JP5987539B2 - 摩擦材組成物、これを用いた摩擦材及び摩擦部材 - Google Patents

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、この摩擦材組成物を用いた摩擦材及び摩擦部材に関する。特に、鳴き特性、耐摩耗性、耐クラック性、ペダルフィーリング性に優れる摩擦材組成物、この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。摩擦材は、制動のために対面材、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いる。そのため摩擦材には高い摩擦係数と摩擦係数の安定性が求められるだけでなく、対面材であるディスクローターを削り難いこと（耐ローター摩耗性）、鳴きが発生しにくいこと（鳴き特性）、パッド寿命が長いこと（耐摩耗性）、乗員がブレーキをかけたときに瞬時に自動車の制動力が発現すること(ペダルフィーリング性)等が要求される。また、高負荷の制動時に剪断破壊を起こさないこと(剪断強度)や、高温の制動履歴によって摩擦材に亀裂を生じないこと(耐クラック性)等の耐久性能も要求される。

摩擦材は、一般的に結合材、繊維基材、無機充填材等からなっており、前記特性を発現させるために、それぞれ１種もしくは２種以上のものの組み合わせによりなる。
例えば、鳴き特性を改善するために、結合材としてアクリルエラストマー分散フェノール樹脂を用いる方法が提案されている（特許文献１）。しかし、アクリルエラストマー分散フェノール樹脂を用いた摩擦材は、圧縮変形量が大きくなるため、ペダルフィーリング性が悪化する。また、アクリルエラストマー分散フェノール樹脂を用いた摩擦材は、高温での耐クラック性が低下する傾向があった。

一方、高い温度域における耐クラック性改善の目的で、繊維基材として、金属繊維や無機繊維等の繊維を摩擦材に含有させる方法が提案されている（特許文献２）。しかし、十分な耐クラック性を得るために、多量の繊維を用いれば耐クラック性は改善できるものの、耐摩耗性やペダルフィーリング性が悪化してしまうという問題がある。

また、耐摩耗性を改善する方法として、無機充填剤として黒鉛を含有する方法が提案されている。しかし、黒鉛を含有した摩擦材であっても、高温のブレーキ温度では耐摩耗性を十分に発現することは困難であった（特許文献３）。

特開平３−１７１４９号公報 国際公開第２００７／０８０９７５号 特開２００２−１３８２７３号公報

上述のように、従来の摩擦材では、鳴き特性、耐摩耗性、耐クラック性、ペダルフィーリング性の全てを満足する摩擦材を得ることはできなかった。
このような背景を鑑みて、本発明では、鳴き特性、耐摩耗性、耐クラック性、ペダルフィーリング性の全てに優れる摩擦材を与える摩擦材組成物を提供することを課題とする。

本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、結合材として耐熱温度が異なる特定のフェノール樹脂を含有し、また無機充填材として特定の黒鉛を含有することで上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は以下のとおりである。

＜１＞ 結合材、無機充填材及び繊維基材を含む摩擦材組成物であって、
上記結合材として耐熱温度が異なる２種以上のフェノール樹脂を含有し、かつ上記フェノール樹脂の少なくとも１種がアクリルエラストマー分散フェノール樹脂であり、
上記無機充填材として粒子径が９０μｍ以下の黒鉛を含有し、かつ粒子径が９０μｍを超える黒鉛を実質的に含有しない摩擦材組成物。
＜２＞前記黒鉛の平均粒子径が１〜２０μｍである前記１に記載の摩擦材組成物。
＜３＞前記黒鉛の含有量が１〜１０質量％である前記１又は２に記載の摩擦材組成物。
＜４＞前記無機充填材として、粒子径が３０μｍ以下の酸化ジルコニウムを含有し、かつ粒子径が３０μｍを超える酸化ジルコニウムを実質的に含有しない前記１〜３のいずれかに記載の摩擦材組成物。
＜５＞前記粒子径が３０μｍ以下の酸化ジルコニウムの含有量が５〜２０質量％である前記４に記載の摩擦材組成物。
＜６＞前記１〜５のいずれかに記載の摩擦材組成物を成形してなる摩擦材。
＜７＞前記１〜５のいずれかに記載の摩擦材組成物を成形してなる摩擦材と裏金とを用いて形成される摩擦部材。

本発明によれば、鳴き特性、耐摩耗性、耐クラック性、ペダルフィーリング性の全てに優れる乗用車用ブレーキパッド等を与える摩擦材組成物、これを用いた摩擦材及び摩擦部材を提供できる。

以下、本発明の摩擦材組成物、これを用いた摩擦材及び摩擦部材について詳述する。
なお、本発明において摩擦材組成物及び摩擦材とは、アスベストを含まないノンアスベスト摩擦材組成物及びノンアスベスト摩擦材を指す。
本発明の摩擦材組成物は、結合材、無機充填材及び繊維基材を含み、結合材として耐熱温度が異なる２種以上のフェノール樹脂を含有し、かつフェノール樹脂の少なくとも１種がアクリルエラストマー分散フェノール樹脂であり、無機充填材として粒子径が９０μｍ以下の黒鉛を含有し、かつ粒子径が９０μｍを超える黒鉛を実質的に含有しない摩擦材組成物である。
上記構成により、従来品と比較して良好な鳴き特性、耐摩耗性、耐クラック性、ペダルフィーリング性を発現する。

（結合材）
結合材は、一般的に摩擦材組成物に含まれる有機充填材、無機充填材及び繊維基材等を一体化し、強度を与えるものである。本発明の摩擦材組成物に含まれる結合材としては特に制限はなく、通常、摩擦材の結合材として用いられる熱硬化性樹脂を用いることができる。

本発明の摩擦材組成物は、結合材として耐熱温度が異なる２種以上のフェノール樹脂を含有し、かつ該フェノール樹脂の少なくとも１種がアクリルエラストマー分散フェノール樹脂である。つまり耐熱温度が異なる２種以上のフェノール樹脂のうち、少なくとも１種がアクリルエラストマー分散フェノール樹脂であれば良い。

ここでいう耐熱温度とは、熱重量分析(ＴＧＡ)で重量減少量２０％の温度を示す。耐熱温度の測定は、例えば、示差熱分析計（（株）島津製作所製「ＤＴＧ−６０Ａ」）を使用し、試料採取量：８〜１２ｍｇ、温度範囲：室温〜１０００℃、昇温速度：２０℃／ｍｉｎの条件で行うことができる。
上記２種以上のフェノール樹脂全てを混合した樹脂の耐熱温度は、４５０℃以上であることが好ましく、４８０℃以上であることがより好ましく、５００℃以上であることが更に好ましい。一般路上走行で行う車両の制動において、前記混合した樹脂の耐熱温度を４５０℃以上にすることで、良好な耐クラック性、耐摩耗性を発現できる。

アクリルエラストマー分散フェノール樹脂とは、アクリルエラストマーをフェノール樹脂中に分散させたものである。上記アクリルエラストマー分散フェノール樹脂としては、例えば、三井化学（株）製、商品名ミレックスＲＮ−２８３０ＭＢ、ＲＮ−２８３０ＭＲ、ＲＮ−２４１０ＭＢ等が挙げられ、これらは商業的に入手できる。

上記アクリルエラストマー分散フェノール樹脂の含有量は、混合した全てのフェノール樹脂含有量を１００質量％とした場合、３０〜７０質量％であることが好ましい。３０質量％以上とすることで良好な鳴き特性、耐摩耗性が発現し、７０質量％以下とすることで摩擦材の圧縮変形量が高くなることによるペダルフィーリング性の悪化、弾性率が高くなることによる鳴き特性等音振性能悪化が避けられる

アクリルエラストマー分散フェノール樹脂の耐熱温度は他のフェノール樹脂に比べて低いため、前記アクリルエラストマー分散フェノール樹脂に比べて高い耐熱温度を有するフェノール樹脂を含有することが好ましい。

本発明の摩擦材組成物で用いるアクリルエラストマー分散フェノール樹脂以外のフェノール樹脂としては、熱硬化性樹脂が挙げられ、例えば、ストレートフェノール樹脂；シリコーンエラストマー分散フェノール樹脂等の各種エラストマー分散フェノール樹脂；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等が挙げられる。特にストレートフェノール樹脂、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。特に、良好な耐熱性、成形性及び摩擦係数を与えることから、ストレートフェノール樹脂、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等を用いることが好ましく、ストレートフェノール樹脂を用いることが更に好ましい。これらは単独で又は２種以上組み合わせて用いることができる。

上記結合材の総含有量は、アクリルエラストマー分散フェノール樹脂を含め、摩擦材組成物中５〜１５質量％であることが好ましく、６〜１２質量％であることがより好ましく、６〜１０質量％であることが更に好ましい。こ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特性の悪化等をより抑制できる。

（無機充填材）
無機充填材は、摩擦材の耐熱性の悪化を避けるための摩擦調整剤として含まれるものである。本発明の摩擦材組成物は、無機充填材として粒子径が９０μｍ以下の黒鉛を含有し、かつ粒子径が９０μｍを超える黒鉛を実質的に含有しない。

本発明の摩擦材組成物に用いられる黒鉛は、粒子径が９０μｍ以下であれば特に制限はなく、天然黒鉛、人造黒鉛ともに用いることができる。上記黒鉛の粒子径は９０μｍを超えると耐摩耗性が悪化する。上記黒鉛の粒子径は、８８μｍ以下であることが好ましく、８５μｍ以下であることがより好ましい。
また、本発明の摩擦材組成物は、耐摩耗性の観点から、粒子径が９０μｍを超える黒鉛を実質的に含有しない。
「実質的に含有しない」とは、本発明の摩擦材組成物に含有される黒鉛のうち、粒子径が９０μｍを超える黒鉛の割合が１．０質量％以下、好ましくは０．５質量％以下であることをいう。特に好ましくは粒子径が９０μｍを超える黒鉛を含有しないことである。
また、粒子径が９０μｍ以上の黒鉛を実質的に含有するかどうかは、レーザー回折粒度分布測定などの方法を用いて、粒子径の分布を測定することでも求めることができる。具体的には、粒子径分布積算曲線を描いた時に粒子径の最も小さい粒子から順次積算して全体の９９％に達するところの粒子径が９０μｍより小さければ、粒子径が９０μｍ以上の黒鉛を実質的に含有しないといえる。
粒子径分布は例えば、レーザー回折／散乱式粒子径分布測定装置 ＬＡ・９２０（堀場製作所製）で測定することができる。

更に、上記黒鉛の平均粒子径は１〜２０μｍであることが好ましく、２〜２０μｍであることがより好ましく、５〜２０μｍであることが更に好ましい。黒鉛の平均粒子径を１μｍ以上とすることで良好な耐クラック性、耐摩耗性が発現し、２０μｍ以下とすることで鳴き特性、耐摩耗性の悪化を避けることができる。
なお、黒鉛の粒子径及び平均粒子径は、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 ＬＡ・９２０（（株）堀場製作所製）で測定することができる。

また、本発明の摩擦材組成物に用いられる黒鉛の含有量は、摩擦材組成物中１〜１０質量％であることが好ましく、２〜８質量％であることがより好ましく、２〜７質量％であることが更に好ましい。含有量を１質量％以上とすることで良好な耐クラック性、耐摩耗性が発現し、１０質量％以下とすることで良好な摩擦係数を発現させ、かつ、摩擦材成形時のフクレ等による成形性の悪化を避けることができる。

本発明の摩擦材組成物は、摩擦係数、及び耐摩耗性の観点から、粒子径が３０μｍ以下の酸化ジルコニウムを含有し、かつ粒子径が３０μｍを超える酸化ジルコニウムを実質的に含有しないことが好ましい。「実質的に含有しない」とは、本発明の摩擦材組成物に含有される酸化ジルコニウムのうち、粒子径が３０μｍを超える酸化ジルコニウムの割合が１．０質量％以下、好ましくは０．５質量％以下であることをいう。特に好ましくは３０μｍを超える酸化ジルコニウムを含有しないことである。
また、粒子径が３０μｍ以上の酸化ジルコニウムを実質的に含有するかどうかは、レーザー回折粒度分布測定などの方法を用いて、粒子径の分布を測定することでも求めることができる。具体的には、粒子径分布積算曲線を描いた時に粒子径の最も小さい粒子から順次積算して全体の９９％に達するところの粒子径が３０μｍより小さければ、粒子径が３０μｍ以上の酸化ジルコニウムを実質的に含有しないといえる。
酸化ジルコニウムの粒子径を３０μｍ以下とすることで、良好な摩擦係数が発現し、耐摩耗性の悪化を避けることができる。酸化ジルコニウムの粒子径は、２８μｍ以下であることが好ましく、２６μｍ以下であることがより好ましい。

上記酸化ジルコニウムの平均粒子径は、１〜７μｍであることが好ましく、１〜６．５μｍであることがより好ましい。酸化ジルコニウムの平均粒子径を１μｍ以上とすることで良好な摩擦係数、耐摩耗性が発現し、７μｍ以下とすることで、耐摩耗性の悪化を避けることができる。

なお、酸化ジルコニウムの粒子径及び平均粒子径は、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 ＬＡ・９２０（（株）堀場製作所製）で測定することができる。

また、本発明の摩擦材組成物に用いられる酸化ジルコニウムの含有量は、摩擦材組成物中５〜２０質量％であることが好ましく、５〜１８質量％であることがより好ましく、６〜１８質量％であることが更に好ましい。含有量を５質量％以上とすることで良好な摩擦係数、耐摩耗性、耐クラック性が発現し、２０質量％以下とすることで耐摩耗性の悪化を避けることができる。

また、本発明の効果を損なわない程度であれば、本発明の摩擦材組成物に、上記黒鉛及び酸化ジルコニウム以外の、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。上記黒鉛及び酸化ジルコニウム以外の無機充填材としては、例えば三硫化アンチモン、硫化錫、硫化銅、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、炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭化ケイ素、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、ドロマイト、マイカ、コークス、バーミキュライト、粒状チタン酸カリウム、板状及び柱状及び粒状のチタン酸カルシウム、タルク、クレー、ゼオライト、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸ジルコニウム、ムライト、クロマイト、酸化鉄、酸化カルシウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、シリカ、α−アルミナ、γ−アルミナ等の活性アルミナ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。対面材への攻撃性低下の観点から、硫酸バリウム、チタン酸カルシウム、酸化カルシウム及びケイ酸ジルコニウムから選ばれる１種又は２種類以上を組み合わせて含有することが好ましい

無機充填材の含有量は、摩擦材組成物中３０〜９０質量％であることが好ましく、４０〜８５質量％であることがより好ましく、５０〜８０質量％であることが更に好ましい。３０〜９０質量％とすることで、耐熱性の悪化を避けることができ、摩擦材のその他成分の含有量バランスの点でも好ましい。

（繊維基材）
繊維基材は、摩擦材において補強作用を示すものである。本発明の摩擦材組成物は、通常、繊維基材として用いられ、無機繊維、金属繊維、有機繊維、炭素系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。

金属繊維としては、銅又は銅合金の繊維として銅繊維、アルミニウム、鉄、亜鉛、錫、チタン、ニッケル、マグネシウム、シリコン等の金属単体又は合金形態の繊維や、鋳鉄等の金属を主成分とする繊維等が挙げられ、１種又は２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらのなかでも耐摩耗性の観点から銅繊維を用いることが好ましい。

無機繊維としては、セラミック繊維、生分解性セラミック繊維、鉱物繊維、ガラス繊維、チタン酸カリウム繊維、シリケート繊維、ウォラストナイト等を用いることができ、１種又は２種以上を組み合わせて用いることができる。これらのなかでも耐摩耗性の観点から鉱物繊維を用いることが好ましい。また、環境物質低減の観点で、吸引性のチタン酸カリウム繊維やセラミック繊維を含有しないことが好ましい。

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、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＦｅＯ、Ｎａ₂Ｏ等が含まれるもの、又はこれら化合物が単独で又は２種類以上含有されるものを用いることができ、より好ましくはこれらのうちＡｌ元素を含むものを、鉱物繊維として用いることができる。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材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以下が好ましい。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。
本発明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、ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＣａＯ−ＭｇＯ−ＦｅＯ−Ｎａ₂Ｏ系繊維等が挙げられ、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＦｅＯ、Ｎａ₂Ｏ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シリーズ等が挙げられる。「Ｒｏｘｕｌ」には、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＦｅＯ、Ｎａ₂Ｏ等が含まれる。

有機繊維としては、アラミド繊維、セルロース繊維、アクリル繊維、フェノール樹脂繊維（架橋構造を有する）等を用いることができ、１種又は２種以上を組み合わせて用いることができる。有機繊維としては、耐摩耗性の観点からアラミド繊維を用いることが好ましい。

炭素系繊維としては、耐炎化繊維、ピッチ系炭素繊維、ＰＡＮ系炭素繊維、活性炭繊維等を用いることができ、１種又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

繊維基材の含有量は、摩擦材組成物中５〜４０質量％であることが好ましく、５〜３０質量％であることがより好ましく、８〜３０質量％であることが更に好ましい。５〜４０質量％とすることで、摩擦材としての最適な気孔率が得られ、鳴き防止ができ、適正な材料強度が得られ、耐摩耗性を発現し、成形性をよくすることができる。

（その他の材料）
また、本発明の摩擦材組成物は、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る。その他の材料としては例えば、有機充填材、金属粉末、有機添加剤が挙げられる。

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摩擦材組成物に含有させてもよい。充填材としては、通常、摩擦材に有機充填材として用いられる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、天然ゴム、アクリルゴム、イソプレンゴム、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、シリコーンゴム等が挙げられ、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。有機充填材としては、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。また、音振性能の観点から、ゴム成分としてＳＢＲを含有させることが更に好ましい。

有機充填材の含有量は、摩擦材組成物中１〜２０質量％であることが好ましく、１〜１０質量％であることがより好ましく、５〜１０質量％であることが更に好ましい。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や、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。
また、カシューダストとゴム成分とを併用する場合、カシューダストとゴム成分とは、質量比で１：４〜１０：１の割合であることが好ましく、１：３〜９：１であることがより好ましく、１：２〜８：１であることが更に好ましい。

金属粉末としては、銅粉、黄銅粉、青銅粉、鉄粉、錫粉等を配合することができる。また有機添加剤としては、耐摩耗性の観点から、ポリテトラフルオロエチレン(ＰＴＦＥ)等のフッ素系ポリマー等を配合することができる。

［摩擦材及び摩擦部材］
また、本発明は、上述の摩擦材組成物を用いた摩擦材及び摩擦部材を提供する。
本発明の摩擦材組成物は、これを成形することにより、自動車等の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として使用することができる。
本発明の摩擦材は良好な摩擦係数、耐クラック性及び耐摩耗性を示すため、制動時に負荷の大きいディスクブレーキパッドの摩擦材に好適である。
更に、上記摩擦材を用いることにより、該摩擦材を摩擦面となるように形成した摩擦部材を得ることができる。摩擦材を用いて形成することができる摩擦部材としては、例えば、下記の構成等が挙げられる。

（１）摩擦材のみの構成。
（２）裏金と、該裏金の上に摩擦面となる本発明の摩擦材組成物からなる摩擦材とを有する構成。
（３）上記（２）の構成において、裏金と摩擦材との間に、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、及び、裏金と摩擦材との接着を目的とした接着層を更に介在させた構成。
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等が挙げられる。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、本発明の摩擦材組成物を成形して、好ましくは加熱加圧成形して製造される。
具体的には、本発明の摩擦材組成物を、レディーゲミキサー、加圧ニーダー、アイリッヒミキサ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。必要に応じて塗装、スコーチ処理、研磨処理を行うことによって摩擦材を製造することができる。

本発明の摩擦材組成物は、摩擦係数、耐クラック性及び耐摩耗性に優れるため、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、更に摩擦材として高い耐クラック性を有するため、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。

本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明によって何ら制限を受けるものではない。
なお、実施例及び比較例に示す評価は次のように行った。

(鳴き特性の評価)
鳴き特性は、ＪＡＳＯ Ｃ４０２に従って実車試験を行い、試験中のブレーキ鳴きと異音を測定し、７０ｄＢ以上のブレーキ鳴きの発生率を下記式（１）より求めた。
鳴き発生率は値が小さいほど好ましく、５％未満であることが好ましい。

(ペダルフィーリング性の評価)
ペダルフィーリング性は、実車官能試験(車速５０ｋｍ／ｈ、初期減速度０．３Ｇ狙いのペダル踏力)を行い、下記に従い、２段階評点にて評価した。
水準１ : ペダル踏力を一定にした場合、時間の経過とともに車両制動力が高まり、乗員が安心感を覚える。
水準２ : ペダル踏力を一定にした場合、時間の経過とともに車両制動力が変化せず、一定である。

(耐クラック性の評価)
耐クラック性は、ＪＡＳＯ Ｃ４２７に示されるブレーキ温度４００℃の制動(初速度５０ｋｍ／ｈ、終速度０ｋｍ／ｈ、減速度０．３Ｇ、制動前ブレーキ温度１００℃）を摩擦材が半分の厚みとなるまで繰り返し、摩擦材側面及び摩擦面のクラックの生成を測定した。クラックの生成は、下記に従い、２段階評点にて評価した。
水準１ : クラックの発生無し。
水準２ : 摩擦材の摩擦面及び／又は側面にクラックが生成する。

(耐摩耗性の評価)
耐摩耗性は、自動車技術会規格ＪＡＳＯ Ｃ４２７に基づき測定し、ブレーキ温度１００℃及び３００℃の制動１０００回相当の摩擦材の摩耗量を評価した。
耐摩耗性は、値が小さいほど好ましく、０．７０未満であることが好ましい。

なお、上記鳴き特性及びペダルフィーリング性の評価は、排気量２５００ｃｃクラスのＦＦ車（日産自動車（株）製）を用いた。上記ＪＡＳＯ Ｃ４２７による耐摩耗性及び耐クラック性の評価は、ダイナモメータを用い、イナーシャ７ｇｋｆ・ｍ・ｓ²で評価を行った。また、上記鳴き特性及びペダルフィーリング性及び耐クラック性及び耐摩耗性の評価は、材質ＦＣ１９０（（株）キリウ製）のベンチレーテッドディスクロータ、一般的なピンスライド式のコレットタイプのキャリパを用いて実施した。

［実施例１〜７及び比較例１〜４］
（ディスクブレーキパッドの作製）
表１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１〜４の摩擦材組成物を得た。この摩擦材組成物をレディーゲミキサー（（株）マツボー製、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）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３０ＭＰａの条件で５分間成形プレス（三起精工（株）製）を用いて日立オートモティブシステムズ（株）製の裏金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、実施例１〜７及び比較例１〜４のディスクブレーキパッドを得た。
なお、実施例及び比較例では、摩擦材の厚さ１１ｍｍ、摩擦材投影面積５２ｃｍ²のディスクブレーキパッドを作製した。
作製したディスクブレーキパッドについて、前記の評価を行った結果を表１に示す。

なお、表１における各構成成分の詳細は以下の通りである。
（結合材）
・ストレートフェノール樹脂Ａ：日立化成工業（株）製（商品名：ＨＰ４９１ＵＰ、耐熱温度：５２０℃）
・ストレートフェノール樹脂Ｂ：昭和電工（株）製（商品名：ＳＰＲ８７６０、耐熱温度：５４０℃）
・アクリルエラストマー分散フェノール樹脂：三井化学（株）製（商品名：ＲＮ−２８３０ＭＢ、アクリルエラストマー量：３０質量％、耐熱温度：４３０℃）
（有機充填材）
・カシューダスト：東北化工（株）製（商品名：ＦＦ−１０５６、最大粒子径５００μｍ）
（無機充填材）
・硫酸バリウム：堺化学（株）製（商品名：硫酸バリウムＢＡ）
・チタン酸カリウム：（株）クボタ製（商品名ＴＡＸＡ−ＭＡ）
・酸化カルシウム：近江化学工業（株）製（商品名：ＣＭＬ−３１）
・ケイ酸ジルコニウム：第一稀元素化学工業（株）製（商品名：ＭＺ１０００Ｂ）
・黒鉛Ａ：ＴＩＭＣＡＬ社製（商品名：ＫＳ１５、平均粒子径８μｍ、最大粒子径３０μｍ）
・黒鉛Ｂ：ＴＩＭＣＡＬ社製（商品名：ＫＳ４４、平均粒子径１９μｍ、最大粒子径８０μｍ）
・黒鉛Ｃ：ＴＩＭＣＡＬ社製（商品名：ＫＳ７５、平均粒子径２３μｍ、最大粒子径１２０μｍ）
・酸化ジルコニウムＡ：第一稀元素化学工業（株）製（商品名：ＢＲ−３ＱＺ、平均粒子径２．０μｍ、最大粒子径１５μｍ）
・酸化ジルコニウムＢ：第一稀元素化学工業（株）製（商品名：ＢＲ−ＱＺ、平均粒子径６．５μｍ、最大粒子径２６μｍ）
・酸化ジルコニウムＣ：第一稀元素化学工業（株）製（商品名：ＢＲ−１２ＱＺ、平均粒子径８．５μｍ、最大粒子径４５μｍ）
（繊維基材）
・アラミド繊維：東レ・デュポン（株）製（商品名：１Ｆ５３８）
・銅繊維：Ｓｕｎｎｙ ｍｅｔａｌ製（商品名ＳＣＡ−１０７０）
・鉱物繊維：ＬＡＰＩＮＵＳ ＦＩＢＥＲＳ Ｂ．Ｖ製（商品名：ＲＢ２４０Ｒｏｘｕｌ １０００、平均繊維長３００μｍ）

表１に示した混合した全てのフェノール樹脂の耐熱温度は、配合に用いた全てのフェノール樹脂を混合し、示差熱分析計（（株）島津製作所製「ＤＴＧ−６０Ａ」）を使用し、試料採取量：８〜１２ｍｇ、温度範囲：室温〜１０００℃、昇温速度：２０℃／ｍｉｎの条件で測定した。また、平均粒子径及び最大粒子径は、レーザー回折／散乱式粒子径分布測定装置 ＬＡ・９２０（（株）堀場製作所製）で測定した。

実施例１〜７では、鳴き特性、ペダルフィーリング性、耐クラック性、耐摩耗性の全てに優れる摩擦材を得ることができた。アクリルエラストマー分散フェノール樹脂を含まない比較例１では、鳴き特性が悪化し、フェノール樹脂を１種しか用いていない比較例２では、ペダルフィーリング性、耐クラック性及び耐摩耗性が悪化した。また、粒子径９０μｍを超える黒鉛を実質的に含有する比較例３及び４は、耐摩耗性及び鳴き特性が悪化した。

本発明の摩擦材組成物は、従来品と同条件で生産することで生産性を悪化させることなく、良好な鳴き特性、耐摩耗性、耐クラック性、ペダルフィーリング性を発現することが可能である。そのため本明の摩擦材組成物、これを用いた摩擦材及び摩擦部材は、とりわけ自動車用ブレーキパッドに好適である。

Claims (6)

1. 結合材、無機充填材及び繊維基材を含む摩擦材組成物であって、
   上記結合材として耐熱温度が異なる２種以上のフェノール樹脂を含有し、かつ上記フェノール樹脂の少なくとも１種がアクリルエラストマー分散フェノール樹脂であり、
   上記無機充填材として粒子径が９０μｍ以下の黒鉛と粒子径が３０μｍ以下の酸化ジルコニウムとを含有し、かつ粒子径が９０μｍを超える黒鉛と粒子径が３０μｍを超える酸化ジルコニウムとを実質的に含有しない摩擦材組成物。
2. 前記黒鉛の平均粒子径が１〜２０μｍである請求項１に記載の摩擦材組成物。
3. 前記黒鉛の含有量が１〜１０質量％である請求項１又は２に記載の摩擦材組成物。
4. 前記粒子径が３０μｍ以下の酸化ジルコニウムの含有量が５〜２０質量％である請求項１〜３のいずれかに記載の摩擦材組成物。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の摩擦材組成物を成形してなる摩擦材。
6. 請求項１〜４のいずれかに記載の摩擦材組成物を成形してなる摩擦材と裏金とを用いて形成される摩擦部材。