルコニウムになる特性を有している。

摩擦により発生する熱により皮膜中の水酸化ジルコニウムが硬質の酸化ジルコニウムに変化し、高く安定したブレーキの効きを得ることができるようになるのである。

水酸化ジルコニウムの平均粒子径は１〜１００μｍであると、鳴きの発生をより少なくできるので好ましい。

なお、本発明において、平均粒子径はレーザー回折粒度分布法により測定した５０％粒子径の数値である。

本発明の摩擦材は、上記の水酸化ジルコニウムの他に、通常摩擦材に使用される結合材、繊維基材、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。繊維基材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。

潤滑材としては、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、薄片状黒鉛、活性炭、酸化ポリアクリロニトリル繊維粉砕粉、コークス、弾性黒鉛化カーボン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使用することもできる。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は、上記の水酸化ジルコニウムの他に、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、γ―アルミナ、α―アルミナ、炭化ケイ素、板状チタン酸塩、不定形状チタン酸塩（チタン酸塩は、チタン酸カリウム、チタン酸リチウムカリウム、チタン酸マグネシウムカリウム等）、マイカ、バーミキュライト、タルク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水酸化ジルコニウムと合わせて摩擦材組成物全量に対して２０〜７０重量％とするのが好ましく、３０〜６０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、粉体塗料を塗装する静電粉体塗装工程、塗料を焼き付ける塗装焼き付け工程、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。なお、加熱加圧成型工程の後、塗装工程、塗料焼き付けを兼ねた熱処理工程、研磨工程の順で製造する場合もある。

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、予備成型型内で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、熱成型型内で成型温度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）。なお、実施例５及び９は参考例である。

得られた摩擦材において、ブレーキの効き、対面攻撃性、鳴きを評価した。評価基準を表２に、評価結果を表３に示す。なお、実施例５及び９は参考例である。

各表より見てとれるように、本発明の組成を満足する組成物は、高く安定したブレーキの効きを有しながら、対面攻撃性が小さく、鳴きの発生が少ないという良好な評価結果が得られている。

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材の摩擦材組成物から成る摩擦材において、銅成分の含有量に関する法規を満足しながら、高く安定したブレーキの効きを有し、対面攻撃性が小さく、鳴きの発生が少ない摩擦材を提供することができ、きわめて実用的価値の高いものである。

Claims (1)

1. ディスクブレーキパッドに使用される、銅成分を含有しないＮＡＯ材の摩擦材組成物から成る摩擦材において、前記摩擦材組成物は、無機摩擦調整材として平均粒子径が１〜１００μｍである水酸化ジルコニウムを摩擦材組成物全量に対し２〜３０重量％含有することを特徴とする摩擦材。