特表 2022-505087 結合材組成物ベースの低保管時間のブレーキパッド用摩擦材料及び関連するブレーキパッド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-14

(54)【発明の名称】結合材組成物ベースの低保管時間のブレーキパッド用摩擦材料及び関連するブレーキパッド

(51)【国際特許分類】

   C09K 3/14 20060101AFI20220106BHJP

   F16D 69/02 20060101ALI20220106BHJP

   F16D 65/092 20060101ALI20220106BHJP

【ＦＩ】

C09K3/14 530C

C09K3/14 520F

C09K3/14 520G

C09K3/14 520M

F16D69/02 E

F16D65/092 B

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021520990

(86)(22)【出願日】2019-10-14

(85)【翻訳文提出日】2021-04-21

(86)【国際出願番号】 IB2019058737

(87)【国際公開番号】W WO2020079562

(87)【国際公開日】2020-04-23

(31)【優先権主張番号】102018000009461

(32)【優先日】2018-10-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】514040893

【氏名又は名称】ハイデルベルクセメント・アクチエンゲゼルシャフト

(71)【出願人】

【識別番号】595137882

【氏名又は名称】フレーニ ブレンボ ソシエタ ペル アチオニ

【氏名又は名称原語表記】ＦＲＥＮＩ ＢＲＥＭＢＯ Ｓ．ｐ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】特許業務法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ランピネッリ、フラーヴィオ

(72)【発明者】

【氏名】ボンファンティ、アンドレーア

(72)【発明者】

【氏名】サングイネーティ、アレッサンドロ

(72)【発明者】

【氏名】サメラ、アレッサンドロ

(72)【発明者】

【氏名】ボッタリコ、ルカ

【テーマコード（参考）】

3J058

【Ｆターム（参考）】

3J058BA31

3J058BA63

3J058CA41

3J058EA02

3J058EA12

3J058GA31

3J058GA51

3J058GA62

3J058GA63

3J058GA82

3J058GA92

(57)【要約】

水硬性結合材ベースの結合材組成物を含み低減された保管時間の摩擦材料が、そのブレーキパッド及び工業用途への使用を含めて記載される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ｉ）多成分ブレーキパッド配合物と、
ｉｉ）下記ａ）～ｃ）を含む水硬性結合材ベースの結合材組成物又はマトリクスと、
ａ）質量で少なくとも２／３がケイ酸カルシウム［３ＣａＯ・ＳｉＯ_２］及び［２ＣａＯ・ＳｉＯ_２］で構成され、残部がＡｌ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３、及び／又は他の少量酸化物からなる、一般的なセメントクリンカーからなる水硬性結合材；
ｂ）アルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属及び／又はケイ素の１又は複数の塩及び／又は水酸化物及び／又は酸化物から選択される活性化剤；
ｃ）ポゾラン活性を有する１又は複数の材料又は潜在水硬活性を有する１又は複数の材料、及び／又はこれらの混合物；
を含む又はからなり、前記結合材組成物又はマトリクスは水との水和反応によって硬化される、ブレーキパッド用摩擦材料であって、
前記水硬性結合材ａ）は、規格ＵＮＩ ＥＮ１９６－６：２０１０の空気透過法（Ｂｌａｉｎｅ）に従って測定される、１０，０００～１３，０００ｃｍ^２／ｇの範囲内、より好ましくは１０，５００～１２，５００ｃｍ^２／ｇの範囲内、さらにより好ましくは１０，７００～１２，０００ｃｍ^２／ｇの範囲内の粉末度を有すること、及び
成分ｃ）は、規格ＵＮＩ ＥＮ１９６－６：２０１０の空気透過法（Ｂｌａｉｎｅ）に従って測定される、６，０００～９，０００ｃｍ^２／ｇの範囲内、好ましくは６，７００～８，０００ｃｍ^２／ｇの範囲内の粉末度を有すること、
を特徴とする、ブレーキパッド用摩擦材料。

【請求項2】

前記水硬性結合材ａ）は、タイプＩのポルトランドセメントクリンカー、タイプＩＩＩの高炉セメント、タイプＩＶのポゾランセメント、及びこれらの混合物であり、好ましくはタイプＩのポルトランドセメントクリンカーである、請求項１に記載の摩擦材料。

【請求項3】

前記結合材組成物ｉｉ）の成分ｂ）は、酸化ケイ素、酸化カリウム、酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、及び／又はシリケートから選択され、好ましくは酸化ケイ素、酸化カリウム、水酸化カリウム、及び／又はシリケートから選択される、先行請求項の１又は複数に記載の摩擦材料。

【請求項4】

前記結合材組成物ｉｉ）の成分ｃ）は、好ましくはマイクロシリカ、フライアッシュ、ポゾラン、シリカフューム、メタカオリンなどのポゾラン活性を有する１又は複数の材料、及び／又は高炉スラグなどの潜在水硬活性を有する１又は複数の材料；水和石灰；天然石灰石から選択され、成分ｃ）は、好ましくは高炉スラグ又はメタカオリンである、先行請求項の１又は複数に記載の摩擦材料。

【請求項5】

前記水硬性結合材ベースの結合材組成物ｉｉ）は、前記摩擦材料を構成する混合物の合計重量に対して３～６０重量％の範囲内の量で存在し、前記摩擦材料を構成する混合物の合計重量に対して好ましくは５～５２重量％の範囲内の量で存在する、先行請求項の１又は複数に記載の摩擦材料。

【請求項6】

前記水硬性結合材ａ）は、前記結合材組成物ｉｉ）の合計重量に対して０．５～９５重量％、好ましくは１０～９３重量％の範囲内の量で存在し、前記活性化剤ｂ）は、前記結合材組成物ｉｉ）の合計重量に対して０．５～５０重量％の範囲内の量で存在し、前記ポゾラン活性を有する材料及び／又は潜在水硬活性を有する材料ｃ）は、存在するとき、前記結合材組成物ｉｉ）の合計重量に対して０．５～９５重量％、好ましくは１０～９３重量％の範囲内の量で存在し、骨材が、前記結合材組成物ｉｉ）の合計重量に対して０～２０重量％の範囲内の量で存在していてもよく、種々の添加剤が、前記結合材組成物ｉｉ）の合計重量に対して０～５重量％の範囲内の量で存在していてもよい、先行請求項の１又は複数に記載の摩擦材料。

【請求項7】

添加される水の総量が、前記水硬性結合材ベースの結合材組成物ｉｉ）の合計重量に対して２５～１５０重量％の範囲内の量、好ましくは５０～１５０重量％の範囲内の量である、先行請求項の１又は複数に記載の摩擦材料。

【請求項8】

前記多成分ブレーキパッド配合物ｉ）は、前記摩擦材料を構成する混合物の合計重量に対して３０～９７重量％、好ましくは５０～９５％の範囲内の量で存在する、先行請求項の１又は複数に記載の摩擦材料。

【請求項9】

前記多成分ブレーキパッド配合物ｉ）は、いずれも前記多成分ブレーキパッド配合物ｉ）の合計重量に対して計算した量で、５～１５重量％の範囲内の量の少なくとも１の潤滑剤、８～２５重量％の範囲内の量の少なくとも１の研磨剤、８～２５重量％の範囲内の量の少なくとも１の炭素含有成分、及び１５～３０重量％の範囲内の量の少なくとも１の改質剤を含む、先行請求項の１又は複数に記載の摩擦材料。

【請求項10】

ｉ）金属酸化物、鋼繊維、アラミド繊維、亜クロム酸塩、金属硫化物、グラファイト、コークス、金属粉末、及びバライトから好ましくは選択される成分を含む多成分ブレーキパッド配合物と、
ｉｉ）ａ）１１，８４０ｃｍ^２／ｇの粉末度を有する、タイプＩのポルトランドセメント５２．５、ｂ）ケイ酸カリウム及び水酸化カリウム単独若しくは混合物、又は水酸化ナトリウム、ｃ）６，７６０ｃｍ^２／ｇの粉末度を有するスラグ、並びに水、をベースとする結合材組成物
からなる、先行請求項の１又は複数に記載の摩擦材料。

【請求項11】

請求項１～１０の１又は複数に記載の摩擦材料と、金属性支持基体と、からなるブレーキパッド。

【請求項12】

請求項１～１０の１又は複数に記載の、水硬性結合材ベースの結合材組成物と多成分ブレーキパッド配合物とを含む摩擦材料の、ブレーキパッド及び他の工業用途への使用。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、結合材組成物ベースの低減された保管時間のブレーキパッド用摩擦材料及び関連するブレーキパッドに関する。

【0002】

本発明は、知られているように、例えば幅広い操作条件の範囲内で均一且つ信頼性のある性能を保証する組成物を有さなければならない、ブレーキパッド用摩擦材料の範囲内にある。

【背景技術】

【0003】

特に、車両用ディスクブレーキパッドは、特に要求が多い操作条件下で動作するため、信頼性及び同時に耐久性を確保しなければならないため、製造者らは、関連する摩擦材料の特徴及び性能を絶えず改良しようとしてきた。

【0004】

ブレーキパッドは、一般に金属性の支持体と、種々の材料で構成される、摩擦を保証する層と、からなる。パッドの効率（すなわち、制動能力）又は持続時間は、摩擦材料の組成及び同材料の特性を適切に選択することによって好適になり得る。

【0005】

最新技術では、例えば、スチールと、可変量の異なるタイプの金属（例えば：銅、アルミニウム、亜鉛など）と、を含有し、結合要素として、熱硬化性樹脂、中でもそのようなものとしてフェノール樹脂及び／又は変性／誘導フェノール樹脂（シリコン、アクリル、エポキシ）を含む摩擦材料が開発されている。これらの熱硬化性樹脂は、摩擦材料の組成物の合計重量に対して５重量％～２０重量％の範囲内の百分率で多数のブレーキパッド用摩擦材料に存在していて、ブレーキパッド配合物の熱成形プロセスを必要とし、また、ブレーキパッドの最適な最終性能、例えば：制動能力、損耗耐性及び摩耗耐性など；を保証する。

【0006】

熱硬化性フェノール樹脂の使用は、しかしながら、種々の不利点、まず第１に、環境保護持続可能性及び潜在毒性の問題を有する。加工の際、さらには最終製品の使用の際の熱酸化分解の結果として、これらの樹脂は、実際、樹脂の基本的な成分であるフェノール及びホルムアルデヒドに由来する確認されている毒性及び／又は潜在的毒性物質を放出し得る。規則ＥＣ １２７２／２００８によると、フェノールは、皮膚との長期接触の場合に有害であり得る毒性物質として、また、クラス３の変異原として分類される。環境中へのフェノールの混入を低減するために代替物の模索が多数の工業的研究分野において活発であり；この問題はまた、摩擦材料の分野においても直面している。新規の摩擦材料についての研究活動の中で、出願人らは、熱硬化性フェノール樹脂不含の、例えば、幅広い操作条件の範囲内で均一且つ信頼性のある性能を保証する水硬性結合材ベースの結合材組成物が開発された特許出願国際公開第２０１４／２０３１４２号及び国際公開第２０１７／０６８５４１号を提出した。

【0007】

国際公開第２０１４／２０３１４２号において、既に完全に熱硬化性フェノール樹脂に取って代わる、ブレーキパッドの全体での改良された性能を確保している水硬性結合材ベースの結合材組成物が開発された。制動能力、耐損耗性、耐摩耗性などは、熱硬化性樹脂中の結合材を用いて製造された最新技術に係るブレーキパッドのものに匹敵し、国際公開第２０１４／２０３１４２号に係る摩擦材料のトライボロジー特性は、「ＳＡＥ Ｊ２５２２」と呼ばれる試験（以下、「ＡＫ Ｍａｓｔｅｒ」と示す）を通して求められた。ＡＫ Ｍａｓｔｅｒ試験は、性能試験であり、一対のパッドを種々の制動条件下で試験する：走行段階の後、一連の制動を、異なる圧力及び速度及び温度（低、中、及び高）、並びに、低温制動及び高速道路制動などの特徴的な制動でシミュレーションする。

【0008】

特許出願国際公開第２０１４／２０３１４２号の目的の材料は、上記ＡＫ Ｍａｓｔｅｒ試験に見事に合格し、圧縮成形プロセスを通してのセメント系ブレーキパッドの製造も可能にした。

【0009】

特許出願国際公開第２０１４／２０３１４２号の目的の材料は、しかしながら、スポーツカーにおけるブレーキ系の熱及び集中的な使用への耐性を検証するために与えられたより厳しい温度条件に類似するかかる条件下で、より要求の多い試験に供されたときに（例えば、「内部高温試験」と呼ばれるトライボロジー試験に供されたときに）、より低い性能を有することが判明している。この材料は、実際、「内部高温試験」によって特定される条件下では、かなりの表面剥離を有する。

【0010】

熱硬化性有機樹脂不含のシリケートベースの結合材マトリクスを含むブレーキ系の製造は、最新技術、より詳細には、米国特許第５，４３３，７７４号からも公知である。これらのシリケートベースの系は、場合によりアルカリ酸化物及びアルミネートの添加によって、水に少なくとも部分的に可溶である酸化ケイ素及び他のシリケートの混合物が低温で三次元の緻密なマトリクスを生じさせる硬化プロセスによって、低温で且つ高圧の非存在下で概して生成される。このプロセスにおいて、水は、ブレーキ系の形成反応には関与しないが、もっぱら溶媒として作用して、完全に蒸発する。米国特許第’７７４号は、国際公開第’１４２号に記載の摩擦材料としても、フェノール樹脂不含の摩擦材料を結果として既に記載しているが、この摩擦材料はしかしながら、「内部高温試験」に供されるとき性能の観点で満足のいくものではない。特許出願国際公開第２０１７／０６８５４１号において、水硬性結合材ベースの結合材組成物又はマトリクスがその後特定され、摩擦／ブレーキ材料の製造、及び、前記摩擦材料の、「内部高温試験」によって特定される条件下においても熱機械的仕様などの必要な技術仕様を満足し、同時に高い環境持続性を保証するブレーキパッドへの使用を可能にする。

【0011】

限定された保管時間を有するフェノール樹脂を用いて製造されたパッドとは異なり、上に示した特許出願に記載のセメント系摩擦材料を用いて製造されたパッドは、２８日の保管又は硬化時間を特徴としており、つまり、２８日の保管又は硬化時間後にのみパッドの最終仕上げが実行できる。セメント系材料ベースのブレーキパッドの分野では、保管又は硬化時間を短縮しこれにより取り付け時間を早めて、同時にしかしながら、機械的特性を実質的に変化させないようにする必要性が特に感じられる。保管又は硬化時間の短縮はまた、こうして製造されたセメントパッドのコストを削減するために特に重要である。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明は、そのため、
ｉ）多成分ブレーキパッド配合物と、
ｉｉ）下記ａ）～ｃ）を含む水硬性結合材ベースの結合材組成物又はマトリクスと、
ａ）質量で少なくとも２／３がケイ酸カルシウム［３ＣａＯ・ＳｉＯ_２］及び［２ＣａＯ・ＳｉＯ_２］で構成され、残部がＡｌ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３、及び／又は他の少量酸化物からなる、一般的なセメントクリンカーからなる水硬性結合材；
ｂ）アルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属及び／又はケイ素の１又は複数の塩及び／又は水酸化物及び／又は酸化物から選択される活性化剤；
ｃ）ポゾラン活性を有する１又は複数の材料又は潜在水硬活性を有する１又は複数の材料、及び／又はこれらの混合物；
を含む又はからなり、前記結合材組成物又はマトリクスは水との水和反応によって硬化される、ブレーキパッド用摩擦材料であって、
前記水硬性結合材ａ）は、規格ＵＮＩ ＥＮ１９６－６：２０１０の空気透過法（Ｂｌａｉｎｅ）に従って測定される、１０，０００～１３，０００ｃｍ^２／ｇの範囲内、より好ましくは１０，５００～１２，５００ｃｍ^２／ｇの範囲内、さらにより好ましくは１０，７００～１２，０００ｃｍ^２／ｇの範囲内の粉末度を有すること、及び
成分ｃ）は、規格ＵＮＩ ＥＮ１９６－６：２０１０の空気透過法（Ｂｌａｉｎｅ）に従って測定される、６，０００～９，０００ｃｍ^２／ｇの範囲内、好ましくは６，７００～８，０００ｃｍ^２／ｇの範囲内の粉末度を有すること、
を特徴とする、ブレーキパッド用摩擦材料に関する。

【0013】

本発明はまた、ｉ）多成分ブレーキパッド配合物と、ｉｉ）水硬性結合材ベースの結合材組成物と、ｉｉｉ）金属性支持基体と、からなるブレーキパッドにも関する。

【0014】

本発明の更なる目的は、前記摩擦材料の、ブレーキパッド及び他の工業用途への使用である。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】結合材組成物の粒子サイズ分布を示す。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明に係る摩擦材料のトライボロジー特徴を試験する際には、既に示したように、特許出願国際公開第２０１７／０６８５４１号に記載のように「内部高温試験」と呼ばれる試験を使用した。

【0017】

この試験は、キャリパー、ディスク及びブレーキパッドを含めた実験セットアップが組み立てられている動的ベンチにおいて行われ、この動的ベンチは、フル装備の車両の質量に等しい慣性負荷をシミュレートするフライホイールが接続されている、選択された車両の駆動軸に取り付けられる系を複製している。第１の走行段階は、３ｍ／ｓ^２の制御された減速及び１００℃の初期ディスク温度で８０Ｋｍ／ｈ～３０Ｋｍ／ｈの６０のブレーキ適用を与える。この試験は、そして、一連の制動からなっていて、全てが、定義された初期速度が、車両の最高速度及び９０Ｋｍ／ｈに等しい最終速度の８０％に等しく、減速が７ｍ／ｓ^２以上である。合計で２５制動が行われ、８０秒の冷却時間が組み込まれて、続いて、上記で示されているのと同様な速度及び減速条件下で、しかし上記で特定されている初期ディスク温度に系を冷却した後に、５制動が行われる。

【0018】

本発明に係る摩擦材料は、国際公開第’５４１号に係る材料のように上記の試験に合格し、また、特許出願国際公開第’１４２号及び米国特許第’７７４号に記載の摩擦材料に対してより高い性能を有することが判明する。

【0019】

さらに、とりわけ、本発明に係る摩擦材料は、７日の保管又は硬化時間を特徴としており、最新技術のすべてのセメントベースの摩擦材料の２８日に対して大幅に短縮されている。７日目の終わりに、構想される仕上げ、つまりパッドのサイズ調整とその後のワニス塗りを行うことができる。

【0020】

本発明の目的の摩擦材料の水硬性結合材ベースの結合材組成物は、そのため、本発明に係るブレーキパッドのための全体に改良された性能に加え、保管又は硬化時間、これにより取り付けを早め、極端に厳しい試験条件下でも機械的特性を改良するか実質的に変化させないようにするという点で、最新技術のセメントベースの摩擦材料に対してより良好な結果が得られることを可能にする。本発明に係る結合材組成物は、実際に、熱硬化性樹脂ベースの材料を使用する従来の製品だけでなく、他のタイプのセメント系結合材を使用する既知の製品に関しても、摩擦、耐損耗性及び耐摩耗性、制動能力、耐久性、並びに他の特性の観点で実質的に同様な性能を発揮する。

【0021】

本発明に係る摩擦材料の基本的な利点は、最新技術において既に知られているセメント系組成物ベースの摩擦材料に対して、本発明に係る摩擦材料が、保管又は硬化時間の大幅な短縮及びそれゆえ早められた取り付けを特徴とし、同時に上記の高温試験に合格し、こうして既述の先行技術に記載のセメントベースの摩擦材料と同等又はそれ以上の性能を発揮するということにある。

【0022】

本発明に係る、用語「水硬性結合材ベースの結合材組成物又はマトリクス」は、そのため、水硬性結合材、活性化剤、並びに、ポゾラン活性を有する１又は複数の材料又は潜在水硬活性を有する１又は複数の材料及び／又はこれらの混合物を含む又はこれらからなる、粉末形態の材料を指す。

【0023】

用語「水硬性結合材」は、粉末形態の材料であって、水と混合されると、温度条件（ただし、４℃（この温度では、前記水はもはや水和反応に利用可能な形態でなくなる）より高いことを条件とする）に関わらず水和によって硬化し、硬化後、その耐性及び安定性を維持する前記材料を指す。

【0024】

本発明に係る摩擦材料の結合材組成物に存在する水硬性結合材ａ）は、規格ＵＮＩ ＥＮ１９７．１：２０１１によって定義されている、いずれかの一般的なセメントクリンカー、すなわち、質量で少なくとも２／３がケイ酸カルシウム［３ＣａＯ・ＳｉＯ_２］及び［２ＣａＯ・ＳｉＯ_２］で構成され、残部がＡｌ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３、及び他の少量酸化物からなる水硬性材料（例えば、ポルトランドセメントクリンカー）を含む。

【0025】

少量酸化物は、一般的なクリンカーに通常存在する他の金属の酸化物であって、前記セメントクリンカーの合計重量に対して約２～３重量％に等しい少量で存在する、前記の他の金属の酸化物、例えば、酸化マグネシウム及び／又は酸化カリウムを指す。

【0026】

上述の規格ＵＮＩ ＥＮ１９７．１：２０１１によって定義されている白色、灰色又は着色されたセメントもまた、１９６５年５月２６日のＮ．５９５のイタリア法に定義されている、保持バリア、セメント系凝集物及び水硬性石灰用の所謂セメント、並びに無機シリケートと一緒に、本発明に係る水硬性結合材の広い定義の範囲内に含まれる。

【0027】

本発明に係る「水硬性結合材」として好ましいセメントは、ポルトランドセメントタイプＩ、高炉セメントタイプＩＩＩ、ポゾランセメントタイプＩＶ、及びこれらの混合物である。

【0028】

前記「水硬性結合材」ａ）は、それゆえ好ましくは、ポルトランドセメントタイプＩ、高炉セメントタイプＩＩＩ、ポゾランセメントタイプＩＶ、及びこれらの混合物であり、規格ＵＮＩ ＥＮ１９６－６：２０１０の空気透過法（Ｂｌａｉｎｅ）に従って測定される、１０，０００～１３，０００ｃｍ^２／ｇの範囲内、より好ましくは１０，５００～１２，５００ｃｍ^２／ｇ、さらにより好ましくは１０，７００～１２，０００ｃｍ^２／ｇの範囲内の粉末度を有する。

【0029】

これらの特定のタイプのセメントの選択は、実際に、熱安定性及び機械的耐性をさらに増加させることを可能にし、これは１０，７００～１２，０００ｃｍ^２／ｇの範囲内の好適粉末度に粉砕されたポルトランドセメントタイプＩの場合に最大である。

【0030】

本発明に係る水硬性結合材ベースの結合材組成物ｉｉ）はまた、アルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属及び／又はケイ素の１又は複数の塩及び／又は水酸化物及び／又は酸化物から選択される活性化剤である成分ｂ）を含む。アルカリ金属、アルカリ土類金属、及び／又はケイ素の塩及び／又は水酸化物及び／又は酸化物は、粉末形態で又は種々の濃度の溶液で添加され得る。

【0031】

これらの物質の例は：酸化ケイ素、酸化カリウム、酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、及びシリケートである。これらの物質の好ましい例は：酸化ケイ素、酸化カリウム、水酸化カリウム、及びシリケートである。

【0032】

本発明に係る水硬性結合材ベースの結合材組成物ｉｉ）はまた、好ましくはマイクロシリカ、フライアッシュ、ポゾラン、シリカフューム、メタカオリンなどのポゾラン活性を有する１又は複数の材料、及び／又は高炉スラグなどの潜在水硬活性を有する１又は複数の材料；水和カルシウム；天然石灰石からなる成分ｃ）も含まなければならない。

【0033】

成分ｃ）は、規格ＵＮＩ ＥＮ１９６－６：２０１０の空気透過法（Ｂｌａｉｎｅ）に従って測定される、６，０００～９，０００ｃｍ^２／ｇの範囲内、好ましくは６，７００～８，０００ｃｍ^２／ｇの範囲内の粉末度を有する。

【0034】

本発明に係る結合材組成物の好適成分ｃ）は、６，７００～８，０００ｃｍ^２／ｇの範囲内の粉末度を好ましくは有する、高炉スラグ又はメタカオリンから選択される。

【0035】

高炉スラグの非限定例は以下の化学組成を有するものである（ＸＲＤ分析）：

【0036】

【表1】

【0037】

水硬性結合材ａ）及び成分ｃ）を混合することによって得られる混合物の、規格ＵＮＩ ＥＮ１９６－６：２０１０の空気透過法（Ｂｌａｉｎｅ）に従って測定される粉末度は、８，０００～１１，０００ｃｍ^２／ｇの範囲内であり、好ましくは９，４００～９，８００ｃｍ^２／ｇの範囲内であり、より好ましくは９，５００ｃｍ^２／ｇである。

【0038】

本発明の目的で、水硬性結合材ベースの結合材組成物ｉｉ）はまた、骨材も含み得る。

【0039】

前記骨材、又は、不活性骨材とも呼ばれる不活性生成物は、規格ＵＮＩ ＥＮ１３１３９：２００３及びＵＮＩ ＥＮ１２６２０：２００８によって定義されている、石灰質骨材、シリカ骨材、又はシリカ石灰質骨材から選択され得る。これらの骨材は、任意の形態、破砕された又は球形の形態の、石英の石灰質骨材、又はシリカ石灰質骨材から好適に選択され得る。前記骨材は、鉱物起源の１又は複数の充填剤、例えば、規格ＵＮＩ ＥＮ１３１３９：２００３の定義による微細な粒子サイズを有する、石灰質充填剤、シリカ充填剤、若しくはシリカ石灰質充填剤、又は石英を含み得る。

【0040】

本発明の目的で、水硬性結合材ベースの結合材組成物ｉｉ）はまた、防水剤若しくは撥水剤又は添加剤も含有し得る。これらの剤は、シランなどの有機性の広範な化合物を含む。

【0041】

上記成分に加えて、本発明の目的の摩擦材料に存在する水硬性結合材ベースの結合組成物ｉｉ）は、混合物の特性を具体的な要件に適合させるための種々の他の添加剤を含み得る。これらの添加剤の例は、好ましくはポリカルボン酸タイプの超流動化剤、収縮防止剤、硬化及び／又は凝結促進剤、レオロジー改質剤、又は物理機械特性の改質剤、例えばセルロース又はラテックスなど、膨張剤、曝気剤、脱気剤及び接着剤であり得る。これらの添加剤は、本発明の目的で所望により存在する。

【0042】

水硬性結合材ベースの結合材組成物ｉｉ）は、前記摩擦材料を形成する混合物の合計重量に対して３～６０重量％の範囲内の量で存在し、前記摩擦材料を形成する混合物の合計重量（成分ｉ）及び成分ｉｉ）の和によって与えられる）に対して好ましくは５～５２重量％の範囲内の量で存在する。

【0043】

前記摩擦材料を形成する混合物の合計重量に対する前記５～５２重量％の好ましい量は、剪断プロセスにおいて且つ熱酸化条件下で機械的シール特性に関して最適な摩擦材料が得られることを可能にする。

【0044】

水硬性結合材ベースの前記結合材組成物ｉｉ）において、水硬性結合材ａ）は、結合材組成物ｉｉ）の合計重量に対して０．５～９５重量％、好ましくは１０～９３重量％の範囲内の量で存在し、活性化剤ｂ）は、結合材組成物ｉｉ）の合計重量に対して０．５～５０重量％の範囲内の量で存在し、ポゾラン活性を有する材料及び／又は潜在水硬活性を有する材料ｃ）は、付与される場合、結合材組成物ｉｉ）の合計重量に対して０．５～９５重量％、好ましくは１０～９３重量％の範囲内の量で存在し、骨材が結合材組成物ｉｉ）の合計重量に対して０～２０重量％の範囲内の量で存在していてもよく、異なる性質の添加剤が結合材組成物ｉｉ）の合計重量に対して０～５重量％の範囲内の量で存在していてもよい。

【0045】

水硬性結合材ａ）とポゾラン活性を有する材料及び／又は潜在水硬活性を有する材料ｃ）との最適な重量比は、７５：２５～６０：４０の範囲内であり、好ましくは６５：３５に等しい。

【0046】

さらに、本発明に係る好ましい水硬性結合材ベースの結合材組成物ｉｉ）において、水硬性結合材ａ）は１０，０００～１３，０００ｃｍ^２／ｇの範囲内の粉末度を有するタイプＩのポルトランドセメントであり、ポゾラン活性を有する材料及び／又は水硬性を有する材料ｃ）は６，０００～９，０００ｃｍ^２／ｇの間で変化する粉末度を有る高炉スラグであり、６５：３５に等しい重量比である。

【0047】

本発明の目的で、前記水硬性結合材の硬化プロセスに必要な、添加される水の総量は、水硬性結合材ベースの前記結合材組成物ｉｉ）の合計重量に対して、２５～１５０重量％の範囲内の量、好ましくは５０～１５０重量％の範囲内の量である。

【0048】

前記水の一部は、前記パッドの成形工程の際の初期のプレス段階において取り除かれる。

【0049】

より詳細には、結合材組成物ｉｉ）は、その量が３～６０重量％の範囲内であり、成分ａ）、成分ｂ）及び成分ｃ）と、場合により、前記結合材組成物を参照して上記に示した前記骨材及び添加剤とで構成される。水の量は、そのため、前記結合組成物の合計重量に対して２５～１５０％の範囲内である。

【0050】

本発明に係る摩擦材料は、結合材組成物ｉｉ）及び硬化プロセスに必要な水に加えて、繊維、潤滑剤、研磨剤、摩擦調整剤及び／又は他の付加的な材料を含む又はこれらからなる「多成分ブレーキパッド配合物」ｉ）も含む材料である。

【0051】

本発明に係る摩擦材料は、前記摩擦材料を形成する混合物の合計重量に対して３～６０重量％の範囲内の量で存在する、水硬性結合材ベースの結合材組成物ｉｉ）、及び水硬性結合材ベースの結合材組成物ｉｉ）の合計重量に対して２５～１５０重量％の範囲内の量の水に加えて、前記摩擦材料を形成する混合物の合計重量に対して３０～９７重量％の範囲内の量、好ましくは５０～９５％の範囲内の量の多成分ブレーキパッド配合物ｉ）も含む。

【0052】

本発明に係る摩擦材料の多成分ブレーキパッド配合物ｉ）は、いずれも前記多成分ブレーキパッド配合物ｉ）の合計重量に対する計算で、５～１５重量％の範囲内の量の少なくとも１の潤滑剤、８～２５重量％の範囲内の量の少なくとも１の研磨剤、８～２５重量％の範囲内の量の炭素を含有する少なくとも１の成分、１５～３０重量％の範囲内の量の少なくとも１の改質剤を含む。

【0053】

本発明に係る摩擦材料の多成分ブレーキパッド配合物ｉ）は、多成分ブレーキパッド配合物ｉ）の合計重量に対して２～３０重量％の範囲内の量の１又は複数の繊維を所望により含み得る。

【0054】

繊維の可能な例は、これらから、本発明に係る摩擦材料の多成分ブレーキパッド配合物ｉ）において使用される繊維が選択され、ポリアクリロニトリルベースの繊維、ポリアミド、セルロース繊維、金属繊維、セラミック繊維、ガラス繊維、硬質ウール、スラグウール、ロックウールなどの合成鉱物繊維、鋼繊維、及び炭素繊維であり得る。

【0055】

潤滑剤の可能な例は、これらから、本発明に係る摩擦材料の多成分ブレーキパッド配合物ｉ）において使用される潤滑剤が選択され、有機潤滑剤及び金属潤滑剤、金属硫化物（硫化スズ、硫化亜鉛、硫化鉄、及び硫化モリブデンなど）の混合物、窒化ホウ素、スズ粉末並びに亜鉛粉末であり得る。

【0056】

潤滑剤は、好ましくは金属硫化物から選択される。

【0057】

モース硬度を基準にして一般に分類される研磨剤の可能な例は、これらから、本発明に係る摩擦材料の多成分ブレーキパッド配合物ｉ）において使用される研磨剤が選択され、鉱物繊維、酸化ジルコニウム、ジルコン、ケイ酸ジルコニウム、マイカ、アルミナ、ケイ酸塩鉱物、マグネシウム、ジルコニウム及び／又はアルミニウム、シリカ、二酸化ケイ素、砂、炭化ケイ素、酸化鉄、亜クロム酸鉄、酸化マグネシウム、及びチタン酸カリウムであり得る。

【0058】

本発明に係る摩擦材料における研磨剤は、６を超えるモーススケールによる硬度を有する金属酸化物及び他の研磨剤から好ましくは選択される。

【0059】

炭素含有成分の可能な例は、これらから、本発明に係る摩擦材料の多成分ブレーキパッド配合物ｉ）の前記成分が選択され、天然グラファイト、合成グラファイト、石油コークス、脱硫石油コークス、及びカーボンブラックであり得る。

【0060】

上述の炭素含有成分は、好ましくはグラファイト及びコークスから選択される。

【0061】

改質剤の可能な例は、これらから、本発明に係る摩擦材料の多成分ブレーキパッド配合物ｉ）の改質剤が選択され、石灰、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、タルク、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、バライト、フッ素化化合物、金属粉末、粉末形態のゴム又はリサイクルゴム（粉砕）及び種々の他のタイプの摩擦粉末であり得る。

【0062】

改質剤は、好ましくはバライト及び金属粉末から選択される。

【0063】

本発明に係る好ましい摩擦材料は、
ｉｉ）ａ）１１，８４０ｃｍ^２／ｇの粉末度を有するポルトランドセメント タイプＩ ５２．５、ｂ）ケイ酸カリウム及び水酸化カリウム単独若しくは混合物、又は水酸化ナトリウム、ｃ）６，７６０ｃｍ^２／ｇの粉末度を有するスラグ、並びに水、をベースとする結合材組成物と、
ｉ）金属酸化物、鋼繊維、アラミド繊維、亜クロム酸塩、金属硫化物、グラファイト、コークス、金属粉末、及びバライトから好ましくは選択される成分を含む多成分ブレーキパッド配合物と、
からなる。

【0064】

＜調製プロセス＞
上記に列挙されている種々の成分、及び、具体的には、結合材組成物ｉｉ）、多成分ブレーキパッド配合物ｉ）、及び水は、前記摩擦材料を形成し、また、示唆されているように且つ示唆されている割合で混合されると、最新技術に係るセメント系材料の性能よりも高い性能を有するクラスの摩擦材料を提供する。

【0065】

完全な均質化のために、前記摩擦材料を形成する前記セメント、水及び他の成分は、次いでブレーキパッドの製造のための成形プロセスに供される、好適なコンシステンシーを有する均質で塊の無いペーストが得られるまで、適切な割合で混合される。

【0066】

こうして得られたブレーキ混合物は、その後、４～９０℃、好ましくは２０～２５℃の範囲内の温度、及び１～６ｋＮ／ｃｍ^２、好ましくは２～５ｋＮ／ｃｍ^２の範囲内の圧力で圧縮成形プロセスに供され、前記温度及び圧力条件は、本発明に係る摩擦材料から出発するブレーキパッドの成形に最適であることが判明している。

【0067】

成形後の硬化又は保管の約７日後に、パッドを以下に示すように特性決定及び試験する。

【0068】

予め選択された配合により前記成形プロセスによって製造されたパッドの特性決定は、以下の態様の評価をベースとする：
Ａ）エッジのプロファイルの均一性及び規則性、並びに形状欠陥の不在；
Ｂ）圧縮率及び表面硬度；
Ｃ）ＡＫ Ｍａｓｔｅｒ及び「内部高温試験」と呼ばれる試験を通して求められる、前記摩擦材料のトライボロジー特性。

【0069】

特性決定Ａ）及び特性決定Ｂ）は以下の試験によって行う：
Ａ）エッジのプロファイルの均一性及び規則性、並びに形状欠陥の不在：これは、基本的に、以下のパラメータを観察することにある成形試験の評価である：Ａ１）前記材料による金型の均質な充填、結果としての、欠陥を有さない製品の製造；Ａ２）起こり得る表面酸化又は異常な膨張の観察。これらの観察は、目視検証によって、並びに前記最終製品の平坦度及び平行度測定によって行われる。

【0070】

Ｂ）ＩＳＯ－６３１０に従う「圧縮率」及びＪＩＳ Ｄ４４２１に従う「表面硬度」；かかる圧縮率及び表面硬度は、それぞれ、圧縮レジメン下での寸法変動の尺度、並びに、前記パッドの表面の周辺部及び中央部間の機械特性の均質性指数を提供する。

【0071】

摩擦材料について、規格ＩＳＯ－６３１０に従う許容可能な圧縮率値は、２０～１２０ミクロンの範囲内の値であり、一方で、規格ＪＩＳ Ｄ４４２１に従う許容可能な表面硬度値（ＨＲＲ）は、１０～１２０の範囲内の値である。

【0072】

Ｃ）トライボロジー特性
摩擦材料のトライボロジー特性は、ＳＡＥ Ｊ２５２２と呼ばれる（「ＡＫ Ｍａｓｔｅｒ」と呼ばれる）試験及び「内部高温試験」を通して求められる。

【0073】

ＡＫ Ｍａｓｔｅｒ試験は、性能試験であり、ここでは、一対のパッドを種々の制動条件下で試験する：走行段階の後、一連の制動を、異なる圧力及び速度（低、中、及び高）、並びに低温制動及び高速道路制動などの特徴的な制動でシミュレーションする。

【0074】

「内部高温試験」は、キャリパー、ディスク及びブレーキパッドを含めた実験セットアップが組み立てられている動的ベンチにおいて実施され、この動的ベンチは、フル装備の車両の質量に等しい慣性負荷をシミュレートするフライホイールが接続されている、選択された車両の駆動軸に取り付けられた系を複製している。第１の走行段階は、３ｍ／ｓ^２の制御された減速及び１００℃の初期ディスク温度で８０Ｋｍ／ｈ～３０Ｋｍ／ｈの６０制動を与える。この試験は、続いて、一連の制動からなっていて、全てが、定義された初期速度が、車両の最高速度及び９０Ｋｍ／ｈに等しい最終速度の８０％に等しく、減速が７ｍ／ｓ^２以上である。合計で２５制動がなされ、８０秒の冷却時間が組み込まれて、続いて、上記で示されているのと同じ速度及び減速条件下で、しかし上記で特定されている初期ディスク温度に系を冷却した後に、５制動が行われる。

【0075】

本発明に係る摩擦材料の主な利点は、前記材料が、実際に、使用の際又は製造の際のいずれかで、大気中にフェノール性誘導体又はフェノール－ホルムアルデヒド誘導体が放出されないような、より一層高い環境保護持続可能性を有するブレーキパッドが製造されることを可能にすることである。さらに、本発明に係る結合材組成物の固有の特性のおかげで、これらの特性が、フェノール樹脂を含有する材料の性能と類似する性能、並びに、例えば上記の先行技術に記載のセメント系結合材料を含有する材料の性能と類似するかそれよりも高い性能を保証する。

【0076】

本発明に係る摩擦材料の基本的な利点は、パッドのセットアップ及び使用をはるかに早める、わずか７日の保管／硬化時間に関連しており、且つ、驚くべきことに、非常に短い硬化時間にもかかわらず、本発明に係る摩擦材料の機械特性は実質的に不変のままである。

【0077】

本発明のさらなる特徴及び利点は、例示的且つ非限定的な目的で提供されている以下の実施例から明らかになる。

【実施例】

【0078】

＜実施例１＞
以下の表１に示す組成を有する摩擦材料を調製した。

【0079】

【表2】

【0080】

より詳細には、前記摩擦材料を、約１１，８４０ｃｍ^２／ｇ（ｂｌａｉｎｅ）に等しい粉末度にまで過剰粉砕したポルトランドセメント タイプＩ ５２．５Ｒ Ｃａｌｕｓｃｏとおよそ６，７６０ｃｍ^２／ｇに等しい粉末度を有する高炉スラグとを含有する結合材組成物を前記摩擦材料の合計重量に対して１０．１重量％に等しい百分率で使用して調製した。

【0081】

セメントは結合材組成物の６５重量％を構成し、一方でスラグは結合材組成物の約３５重量％を構成する。

【0082】

得られる混合物はそれゆえ９，５００ｃｍ^２／ｇに等しい粉末度を有する。

【0083】

結合材組成物の粒子サイズ分布を図１に示し、レーザー研削を用いた粒度測定データを、Ｒｏｓｉｎ－Ｒａｍｍｌｅｒ－Ｓｐｅｒｌｉｎｇ－Ｂｅｎｎｅｔ（ＲＲＳＢ）関数による勾配及び位置パラメータｘ’及びｎを含め表２に示す。表３は、規格ＥＮ １３８９２－２：２００５に従う結合材組成物の物理機械特性を示す。

【0084】

【表3】

【0085】

【表4】

【0086】

こうして製造した摩擦材料は、室温条件（２０－２５℃）及び４．５ｋＮ／ｃｍ^２の圧力下、適切な圧縮金型を用いて成形され、７７ｃｍ^２の表面及び１．５ｃｍの厚さを有するパッドの製造をもたらす。

【0087】

より詳細には、本実施例において示されている試験において使用されている金型は、７７ｃｍ^２の表面及び１．５ｃｍの厚さを有するパッドの製造を提供する金型である。

【0088】

成形（硬化時間）後およそ７日目に、前記パッドに通常の方法に従ってワニスを塗り、続いて、以下に記載するように特性決定及び試験した。

【0089】

表１に示す配合から得られたパッドを目視で観察したところ、これらのパッドは、表面酸化又は異常な膨張のいずれも示さなかった。

【0090】

こうして得られた最終製品のＨＲＲ表面硬度試験を次いで規格ＪＩＳ Ｄ４４２１に従って実施して、８０の平均値を得、また、前記パッドの周辺及び中心表面領域間で機械特性の良好な均質性を示した。

【0091】

この均質性の態様は、潜在的な脱離点を有さず、また、高い耐損耗性を特徴とする摩擦材料を製造するのに極めて重要である。

【0092】

前記エッジのプロファイルの均一性及び規則性、並びに前記パッドの前記周辺部に対する均質性は、フェノール樹脂を結合材として使用するパッドの典型的な値に対して類似する又は改良された損耗を有するのに必須の要素である。

【0093】

ＩＳＯ－６３１０：２００９に従う「圧縮率」試験は、３５．６ミクロンに等しい平均値を示した。

【0094】

ＡＫ Ｍａｓｔｅｒ試験に従い試験された前記パッドは、０．３０ｍｍの損耗値（この値は、前記パッド対について行われた測定の平均を指す）、０．３７に等しい平均摩擦係数を示したが、前記パッド及びディスクの外観は、熱硬化性樹脂を用いて得られる常套的なパッドによって示される基準について目視で許容可能であることが判明した。

【0095】

上記の「内部高温試験」に従って試験したパッドは、前記試験の最後に剥離及び／又は広範且つ著しいクラックによるいずれの材料の脱離も示していない。

【0096】

＜実施例２（比較）＞
実施例１の表１に示すのと同様な組成を用いて摩擦材料を調製した。

【0097】

より詳細には、前記摩擦材料を、約６，１００ｃｍ^２／ｇ（ｂｌａｉｎｅ）に等しい粉末度にまで過剰粉砕したポルトランドセメント タイプＩ ５２．５Ｒ Ｃａｌｕｓｃｏと約３，９００ｃｍ^２／ｇに等しい粉末度を有する高炉スラグとを含有する結合材組成物を前記摩擦材料の合計重量に対して１０．１重量％に等しい百分率で使用して調製した。

【0098】

セメントは結合材組成物の６５重量％を構成し、一方でスラグは結合材組成物の約３５重量％を構成する。

【0099】

得られる混合物はそれゆえ５，４３０ｃｍ^２／ｇに等しい粉末度を有する。

【0100】

レーザー研削を用いた粒度測定データを、Ｒｏｓｉｎ－Ｒａｍｍｌｅｒ－Ｓｐｅｒｌｉｎｇ－Ｂｅｎｎｅｔ（ＲＲＳＢ）関数による勾配及び位置パラメータｘ’及びｎを含め表４に示す。表５は、規格ＥＮ １３８９２－２：２００５に従う結合材組成物の物理機械特性を示す。

【0101】

【表5】

【0102】

【表6】

【0103】

摩擦材料の残部は多成分ブレーキパッド配合物からなる。

【0104】

摩擦材料の各成分の百分率量は、摩擦材料を構成する混合物のみの合計重量に対する重量分率である。

【0105】

こうして製造した摩擦材料は、室温条件（２０－２５℃）及び４．５ｋＮ／ｃｍ^２の圧力下、適切な圧縮金型を用いて成形され、７７ｃｍ^２の表面及び１．５ｃｍに等しい厚さを有するパッドの製造をもたらす。

【0106】

より詳細には、本実施例において示されている試験において使用されている金型は、７７ｃｍ^２の表面及び１．５ｃｍに等しい厚さを有するパッドの製造を提供する金型である。

【0107】

成形（硬化時間）後およそ２８日目に、前記パッドに通常の方法に従ってワニスを塗り、続いて、以下に記載するように特性決定及び試験した。２８日目より前ではパッドの特性決定を行うことが不可能であった。

【0108】

表１に示す配合から得られたパッドを目視で観察したところ、これらのパッドは、表面酸化又は異常な膨張のいずれも示さなかった。

【0109】

こうして得られた最終製品のＨＲＲ表面硬度試験を次いで規格ＪＩＳ Ｄ４４２１に従って実施して、９０の平均値を得、また、前記パッドの周辺及び中心表面領域間で機械特性の良好な均質性を示した。

【0110】

この均質性の態様は、潜在的な脱離点を有さず、また、高い耐損耗性を特徴とする摩擦材料を製造するのに極めて重要である。

【0111】

前記エッジのプロファイルの均一性及び規則性、並びに前記パッドの前記周辺部に対する均質性は、フェノール樹脂を結合材として使用するパッドの典型的な値に対して類似する又は改良された損耗を有するのに必須の要素である。

【0112】

ＩＳＯ－６３１０：２００９に従う「圧縮率」試験は、３０ミクロンに等しい平均値を示した。

【0113】

ＡＫ Ｍａｓｔｅｒ試験に従い試験された前記パッドは、０．３０ｍｍの損耗値（この値は、前記パッド対について行われた測定の平均を指す）、０．３６に等しい平均摩擦係数を示したが、前記パッド及びディスクの外観は、熱硬化性樹脂を用いて得られる常套的なパッドによって示される基準について目視で許容可能であることが判明した。

【0114】

実施例１及び実施例２の結果を分析すると、実施例１のパッド、すなわち、９，７４０ｃｍ^２／ｇに等しい粉末度を有する結合材組成物から出発して得られたパッドは、実施例２のパッド、すなわち、５，４３０ｃｍ^２／ｇに等しい粉末度を有する結合材組成物から出発して得られたパッドに対して、物理機械特性においてわずかな改良を示したが、非常に驚くべきことに、たった７日の保管又は硬化後のＡＫ ｍａｓｔｅｒ試験の結果（摩擦係数及びパッドの摩耗）は、２８日の硬化又は保管時間を要する実施例２のパッドについて得られるのと十分に類似していることが着目され得る。

【図1】

【国際調査報告】