JP2003003155A - 摩擦材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】車両を屋外へ長時間駐車した後の最初の制動時
に発生する鳴き現象を低減することを課題とする。 【解決手段】基材繊維、結合材、摩擦調整剤とを配合形
成してなる摩擦材であって、摩擦材の全体を１００重量
％としたとき、疎水性シリカを０．１〜３重量％含むこ
とを特徴とする。また、この疎水性シリカは、粒径が１
０〜４０ｎｍであることが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等で使用さ
れるブレーキ用の摩擦材に係わり、特に制動時に発生す
る鳴き現象を減少させる摩擦材に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車などの車両に用いられるディスク
ブレーキ用摩擦材は、広範なブレーキ使用条件で安定し
た所定の摩擦係数（μ）が要求される部品である。広範
なブレーキ使用条件には温度、湿度、降雨などの気象要
因、水没、融雪塩などの道路状況や舗装度合などのイン
フラ要因が挙げられるが、このような過酷な環境の中で
常に安定した制動力を発生し、適正な耐久力を持つこと
が要求されるわけである。

【０００３】また、青空駐車場に放置されたり、湿度の
高い環境中に放置された車両には、長時間駐車後の最初
の制動時に発生する鳴きの低減も求められるようになっ
てきた。

【０００４】この長時間駐車後の最初の制動時の鳴き発
生現象は、ディスクブレーキパッドの摩擦界面に大気中
の水分が吸湿されて摩擦界面の性状が変化するため、一
時的に摩擦係数が上昇して発生することが判明してい
る。

【０００５】以前から、この水分の影響を少なくするた
めに種々の方法が試みられている。例えば摩擦材中のト
ータル気孔率を減少させたり、または摩擦材中の気孔径
の分布を小さくしたりする方法である。しかし、これら
の方法では通常使用時の摩擦係数のみならず、特にフェ
ード時のブレーキの利きに悪影響をおよぼすため極端に
気孔を減少させることはできない。また、摩擦材中の気
孔径の分布を小さくする方法であっても水分の吸収は認
められ、長時間駐車後の最初の制動時の鳴きの発生を低
減させることはできない。

【０００６】また、吸湿の多い材料、たとえばアラミド
繊維のコーティングによる防湿処理や樹脂の撥水性付与
といった方法が採られることもある。すなわち、シラン
カップリング剤やシリコンオイルで表面を処理する方法
である。シリコンはアラミド繊維に対する濡れ性が低
く、さらにオイル系の場合には高温下の経時変化でブリ
ードを生じてブレーキの利きが低下するという問題が生
じる。

【０００７】以上のように鳴き発生現象を解決する方法
は未だ確立されていないのが現状である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の事情に
鑑みてなされたもので、長時間駐車後の最初の制動時の
鳴き発生現象を低減することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すでに述べたように、鳴
き発生現象を低減する多くの試みがなされているが、こ
れらはいずれも、パッドのみの吸湿性を改善しようとし
たために、結果として効果がなかったものと考えられ
る。通常ロータ摩擦面にはパッドの一部がロータ摩擦面
表面に転移して付着した転移膜が形成されるため、パッ
ドとロータの両者を耐吸湿化しなければ効果を発揮しで
きないものと考える。

【００１０】本発明の摩擦材は、基材繊維、結合材、摩
擦調整剤とを配合形成してなる摩擦材であって、摩擦材
の全体を１００重量％としたとき、疎水性シリカを０．
１〜３重量％含むことを特徴とする。また、この疎水性
シリカは、粒径が１０〜４０ｎｍであることが望まし
い。

【００１１】すなわち、パッド作製時に疎水性シリカを
内添することにより、パッドの吸湿性を抑えるのみなら
ず、ロータ摩擦面に形成される転移皮膜の吸湿をも防ぐ
効果があり、他の摩擦特性を維持したまま長時間駐車後
の最初の制動時の鳴き発生現象を低減することができ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の摩擦材は、基材繊維、結
合材、摩擦調整剤とを配合形成してなる摩擦材であっ
て、摩擦材の全体を１００重量％としたとき、疎水性シ
リカを０．１〜３重量％含むことを特徴とする。疎水性
シリカが０．１重量％以下では十分な効果が得られず、
また３重量％を超えると均一に混合することが困難とな
る。また、疎水性シリカは、粒径が１０〜４０ｎｍであ
ることが望ましい。この粒径が１０ｎｍ以下では二次凝
集しやすくなり、一方、４０ｎｍより大きいとロータへ
の皮膜形成性が劣るからである。

【００１３】一般に疎水性化合物としては、シリコン系
およびフッ素系のオイル、ゴム、樹脂や界面活性剤など
が考えられる。しかし、これらのものは耐熱性が劣るた
め摩擦材の添加物としては疎水性シリカが望ましい。

【００１４】本発明に用いられる摩擦材は基材繊維、結
合材、摩擦調整剤、充填剤とを配合成形してなる。基材
繊維としては従来の摩擦材に用いられるものが使用でき
る。例えば、ロックウール、ガラス繊維、シリケート繊
維、アルミナ繊維、カーボン繊維、チタン酸カリウム繊
維、シリケート繊維、スチール繊維、銅繊維、真鍮繊
維、青銅繊維などの金属繊維、麻、木綿、アラミド繊
維、フェノール繊維などの有機繊維を用いることができ
る。基材繊維としては特にアラミド繊維を用いるのが好
ましい。また、アラミド繊維に他の基材繊維を配合して
もよい。

【００１５】結合材は、従来の摩擦材に用いられるもの
が使用できる。例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹
脂、ポリイミド樹脂などの樹脂を挙げることができる。

【００１６】摩擦調整剤としては疎水性シリカ以外に、
硬質無機物、潤滑剤、有機ダスト、金属粉などが用いら
れ、硬質無機物としては金属酸化物の酸化鉄、アルミ
ナ、セラミックスの酸化ジルコニウム、ケイ酸ジルコニ
ウム、酸化マグネシウム、シリカなどがあげられる。潤
滑剤としては、例えば、グラファイト、金属硫化物の二
硫化モリブデン、三硫化アンチモンなどが、充填剤とし
ては、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、消石灰、マイ
カ、カオリン、タルク等があげられる。

【００１７】配合割合は、基材繊維は１０〜３０体積％
が好ましく、より好ましくは１５〜２５体積％であり、
結合材は１０〜３０体積％が好ましく、より好ましくは
１５〜２０体積％であり、硬質無機物は１〜１０体積％
が好ましく、より好ましくは３〜８体積％で、潤滑剤は
５〜１５体積％が好ましく、より好ましくは８〜１３体
積％であり、金属粉は１〜１０体積％が好ましく、より
好ましくは２〜６体積％であり、充填剤は０〜４０体積
％の範囲とする。

【００１８】本実施形態の摩擦材は、通常の摩擦材の製
造方法により作製される。たとえば、基材繊維、結合
材、及び摩擦調整剤等の原料を所定の割合で充分に混合
した摩擦材用組成物を加圧熱成形により所定の形状に成
形した後に、さらに熱処理を行う方法により作製するこ
とができる。

【００１９】以下試験例により具体的に説明する。 （摩擦材の作製） （試料１）基材繊維としてアラミド繊維１２体積％、無
機繊維としてチタン酸カリウム１３体積％、結合材とし
てフェノール樹脂２０体積％、摩擦調整剤としては硬質
無機物であるケイ酸ジルコニウム３体積％、潤滑剤とし
てのグラファイト１０体積％有機ダストとしてカシュー
ダスト１８体積％、銅粉６体積％および充填剤としては
硫酸バリウム１８体積％からなる混合物全体を１００重
量％として、疎水性シリカとしては、タラノックスＴＭ
＃５００を０．５重量％添加してミキサーで２〜５分間
混合して、摩擦材組成物を得た。

【００２０】この組成物を面圧３０Ｍｐａ、温度１６０
℃で５分間加圧成形した。成形後に２２０℃×８時間の
加熱処理を行って摩擦材を作製した。 （試料２）試料１の配合組成において、疎水性シリカの
添加量を１．０重量％とした以外は試料１と同様の組成
と条件で摩擦材を作製した。 （試料３）試料１の配合組成において、疎水性シリカを
タラノックスＴＭ＃５００からＡＥＲＯＳＩＬ Ｒ９７
２に替えて添加量を０．１重量％とした他は試料１と同
様の組成と条件で摩擦材を作製した。 （試料４）試料３の配合組成において、疎水性シリカの
添加量を０．５重量％とした以外は試料３と同様の組成
と条件で摩擦材を作製した。 （試料５）試料１の配合組成において、疎水性シリカを
添加しない他は試料１と同様の組成と条件で摩擦材を作
製した。 （試料６）試料３の配合組成において、疎水性シリカの
添加量を１．５重量％とした以外は試料３と同様の組成
と条件で摩擦材を作製した。 （試料７）試料３の配合組成において、疎水性シリカの
添加量を０．０５重量％とした以外は試料３と同様の組
成と条件で摩擦材を作製した。 （摩擦材の評価）以上のようにして得られた各摩擦材に
ついて、吸湿性、摩擦係数上昇値およびロータ摩擦面の
撥水性を測定して評価した。

【００２１】吸湿性αは、Ｗ₀；摩擦材の乾燥重量（ｋ
ｇ）、Ｗ₁；摩擦材を温度３０℃×湿度８０％の雰囲気
中に２４時間放置後の重量（ｋｇ）としたとき α＝（Ｗ₁−Ｗ₀）／Ｗ₀×１００％ にて評価した。

【００２２】摩擦係数の評価には慣性式摩擦摩耗試験機
を使用し、回転側ディスクはＦＣ２００で表面粗さ２．
０Ｚ以下に仕上げたものを使用した。ブレーキは液圧シ
リンダ径５１mmのごく一般的なピンスライド式浮動型デ
ィスクブレーキを装備し、慣性モーメント５．０ｋｇ・
ｍ・ｓ²を負荷して、タイヤ半径０．３ｍの乗用車をシ
ミュレートしてＪＡＳＯ−Ｃ４０６−８２に準拠してす
りあわせを行った。

【００２３】次に車両速度２０ｋｍ／ｈから制動液圧１
０ｋｇ／cm²を入力し、停止するまでの放置前摩擦係数
μａを３回記録した。試料を慣性式摩擦摩耗試験機に装
着したまま、温度３０℃×湿度８０％の雰囲気中に４時
間放置した後、再度、放置前摩擦係数μａと同一のテス
トコードで放置後摩擦係数μｂを３回計測した。摩擦係
数上昇値Δμは、μｂ１〜３の平均値からμａ１〜３の
平均値を減じた値とした。また、鳴きの測定は周波数分
析器にて一定の周波数及び音圧を超えたものを鳴きとし
た。

【００２４】ダイナモ試験後ロータ摩擦面への水分の吸
・脱着挙動を次の方法で測定した。まずロータから、縦
２０mm×横２０mm×厚さ２０mm（ここで厚さはディスク
ロータの厚さである）の試料を切りだす。次にプレート
電子クーラー（ペルチェ素子タイプ）と温調コントロー
ラにより、試料を温度コントロールして、摩擦面への水
分の吸・脱着をＦＴ−ＩＲで測定した。試料の裏面は予
め＃２００のサンドペーパで研磨して、プレート電子ク
ーラーに対する接触性を一定とした。試料を２０℃から
雰囲気中（２２℃・５４％）の水分が結露する１１℃ま
で冷却し、その後加熱よって２０℃まで戻した。この操
作を１サイクル（２０℃→１１℃→２０℃）として、連
続２回繰返し、この間に一定温度間隔（２０℃〜１６
℃：１℃間隔、１６℃〜１１℃：０．５℃間隔）で試料
表面のＩＲスペクトルを反射法（入射角７０゜高感度反
射条件）で測定し、水分の吸着・結露・脱着に至る過程
を観察した。水分の吸・脱着挙動については、６９４cm
^-1の吸光度に着目した。 （結果）上記の性能評価結果を表１に示す。

【００２５】表１で試料１〜４は添加量やメーカは異な
るものの疎水性シリカが添加されている。したがって、
疎水性シリカが全く添加されていない試料５に比べてい
ずれもパッド吸湿性は１．０％以下であり、またΔμは
０．１以下となっており、放置後の鳴きも発生していな
い。

【００２６】試料１、２および試料３、４は疎水性シリ
カのメーカによる違いを表している。（ここで、タラノ
ックスＴＭ＃５００の平均粒径は７ｎｍであり、ＡＥＲ
ＯＳＩＬ Ｒ９７２の平均粒径は１０ｎｍであった。）
両グループともに添加の効果は認められるが、パッド吸
湿性や摩擦係数上昇値Δμの値を詳細に検討すると、Ａ
ＥＲＯＳＩＬ Ｒ９７２の方がタラノックスＴＭ＃５０
０よりも効果は大きいと判断される。

【００２７】試料６は疎水性シリカＡＥＲＯＳＩＬ Ｒ
９７２を１．５重量％添加したものであり、パッド吸湿
性は０．４％、Δμも０．０２と全ての試料で最も低い
結果が得られている。しかし、摩擦材の製作に当って添
加した疎水性シリカの分散が悪く、均一な組成物が得ら
れなかった。

【００２８】試料７は疎水性シリカを０．０５重量％添
加したものである。パッド吸湿性は１．２％また、Δμ
も０．１９と試料５に次いで高い値となり、放置後の鳴
きも改善されなかった。

【００２９】以上の結果からパッド組成物へ疎水性シリ
コンを添加することによって、摩擦材の吸湿性を抑える
とともに摩擦係数の変化も小さくでき、ロータ摩擦面に
形成されるパッドの転移膜についても吸湿性を抑制で
き、鳴き発生現象を軽減できることが分った。

【００３０】

【発明の効果】本発明の摩擦材は、疎水性シリカを０．
１〜３重量％添加することによりパッドへの吸湿を抑
え、車両を長時間放置した後の最初の制動時に発生する
鳴きの現象を減少することができる。

【００３１】

【表１】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小谷 直樹 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内 (72)発明者 山田 佳秀 愛知県西加茂郡藤岡町大字飯野字大川ヶ原 1141番地１ アイシン化工株式会社内 (72)発明者 川出 恒久 愛知県西加茂郡藤岡町大字飯野字大川ヶ原 1141番地１ アイシン化工株式会社内 Ｆターム(参考） 3J058 AA62 BA21 CA42 FA01 GA04 GA07 GA19 GA23 GA24 GA29 GA32 GA33 GA34 GA35 GA37 GA39 GA43 GA45 GA55 GA57 GA73 GA92

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基材繊維、結合材、摩擦調整剤とを含む摩
   擦材において、摩擦調整剤として疎水性シリカを含有す
   ることを特徴とする摩擦材。
2. 【請求項２】前記摩擦材を１００重量％としたとき、前
   記疎水性シリカは０．１〜３重量％含む請求項１に記載
   の摩擦材。
3. 【請求項３】前記疎水性シリカは、粒径が１０〜４０ｎ
   ｍである請求項１または２に記載の摩擦材。