特許 7043930 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】2022-03-22

(45)【発行日】2022-03-30

(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 20060101AFI20220323BHJP

   F16D 69/00 20060101ALI20220323BHJP

   F16D 69/02 20060101ALI20220323BHJP

【ＦＩ】

C09K3/14 520C

C09K3/14 520L

F16D69/00 R

F16D69/02 B

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2018065959

(22)【出願日】2018-03-29

(65)【公開番号】P2019172929

(43)【公開日】2019-10-10

【審査請求日】2021-02-08

(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

(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】西澤 幸男

(72)【発明者】

【氏名】青木 勇祐

【審査官】中野 孝一

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－２０３１０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２０３１０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２３９４３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－２０９１１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０１５０９５３１（ＣＮ，Ａ）

【文献】山川智弘 他，メカノケミカル処理したセラミック粉体を利用した無焼成セラミックスの作製，日本セラミックス協会秋季シンポジウム講演予稿集，社団法人 日本セラミックス協会，2007年09月12日，Vol.20th，p.17

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０９Ｋ３／１４

Ｆ１６Ｄ６９

Ｃ０４Ｂ３５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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粒子であり、かつ、空気動力学径２．５μｍ以下の粒子を５０％以下の捕集効率で分級して残ったセラミックス粒子を接着剤層を介して互いに接着させて固化したマトリックスと、
摩擦材組成物と、
を備えた無焼成セラミックス摩擦材。

【請求項2】

前記セラミックス粒子は、空気動力学径７．０μｍ以下の粒子を５０％の捕集効率で捕集されたセラミックス粒子である、
請求項１記載の無焼成セラミックス摩擦材。

【請求項3】

前記接着剤層は、金属カチオンを含むことを特徴とする
請求項１又は請求項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、空気動力学径２．５μｍ以下の粒子を５０％以下の捕集効率で分級して取り除く分級過程と、
前記分級により残った前記セラミックス粒子の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】

この種のブレーキパッドでは、ディスクロータとライニングとの摩擦によって摩耗粉が生じるが、当該摩耗粉の粒子サイズが小さいと大気中に飛散してしまう虞が生じる。
そこで、本発明は、ディスクロータとライニングとの摩擦によって生じる摩耗粉の大気中への飛散を抑制す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】

【0005】

実施形態の無焼成セラミックス摩擦材は、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粒子であり、かつ、空気動力学径２．５μｍ以下の粒子を５０％以下の捕集効率で分級して残ったセラミックス粒子を接着剤層を介して互いに接着させて固化したマトリックスと、摩擦材組成物と、を備える。
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とともに、摩耗粉の大気中への飛散を抑制することができる。

【0006】

上記構成において、セラミックス粒子は、空気動力学径７．０μｍ以下の粒子を５０％の捕集効率で捕集されたセラミックス粒子であるようにしてもよい。
この構成によれば、捕集されたシリカ粉末中には、いわゆるＰＭ２．５に相当する粒子径の粒子は実効的に含まれていない状態となり、より確実に、摩耗粉の大気中への飛散を抑制することができる。

【0007】

上記構成において、接着層は、金属カチオン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】

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とともに、摩耗粉の大気中への飛散を抑制することができるライニングを備えたブレーキパッドを容易に得ることができる。

【0009】

また、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、空気動力学径２．５μｍ以下の粒子を５０％以下の捕集効率で分級して取り除く分級過程と、分級により残ったセラミックス粒子の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前記セラミックス粒子に摩擦材組成物を混合する混合過程と、セラミックス粒子及び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、を備える。

【0010】

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とともに、摩耗粉の大気中への飛散を抑制す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。

【0011】

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】

【0012】

【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、シリカ粉末の捕集効率の説明図である。

【図6】図６は、セラミックス粉体の処理状態の説明図である。

【図7】図７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8】図８は、実施形態の効果の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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及び結果（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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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又は爪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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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及び摩擦材原料が含まれる。
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。

【0024】

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。

【0025】

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、有機充填材及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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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、分級工程（ステップＳ１０）、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。

【0030】

以下、順番に説明する。
＜分級工程＞
セラミックス粒子としてのシリカ（ＳｉＯ_２）粉末を、空気動力学径２．５μｍ以下の粒子を５０％以下の捕集効率で分級する分級装置で分級する（ステップＳ１０）。

【0031】

図５は、シリカ粉末の捕集効率の説明図である。
これにより、分級装置で捕集されたシリカ粉末（主として空気動力学径２．５μｍ以上の粒子）を原料セラミックス粒子とする。この結果、図５に示すように、原料セラミックス粒子としては、いわゆるＰＭ２．５に相当する粒子径の粒子はほぼ含まれていない状態となっている。

【0032】

さらに、シリカ粉末を空気動力学径７．０μｍ以下の粒子を５０％の捕集効率で分級する分級装置で分級すれば、捕集されたシリカ粉末中には、いわゆるＰＭ２．５に相当する粒子径の粒子は実効的に含まれていない状態となる。

【0033】

＜摩砕工程＞
次にシリカ粉末を摩砕して、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）。
この場合において、セラミックス粒子としてのシリカ粉末に接触可能な部位（例えば、粉砕ボール、乳棒、摩耗板、ロッド等の粉砕部材並びに粉砕用ドラム、乳鉢等の粉砕容器）に金属カチオンを形成可能な金属原子を含む材料が用いられた装置を用いて処理を行うので、よりセラミックス粒子の表面の活性化を図ることができる。

【0034】

図６は、セラミックス粉体の処理状態の説明図である。
図６（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６（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おり、かつ、いわゆるＰＭ２．５に相当する粒子径の粒子はほぼ含まれていない。

【0035】

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６（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活性層５２ａを有する活性化セラミックス粉体５２となる。

【0036】

すなわち、活性化セラミックス粉体５２の非晶質活性層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。
さらに、活性化セラミックス粉体５２の非晶質活性層５２ａには、摩砕工程において摩砕を行うためのボールや容器の材料から金属カチオン（例えば、Ｆｅ、Ｓｉ、Ａｌ等）が混入した状態となっている。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

＜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他の原料として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）。

【0040】

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。

【0041】

＜アルカリ処理工程＞
アルカリ処理工程では、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）。

【0042】

アルカリ水溶液と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。

【0043】

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。

【0044】

このアルカリ処理工程により、非晶質活性層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。

【0045】

この場合において、非晶質活性層５２ａに含まれる鉄イオンＦｅ^２＋、Ｆｅ^３＋、シリカイオンＳｉ^４＋、アルミニウムイオンＡｌ^３＋等の金属カチオンは、負に帯電しやすい非晶質活性層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。

【0046】

＜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。

【0047】

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。

【0048】

＜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、Ｆｅ^２＋、Ｆｅ^３＋、シリカイオンＳｉ^４＋、アルミニウムイオンＡｌ^３＋等の金属カチオンは、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、Ｆｅ^２＋、Ｆｅ^３＋、シリカイオンＳｉ^４＋、アルミニウムイオンＡｌ^３＋等の一つの金属カチ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。

【0049】

さらに、Ｆｅ^２＋、Ｆｅ^３＋、シリカイオンＳｉ^４＋、アルミニウムイオンＡｌ^３＋等の金属カチ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。

【0050】

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活性層５２ａが再析出することにより、図６（ｃ）に示すように、析出層５４ａが生成される。

【0051】

この析出層５４ａの形成時においては、Ｆｅ^２＋、Ｆｅ^３＋、シリカイオンＳｉ^４＋、アルミニウムイオンＡｌ^３＋等の金属カチ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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

図７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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

以上の説明においては、摩砕工程において混入する金属カチオンとして、Ｆｅ^２＋、Ｆｅ^３＋、シリカイオンＳｉ^４＋、アルミニウムイオンＡｌ^３＋等の場合について説明したが、これに限らず他の金属カチオンを用いて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ことも可能である。

【0058】

以上の説明のように、本実施形態によれば、無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。

【0059】

図８は、実施形態の効果の説明図である。
無焼成セラミックス固化体のマトリックス（母材）５４ＭＴＸは、上述したように、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。

【0060】

この状態において、ディスクブレーキ１の制動時には、マトリックス５４ＭＴＸに剪断力が働くこととなるが、この場合に最も応力が係るのは、接着剤層５４ｂである。
したがって、例えば、破線Ｘに沿って剪断力が働いた場合には、図８の左下部に示すように、１個のセラミックス粒子５４Ｘがマトリックス５４ＭＴＸから分離することとなる。

【0061】

同様に、破線Ｙに沿って剪断力が働いた場合には、図８の左下部に示すように、３個のセラミックス粒子５４Ｘがマトリックス５４ＭＴＸから分離することとなる。

【0062】

すなわち、マトリックス５４ＭＴＸに剪断力が働いた場合には、通常１個以上のセラミックス粒子５４Ｘ単位で分離することとなるので、実施形態のように、セラミックス粒子５４Ｘの大きさがＰＭ２．５の粒子以上の大きさとなっていることで、ＰＭ２．５として空気中に飛散される確率を抑制することができる。

【0063】

［２］実施形態の変形例
以上の説明においては、分級工程において、セラミックス粒子としてのシリカ（ＳｉＯ_２）粉末を、空気動力学径２．５μｍ以下の粒子を５０％以下の捕集効率で分級する分級装置で分級し、分級装置で捕集されたシリカ粉末（主として空気動力学径２．５μｍ以上の粒子）を原料セラミックス粒子とし、混合工程において、まず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を加えていたが、さらにより確実に摩耗粉の大気中への飛散を抑制するために熱可塑性樹脂を加えるように構成することも可能である。

【0064】

ここで、添加される熱可塑性樹脂は、ブレーキパッド２０が実際に使用されるブレーキ装置において想定される使用態様、より詳細には、ブレーキパッド２０が主として使用されると想定されるブレーキの温度帯域に応じて材料が選定される。

【0065】

さらに添加する熱可塑性樹脂としては、熱変形温度と、融点と、の差が１００℃以上、より好ましくは、１５０度以上である熱可塑性樹脂、かつ、アルカリ処理におけるアルカリ（例えば、強アルカリである水酸化カリウム溶液）に対する耐性がある熱可塑性樹脂である必要がある。
さらに好ましくは、熱可塑性樹脂６５の熱変形温度は、５０度以上であり、融点は、４００度以下とされる。

【0066】

このような条件としているのは、熱変形温度から融点に到るまでの温度帯域においては、熱可塑性樹脂は、軟化した状態となり消しゴムあるいは粘土に似たような特性を示すので、摩耗粉を取り込んで大気中に飛散しない程度の大きさのペースト状、粒状、針状の混練体あるいはこれらの混練体が互いに付着した混練体群を効率的に形成するため、及び、アルカリ処理において変性せずに特性を維持させるためである。

【0067】

ここで加えた熱可塑性樹脂による混練体の形成についてより詳細に説明する。
まず、ディスクロータ２にブレーキパッド２０のライニング２２が押し付けられると、ディスクロータ２とライニング２２が相対的に摺動し、摩擦によりライニング２２のベース材の摩耗粉が生成するとともに、摩擦熱によりライニングやディスクロータの温度が上昇する。これにより、ライニング２２のマトリックスに保持されている熱可塑正樹脂が熱変形温度に到る。

【0068】

熱変形温度に到り軟化状態となった熱可塑性樹脂は、摩耗粉により剪断力を受け、熱可塑性樹脂の一部である軟化体が分離する。

【0069】

これとともに、軟化状態にある熱可塑性樹脂である軟化体は、バインダとして機能し、ディスクロータ２とライニング２２との間の隙間で転動されるにしたがって摩耗粉と混練されて、ペースト状、粒状あるいは針状（葉巻状）の混練体を形成する。
さらに軟化状態にある混練体は、ブレーキ温度が下がると、互いに付着状態となり、より大きなサイズの混練体群を形成して、より一層の飛散抑制が可能となる。

【0070】

このときのブレーキ温度は、当該ブレーキ装置において想定した通りの使用状態であるならば、ライニング２２に含まれている熱可塑性樹脂の熱変形温度と融点との間の温度にほぼ相当するようにされており、確実に混練体を形成して摩耗粉を取り込んだ状態を維持でき、摩耗粉が単体の微粒子として大気中へ飛散するのを抑制することが可能となる。

【0071】

これらの条件を満たし、かつ、ブレーキパッド２０として要求される摩擦係数を必要とされる所定値以上に維持することが可能な熱可塑性樹脂としては、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ナイロン（登録商標）として知られるポリアミド（ＰＡ）６及びポリアミド６６、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、非変性ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリベンズイミダゾール（ＰＢＩ）等が挙げられる。

【0072】

ここで、これらの熱可塑性樹脂の熱的性質について詳細に説明する。
ポリエーテルエーテルケトンは、熱変形温度１５５℃、融点３４０℃であるので、その差は、１８５℃である。また熱分解温度は、４５０℃以上である。
ポリアミド６は、熱変形温度６８℃、融点２２５℃であるので、その差は、１５７℃である。また熱分解温度は、３２０℃以上である。

【0073】

ポリアミド６６は、熱変形温度７５℃、融点２６５℃であるので、その差は、１９０℃である。また熱分解温度は、３５０℃以上である。
ポリフェニレンサルファイドは、熱変形温度１３５℃、融点２９０℃であるので、その差は、１５５℃である。また熱分解温度は、５００℃以上である。

【0074】

非変性ポリプロピレンは、熱変形温度６０℃、融点１６８℃であるので、その差は、１０８℃である。
ポリベンズイミダゾールは、熱変形温度４１０℃、融点は明確ではなく、熱分解温度は、６００℃以上である。

【0075】

次に実際にブレーキパッドを形成する場合に用いられる熱可塑性樹脂の選定について説明する。
上述したブレーキ装置の使用態様とは、具体的には、ブレーキパッド２０が実際に使用されるブレーキ装置において主として想定される走行パターンである。

【0076】

したがって、想定される走行パターンで走行したとした場合に、頻度が高く現れる（使用される）ブレーキ温度の温度帯域（以下、ブレーキ温度帯域という）であり、ブレーキパッド２０は、当該ブレーキ温度帯域に好適な材料が選択されることとなる。

【0077】

以下、ブレーキ温度帯域と当該ブレーキ温度帯域に好適な熱可塑性樹脂について具体的に説明する。

【0078】

［２．１］市街地走行において走行中のブレーキ使用頻度が比較的高い場合
市街地走行において走行中のブレーキ使用頻度が比較的高い場合は、より詳細には、市街地走行において、例えば、下り坂が多く、ブレーキの使用頻度が比較的高い場合に相当している。
また、摩耗粉の生成量は、ブレーキ温度に比例して増加する。

【0079】

この場合において、ブレーキの使用頻度が正規分布に従っていると仮定すると、平均値に相当する最もブレーキの使用頻度が高い温度から、標準偏差σに関し、±１σの範囲には、全ブレーキ使用回数のうちおよそ６８．３％の使用回数が含まれ、±２σの範囲には、全ブレーキ使用回数のうちおよそ９５．５％の使用回数が含まれ、±３σの範囲には、全ブレーキ使用回数のうちおよそ９９．７％の使用回数が含まれる。
したがって、使用頻度がほぼ０になるブレーキ温度で規定されるブレーキ温度帯域がほぼ±３σの範囲に相当している。

【0080】

ところで、市街地走行において走行中のブレーキ使用頻度が比較的高い場合、正規分布の平均値に相当する最も使用頻度が高い温度＝２５０℃であり、ほぼ±３σの範囲に相当するブレーキ温度帯域は、１００℃～４００℃の温度帯域である。

【0081】

このことから、標準偏差σに相当する温度は、（４００－１００）／６＝５０℃となるので、ほぼ±１σの範囲に相当するブレーキ温度帯域は、２００℃～３００℃の温度帯域であり、ほぼ±２σの範囲に相当するブレーキ温度帯域は、１５０℃～３５０℃の温度帯域である。

【0082】

換言すれば、少なくとも最も使用頻度が高い温度＝２５０℃に対し、±５０℃の温度帯域で軟化状態にある、少なくとも、熱変形温度～融点に相当する温度帯域が１００℃以上、より好ましくは、熱変形温度～融点に相当する温度帯域が１５０℃以上、熱可塑性樹脂であれば、ブレーキの使用のうち、６８．３％以上の使用について効果を発揮できるものと考えられる。

【0083】

さらに熱可塑性樹脂の選択においては、熱変形温度と融点との平均温度がブレーキ装置の最も使用頻度が高い温度と近いことが望まれる。

【0084】

これらを考慮すると、上述した熱可塑性樹脂のうち、図８に示されるブレーキ温度帯域にもっとも好適なのは、ポリエーテルエーテルケトンであると考えられる。

【0085】

したがって、ポリエーテルエーテルケトンをライニング２２に保持させることにより、市街地走行においてブレーキ使用頻度が比較的高い場合の使用頻度が高い温度帯域がポリエーテルエーテルケトンの熱変形温度と融点との間の温度とほぼ一致しており、確実に混練体あるいは混練体群を形成して摩耗粉単独での大気中への飛散を抑制できる。

【0086】

［２．２］市街地走行において走行中のブレーキ使用頻度が比較的低い場合
市街地走行において走行中のブレーキ使用頻度が比較的低い場合は、より詳細には、市街地走行において、例えば、平坦路が多く、ブレーキの使用頻度が比較的低い場合に相当している。

【0087】

市街地走行においてブレーキ使用頻度が比較的低い場合は、ブレーキ温度は、１９０℃前後で使用される頻度が最も高く、ブレーキ温度帯域＝１３０℃～２５０℃でブレーキ装置が使用される頻度が高くなっている。

【0088】

したがって、上述した市街地走行において走行中のブレーキ使用頻度が比較的高い場合と同様に、ブレーキの使用頻度が正規分布に従っていると仮定すると、市街地走行においてブレーキ使用頻度が比較的低い場合は、正規分布の平均値に相当する最も使用頻度が高い温度＝１９０℃であり、標準偏差σに相当する温度は、（２８０－１００）／６＝３０℃となるので、ほぼ±１σの範囲に相当するブレーキ温度帯域は、１６０℃～２２０℃の温度帯域であり、ほぼ±２σの範囲に相当するブレーキ温度帯域は、１３０℃～２５０℃の温度帯域である。

【0089】

これらを考慮すると、上述した熱可塑性樹脂のうち、図９に示されるブレーキ温度帯域にもっとも好適なのは、ポリアミド６、ポリアミド６６及びポリフェニレンサルファイドであると考えられる。ここで、ポリアミド６、ポリアミド６６は、いわゆるナイロン６［登録商標］、ナイロン６６［登録商標］である。

【0090】

［２．３］ハイブリッド自動車（ＨＶ）あるいは電気自動車（ＥＶ）の場合
ハイブリッド自動車あるいは電気自動車においては、電気モータを利用した回生ブレーキを油圧ブレーキと協調制御しているので、比較的高速で駆動している場合には、回生ブレーキによる制動力が利用され、速度が比較的低くなると油圧ブレーキによる制動力が主として利用され、ブレーキパッドの使用頻度が油圧ブレーキを単独で用いる場合と比較して相対的に低下するため、ブレーキ温度は比較的低い状態となる。

【0091】

ハイブリッド自動車あるいは電気自動車の場合は、ブレーキ温度は、８０℃前後で使用される頻度が最も高く、ブレーキ温度帯域＝５０℃～１５０℃でブレーキ装置が使用される頻度が高くなっている。

【0092】

したがって、上述した市街地走行において走行中のブレーキ使用頻度が比較的高い場合と同様に、ブレーキの使用頻度が正規分布に従っていると仮定すると、この場合においても図８の場合と同様に、ハイブリッド自動車あるいは電気自動車の場合もブレーキの使用頻度が正規分布に従っていると仮定すると、ハイブリッド自動車あるいは電気自動車の場合、正規分布の平均値に相当する最も使用頻度が高い温度＝８０℃であり、標準偏差σに相当する温度は、（１６０－０）／６＝２７℃となるので、ほぼ±１σの範囲に相当するブレーキ温度帯域は、５３℃～１０７℃の温度帯域であり、ほぼ±２σの範囲に相当するブレーキ温度帯域は、２６℃～１３４℃の温度帯域である。

【0093】

これらを考慮すると上述した熱可塑性樹脂のうち、図１０に示されるブレーキ温度帯域にもっとも好適なのは、非変性ポリプロピレンであると考えられる。

【0094】

［２．４］高負荷走行の場合
高負荷走行の場合は、より詳細には、山岳地帯での長い下り坂等でブレーキの使用頻度が高い、又は高速道路での急制動等に起因する高負荷走行の場合に相当している。

【0095】

図１１に示すように、高負荷走行の場合は、ブレーキ温度は、５００℃前後で使用される頻度が最も高く、ブレーキ温度帯域＝４００℃～６００℃でブレーキ装置が使用される頻度が高くなっている。

【0096】

したがって、上述した市街地走行において走行中のブレーキ使用頻度が比較的高い場合と同様に、高負荷走行の場合もブレーキの使用頻度が正規分布に従っていると仮定すると、正規分布の平均値に相当する最も使用頻度が高い温度＝５００℃であり、ほぼ±３σの範囲に相当するブレーキ温度帯域は、４００℃～６００℃の温度帯域である。

【0097】

したがって、上述した熱可塑性樹脂のうち、もっとも好適なのは、ポリベンズイミダゾールであると考えられる。

【0098】

以上の説明のように、ライニングに混ぜ込む熱可塑性樹脂は、熱変形温度と、融点と、の差が少なくとも１００度以上とされているので、ブレーキの使用頻度の温度分布が正規分布に従っていると仮定した場合に、最も使用頻度が高い温度を平均値とするほぼ±１σの範囲に相当するブレーキ温度帯域で熱可塑性樹脂は、軟化状態を維持でき、摩擦粉に対し確実に混練体あるいは混練体群を形成することができる。

【0099】

より好ましくは、熱変形温度と、融点と、の差を少なくとも１５０度以上の熱可塑性樹脂を用いることで、より軟化状態を保つことができる温度帯域を拡げてより一層確実に混練体あるいは混練体群を形成することができる。

【0100】

また、熱可塑性樹脂の熱変形温度は５０度以上、融点は４００度以下とすることで、混練体の確実な形成を行いつつ、実際の熱可塑性樹脂の選択肢を拡げ、選択を容易とすることが可能となる。

【0101】

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。

【0102】

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。

【0103】

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】

【0104】

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…非晶質活性層、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】