JP5358949B2

JP5358949B2 - 摩擦材用組成物及びこれを使用した摩擦材

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Publication number: JP5358949B2
Application number: JP2007553952A
Authority: JP
Inventors: 光朗海野
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd; Showa Denko Materials Co Ltd; Resonac Corp
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Publication date: 2013-12-04
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Description

本発明は、自動車など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用組成物及びこれを用いた摩擦材に関する。

自動車などには、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。前記摩擦材は、制動のために相手材、例えばディスクローターやブレーキドラム等と摩擦することにより制動の役割を果たしており、そのため、高い摩擦係数と、その摩擦係数の安定性が求められている。

前記摩擦材は、繊維基質、結合材、充填材等を配合した組成物を成形加工することにより製造される。特に、前記繊維基質は、摩擦材の骨格を形成し、摩擦材の制動に関わる特性を付与する成分である。

従来、摩擦材において繊維基質にアスベスト材（石綿）が用いられてきたが、人体へ悪影響を及ぼす物質として認知されて以来、各国法規制等により、これに替わるものが製造されてきた。

そこで、アスベスト材に替わる繊維基質として無機繊維、金属繊維、有機繊維等の複数の繊維を配合した摩擦材が提案されている（特開２００１−０７２９６１号公報等）。

なかでも代替品として挙げられるセラミック繊維は、摩擦材における強度増加に優れることが知られている。前記セラミック繊維は、１０００℃以上の耐熱性を有する人工の無機繊維であり、具体的にはシリカ繊維、アルミナ繊維、アルミナ−シリカ系繊維、アルミナ−シリカ−ジルコニア系繊維等が挙げられる。

ところで、アスベスト材の人体への有害性は、その繊維径が細かいこと、および体内で溶解せずに滞留することにより生じるものであり、代替品としての、繊維径が細かくアスペクト比の大きい無機繊維や、体内で溶解しない繊維に関しても、アスベスト材と同様に体内への悪影響が懸念されている。そのような観点から、摩擦材に使用されるセラミック繊維として、生体溶解性のセラミック繊維を使用した摩擦材が提案されている（特開２００３−３０１８７８号公報等）。

しかしながら生体溶解性のセラミック繊維を使用した摩擦材は、生体非溶解性のセラミック繊維を使用した摩擦材と比べて相手材の錆落とし時の摩擦材の摩耗が多く錆落とし性に劣るという問題点がある。

本発明は、人体に悪影響を及ぼすことなく、また、錆落とし性能が高い摩擦材に使用する摩擦材用組成物と、これを用いた摩擦材を提供することを目的とする。

前記課題を解決する本発明は、アスベストや生体非溶解性のセラミック繊維のような人体に悪影響を及ぼす繊維を含まない繊維基質、結合材、及び充填材を含んでなる摩擦材用組成物であり、該繊維基質中に、繊維長が異なる少なくとも２種類の生体溶解性のセラミック繊維を含む摩擦材用組成物に関する。

また、一つの態様として、該繊維基質中に、２００μｍより短い生体溶解性のセラミック繊維と４００μｍより長い生体溶解性のセラミック繊維とを含む摩擦材用組成物に関する。

さらに一つの態様として、本発明は、前記摩擦材用組成物中に、繊維長が４００μｍ以上の生分解性のセラミック繊維を１〜３重量％、および繊維長が５０〜２００μｍの生体溶解性のセラミック繊維を４〜１０重量％を含む、摩擦材用組成物に関する。

さらに一つの態様として本発明は、粒径４５μｍ以上のショットを０．２重量％以上含有する摩擦材用組成物に関する。

さらに一つの態様として本発明は、前記繊維長が５０〜２００μｍの生体溶解性のセラミック繊維がアルミナ成分を含む摩擦材用組成物に関する。

また本発明は、上記の摩擦材用組成物を用いて加熱加圧成形してなる摩擦材に関する。

本願の開示は、２００６年１月１３日に出願された特願２００６−００５９３９号に記載の主題と関連しており、それらの開示内容は引用によりここに援用される。

以下本発明の摩擦材用組成物について詳述する。

本発明の摩擦材用組成物は、アスベスト材と生体非溶解性のセラミック繊維とを除く繊維基質、結合材、および充填材を含み、該繊維基質として、生体溶解性のセラミック繊維を含有し、前記生体溶解性のセラミック繊維が繊維長が異なる少なくとも２種類の生体溶解性のセラミック繊維を含有することを特徴とする摩擦材用組成物であり、繊維長の異なる前記生体溶解性のセラミック繊維を用いることで摩擦材用組成物を均一に分散、保持させ、これを用いた摩擦材の補強効果が増し、相手材との錆落とし性に優れた効果を発揮する。前記繊維長が異なる少なくとも２種類の生体溶解性セラミック繊維には、２００μｍより短い生体溶解性のセラミック繊維と４００μｍより長い生体溶解性のセラミック繊維であることが錆落し性の観点で好ましい。

本発明の摩擦材用組成物において使用される繊維基質は、上記特徴を有する生体溶解性のセラミック繊維のみからなる繊維基質か、前記生体溶解性のセラミック繊維と通常摩擦材に使用される無機繊維、有機繊維、金属繊維等の繊維を単独または２種類以上を組み合わせて含有することができる。ただし、本発明の摩擦材用組成物においては、無機繊維であるアスベスト材および生体非溶解性のセラミック繊維を含まない。ここにおいて前記生体非溶解性のセラミック繊維とは、生体内において溶解せず、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％未満であるセラミック繊維を意味する。そのような生体非溶解性の繊維は、例えばSiO₂繊維、Al₂O₃繊維、Al₂O₃−SiO₂系繊維、Al₂O₃−SiO₂−ZrO₂系繊維等が挙げられる。

本発明の摩擦材用組成物において繊維基質として使用される生体溶解性のセラミック繊維は、人体内に取り込まれた場合でも短時間で分解され体外に排出される特徴を有するセラミック繊維であり、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％以上でかつ、呼吸による短期バイオ永続性試験で、２０μｍ以下の繊維の重量半減期が１０日以内または気管内注入時の短期バイオ永続性試験で、２０μｍ以上の繊維の重量半減期が４０日以内、または腹膜内試験で過度の発癌性の証拠が無いかまたは長期呼吸試験で関連の病原性や腫瘍発生が無いことを満たすセラミック繊維を意味する(EU指令97/69/EC のNota Q(発癌性適用除外))。このような生体溶解性のセラミック繊維として、具体的にはSiO₂−CaO−MgO系繊維やSiO₂−CaO−MgO−Al₂O₃系繊維等が挙げられる。本発明においては、耐熱性や補強効果の点でアルミナを含むSiO₂−CaO−MgO−Al₂O₃系繊維が好ましい。

また、これらの生体溶解性のセラミック繊維は、セラミック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。

本発明においては、このような生体溶解性のセラミック繊維を、繊維長が異なる生体溶解性のセラミック繊維として２種以上を組み合わせて用いることにより、繊維物の分散性と補強効果とが両立し、錆除去時の摩擦材摩耗が低減し、優れた錆落とし性を有する摩擦材を得ることができる。組み合わせには、繊維長が３００μｍより短い生体溶解性のセラミック繊維（以後「短繊維のセラミック繊維」あるいは単に「短繊維」ということもある）と、繊維長が３００μｍより長い生体溶解性のセラミック繊維（以後「長繊維のセラミック繊維」あるいは単に「長繊維」ということもある）との組み合わせがあり、これら組み合わせる生体溶解性のセラミック繊維の間には、２００μｍ以上程度の繊維長の差があることが好ましい。また、組み合わせて使用する場合における短繊維のセラミック繊維および長繊維のセラミック繊維としては、短繊維のセラミック繊維および長繊維のセラミック繊維とも、それぞれ１種あるいは２種以上のセラミック繊維を用いることができる。

なお、本明細書において、「繊維長」および「粒径」の値は全て該当する繊維の平均値を示しており、例えば２００μｍの繊維長の繊維とは、光学顕微鏡で繊維長を５０個測定した繊維長の平均値が２００μｍｍであることを示す。

ところでセラミック繊維は一般に、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セラミック繊維中に含まれている。セラミック繊維を用いた場合、摩擦材用組成物においてショット量が多いほど、摩擦材の錆除去性が良くなり、相手材の錆落とし性が向上する。

本発明の摩擦材用組成物は、摩擦材用組成物中に０．２重量％以上のショットを含むような摩擦材用組成物でもあり、さらに０．２〜３．０重量％のショットであることが好ましい。ショットの量が３．０重量％を超えると相手材の摩耗が大きくなり、ローターの偏摩耗に起因するジャダー等の音振性能が悪化する傾向がある。

前記のようにショットとは、セラミック繊維の製造過程で生成してセラミック繊維中に含有するものであるが、本発明の摩擦材用組成物は、ショットを添加する方法としてセラミック繊維中に含有された状態のものでも、セラミック繊維から分離されたショットの状態のものを添加しても構わない。一方、ショットを含まない生体溶解性のセラミック繊維を用いることも可能であり、また、ショットの代わりに、ショット成分に似た酸化物球状粒を用いることもできる。

また、本発明の摩擦材用組成物においてより好ましい態様として、前記生体溶解性のセラミック繊維は、具体的には、長繊維の生体溶解性のセラミック繊維が４００〜７００μｍ、かつ前記短繊維の生体溶解性のセラミック繊維が繊維長５０〜２００μｍであることが繊維の分散性起因の補強効果、錆落とし性の点で好ましい。前記範囲内の長繊維および短繊維の生体溶解性のセラミック繊維を用いることで、本発明の摩擦材用組成物をより均一に分散させ保持させることができる。ここにおいて前記長繊維のセラミック繊維および前記短繊維のセラミック繊維として、同一または異なる組成または繊維径のセラミック繊維を使用してよい。

以下、本発明の摩擦材用組成物に使用される生体溶解性のセラミック繊維のうち、２種類のセラミック繊維、すなわち長繊維および短繊維について説明するが、本発明においてはこれ以外の生体溶解性のセラミック繊維を含んでよく、この２種類に限定されるものではない。

本発明の摩擦材用組成物に使用される長繊維のセラミック繊維は、市販品であるＳｕｐｅｒｗｏｏｌ（新日本サーマルセラミックス社製）のＳＷ６０７ＭＡＸ−Ｄ（組成： SiO₂ : MgO : CaO = 66 : 19 : 15）、等を用いることができる。また、前記長繊維のセラミック繊維は、繊維径が８μｍ以下であることが補強効果の点で好ましい。

また、前記長繊維のセラミック繊維の含有量は、摩擦材用組成物において１〜３重量％であることが好ましく、さらに１〜２重量％が好ましい。１重量％未満であると摩擦材とした場合に十分な補強効果が得られず、摩耗し易く錆落とし性が低下する傾向がある。また、３重量％を超えると、摩擦材中での繊維の分散性が悪化する傾向がある。

本発明の摩擦材用組成物に使用される短繊維のセラミック繊維は、補強効果、錆落とし性の点でアルミナを含むものであることが好ましい。前記アルミナの含有量は、短繊維のセラミック繊維全体において１〜３重量％が好ましい。そのような短繊維のセラミック繊維として、具体的に、ファインフレックス−ＥバルクファイバーＴ（ニチアス社製）（組成：Si O₂ : MgO+CaO : Al₂O₃ = 75〜80 : 19〜25 : 1〜3）等を用いることができる。また、短繊維のセラミック繊維は繊維径が８μｍ以下であることが補強効果の点で好ましい。

また、前記短繊維のセラミック繊維の含有量は、摩擦材用組成物中において４〜１０重量％であることが好ましく、さらに２〜６重量％であることが好ましい。４重量％未満であると、摩擦材において十分な補強効果が得られず、磨耗し易く錆落とし性が低下する傾向がある。また１０重量％を超えると、摩擦材中での繊維の分散性が悪化する傾向がある。

本発明の摩擦材用組成物に含まれる上述した生体溶解性のセラミック繊維以外の繊維基質として使用される無機繊維は、ロックウール、チタン酸カリウム繊維、ガラス繊維、ウォラストナイト等が挙げられるが、環境負荷物質低減の点でチタン酸カリウム繊維、ガラス繊維を含有しないことが好ましい。また、本発明の摩擦材用組成物に含まれる上述した生体溶解性のセラミック繊維以外の繊維基質として使用される有機繊維は、アラミド繊維、炭素繊維、ポリイミド繊維、セルロース繊維、アクリル繊維、フェノール樹脂繊維等が挙げられる。

また、本発明の摩擦材用組成物に含まれる上述した生体溶解性のセラミック繊維以外の繊維基質として使用される金属繊維は、銅、真鍮、青銅、アルミニウム、スチール等が挙げられるが、相手材攻撃性や鳴き性能の点で銅または真鍮または青銅の繊維が好ましい。また、スチールは、重量が重く、錆易いこと、鳴き特性が悪化すること、また相手材を損傷し磨耗させやすい性質から実用性を考慮すると、本発明に使用される場合は少量であることが好ましい。

以上詳述した本発明の摩擦材用組成物に含まれる繊維基質は、繊維状または粉末状であってよく、その含有量は、本発明の摩擦材用組成物中に５〜５０重量％、さらに好ましくは１０〜３０重量％であることが好ましい。このうち、本発明で使用される生体溶解性のセラミック繊維の全含有量は、本発明の摩擦材用組成物中に５〜３０重量％、好ましくは５〜１０重量％であることが好ましい。また、本発明の摩擦材用組成物に含まれる繊維基質は、本発明の摩擦材用組成物を調製する際に、摩擦材用組成物を構成する他の材料と共に直接配合し、調製することができる。

本発明の摩擦材用組成物に含まれる結合材は、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−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などが挙げられ、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、これらを単独でまたは２種類以上を組み合わせて使用することができる。

本発明の摩擦材用組成物に含まれる充填材は、有機充填材および無機充填材を使用することができる。前記有機充填材として、例えばカシュ−ダスト、タイヤゴム粉、アクリルゴム粉、イソプレンゴム、ＮＢＲ、ＳＢＲ等が挙げられ、単独でまたは２種類以上を組み合わせて使用される。前記有機充填材の含有量は、摩擦材用組成物において２〜２０重量％であることが好ましく、５〜１０重量％であることがより好ましい。

また、前記無機充填材として、例えば三硫化アンチモン、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、窒化ホウ素、酸化マグネシウム、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、コークス、黒鉛、マイカ、酸化鉄、バーミキュライト、チタン酸カリウム、硫酸カルシウム、酸化ジルコニウム、ジルコンサンド、アルミナ、板状チタン酸カリウム、珪藻土、タルク、クレー、ムライト、ゼオライト、等が挙げられ、これらを単独でまたは２種類以上を組み合わせて使用することができる。また、前記無機充填材の含有量は、摩擦材用組成物において３０〜８０重量％であることが好ましく、５０〜７０重量％であることがより好ましい。

本発明の摩擦材用組成物を使用することにより、人体に悪影響を与えることなく、相手材の錆落とし性が優れた摩擦材を提供することができる。

本発明の摩擦材用組成物は、前記の繊維基質、結合材、充填材を配合し、レディーゲミキサー、アイリッヒミキサー、等の混合機を用いて混合することにより作製することができる。また、本発明の摩擦材用組成物は、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、例えば銅粉、亜鉛粉、黄銅粉等の金属粉末等を配合することができる。

本発明の摩擦材用組成物は、自動車等のディスクブレーキパットやブレーキライニング等の摩擦材として、または本発明の摩擦材用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材としても使用することができる。また、本発明の摩擦材用組成物は、例えば摩擦材の製造において、または摩擦材の使用において、前記摩擦材用組成物が飛散して人体に吸入された場合でも、アスペクト比の大きい生体溶解性セラミック繊維が生体内にて溶解し体外に排出されるため、人体に悪影響を及ぼさない。さらに本発明の摩擦材用組成物は、摩擦材として使用した場合、これを使用した自動車等における制動時に相手材の錆の除去時に発生する錆摩耗粉よる摩擦材の摩耗が少なく、錆落し性に優れる効果を有する。

本発明の摩擦材は、本発明の摩擦材用組成物を用いてなる摩擦材であり、相手材に対する錆落とし性に優れる特徴を有する。

また、本発明の摩擦材は、自動車等のディスクパッド、ブレーキライニング、クラッチフェーシング、電磁ブレーキ、保持ブレーキ等に使用することができる。

また、本発明の摩擦材は、一般に使用されている方法を用いて製造することができ、本発明の摩擦材用組成物を加熱加圧成形して製造される。詳細には、本発明の摩擦材用組成物をレディーゲミキサー、加圧ニーダー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の条件で２〜１０分間で成形し、得られた成形物を１５０〜２５０℃で２〜１０時間熱処理する。また、必要に応じて塗装、スコーチ処理、研磨処理を行なう。

本発明の摩擦材は、本発明の摩擦材用組成物を使用することにより、補強効果が増して、相手材の錆落とし時の摩擦材の耐摩耗性および錆落とし性に優れた摩擦材である。

本発明の摩擦材用組成物について、実施例を用いてさらに説明する。

（ディスクブレーキパッドの作製）
本発明の摩擦材用組成物を用いて摩擦材であるディスクブレーキパッドを作製した（実施例１〜６）。

実施例１
長繊維として平均繊維長６２５μｍの生体溶解性のセラミック繊維（Ｂ）（商品名ＳＷ６０７ＭＡＸ−Ｄ、新日化サーマルセラミックス（株）社製、アルミナ成分非含有、粒径４５μｍ以上のショット含有量：長繊維のセラミック繊維中に１７重量％）を摩擦材用組成物全体に対して１．４重量％、短繊維として平均繊維長１００μｍの生体溶解性のセラミック繊維（Ｅ）（商品名ファインフレックス−ＥバルクファイバーＴ、ニチアス（株）社製、アルミナ成分含有量：短繊維のセラミック繊維中に２重量％、粒径４５μｍ以上のショット含有量：短繊維のセラミック繊維中に９重量％）を摩擦材用組成物全体に対して５．９重量％と、表２に示す材料を配合し摩擦材用組成物を得た（摩擦組成物中の含有量：長繊維のセラミック繊維１．４重量％、短繊維のセラミック繊維５．９重量％、粒径４５μｍ以上のショット含有量０．８重量％）。

この摩擦材用組成物をレディーゲミキサー（株式会社マツボー社製、商品名レディーゲミキサー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１４５℃、成形圧力４０ＭＰａの条件で６分間成形プレス(三起精工社製)を用いて加熱加圧成形し、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なってディスクブレーキパッドを得た。

実施例２
長繊維として平均繊維長６２５μｍの生体溶解性のセラミック繊維（Ｂ）（商品名ＳＷ６０７ＭＡＸ−Ｄ、新日化サーマルセラミックス（株）社製、アルミナ成分非含有、粒径４５μｍ以上のショット含有量：長繊維のセラミック繊維中に１７重量％）を摩擦材用組成物全体に対して５．５重量％、短繊維として平均繊維長１１８μｍの生体溶解性のセラミック繊維（Ｄ）（商品名ＳＭ９０−ＳＡＢ−Ｔ４０、新日化サーマルセラミックス（株）社製、アルミナ成分非含有、粒径４５μｍ以上のショット非含有）を摩擦材用組成物全体に対して１．８重量％と、表２に示す材料を配合し摩擦材用組成物を得た（摩擦組成物中の含有量：長繊維のセラミック繊維５．５重量％、短繊維のセラミック繊維１．８重量％、粒径４５μｍ以上のショット含有量０．９重量％）。

この摩擦材用組成物を実施例１と同様の方法にてディスクブレーキパッドを作製した。

実施例３
長繊維として平均繊維長６２５μｍの生体溶解性のセラミック繊維（Ｂ）（商品名ＳＷ６０７ＭＡＸ−Ｄ、新日化サーマルセラミックス（株）社製、アルミナ成分非含有、粒径４５μｍ以上のショット含有量：長繊維のセラミック繊維中に１７重量％）を摩擦材用組成物全体に対して１．４重量％、短繊維として平均繊維長５０μｍの生体溶解性のセラミック繊維（Ｇ）（商品名ファインフレックス−ＥバルクファイバーＴ、ニチアス（株）社製、アルミナ成分含有量：短繊維のセラミック繊維中に２重量％、粒径４５μｍ以上のショット含有量：短繊維のセラミック繊維中に９重量％）を摩擦材用組成物全体に対して５．９重量％と、表２に示す材料を配合し摩擦材用組成物を得た（摩擦組成物中の含有量：長繊維のセラミック繊維１．４重量％、短繊維のセラミック繊維５．９重量％、粒径４５μｍ以上のショット含有量０．８重量％）。

実施例４
長繊維として平均繊維長６２５μｍの生体溶解性のセラミック繊維（Ｂ）（商品名ＳＷ６０７ＭＡＸ−Ｄ、新日化サーマルセラミックス（株）社製、アルミナ成分非含有、粒径４５μｍ以上のショット含有量：長繊維のセラミック繊維中に１７重量％）を摩擦材用組成物全体に対して２．２重量％、短繊維として平均繊維長１００μｍの生体溶解性のセラミック繊維（Ｆ）（商品名ファインフレックス−ＥバルクファイバーＴ、ニチアス（株）社製、アルミナ成分含有量（短繊維のセラミック繊維中に２重量％）、粒径４５μｍ以上のショット含有量：短繊維のセラミック繊維中に１重量％）を摩擦材用組成物全体に対して５．１重量％と、表２に示す材料を配合し摩擦材用組成物を得た（摩擦組成物中の含有量：長繊維のセラミック繊維２．２重量％、短繊維のセラミック繊維５．１重量％、粒径４５μｍ以上のショット含有量０．４重量％）。

実施例５
長繊維として平均繊維長６２５μｍの生体溶解性のセラミック繊維（Ｂ）（商品名ＳＷ６０７ＭＡＸ−Ｄ、新日化サーマルセラミックス（株）社製、アルミナ成分非含有、粒径４５μｍ以上のショット含有量：長繊維のセラミック繊維中に１７重量％）を摩擦材用組成物全体に対して２．２重量％、短繊維として平均繊維長５０μｍの生体溶解性のセラミック繊維（Ｈ）（商品名ファインフレックス−ＥバルクファイバーＴ、ニチアス（株）社製、アルミナ成分含有量（短繊維のセラミック繊維中に２重量％）、粒径４５μｍ以上のショット含有量：短繊維のセラミック繊維中に１重量％）を摩擦材用組成物全体に対して５．１重量％と、表２に示す材料を配合し摩擦材用組成物を得た（摩擦組成物中の含有量：長繊維のセラミック繊維２．２重量％、短繊維のセラミック繊維５．１重量％、粒径４５μｍ以上のショット含有量０．４重量％）。

実施例６
長繊維として平均繊維長６２５μｍの生体溶解性のセラミック繊維（Ｂ）（商品名ＳＷ６０７ＭＡＸ−Ｄ、新日化サーマルセラミックス（株）社製、アルミナ成分非含有、粒径４５μｍ以上のショット含有量：長繊維のセラミック繊維中に１７重量％）を摩擦材用組成物全体に対して１．４重量％、短繊維として平均繊維長１１８μｍの生体溶解性のセラミック繊維（Ｄ）（商品名ＳＭ９０−ＳＡＢ−Ｔ４０、新日化サーマルセラミックス（株）社製、アルミナ成分非含有、粒径４５μｍ以上のショット非含有）を摩擦材用組成物全体に対して５．９重量％と、表２に示す材料を配合し摩擦材用組成物を得た（摩擦組成物中の含有量：長繊維のセラミック繊維１．４重量％、短繊維のセラミック繊維５．９重量％、粒径４５μｍ以上のショット含有量０．２重量％）。

比較例として、生体非溶解性のセラミック繊維、または１種類のみの生体溶解性のセラミック繊維を用いた摩擦材を作製した。

比較例1
平均繊維長６００μｍの生体非溶解性のセラミック繊維（Ａ）（商品名FIBERFRAX^R-ZエンジニアードファイバーＺＦＣ６００／９０、東芝モノフラックス（株）社製、化学組成：Al₂O₃ : SiO₂ : ZrO₂ : 30 : 53 : 16、４５μｍ以上のショット含有量：セラミック繊維中に１４重量％）を摩擦材用組成物全体に対して７．３重量％と、表２に示す材料を配合し、摩擦材用組成物を得た（摩擦材用組成物中の含有量：セラミック繊維７．３重量％、４５μｍ以上のショット含有量１．０重量％）。

比較例２
平均繊維長６２５μｍの生体溶解性のセラミック繊維（Ｂ）（商品名ＳＷ６０７ＭＡＸ−Ｄ、新日化サーマルセラミックス（株）社製、アルミナ成分非含有、４５μｍ以上のショット含有量：セラミック繊維中に１７重量％）を摩擦材用組成物全体に対して７．３重量％と、表２に示す材料を配合し、摩擦材用組成物を得た（摩擦材用組成物中の含有量：セラミック繊維７．３重量％、４５μｍ以上のショット含有量１．２重量％）。

比較例３
平均繊維長２８５μｍの生体溶解性のセラミック繊維（Ｃ）（商品名ＳＭ９０−ＳＡＺ−Ｐ１５、新日化サーマルセラミックス（株）社製、アルミナ成分非含有、４５μｍ以上のショット含有量：セラミック繊維中に３重量％）を摩擦材用組成物全体に対して７．３重量％と、表２に示す材料を配合し、摩擦材用組成物を得た（摩擦材用組成物中の含有量：セラミック繊維７．３重量％、４５μｍ以上のショット含有量０．２重量％）。

比較例４
平均繊維長１１８μｍの生体溶解性のセラミック繊維（Ｄ）（商品名ＳＭ９０−ＳＡＺ−Ｔ４０、新日化サーマルセラミックス（株）社製、アルミナ成分非含有、４５μｍ以上のショット非含有）を摩擦材用組成物全体に対して７．３重量％と、表２に示す材料を配合し、摩擦材用組成物を得た（摩擦材用組成物中の含有量：セラミック繊維７．３重量％、４５μｍ以上のショット非含有）。

比較例５
平均繊維長１００μｍの生体溶解性のセラミック繊維（Ｅ）（商品名ファインフレックス−ＥバルクファイバーＴ、ニチアス（株）社製、アルミナ成分含有量：短繊維のセラミック繊維中に２重量％、粒径４５μｍ以上のショット含有量：セラミック繊維中に９重量％）を摩擦材用組成物全体に対して７．３重量％と、表２に示す材料を配合し、摩擦材用組成物を得た（摩擦材用組成物中の含有量：セラミック繊維７．３重量％、４５μｍ以上のショット含有量０．７重量％）。

本発明の摩擦材における錆落とし試験
実施例１〜６、および比較例１〜５の摩擦材における相手材に対する錆落とし性について試験を行い、その評価を行なった。

試験方法
評価はすべて富士重工業株式会社製フォレスターの慣性モーメントにて試験を行った。試験に用いたローターはキリウ社製ディスクローター(ＦＣ２５０)を用いた。

ダイナモメーターでＪＡＳＯＣ４２７に準拠したすり合わせ(初速度５０ｋｍ／ｈ、減速度０．３Ｇ、制動前ブレーキ温度１００℃, 制動回数２００回)を行ったあと、ディスクローターの錆び付けを行った。錆び付け手順は、ＪＩＳＺ２３７１に準拠した塩水噴霧でディスクローターを塩水噴霧試験機内に１時間放置し、１００℃で１時間乾燥し、ＪＩＳＤ４４１９の恒温高湿試験に準拠して温度５０±１℃、湿度９５％±１％に保たれた恒温高湿槽中で１０時間放置し、室温大気中に２４時間放置した。この一連の錆び付け条件を３回繰り返し、ディスクローターの錆び付けを行った。

上記の方法で作為的に作成した錆付きローターを、実施例１〜６または比較例１〜５の摩擦材のそれぞれを用いて、ＪＡＳＯＣ４２７のすり合わせ条件（初速度５０ｋｍ／ｈ、減速度０．３Ｇ、制動前ブレーキ温度１００℃）で制動し、摩擦材の錆落とし性について、制動１０回目及び５００回目における錆落し率を以下の基準で評価した。

◎ ：９０％以上 ○ ：８０％以上 △ ：６０％以上 × ：６０％未満
錆落し率 = 落ちた錆の厚さ／錆付け時の錆の厚さ×１００（％）
錆付け後の錆厚み = 錆び付け後のディスクローター厚み − すり合わせ後のディスクローター厚み
錆落とし試験後の錆厚み = 制動後(１０回、５００回)のディスクローター厚み − すり合わせ後のディスクローター厚み
落ちた錆の厚さ = 錆付け後の錆厚み − 錆落とし試験後の錆厚み
上記の試験による摩擦材の錆落とし性を表１に示す。

これらの結果から、繊維長の異なる２種類の生体溶解性のセラミック繊維を含む摩擦材用組成物を用いて作製された摩擦材は、対面材のディスクローターにおいて優れた錆落とし性を発揮し、これは生体非溶解性のセラミック繊維の錆落とし性能と同等であることが示された。また、短繊維にアルミナを含む摩擦材は、より錆落とし性能を優れ、さらに、ショットを含む摩擦材においてもより錆落とし性能が優れることが示された。さらに本開発品は従来の生体非分解性のセラミック繊維を用いた摩擦材組成物と比較して環境負荷が少なく人体有害性が少ない。

Claims

繊維基質、結合材、および充填材を含んでなる摩擦材用組成物であり、該繊維基質中に、繊維長が異なる少なくとも２種類の生体溶解性のセラミック繊維を含み、
繊維長が異なる２種類の生体溶解性のセラミック繊維が、繊維長５０〜２００μｍの生体溶解性のセラミック繊維と、繊維長４００〜７００μｍの生体溶解性のセラミック繊維とである摩擦材用組成物。
前記摩擦材用組成物中に、前記繊維長４００〜７００μｍの生体溶解性のセラミック繊維を１〜３重量％、および前記繊維長５０〜２００μｍの生体溶解性のセラミック繊維を４〜１０重量％含む、請求項１に記載の摩擦材用組成物。
前記繊維長５０〜２００μｍの生体溶解性のセラミック繊維がアルミナ成分を含む、請求項１または２記載の摩擦材用組成物。
さらに、粒径４５μｍ以上のショットを０．２重量％以上含有してなる請求項１〜３のいずれかに記載の摩擦材用組成物。
請求項１〜４のいずれかに記載の摩擦材用組成物を加熱加圧成形してなる摩擦材。