JP7010623B2 - 摩擦材 - Google Patents
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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、2024年以降、銅成分を0.5質量%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。
特許文献2に記載の摩擦材は、銅成分の含有量に関する法規を満足しながら、停止際異音の発生を抑制することができるとされている。
<1>平均粒径が25~300μm、かつ細孔容積が30~300mm3/gである造粒へマタイト焼成粒子を含有する、摩擦材。
<2>前記造粒へマタイト焼成粒子を5~25質量%含有する、<1>に記載の摩擦材。
<3>銅成分の含有量が0.5質量%以下である、<1>又は<2>に記載の摩擦材。
以下、各成分について詳細に説明する。
摩擦調整材は、耐摩耗性、耐熱性、耐フェード性等の所望の摩擦特性を摩擦材に付与するために用いられる。本発明の摩擦材は、特定の平均粒径と細孔容積を有する造粒へマタイト焼成粒子を用いることを特徴とする。
造粒へマタイト焼成粒子は、ヘマタイト(Fe2O3)を造粒して焼成することにより得られる粒子であり、その粒子内に細孔が形成されている。粒子内に細孔を有することで、高負荷時の温度上昇により摩擦材中の有機成分が分解することで発生するガスを、細孔から摩擦材の外へ適度に逃がすことができるため、耐フェード性を向上させることができる。へマタイト(Fe2O3)の結晶構造としてはα-,β-,γ-,ε-,等が挙げられるが、いずれの構造も原材料として用いることができる。調達性の観点からはα-Fe2O3が望ましく用いられる。
なお、軽負荷制動とは、速度40km/h以下及び減速度1.47m/s2以下での制動のことをいう。
また、造粒へマタイト焼成粒子の平均粒径が大きくなりすぎると、相手材への攻撃性が大きくなるため、平均粒径が300μm以下のものを使用する。
なお、本発明の造粒へマタイト焼成粒子の平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置を用いてメジアン径D50を測定することで求められる。
なお、造粒へマタイト焼成粒子の細孔容積は、水銀ポロシメーターを用いて測定することができる。
なお、造粒へマタイト焼成粒子の見掛密度は、JIS Z 2504:2012に準拠して測定することができる。
含有量が5質量%以上であると、クリープ異音を低減し、十分な耐フェード性を確保するといった本発明の効果が向上するため好ましい。
また、含有量が25質量%以下であると、相手材攻撃性を抑制するといった本発明の効果が向上するため好ましく、さらに、研削材や潤滑材等、摩擦材として必要なその他の成分を十分に含有させることができるようになる。
ここで、本願明細書において、「磁性を有さない」とは、残留磁化(emu/g)の値が、例えば0.1程度である状態をいう。
残留磁化(emu/g)の値は、自動磁化特性測定装置によって測定することができる。
本発明の摩擦材に含まれる摩擦調整材には、造粒へマタイト焼成粒子以外に、無機充填材、有機充填材、研削材、固体潤滑材等を適宜混合することもできる。本発明の摩擦材における摩擦調整材は摩擦材全体中、好ましくは76~82質量%用いられる。
本発明の摩擦材に含まれる繊維基材には、通常用いられる繊維基材を通常用いられる量で使用することができ、具体的には、有機繊維、無機繊維、金属繊維が使用されるが、銅成分を含む銅繊維や青銅繊維は使用しない。
また、摩擦材における繊維基材は摩擦材全体中、好ましくは6~12質量%用いられる。
また、生体溶解性無機繊維は、摩擦材の強度を向上させるという観点からその表面にシランカップリング剤等により表面処理が施されていてもよい。
本発明の摩擦材に含まれる結合材としては、通常用いられる種々の結合材を用いることができる。具体的には、ストレートフェノール樹脂、エラストマー等による各種変性フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。エラストマー変性フェノール樹脂としては、アクリルゴム変性フェノール樹脂やシリコーン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等が挙げられる。なお、これらの結合材は単独または2種以上組み合わせて用いることができる。
また、摩擦材における結合材は摩擦材全体中、好ましくは6~10質量%用いられる。
摩擦材を備えた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。
(b)上記プレッシャプレートに脱脂処理、化成処理及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、摩擦調整材、及び結合材等の原料を配合し、混合により十分に均質化して、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、所定の温度及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、表面焼き、及び塗装等の仕上げ処理を施す工程。
<摩擦材の作製>
表1に示す摩擦材配合組成の原材料をミキサーにて4分間混合し、混合物を金型に投入し、圧力20MPaにて10秒間加圧することによって予備成形体を作製した。
得られた予備成形体を熱成形型に投入し、あらかじめ接着剤を塗布した金属板を重ね、圧力40MPa、成形温度150℃にて5分間加熱圧縮成形を行った。
得られた加熱圧縮成形体に230℃で3時間の熱処理を行い、研摩、塗装して、実施例1~11及び比較例1~4の摩擦材を作製した。
上記作製した実施例1~11及び比較例1~4の摩擦材について、瞬時最低摩擦係数、異音、ディスクロータ摩耗量の測定を行った。
各摩擦材について、JASO C406に準拠した摩擦性能試験をブレーキダイナモメータで行い、第1フェードにおける瞬時最低摩擦係数(μ)を測定し、下記基準に基づき評価した。結果を表1に示す。
瞬時最低摩擦係数(μ)が0.23以上0.25未満:○
瞬時最低摩擦係数(μ)が0.21以上0.23未満:△
瞬時最低摩擦係数(μ)が0.21未満:×
以下の条件にて、実車による異音試験を行った。
車種:SUV AT車
車両重量:2000kg
ブレーキパッド:実施例1~11及び比較例1~4の摩擦材
異音の評価は、パッド面圧1.0MPaにて停止中の上記車両において、ブレーキペダルを徐々に緩め、車両動力トルク伝達によるクリープ力で発進した際に発生するクリープ異音の音圧を、助手席のヘッドレスト部分に設置したマイクで測定した。この手順を10回繰り返し、最大音圧を測定し、下記基準に基づき評価した。結果を表1に示す。
最大音圧が60dB以上65dB未満:○
最大音圧が65dB以上70dB未満:△
最大音圧が70dB以上:×
実施例1~11及び比較例1~4に係る摩擦材を含むブレーキパッドからテストピースを切り出し、1/7スケールテスターを用いてテストピースを面圧0.06MPaでディスクロータに押し付けて速度60km/hで空転させた際の、40時間後のディスクロータ摩耗量(μm)を測定した。
ディスクロータ摩耗量が10μm以上15μm未満:○
ディスクロータ摩耗量が15μm以上20μm未満:△
ディスクロータ摩耗量が20μm以上:×
Claims (3)
- 平均粒径が90~300μm、かつ細孔容積が100~300mm3/gである造粒へマタイト焼成粒子を含有する、摩擦材。
- 前記造粒へマタイト焼成粒子を5~25質量%含有する、請求項1に記載の摩擦材。
- 銅成分の含有量が0.5質量%以下である、請求項1又は2に記載の摩擦材。
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