摩擦材
【課題】モーニングエフェクトなど摩擦面が冷えた状態から発生する鳴き現象を抑制した摩擦材を提供すること。
【解決手段】繊維基材、結合材及び摩擦調整材等を含む摩擦材であって、金属Ｇａ及びＧａ合金の少なくとも何れかを摩擦材全体に対して０．５〜１０体積％含む摩擦材。
【解決手段】繊維基材、結合材及び摩擦調整材等を含む摩擦材であって、金属Ｇａ及びＧａ合金の少なくとも何れかを摩擦材全体に対して０．５〜１０体積％含む摩擦材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦材に関するものであり、特に乗用車、荷物車両、産業機械などに用いられる摩擦材に関するものであり、より具体的には前記の用途に使用されるブレーキパッド、ブレーキライニング等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般にブレーキ装置において発生する、鳴き、異音といったＮＶ現象を抑制するために、キャリパーの固有値変更、ロータ形状の変更といったメカ対策やブレーキパッド形状の改善や摩擦材の配合内容、製造条件の検討による改良が行われている。
ところで、朝方等の低温時や高湿時に車両の運転を開始した初期のブレーキ操作時に効きが異常に上昇するモーニングエフェクトの発生が以前より問題になっている。摩擦界面に水分が存在することによる吸着現象が原因と考えられるが、根本的なメカニズムは分かっていないのが現状である。
従来、本問題を解決するため、例えば、特許文献１〜３のように撥水材或いは撥水材を被覆した材料を配合することで摩擦界面に存在する水分の量を抑制する方法や、特許文献４のように摩擦面の凹部へ水分を貯める方法等がある。
なお、特許文献５では、摩擦ライニングの腐食防止を目的として、アルミニウム−亜鉛合金を含むことが開示されている。この合金の陽極電極中に金属Ｇａが０．０２〜０．２５％含まれているが、それがモーニングエフェクトに有効である旨の記載はない。
以上のような従来技術では、全ての状況においてモーニングエフェクトに対して必ずしも十分に対処できているとは言えず、その改善が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−４０３８０号公報
【特許文献２】特開２０００−５３９４５号公報
【特許文献３】特開２０００−２０４３５１号公報
【特許文献４】特開平１０−８０３５号公報
【特許文献５】特表２００２−５１９４４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、モーニングエフェクトなど摩擦面が冷えた状態から発生する鳴き現象を抑制した摩擦材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、以下の通りである。
１）繊維基材、結合材及び摩擦調整材等を含む摩擦材であって、金属Ｇａ及びＧａ合金の少なくとも何れかを摩擦材全体に対して５〜１０体積％含むことを特徴とする摩擦材。
２）前記Ｇａ合金として、Ｉｎ、Ｓｎ、及びＺｎのうち少なくとも１種以上を含む１）に記載の摩擦材。
３）金属Ｇａ及びＧａ合金の平均粒径が２０〜２０００μｍである１）又は２）に記載の摩擦材。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、朝方等の低温時や高湿時に車両の運転を開始した場合、初期のブレーキ操作時に効きが異常に上昇して鳴き現象が発生するモーニングエフェクトを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例及び比較例の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明は、金属ＧａまたはＧａ合金、あるいはその両者を用いる。
Ｇａ合金としては、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎの合金が好ましい。
Ｇａ合金は、組成が同じものを単独でも組成が異なるものを２種以上組み合わせて用いることができる。また、更に金属Ｇａと併用してもよいことは上記のとおりである。
本発明で用いる金属ＧａまたはＧａ合金は摩擦材全体に対して０．５〜１０体積％、好ましくは１〜５体積％含み、本発明の効果を有効に発揮することができる。０．５体積％未満の場合、潤滑の効果が少なくモーニングエフェクトによる鳴きを抑制することが出来ない。１０体積％を超える場合、Ｇａの腐食性によって製造時の熱型が腐食し易くなり型交換のサイクルが早くなる。
本発明で用いる金属ＧａまたはＧａ合金の平均粒径は、２０〜２０００μｍが好ましく、５０〜２００μｍが更に好ましく、本発明の効果の発揮に寄与することができる。２０μｍ未満の場合は、常温付近に融点がある関係上、微粒化するために凍結粉砕だけでなく、より複雑なプロセスが必要であり、コストアップともなる。２０００μｍを超えると分散性が悪くなり、摩擦面の局所的な潤滑となってしまうため、鳴き抑制の効果が低くなる。
この平均粒径は、レーザー回折式粒度分布計により測定される値である。
【０００９】
本発明に用いる摩擦調整材として、例えば、アルミナ、シリカ、マグネシア、ジルコニア、酸化クロム、二酸化モリブデン等の金属酸化物、合成ゴム、カシュー樹脂等の有機物、銅、アルミニウム、亜鉛等の金属、バーミキュライト、マイカ等の鉱物、炭酸カルシウム等の塩、黒鉛を挙げることができ、単独または２種以上組み合わせて用いることができる。これらは、粉体等で用いられ、粒径等は種々選定される。摩擦調整材は、摩擦材全体に対して、通常、４５〜８５体積％、好ましくは５５〜７０体積％用いられる。
【００１０】
本発明に用いられる繊維基材としては、有機系でも無機系でもよく、例えば、有機系としては、芳香族ポリアミド（アラミド）繊維、ポリアクリル系繊維等が挙げられ、無機系としては、銅、スチール等の金属繊維、チタン酸カリウム繊維、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系セラミック繊維、ガラス繊維、カーボン繊維、ロックウール等が挙げられ、各々単独、または２種以上組み合わせて用いられる。繊維基材は、摩擦材全体に対して通常、５〜３５体積％、好ましくは１５〜３０体積％用いられる。
【００１１】
本発明に用いられる結合材としては、フェノール樹脂（ストレートフェノール樹脂、ゴム等による各種変性フェノール樹脂を含む）、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等の熱硬化性樹脂を挙げることができる。結合材は、摩擦材全体に対して、通常、５〜２５体積％、好ましくは１０〜２０体積％用いられる。
【００１２】
本発明の摩擦材を製造するには、上記各成分を配合し、その配合物を通常の製法に従って予備成形し、熱成形、加熱、研磨等の処理を施すことにより製造することができる。
上記摩擦材を備えたブレーキパッドは、板金プレスにより所定の形状に成形され、脱脂処理及びプライマー処理が施され、そして接着剤が塗布されたプレッシャプレートと、摩擦材の予備成形体とを、熱成形工程において所定の温度及び圧力で熱成形して両部材を一体に固着し、アフタキュアを行い、最終的に仕上げ処理を施す工程により製造することができる。
【実施例】
【００１３】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００１４】
実施例１〜３及び比較例１〜２
表１に示す摩擦材の原材料（体積％）をミキサーにて均一に攪拌、混合し、摩擦材混合品を得た。続いて該摩擦材混合品を室温、圧力２０ＭＰａで予備成形した後、温度１５０℃、圧力４０ＭＰａで加熱加圧成形し、次いで温度２５０℃、２時間熱処理し、摩擦材を得た。
【００１５】
【表１】
【００１６】
なお、上表中、平均粒径については、Ｇａは１２０μｍ、Ｇａ０．５５−Ｚｎ０．４５及びＧａ０．６２−Ｉｎ０．２５−Ｓｎ０．１３は共に１００μｍとなるように各々の試薬（平均粒径：２〜３ｍｍ）を凍結粉砕機により粉砕し、調整した。
得られた摩擦材の性能を以下の実車試験条件及び試験方法により評価した。
（実車試験条件）
車種：３０００ｃｃ級後輪駆動自動車
車両重量：２１１０ｋｇ
対象ブレーキ：フロント
パッド：上記作製材質
ディスクロータ：鋳鉄ＦＣ２００相当
ロータサイズ：φ２９６×２８Ｖ
ホイルシリンダ径：４４．４ｍｍの２ｐｏｔ
タイヤ有効半径：３４３ｍｍ
（試験方法）
ＪＡＳＯ Ｃ ４０６−２０００の摺り合わせに準じる当たり付けを実施してから、一晩放置して、モーニングエフェクトによる鳴き試験を行った。なお鳴きの評価は、上記の自動車をそれぞれゆっくり発進させ初速５ｋｍ／ｈから０．９８ｍ／ｓ２の減速度でブレーキを踏んだとき発生する鳴きの音圧を騒音計で測定した。この手順を１０回繰り返した。なお騒音レベルはピーク値、Ａ特性にて読んだ。その結果、実施例１〜３は鳴きのクリープグローン音圧が小さく、ブレーキ回数が増すと発生頻度が小さくなるのに対して、比較例は同音圧が最大９０ｄＢと高い値であり、１０回制動しても鳴き発生が止まらなかった。以上の詳細は、図１に示す通りである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦材に関するものであり、特に乗用車、荷物車両、産業機械などに用いられる摩擦材に関するものであり、より具体的には前記の用途に使用されるブレーキパッド、ブレーキライニング等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般にブレーキ装置において発生する、鳴き、異音といったＮＶ現象を抑制するために、キャリパーの固有値変更、ロータ形状の変更といったメカ対策やブレーキパッド形状の改善や摩擦材の配合内容、製造条件の検討による改良が行われている。
ところで、朝方等の低温時や高湿時に車両の運転を開始した初期のブレーキ操作時に効きが異常に上昇するモーニングエフェクトの発生が以前より問題になっている。摩擦界面に水分が存在することによる吸着現象が原因と考えられるが、根本的なメカニズムは分かっていないのが現状である。
従来、本問題を解決するため、例えば、特許文献１〜３のように撥水材或いは撥水材を被覆した材料を配合することで摩擦界面に存在する水分の量を抑制する方法や、特許文献４のように摩擦面の凹部へ水分を貯める方法等がある。
なお、特許文献５では、摩擦ライニングの腐食防止を目的として、アルミニウム−亜鉛合金を含むことが開示されている。この合金の陽極電極中に金属Ｇａが０．０２〜０．２５％含まれているが、それがモーニングエフェクトに有効である旨の記載はない。
以上のような従来技術では、全ての状況においてモーニングエフェクトに対して必ずしも十分に対処できているとは言えず、その改善が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−４０３８０号公報
【特許文献２】特開２０００−５３９４５号公報
【特許文献３】特開２０００−２０４３５１号公報
【特許文献４】特開平１０−８０３５号公報
【特許文献５】特表２００２−５１９４４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、モーニングエフェクトなど摩擦面が冷えた状態から発生する鳴き現象を抑制した摩擦材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、以下の通りである。
１）繊維基材、結合材及び摩擦調整材等を含む摩擦材であって、金属Ｇａ及びＧａ合金の少なくとも何れかを摩擦材全体に対して５〜１０体積％含むことを特徴とする摩擦材。
２）前記Ｇａ合金として、Ｉｎ、Ｓｎ、及びＺｎのうち少なくとも１種以上を含む１）に記載の摩擦材。
３）金属Ｇａ及びＧａ合金の平均粒径が２０〜２０００μｍである１）又は２）に記載の摩擦材。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、朝方等の低温時や高湿時に車両の運転を開始した場合、初期のブレーキ操作時に効きが異常に上昇して鳴き現象が発生するモーニングエフェクトを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例及び比較例の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明は、金属ＧａまたはＧａ合金、あるいはその両者を用いる。
Ｇａ合金としては、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎの合金が好ましい。
Ｇａ合金は、組成が同じものを単独でも組成が異なるものを２種以上組み合わせて用いることができる。また、更に金属Ｇａと併用してもよいことは上記のとおりである。
本発明で用いる金属ＧａまたはＧａ合金は摩擦材全体に対して０．５〜１０体積％、好ましくは１〜５体積％含み、本発明の効果を有効に発揮することができる。０．５体積％未満の場合、潤滑の効果が少なくモーニングエフェクトによる鳴きを抑制することが出来ない。１０体積％を超える場合、Ｇａの腐食性によって製造時の熱型が腐食し易くなり型交換のサイクルが早くなる。
本発明で用いる金属ＧａまたはＧａ合金の平均粒径は、２０〜２０００μｍが好ましく、５０〜２００μｍが更に好ましく、本発明の効果の発揮に寄与することができる。２０μｍ未満の場合は、常温付近に融点がある関係上、微粒化するために凍結粉砕だけでなく、より複雑なプロセスが必要であり、コストアップともなる。２０００μｍを超えると分散性が悪くなり、摩擦面の局所的な潤滑となってしまうため、鳴き抑制の効果が低くなる。
この平均粒径は、レーザー回折式粒度分布計により測定される値である。
【０００９】
本発明に用いる摩擦調整材として、例えば、アルミナ、シリカ、マグネシア、ジルコニア、酸化クロム、二酸化モリブデン等の金属酸化物、合成ゴム、カシュー樹脂等の有機物、銅、アルミニウム、亜鉛等の金属、バーミキュライト、マイカ等の鉱物、炭酸カルシウム等の塩、黒鉛を挙げることができ、単独または２種以上組み合わせて用いることができる。これらは、粉体等で用いられ、粒径等は種々選定される。摩擦調整材は、摩擦材全体に対して、通常、４５〜８５体積％、好ましくは５５〜７０体積％用いられる。
【００１０】
本発明に用いられる繊維基材としては、有機系でも無機系でもよく、例えば、有機系としては、芳香族ポリアミド（アラミド）繊維、ポリアクリル系繊維等が挙げられ、無機系としては、銅、スチール等の金属繊維、チタン酸カリウム繊維、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系セラミック繊維、ガラス繊維、カーボン繊維、ロックウール等が挙げられ、各々単独、または２種以上組み合わせて用いられる。繊維基材は、摩擦材全体に対して通常、５〜３５体積％、好ましくは１５〜３０体積％用いられる。
【００１１】
本発明に用いられる結合材としては、フェノール樹脂（ストレートフェノール樹脂、ゴム等による各種変性フェノール樹脂を含む）、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等の熱硬化性樹脂を挙げることができる。結合材は、摩擦材全体に対して、通常、５〜２５体積％、好ましくは１０〜２０体積％用いられる。
【００１２】
本発明の摩擦材を製造するには、上記各成分を配合し、その配合物を通常の製法に従って予備成形し、熱成形、加熱、研磨等の処理を施すことにより製造することができる。
上記摩擦材を備えたブレーキパッドは、板金プレスにより所定の形状に成形され、脱脂処理及びプライマー処理が施され、そして接着剤が塗布されたプレッシャプレートと、摩擦材の予備成形体とを、熱成形工程において所定の温度及び圧力で熱成形して両部材を一体に固着し、アフタキュアを行い、最終的に仕上げ処理を施す工程により製造することができる。
【実施例】
【００１３】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００１４】
実施例１〜３及び比較例１〜２
表１に示す摩擦材の原材料（体積％）をミキサーにて均一に攪拌、混合し、摩擦材混合品を得た。続いて該摩擦材混合品を室温、圧力２０ＭＰａで予備成形した後、温度１５０℃、圧力４０ＭＰａで加熱加圧成形し、次いで温度２５０℃、２時間熱処理し、摩擦材を得た。
【００１５】
【表１】
【００１６】
なお、上表中、平均粒径については、Ｇａは１２０μｍ、Ｇａ０．５５−Ｚｎ０．４５及びＧａ０．６２−Ｉｎ０．２５−Ｓｎ０．１３は共に１００μｍとなるように各々の試薬（平均粒径：２〜３ｍｍ）を凍結粉砕機により粉砕し、調整した。
得られた摩擦材の性能を以下の実車試験条件及び試験方法により評価した。
（実車試験条件）
車種：３０００ｃｃ級後輪駆動自動車
車両重量：２１１０ｋｇ
対象ブレーキ：フロント
パッド：上記作製材質
ディスクロータ：鋳鉄ＦＣ２００相当
ロータサイズ：φ２９６×２８Ｖ
ホイルシリンダ径：４４．４ｍｍの２ｐｏｔ
タイヤ有効半径：３４３ｍｍ
（試験方法）
ＪＡＳＯ Ｃ ４０６−２０００の摺り合わせに準じる当たり付けを実施してから、一晩放置して、モーニングエフェクトによる鳴き試験を行った。なお鳴きの評価は、上記の自動車をそれぞれゆっくり発進させ初速５ｋｍ／ｈから０．９８ｍ／ｓ２の減速度でブレーキを踏んだとき発生する鳴きの音圧を騒音計で測定した。この手順を１０回繰り返した。なお騒音レベルはピーク値、Ａ特性にて読んだ。その結果、実施例１〜３は鳴きのクリープグローン音圧が小さく、ブレーキ回数が増すと発生頻度が小さくなるのに対して、比較例は同音圧が最大９０ｄＢと高い値であり、１０回制動しても鳴き発生が止まらなかった。以上の詳細は、図１に示す通りである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維基材、結合材及び摩擦調整材等を含む摩擦材であって、金属Ｇａ及びＧａ合金の少なくとも何れかを摩擦材全体に対して０．５〜１０体積％含むことを特徴とする摩擦材。
【請求項２】
前記Ｇａ合金として、Ｉｎ、Ｓｎ、及びＺｎのうち少なくとも１種以上を含む請求項１に記載の摩擦材。
【請求項３】
金属Ｇａ及びＧａ合金の平均粒径が２０〜２０００μｍである請求項１又は２に記載の摩擦材。
【請求項１】
繊維基材、結合材及び摩擦調整材等を含む摩擦材であって、金属Ｇａ及びＧａ合金の少なくとも何れかを摩擦材全体に対して０．５〜１０体積％含むことを特徴とする摩擦材。
【請求項２】
前記Ｇａ合金として、Ｉｎ、Ｓｎ、及びＺｎのうち少なくとも１種以上を含む請求項１に記載の摩擦材。
【請求項３】
金属Ｇａ及びＧａ合金の平均粒径が２０〜２０００μｍである請求項１又は２に記載の摩擦材。
【図１】
【公開番号】特開２０１０−１６３５１５（Ｐ２０１０−１６３５１５Ａ）
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５７０７（Ｐ２００９−５７０７）
【出願日】平成２１年１月１４日（２００９．１．１４）
【出願人】（００００００５１６）曙ブレーキ工業株式会社 (621)
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月１４日（２００９．１．１４）
【出願人】（００００００５１６）曙ブレーキ工業株式会社 (621)
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