JP6596956B2

JP6596956B2 - 摩擦材組成物、およびこれを用いた摩擦材および摩擦部材

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Publication number: JP6596956B2
Application number: JP2015119449A
Authority: JP
Inventors: 和昭松葉; 光朗海野; 学小野
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd; Showa Denko Materials Co Ltd; Resonac Corp
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2015-06-12
Filing date: 2015-06-12
Publication date: 2019-10-30
Anticipated expiration: 2035-06-12
Also published as: JP2017002230A

Description

本発明は、アスベストを含有しない摩擦材組成物、いわゆるノンアスベスト摩擦材組成物に関するものであり、さらに、これを用いた摩擦材および摩擦部材に関する。詳しくは、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やブレーキライニングなどの摩擦材、特に制動時の負荷が大きいディスクブレーキパッドの摩擦材に適しており、銅の含有量が少ないため環境への負荷が少なく、かつ摩擦係数および耐摩耗性に優れた摩擦材組成物、さらに該摩擦材組成物を用いた摩擦材および摩擦部材に関する。

従来、自動車の制動装置として、ディスクブレーキ、ドラムブレーキが使用されており、その摩擦部材として、鋼鉄等の金属製のベース部材に摩擦材が貼り付けられたディスクブレーキパッド、ブレーキシューが使用されている。

摩擦材は、繊維基材としてスチール繊維を摩擦材組成物全量に対し３０質量％以上６０質量％未満含有するセミメタリック摩擦材、繊維基材の一部にスチール繊維を含み、且つ、スチール繊維を摩擦材組成物全量に対し３０質量％未満含有するロースチール摩擦材と、繊維基材としてスチール繊維およびステンレス繊維等のスチール系繊維をほとんど含まないＮＡＯ（Non-Asbestos-Organic）材に分類されている。

ブレーキノイズの発生が少ない摩擦材が求められている近年においては、スチール繊維とスチール系繊維を含まず、且つ、非鉄金属繊維、有機繊維、無機繊維などの繊維基材、熱硬化性樹脂等の結合剤、有機充填剤、無機充填剤、無機研削材、潤滑剤および金属粒子などの摩擦調整材から成る、ＮＡＯ材の摩擦材を使用した摩擦部材が広く使用されるようになってきている。（特許文献１）

ところで、摩擦材には、結合剤、繊維基材、無機充填剤および有機充填剤等を含む摩擦材組成物が用いられ、前記特性を発現させるために、一般的に、各成分を１種または２種以上を組合せた摩擦材組成物が用いられる。中でも銅は繊維や粉末の形態で摩擦材に配合され、高温での制動条件下での摩擦係数の保持（耐フェード性）や高温での耐摩耗性改善、摩擦材の強度向上に有効な成分である。しかし、銅を含有する摩擦材は、制動時に生成する摩耗粉に銅を含み、河川、湖や海洋汚染等の原因となる可能性が示唆されているため、使用を制限する動きが高まっている。

このような環境への配慮から、重金属である銅を含有しない摩擦材が望まれるようになってきており、金属銅、銅合金、銅化合物等の銅成分を含まないＮＡＯ材の摩擦材が開発され始めている。そこで、銅や銅合金等の金属を含有せず、酸化マグネシウムと黒鉛を摩擦材中に４５〜８０体積％含有し、酸化マグネシウムと黒鉛の比を１／１〜４／１とする方法が提案されている（特許文献２参照）。

特開２００４−１０７９０特開２００２−１３８２７３

しかし、特許文献２の銅や銅合金等の金属を含有しない摩擦材においては、銅を除いたことにより高速・高負荷制動時における耐摩耗性の悪化と摩擦係数の低下という問題が顕在化してきている。

銅は展延性に富み、かつ熱伝導率が高いことから制動によって摩擦材の表面に薄く延びて被膜を形成し、放熱性の向上に寄与している。しかし、摩擦材に銅を添加しないと、高負荷時に摩擦材が蓄熱しやすくなり、結合剤であるフェノール樹脂や繊維基材である有機繊維の熱分解が促進される。フェノール樹脂や有機繊維などの分解により、摩擦材の骨格強度の低下が起こり、急激な摩耗および摩擦係数の低下が起こる。

また、摩擦材表面に銅被膜が形成しないことで、含有する粒子が脱落しやすくなることや、それによる研削材の研削作用の低下が起こり、高速制動時に前記と同様に急激な摩耗や摩擦係数の低下が起こる。

そこで本発明は、河川、湖、および海洋などの汚染の原因となる可能性のある銅を含有しない、または含有する場合でも０．５質量％以下の場合であっても、高速・高負荷制動時の摩擦係数、耐摩耗性および相手材攻撃性に優れた摩擦材を与えることができる摩擦材組成物、さらに該摩擦材組成物を用いた摩擦材および摩擦部材を提供することを目的とする。

本発明者らは、様々な検討の結果、下記構成の摩擦材とすることにより、上記課題が解決されることを見出した。すなわち本発明の摩擦材組成物は以下のとおりのものである。結合剤、有機充填剤、無機充填剤、および繊維基材を含有する摩擦材組成物であって、該摩擦材組成物中の銅の含有量が銅元素として０．５質量％以下または含有せず、無機充填剤として、融点２０００℃以上、ビッカース硬度５００〜１５００、かつ平均粒子径１５〜５０μｍの粒子を１〜５０質量％含有するとともに、チタン酸塩を５〜３０質量％含有する。

本発明の摩擦材組成物においては、前記無機充填剤として、アンチモンを含有しないことが好ましい。また、前記繊維基材として、鉄系繊維の含有量が５質量％以下または含有しないことが好ましい。

本発明の摩擦材は、上記の摩擦材組成物を成形してなるものである。

本発明の摩擦部材は、上記摩擦材組成物を成形してなる摩擦材組成物と裏金とを用いて成形されるものである。

本発明の摩擦材組成物は、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などの摩擦材に用いた際に、制動時に生成する摩耗粉中の銅を含有しない、または少ないことから環境への負荷が少なく、かつ高速・高負荷制動時に高い摩擦係数を維持するとともに優れた耐摩耗性を発現することができる。また、本発明の摩擦材組成物を用いることにより、上記特性を有する摩擦材およ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および摩擦部材について詳述する。なお、本発明の摩擦材組成物は、アスベストを実質的に含まない摩擦材組成物、いわゆるノンアスベスト摩擦材組成物に関するものである。

［摩擦材組成物］
本発明の摩擦材組成物は、結合剤、有機充填剤、無機充填剤、および繊維基材を含有する摩擦材組成物であって、該摩擦材組成物中の銅の含有量が銅元素として０．５質量％以下または含有せず、無機充填剤として、融点２０００℃以上、ビッカース硬度５００〜１５００、かつ平均粒子径１５〜５０μｍの粒子を１〜５０質量％含有するとともに、チタン酸塩を５〜３０質量％含有すること特徴とする。上記構成により、本発明のノンアスベスト摩擦材組成物を用いた摩擦材および摩擦部材は、従来品と比較して制動時に生成する摩耗粉中の銅が極めて少ないから環境への負荷が少なく、かつ高速・高負荷制動時に優れた摩擦係数および耐摩耗性を発現する。

本発明の摩擦材組成物は、環境有害性の高い銅を含有しない、もしくは銅を含有する場合において銅の含有量が０．５質量％以下である。このため、このため、制動時に摩耗粉が生成しても、河川、湖や海洋汚染の原因とならない。なお、銅は含有しないことが好ましい。

（無機充填剤）
無機充填剤は、摩擦材の耐熱性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り、本発明において無機充填剤としてチタン酸塩および融点２０００℃以上、ビッカース硬度５００〜１５００、かつ平均粒子径１５〜５０μｍの粒子（以下、大粒径耐熱無機粒子）を必須とする。

チタン酸塩としては、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用いることができる。チタン酸カリウムとしては、例えば、Ｋ_２Ｏ・６ＴｉＯ_２、Ｋ_２Ｏ・８ＴｉＯ_２等が挙げられる。チタン酸リチウムカリウムとしては、例えば、チタン源とリチウム源とカリウム源とを混合して製造したＫ_{０．３−０．７}Ｌｉ_０．２７Ｔｉ_１．７３Ｏ_{３．８−３．９５}で表される組成のものなどが挙げられる。チタン酸マグネシウムカリウムとしては、例えば、チタン源とマグネシウム源とカリウム源とを混合して製造したＫ_{０．２−０．７}Ｍｇ_０．４Ｔｉ_１．６Ｏ_{３．７−３．９５}で表される組成のものなどが挙げられる。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。中でも、高温での耐摩耗性をより向上させることから、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が好ましい。

チタン酸塩の形状としては、繊維状、柱状、板状、粒子状または鱗片状のものを用いることができ、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。チタン酸塩の形状は、例えば走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope；ＳＥＭ）観察から解析することができる。

ここで、チタン酸塩の形状についての定義の一例を記載する。チタン酸塩に外接する直方体のうち最小の体積をもつ直方体（外接直方体）の最も長い辺を長径Ｌ、次に長い辺を短径Ｂ、最も短い辺を厚さＴとして（Ｂ＞Ｔとする）、チタン酸塩の形状をアスペクト比（Ｌ／Ｔ、Ｌ／Ｂ）で定義する。

繊維状のチタン酸塩とは、Ｌ／Ｔが１０よりも大きく、Ｌ／Ｂが１０よりも大きいチタン酸塩である。例えば、ティスモＤ、ティスモＮ（いずれも、大塚化学株式会社製）等が挙げられる。

柱状のチタン酸塩とは、Ｌ／Ｔ＝２〜１０、Ｌ／Ｂ＝２〜１０であるチタン酸塩である。ＴＯＦＩＸ−Ｓ（東邦マテリアル株式会社製）などが挙げられる。

板状のチタン酸塩とは、Ｌ／Ｔが１０よりも大きく、Ｌ／Ｂが１０よりも小さいチタン酸塩である。例えば、ＴＸＡＸ−Ａ、ＴＸＡＸ−ＭＡ、ＴＸＡＸ−ＫＡ、ＴＸＡＸ−ＣＴ（いずれも、株式会社クボタ製）等が挙げられる。

粒子状のチタン酸塩とは、Ｌ／Ｔが１０よりも小さく、Ｌ／Ｂが２よりも小さいチタン酸塩である。例えば、ＴＯＦＩＸ−ＳＧＬ（東邦マテリアル株式会社製）、ＧＴＸ−Ｃ（株式会社クボタ製）等が挙げられる。

また、粒子状のチタン酸塩のうち、鱗のような薄板状の形状のものを鱗片状のチタン酸塩といい、例えば、テラセスＰＳ、テラセスＰＭ、テラセスＬ、テラセスＴＦ−Ｓ（いずれも、大塚化学株式会社製）等が挙げられる。

上記形状の中でも、高温の耐摩耗性をより向上させるために、燐片状、柱状または板状のものを用いることが好ましい。

また、平均粒子径が１〜５０μｍ、比表面積が０．５〜１０ｍ２／ｇのものが好ましい。なお、平均粒子径はメジアン径で表され、メジアン径とは、レーザー回折法の体積分布から求めた５０％径を示す。また、比表面積は吸着ガスとして窒素ガスを用いたＢＥＴ法等により求めることができる。

本発明の摩擦材組成物におけるチタン酸塩の含有量は、高温での耐摩耗性の向上の観点から、５〜３０質量％とする。チタン酸塩の含有量を５質量％以上とすることで耐摩耗性改善の効果がある。しかしながら、過度に添加すると耐摩耗性が逆に悪化したり摩擦係数が低下するとともに、メタルキャッチが生成しやすくなる。この観点からチタン酸塩の含有量を３０質量％以下とする。なお、チタン酸塩の含有量は、１０〜２５質量％であることが好ましく、１５〜２５質量％であることがより好ましい。

本発明の摩擦材組成物は、無機充填剤として、融点２０００℃以上、ビッカース硬度５００〜１５００、かつ平均粒子径１５〜５０μｍの粒子（大粒径耐熱無機粒子）を必須成分とする。本発明のノンアスベスト摩擦材組成物中に大粒径耐熱無機粒子を含有することで、制動中の摩擦材の温度が６００℃以上になるような高速・高負荷制動時に優れた摩擦係数、耐クラック性、および耐摩耗性が発現する。

制動中の摩擦材の温度が６００℃以上になるような高速・高負荷制動時においては、局所的に１５００℃を超える温度となっている。このような摺動環境において安定した摩擦係数を確保するため、大粒径耐熱無機粒子としては、融点２０００℃以上のものを用いる。

また、大粒径耐熱無機粒子の硬さが低いと、高速・高負荷制動時において安定した摩擦係数を確保できず、その一方で、大粒径耐熱無機粒子の硬さが高すぎると大粒径耐熱無機粒子の割れが発生したり、相手材となるロータの摩耗を促進することとなる。このため大粒径耐熱無機粒子の硬さをビッカース硬度で５００〜１５００とする。

さらに、大粒径耐熱無機粒子の添加量は１質量％以上とすることで、上記の高速・高負荷制動時に優れた摩擦係数、耐クラック性、および耐摩耗性向上の効果を得ることができる。その一方で、大粒径耐熱無機粒子の添加量が過大となると耐摩耗性および相手材攻撃性が悪化する。この観点から大粒径耐熱無機粒子の添加量を５０質量％以下とする。なお、大粒径耐熱無機粒子の添加量は５〜４０質量％であることがより好ましく、１０〜４０質量％であることがさらに好ましい。

また、大粒径耐熱無機粒子の平均粒子径を１５μｍ以上と他の無機充填剤より大きくすることで周囲に存在する多数の粒子に支えられて脱落しにくくなり、５０μｍ以下とすることで相手材攻撃性の悪化を避けることができる。このため、大粒径耐熱無機粒子の平均粒子径を１５〜５０μｍとする。なお、大粒径耐熱無機粒子の粒子径は、平均粒子径が２０〜５０μｍであることがより好ましく、２５〜５０μｍであることがさらに好ましい。

本発明に用いられる大粒径耐熱無機粒子としては、たとえば、酸化ジルコニウム（ジルコニア）、酸化マグネシウム、ケイ酸ジルコニウム（ジルコンサンド）、酸化アルミニウム（アルミナ）などが挙げられる。

なお、粒子径および平均粒子径は、レーザー回折粒度分布測定など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（堀場製作所製）で測定することができる。

本発明の摩擦材組成物には、上記無機粒子以外の無機充填剤を組み合わせて用いることができる。該無機充填剤としては、通常、摩擦材に用いられる無機充填剤であれば特に制限はない。上記以外の無機充填剤としては、例えば硫化スズ、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、酸化鉄、バーミキュライト、硫酸カルシウム、黒鉛、マイカ、タルク、クレー、ゼオライト、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などが挙げられ、これらは単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。対面材への攻撃性低下の観点から、黒鉛、硫酸バリウムを含有することが好ましい。

本発明の摩擦材組成物における無機充填剤の含有量は、３０〜８０質量％であることが好ましく、４０〜８０質量％であることがより好ましく、６０〜８０質量％であることがさらに好ましい。無機充填剤の含有量を３０〜８０質量％の範囲とすることで、耐熱性の悪化を避けることができる。なお、上記無機充填剤の含有量には、前記チタン酸塩および大粒径耐熱無機粒子の含有量が含まれる。

本発明の摩擦材組成物は、上記の無機充填剤の他、結合剤、有機充填剤および繊維基材を含有する。以下に本発明の摩擦材組成物に含有される結合剤、有機充填剤および繊維基材について説明する。

（結合剤）
結合剤は、摩擦材組成物に含まれる有機充填剤、無機充填剤および繊維基材などを一体化し、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剤としては、通常、摩擦材の結合剤として用いられる熱硬化性樹脂であれば特に制限なく用いることができる。上記熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂／アクリルエラストマー分散フェノール樹脂、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などが挙げられ、これらを単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。特に、良好な耐熱性、成形性およ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。

本発明の摩擦材組成物中の上記結合剤の含有量は、５〜２０質量％であることが好ましく、５〜１０質量％であることがより好ましい。結合剤の含有量を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などの音振性能悪化をより抑制できる。

（有機充填剤）
有機充填剤は、摩擦材の音振性能や耐摩耗性など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。本発明の摩擦材組成物に含まれる有機充填剤としては、上記性能を発揮できるものであれば特に制限はなく、通常、有機充填剤として用いられる、カシューダストやゴム成分など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、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）等が挙げられ、これらを単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。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。有機充填剤としては、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。

本発明の摩擦材組成物中の上記有機充填剤の含有量は、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、５〜１５質量％であることが更に好ましい。有機充填剤の含有量を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、鳴きなど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の質量比（カシューダスト／ゴム成分）は、０．２〜１０の範囲であることが好ましく、０．３〜５の範囲であることがより好ましい。

（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に含まれる繊維基材としては、通常、繊維基材として用いられる、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。なお、ここでいう繊維基材には上述したチタン酸塩の繊維状のものは含まれない。

上記無機繊維としては、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、シリケート繊維等を用いることができ、１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。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、またはこれら化合物が１種または２種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元素を含むものが、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日以内または腹膜内試験で過度の発癌性の証拠がないかまた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ＮｏｔａＱ（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シリーズなどが挙げられる。「Ｒｏｘｕｌ」は、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＦｅＯ、Ｎａ_２Ｏ等が含まれる。

また、上記金属繊維として、摩擦係数向上、耐クラック性の観点から銅および銅合金以外の金属繊維を用いてもよいが、耐摩耗性の向上およびメタルキャッチ抑制の観点から含有量が５質量％以下であることを要する。好ましくは、摩擦係数の向上の割には耐摩耗性の悪化およびメタルキャッチの発生がしやすいため、銅および銅合金以外の金属繊維を含有しないこと（含有量０質量％）である。

銅および銅合金以外の金属繊維としては、例えば、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または合金形態の繊維や、鋳鉄繊維等の金属を主成分とする繊維が挙げられ、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。

記有機繊維としては、アラミド繊維、セルロース繊維、ＰＢＯ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、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、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。

上記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、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。

本発明の摩擦材組成物における繊維基材の含有量は、５〜４０質量％であることが好ましく、５〜２０質量％であることがより好ましく、５〜１８質量％である
ことがさらに好ましい。繊維基材の含有量を５〜４０質量％の範囲とすることで、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）
本発明の摩擦材組成物は、前記の結合剤、有機充填剤、無機充填剤、繊維基材以外に、必要に応じてその他の材料を配合することができる。
例えば、耐摩耗性の観点から、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素系ポリマー等の有機添加剤等を配合することができる。

［摩擦材および摩擦部材］
また、本発明は、上述の摩擦材組成物を用いた摩擦材およ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。本発明の摩擦材は高速・高負荷での摩擦係数維持・耐摩耗性に優れるため、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。
さらに、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、および、裏金と摩擦材との接着を目的とした接着層をさらに介在させた構成。

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、金属また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。プライマー層および接着層としては、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、高速・高負荷での摩擦係数維持・耐摩耗性などに優れるため、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。

本発明を実施例によりさら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。本実施例における評価は表１に示す方法で行い、記載の評価基準にしたがって結果を評価した。

なお、上記試験は、ダイナモメータを用い、イナーシャ７ｋｇｆ・ｍ・ｓ^２で評価を行った。また、ベンチレーテッドディスクロータ（株式会社キリウ製、材質ＦＣ１９０）、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１〜１４および比較例１〜１３］
（ディスクブレーキパッドの作製）
表２および表３に示す配合比率にしたがって材料を配合し、実施例および比較例の摩擦材組成物を得た。なお、表２および表３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１５０℃、成形圧力３０ＭＰａの条件で５分間成形プレス（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とともに加熱加圧成形し、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１１ｍｍ、摩擦材投影面積５２ｃｍ^２）を得た。

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２に示す。

大粒径耐熱無機粒子を１〜５０質量％含有する実施例１〜１４は、粒子径が１５μｍ未満の無機粒子やビッカース硬度が５００未満の粒子を含有する比較例２、６、８、９、１１、１２に比べて、同水準の耐摩耗性を維時しながら優れたフェード時の摩擦係数を示した。また、実施例１〜１４は、粒径が５０μｍ以上の粒子を含有した比較例３、４、１０、チタン酸塩の含有量が少ない比較例５、スチール繊維が多量に添加された比較例７、およびビッカース硬度が１５００を超える無機粒子を含有した比較例１３に比べて、フェード性能を維持しながら、優れた耐摩耗性を示した。

本発明の摩擦材組成物は、従来品と比較して制動時に発生する摩耗粉中の銅やアンチモンの含有量が極めて少ないことから環境汚染が少なく、かつ優れた高負荷での摩擦係数や耐摩耗性を発現できるため、自動車のブレーキパッドやブレーキライニングなどの摩擦材および摩擦部材に有用である。

Claims

結合剤、有機充填剤、無機充填剤、および繊維基材を含有する摩擦材組成物であって、
該摩擦材組成物中の銅の含有量が銅元素として０．５質量％以下または含有せず、
前記繊維基材として、鉄系繊維の含有量が５質量％以下または含有せず、
無機充填剤として、融点２０００℃以上、ビッカース硬度５００〜１５００、かつ平均粒子径１５〜５０μｍの粒子を２５〜５０質量％含有するとともに、
チタン酸塩を５〜３０質量％含有する摩擦材組成物。
前記無機充填剤として、アンチモンを含有しない請求項１に記載の摩擦材組成物。
前記粒子の平均粒子径が２５〜５０μｍである、請求項１又は２に記載の摩擦材組成物。
前記粒子が、ジルコニア、酸化マグネシウム又はジルコンサンドである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の摩擦材組成物。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の摩擦材組成物を成形してなる摩擦材組成物。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の摩擦材組成物を成形してなる摩擦材組成物と裏金とを用いて成形される摩擦部材。