WO2021015003A1 - 摩擦材 - Google Patents

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晶彦 下崎
拓人 西川
武 田邊
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日清紡ブレーキ株式会社
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Definitions

  • the present invention includes friction of a NAO (Non-Asbestos-Organic) material used for a disc brake pad, which includes a binder, a fiber base material, an organic friction adjusting material, an inorganic friction adjusting material, and a lubricating material, and does not contain a copper component.
  • NAO Non-Asbestos-Organic
  • the present invention relates to a friction material obtained by molding a material composition.
  • disc brakes have been used as a braking device for passenger cars, and disc brake pads with a friction material attached to a metal base member have been used as the friction member.
  • Friction materials used for disc brake pads are mainly classified into the following three types.
  • ⁇ Semi-metallic friction material> A friction material containing steel fibers as a fiber base material in an amount of 30% by weight or more and less than 60% by weight based on the total amount of the friction material composition.
  • ⁇ Low steel friction material> A friction material containing steel fibers as part of a fiber base material and containing less than 30% by weight of steel fibers with respect to the total amount of the friction material composition.
  • a copper component such as fibers or particles of copper or a copper alloy is added as an essential component to the conventional friction material in an amount of about 5 to 20% by weight based on the total amount of the friction material composition.
  • Patent Document 1 describes a friction material composition containing a binder, an organic filler, an inorganic filler, and a fiber base material, and the friction material composition does not contain copper as an element or contains copper.
  • a friction material composition containing 2 to 5% by mass of steel fibers having a fiber length of 2500 ⁇ m or less and a friction material composition of 0.5% by mass or less and a friction material obtained by molding the friction material composition are described.
  • Patent Document 2 describes a friction material composition containing a binder, an organic filler, an inorganic filler and a fiber base material, and the friction material composition does not contain copper as an element or contains copper. Is 0.5% by mass or less and contains 2 to 5% by mass of steel fibers having a fiber length of 2500 ⁇ m or less, and the titanates include a titanate having a tunnel structure and a titanate having a layered crystal structure.
  • a friction material composition containing the above as an essential component and a friction material obtained by molding the friction material composition are described.
  • Patent Documents 1 and 2 are so-called low steel friction materials containing steel fibers as a fiber base material, and have a problem that wheel stains and brake squeal are likely to occur.
  • NAO material friction materials that do not contain steel fibers such as steel fibers and stainless steel fibers as fiber base materials, so-called NAO material friction materials, are known from Patent Document 3 and the like, but NAO material friction materials are wheel stains and brakes. Although the occurrence of squeal is small, a means for solving the problem of brake vibration in high temperature braking has not been established.
  • the present invention is a friction obtained by molding a friction material composition of NAO material containing a binder, a fiber base material, an organic friction adjusting material, an inorganic friction adjusting material, and a lubricating material used for a disc brake pad and containing no copper component.
  • a friction material capable of suppressing brake vibration during high temperature braking is provided.
  • NAO materials used for disc brake pads which include a binder, a fiber base material, an organic friction adjusting material, an inorganic friction adjusting material, and a lubricating material, and do not contain a copper component.
  • the friction material composition contains a specific amount of a binder, a specific amount of a silicone rubber-modified phenol resin is contained as a part of the binder, and an organic friction adjusting material is further contained.
  • the present invention is a friction obtained by molding a friction material composition of NAO material containing a binder, a fiber base material, an organic friction adjusting material, an inorganic friction adjusting material, and a lubricating material used for disc brake pads and containing no copper component. It is a material and is based on the following technology.
  • the friction material composition contains 5 to 9% by weight of a binder with respect to the total amount of the friction material composition, and 1 to 4 with respect to the total amount of the friction material composition containing silicone rubber-modified phenol resin as a part of the binder.
  • cashew dust is contained in an amount of 1 to 4% by weight based on the total amount of the friction material composition as an organic friction adjusting material
  • molten silica having an average particle diameter of 15 to 40 ⁇ m as an inorganic friction adjusting material is contained in the total amount of the friction material composition.
  • a friction material composition of NAO material containing a binder, a fiber base material, an organic friction adjusting material, an inorganic friction adjusting material, and a lubricating material used for a disc brake pad and containing no copper component is molded. It is possible to provide a friction material that can suppress brake vibration in high temperature braking.
  • the present invention uses a friction material composition of NAO material containing a binder, a fiber base material, an organic friction adjusting material, an inorganic friction adjusting material, and a lubricating material, and does not contain a copper component, and the binder is added to the total amount of the friction material composition.
  • a friction material composition of NAO material containing a binder, a fiber base material, an organic friction adjusting material, an inorganic friction adjusting material, and a lubricating material, and does not contain a copper component
  • the binder is added to the total amount of the friction material composition.
  • silicone rubber modified phenol resin as part of the binder 1 to 4% by weight based on the total amount of friction material composition
  • cashew dust as an organic friction adjusting material 1 to 4% by weight based on the total amount of friction material composition.
  • molten silica having an average particle diameter of 15 to 40 ⁇ m is 0.5 to 3% by weight based on the total amount of the friction material composition
  • zirconium silicate having an average particle diameter of 10 to 30 ⁇ m are contained in an amount of 0.1 to 2% by weight based on the total amount of the friction material composition.
  • the content of the binder is 5 to 9% by weight based on the total amount of the friction material composition, and the content of the silicone rubber-modified phenol resin is 1 to 4% by weight based on the total amount of the friction material composition. It is preferable that the content of the silicone rubber-modified phenolic resin is 6 to 8% by weight based on the total amount of the friction material composition and 2 to 3% by weight based on the total amount of the friction material composition. If the content of the binder is less than 5% by weight, sufficient wear resistance cannot be obtained, and if the content of the binder exceeds 9% by weight, sufficient fade resistance cannot be obtained.
  • the content of the silicone rubber-modified phenol resin is less than 1% by weight, the effect of suppressing brake vibration cannot be obtained, and if the content of the silicone rubber-modified phenol resin exceeds 4% by weight, the fade resistance is lowered. Problems arise.
  • Binders other than silicone rubber-modified phenol resin include straight phenol resin, cashew oil-modified phenol resin, acrylic rubber-modified phenol resin, nitrile rubber (NBR) -modified phenol resin, phenol-aralkyl resin (aralkyl-modified phenol resin), and fluoropolymer. Examples thereof include binders usually used for friction materials such as dispersed phenol resins, and these can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the amount of cashew dust added is 1 to 4% by weight, preferably 1.5 to 2% by weight, based on the total amount of the friction material composition. If the amount of cashew dust added is less than 1% by weight, the braking effect becomes insufficient, and if the amount of cashew dust added exceeds 4% by weight, tar-like substances become uneven on the friction surface of the disc rotor during high-speed braking. Brake vibration is likely to occur due to transfer.
  • ⁇ Fused silica / fused zirconium silicate beads The friction surface of the mating material is excessively ground by adding a specific amount of molten silica having an average particle diameter of 15 to 40 ⁇ m, which is an inorganic friction adjusting material, and fused zirconium silicate beads having an average particle diameter of 10 to 30 ⁇ m. It is possible to appropriately clean the tar-like film formed on the friction surface without any trouble, and it is possible to prevent the occurrence of brake vibration due to the uneven transfer of the tar-like material.
  • the amount of molten silica added having an average particle size of 15 to 40 ⁇ m is 0.5 to 3% by weight based on the total amount of the friction material composition, and the amount of fused silica zirconium silicate beads having an average particle size of 10 to 30 ⁇ m is friction. It is 0.1 to 2% by weight based on the total amount of the material composition.
  • the amount of molten silica added having an average particle size of 15 to 40 ⁇ m is 1 to 2% by weight based on the total amount of the friction material composition, and the amount of fused silica silicate beads having an average particle size of 10 to 30 ⁇ m is the total amount of the friction material composition. It is preferably 0.2 to 1% by weight.
  • the average particle size is a numerical value of 50% particle size measured by the laser diffraction particle size distribution method.
  • the molten silica is silica particles obtained by melting crushed raw material silica stone in a high-temperature flame and spheroidizing it by surface tension.
  • the spherical fused silica FB series of Denka Corporation or the like can be used.
  • the fused zirconium silicate beads are bead-shaped zirconium silicate produced by melting crystalline zirconia and non-crystalline nitrous oxide by an electrofusion method.
  • a microblast series manufactured by Saint-Gobain or the like can be used as the fused zirconium silicate beads.
  • Elastic graphitized carbon is graphitized at a temperature of 1900 ° C to 2700 ° C so that the degree of graphitization by X-ray diffraction measurement is 80 to 95% after expanding and foaming a carbon material made of carbonaceous mesoface or coke. It is processed and has the characteristic that the restoration rate of the volume is large when the load is removed after applying the compressive load.
  • RGC series of Superior Graphite Co., Ltd. can be used as the elastic graphitized carbon.
  • the friction material of the present invention is usually used. It is composed of a friction material composition containing a fiber base material used for a friction material, a lubricant, an organic friction adjusting material, an inorganic friction adjusting material, a pH adjusting material, a filler and the like.
  • the fiber base material it is usually used for friction materials such as organic fibers, aluminum fibers, aluminum alloy fibers and zinc fibers which are usually used for friction materials such as aramid fibers, cellulose fibers, poly-paraphenylene benzobisoxazole fibers and acrylic fibers. These include metal fibers, which can be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the fiber base material is preferably 1 to 5% by weight, more preferably 1.5 to 3% by weight, based on the total amount of the friction material composition.
  • an organic friction adjusting material in addition to the above cashew dust, a friction material such as crushed tire tread rubber powder, vulcanized rubber powder such as nitrile rubber, acrylic rubber, silicone rubber, butyl rubber, and fluororubber, or unvulcanized rubber powder.
  • a friction material such as crushed tire tread rubber powder, vulcanized rubber powder such as nitrile rubber, acrylic rubber, silicone rubber, butyl rubber, and fluororubber, or unvulcanized rubber powder.
  • examples of the organic friction adjusting material usually used in the above these can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the content of the organic friction adjusting material is preferably 2 to 7% by weight, more preferably 3 to 5% by weight, based on the total amount of the friction material composition including the cashew dust.
  • Examples of the inorganic friction modifier include molten silica having an average particle size of 15 to 40 ⁇ m, fused zirconium silicate beads having an average particle size of 10 to 30 ⁇ m, talc, clay, dolomite, gold mica, and white mica.
  • the content of the inorganic friction modifier is 40 to 70 with respect to the total amount of the friction material composition together with the above-mentioned molten silica having an average particle diameter of 15 to 40 ⁇ m and the fused zirconium silicate beads having an average particle diameter of 10 to 30 ⁇ m. It is preferably set to% by weight, more preferably 50 to 60% by weight.
  • a metal sulfide-based lubricant usually used for friction materials such as molybdenum disulfide, tin sulfide, zinc sulfide, bismuth sulfide, tungsten sulfide, and composite metal sulfide.
  • Friction materials such as molybdenum disulfide, tin sulfide, zinc sulfide, bismuth sulfide, tungsten sulfide, and composite metal sulfide.
  • Artificial graphite, natural graphite, flaky graphite, petroleum coke, activated charcoal, and lubricants such as carbonaceous lubricants usually used for friction materials such as crushed polyacrylonitrile fiber fibers, and these are used alone. Alternatively, two or more types can be used in combination.
  • the content of the lubricating material, together with the elastic graphitized carbon described above, is preferably 5 to 13% by weight, more preferably 7 to 11% by weight,
  • the pH adjusting material a pH adjusting material usually used for a friction material such as calcium hydroxide can be used.
  • the pH adjusting material is preferably 1 to 5% by weight, more preferably 2 to 4% by weight, based on the total amount of the friction material composition.
  • a filler such as barium sulfate or calcium carbonate is used.
  • the friction material used in the disc brake of the present invention is a mixing step of uniformly mixing the friction material composition blended in a predetermined amount using a mixer, and separately pre-cleaning and surface the obtained friction material raw material mixture.
  • a heat-pressurization molding process in which the back plate treated and coated with an adhesive is placed on top of each other and put into a heat-molding mold, and then heated and pressed for molding, and the obtained molded product is heated to complete the curing reaction of the binder. It is manufactured through a heat treatment process, an electrostatic powder coating process for coating powder coating, a coating baking process for baking paint, and a polishing process for forming a friction surface with a rotary grindstone.
  • the coating step, the heat treatment step that also serves as paint baking, and the polishing step are performed in this order.
  • a granulation step of granulating the friction material raw material mixture a kneading step of kneading the friction material raw material mixture, a friction material raw material mixture, and a friction material obtained in the granulation step.
  • a pre-molding step is carried out in which the raw material granulated product or the friction material raw material kneaded product obtained in the kneading step is put into a pre-molding mold to mold the pre-molded product, and a scorch step is carried out after the heat and pressure molding step.
  • the obtained friction material was evaluated for braking effectiveness, fade resistance, brake vibration, wear resistance, and squeal in high temperature braking in the normal use area.
  • ⁇ Abrasion resistance> In accordance with JASO C427 "Automotive-Brake lining and disc brake pad-Dynamometer wear test method", the initial braking speed is 50km / h, the braking deceleration is 0.3G, the number of brakings is appropriate, and the brake temperature before braking is 200 ° C.
  • the amount of wear (mm) of the friction material was measured, converted to the amount of wear per 1000 braking times, and then evaluated according to the following criteria. Excellent: Less than 0.15 mm Good: 0.15 mm or more and less than 0.20 mm Possible: 0.20 mm or more and less than 0.50 mm Impossible: 0.50 mm or more
  • the composition satisfying the composition of the present invention has obtained good evaluation results regarding braking effectiveness, fade resistance, brake vibration in high temperature braking, wear resistance, and squeal.
  • a friction material obtained by molding a friction material composition of NAO material including a binder, a fiber base material, an organic friction adjustment material, an inorganic friction adjustment material, and a lubricant, which is used for a disc brake pad copper is used. It is possible to provide a friction material in which brake vibration during high-temperature braking is suppressed while satisfying the regulations regarding the content of components, which is of extremely high practical value.

Abstract

自動車等の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高温制動におけるブレーキ振動を抑制できる摩擦材の提供を目的とする。 目的達成のために、結合材、繊維基材、有機摩擦調整材、無機摩擦調整材、潤滑材を含み、銅成分を含まないNAO材の摩擦材組成物を成型した摩擦材において、結合材を摩擦材組成物全量に対し5~9重量%含有するとともに、結合材の一部としてシリコーンゴム変性フェノール樹脂を摩擦材組成物全量に対し1~4重量%含有し、さらに、有機摩擦調整材としてカシューダストを摩擦材組成物全量に対し1~4重量%と、無機摩擦調整材として平均粒子径が15~40μmの溶融シリカを摩擦材組成物全量に対し0.5~3重量%と、無機摩擦調整材として平均粒子径が10~30μmの電融ケイ酸ジルコニウムビーズを摩擦材組成物全量に対し0.1~2重量%とを含む摩擦材組成物を使用する。

Description

摩擦材
 本発明は、ディスクブレーキパッドに使用される、結合材、繊維基材、有機摩擦調整材、無機摩擦調整材、潤滑材を含み、銅成分を含まないNAO(Non-Asbestos-Organic)材の摩擦材組成物を成型した摩擦材に関する。
 従来から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。
 ディスクブレーキパッドに使用される摩擦材は、主に次の3種に分類されている。
<セミメタリック摩擦材>
 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て30重量%以上60重量%未満含有する摩擦材。
<ロースチール摩擦材>
 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て30重量%未満含有する摩擦材。
<NAO(Non-Asbestos-Organic)材>
 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摩擦材。
 また、従来の摩擦材には、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%程度添加されていた。
 しかし近年、このような摩擦材には、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、さらにその数年後、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。
 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、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。
 しかし、摩擦材に含まれる銅成分を削減すると、摩擦材の熱伝導率が低下し、高温での制動時に摩擦材の摩擦面の熱が拡散せず、摩擦材の摩耗量が増大し、また、摩擦面温度の不均一な上昇に起因するブレーキ振動が発生するという問題がある。
 従来技術として次の特許文献1及び2が挙げられる。
 特許文献1には、結合剤、有機充填材、無機充填材および繊維基材を含む摩擦材組成物であって、該摩擦材組成物中に元素としての銅を含まない、または銅の含有量が0.5質量%以下であり、  繊維長が2500μm以下のスチール繊維を2~5質量%含有する摩擦材組成物および該摩擦材組成物を成形してなる摩擦材が記載されている。
 特許文献2には、結合剤、有機充填材、無機充填材および繊維基材を含む摩擦材組成物であって、該摩擦材組成物中に元素としての銅を含まない、または銅の含有量が0.5質量%以下であり、繊維長が2500μm以下のスチール繊維を2~5質量%含有し、チタン酸塩としてトンネル構造の結晶構造のチタン酸塩および層状構造の結晶構造のチタン酸塩を必須成分とする摩擦材組成物および該摩擦材組成物を成形してなる摩擦材が記載されている。
 特許文献1及び2の発明によれば、環境負荷の高い銅を含有させなくても高温制動におけるブレーキ振動を抑制することができる。
 しかし、特許文献1及び2に記載の摩擦材は、繊維基材としてスチール繊維を含む、いわゆるロースチール摩擦材であり、ホイール汚れやブレーキ鳴きが発生しやすいという問題がある。
 繊維基材としてスチール繊維やステンレススチール繊維等のスチール系繊維を含まない摩擦材、いわゆるNAO材の摩擦材は、特許文献3等により知られているが、NAO材の摩擦材はホイール汚れやブレーキ鳴きの発生が少ないものの、高温制動におけるブレーキ振動の問題を解決する手段が確立されていない。
特開2016-98362号公報 特開2016-121243号公報 特開2017-193612号公報
 本発明は、ディスクブレーキパッドに使用される、結合材、繊維基材、有機摩擦調整材、無機摩擦調整材、潤滑材を含み、銅成分を含まないNAO材の摩擦材組成物を成型した摩擦材において、高温制動におけるブレーキ振動を抑制できる摩擦材を提供する。
 高温制動におけるブレーキ振動は次のようなメカニズムで発生するものと推測される。
 摩擦材にはブレーキ効きを確保するため、有機摩擦調整材としてカシューダストが添加されている。
 高速制動によりディスクロータの摩擦面の温度が高温になると、摩擦材に含まれるカシューダストが熱分解し、タール状物を生成する。このタール状物がディスクロータの摩擦面に不均一に移着し、被膜を形成する。そして、高速制動を繰り返すことによりディスクロータの摩擦面の温度が更に上昇する。
 このときディスクロータの摩擦面のうち、移着したタール状物の被膜の特に厚い部分が高温になって熱膨張し、ディスクロータの摩擦面に肉厚差が生じる。
 また、摩擦材が蓄熱することで、摩擦材の摩擦面も不均一に膨張するため、ディスクロータと摩擦材との当たりが不均一となりブレーキ振動が発生する。
 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、結合材、繊維基材、有機摩擦調整材、無機摩擦調整材、潤滑材を含み、銅成分を含まないNAO材の摩擦材組成物を成型した摩擦材において、摩擦材組成物に特定量の結合材を含有させるとともに、結合材の一部として特定量のシリコーンゴム変性フェノール樹脂を含有させ、さらに、有機摩擦調整材として特定量のカシューダスト、無機摩擦調整材として特定の平均粒子径を有する溶融シリカを特定量、無機摩擦調整材として特定の平均粒子径を有する電融ケイ酸ジルコニウムビーズを特定量含有させることで高温制動時におけるタール状物の被膜の形成をコントロールし、ブレーキ振動を効果的に低減することが可能であることを見出した。
 本発明は、ディスクブレーキパッドに使用される、結合材、繊維基材、有機摩擦調整材、無機摩擦調整材、潤滑材を含み、銅成分を含まない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、結合材、繊維基材、有機摩擦調整材、無機摩擦調整材、潤滑材を含み、銅成分を含まないNAO材の摩擦材組成物を成型した摩擦材において、前記摩擦材組成物は、結合材を摩擦材組成物全量に対し5~9重量%含有するとともに、結合材の一部としてシリコーンゴム変性フェノール樹脂を摩擦材組成物全量に対し1~4重量%含有し、さらに、有機摩擦調整材としてカシューダストを摩擦材組成物全量に対し1~4重量%と、無機摩擦調整材として平均粒子径が15~40μmの溶融シリカを摩擦材組成物全量に対し0.5~3重量%と、無機摩擦調整材として平均粒子径が10~30μmの電融ケイ酸ジルコニウムビーズを摩擦材組成物全量に対し0.1~2重量%とを含む摩擦材。
(2)前記摩擦材組成物は潤滑材として弾性黒鉛化カーボンを摩擦材組成物全量に対し1~4重量%含む前記(1)に記載の摩擦材。
 本発明によれば、ディスクブレーキパッドに使用される、結合材、繊維基材、有機摩擦調整材、無機摩擦調整材、潤滑材を含み、銅成分を含まないNAO材の摩擦材組成物を成型した摩擦材であって、高温制動におけるブレーキ振動を抑制できる摩擦材を提供することができる。
 本発明は結合材、繊維基材、有機摩擦調整材、無機摩擦調整材、潤滑材を含み、銅成分を含まないNAO材の摩擦材組成物に、結合材を摩擦材組成物全量に対し5~9重量%、結合材の一部としてシリコーンゴム変性フェノール樹脂を摩擦材組成物全量に対し1~4重量%、有機摩擦調整材としてカシューダストを摩擦材組成物全量に対し1~4重量%、無機摩擦調整材として平均粒子径が15~40μmの溶融シリカを摩擦材組成物全量に対し0.5~3重量%、無機摩擦調整材として平均粒子径が10~30μmの電融ケイ酸ジルコニウムビーズを摩擦材組成物全量に対し0.1~2重量%含有させる。
<結合材・シリコーンゴム変性フェノール樹脂>
 結合材の一部としてシリコーンゴム変性フェノール樹脂を添加することにより、摩擦材の圧縮歪量を大きくすることができる。そして、ディスクロータの摩擦面に肉厚差が生じた場合でも、摩擦材の圧縮歪量が大きいと摩擦材がその肉厚差に追従するため、当たりが均一となりブレーキ振動を抑制することができる。
 結合材の含有量は摩擦材組成物全量に対し5~9重量%、かつシリコーンゴム変性フェノール樹脂の含有量は摩擦材組成物全量に対し1~4重量%であり、結合材の含有量を摩擦材組成物全量に対し6~8重量%、シリコーンゴム変性フェノール樹脂の含有量を摩擦材組成物全量に対し2~3重量%とするのが好ましい。
 結合材の含有量が5重量%未満であると十分な耐摩耗性が得られず、結合材の含有量が9重量%を超えると十分な耐フェード性が得られなくなる。
 また、シリコーンゴム変性フェノール樹脂の含有量が1重量%未満であるとブレーキ振動の抑制効果が得られず、シリコーンゴム変性フェノール樹脂の含有量が4重量%を超えると耐フェード性が低下するという問題が生じる。
 シリコーンゴム変性フェノール樹脂以外の結合材としては、ストレートフェノール樹脂、カシューオイル変性フェノール樹脂、アクリルゴム変性フェノール樹脂、ニトリルゴム(NBR)変性フェノール樹脂、フェノール・アラルキル樹脂(アラルキル変性フェノール樹脂)、フルオロポリマー分散フェノール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。
<カシューダスト>
 有機摩擦調整材であるカシューダストの添加量を比較的少なくすることにより、高速制動時のタール状物の生成を最低限に抑えながら、良好なブレーキ効きを得ることができる。
 カシューダストの添加量は摩擦材組成物全量に対し1~4重量%であり、1.5~2重量%が好ましい。
 カシューダストの添加量が1重量%未満であると、ブレーキ効きが不十分となり、カシューダストの添加量が4重量%を超えると、高速制動時にタール状物がディスクロータの摩擦面に不均一に移着し、ブレーキ振動が発生しやすくなる。
<溶融シリカ・電融ケイ酸ジルコニウムビーズ>
 無機摩擦調整材である平均粒子径が15~40μmの溶融シリカと、平均粒子径が10~30μmの電融ケイ酸ジルコニウムビーズを特定量添加することにより、相手材の摩擦面を過度に研削することなく摩擦面に形成されるタール状物の被膜を適度にクリーニングすることができ、タール状物の不均一な移着に起因するブレーキ振動の発生を防止することができる。
 平均粒子径が15~40μmの溶融シリカの添加量は、摩擦材組成物全量に対し0.5~3重量%、平均粒子径が10~30μmの電融ケイ酸ジルコニウムビーズの添加量は、摩擦材組成物全量に対し0.1~2重量%である。平均粒子径が15~40μmの溶融シリカの添加量は摩擦材組成物全量に対し1~2重量%、平均粒子径が10~30μmの電融ケイ酸ジルコニウムビーズの添加量は摩擦材組成物全量に対し0.2~1重量%とするのが好ましい。
 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。
 なお、溶融シリカは、粉砕した原料珪石を高温の火炎中で溶融し、表面張力により球状化させたシリカ粒子である。溶融シリカとしては、デンカ株式会社の球状溶融シリカFBシリーズ等を使用することができる。
 また、電融ケイ酸ジルコニウムビーズは、結晶質ジルコニアと非結晶質酸化硅素を電融法により融解して製造されたビーズ状のケイ酸ジルコニウムである。電融ケイ酸ジルコニウムビーズとしては、サンゴバン社のマイクロブラストシリーズ等を使用することができる。
<弾性黒鉛化カーボン>
 さらに、本発明では潤滑材として弾性黒鉛化カーボンを摩擦材組成物全量に対し1~4重量%添加するのが好ましい。
 弾性黒鉛化カーボンを摩擦材組成物全量に対し1~4重量%添加することにより、摩擦材の圧縮歪がより増大し、ブレーキ振動の抑制効果がより向上する。
 弾性黒鉛化カーボンは、炭素質メソフェース又はコークスからなる炭素素材を膨張・発泡処理した後、X線回折の測定による黒鉛化度が80~95%となるよう1900℃~2700℃の温度で黒鉛化処理したものであり、圧縮荷重を加えた後、荷重を除いたときの体積の復元率が大きいという特性を有している。弾性黒鉛化カーボンとしては、Superior Graphite社のRGCシリーズ等を使用することができる。
<その他成分>
 本発明の摩擦材は、上記の結合材、カシューダスト、平均粒子径が15~40μmの溶融シリカ、平均粒子径が10~30μmの電融ケイ酸ジルコニウムビーズ、弾性黒鉛化カーボンのほかに、通常摩擦材に使用される繊維基材、潤滑材、有機摩擦調整材、無機摩擦調整材、pH調整材、充填材等を含む摩擦材組成物から成る。
 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用いられる有機繊維、アルミニウム繊維、アルミニウム合金繊維、亜鉛繊維等の摩擦材に通常用いら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。
 繊維基材の含有量は摩擦材組成物全量に対して1~5重量%とするのが好ましく、1.5~3重量%とするのがより好ましい。
 有機摩擦調整材として、上記のカシューダストのほかに、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、フッ素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用いら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上記のカシューダストを合わせて摩擦材組成物全量に対して2~7重量%とするのが好ましく、3~5重量%とするのがより好ましい。
 無機摩擦調整材としては、上記の平均粒子径が15~40μmの溶融シリカ、平均粒子径が10~30μmの電融ケイ酸ジルコニウムビーズのほかに、タルク、クレー、ドロマイト、金雲母、白雲母、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、ゼオライト、ムライト、クロマイト、酸化チタン、酸化マグネシウム、安定化酸化ジルコニウム、単斜晶酸化ジルコニウム、電融ケイ酸ジルコニウムビーズ以外のケイ酸ジルコニウム、γ-アルミナ、α-アルミナ、炭化ケイ素、アルミニウム粒子、鉄粒子、亜鉛粒子、スズ粒子、非ウィスカー状(板状、柱状、鱗片状、複数の凸部を有する不定形状)のチタン酸塩(6チタン酸カリウム、8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)等の摩擦材に通常用いられる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、ロックウール等の摩擦材に通常用いられる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、上記の平均粒子径が15~40μmの溶融シリカ、平均粒子径が10~30μmの電融ケイ酸ジルコニウムビーズと合わせて摩擦材組成物全量に対して40~70重量%とするのが好ましく、50~60重量%とするのがより好ましい。
 潤滑材としては、上記の弾性黒鉛化カーボンのほかに、二硫化モリブデン、硫化スズ、硫化亜鉛、硫化ビスマス、硫化タングステン、複合金属硫化物等の摩擦材に通常用いられる金属硫化物系潤滑材や、人造黒鉛、天然黒鉛、薄片状黒鉛、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摩擦材に通常用いられる炭素質系潤滑材等の潤滑材が挙げられ、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ができる。
 潤滑材の含有量は上記の弾性黒鉛化カーボンと合わせて摩擦材組成物全量に対して5~13重量%とするのが好ましく、7~11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通常用いられる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1~5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。
 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型型に投入し、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、造粒工程で得られた摩擦材原料造粒物、又は混練工程で得られた摩擦材原料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1~19・比較例1~14の摩擦材の製造方法]
 表1、表2、表3、表4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(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1~19、比較例1~14)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 得られた摩擦材において、通常の使用領域でのブレーキ効き、耐フェード性、高温制動におけるブレーキ振動、耐摩耗性、鳴きを評価した。
<ブレーキ効き>
 JASO C406 「乗用車ブレーキ装置ダイナモメータ試験方法」に準拠し、第2効力試験の車速130km/h、減速度0.3Gにおける摩擦係数の平均値を下記基準にて評価した。
 優 : 0.40以上
 良 : 0.37以上 0.40未満
 可 : 0.34以上 0.37未満
 不可 : 0.34未満
<耐フェード性>
 JASO C406 「乗用車-ブレーキ装置-ダイナモメータ試験方法」に準拠し、第1フェード試験での最少摩擦係数を計測し、下記基準で評価した。
 優 : 0.30以上
 良 : 0.25以上 0.30未満
 可 : 0.20以上 0.25未満
 不可 : 0.20未満
<高温制動におけるブレーキ振動>
 JASO C402 「乗用車用常用ブレーキ実車試験」に準拠し、フェード試験時の異音・振動を確認し、下記基準にて評価した。
 優 : 発生なし
 良 : 微弱発生
 可 : 発生するが気にならない。
 不可 : 発生大
<耐摩耗性>
 JASO C427 「自動車-ブレーキライニング及びディスクブレーキパッド-ダイナモメータ摩耗試験方法」に準拠し、制動初速度50km/h、制動減速度0.3G、制動回数適宜、制動前ブレーキ温度200℃の条件で、摩擦材の摩耗量(mm)を測定し、制動回数1000回あたりの摩耗量に換算後、下記基準にて評価した。
 優 : 0.15mm未満
 良 : 0.15mm以上 0.20mm未満
 可 : 0.20mm以上 0.50mm未満
 不可 : 0.50mm以上
<鳴き>
 JASO C402 「乗用車常用ブレーキ実車試験方法」に準拠し、実車鳴き試験を行い、ブレーキの鳴き発生率を求め、下記基準にて評価した。
 優 : 0%
 良 : 0%を超え 5%未満
 可 : 5%以上 10%未満
 不可 : 10%以上
 評価結果を表5、表6、表7、表8に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
 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、ブレーキ効き、耐フェード性、高温制動におけるブレーキ振動、耐摩耗性、鳴きについて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、結合材、繊維基材、有機摩擦調整材、無機摩擦調整材、潤滑材を含む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、高温制動におけるブレーキ振動が抑制された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 (2)

  1.  ディスクブレーキパッドに使用される、結合材、繊維基材、有機摩擦調整材、無機摩擦調整材、潤滑材を含み、銅成分を含まないNAO材の摩擦材組成物を成型した摩擦材において、
     前記摩擦材組成物は、
     結合材を摩擦材組成物全量に対し5~9重量%含有するとともに、結合材の一部としてシリコーンゴム変性フェノール樹脂を摩擦材組成物全量に対し1~4重量%含有し、さらに、
     有機摩擦調整材としてカシューダストを摩擦材組成物全量に対し1~4重量%と、
     無機摩擦調整材として平均粒子径が15~40μmの溶融シリカを摩擦材組成物全量に対し0.5~3重量%と、
     無機摩擦調整材として平均粒子径が10~30μmの電融ケイ酸ジルコニウムビーズを摩擦材組成物全量に対し0.1~2重量%とを
     含むことを特徴とする摩擦材。
  2.  前記摩擦材組成物は、潤滑材として弾性黒鉛化カーボンを摩擦材組成物全量に対し1~4重量%含むことを特徴とする請求項1に記載の摩擦材。
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