JP6630095B2 - 摩擦材組成物及び摩擦材 - Google Patents
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Description
そこで、本発明は、銅の含有量が0.5質量%以下の所謂銅フリーのノンアスベスト摩擦材において、高負荷・高温の制動時に十分な強度を有し、優れた耐フェード性を付与し得る、摩擦材組成物及び該摩擦材組成物を成形して得られる摩擦材を提供することを課題とする。
(1)繊維基材、摩擦調整材及び結合材を含有する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換算で0.5質量%以下であり、前記摩擦調整材として、チタン酸塩が顆粒状とされた顆粒状チタン酸塩を含有し、該顆粒状チタン酸塩の平均粒子径が100〜250μmであることを特徴とする摩擦材組成物。
(2)前記チタン酸塩の平均粒子径が2〜10μmであることを特徴とする前記(1)に記載の摩擦材組成物。
(3)前記チタン酸塩が、チタン酸カリウム、チタン酸リチウムカリウム及びチタン酸マグネシウムカリウムからなる群から選択される少なくとも1つであることを特徴とする前記(1)又は(2)に記載の摩擦材組成物。
(4)前記顆粒状チタン酸塩の含有量が、1〜30質量%であることを特徴とする前記(1)〜(3)のいずれか1つに記載の摩擦材組成物。
(5)前記(1)〜(4)のいずれか1つに記載の摩擦材組成物を成形して得られる摩擦材。
なお、本発明において「銅フリー」とは、摩擦材中に実質的に銅成分を含まないことであり、具体的には、その含有量が摩擦材組成物全量に対し0.5質量%以下であることを意味する。
繊維基材は、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。
チタン酸塩としては、例えば、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が挙げられ、これらのうちの少なくとも1つのチタン酸塩を用いて顆粒状にしたものを用いることができる。本発明において、顆粒状チタン酸塩は、例えば、チタン酸塩をシランカップリング剤により処理して顆粒状にしたものを用いることができる。
その他の摩擦調整材としては、例えば、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、バーミキュライト、マイカ、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の無機充填材、アルミナ、シリカ、マグネシア、ジルコニア、ケイ酸ジルコニウム、酸化クロム、四三酸化鉄(Fe3O4)、等の研削材、アルミニウム、亜鉛、錫等の銅及び銅合金以外の金属粉末、各種ゴム粉末(ゴムダスト、タイヤ粉末等)、カシューダスト、メラミンダスト等の有機充填材、黒鉛(グラファイト)、二硫化モリブデン、硫化錫、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等の固体潤滑材等が挙げられる。これらの摩擦調整材は、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。
ディスクブレーキ用ブレーキパッドの製造における一般的な工程を以下に示す。
(a)板金プレスにより鋼板(プレッシャプレート)を所定の形状に成形する工程
(b)上記プレッシャプレートに脱脂処理、化成処理およびプライマー処理を施し、接着剤を塗布する工程
(c)繊維基材と、摩擦調整材と、結合材等の粉末原料とを配合し、混合により十分に均質化した摩擦材組成物を、常温にて所定の圧力で成形して予備成形体を作製する工程
(d)上記予備成形体と接着剤が塗布されたプレッシャプレートとを、所定の温度および圧力を加えて両部材を一体に固着する熱成形工程(成形温度130〜180℃、成形圧力30〜80MPa、成形時間2〜10分間)
(e)アフターキュア(150〜300℃、1〜5時間)を行って、最終的に研摩や表面焼き、塗装等の仕上げ処理を施す工程
このような工程により、本発明の摩擦材を備えたディスクブレーキ用ブレーキパッドを製造することができる。
<ブレーキパッドの作製>
表1に示す配合材料を、混合攪拌機に一括して投入し、常温で2〜10分間混合を行い摩擦材組成物を得た。その後、得られた摩擦材組成物を以下の予備成形(1)、熱成形(2)、加熱および焼成(3)の工程を経て、図1(a)に示すような摩擦材2を備えたブレーキパッド1を作製した。
(1)予備成形
摩擦材組成物を予備成形プレスの金型に投入し、常温にて15MPaで1秒間、成形を行い予備成形品を作製した。
(2)熱成形
この予備成形品を熱成形型に投入し、予め接着剤を塗布した金属板3(プレッシャープレート:P/P)を重ねて、150℃、40MPaで5分間加熱圧縮成形を行った。
(3)加熱、焼成
この加熱圧縮成形体に、250℃、3時間の熱処理を実施した後、研摩した。次いで、この加熱圧縮成形体の表面に表面焼き処理を施し、仕上げに塗装を行い、摩擦材2を備えたブレーキパッド1を得た。
上記作製した実施例1〜3、比較例1〜3及び参考例1〜2のブレーキパッドについて、気孔率の測定、一般性能試験(摩擦係数)、外観確認試験、及び摩擦材強度試験を行った。得られた結果を表1に示す。
水銀ポロシメータ(株式会社島津製作所製、オートポアIV9500シリーズ)により、各評価試験を実施する前の摩擦材の気孔率を測定した。
フルサイズダイナモメータ試験機を用いて、摩擦試験(JASO C 406:2000準拠)を行い、各摩擦材の耐フェード性(第1フェード試験における最小摩擦係数μmin)を評価した。
上記「(2)一般性能試験」の終了後、摩擦材の摩擦面の状態を目視にて確認し、クラック、欠けの有無を確認した。
クラック及び欠けの少なくとも一方があるものを「クラック、欠けあり(有)」、クラック及び欠けのいずれも見られないものを「クラック、欠けなし(無)」と評価した。
また、実施例2、比較例1及び参考例2について、摩擦材の摩擦面の状態を図4に示す。
上記<ブレーキパッドの作製>で作製したブレーキパッド(新品)と、ブレーキパッドを熱処理して摩擦材を劣化させた熱劣化品を用いて、X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向(図1(a)参照)における摩擦材の強度の確認を行った。
熱劣化品は、550℃の熱板に、摩擦材面が熱板と接するようにしてブレーキパッドを載置し、約1kgの重りを載せて、約180秒間加熱する処理を2サイクル行うことにより作製した。
図1(b)に破線で示すように、新品及び熱劣化品のブレーキパッド1からそれぞれ6個の試験品11(X軸方向30mm、Y軸方向20mm、Z軸方向15.5mm)を切り出し、試験に供した。
ブレーキパッド1から切り出した試験品11(図2(a)参照)を、図2(c)に示すようなせん断冶具5のサイズに合わせて厚み(Z軸方向の厚み)が13.3mmとなるように金属板3の表面を削り、加工済み試験品11aを得た(図2(b)参照)。
得られた加工済み試験品11aを、図2(c)に示したように、せん断冶具5に設置した。なお、ブレーキパッド1のX軸方向における摩擦材強度を測定する場合は、加工済み試験品11aのX軸方向がせん断力を加える方向と平行になるように、また、ブレーキパッド1のY軸方向における摩擦材強度を測定する場合は、加工済み試験品11aのY軸方向がせん断力を加える方向と平行になるように、加工済み試験品11aを設置した。また、せん断力が摩擦材2の金属板3と接する側にかかるように、加工済み試験品11aの金属板3側を押圧位置とした。
このようにせん断冶具5に設置した加工済み試験品11aに対して垂直に、オートグラフ(株式会社島津製作所製「AG−25TB」)により、せん断速度3mm/minでせん断力Pを加え、摩擦材に亀裂が入り、かけた力が一定になった数値をせん断強度として測定した。
ブレーキパッド1から切り出した試験品11(図3(a)参照)を、摩擦材2のX軸方向両端部を5mmずつ削るとともに、摩擦材2のZ軸方向の厚みを8mmとなるように削った。摩擦材2の表面に鉄板4(縦20mm×横30mm×厚み5mm)をエポキシ系接着剤により貼り付け、加工済み試験品11bを得た(図3(b)参照)。
加工済み試験品11bを、図3(c)に示すように、引っ張り冶具7に設置した。オートグラフ(株式会社島津製作所製「AG−25TB」)により、加工済み試験品11bの金属板3と鉄板4の両方から、引っ張り速度1mm/minで引っ張り、摩擦材に亀裂が入り、かけた力が一定になった数値を引っ張り強度として測定した。
2 摩擦材
3 金属板(プレッシャープレート)
4 鉄板
5 せん断冶具
7 引っ張り冶具
11 試験品
11a,11b 加工済み試験品
Claims (4)
- 繊維基材、摩擦調整材及び結合材を含有する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換算で0.5質量%以下であり、前記摩擦調整材として、チタン酸塩がシランカップリング剤により処理されて顆粒状とされた顆粒状チタン酸塩を含有し、前記チタン酸塩の平均粒子径が2〜10μmであり、前記顆粒状チタン酸塩の平均粒子径が100〜250μmであることを特徴とする摩擦材組成物。
- 前記チタン酸塩が、チタン酸カリウム、チタン酸リチウムカリウム及びチタン酸マグネシウムカリウムからなる群から選択される少なくとも1つであることを特徴とする請求項1に記載の摩擦材組成物。
- 前記顆粒状チタン酸塩の含有量が、1〜30質量%であることを特徴とする請求項1又は2に記載の摩擦材組成物。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の摩擦材組成物を成形して得られる摩擦材。
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