WO2020065721A1

WO2020065721A1 - 摩擦部材、摩擦材組成物及び摩擦材

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Publication number: WO2020065721A1
Application number: PCT/JP2018/035442
Authority: WO
Inventors: 真理光本
Original assignee: 日立化成株式会社
Priority date: 2018-09-25
Filing date: 2018-09-25
Publication date: 2020-04-02
Also published as: JPWO2020065721A1

Abstract

摩擦材及び裏金を有する摩擦部材であって、前記摩擦材が、元素としての銅を含まない、又は元素としての銅の含有量が０．５質量％未満であり、円形度が０．７～１．０である円形無機充填材（Ｘ）を含有し、該円形無機充填材（Ｘ）の総量が、前記摩擦材中、０．１～１０質量％である、摩擦部材である。

Description

摩擦部材、摩擦材組成物及び摩擦材

　本発明は、摩擦部材、摩擦材組成物及び摩擦材に関する。

　自動車等には、制動のために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が使用されている。これらの摩擦材は、相手材となるディスクロータ、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、ブレーキ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。

　摩擦材は繊維基材としてスチール繊維を３０～６０質量％含有するセミメタリック材と、スチール繊維を３０質量％未満含有するロースチール材と、スチール繊維を含有しないＮＡО（Non Asbestos Organic）材と、に大別される。ただし、スチール繊維を微量に含有する摩擦材もＮＡО材に分類されることもある。

　ＮＡО材はスチール繊維を実質的に含有しないため、セミメタリック材及びロースチール材と比較して、相手材であるディスクロータへの攻撃性が低いという特徴がある。このような利点から、現在、日本、米国等では効き、鳴き、耐摩耗性のバランスに優れるＮＡО材が主流となっている。一方、欧州では高速制動時の摩擦係数保持の観点からロースチール材が用いられることが多かった。しかし、近年は市場の高級志向化に応えるべく、欧州においても、タイヤのホイール汚れ及びブレーキ鳴きが発生し難いＮＡО材が用いられることが増えてきている。

　ＮＡＯ材は、粉末又は繊維の銅を含有するものが一般的である。しかし、銅を含有する摩擦材は、制動時に生成する摩耗粉中に銅を含むため、河川、湖等を汚染するという可能性が示唆されている。そのため、米国のカリフォルニア州、ワシントン州では２０２１年以降は銅を５質量％以上、２０２３年以降は銅を０．５質量％以上含有する摩擦材の販売及び新車への組み付けを禁止する法案が可決されている。そのため、銅を含有しない、又は銅の含有量が少ないＮＡＯ材の開発が急務となっており、その検討が行われている（特許文献１、２等）。

特開２００２－１３８２７３号公報特開２０１５－００４０３７号公報

　前述の通り、ＮＡО材の長所として、ディスクロータを過度に研削し難いことが挙げられるが、相手材への攻撃性が低過ぎても安定した摩擦性能を発現させることは難しい。特に近年普及が進む回生ブレーキに使用される場合は、その課題が顕著となる。回生ブレーキでは、従来通りの摩擦材による摩擦抵抗だけでなく、タイヤの回転力を電力に変換する際の抵抗も制動力として利用する。このような回生ブレーキを用いる自動車においては、高速走行状態での制動においては、タイヤの回転力が高く、発電効率が大きくなることから回生協調ブレーキが多用され、摩擦材による制動は、回生ブレーキの発電効率の低い低速走行状態に限定されることが多くなり、摩擦材による制動の比率が格段に減ることになる。

　本発明者等は、相手材への攻撃性が低過ぎると低負荷制動を繰り返すと共に摩擦係数が低下してしまう課題を見出した。さらに、前述の銅を用いない場合、さらにその課題が顕著になることを見出した。銅はディスクロータ（一般的に鋳鉄製）よりも軟らかい金属であるが、界面に延びて金属間凝着によって低負荷制動時にも摩擦係数を保持しやすい。

　つまり、銅フリー化と回生ブレーキ適合性を両立させることは極めて難しい。特に、回生協調ブレーキでは制動が電子制御されるため、摩擦材の摩擦係数が安定していないとドライバーが想定した以上の制動力が発生して急ブレーキになってしまうことがある。逆に、ドライバーが求める制動力が得られず制動距離が伸びてしまうこともあり、快適なドライビングが損なわれるだけでなく、最悪の場合、事故の原因ともなり得る。

　このような観点から考えると、特許文献１及び２は、銅の高い熱伝導率及び高温潤滑性に着目した、高速走行の高負荷制動時の摩擦特性の補完を課題とするものであり、低速走行からの低負荷制動については考慮されていない。

　そこで、本発明は、元素としての銅を含まない、又は元素としての銅の含有量が０．５質量％未満の環境有害性及び人体有害性が低い組成で、回生協調ブレーキに代表される軽負荷の制動を繰り返しても、安定した摩擦係数と優れた耐摩耗性とを両立する摩擦材を与える摩擦材組成物、該摩擦材組成物を用いた摩擦材及び摩擦部材を提供することを目的とする。

　本発明者は、特定の円形度を有する無機充填材に着目し、摩擦材の相手材攻撃性を適切な範囲とすることで、軽負荷制動を繰り返しても安定した摩擦係数を得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
　すなわち、本発明は、下記［１］～［１７］に関する。
［１］摩擦材及び裏金を有する摩擦部材であって、
　前記摩擦材が、
　元素としての銅を含まない、又は元素としての銅の含有量が０．５質量％未満であり、
　円形度が０．７～１．０である円形無機充填材（Ｘ）を含有し、
　該円形無機充填材（Ｘ）の総量が、前記摩擦材中、０．１～１０質量％である、摩擦部材。
［２］前記円形無機充填材（Ｘ）のモース硬度が、５～７である、上記［１］に記載の摩擦部材。
［３］前記円形無機充填材（Ｘ）のメジアン径が、３０～５００μｍである、上記［１］又は［２］に記載の摩擦部材。
［４］前記摩擦材が、さらに、円形度が０．５以上０．７未満であって、モース硬度が５～７である無機充填材（Ｙ）を含有する、上記［１］～［３］のいずれかに記載の摩擦部材。
［５］前記無機充填材（Ｙ）の含有量が、前記摩擦材中、１～２０質量％である、上記［４］に記載の摩擦部材。
［６］前記円形無機充填材（Ｘ）の円形度が０．９～１．０である、上記［１］～［５］のいずれかに記載の摩擦部材。
［７］前記摩擦材が、金属としての鉄を含まない、又は金属としての鉄の含有量が３質量％以下である、上記［１］～［６］のいずれかに記載の摩擦部材。
［８］前記円形無機充填材（Ｘ）が、γ－アルミナである、上記［１］～［７］のいずれかに記載の摩擦部材。
［９］元素としての銅を含まない、又は元素としての銅の含有量が０．５質量％未満であり、
　円形度が０．７～１．０である円形無機充填材（Ｘ）を含有し、
　該円形無機充填材（Ｘ）の総量が０．１～１０質量％である、摩擦材組成物。
［１０］前記円形無機充填材（Ｘ）のモース硬度が、５～７である、上記［９］に記載の摩擦材組成物。
［１１］前記円形無機充填材（Ｘ）のメジアン径が、３０～５００μｍである、上記［９］又は［１０］に記載の摩擦材組成物。
［１２］さらに、円形度が０．５以上０．７未満であって、モース硬度が５～７である無機充填材（Ｙ）を含有する、上記［９］～［１１］のいずれかに記載の摩擦材組成物。
［１３］前記無機充填材（Ｙ）の含有量が、１～２０質量％である、上記［１２］に記載の摩擦材組成物。
［１４］前記円形無機充填材（Ｘ）の円形度が０．９～１．０である、上記［９］～［１３］のいずれかに記載の摩擦材組成物。
［１５］金属としての鉄を含まない、又は金属としての鉄の含有量が３質量％以下である、上記［９］～［１４］のいずれかに記載の摩擦材組成物。
［１６］前記円形無機充填材（Ｘ）が、γ－アルミナである、上記［９］～［１５］のいずれかに記載の摩擦材組成物。
［１７］上記［９］～［１６］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。

　本発明によれば、元素としての銅を含まない、又は元素としての銅の含有量が０．５質量％未満の環境有害性及び人体有害性が低い組成で、回生協調ブレーキに代表される軽負荷の制動を繰り返しても、安定した摩擦係数と優れた耐摩耗性とを両立する摩擦材を与える摩擦材組成物、該摩擦材組成物を用いた摩擦材及び摩擦部材を提供することができる。

　以下、本実施形態の摩擦材組成物、摩擦材及び摩擦部材について詳述する。
　なお、本実施形態の摩擦材組成物及び摩擦材は、アスベストを含有しない摩擦材組成物及び摩擦材、いわゆるノンアスベスト摩擦材組成物及び摩擦材である。

［摩擦材組成物］
　本実施形態の摩擦材組成物は、
　元素としての銅を含まない、又は元素としての銅の含有量が０．５質量％未満であり、
　円形度が０．７～１．０である円形無機充填材（Ｘ）を含有し、
　該円形無機充填材（Ｘ）の総量が０．１～１０質量％である、摩擦材組成物である。

　本実施形態の摩擦材組成物は、元素としての銅を含まない、又は元素としての銅の含有量が０．５質量％未満であるため、制動時に生成する摩耗粉中に銅が含まれない又は摩耗粉中の銅の含有量が極微量であり、河川、湖等を汚染する虞がない。環境有害性及び人体有害性を抑制する観点からは、摩擦材組成物中における銅の含有量は、０．４質量％以下が好ましく、０．３質量％以下がより好ましく、０．１質量％以下がさらに好ましく、銅を含有しないことが特に好ましい。
　なお、上記の「元素としての銅」とは、繊維状、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量を示す。

＜摩擦材組成物の構成成分＞
　本実施形態の摩擦材組成物は、有機充填材、無機充填材、繊維基材及び結合材からなる群から選択される１種以上を含有することが好ましい。

＜有機充填材＞
　有機充填材は、摩擦材の音振性能、耐摩耗性、軽負荷制動時における摩擦係数の安定性等を向上させるための摩擦調整材として含有されるものである。
　ここで、本実施形態おいて、有機充填材は繊維形状のもの（例えば後述の有機繊維）を含まない。
　有機充填材としては、カシューダスト、ゴム成分等が挙げられる。
　有機充填材は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。

（カシューダスト）
　カシューダストとしては、例えば、カシューナッツシェルオイルを重合及び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。
　カシューダストの含有量は、１～１０質量％が好ましく、２～８質量％がより好ましく、３～７質量％がさらに好ましい。カシューダストの含有量が上記範囲であると、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抑制できると共に、耐熱性の悪化、熱履歴による強度低下を抑制することができる。

＜無機充填材＞
　無機充填材は、軽負荷制動でも安定した摩擦係数を発現する目的、摩擦材の耐熱性の悪化を避ける目的で使用される摩擦調整材として含有されるものである。
　ここで、本実施形態においては、無機充填材は繊維形状のもの（例えば後述の無機繊維）及び金属粉を含まない。
　無機充填材は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。

（円形無機充填材（Ｘ））
　本実施形態の摩擦材組成物は、無機充填材として、円形度が０．７～１．０である円形無機充填材（Ｘ）を、０．１～１０質量％含有するものである。
　本実施形態の摩擦材組成物は、円形無機充填材（Ｘ）を含有することで安定した摩擦係数の発現と耐摩耗性とを両立できる。
　円形無機充填材（Ｘ）の円形度は、安定した摩擦係数の発現と耐摩耗性とをより一層高度に両立させる観点から、０．８～１．０が好ましく、０．９～１．０がより好ましい。
　無機充填材の円形度は、無機充填材の投影像における周囲長から求められる仮想円の面積に対する無機充填材の実際の投影像の面積の比であり、無機充填材の周囲長をＬ、研削材の面積をＳとしたとき、円形度＝４πＳ／Ｌ^２で表される、０＜円形度≦１．０の範囲の値である。円形度が１に近いほど真円に近く、丸みを帯びた形状であることを示す。一方、円形度が０．７未満であると、角ばった形状となり、摩擦中に相手材であるディスクロータを局所的に研削すると共に、摩擦材の耐摩耗性も損なわれてしまう。
　なお、無機充填材の円形度は、走査型電子顕微鏡等を用いて得た粒子の画像から、上記方法によって算出可能であり、無作為に選んだ１０粒子の平均値を円形度として扱う。

　円形無機充填材（Ｘ）のモース硬度は５～７が好ましく、５．２～６．７がより好ましく、５．５～６．５がさらに好ましい。相手材であるディスクロータの主流は鋳鉄製である。鋳鉄のモース硬度は４．５程度であるため、モース硬度が５以上の円形無機充填材（Ｘ）は、制動時にディスクロータを研削し、摩擦係数の発現に寄与する。一方で、モース硬度が７以下であると、研削性が高まり過ぎることなく、摩擦材の耐摩耗性が良好に維持される。

　円形無機充填材（Ｘ）としては、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、珪酸ジルコニウム、珪酸カルシウム、γ－アルミナ、硫化錫、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、硫酸カルシウム、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、α－アルミナ等を用いることができる。これらの中でも、軽負荷の制動を繰り返しても、安定した摩擦係数を発現する観点から、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、珪酸ジルコニウム、珪酸カルシウム、γ－アルミナが好ましく、γ－アルミナがより好ましい。上記の円形無機充填材（Ｘ）を１種類以上含有することが必須であるが、複数種類を併用することも可能である。また、本実施形態の摩擦材組成物に用いることができる円形無機充填材（Ｘ）は、極端な特性の悪化を招かない限りであれば、成分等の制約を受けるものではない。

　円形無機充填材（Ｘ）のメジアン径は、３０～５００μｍが好ましく、５０～４００μｍがより好ましく、１００～３５０μｍがさらに好ましい。円形無機充填材（Ｘ）のメジアン径が上記上限値以下であると、相手材への攻撃性が顕著に高まってしまうことを避けられると共に、摩擦材の耐摩耗性が顕著に低下することを抑制できる。一方、円形無機充填材（Ｘ）のメジアン径が上記下限値以上であると、摩擦材表面の凹凸の影響を受けにくくなり、安定して摩擦係数を発現できる。
　なお、本明細書におけるメジアン径は、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、ＪＩＳＢ４１３０等に代表されるふるい分級によって測定することもできる。

　摩擦材組成物中における円形無機充填材（Ｘ）の含有量は０．１～１０質量％であり、０．５～８質量％がより好ましく、１～５質量％がさらに好ましく、１．５～４質量％が特に好ましい。円形無機充填材（Ｘ）の含有量が、上記下限値以上であると、安定した摩擦係数の発現に寄与することができる。一方、無機充填材（Ｘ）の含有量が上記上限値以下であると、相手材への攻撃性が顕著に高まってしまうことを避けられると共に、摩擦材の耐摩耗性が顕著に低下することを抑制できる。

（ゴム成分）
　ゴム成分としては、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）等が挙げられる。これらの中でも、ＮＢＲ、タイヤゴムが好ましく、ＮＢＲとタイヤゴムとを併用することがより好ましい。
　摩擦材組成物がゴム成分を含有する場合、その含有量は、０．２～１０質量％が好ましく、０．５～５質量％がより好ましく、１～３質量％がさらに好ましい。
　なお、カシューダストとゴム成分とを併用する場合には、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く、カシューダストとゴム成分とを別個に配合してもよい。

　摩擦材組成物中における有機充填材の合計含有量は、２～２０質量％が好ましく、３～１３質量％がより好ましく、４～１０質量％がさらに好ましい。有機充填材の合計含有量が上記範囲であると、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抑制することができ、また、耐熱性の悪化、熱履歴による強度低下を抑制することができる。

＜結合材＞
　本実施形態の摩擦材組成物は、結合材を含有することが好ましい。結合材は、摩擦材組成物に含有される有機充填材、繊維基材等を一体化して、強度を付与する作用を有する。
　結合材は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
　結合材としては、通常、摩擦材組成物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、フェノール樹脂、アクリルゴム変性フェノール樹脂、シリコーンゴム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る。これらの中でも、良好な耐熱性、成形性及び摩擦係数を与える観点から、フェノール樹脂、アクリルゴム変性フェノール樹脂、シリコーンゴム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が好ましい。

　摩擦材組成物中における結合材の含有量は、５～２０質量％が好ましく、７～１５質量％がより好ましく、８～１２質量％がさらに好ましい。結合材の含有量が上記範囲であると、摩擦材に優れた強度を付与することができると共に、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。

（無機充填材（Ｙ））
　さらに、本実施形態の摩擦材組成物は、無機充填材として、円形度が０．５以上０．７未満であって、モース硬度が５～７である無機充填材（Ｙ）を含有することが好ましい。
　本実施形態の摩擦材組成物は、円形無機充填材（Ｘ）と無機充填材（Ｙ）とを併用することで、より安定した摩擦係数の発現と耐摩耗性とを両立できる。
　無機充填材（Ｙ）の円形度は、０．６～０．６９が好ましく、０．６５～０．６８がさらに好ましい。
　無機充填材（Ｙ）のモース硬度は、５．２～６．７が好ましく、５．５～６．５がより好ましい。無機充填材（Ｙ）のモース硬度が上記下限値以上であると、制動時にディスクロータを研削し、安定した摩擦係数の発現に寄与し、上記上限値以下であると、研削性が高まり過ぎることなく、摩擦材の耐摩耗性が良好に維持される。

　無機充填材（Ｙ）のメジアン径は、１～２０μｍが好ましく、２～１０μｍがより好ましく、３～１０μｍがさらに好ましい。無機充填材（Ｙ）のメジアン径が上記上限値以下であると、相手材への攻撃性が顕著に高まってしまうことを避けられると共に、摩擦材の耐摩耗性が顕著に低下することを抑制できる。一方、無機充填材（Ｙ）のメジアン径が上記下限値以上であると、摩擦材表面の凹凸の影響を受けにくくなり、安定して摩擦係数を発現できる。

　無機充填材（Ｙ）の材質としては、円形無機充填材（Ｘ）と同じ材質が挙げられ、これらの中でも、酸化ジルコニウムが好ましい。

　摩擦材組成物中における無機充填材（Ｙ）の含有量は、１～２０質量％が好ましく、５～１５質量％がより好ましく、８～１２質量％がさらに好ましい。無機充填材（Ｙ）の含有量が、上記下限値以上であると、安定した摩擦係数の発現に寄与することができる。一方、無機充填材（Ｙ）の含有量が上記上限値以下であると、相手材への攻撃性が顕著に高まってしまうことを避けられると共に、摩擦材の耐摩耗性が顕著に低下することを抑制できる。

　摩擦材組成物中における円形無機充填材（Ｘ）と無機充填材（Ｙ）の合計含有量は、５～２５質量％が好ましく、８～２３質量％がより好ましく、１０～２０質量％がさらに好ましい。上記合計含有量が、上記下限値以上であると、安定した摩擦係数の発現に寄与することができ、上記上限値以下であると、相手材への攻撃性が顕著に高まってしまうことを避けられると共に、摩擦材の耐摩耗性が顕著に低下することを抑制できる。

（その他の無機充填材（Ｚ））
　本実施形態の摩擦材組成物は、円形無機充填材（Ｘ）及び無機充填材（Ｙ）以外のその他の無機充填材（Ｚ）を含有していてもよい。
　その他の無機充填材（Ｚ）としては、円形度が０．５未満のもの、円形度が０．７未満であってかつモース硬度が５未満であるものが挙げられる。
　その他の無機充填材（Ｚ）の材質としては、円形無機充填材（Ｘ）として挙げられた材質が挙げられ、これらの中でも、チタン酸塩、黒鉛、硫化錫、水酸化カルシウム、硫酸バリウムが好ましい。

　チタン酸塩としては、６チタン酸カリウム、８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、チタン酸ナトリウム等が挙げられる。これらの中でも、低速低温制動域の摩擦係数の安定性の観点から、６チタン酸カリウム、８チタン酸カリウムが好ましい。
　チタン酸塩は、人体有害性の観点から、針状ではないものが好ましい。非針状のチタン酸塩とは、多角形、円、楕円等の形状を呈する板状チタン酸塩、不定形状のチタン酸塩などを意味する。
　本実施形態の摩擦材がチタン酸塩を含有する場合、その含有量は、１～２０質量％が好ましく、５～１５質量％がより好ましく、８～１２質量％がさらに好ましい。
　黒鉛のメジアン径は１～３０μｍが好ましく、１～２０μｍがより好ましく、５～１５μｍがさらに好ましい。メジアン径が上記範囲であると、黒鉛が摩擦材中に均一に分散し、摩擦係数の安定化と、摩擦材の熱伝導率の向上が可能となる。
　摩擦材組成物が黒鉛を含有する場合、その含有量は、例えば、０．５～１０質量％であり、１～５質量％が好ましく、１．５～３質量％がより好ましい。
　摩擦材組成物が硫化錫を含有する場合、その含有量は、例えば、０．５～１０質量％であり、１～５質量％が好ましく、１．５～３質量％がより好ましい。
　摩擦材組成物が水酸化カルシウムを含有する場合、その含有量は、例えば、０．５～１０質量％であり、１～５質量％が好ましく、１．５～３質量％がより好ましい。
　摩擦材組成物が硫酸バリウムを含有する場合、その含有量は、例えば、１～６０質量％であり、５～５５質量％が好ましく、８～５０質量％がより好ましい。

　本実施形態の摩擦材組成物が、その他の無機充填材（Ｚ）を含有する場合、その合計含有量は、３０～７０質量％が好ましく、４０～６８質量％がより好ましく、５０～６７質量％がさらに好ましい。

　摩擦材組成物中における無機充填材の合計含有量は、４０～８５質量％が好ましく、５０～８２量％がより好ましく、６０～８０質量％がさらに好ましい。繊維基材の含有量が上記範囲であると、耐熱性を悪化させることなく、適度な補強効果を摩擦材に付与する効果がある。

＜繊維基材＞
　本実施形態の摩擦材組成物は、さらに、繊維基材を含有することが好ましい。繊維基材は摩擦材において補強作用等を示すものである。
　繊維基材としては、有機繊維、無機繊維、金属繊維等が挙げられる。
　なお、本明細書において、「金属繊維」とは金属のみからなる繊維を意味し、「無機繊維」の定義には含まれないものとする。
　繊維基材は１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。

　有機繊維としては、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が挙げられる。これらの中でも、耐熱性及び補強効果の観点から、アラミド繊維が好ましい。
　本実施形態の摩擦材組成物が有機繊維を含有する場合、その含有量は、０．５～２０質量％が好ましく、１～１０質量％がより好ましく、２～５質量％がさらに好ましい。

　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が挙げられる。但し、人体への有害性の観点からは、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。
　上記鉱物繊維とは、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；その他の天然岩石など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好ましい。具体的には、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＦｅＯ、Ｎａ_２Ｏ等を１種以上含有するものが挙げられる。これらの中でも、Ａｌ元素を含むものが好ましい。

　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及び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。
　本実施形態の摩擦材組成物が無機繊維を含有する場合、その含有量は、０．５～２０質量％が好ましく、１～１０質量％がより好ましく、２～５質量％がさらに好ましい。

　金属繊維としては、鉄系繊維、チタン繊維、亜鉛繊維、アルミ繊維等が挙げられる。
　本実施形態の摩擦材組成物が金属繊維を含有する場合、その含有量は、相手材であるディスクロータへの攻撃性が顕著に高まることを抑制する観点から、３質量％以下が好ましく、２質量％以下がより好ましく、１質量％以下がさらに好ましい。また、同様の観点から、本実施形態の摩擦材組成物は、金属繊維を含有しないことが最も好ましい。

　本実施形態の摩擦材組成物が繊維基材を含有する場合、その合計含有量は、３～３０質量％が好ましく、４～２０質量％がより好ましく、５～１０質量％がさらに好ましい。繊維基材の合計含有量が上記範囲であると、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ことができる。

＜金属粉＞
　本実施形態の摩擦材組成物は、金属粉を含有していてもよいが、金属粉を含有しないことが好ましい。
　金属粉としては、鉄粉、錫粉、亜鉛粉、アルミニウム粉、それらの合金粉等が挙げられる。本実施形態の摩擦材組成物が金属粉を含有する場合、その含有量は、相手材であるディスクロータへの攻撃性が顕著に高まることを抑制する観点から、３質量％以下が好ましく、２質量％以下がより好ましく、１質量％以下がさらに好ましい。

＜その他の成分＞
　本実施形態の摩擦材組成物は、必要に応じて、上記各成分以外のその他の成分を含有していてもよい。

（金属としての鉄の含有量）
　本実施形態の摩擦材組成物は、金属としての鉄を含有しないことが好ましいが、金属としての鉄を含有する場合には、その含有量は、相手材であるディスクロータへの攻撃性が顕著に高まることを抑制する観点から、３質量％以下が好ましく、１質量％以下がより好ましく、０．５質量％以下がさらに好ましい。

［摩擦材及び摩擦部材］
　本実施形態の摩擦材は、本実施形態の摩擦材組成物を成形してなる摩擦材である。
　また、本実施形態の摩擦部材は、
　摩擦材及び裏金を有する摩擦部材であって、
　前記摩擦材が、
　元素としての銅を含まない、又は元素としての銅の含有量が０．５質量％未満であり、
　円形度が０．７～１．０である円形無機充填材（Ｘ）を含有し、
　該円形無機充填材（Ｘ）の総量が、前記摩擦材中、０．１～１０質量％である、摩擦部材である。

　本実施形態の摩擦材及び本実施形態の摩擦部材が含有する各成分についての説明は、硬化性樹脂等の化学状態変化を除き、上記した本実施形態の摩擦材組成物が含有する成分についての説明と同じである。例えば、摩擦材組成物中の各成分の含有量は、摩擦材中の各成分の含有量と読み替えることができる。

　本実施形態の摩擦材は、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好適である。また、本実施形態の摩擦材は、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用いることができる。
　さらに、本実施形態の摩擦材は、摩擦係数の安定性、高温での耐摩耗性等にも優れるため、ディスクブレーキパッド、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。

　本実施形態の摩擦部材は、例えば、（１）又は（２）の構成を有する態様が挙げられる。
（１）裏金と、該裏金の上に形成させた、摩擦面となる本実施形態の摩擦材とを有する構成
（２）上記（１）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
　裏金は、摩擦部材の機械的強度の向上のために用いるものであり、その材質としては、鉄、ステンレス等の金属；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の繊維強化プラスチックなどが挙げられる。
　上記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及び摩擦部材は、上記した本実施形態の摩擦材組成物を成形することで製造することができる。
　具体的には、例えば、本実施形態の摩擦材組成物をレーディゲ（登録商標）ミキサー、加圧ニーダー、アイリッヒ（登録商標）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、該予備成形体を裏金に重ね合わせ、例えば、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備える摩擦部材を得ることができる。さらに、必要に応じて塗装、スコーチ処理、研磨処理等を施してもよい。

　以下、実施例により本実施形態をさらに詳細に説明するが、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１～５＞
［ディスクブレーキパッドの作製］
　表１に示す配合組成（表中の配合組成の数値は固形分の質量％であり、溶液の場合は固形分換算量である。）に従って各材料を配合し、実施例１～７及び比較例１～５の摩擦材組成物を得た。
　次に、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）で予備成形した。次いで、得られた予備成形物を成形温度１４５℃、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）とともに加熱加圧成形した。続いて、得られた成形品を２００℃で４．５時間熱処理した後、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通りである。
［結合材］
・フェノール樹脂
［有機充填材］
・カシューダスト
・ゴム成分（タイヤゴム粉）
［無機充填材］
－円形無機充填材（Ｘ）－
・Ｘ－Ａ：珪酸カルシウム（モース硬度６．５、メジアン径６０μｍ、円形度０．８８）
・Ｘ－Ｂ：γ－アルミナ（モース硬度５．５、メジアン径３００μｍ、円形度０．９４）
・Ｘ－Ｃ：γ－アルミナ（モース硬度５．５、メジアン径２８μｍ、円形度０．８５）
－無機充填材（Ｙ）－
・Ｙ－Ａ：酸化ジルコニウム（モース硬度６、メジアン径５μｍ、円形度０．６８）
・Ｙ－Ｂ：珪酸ジルコニウム（モース硬度７、メジアン径１μｍ、円形度０．６２）
・Ｙ－Ｃ：酸化マグネシウム（モース硬度６、メジアン径４μｍ、円形度０．６４）
－無機充填材（Ｚ）－
・Ｚ－Ａ：チタン酸カリウム（モース硬度５未満、円形度０．７未満）
・Ｚ－Ｂ：黒鉛（モース硬度５未満、円形度０．７未満）
・Ｚ－Ｃ：硫化錫（モース硬度５未満、円形度０．７未満）
・Ｚ－Ｄ：水酸化カルシウム（モース硬度５未満、円形度０．７未満）
・Ｚ－Ｅ：硫酸バリウム（モース硬度５未満、円形度０．７未満）
［繊維基材］
・銅繊維
・鉄繊維
・アラミド繊維（有機繊維）
・鉱物繊維（無機繊維）

　各例で得た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、スカイラインＶ３５の半分の慣性モーメントで評価を行った。

［制動３０００回目の摩擦係数の評価］
　試験は車速１０ｋｍ／ｈ、０．１Ｇの制動を、ブレーキ開始時のディスクロータ温度４０℃以下で３０００回繰り返し、制動３０００回目の摩擦係数を評価した。摩擦係数は下記評価基準に基づいて評価した。結果を表１に示す。
（評価基準）
　Ａ：０．３４以上０．４０以下
　Ｂ：０．３０以上０．３４未満、又は、０．４０超え０．４５以下
　Ｃ：０．３０未満、又は、０．４５超え

［４００℃での耐摩耗性の評価］
　ＪＡＳＯ　Ｃ４２７に準拠して、制動前ブレーキ温度４００℃におけるディスクブレーキパッドの摩耗量をそれぞれ計測し、下記評価基準に基づいて評価した。結果を表１に示す。
（評価基準）
　Ａ：０．６０ｍｍ未満
　Ｂ：０．６０ｍｍ以上１．００ｍｍ未満
　Ｃ：１．００ｍｍ以上

　実施例１～７は、銅を含有する比較例５と同水準の摩擦係数、耐摩耗性を示し、安定した摩擦係数と優れた耐摩耗性とを両立する摩擦材が得られていることが分かる。
　一方、円形無機充填材（Ｘ）を含有しない比較例１～３、円形無機充填材（Ｘ）の含有量が１０質量％を超える比較例４は、摩擦係数又は耐摩耗性のいずれかが劣っていた。

　本発明の摩擦材組成物は従来品と比較して、環境負荷の高い銅を用いなくとも、低負荷制動を繰り返しても安定した摩擦係数を発現するため、一般的な乗用車向けには勿論、回生ブレーキ搭載の乗用車用ブレーキパッドなどの摩擦材及び摩擦部材に好適である。

Claims

　摩擦材及び裏金を有する摩擦部材であって、
　前記摩擦材が、
　元素としての銅を含まない、又は元素としての銅の含有量が０．５質量％未満であり、
　円形度が０．７～１．０である円形無機充填材（Ｘ）を含有し、
　該円形無機充填材（Ｘ）の総量が、前記摩擦材中、０．１～１０質量％である、摩擦部材。
　前記円形無機充填材（Ｘ）のモース硬度が、５～７である、請求項１に記載の摩擦部材。
　前記円形無機充填材（Ｘ）のメジアン径が、３０～５００μｍである、請求項１又は２に記載の摩擦部材。
　前記摩擦材が、さらに、円形度が０．５以上０．７未満であって、モース硬度が５～７である無機充填材（Ｙ）を含有する、請求項１～３のいずれか１項に記載の摩擦部材。
　前記無機充填材（Ｙ）の含有量が、前記摩擦材中、１～２０質量％である、請求項４に記載の摩擦部材。
　前記円形無機充填材（Ｘ）の円形度が０．９～１．０である、請求項１～５のいずれか１項に記載の摩擦部材。
　前記摩擦材が、金属としての鉄を含まない、又は金属としての鉄の含有量が３質量％以下である、請求項１～６のいずれか１項に記載の摩擦部材。
　前記円形無機充填材（Ｘ）が、γ－アルミナである、請求項１～７のいずれか１項に記載の摩擦部材。
　元素としての銅を含まない、又は元素としての銅の含有量が０．５質量％未満であり、
　円形度が０．７～１．０である円形無機充填材（Ｘ）を含有し、
　該円形無機充填材（Ｘ）の総量が０．１～１０質量％である、摩擦材組成物。
　前記円形無機充填材（Ｘ）のモース硬度が、５～７である、請求項９に記載の摩擦材組成物。
　前記円形無機充填材（Ｘ）のメジアン径が、３０～５００μｍである、請求項９又は１０に記載の摩擦材組成物。
　さらに、円形度が０．５以上０．７未満であって、モース硬度が５～７である無機充填材（Ｙ）を含有する、請求項９～１１のいずれか１項に記載の摩擦材組成物。
　前記無機充填材（Ｙ）の含有量が、１～２０質量％である、請求項１２に記載の摩擦材組成物。
　前記円形無機充填材（Ｘ）の円形度が０．９～１．０である、請求項９～１３のいずれか１項に記載の摩擦材組成物。
　金属としての鉄を含まない、又は金属としての鉄の含有量が３質量％以下である、請求項９～１４のいずれか１項に記載の摩擦材組成物。
　前記円形無機充填材（Ｘ）が、γ－アルミナである、請求項９～１５のいずれか１項に記載の摩擦材組成物。
　請求項９～１６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。