JP2020094220A - 摩擦材組成物、摩擦材組成物を用いた摩擦材及び摩擦部材 - Google Patents

Abstract

【課題】銅含有率が０．５質量％を超えない環境有害性が低い組成で、良好な効き特性、耐摩耗性、ＢＴＶ特性を有し、さらに軽量であることで自動車の燃費向上に効果的である摩擦材を与える摩擦材組成物を提供する。また、該摩擦材組成物を用いた摩擦材及び摩擦部材を提供する。【解決手段】結合材、有機充填材、無機充填材、及び繊維基材を含有する摩擦材組成物であり、元素としての銅含有率が０．５質量％を超えず、鉄系繊維又は鉄系粉末を１〜３質量％含有し、かつ、繊維基材としてウォラストナイトを１０〜３０質量％含有する摩擦材組成物。【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の制動に用いられるディスクブレーキパッド、ブレーキライニング等の摩擦材に適した摩擦材組成物、該摩擦材組成物を用いた摩擦材及び摩擦部材に関する。

自動車等には、その制動のためにディスクブレーキパッドやブレーキライニング等の摩擦材が使用されている。ディスクブレーキパッドやブレーキライニング等の摩擦材は、相手材となるディスクロータやブレーキドラム等と摩擦することによって制動の役割を果たす。そのため摩擦材には、使用条件に応じた適切な摩擦係数（効き特性）が求められるだけでなく、鳴きが発生しにくいこと（鳴き特性）、摩擦材の寿命が長いこと（耐摩耗性）等が要求される。また、安全性だけでなく運転時の快適性からも、ブレーキ時のトルク振動が小さいこと（ＢＴＶ＝Ｂｒａｋｅ Ｔｏｒｑｕｅ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ特性）が求められる。

さらに近年、燃費向上の観点で自動車の軽量化が求められており、特に効果の大きいバネ下荷重の軽量化が着目されている。従って、摩擦材の軽量化は自動車の燃費向上に有効であるが、従来の摩擦材には、銅や酸化ジルコニウムといった高比重の素材が一般的に使用されている。

銅は摩擦材への熱伝導率付与、繊維形状で使用した際の補強効果付与等を目的として添加され、例えば銅繊維の減量によって高温時のマトリクス補強効果が低下し、耐摩耗性が低下してしまう。また、銅の減量によって摩擦界面の熱拡散効率が低下し、相手材のディスクロータに局所的な温度勾配（ヒートスポット）が形成され、トルク振動が大きくなってしまう。一方で、銅は摩耗粉として河川や湖を汚染するという観点から、摩擦材に添加しないことが望まれている。

また、酸化ジルコニウムは高融点の無機充填材で、モース硬度が相手材の鋳鉄よりも高いため研削材として機能しており、減量によって摩擦係数が低下してしまう。

上記弊害の改善策として、銅繊維を他の高熱伝導素材や無機繊維に、酸化ジルコニウムを他の軽量な研削材に代替する手法が検討されてきた。

例えば、銅を使用せず、低比重で熱伝導率も酸化ジルコニウムより高い研削材である酸化マグネシウムと熱伝導率が高い黒鉛を摩擦材中に４５〜８０体積％含有し、酸化マグネシウムと黒鉛の比率を１／１〜４／１とする方法が提案されている（特許文献１）。

また、摩擦材の補強を目的として金属繊維や鉱物繊維と共に、ウォラストナイトを１０〜１５質量％と比較的多く添加する方法が提案されている（特許文献２）。

また、摩擦材の補強を目的として２〜３０質量％の針状炭酸カルシウムを添加する方法が提案されている（特許文献３）。

特開２００２−１３８２７３号公報 特開２００８−５７６９３号公報 特開平５−１０５８６７号公報

特許文献１のブレーキ用摩擦材では、研削材である酸化マグネシウムと、潤滑材である黒鉛の添加量が極端に多くなり、各種摩擦特性をバランス良く改善することは困難であるとの課題がある。

また、特許文献２のブレーキ用摩擦材では、繊維基材の添加量の合計が極端に多くなってしまい、摩擦材の気孔率増加による強度低下、圧縮歪量増加によるブレーキのペダルフィール悪化を招いてしまう。

また、特許文献３の方法のように、摩擦材の補強を目的として針状炭酸カルシウムを用いる場合、炭酸カルシウムは低比重ではあるが融点が低く、特に銅繊維を含有しない組成では高温時の耐摩耗性等が悪化してしまう。

一方で、摩擦材の小型化によっても軽量化は図ることが可能であるが、摩擦面積を縮小した場合は摩擦面の単位面積当たりの熱負荷が高まり、特に銅を含有しない組成では耐摩耗性の悪化が懸念される。また、摩擦材の薄型化によって軽量化を図ると、製品寿命が短くなってしまう。

そこで本発明は、銅含有率が０．５質量％を超えない環境有害性が低い組成で、良好な効き特性、耐摩耗性、ＢＴＶ特性を有し、さらに軽量であることで自動車の燃費向上に効果的である摩擦材を与える摩擦材組成物を提供することを目的とする。また、該摩擦材組成物を用いた摩擦材及び摩擦部材を提供することを目的とする。

本発明者等は、上記目標を達成するため、元素としての銅含有率が０．５質量％を超えず、鉄系繊維又は鉄系粉末を１〜３質量％含有し、かつ、繊維基材としてウォラストナイトを１０〜３０質量％含有することで、銅添加量が極めて少ない、あるいは銅を含有しなくても、効き特性、耐摩耗性、ＢＴＶ特性をバランス良く向上しつつ、軽量化が可能であることを見出した。

本発明は次の事項に関する。
（１）結合材、有機充填材、無機充填材、及び繊維基材を含有する摩擦材組成物であり、元素としての銅含有率が０．５質量％を超えず、鉄系繊維又は鉄系粉末を１〜３質量％含有し、かつ、繊維基材としてウォラストナイトを１０〜３０質量％含有する摩擦材組成物。
（２）研削材として酸化マグネシウムを１〜１０質量％含有する（１）に記載の摩擦材組成物。
（３）無機充填材として黒鉛を１〜１０質量％含有し、該黒鉛のメジアン径が１〜３０μｍである（１）又は（２）に記載の摩擦材組成物。
（４）有機充填材としてカシューダストを２〜８質量％含有する請求項（１）〜（３）に記載の摩擦材組成物。
（５）（１）〜（４）のいずれか一項に記載の摩擦材組成物を成形してなる摩擦材。
（６）（５）記載の摩擦材と裏金とを一体化した摩擦部材。

本発明によれば、自動車用ディスクブレーキパッドやブレーキライニング等の摩擦材に用いた際に、銅含有量を抑制して、環境有害性が低い組成としつつ、良好な効き特性、耐摩耗性、ＢＴＶ特性を有し、さらに軽量であることで自動車の燃費向上に寄与する摩擦材を与える摩擦材組成物を提供することができる。また、本発明によれば、上記特性を有する摩擦材及び摩擦部材を提供することができる。

本発明の実施例及び比較例のＢＴＶ評価時のディスロータのサーモグラフィ画像である。

以下、本発明のノンアスベスト摩擦材組成物、これを用いた摩擦材及び摩擦部材について詳述する。

［ノンアスベスト摩擦材組成物］
本実施形態のノンアスベスト摩擦材組成物は、結合材、有機充填材、無機充填材、及び繊維基材を含有する摩擦材組成物であって、元素としての銅含有率が０．５質量％を超えず、鉄系繊維又は鉄系粉末を１〜３質量％含有し、かつ、繊維基材としてウォラストナイトを１０〜３０質量％含有することを特徴とする。なお、上記の「元素としての銅含有率」とは、繊維状や粉末状等の銅、銅合金及び銅化合物に含まれる銅元素の、全摩擦材組成物中における含有率を示す。

上記構成により、本実施形態のノンアスベスト摩擦材組成物を用いた摩擦材及び摩擦部材は、銅添加量が極めて少ない、あるいは銅を含有しないため、従来品と比較して制動時に生成に生成する摩耗粉中の銅が少なく、さらに軽量であることから自動車の燃費向上に寄与するため環境に優しく、良好な効き特性、耐摩耗性、ＢＴＶ特性をバランス良く発現する。

［無機充填材］
本実施形態の摩擦材組成物は無機充填材を含有する。無機充填材は、摩擦材の耐熱性の悪化を避けるために摩擦調整材として含まれるものである。本実施形態において、無機充填材としては、対面材への攻撃性低下の観点から、酸化マグネシウム、黒鉛、硫酸バリウムを含有することが好ましい。

上記酸化マグネシウムの含有率は１〜１０質量％であることが好ましく、２〜１０質量％であることがより好ましく、３〜１０質量％であることがさらに好ましい。また、上記酸化マグネシウムのメジアン径は、１〜２０μｍであることが好ましく、１〜１５μｍであることがより好ましく、１〜１０μｍであることがさらに好ましい。酸化マグネシウムのメジアン径を１μｍ以上とすることで良好な摩擦係数、耐摩耗性が発現し、２０μｍ以下とすることで摩擦材中の分散性を高め、摩擦係数を安定化できる。

また、上記黒鉛の含有率は１〜１０質量％であることが好ましく、１〜９質量％であることがより好ましく、２〜８質量％であることがさらに好ましい。また、上記黒鉛のメジアン径は、１〜１００μｍであることが好ましく、１〜５０μｍであることがより好ましく、１〜３０μｍであることがさらに好ましい。黒鉛のメジアン径を１μｍ以上とすることで良好な摩擦係数、耐摩耗性が発現し、１００μｍ以下とすることで、摩擦材の熱伝導率低下を避けることができる。

なお、上記酸化マグネシウムと黒鉛のメジアン径は、レーザー回折粒度分布測定等の方法を用いて測定することができる。例えば、レーザー回折／散乱式粒子径分布測定装置、商品名：ＬＡ・９２０（株式会社堀場製作所製）で測定することができる。また、本発明の効果を損なわない程度であれば、本実施形態の摩擦材組成物に、上記酸化マグネシウム以外の、通常、摩擦材に用いられる無機充填材を組み合わせて用いることができる。

上記酸化マグネシウム以外の無機充填材としては、例えば、酸化ジルコニウム、三硫化アンチモン、硫化スズ、二硫化モリブデン、硫化鉄、硫化ビスマス、硫化亜鉛、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、ドロマイト、コークス、黒鉛、マイカ、酸化鉄、バーミキュライト、粒状チタン酸カリウム、チタン酸リチウムカリウム、硫酸カルシウム、板状チタン酸カリウム、タルク、クレー、ゼオライト、珪酸ジルコニウム、ムライト、クロマイト、酸化チタン、シリカ、γ−アルミナ等の活性アルミナを用いることができ、これらを単独で又は２種類以上を組み合わせて使用することができる。

前記無機充填材の総含有量は、酸化マグネシウム、黒鉛を含め、摩擦材用組成物において２０〜８０質量％であることが好ましく、３０〜８０質量％であることがより好ましく４０〜８０質量％であることがさらに好ましい。無機充填材の含有量を２０〜８０質量％とすると、耐熱性の悪化を避けることができる。

［繊維基材］
本実施形態の摩擦材組成物は繊維基材を含有する。繊維基材は摩擦材において補強作用を示すものである。繊維基材としては、有機繊維、金属繊維、無機繊維等が挙げられる。

本実施形態の摩擦材組成物は有機繊維としてアラミド繊維、アクリル繊維、セルロース繊維、フェノール樹脂繊維等を用いることができ、これらを単独で又は２種類以上を組み合わせて使用することができる。この中でも、耐熱性、補強効果の観点から、アラミド繊維を用いることが好ましい。

金属繊維としては銅繊維、鉄系繊維、チタン繊維、亜鉛繊維、アルミ繊維等を用いることができ、１種又は２種類以上を組み合わせて用いることができるが、銅繊維を用いる場合は、摩擦材中の元素としての銅含有率が０．５質量％を超えないようにする。

また、本実施形態の摩擦材組成物は金属繊維として鉄系繊維１〜３質量％を含有する。

なお、ここでいう鉄系繊維とは、純鉄繊維、鋼繊維、鋳鉄繊維、ステンレス繊維、シリコンやアルミとの鉄系合金繊維等が挙げられる。本明細書では、上記の鋼繊維を鉄繊維と記載する。

摩擦材組成物における上記鉄系繊維の含有量を１質量％以上とすることで、良好な耐摩耗性、ＢＴＶ特性が発現し、３質量％以下とすることで相手材であるディスクロータへの攻撃性、摩擦面における錆の発生を抑制できる。上記鉄系繊維の含有量は、１．２〜３質量％であることがより好ましく、１．４〜３質量％であることがさらに好ましい。

また、上記鉄系素材の形状は繊維形状に限定されるものではなく、粉末状で用いても同様の効果を発現することができる。

無機繊維としては、ウォラストナイト、セラミック繊維、生分解性セラミック繊維、鉱物繊維、炭素繊維、ガラス繊維、チタン酸カリウム繊維、アルミノシリケート繊維等を用いることができ、１種又は２種類以上を組み合わせて用いることができるが、環境への優しさの観点から、吸引性のチタン酸カリウム繊維等を含有しないことが好ましい。また、本実施形態の摩擦材組成物は、無機繊維として繊維長３０μｍ以下のウォラストナイト１０〜３０質量％を含有する。

摩擦材組成物における上記ウォラストナイトの含有量を１０質量％以上とすることで、良好な摩擦係数、耐摩耗性が発現し、３０質量％以下とすることで、摩擦材の気孔率、圧縮歪量の増大を避けることができる。上記ウォラストナイトの含有量は、１０〜２５質量％であることがより好ましく、１０〜２０質量％であることがさらに好ましい。

なお、ここでいう鉱物繊維とは、スラグウール等の高炉スラグ、バサルトファイバー等の玄武岩、その他の天然岩石等を主成分として溶融紡糸した人造無機繊維であり、Ａｌ元素を含む天然鉱物であることがより好ましい。具体的には、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＦｅＯ、Ｎａ_２Ｏ等が含まれるもの、又はこれら化合物が１種又は２種以上含有されるものを鉱物繊維として用いることができ、これらのうちＡｌ元素を含むものがより好ましい。摩擦材組成物中に含まれる鉱物繊維全体の平均繊維長が大きくなるほど摩擦組成物中の各成分との接着強度が低下する傾向があるため、鉱物繊維全体の平均繊維長は５００μｍ以下が好ましく、より好ましくは１００〜４００μｍである。ここで、平均繊維長とは、該当する全ての繊維の長さの平均値を示した数平均繊維長のことをいう。例えば２００μｍの平均繊維長とは、摩擦材組成物原料として用いる鉱物繊維を無作為に５０個選択し、光学顕微鏡で繊維長を測定し、その平均値が２００μｍであることを示す。

本実施形態で用いられる鉱物繊維は、人体有害性の観点で生体溶解性であることが好ましい。ここでいう生体溶解性の鉱物繊維とは、人体内に取り込まれた場合でも短時間で一部分解され体外に排出される特徴を有する鉱物繊維である。具体的には、化学組成がアルカリ酸化物、アルカリ土類酸化物総量（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、かつ呼吸による短期バイオ永続試験で、２０μｍ以上の繊維の質量半減期が４０日以内又は腹膜内試験で過度の発癌性の証拠がないか又は長期呼吸試験で関連の病原性や腫瘍発生がないことを満たす繊維を示す（ＥＵ指令９７／６９／ＥＣのＮｏｔａ Ｑ（発癌性適用除外））。このような生体分解性鉱物繊維としては、ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＣａＯ−ＭｇＯ−ＦｅＯ−Ｎａ_２Ｏ系繊維等が挙げられ、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＦｅＯ、Ｎａ_２Ｏ等を任意の組み合わせで含有した繊維が挙げられる。市販品としてはＬＡＰＩＮＵＳ ＦＩＢＥＲＳ Ｂ．Ｖ．製のＲｏｘｕｌシリーズ（「Ｒｏｘｕｌ」は、登録商標。）等が挙げられる。「Ｒｏｘｕｌ」には、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＦｅＯ、Ｎａ_２Ｏ等が含まれる。

繊維基材は、摩擦材組成物中に５〜４０質量％含有することが好ましく、５〜３５質量％含有することがより好ましく、１０〜３０質量％含有することがさらに好ましい。繊維基材の含有量を５〜４０質量％とすると、効き特性の著しい低下等の弊害を与えることなく、適度な補強効果を摩擦材に付与する効果がある。

［結合材］
本実施形態の摩擦材組成物は、結合材を含有する。結合材は、摩擦材組成物に含まれる有機充填材及び繊維基材等を一体化して、強度を与えるものである。本実施形態の摩擦材組成物に含まれる結合材としては、通常、摩擦材に用いられる熱硬化性樹脂を用いることができる。熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、アクリル変性フェノール樹脂、シリコーン変性フェノール樹脂、カシュー変性フェノール樹脂、エポキシ変性フェノール樹脂、アルキルベンゼン変性フェノール樹脂等の各種変性フェノール樹脂が挙げられ、特に、フェノール樹脂、アクリル変性フェノール樹脂、シリコーン変性フェノール樹脂が好ましく、これらを単独で又は２種類以上を組み合わせて使用することができる。良好な耐熱性、成形性及び摩擦係数を与えることから、フェノール樹脂、アクリル変性フェノール樹脂、シリコーン変性フェノール樹脂、アルキルベンゼン変性フェノール樹脂を用いることが好ましい。

本実施形態の摩擦材組成物における、結合材の含有量は、５〜２０質量％であることが好ましく、５〜１５質量％であることがより好ましく、５〜１０質量％であることがさらに好ましい。結合材の含有量を５〜２０質量％の範囲とすることで、摩擦材の強度低下をより抑制でき、また、摩擦材の気孔率が減少し、弾性率が高くなることによる鳴き等の音振性能悪化を抑制できる。

［有機充填材］
本実施形態の摩擦材組成物は、有機充填材を含有する。有機充填材は、摩擦材の音振性能や耐摩耗性等を向上させるための摩擦調整剤として含まれるものである。本発明の摩擦材用組成物に含まれる有機充填材としては、カシューダストやゴム成分等を用いることができる。

上記カシューダストは、カシューナッツシェルオイルを重合、硬化させたものを粉砕して得られる、通常、摩擦材に用いられるものであればよい。

上記ゴム成分としては、例えば、タイヤゴム、アクリルゴム、イソプレンゴム、ＮＢＲ（ニトリルブタジエンゴム）、ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）が挙げられ、これらを単独で又は２種類以上を組み合わせて使用される。

また、カシューダストとゴム成分とを併用してもよく、カシューダストをゴム成分で被覆したものを用いてもよいが、音振性能の観点から、カシューダストとゴム成分とを併用することが好ましい。上記カシューダストの含有量は、２〜８質量％であることが好ましく、２．５〜８質量％であることがより好ましく、２．５〜７．５質量％であることがさらに好ましい。カシューダストの含有量を２〜８質量％とすることで、摩擦材の弾性率が高くなることによる鳴き等の音振性能の悪化を避けることができ、また耐熱性の悪化、熱履歴による強度低下を避けることができる。

本実施形態のノンアスベスト摩擦材組成物中における、有機充填材の含有量は、１〜２０質量％であることが好ましく、１〜１５質量％であることがより好ましく、２〜１０質量％であることがさらに好ましい。有機充填材の含有量を１〜２０質量％の範囲とすることで、摩擦材の弾性率が高くなることによる鳴き等の音振性能の悪化を避けることができ、また耐熱性の悪化、熱履歴による強度低下を避けることができる。

［その他の成分］
また、本実施形態の摩擦材組成物は、前記の材料以外に、必要に応じてその他の材料を配合することができ、例えば、亜鉛粉等の金属粉末等を配合することができる。

＜摩擦材及び摩擦部材＞
本実施形態の摩擦材組成物は、自動車等のディスクブレーキパッド、ブレーキライニング等の摩擦材として又は本実施形態の摩擦材組成物を目的形状に成形、加工、貼り付け等の工程を施すことによりクラッチフェーシング、電磁ブレーキ、保持ブレーキ等の摩擦材としても使用することができる。

本実施形態の摩擦材組成物は、摩擦面となる摩擦部材そのものとして用いて摩擦材を得ることができる。それを用いた摩擦材としては、例えば、下記の構成が挙げられる。（１）摩擦部材のみの構成（２）裏金と、該裏金の上に形成させ、摩擦面となる本発明の摩擦材組成物からなる摩擦部材とを有する構成（３）上記（２）の構成において、裏金と摩擦部材との間に、裏金の接着効果を高めるための表面改質を目的としたプライマー層、裏金と摩擦部材の接着を目的とした接着層をさらに介在させた構成、等が挙げられる。
上記裏金は、摩擦部材の機械的強度の向上のために、通常、摩擦部材として用いるものであり、材質としては、金属又は繊維強化プラスチック等を用いることができ、例えば、鉄、ステンレス、無機繊維強化プラスチック、炭素繊維強化プラスチックが挙げられる。プライマー層及び接着層としては、通常、ブレーキシュー等の摩擦部材に用いられるものであればよい。

本実施形態の摩擦材組成物は、一般に使用されている方法を用いて摩擦材を製造することができ、本発明の摩擦材組成物を加熱加圧成形して製造することができる。詳細には、例えば、本実施形態の摩擦材組成物をレーディゲミキサー（「レーディゲ」は、登録商標。）、加圧ニーダー、アイリッヒミキサー（「アイリッヒ」は、登録商標。）等の混合機を用いて均一に混合し、この混合物を成形金型にて予備成形し、得られた予備成形物を成形温度１３０〜１６０℃、成形圧力２０〜５０ＭＰａ、成形時間２〜１０分間の条件で成形し、得られた成形物を１５０〜２５０℃で２〜１０時間熱処理することにより本実施形態の摩擦材を得ることができる。なお、必要に応じて塗装、スコーチ処理、研磨処理等を行ってもよい。

本実施形態の摩擦材組成物は、高温での耐摩耗性やメタルキャッチ抑制等に優れるため、ディスクブレーキパッドやブレーキライニング等の摩擦部材の「上張り材」として有用であり、さらに摩擦部材の「下張り材」として成形して用いることもできる。
なお、「上張り材」とは、摩擦部材の摩擦面となる摩擦材であり、「下張り材」とは、摩擦部材の摩擦面となる摩擦材と裏金との間に介在する、摩擦材と裏金との接着部付近の剪断強度、耐クラック性向上を目的とした層のことである。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。本発明は何らこれらに限定されるものではない。

＜実施例１〜７及び比較例１〜７＞［ディスクブレーキパッドの作製］
表１及び２に示す配合比率に従って材料を配合し、実施例１〜７及び比較例１〜７の摩擦材組成物を得た。なお、表１及び２の各成分の配合量の単位は、摩擦材組成物中の質量％である

この摩擦材組成物をレーディゲミキサー（株式会社マツボー製、商品名：レーディゲミキサーＭ２０）で混合し、この混合物を成形プレス（王子機械工業株式会社製）で予備成形し、得られた予備成形物を成形温度４５℃、成形圧力３５ＭＰａ、成形時間５分間の条件で成形プレス（三起精工株式会社製）を用いて、日立オートモティブシステムズ株式会社製の裏金（鉄製）と共に加熱加圧成形し、得られた成形品を２００℃で４．５時間熱処理し、ロータリー研磨機を用いて研磨し、５００℃のスコーチ処理を行って、ディスクブレーキパッド（摩擦材の厚さ９．５ｍｍ、摩擦材投影面積５２ｃｍ^２）を得た。

なお、実施例及び比較例において使用した各種材料は次のとおりである。（結合材）・フェノール樹脂：日立化成株式会社製（商品名：ＨＰ４９１ＵＰ）（有機充填材）・カシューダスト・ＳＢＲ粉（無機充填材）・チタン酸カリウム・硫酸バリウム・黒鉛Ａ：メジアン径＝８．５μｍ・黒鉛Ｂ：メジアン径＝３８０．４μｍ・三硫化アンチモン・水酸化カルシウム・酸化ジルコニウム：メジアン径＝２．５μｍ・酸化マグネシウム：メジアン径＝３．５μｍ（繊維基材）・アラミド繊維（有機繊維）・ウォラストナイト（無機繊維）・銅繊維（金属繊維）・鉄繊維（金属繊維）（その他）・鉄粉

前記の方法で作製した実施例１〜７及び比較例１〜７のディスクブレーキパッドを、ブレーキダイナモ試験機（新日本特機株式会社製）を用いて各種性能の評価を行った。実験には、一般的なピンスライド式のコレット型キャリパー及び株式会社キリウ製ベンチレーテッドディスクローター（ＦＣ２５０（ねずみ鋳鉄））を用い、日産自動車株式会社製、商品名：スカイラインＶ３５の慣性モーメントで評価を行った。

（効き特性の評価）
試験は自動車技術会規格ＪＡＳＯ Ｃ４０６に準拠し、第２効力試験における摩擦係数の平均値を算出し、効き特性として評価した。

（耐摩耗性の評価）
試験はＪＡＳＯ Ｃ４２７に準拠し、制動前ブレーキ温度が１００、２００、３００、４００℃におけるディスクパッドの摩耗量をそれぞれ計測し、耐摩耗性として評価した。

（ＢＴＶ特性の評価）
まず、初速度６０ｋｍ／ｈ、終速度０ｋｍ／ｈ、減速度０．３Ｇ、制動開始時のディスクロータ温度１３０℃で２００回のすり合わせを行った。続いて本測定として、初速度１６０ｋｍ／ｈ、終速度６０ｋｍ／ｈ、減速度０．３Ｇ、制動開始時のディスクロータ温度４００℃の条件で制動を３回実施し、発生したトルク振動の最大値をＢＴＶ特性として評価した。

（比重の評価）
試験は日本工業規格ＪＩＳ Ｄ４４１７に準拠した。作製したディスクブレーキパッドを破断して裏金を取り除き、接着層等の摩擦部材以外の要素を有する場合は研磨等によって取り除くことで得られた摩擦部材を価に使用した。比重が２．２５未満であればＡ評価、２．２５以上２．３０未満であればＢ評価、２．３０以上であればＣ評価とした。

※ 表1、２の配合量は、摩擦材組成物全体に対する質量％である。

実施例１〜６は、鉄繊維を含有しない比較例１、鉄繊維の含有率が３質量％を超える比較例２、ウォラストナイトの含有率が１０質量％未満である比較例３、酸化マグネシウムの含有率が１０質量％以上であると共に黒鉛のメジアン径が３０μｍ以上である比較例４、カシューダストの含有率が２質量％未満である比較例５、黒鉛と酸化マグネシウムの含有率が共に１０質量％を超える比較例６と比較して、効き特性、耐摩耗性、ＢＴＶ特性がバランス良く改善されていることは明らかである。また、ＢＴＶ評価時におけるディスクロータのサーモグラフィ画像を図１に示す。実施例１は比較例１に対して温度勾配が均一で、安定した摩擦特性を発現した。さらに、摩擦特性は比較的良好であるが銅の含有率が０．５質量％以上であると共に、比重の大きな酸化ジルコニウムを研削材として含有する比較例７に対して比重が小さく、自動車の燃費改善に寄与できる。

本発明のノンアスベスト摩擦材組成物、これを用いた摩擦材及び摩擦部材は、従来品と比較して制動時に生成する摩耗粉中の銅が少ないことから環境に優しく、かつ良好な効き特性、耐摩耗性、ＢＴＶ特性を有し、さらに軽量であることから自動車等の燃費向上にも貢献するため、乗用車用ブレーキパッド等の摩擦材及び摩擦部材に好適である。

Claims (6)

1. 結合材、有機充填材、無機充填材、及び繊維基材を含有する摩擦材組成物であり、元素としての銅含有率が０．５質量％を超えず、鉄系繊維又は鉄系粉末を１〜３質量％含有し、かつ、繊維基材としてウォラストナイトを１０〜３０質量％含有する摩擦材組成物。
2. 無機充填材として酸化マグネシウムを１〜１０質量％含有する、請求項１に記載の摩擦材組成物。
3. 無機充填材として黒鉛を１〜１０質量％含有し、該黒鉛のメジアン径が１〜３０μｍである請求項１又は２に記載の摩擦材組成物。
4. 有機充填材としてカシューダストを２〜８質量％含有する請求項１〜３に記載の摩擦材組成物。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の摩擦材組成物を成形してなる摩擦材。
6. 請求項５に記載の摩擦材と裏金とを一体化してなる摩擦部材。