特許 7024968 無焼成セラミックス摩擦材、ブレーキパッド及び無焼成セラミックス摩擦材の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-02-15

(45)【発行日】2022-02-24

(54)【発明の名称】無焼成セラミックス摩擦材、ブレーキパッド及び無焼成セラミックス摩擦材の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C09K 3/14 20060101AFI20220216BHJP

   F16D 69/00 20060101ALI20220216BHJP

   F16D 69/02 20060101ALI20220216BHJP

【ＦＩ】

C09K3/14 520C

C09K3/14 530C

F16D69/00 R

F16D69/02 B

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2018065939

(22)【出願日】2018-03-29

(65)【公開番号】P2019172928

(43)【公開日】2019-10-10

【審査請求日】2020-12-10

(73)【特許権者】

【識別番号】301065892

【氏名又は名称】株式会社アドヴィックス

(73)【特許権者】

【識別番号】304021277

【氏名又は名称】国立大学法人 名古屋工業大学

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】八木橋 将

(72)【発明者】

【氏名】尾畑 聡史

(72)【発明者】

【氏名】西澤 幸男

(72)【発明者】

【氏名】杉本 考司

(72)【発明者】

【氏名】藤 正督

【審査官】中野 孝一

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－２３９４３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２０３１０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２０３１０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－３１１２７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２８１０６０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０９Ｋ３／１４

Ｆ１６Ｄ６９／００－６９／０４

Ｃ０８Ｊ５／００－５／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の金属カチオンを含む接着剤層を介して、ケイ酸及びケイ酸塩の少なくともいずれか一方により構成されたセラミックス粒子が互いに接着されて固化されたマトリックスと、
前記マトリックスに保持された研削材と、
を備えた無焼成セラミックス摩擦材。

【請求項2】

前記金属カチオンとして、Ａｌイオン、Ｔｉイオン、Ｆｅイオンのうち少なくともいずれかを含む、
請求項１記載の無焼成セラミックス摩擦材。

【請求項3】

前記マトリックスに保持された摩擦材組成物としての繊維基材であるアラミド繊維を備えた、
請求項１または請求項２記載の無焼成セラミックス摩擦材。

【請求項4】

請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の無焼成セラミックス摩擦材により構成されたライニングと、
前記ライニングを保持する裏板と、
を備えたブレーキパッド。

【請求項5】

ケイ酸及びケイ酸塩の少なくともいずれか一方により構成されたセラミックス粒子を少なくとも表面をメカノケミカル処理により活性化する摩砕過程と、
前記表面が活性化された前記セラミックス粒子に、金属カチオンを形成可能な金属原子を含み少なくとも表面が活性化された表面活性金属酸化物粒子及び摩擦材組成物を混合する混合過程と、
前記セラミックス粒子、表面活性金属酸化物粒子及び前記摩擦材組成物の混合物にアルカリ溶液を加えて混練してセラミックゲルを生成する混練過程と、
前記セラミックゲルから脱泡しつつ成形を行いセラミックス仮成形体を得る脱泡過程と、
前記セラミックス仮成形体を２００℃以下の所定温度で固化及び乾燥を行って無焼成セラミックス摩擦材とする固化・乾燥過程と、
を備えた無焼成セラミックス摩擦材の製造方法。

【請求項6】

前記金属原子は、Ａｌ原子、Ｔｉ原子あるいはＦｅ原子のうち少なくともいずれかを含む、
請求項５記載の無焼成セラミックス摩擦材の製造方法。

【請求項7】

前記セラミックス粒子は、シリカ粒子であり、
前記表面活性酸化金属粒子は、表面活性アルミナであり、
前記混合過程において、前記シリカ粒子に対して、前記表面活性アルミナを２．０～３．５ｖｏｌ％添加する、
請求項５又は請求項６記載の無焼成セラミックス摩擦材の製造方法。

【請求項8】

前記固化・乾燥過程は、前記セラミックス仮成形体を恒温炉で第１の温度で第１の所定時間乾燥し、さらに前記第１の温度より高い第２の温度で前記第１の所定時間より長い第２の所定時間乾燥を行う、
請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の無焼成セラミックス摩擦材の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、無焼成セラミックス摩擦材、ブレーキパッド及び無焼成セラミックス摩擦材の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ディスクロータと接触するライニングと、ライニングが固定された裏板と、を備えたブレーキパッドが知られている（例えば、特許文献１，２）。
この種のブレーキパッドとしては、摩擦材にセラミックスを用いたものが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平１１－３１１２７２号公報

【文献】特開２００８－２８１０６０号公報

【文献】特開２００８－２３９４３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、高温焼成が不要であり、固化の制御が容易で機械的な強度及び寸法精度の優れた無焼成セラミックス固化体が提案されている（特許文献３参照）。
このような無焼成セラミックス固化体は、製造時のエネルギー消費が少なく、環境にも優しいが、これをブレーキパッドに適用しようとした場合に、潤滑剤及び研削材を含む摩擦材原料を単純に混合した場合には、強度が低く、摩擦材中に研削材が保持されずに脱落し、所望の摩擦特性が得られないという不具合があった。

【0005】

そこで、本発明は、無焼成セラミックスを用いてブレーキパッドを形成するに際し、十分な強度を有し、所望の摩擦特性を得ることができる無焼成セラミックス摩擦材、ブレーキパッド及び無焼成セラミックス摩擦材の製造方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態の無焼成セラミックス摩擦材は、金属カチオンを含む接着剤層を介して、ケイ酸及びケイ酸塩の少なくともいずれか一方により構成されたセラミックス粒子が互いに接着されて固化されたマトリックスと、前記マトリックスに保持された研削材と、を備えている。
この構成によれば、無焼成セラミックス摩擦材を用いてブレーキパッドを形成するに際し、十分な強度を有し、所望の摩擦特性を得ることができる。

【0007】

上記構成において、金属カチオンとしてＡｌイオン、Ｔｉイオン、Ｆｅイオンのうち少なくともいずれかを含むようにしてもよい。
この構成によれば、ケイ酸及びケイ酸塩の少なくともいずれか一方により構成されたセラミックス粒子を互いに確実に接着でき、十分な強度を有し、所望の摩擦特性を含む所望の性能を有するライニング（あるいはブレーキパッド）を形成することができる。

【0008】

上記構成において、マトリックスに保持された摩擦材組成物としての繊維基材であるアラミド繊維を備えるようにしてもよい。
この構成によれば、より強度を増すことができ、耐久性を向上することができる。

【0009】

実施形態のブレーキパッドは、上述したいずれかの無焼成セラミックス摩擦材により構成されたライニングと、ライニングを保持する裏板と、を備えている。
この構成によれば、十分な強度を有し、所望の摩擦特性を有するライニングを備えたブレーキパッド（あるいはライニングとして機能するブレーキパッド）を容易に得ることができる。

【0010】

実施形態の無焼成セラミックス摩擦材の製造方法は、ケイ酸及びケイ酸塩の少なくともいずれか一方により構成されたセラミックス粒子を少なくとも表面をメカノケミカル処理により活性化する摩砕過程と、表面が活性化されたセラミックス粒子に、金属カチオンを形成可能な金属原子を含み少なくとも表面が活性化された表面活性金属酸化物粒子及び摩擦材組成物を混合する混合過程と、セラミックス粒子、表面活性金属酸化物粒子及び前記摩擦材組成物の混合物にアルカリ溶液を加えて混練してセラミックゲルを生成する混練過程と、セラミックゲルから脱泡しつつ成形を行いセラミックス仮成形体を得る脱泡過程と、セラミックス仮成形体を２００℃以下の所定温度で固化及び乾燥を行って無焼成セラミックス摩擦材とする固化・乾燥過程と、を備える。

【0011】

この構成によれば、製造時のエネルギー消費を抑制しつつブレーキパッドを形成するに際し、十分な強度を有し、所望の摩擦特性を得ることができる無焼成セラミックス摩擦材を得ることができる。

【0012】

上記構成において、セラミックス粒子は、シリカ粒子であり、表面活性酸化金属粒子は、表面活性アルミナであり、混合過程において、シリカ粒子に対して、前記表面活性アルミナを１．５０～２．５０ｗｔ％添加するようにしてもよい。

【0013】

この構成によれば、表面活性アルミナを構成しているアルミニウムがアルミニウムイオンとしてシリカ粒子間の接着剤として機能し、十分な強度を有し、所望の摩擦特性を得ることができる無焼成セラミックス摩擦材を得ることができる。

【0014】

上記構成において、固化・乾燥過程は、セラミックス仮成形体を恒温炉で第１の温度で第１の所定時間乾燥し、さらに前記第１の温度より高い第２の温度で第１の所定時間より長い第２の所定時間乾燥を行うようにしてもよい。
この構成によれば、十分な強度を有し、所望の摩擦特性を得ることができる無焼成セラミックス摩擦材を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、実施形態のディスクパッドが適用されるディスクブレーキの模式斜視図である。

【図2】図２は、図１のＡ－Ａ線断面図である。

【図3】図３は、実施形態のブレーキパッドの外観斜視図である。

【図4】図４は、実施形態のライニングの製造工程の説明図である。

【図5】図５は、セラミックス粉体の処理状態の説明図である。

【図6】図６は、実施形態の無焼成セラミックス固化体の概要構成説明図である。

【図7】図７は、表面活性アルミナの添加量と摩擦係数μとの関係を説明する図である。

【図8】図８は、高面圧時の摩擦試験における摩擦係数μの時間的変化を説明する図である。

【図9】図９は、表面活性アルミナの添加量とせん断強度との関係を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

次に図面を参照して本発明の例示的な実施形態について詳細に説明する。
以下に示される実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果（効果）は、一例である。本発明は、以下の実施形態に開示される構成以外によっても実現可能である。また、本発明によれば、構成によって得られる種々の効果（派生的な効果も含む）のうち少なくとも一つを得ることが可能である。

【0017】

図１は、実施形態のディスクパッドが適用されるディスクブレーキの模式斜視図である。
図２は、図１のＡ－Ａ線断面図である。
実施形態のディスクブレーキ１は、車軸ハブ（不図示の回転体）に組み付けられて車輪（不図示）と一体に回転するディスクロータ２と、ディスクロータ２の周縁部を跨いで配置されるキャリパ３と、を備えている。

【0018】

以下の説明においては、ディスクロータ２の軸方向をロータ軸方向、ディスクロータ２の径方向をロータ径方向、ディスクロータ２の周方向をロータ周方向と称するものとする。ロータ周方向は、ロータ径方向と交差する。

【0019】

キャリパ３は、車体に設けられた支持部材に固定されたマウンティング１１と、ロータ軸方向に移動可能にマウンティング１１に支持されたキャリパボディ１２と、ロータ軸方向に移動可能にマウンティング１１に支持された一対のブレーキパッド２０，３０と、を備えている。

【0020】

キャリパボディ１２は、一対のスライドピン１４によってマウンティング１１に対してロータ軸方向に移動可能に取付けられている。キャリパボディ１２は、車体側からディスクロータ２をロータ軸方向に跨いで延出している。キャリパボディ１２は、ロータ軸方向の一方側の端部（図２の左側、基端部）に、ピストン１５（押圧部材）が挿入されるシリンダ部１２ａを有している。キャリパボディ１２は、ロータ軸方向の他方側の端部（図２の右側、先端部）に、一対の爪１２ｂ（押圧部材）を有している。爪１２ｂは、ディスクロータ２のロータ軸方向の他方側に位置され、ロータ軸方向でディスクロータ２に間隔を空けて位置されている。

【0021】

図２に示されるように、ピストン１５は、ディスクロータ２のロータ軸方向の一方側に位置され、ロータ軸方向でディスクロータ２に間隔を空けて位置されている。ピストン１５は、キャリパ３に含まれる。ピストン１５は、液圧によってディスクロータ２に向けて進出して、ディスクロータ２との間に介在したブレーキパッド２０をディスクロータ２に向けて押す。詳細には、ピストン１５は、ブレーキパッド２０側の端部に含まれた押圧部１５ａ（押圧面）を有し、押圧部１５ａによって、ブレーキパッド２０をディスクロータ２に向けて押す。

【0022】

これに伴い、押圧部１５ａの押す力である押圧力の反力によってキャリパボディ１２が移動して、キャリパボディ１２の爪１２ｂが、ディスクロータ２と爪１２ｂとの間に介在したブレーキパッド３０をディスクロータ２に向けて押す。

【0023】

より詳細には、爪１２ｂは、ブレーキパッド３０側の端部に含まれた押圧部１２ｃ（押圧面）を有し、押圧部１２ｃによってブレーキパッド３０をディスクロータ２に向けて押す。すなわち、一対のブレーキパッド２０，３０は、それぞれピストン１５の押圧部１５ａまたは爪１２ｂの押圧部１２ｃによってディスクロータ２に押し付けられる。
また、ブレーキパッド２０，３０の裏板とキャリパボディ１２との間には、シム４０が介在している。

【0024】

次にブレーキパッドの構成について説明する。
この場合において、ブレーキパッド２０及びブレーキパッド３０は、同様の構成であるので、以下においては、ブレーキパッド２０を例として説明する。

【0025】

図３は、実施形態のブレーキパッドの外観斜視図である。
ブレーキパッド２０は、第一面Ｆ１を有した裏板２１と、第一面Ｆ１と接し、厚さ方向の中央に対して第一面Ｆ１と反対側に位置され第一面Ｆ１と略平行な第二面Ｆ２を有したライニング２２と、を備えている。

【0026】

ライニング２２の原料としては、ケイ酸及びケイ酸塩の少なくともいずれか一方により構成されたセラミックス粒子、表面活性アルミナ及び摩擦材が含まれる。
例えば、ライニング２２の原料となるケイ酸及びケイ酸塩の少なくともいずれか一方により構成されたセラミックス粒子としては、少なくとも表面がケイ酸及び／又はケイ酸塩からなることが要件とされる。このようなセラミックス粒子の材料としては、例えば、ベントナイト、カオリナイト、メタカオリン、モンモリロナイト等の粘土鉱物、石英、ムライト等のＳｉＯ_２－Ａｌ_２Ｏ_３系無機質粉体等を用いることができる。
その他、フライアッシュ、キラ、ガラス、ペーパースラッジ、アルミドロス等の廃棄物をセラミックスとして用いることができる。

【0027】

また、表面のみがケイ酸及び／又はケイ酸塩からなるセラミックスとしては、例えば窒化ケイ素、炭化ケイ素、アルミノ珪酸塩（ゼオライト）、サイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）、シリコンオキシナイトライド（ＳｉＯＮ）、シリコンオキシカーバイド（ＳｉＯＣ）等が挙げられる。

【0028】

また、表面活性アルミナは、比較的比表面積が大きいアルミナである。表面活性アルミナは、例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）の水和物ゲルを３００～５００℃で脱水して製造される。水，ガスなどに対して高い吸着能をもつため、吸着剤，乾燥剤，触媒(特に脱水触媒)などに利用される。結晶型はγーアルミナである。

【0029】

また、摩擦材としては、従来の摩擦材組成物をそのまま用いることができる。すなわち、摩擦材組成物として、繊維基材、有機充填材および無機充填材を含む摩擦材組成物を用いることができる。

【0030】

ここで、基材繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、セラミック繊維、ロックウール、アラミド繊維、アクリル繊維等を用いることができる。

【0031】

有機充填材としては、カシューダスト、ゴムダスト等の有機粉末を用いることができる。

【0032】

無機充填材としては、アルミナやジルコニア等の無機粉末粒子、黒鉛、硫化アンチモン、硫化錫等の潤滑剤、銅、アルミニウム、亜鉛等の金属粉末粒子を用いることができる。

【0033】

次にライニングの製造工程について説明する。
図４は、実施形態のライニングの製造工程の説明図である。
ライニング２２の製造工程としては、大別すると、摩砕工程（ステップＳ１１）、混合工程（ステップＳ１２）、混練工程（ステップＳ１３）、脱泡工程（ステップＳ１４）及び固化・乾燥工程（ステップＳ１５）がある。

【0034】

以下、順番に説明する。
＜摩砕工程＞
まず、シリカ（ＳｉＯ２）粉末を摩砕して、メカノケミカル処理により表面が活性化したシリカ粉末を得る（ステップＳ１１）。

【0035】

図５は、セラミックス粉体の処理状態の説明図である。
図５（ａ）は、摩砕工程前の原料のセラミックス粉体５１の説明図である。
摩砕工程前の原料のセラミックス粉体（シリカ粉末）５１は、図５（ａ）に示すように、全体的に結晶性を有する均質な粉末となっている。

【0036】

摩砕工程では、具体的には、セラミックス粉体５１を遊星ボールミルで１５分間摩砕することによって、図５（ｂ）に示すように、表面がメカノケミカル的に非晶質化された非晶質層５２ａを有する活性化セラミックス粉体５２となる。

【0037】

すなわち、活性化セラミックス粉体５２の非晶質層５２ａではセラミックス粉体５１としてのシリカの網目構造が非晶質化した状態（アモルファス状態）とされており、アルカリによって侵食され易い状態となっている。

【0038】

この場合において、理想的には、粒度分布の経時変化がなくなるまで摩砕するのがアルカリ水溶液による溶解も進みやすくなり、得られるセラミックス固化体は緻密で機械的な強度の高いものとなると考えられる。しかしながら、１５分程度遊星ボールミルで摩砕することにより、実効的には十分な状態となると考えられる。

【0039】

以上の説明においては、摩砕工程において、遊星ボールミルを用いていたが、メカノケミカル作用を行うためには、衝撃、摩擦、圧縮、剪断等の各種の力を複合的に作用させることが効果的であり、具体的には、上述した遊星ボールミルの他、ボールミル、振動ミル、媒体攪拌型ミル等の混合装置ボール媒体ミル、ローラーミル、乳鉢等の粉砕機などが挙げられる。また、衝撃、摩擦、圧縮、剪断等の各種の力を全て複合的に作用させる必要はなく、例えば、被粉砕物に対し、主として衝撃、摩砕等の力を作用させることができるジェット粉砕機等も用いることができる。さらに、メカノケミカル作用を行うための装置は、これらに限定されるものではない。

【0040】

＜混合工程＞
次に摩砕工程で表面活性化がなされたシリカ粉末に表面活性アルミナ及び研削材を含む所定の摩擦材組成物を加え（ステップＳ１２）、混合処理を行う（ステップＳ１３）。
この混合処理により、活性化セラミックス粉体５２の表面に活性アルミナを均一に分布させることができる。

【0041】

混合処理は、具体的には、例えば、回転ボールミルにより９００分間混合を行う。
この結果、図５（ｃ）に示すように、活性化セラミックス粉体５２の非晶質層５２ａに活性アルミナが積層した活性アルミナ層５３が薄く形成された活性化セラミックス粉体５２が得られる。

【0042】

＜アルカリ処理工程＞
アルカリ処理工程では、活性アルミナ層５３が形成された活性化セラミックス粉体５２をアルカリ金属水酸化物及び／又はアルカリ土類金属水酸化物を含むアルカリ水溶液を添加し（ステップＳ１４）、混練することとなる（ステップＳ１５）。

【0043】

アルカリ水溶液と活性アルミナ層５３が形成された活性化セラミックス粉体５２との混合及び混練を行うための装置としては、例えば、双腕ニーダー、加圧ニーダー、アイリッヒミキサー、スーパーミキサー、プラネタリーミキサー、バンバリーミキサー、コンティニュアスミキサー、あるいは連続混練機等の公知の装置が挙げられる。

【0044】

さらに混合及び混練段階で不要な気泡を取り除くために真空土練機を用いるようにすることも可能である。固化前に不要な気泡を取り除くことにより、得られるセラミックス固化体の密度及び強度を向上することがより容易となる。

【0045】

このアルカリ処理工程により、活性アルミナ層５３及び非晶質層５２ａは溶解し、脱水縮合され、ゲル状あるいは粘性の高いスラリー状となり、研削材粒子が均一に混じった状態となっている。

【0046】

この場合において、活性アルミナ層５３に含まれるアルミニウムイオン（Ａｌ^３＋）は、負に帯電しやすい非晶質層５２ａに含まれるヒドロキシル基（ＯＨ基）及びシラノール基（Ｓｉ－ＯＨ基）とイオン結合を形成しやすい状態となっていると考えられる。

【0047】

＜脱泡工程＞
以上のアルカリ処理工程においては、大気中で混練がなされるため、活性化セラミックス粉体５２を含むゲル状あるいは粘性の高いスラリー状の物質（以下、活性化セラミックスゲルという。）は、多くの気泡を含んでいる。

【0048】

そこで、脱泡工程においては、アルカリ処理がなされた活性化セラミックス粉体５２を含む活性化セラミックスゲルを成形型に入れ、プレス装置により加圧し、加振装置により加振し、減圧装置により減圧した状態で脱泡処理を行う（ステップＳ１６）。
この結果、最終的に形成されるセラミックス固化体の密度及びマトリックスの強度が向上して、より確実に研削材粒子が保持された状態とすることができる。

【0049】

＜固化・乾燥工程＞
脱泡後の活性化セラミックスゲル中においては、アルミニウムイオンは、負極性となりやすいヒドロキシル基（ＯＨ基）あるいはシラノール基（Ｓｉ－ＯＨ基）に引き寄せられ、活性化セラミックス粉体５２の表面に吸着された状態となる。この吸着状態は、一つのアルミニウムイオンにより複数の活性化セラミックス粉体５２の表面で発生することとなり、ひいては、活性化セラミックス粉体５２同士の結合力を大きくすることとなる。

【0050】

さらに、アルミニウムイオンとヒドロキシル基（ＯＨ基）あるいはシラノール基（Ｓｉ－ＯＨ基）の結合により脱水縮合するに際しては、連鎖重合により活性化セラミックス粉体５２によりマトリックス（母材）が形成され、この強度の高まったマトリックス中に、混合工程において混合した研削材が保持された状態となる。

【0051】

そして、この状態の活性化セラミックスゲルを恒温炉において、第１の温度で第１の所定時間乾燥する第１固化・乾燥工程及び第１の温度より高い第２の温度で第２の所定時間乾燥する第２固化・乾燥工程を経ることで、アルカリ処理工程で溶解した非晶質層５２ａが再析出することにより、図５（ｄ）に示すように、析出層５４ａが生成される。

【0052】

この析出層５４ａの形成時においては、アルミニウムイオンがより流動的に活性化セラミックス粉体５２表面のヒドロキシル基（ＯＨ基）あるいはシラノール基（Ｓｉ－ＯＨ基）とより強固に結合され、活性化セラミックス粉体５２同士の接着剤としての役割を果たす接着剤層５４ｂが形成されて、セラミック固化体の強度が向上することとなる。

【0053】

具体的には、恒温炉で第１の温度＝６０℃で第１の所定時間＝３００分乾燥する第１固化・乾燥工程と、第２の温度＝８０℃で第２の所定時間＝９００分乾燥する第２固化・乾燥工程を経ることで、歪みを増加させることなく、活性化セラミックス粉体５２の周囲のゲルを少量とすることができ、より強度の高いマトリックスを形成することが可能となっている。

【0054】

この場合において、第１固化・乾燥工程における第１の温度及び第２固化・乾燥工程における第２の温度は、原料となるセラミックスの種類やアルカリ水溶液の種類や濃度によって適宜選択すればよいが、第１の温度としては、室温～６０℃の範囲が好ましい。また第２の温度は、室温～２００℃の範囲が好ましい。さらに第２の温度は、第１の温度より高く、第２の所定時間は、第１の所定時間より長い方がより密度の高いマトリックスを得るために好ましい。

【0055】

図６は、実施形態の無焼成セラミックス固化体の概要構成説明図である。
図６においては、理解の容易の為、無焼成セラミックス固化体に研削材のみが含まれた状態を示している。

【0056】

ライニング２２は、無焼成セラミックス固化体を構成しているマトリックス５４ＭＴＸを備えている。
このマトリックス５４ＭＴＸは、上述した析出層５４ａ及び接着剤層５４ｂを有するセラミックス粒子５４Ｘ同士が接着剤層５４ｂを介して互いに接着されて構成されている。

【0057】

そして、マトリックス５４ＭＴＸ内に研削材６０が強固に保持された構成を採っている。
以上の処理の結果得られたこのような構成を有する無焼成セラミックス固化体のマトリックス（母材）５４ＭＴＸは十分な強度（せん断強度として１７Ｍｐａ以上）を有し、確実に研削材６０を保持することが可能となっており、ブレーキパッドとして十分な摩擦係数（例えば、上述の例では、平均摩擦係数Ａｖｅ．μ＝０．４５）を得ることができる。

【0058】

以上の説明においては、表面活性アルミナを用い、マトリックスを構成しているシリカ粒子同士の結合を強固にするためにアルミニウムイオン（Ａｌイオン）を用いる場合を説明したが、表面活性酸化チタンを用い、マトリックスを構成しているシリカ粒子同士の結合を強固にするためにチタニウムイオン（Ｔｉイオン）を用いたり、表面活性酸化鉄を用い、マトリックスを構成しているシリカ粒子同士の結合を強固にするために鉄イオン（Ｆｅイオン）を用いたりすることも可能である。

【0059】

以上の説明においては、ディスクブレーキ１としてフローティング型の場合を例として説明したが、押圧部材としてのピストンが対向配置され、対向配置されたピストンが一対のブレーキパッド用パッド組立体をディスクロータに押し付ける構成の所謂オポースド型（対向ピストン型）であっても同様に適用が可能である。

【0060】

以上の説明のように、本実施形態によれば、非焼成セラミックスを用いて研削材を保持可能なライニングとして構成することで、省エネルギーでライニング、ひいては、ブレーキパッドを製造できるとともに、ブレーキパッドのライニングとして十分な性能を発揮させることが可能となる。

【実施例】

【0061】

以下、本発明を具体化した実施例について、詳細に説明する。
［１］第１実施例
第１実施例では、シリカ粉末を用い、アルカリ水溶液として水酸化カリウム水溶液を用いて、以下の各工程を経てブレーキパッドのライニングとして用いるセラミックス固化体を製造した。

【0062】

＜摩砕工程＞
所定量のシリカ粉末をアルミナ製の容器に入れ、所定数のアルミナボールを投入し、遊星ボールミル装置で１５分間回転させて、活性化セラミックス粉末として、表面が活性化されて非晶質化されたシリカ粉末を得た。

【0063】

＜混合工程＞
摩砕工程で表面が活性化され非晶質化したシリカ粉末、シリカ粉末に対して０．８２ｖｏｌ％の表面活性アルミナ及び他の原料として研削材を含む所定の摩擦組成物をボールミル装置に入れ、９００分混合した。

【0064】

＜アルカリ処理工程＞
次に混合工程において得られた混合粉末に所定濃度（例えば、５０質量％）の水酸化カリウム溶液を原料に対して所定質量％（例えば、６５質量％）加え、５～１０分練り合わせて活性化セラミックスゲルとする。

【0065】

＜脱泡工程＞
得られた活性化セラミックスゲルを成形型に入れ、プレス装置により加圧し、加振装置により加振し、減圧装置により減圧した状態で脱泡処理を行いセラミックス仮成形体を得る。

【0066】

＜固化・乾燥工程＞
得られたセラミックス仮成形体を恒温炉で第１の温度＝６０℃で第１の所定時間＝３００分乾燥し、さらに第２の温度＝８０℃で第２の所定時間＝９００分乾燥し、第１実施例のセラミックス固化体を得た。

【0067】

［２］第２実施例
第２実施例が第１実施例と異なる点は、混合工程においてシリカ粉末に対して１．００ｖｏｌ％の表面活性アルミナを用いた点である。
他の摩砕工程、アルカリ処理工程、脱泡工程及び固化・乾燥工程については、第１実施例と同様である。

【0068】

［３］第３実施例
第３実施例が第１実施例と異なる点は、混合工程においてシリカ粉末に対して２．００ｖｏｌ％の表面活性アルミナを用いた点である。
他の摩砕工程、アルカリ処理工程、脱泡工程及び固化・乾燥工程については、第１実施例と同様である。

【0069】

［４］第４実施例
第４実施例が第１実施例と異なる点は、混合工程においてシリカ粉末に対して３．００ｖｏｌ％の表面活性アルミナを用いた点である。
他の摩砕工程、アルカリ処理工程、脱泡工程及び固化・乾燥工程については、第１実施例と同様である。

【0070】

［５］第５実施例
第５実施例が第１実施例と異なる点は、混合工程においてシリカ粉末に対して４．００ｖｏｌ％の表面活性アルミナを用いた点である。
他の摩砕工程、アルカリ処理工程、脱泡工程及び固化・乾燥工程については、第１実施例と同様である。

【0071】

［６］第６実施例
第６実施例が第１実施例と異なる点は、混合工程においてシリカ粉末に対して４．９３ｖｏｌ％の表面活性アルミナを用いた点である。
他の摩砕工程、アルカリ処理工程、脱泡工程及び固化・乾燥工程については、第１実施例と同様である。

【0072】

［７］第７実施例
第７実施例が第１実施例と異なる点は、混合工程においてシリカ粉末に対して１０．００ｖｏｌ％の表面活性アルミナを用いた点である。
他の摩砕工程、アルカリ処理工程、脱泡工程及び固化・乾燥工程については、第１実施例と同様である。

【0073】

［８］比較例
比較例が第１実施例と異なる点は、表面活性アルミナを添加しなかった点（シリカ粉末に対して０ｖｏｌ％の添加量）であり、他の摩砕工程、アルカリ処理工程、脱泡工程及び固化・乾燥工程については、第１実施例と同様である。

【0074】

まず、成形性について検討する。
上記第１実施例～第７実施例及び比較例について、脱泡工程、固化乾燥工程を経て成形を行ったところ、混合工程においてシリカ粉末に対して４．９３ｖｏｌ％の表面活性アルミナを添加した第６実施例及び混合工程において、シリカ粉末に対して１０．００ｖｏｌ％の表面活性アルミナを添加した第７実施形態については、成形不良が発生した。

【0075】

第６実施例及び第７実施例の成形不良の状態に基づき、成形性については、シリカ粉末に対して０～４．１１ｖｏｌ％の表面活性アルミナを添加することが可能であると推定された。

【0076】

次に得られたセラミック固化体をブレーキパッドのライニングとして用いる場合に必要とされる摩擦係数μについて検討する。
図７は、表面活性アルミナの添加量と摩擦係数μとの関係を説明する図である。
図７は、押しつけ面圧＝８ＭＰａの場合の摩擦係数μであり、必要とされる摩擦係数μ＝０．５２５とした場合、シリカ粉末に対して０．７５ｖｏｌ％～４．１１ｖｏｌ％の表面活性アルミナを添加することが可能であると推定された。

【0077】

さらに必要とされる摩擦係数μ＝０．５３としてシリカ粉末に対して０．９６～３．９７ｖｏｌ％の表面活性アルミナを添加するのがより好ましい。

【0078】

図８は、高面圧時の摩擦試験における摩擦係数μの時間的変化を説明する図である。
図８（ａ）は、第３実施例のデータ、図８（ｂ）は比較例のデータ、図８（ｃ）は、現行の樹脂ライニングのデータである。

【0079】

図８（ａ）に示すように、第３実施例によれば、急激な摩擦係数μの上昇はなく、時間経過に伴う摩擦係数μの推移が安定化していることがわかる。また、平均摩擦係数Ａｖｅ．μについては、０．４５と大きな値を維持していた。

【0080】

また、図８（ｂ）に示すように、比較例によれば、初期段階において、摩擦係数μの値が小さくなっていた。この比較例の初期段階におけるライニングの表面を観察すると摺動痕（縦筋）が多くなっており、セラミック固化体の強度が低く、研削材が脱落することによりディスクロータを捉えにくくなっていたのが原因と考えられた。

【0081】

そしてその後は、研削材の脱落が一段落して摩擦係数μが上昇したものと考えられた。
しかしながら、平均摩擦係数Ａｖｅ．μについては、０．２９と実用上は適さない低い値となっていた。

【0082】

さらに、図８（ｃ）に示すように、現行の樹脂ライニングによれば、第３実施例と同様に、急激な摩擦係数μの上昇はなく、時間経過に伴う摩擦係数μの推移が安定化していることがわかるが、平均摩擦係数Ａｖｅ．μについては、０．３６となっており、制動力が第３実施例と比較して得られないことが分かる。

【0083】

次に得られたセラミック固化体をブレーキパッドのライニングとして用いる場合に必要とされるせん断強度について検討する。
図９は、表面活性アルミナの添加量とせん断強度との関係を説明する図である。
図９に示すように、実施例１～実施例５に対応する表面活性アルミナの添加量範囲では、比較例（＝表面活性アルミナの添加量＝０ｖｏｌ％）と比較して、せん断強度が増しており、特にシリカ粉末に対して２．００ｖｏｌ％の表面活性アルミナを添加した第２実施例及びシリカ粉末に対して３．００ｖｏｌ％の表面活性アルミナを添加した第３実施例のせん断強度がより高いという結果であった。

【0084】

これらを考慮し、必要とされるせん断強度＝１７．０［ＭＰａ］とした場合、シリカ粉末に対して１．３７～３．５６ｖｏｌ％表面活性アルミナを添加することが可能であると推定された。
さらに必要とされるせん断強度＝１８．０［ＭＰａ］としてシリカ粉末に対して２．０５．～３．４２ｖｏｌ％の表面活性アルミナを添加するのがより好ましい。

【0085】

以上の成形性、摩擦係数μ及びせん断強度を総合的に判断すると、セラミック固化体をブレーキパッドのライニングとして用いる場合には、シリカ粉末に対して２．０５．～３．４２ｖｏｌ％の表面活性アルミナを添加して作成したセラミック固化体を用いるのが好ましいことが分かる。

【0086】

以上の説明のように、セラミック固化体をブレーキパッドのライニングとして用いる場合には、シリカ粉末に対して２．０５．～３．４２ｖｏｌ％の表面活性アルミナを添加して作成した場合には、シリカ粉末の粒子同士を表面活性アルミナの添加に起因するアルミニウムイオンによりイオン結合を行わせることで、強固に結合し、得られるマトリックス中に存在する研削材を脱落しにくくして、所望の摩擦係数μを安定して長期にわたって得ることができるとともに、所望のせん断強度を有するライニングを得ることができる。

【0087】

以上の説明においては、表面活性酸化金属粒子として金属カチオンとしてのＡｌ^３＋を形成可能な金属原子としてのＡｌ原子を含む表面活性化アルミナの粒子を例として説明したが、表面活性酸化金属粒子として金属カチオンとしてのＴｉ^４＋を形成可能な金属原子としてのＴｉ原子を含む表面活性化酸化チタン、表面活性酸化金属粒子として金属カチオンとしてのＦｅ^２＋あるいはＦｅ^３＋を形成可能な金属原子としてのＦｅ原子を含む表面活性化酸化鉄等の金属カチオンを形成可能な金属原子を含み少なくとも表面が活性化された表面活性金属酸化物粒子を用いるようにすることも可能である。

【0088】

以上の説明においては、ディスクブレーキに用いられるブレーキパッドのライニングを無焼成セラミックス摩擦材で構成し、裏板でライニングを支持してブレーキパッドとする構成について説明したが、裏板を設けずにブレーキパッドとして形成するようにすることも可能である。

【0089】

以上の説明においては、ディスクブレーキに用いられるライニングあるいはブレーキパッドについて説明したが、ドラムブレーキのブレーキシューを形成するようにすることも可能である。

【符号の説明】

【0090】

１…ディスクブレーキ、２…ディスクロータ、３…キャリパ、１１…マウンティング、１２…キャリパボディ、１２ａ…シリンダ部、１５…ピストン、２０…ブレーキパッド、２１…裏板、２２…ライニング、３０…ブレーキパッド、４０…シム、５１…セラミックス粉体、５２…活性化セラミックス粉体、５２ａ…非晶質層、５３…活性アルミナ層、５４ＭＴＸ…マトリックス（母材）、５４Ｘ…セラミックス粒子、５４ａ…析出層、５４ｂ…接着剤層、６０…研削材。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】