JP2017095646A

JP2017095646A - 摩擦材

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Publication number: JP2017095646A
Application number: JP2015231594A
Authority: JP
Inventors: 卓弥高田; Takuya Takada; 宏徳村; Hiroshi Tokumura; 達川田; Toru Kawata
Original assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd
Current assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd
Priority date: 2015-11-27
Filing date: 2015-11-27
Publication date: 2017-06-01
Anticipated expiration: 2035-11-27
Also published as: EP3381996A4; JP6630136B2; EP3381996A1; CN108291133A; WO2017090633A1; CN108291133B; EP3381996B1; US10584757B2; US20180355935A1

Abstract

【課題】銅成分及び金属繊維を共に含まない摩擦材であって、高温、高速での摩擦係数及び耐摩耗性に優れた摩擦材の提供。【解決手段】生体溶解性無機繊維を７体積％以上と、金属硫化物とを含み、かつ銅成分及び金属繊維を共に含有しない摩擦材。さらに亜鉛を含み、生体溶解性無機繊維が、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＺｒＯ２−Ｋ２Ｏ系、ＳｉＯ２−ＣａＯ−ＭｇＯ系、ＳｉＯ２−ＭｇＯ−ＣａＯ−ＳｒＯ系、及びＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｋ２Ｏ−Ｎａ２Ｏ−ＦｅＯ系からなる群より選ばれる少なくとも１種であり、金属硫化物が、硫化錫、硫化ビスマス、二硫化モリブデン、及び三硫化アンチモンからなる群より選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。【選択図】なし

Description

本発明は、摩擦材に関し、特に自動車、鉄道車両、産業機械等のブレーキパッドまたはブレーキライニング、クラッチ等に用いられる車両用ブレーキ摩擦材に関する。

ディスクブレーキやドラムブレーキなどのブレーキ、或いはクラッチなどに使用される摩擦材は、補強作用をする繊維基材、摩擦作用を与え且つその摩擦性能を調整する摩擦調整材、及び、これらの成分を一体化する結合材などの原材料からなっている。
昨今の車両の高性能化、高速化に伴い、ブレーキの役割は益々過酷なものとなってきており、十分に高い摩擦係数（効き）を有することが必要である。さらに高速からの制動時には高温となることから、低温低速での制動時とは摩擦状態が異なり、温度変化による摩擦係数の変化が少ない、安定した摩擦特性が求められている。

現在、一般的な摩擦材に金属繊維を適量含有することは、摩擦材の強度補強や摩擦係数の安定化、さらには高温における摩擦係数の維持や放熱効率の向上、耐摩耗性向上等に有効であることが知られている。特許文献１には、スチール繊維を５〜１０質量％、平均繊維長が２〜３ｍｍの銅繊維を５〜１０質量％、および粒径が５〜７５μｍの亜鉛粉を２〜５質量％、含有した摩擦材が開示されている。

特許文献１によれば、摩擦材は銅繊維を所定量の範囲で含有すると、低温での摩擦係数の向上を図ることができ、高温高速時の摩擦係数の低下を抑制することができる。このメカニズムは摩擦材と相手材（ディスクロータ）との摩擦時に、摩擦材に含有された金属の展延性によって相手材表面に凝着被膜が生成し、この被膜が保護膜として作用することで低温での摩擦係数を安定化し、高温での高い摩擦係数を維持することに大きく寄与すると考えられる。

そのため、現在、摩擦材に含まれる金属成分は主にスチール繊維や銅繊維といった金属繊維が多いが、これらの繊維を多量に含有した場合、上述のディスクロータの異常摩耗を引き起こすおそれがある。すなわち、ディスクロータの摩耗粉やブレーキパッドの摩擦材に含まれる金属成分が摩擦材に食い込み、そこで凝集して大きな金属塊となってブレーキパッドとディスクロータの間に留まってしまう場合がある。このように凝集した金属塊は、ディスクロータを異常摩耗させることがある（特許文献２）。
また、摩擦材中に含まれる銅成分は、ブレーキ制動により摩耗粉として放出されることから、自然環境への影響が指摘されている。

そこで銅を含まない摩擦材として、特許文献３では、摩擦材に部分黒鉛化コークス及びマスコバイトを所定量含有することにより、銅の含有量が０．５質量％以下であっても、高温制動時の耐摩耗性が高く、かつ安定した摩擦係数の確保と、耐ノイズ性とを両立できることが開示されている。また、特許文献４では、摩擦材組成物中にフッ素系ポリマー粒子を含有させることにより、銅の含有量が０．５質量％以下であっても、安定した摩擦係数及び耐摩耗性を発現し、冷間放置後の鳴きを低減させることができることが開示されている。
特許文献５では、摩擦材組成物において、チタン酸塩を特定量含有し、さらに亜鉛粉を含有することにより、銅及び銅以外の金属繊維の含有量を一定以下としても高温での耐摩耗性に優れ、かつメタルキャッチの生成が少ない摩擦材が得られることが開示されている。

特開２０１０−７７３４１号公報特開２００７−２１８３９５号公報特開２０１５−９３９３４号公報特開２０１５−９３９３６号公報特開２０１２−２５５０５３号公報

上述のように、相手材（ディスクロータ）の異常摩耗量の低減および環境低負荷を目的として、銅成分を含まない摩擦材等が種々検討されている。しかしながら、銅成分を含まない摩擦材での高温、高速制動時の耐摩耗性及び摩擦係数は未だ十分ではなく、より高速で運転を行った場合における高温、高速での摩擦係数の維持や耐摩耗性向上が求められる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、銅成分及び金属繊維を共に含まない摩擦材であって、高温、高速での摩擦係数及び耐摩耗性に優れた摩擦材を提供することにある。

本発明者らは、銅成分及び金属繊維を共に含まなくても、所定量以上の生体溶解性無機繊維と、金属硫化物とを含むことにより、課題をバランスよく解決することを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、上記課題を解決するものであり、下記の構成からなるものである。
（１）生体溶解性無機繊維を７体積％以上と、金属硫化物とを含み、かつ銅成分及び金属繊維を共に含有しない摩擦材。
（２）さらに亜鉛を含む、前記（１）に記載の摩擦材。
（３）前記生体溶解性無機繊維が、Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−ＺｒＯ_２−Ｋ_２Ｏ系、ＳｉＯ_２−ＣａＯ−ＭｇＯ系、ＳｉＯ_２−ＭｇＯ−ＣａＯ−ＳｒＯ系、及びＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｋ_２Ｏ−Ｎａ_２Ｏ−ＦｅＯ系からなる群より選ばれる少なくとも１種である、前記（１）または（２）に記載の摩擦材。
（４）前記生体溶解性無機繊維中の粒径４５μｍ以上のショット量が３０重量％以下である、前記（１）〜（３）のいずれか１に記載の摩擦材。
（５）前記金属硫化物が、硫化錫、硫化ビスマス、二硫化モリブデン、及び三硫化アンチモンからなる群より選ばれる少なくとも１種である、前記（１）〜（４）のいずれか１に記載の摩擦材。

本発明によれば、環境汚染やディスクロータの異常摩耗の原因となる銅成分及び金属繊維を配合することなく、高温高速制動での摩擦係数と耐摩耗性が共に優れたバランスのよい摩擦材を得ることができる。
すなわち、生体溶解性無機繊維を所定量以上含むことにより、摩擦材マトリックスが補強強化されて耐熱性が向上し、安定した摩擦係数と耐摩耗性を確保することができる。また金属硫化物を含むことにより、摩擦材と相手材が摩擦する界面で皮膜を形成し、掘り起こし摩擦や破壊摩耗を抑制し、高温高速制動での摩擦係数と耐摩耗性を両立させることができる。

以下、本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変形して実施することができる。
本明細書において数値範囲を示す「〜」とは、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。また、本明細書で、「銅成分を含まない」とは、銅繊維、銅粉、並びに銅を含んだ合金（真鍮又は青銅等）及び化合物のいずれも、摩擦材の原材料として配合していないことを言い、北米における２０２５年からの銅使用量規制で定められた値である０．５重量％以下であることを意味する。また、「金属繊維を含まない」とは、スチール繊維や銅繊維等の金属繊維の含有量が０．５重量％以下であることを意味する。

＜摩擦材＞
本発明に係る摩擦材は、生体溶解性無機繊維を７体積％以上と、金属硫化物とを含み、かつ銅成分及び金属繊維を共に含有しないことを特徴とする。
また、本発明に係る摩擦材はさらに亜鉛を含むことが好ましい。

［生体溶解性無機繊維］
本発明において、生体溶解性無機繊維は摩擦材マトリックスとして用いられる。すなわち、従来生体溶解性無機繊維は、雨水や塩水に対する錆落としのために配合されることが主であったが、本発明においては摩擦材の骨格として用いられる。そのため、生体溶解性無機繊維の含有量は摩擦材に対して７体積％以上であることが必要であり、好ましくは１０体積％以上である。
一方、生体溶解性無機繊維の含有量が多すぎると、ディスクロータへの攻撃性が増大することから、３０体積％未満が好ましく、２５体積％以下がより好ましく、２０体積％以下がさらに好ましい。
なお、摩擦材に対する生体溶解性無機繊維の含有量を重量％で表す場合には、生体溶解性無機繊維の含有量は６重量％以上であることが必要であり、好ましくは９重量％以上である。また上限は２９重量％未満が好ましく、２３重量％以下がより好ましく、１８重量％以下がさらに好ましい。

生体溶解性無機繊維（ＬｏｗＢｉｏ−ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔＦｉｂｅｒ）とは、人体内に取り込まれた場合でも短時間で生理作用により体外に排出される特徴を有する無機繊維である。生体溶解性無機繊維の化学組成はアルカリ金属酸化物およびアルカリ土類金属酸化物の総量（ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、バリウムの酸化物の総量）が１８質量％以上であり、かつ、呼吸による短期バイオ永続性試験において２０μｍより長い繊維の質量半減期が１０日未満である若しくは気管内注入時の短期バイオ永続性試験において２０μｍより長い繊維の質量半減期が４０日未満である、又は腹膜内試験において過度の発癌性の証拠が無い、又は長期呼吸試験において関連の病原性や腫瘍発生が無いことを満たす無機繊維を意味する（ＥＵ指令９７／６９／ＥＣのＮｏｔｅＱ（発癌性適用除外））。

このような生体溶解性無機繊維は、化学組成として、ＳｉＯ_２、ＭｇＯ及びＳｒＯからなる群より選ばれる少なくとも１種を含むものが好ましく、Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−ＺｒＯ_２−Ｋ_２Ｏ系、ＳｉＯ_２−ＣａＯ−ＭｇＯ系、ＳｉＯ_２−ＭｇＯ−ＣａＯ−ＳｒＯ系、及びＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｋ_２Ｏ−Ｎａ_２Ｏ−ＦｅＯ系からなる群より選ばれる少なくとも１種の生体溶解性無機繊維を用いることがより好ましい。複数種の生体溶解性無機繊維を用いる場合、その合計量を上記範囲内とすることが好ましい。

これらの生体溶解性無機繊維は、無機繊維の原料を一般に使用される溶融紡糸法等により繊維化して製造されるが、例えば市販のＳｕｐｅｒｗｏｏｌ（登録商標）ファイバー（ＭｏｒｇａｎＡｄｖａｎｃｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ社製）、Ｒｏｘｕｌ（登録商標）１０００ファイバー（ラピナス社製）、ファインフレックス（登録商標）−ＥバルクファイバーＴ（ニチアス社製）、ＢＩＯＳＴＡＲバルクファイバー（ＩＴＭ社製）等が使用可能である。

生体溶解性無機繊維は、繊維径０．１〜１０μｍ、繊維長１〜１０００μｍであることが好ましく、繊維径０．２〜６μｍ、繊維長１０〜８５０μｍであることが更に好ましい。この範囲であれば、本発明の効果を有効に発揮することができる。

また、本発明で用いることのできる生体溶解性無機繊維は一般に、製造過程で繊維にならなかったショット（粒状物）を発生し、これらのショットが繊維中に含まれている。ショット含有量が多いと、ディスクロータへの攻撃性が増大することから、生体溶解性無機繊維中の粒径４５μｍ以上のショット含有量は３０重量％以下であることが好ましく、２５重量％以下がより好ましい。

なお、生体溶解性無機繊維の製造過程で生体溶解性無機繊維とショットを分離した後、任意の比率で両者を配合して使用することも可能である。
また、生体溶解性無機繊維は、その表面にシランカップリング剤等により表面処理が施されていてもよい。

［金属硫化物］
本発明において金属硫化物は主に高温潤滑剤としての役割を果たす。すなわち、摩擦材と相手材が摩擦する界面で皮膜を形成し、掘り起こし摩擦、破壊摩耗を抑制できる。特に、従来の潤滑剤である黒鉛は高温制動時には機能しなくなるが、金属硫化物は、高温高速制動であっても良好な摩擦係数と耐摩耗性を両立させることができる。

金属硫化物はすべり性がよく、少量でも十分に効果を発揮する。金属硫化物の含有量は摩擦材中１体積％以上が好ましく、３体積％以上がより好ましい。
一方、多すぎるとすべり性がよくなりすぎて摩擦特性が低下する場合もあることから、１０体積％未満が好ましく、７体積％以下がより好ましく、６体積％以下がさらに好ましい。ただし、高負荷制動を主な目的とする場合には、１０体積％以上含んでいてもよい。

金属硫化物の好ましい具体例として硫化錫、硫化ビスマス、二硫化モリブデン、及び三硫化アンチモンが挙げられ、これらのうち１種を用いても２種以上を併用してもよい。２種以上を併用する場合には、その合計量を上記範囲内とすることが好ましい。

［亜鉛］
本発明に係る摩擦材は、上記金属硫化物に加えて亜鉛を含むことが好ましい。亜鉛は金属硫化物と共に摩擦材と相手材が摩擦する界面で皮膜を形成し、掘り起こし摩擦、破壊摩耗を抑制し、高温高速制動での摩擦係数と耐摩耗性を両立させることができる。

亜鉛の形状は特に制限されないが粉状であることが皮膜形成性の点から好ましく、平均粒径が１〜１０μｍの粉状であることがより好ましい。

摩擦材中の亜鉛含有量が少な過ぎると良好な皮膜が形成されにくいことから０．２体積％以上が好ましく、０．５体積％以上がより好ましい。また、亜鉛の融点は４２０℃程度と低いことから、亜鉛を多量に入れ過ぎると高温制動時の摩擦係数が低下し、さらに、相手材に移着しすぎてしまう。そのため亜鉛の含有量は５体積％未満が好ましく、３体積％以下がより好ましく、２体積％以下がさらに好ましい。

［その他の成分］
上記の他に用いられる成分として、従来公知の結合材や摩擦調整材、繊維基材を配合することができる。
［結合材］
本発明に係る摩擦材には通常用いられる結合材を用いることができるが、エラストマー変性フェノール樹脂、フェノール樹脂（ストレートフェノール樹脂、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、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂を挙げることができる。なお、各種変性フェノール樹脂には炭化水素樹脂変性フェノール樹脂、エポキシ変性フェノール樹脂等が挙げられる。

エラストマー変性フェノール樹脂において、フェノール樹脂を変性させるエラストマーはフェノール樹脂に可塑性を与えるものであればよく、架橋した天然ゴムや合成ゴムが例示される。フェノール樹脂を変性させるエラストマーとしては、アクリルゴム、シリコーンゴム等が好ましく用いられる。エラストマー変性フェノール樹脂は単独で、または２種以上組み合わせて用いることができる。

本発明において、結合材は摩擦材全体中、通常は１０〜２０体積％、好ましくは１３〜１７体積％用いられる。

［摩擦調整材］
本発明に係る摩擦材には通常用いられる摩擦調整材を用いることができるが、例えば有機充填材、無機充填材、研削材が挙げられる。
（有機充填材）
有機充填材としては、例えば、アクリルニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）等からなる各種ゴムやタイヤトレッド、ゴムダスト、カシューダストなどの有機物ダスト、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等が挙げられる。
有機充填材の含有量は、摩擦材中３〜１０体積％であること好ましい。

（無機充填材）
無機充填材としては、例えば、錫等の金属粉（亜鉛を除く。）、バーミキュライト、マイカ、水酸化カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、天然黒鉛、鱗片状黒鉛、弾性黒鉛、膨張黒鉛、黒鉛コークス、板状、鱗片状または粉状のチタン酸カリウム、チタン酸リチウムカリウム、チタン酸マグネシウムカリウム等を挙げることができる。
無機充填材の含有量は、摩擦材中３０〜５５体積％であることが好ましい。
また、有機充填材と無機充填材の和である充填材の総量としては、摩擦材中３０〜６５体積％であることが好ましい。

（研削材）
研削材は、粒径が小さいほどマイルドな研削材となるが、小さすぎると研削材としての役目を果たさなくなる。一方、粒径が大きいほど相手材を研削して摩擦係数を向上させるが、大きすぎると相手材を過剰に研削する。研削材の種類や形状、モース硬度に応じて、粒径や含有量を調整する。

研削材としてモース硬度が７以上の研削材を用いると、高速・高負荷での制動で要求される高い摩擦係数を得られる。モース硬度が７以上である研削材は例えば、アルミナ、シリカ、シリコンカーバイド、ムライト、安定化ジルコニア、珪酸ジルコニウム等が挙げられ、相手材を研削し摩擦係数を向上させる役割がある。
この中でも、安定化ジルコニア及び珪酸ジルコニウムの少なくとも一方を研削材として用いることが高速・高負荷での制動で要求される高い摩擦係数を得られる点から好ましい。これら研削材は単独でまたは２種以上組み合わせて用いることができる。

モース硬度７以上の研削材を、摩擦材に対して１〜１０体積％含有することが好ましく、１〜６体積％が更に好ましい。この範囲であれば高速・高負荷の制動時での摩擦係数を向上させ相手材攻撃性を低くすることができる。

モース硬度７以上の研削材は平均粒径が３〜２０μｍが好ましい。この範囲であれば高速・高負荷の制動時での摩擦係数を向上させ相手材攻撃性を低くすることができる。

研削材としてモース硬度が７未満の研削材を用いると、摩擦係数（効き）と相手材攻撃性のバランスの点から好ましい。モース硬度７未満の研削材としては、四三酸化鉄、マグネシア、クロマイト等を挙げることができる。
モース硬度７未満の研削材を、摩擦材に対して１〜１０体積％含有することが好ましく、１〜７体積％が更に好ましい。また、研削材全体の含有量は、摩擦材中通常２〜２０体積％であり、好ましくは４〜１３体積％である。

［繊維基材］
本発明に係る摩擦材には金属繊維以外の、通常用いられる繊維基材を用いることができ、例えば有機繊維や生体溶解性無機繊維以外の無機繊維が挙げられる。
（有機繊維、無機繊維）
有機繊維としては、芳香族ポリアミド（アラミド）繊維、セルロース繊維、ポリアクリル系繊維等が挙げられる。中でもアラミド繊維が摩擦材のマトリクス強度の点から好ましい。
生体溶解性無機繊維以外の無機繊維としては、チタン酸カリウム繊維、ガラス繊維、炭素繊維、ロックウール等が挙げられる。

上記繊維基材は単独でも２種以上組み合わせて用いてもよい。また、生体溶解性無機繊維を除く繊維基材の合計の含有量は、摩擦材中通常１〜３５体積％であり、好ましくは５〜３０体積％である。

＜摩擦材の製造方法>
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、研摩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摩擦パッド（ブレーキパッド）は、以下の工程（１）〜（５）により製造することができる。
（１）鋼板（プレッシャプレート）を板金プレスにより所定の形状に成形する工程。
（２）所定の形状に成形された鋼板に脱脂処理、化成処理及びプライマー処理を施し、接着剤を塗布する工程。
（３）摩擦材の原材料混合物の加圧成形を行い、予備成形品を製造する工程。
（４）上記（１）および（２）の工程を経たプレッシャプレートと、上記（３）の工程を経た摩擦材の予備成形品とを、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する工程。
（５）上記（４）の工程の後アフタキュアを行い、最終的に研摩や表面焼き、塗装等の仕上げ処理を施す工程。

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。
＜実施例１〜１６及び比較例１〜４＞
摩擦材の配合材料を表２に示す配合組成（体積％）に従って混合機にて均一に混合し、摩擦材混合物を得た。続いて摩擦材混合物を常温、圧力２０ＭＰａで１０秒間予備成形して予備成形品を得た。この予備成形品を熱成形型に投入し、予め接着剤を塗布した金属板（プレッシャープレート：Ｐ／Ｐ）を重ね、温度１５０℃、成形面圧４０ＭＰａで５分間加熱圧縮成形を行った。この加熱圧縮成形体に対し、温度１５０〜３００℃で１〜４時間熱処理し、所定の厚みに研摩・塗装することで、実施例１〜１６及び比較例１〜４に係る摩擦材を含む摩擦パッドを得た。

実施例及び比較例では、Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−ＺｒＯ_２−Ｋ_２Ｏ系のＳｕｐｅｒｗｏｏｌ（登録商標）ファイバー（ＭｏｒｇａｎＡｄｖａｎｃｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ社製、国際公開第２０１５／０１１４３９号参照）の原綿から調整を行い、繊維径４μｍ、粒径４５μｍ以上のショットの含有量２７重量％の生体溶解性無機繊維を用いた。
また亜鉛粉は平均粒径５μｍであった。

＜評価方法＞
（１）摩擦特性評価
ＪＡＳＯＣ４０６（一般性能試験）に準拠した摩擦特性評価を実施した。摩擦特性の評価は１／７スケールテスター（慣性１．５ｋｇ・ｍ^２）を用い、第２効力１００（ｋｍ／時）の平均摩擦係数μを求めた。結果を表２にまとめた。
表２の評価においては、該第２効力１００（ｋｍ／時）の平均摩擦係数μが０．４５超を◎、０．４０超０．４５以下を○、０．４０以下を×とした。

（２）高負荷制動試験
上記（１）摩擦特性評価を実施した後に、慣性を２．５ｋｇ・ｍ^２にし、下記表１に従ってすりあわせの後に高負荷制動試験１を行い、さらにその後、ディスクロータの温度を１００℃以下まで冷却し、昇温制動後に高負荷制動試験２を行った。表２に高負荷制動試験１における瞬時最低摩擦係数μ（ディスクロータ初期温度１００℃ 瞬時最低μ）と、高負荷制動試験２における瞬時最低摩擦係数μ（ディスクロータ初期温度２００℃ 瞬時最低μ）及びパッド摩耗量（ＪＡＳＯ−Ｃ４０６＋高負荷制動後のパッド摩耗量［ｍｍ］）とをそれぞれまとめた。
表２の評価においては、瞬時最低摩擦係数μが０．２０超を◎、０．１５超０．２０以下を○、０．１５以下を×とした。またパッド摩耗量については比較例１のパッド摩耗量を基準とし、−３０％以下を◎、−３０％以上＋１０％以下を○、＋１０％超を×とした。なお、評価基準とした比較例１の摩擦パッドにおける摩擦材は銅繊維を含有しており、配合組成はＮＡＯ（Ｎｏｎ−ＡｓｂｅｓｔｏｓＯｒｇａｎｉｃ）材の摩擦材として従来一般的に用いられる配合組成に相当するものである。

（３）空転ディスクロータ攻撃性
摩擦パッドからテストピースを切り出し、１／７スケールテスターを用いて該テストピースを面圧０．０６ＭＰａでディスクロータに押し付けて速度６０ｋｍ／時で空転させた際の、４０時間後のロータ摩耗量（μｍ）を測定した。なお、ディスクロータにはＦＣ２００を用いた。
表２の評価においては、該ロータ摩耗量（空転ディスクロータ攻撃性［μｍ］０．０６［ＭＰａ］）が１５μｍ以下を◎、１５μｍ超２０μｍ以下を○、２０μｍ超を×とした。

実施例１〜１６及び比較例１〜４の配合組成、並びに上記（１）〜（３）の評価結果を表２に示す。

従来の摩擦パッドに含まれる摩擦材（比較例１）から銅成分を排除すると、比較例２〜４に示すように、金属硫化物のみ含んだ場合（比較例２）でも、生体溶解性無機繊維のみ含んだ場合（比較例４）でも、高負荷制動時の摩擦係数は低く、また、生体溶解性無機繊維と金属硫化物を共に含んだ場合（比較例３）でも、生体溶解性無機繊維の含有量が４体積％であると高負荷制動時の摩擦係数は低い。
しかしながら、銅成分を含まない場合であっても、生体溶解性無機繊維を７体積％以上と、金属硫化物とを含むことにより、高負荷制動時の摩擦係数が向上する（実施例２、４及び７参照）。さらに金属硫化物の含有量を増やすことにより、ディスクロータ初期温度２００℃といった特に高負荷とした場合の瞬時最低摩擦係数がより良好なものとなる（実施例１及び４参照）。
また、亜鉛を含むことにより相手材攻撃性がより低くなった（実施例１４及び１６参照）。

以上より、銅成分及び金属繊維を含まない摩擦材であっても、生体溶解性無機繊維を７体積％以上と、金属硫化物とを含むことにより、より高温高速の条件での制動時において、非常に良好な摩擦係数および耐摩耗性を両立できることが分かった。

本発明に係る摩擦材は、銅成分及び金属繊維を含まないことから環境低負荷な摩擦材である。また、銅成分を含まないにも関わらず、より高温高速の条件での制動時であっても、良好な摩擦係数および耐摩耗性を両立できる摩擦材であることから、自動車、鉄道車両、産業機械等に使用されるブレーキパッドやブレーキライニング、クラッチ等へ適用することは特に有用であり、その技術的意義は極めて大きなものである。

Claims

生体溶解性無機繊維を７体積％以上と、金属硫化物とを含み、かつ銅成分及び金属繊維を共に含有しない摩擦材。
さらに亜鉛を含む、請求項１に記載の摩擦材。
前記生体溶解性無機繊維が、Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−ＺｒＯ_２−Ｋ_２Ｏ系、ＳｉＯ_２−ＣａＯ−ＭｇＯ系、ＳｉＯ_２−ＭｇＯ−ＣａＯ−ＳｒＯ系、及びＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｋ_２Ｏ−Ｎａ_２Ｏ−ＦｅＯ系からなる群より選ばれる少なくとも１種である、請求項１または２に記載の摩擦材。
前記生体溶解性無機繊維中の粒径４５μｍ以上のショット量が３０重量％以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の摩擦材。
前記金属硫化物が、硫化錫、硫化ビスマス、二硫化モリブデン、及び三硫化アンチモンからなる群より選ばれる少なくとも１種である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の摩擦材。