JPWO2012066964A1 - 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 - Google Patents

Abstract

銅の含有量が少なくても、剪断強度、耐クラック性及び耐摩耗性に優れた摩擦材を与えることができるノンアスベスト摩擦材組成物、さらに該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を提供する。結合材、有機充填材、無機充填材、及び繊維基材を含有するノンアスベスト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％以下であり、銅及び銅合金以外の金属の含有量が０．５質量％以下であり、かつ、繊維基材としてフィブリル化アクリル繊維を含有するノンアスベスト摩擦材組成物、及び、これを用いた摩擦材及び摩擦部材である。

Description

本発明は、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、かつ剪断強度、耐クラック性及び耐摩耗性に優れたノンアスベスト摩擦材組成物、さらに該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などの摩擦材が使用されている。摩擦材は、ディスクローターやブレーキドラムなどの対面材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）などが要求される。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）などの耐久性能も要求される。

摩擦材には、結合材、繊維基材、無機充填材及び有機充填材などが含まれ、前記特性を発現させるために、一般的に、それぞれ１種もしくは２種以上を組み合わせたものが含まれる。繊維基材としては、有機繊維、金属繊維、無機繊維などが用いられ、耐クラック性、耐摩耗性を向上させるために、金属繊維として銅や銅合金の繊維が一般的に用いられる。さらに、耐摩耗性を向上させるために銅や銅合金のチップや粉末が用いられることもある。また、摩擦材として、ノンアスベスト摩擦材が主流となっており、このノンアスベスト摩擦材には銅や銅合金などが多量に使用されている。
しかし、銅や銅合金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、及び海洋などの汚染の原因となる可能性が示唆されているため、使用を抑制する動きが高まっている。そこで、銅及び銅合金などの金属を含まずに、摩擦係数、耐摩耗性、耐ローター摩耗性が良好な摩擦材を提供するために、繊維基材、結合材及び摩擦調整成分を含むブレーキ用摩擦材において、重金属や重金属化合物を含有せず、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とすることが提案されている（特許文献１参照）。

特開２００２−１３８２７３号公報

しかしながら、特許文献１のブレーキ用摩擦材では、剪断強度、耐クラック性及び耐摩耗性の全てを満足させる優れた摩擦材を得ることは困難である。
一方、摩擦材に含まれる銅以外の金属繊維として、スチール繊維や鋳鉄繊維などの鉄系繊維が耐クラック性改善の目的で用いられるが、鉄系繊維は対面材への攻撃性が高いという欠点がある。また、銅以外の金属繊維として一般的に摩擦材に用いられる、亜鉛繊維やアルミニウム繊維などの非鉄金属繊維は、銅や鉄系繊維と比較して耐熱温度が低いものが多く、摩擦材の耐摩耗性を悪化させるという問題がある。
また、摩擦材の耐クラック性を向上するための方法として無機繊維を用いる方法がある。しかし十分な耐クラック性を得るためには、多量の無機繊維を添加する必要があり、多量の無機繊維を用いれば耐クラック性は改善できるものの、耐摩耗性が悪化してしまうという問題が生じる。

また、黒鉛を用いると、摩擦材の耐摩耗性を向上できることが知られている。しかし十分な耐摩耗性を得るためには、多量に黒鉛を添加する必要があり、多量の黒鉛を用いれば耐摩擦性は改善できるものの、摩擦係数が大きく低下してしまうという問題が生じる。
前述したように、銅の含有量を少なくした摩擦材は、剪断強度、耐摩耗性及び耐クラック性が悪く、剪断強度、耐クラック性及び耐摩耗性の全てを満足させる優れた摩擦材を得ることは困難であった。

このような背景を鑑み、本発明は、河川、湖、及び海洋などの汚染の原因となる可能性のある銅の含有量が少なくても、剪断強度、耐クラック性及び耐摩耗性に優れた摩擦材を与えることができるノンアスベスト摩擦材組成物、さらに該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を提供することを目的とする。

本発明者等は、鋭意検討を重ねた結果、ノンアスベスト摩擦材組成物において、銅の含有量、及び、銅及び銅合金以外の金属の含有量を一定以下とし、かつ繊維基材としてフィブリル化アクリル繊維を必須成分とすることで、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、本発明は以下の通りである。
（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ノンアスベスト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％以下であり、銅及び銅合金以外の金属の含有量が０．５質量％以下であり、かつ、繊維基材としてフィブリル化アクリル繊維を含有するノンアスベスト摩擦材組成物。
（２）上記フィブリル化アクリル繊維の含有量が２〜８質量％である上記（１）に記載のノンアスベスト摩擦材組成物。
（３）上記（１）又は（２）に記載のノンアスベスト摩擦材組成物を成形してなる摩擦材。
（４）上記（１）又は（２）に記載のノンアスベスト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。

本発明のノンアスベスト摩擦材組成物は、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が少ないことから環境への負荷が少なく、かつ優れた剪断強度、耐クラック性及び耐摩耗性を発現することができる。また、本発明のノンアスベスト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及び摩擦部材を提供できる。

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。なお、本発明において、ノンアスベスト摩擦材組成物、ノンアスベスト摩擦材及びノンアスベスト摩擦部材とは、アスベストを実質的に含まない摩擦材組成物、摩擦材及び摩擦部材をいう。また、以下の記述において、それぞれノンアスベスト摩擦材組成物を単に「摩擦材組成物」、ノンアスベスト摩擦材を単に「摩擦材」、ノンアスベスト摩擦部材を単に「摩擦部材」と称することがある。
［ノンアスベスト摩擦材組成物］
本発明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、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％以下であり、銅及び銅合金以外の金属の含有量が０．５質量％以下であり、かつ、繊維基材としてフィブリル化アクリル繊維を含有することを特徴とする。
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への負荷が少なく、かつ優れた剪断強度、耐クラック性、及び耐摩耗性を発現する。

本発明において、「銅元素としての銅の含有量」とは、銅単体及び銅合金、更には酸化銅や硫化銅、銅錯体などの、銅を元素として含む材料に含有される、銅元素としての銅の総含有量をいう。銅の含有量を銅元素として０．５質量％以下とすることで、従来の摩擦材と比較して環境負荷の少ないものとすることができる。

また、本発明において、「銅及び銅合金以外の金属」とは、銅以外の金属単体、及び銅を含有しない合金をいう。例えば、アルミニウム、鉄、亜鉛、錫、チタン、ジルコニウム、ニッケル、クロム、マグネシウム、シリコン、ゲルマニウム等の金属単体又はこれらの合金、もしくは、鋳鉄などの金属を主成分とする材料などが該当し、その形態としては、例えば、上記金属単体又は合金の繊維や粉末などが挙げられる。
本発明のノンアスベスト摩擦材組成物は、銅及び銅合金以外の金属の含有量が０．５質量％以下であることを要し、実質的に含有しないこと（含有量０質量％）が好ましい。これにより、摩擦材の耐摩耗性の悪化を防ぐことができる。
なお、本発明において、「銅及び銅合金以外の金属の含有量」には、金属酸化物や金属硫化物、金属錯体などにおける金属元素の含有量は含まれない。

次に、本発明の摩擦材組成物に含有される各成分について説明する。
（結合材）
結合材は、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などを一体化し、強度を与えるものである。本発明のノンアスベスト摩擦材組成物に含まれる結合材としては、通常、摩擦材の結合材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、これらを単独で又は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。

本発明のノンアスベスト摩擦材組成物中の上記結合材の含有量は、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、７〜１５質量％であることが更に好ましい。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などの音振性能悪化をより抑制できる。

（有機充填材）
有機充填材は、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。
本発明のノンアスベスト摩擦材組成物に含まれる有機充填材としては、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、有機充填材として用いられる、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、これらを単独で又は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。

本発明のノンアスベスト摩擦材組成物中の上記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、５〜１５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、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。

（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。本発明のノンアスベスト摩擦材組成物に含まれる無機充填材としては、通常、摩擦材に用いられる無機充填材であれば特に制限なく用いることができる。
上記無機充填材としては、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、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、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、ケイ酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム、ムライト、クロマイト、酸化チタン、酸化マグネシウム、シリカ、酸化鉄、γ−アルミナ等の活性アルミナなどが挙げられ、これらを単独で又は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。

本発明のノンアスベスト摩擦材組成物中の上記無機充填材の含有量は、３０〜８０質量％であることが好ましく、５０〜８０質量％であることがより好ましく、５０〜７０質量％であることが更に好ましい。無機充填材の含有量を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。

（繊維基材）
繊維基材は、摩擦材において機械的強度の向上などの補強作用を示すものである。
本発明のノンアスベスト摩擦材組成物は、剪断強度及び耐クラック性向上の観点から、繊維基材として、有機繊維であるフィブリル化アクリル繊維を必須成分として含有する。フィブリル化アクリル繊維とは、分繊化し、毛羽立ちを有するアクリル繊維である。上記フィブリル化アクリル繊維としては、例えば、Ｓｔｅｒｌｉｎｇ ｆｉｂｅｒｓ Ｉｎｃ．製のＣＦＦ ｆｉｂｅｒなどが挙げられ、商業的に入手できる。なお、本発明において、有機繊維とは、後述する炭素系繊維以外の、有機物を主成分とする繊維状の材料をいい、耐クラック性及び耐摩耗性の向上などのために用いられる。

フィブリル化アクリル繊維の濾水度は、２００〜３１５ｍｌであることが好ましく、２２０〜３１０ｍｌであることがより好ましく、２５０〜３００ｍｌであることがさらに好ましい。ここでいう濾水度とはＴＡＰＰＩＴ−２２７に従って測定されるＣＳＦ（Ｃａｎａｄｉａｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｆｒｅｅｎｅｓｓ）値のことである。フィブリル化アクリル繊維の濾水度を２００〜３１５ｍｌの範囲とすることで、摩擦材においてより優れた剪断強度、耐クラック性、及び耐摩耗性が発現する。

フィブリル化アクリル繊維の平均繊維長は、３〜１２ｍｍであることが好ましく、５〜１０ｍｍであることがより好ましい。フィブリル化アクリル繊維の平均繊維長を３〜１２ｍｍの範囲とすることで、摩擦材においてより優れた剪断強度、耐クラック性、及び耐摩耗性が発現する。
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、繊維基材を無作為に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。

本発明のノンアスベスト摩擦材組成物中の上記フィブリル化アクリル繊維の含有量は、２〜８質量％であることが好ましく、２〜７質量％であることがより好ましく、３〜７質量％であることが更に好ましい。フィブリル化アクリル繊維の含有量を２質量％以上とすることで優れた剪断強度、耐クラック性、耐摩耗性が発現し、８質量％以下とすることで摩擦材組成物中のフィブリル化アクリル繊維と他の材料の偏在による剪断強度、耐クラック性の悪化をより抑制することができる。

本発明のノンアスベスト摩擦材組成物には、更に、上述のフィブリル化アクリル繊維以外の繊維基材を合わせて用いることができる。フィブリル化アクリル繊維以外の繊維基材としては、通常、繊維基材として用いられる、無機繊維、金属繊維、フィブリル化アクリル繊維以外の有機繊維、炭素系繊維等が挙げられ、これらを単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

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、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が挙げられ、これらは単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
なお、環境負荷物質低減の観点からは、これら無機繊維のうち、人体に経口吸引されやすい、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く、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＦｅＯ、Ｎａ₂Ｏなどを任意の組み合わせで含有した生分解性セラミック繊維や生分解性鉱物繊維が好ましい。

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。
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、且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 ＦＩＢＲＥＳ Ｂ．Ｖ製のＲｏｘｕｌシリーズなどが挙げられる。「Ｒｏｘｕｌ」は、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＦｅＯ、Ｎａ₂Ｏ等が含まれる。

上記金属繊維としては、耐クラック性及び耐摩耗性の向上のため、銅又は銅合金の繊維を用いることができる。銅又は銅合金の繊維としては、銅繊維、黄銅繊維、青銅繊維等が挙げられ、これらを単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
ただし、銅又は銅合金の繊維を含有させる場合、環境への負荷を考慮すると、本発明のノンアスベスト摩擦材組成物中の銅全体の含有量が、銅元素として０．５質量％以下の範囲となることを要する。

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及び銅合金以外の金属繊維を用いてもよい。銅及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又は合金形態の繊維や、鋳鉄繊維などの金属を主成分とする繊維が挙げられ、これらを単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
耐摩耗性の観点から、本発明のノンアスベスト摩擦材組成物中の銅及び銅合金以外の金属の含有量は、０．５質量％以下となる範囲であることを要する。耐摩耗性向上の観点からは、銅及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％）が好ましい。

上記フィブリル化アクリル繊維以外の有機繊維としては、アラミド繊維、セルロース繊維、フェノール樹脂繊維（架橋構造を有する）等が挙げられ、これらは単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

上記炭素系繊維としては、耐炎化繊維、ピッチ系炭素繊維、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維、活性炭繊維等が挙げられ、これらは単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

本発明のノンアスベスト摩擦材組成物中の上記繊維基材の含有量は、フィブリル化アクリル繊維を含め、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、１０〜３０質量％であることが更に好ましい。繊維基材の含有量を５〜４０質量％の範囲とすることで、摩擦材としての適正な気孔率が得られるため、弾性率が高くなることによる鳴きなどの音振性能悪化が避けられる。また適正な材料強度及び耐摩耗性が得られ、更に成形性も向上させることができる。

（その他の材料）
また、本発明のノンアスベスト摩擦材組成物には、前記の結合材、有機充填材、無機充填材、及び繊維基材以外に、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、耐摩耗性の向上のために、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素系ポリマーなどの有機添加剤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を提供する。
本発明のノンアスベスト摩擦材組成物は、これを成形することにより、自動車などの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。
さらに、上記摩擦材を用いることにより、該摩擦材が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。該摩擦材を用いて形成することができる本発明の摩擦部材としては、例えば、下記の構成などが挙げられる。

（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ノンアスベスト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、摩擦部材に用いるものである。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、ブレーキシューなど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、本発明のノンアスベスト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、本発明のノンアスベスト摩擦材組成物を、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。

本発明のノンアスベスト摩擦材組成物を成形してなる摩擦材は、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などの摩擦部材の「上張り材」として有用であり、さら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。

以下、本発明のノンアスベスト摩擦材組成物、摩擦材及び摩擦部材について、実施例及び比較例を用いて更に詳細に説明するが、本発明は何らこれらに制限されるものではない。

［実施例１〜５及び比較例１〜５］
（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１〜５及び比較例１〜５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）で予備成形した。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）を用いて鉄製の裏金（日立オートモティブシステムズ（株）製）と共に加熱加圧成形した。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１〜５及び比較例１〜５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、裏金の厚さ６ｍｍ、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。

（剪断強度の評価）
剪断強度は、日本工業規格ＪＩＳ Ｄ４４２２に基づき測定した。

（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、３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：摩擦材の摩擦面又は側面に０．１ｍｍのシックネスゲージが入らない程度のクラックが生成
水準３：摩擦材の摩擦面又は側面に０．１ｍｍのシックネスゲージが入る程度のクラックが生成
なお、摩擦材の摩擦面及び側面の一方にシックネスゲージが入らない程度のクラックが生成し、他方にシックネスゲージが入る程度のクラックが生成した場合、水準３とする。

（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。
上記ＪＡＳＯ Ｃ４０６、ＪＡＳＯ Ｃ４２７準拠による摩擦係数、耐摩耗性、耐クラック性の評価は、ダイナモメータ（三起精工（株）製）を用い、イナーシャ７ｋｇｆ・ｍ・ｓ²で評価を行った。また、上記評価は、ベンチレーテッドディスクロータ（材質：ＦＣ１９０、（株）キリウ製）及び、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。

評価結果を表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）
フェノール樹脂：日立化成工業（株）製（商品名：ＨＰ４９１ＵＰ）
（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）
炭酸カルシウム：竹原化学工業（株）製（商品名：サンライト）
黒鉛：ＴＩＭＣＡＬ社製（商品名：ＫＳ７５）
マイカ：イメリス社製（商品名：３２５ＨＫ）
チタン酸カリウム：（株）クボタ製（商品名：ＴＡＸＡ−ＭＡ、板状チタン酸カリウム）
（有機繊維）
フィブリル化アクリル繊維：Ｓｔｅｒｌｉｎｇ ｆｉｂｅｒｓ Ｉｎｃ．製（商品名：ＣＦＦ Ｖ１１０−１、平均繊維長５〜６ｍｍ、濾水度２６７ｍｌ）
アラミド繊維：東レ・デュポン（株）製（商品名：１Ｆ５３８）
（金属繊維）
銅繊維：Ｓｕｎｎｙ ｍｅｔａｌ社製（商品名：ＳＣＡ−１０７０）
鉄繊維：ＧＭＴ社製（商品名：＃０）
（無機繊維）
鉱物繊維：ＬＡＰＩＮＵＳ ＦＩＢＲＥＳ Ｂ．Ｖ社製（商品名：ＲＢ２４０Ｒｏｘｕｌ１０００、平均繊維長３００μｍ）

実施例１〜５は、銅を多量に含有する比較例１及び比較例５と同水準の剪断強度、耐クラック性、耐摩耗性を示した。また、実施例１〜５は、銅を含有せず、銅及び銅合金以外の金属の含有量が０．５質量％以下であり、フィブリル化アクリル繊維のかわりにアラミド繊維を含有する比較例２、及び銅を含有せず、銅及び銅合金以外の金属の含有量が０．５質量％以下であり、有機繊維を含まない比較例３、銅及び銅合金以外の金属として０．５質量％を超える量の鉄繊維を含有する比較例４と比較して剪断強度、耐クラック性、耐摩耗性に優れる。
更に、フィブリル化アクリル繊維の含有量を２〜７質量％の範囲で含有する実施例１〜４は、実施例５と比較して更に耐摩耗性に優れる。

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への負荷が少なく、かつ優れた剪断強度、耐クラック性、及び耐摩耗性の発現が可能であり、乗用車用ブレーキパッドなどに好適である。

Claims (4)

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ノンアスベスト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％以下であり、銅及び銅合金以外の金属の含有量が０．５質量％以下であり、かつ、繊維基材としてフィブリル化アクリル繊維を含有するノンアスベスト摩擦材組成物。
2. 前記フィブリル化アクリル繊維の含有量が２〜８質量％である請求項１に記載のノンアスベスト摩擦材組成物。
3. 請求項１又は２に記載のノンアスベスト摩擦材組成物を成形してなる摩擦材。
4. 請求項１又は２に記載のノンアスベスト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。