WO2020089979A1 - 摩擦部材、摩擦材組成物、摩擦材及び車両 - Google Patents

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WO2020089979A1
WO2020089979A1 PCT/JP2018/040161 JP2018040161W WO2020089979A1 WO 2020089979 A1 WO2020089979 A1 WO 2020089979A1 JP 2018040161 W JP2018040161 W JP 2018040161W WO 2020089979 A1 WO2020089979 A1 WO 2020089979A1
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friction material
fiber
friction
mass
inorganic
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PCT/JP2018/040161
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幸太 抜水
蔵 藤岡
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日立化成株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00—Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D69/02—Compositions of linings; Methods of manufacturing

Definitions

  • the present invention relates to a friction member, a friction material composition, a friction material and a vehicle.
  • friction materials such as disc brake pads and brake linings are used for braking. These friction materials play a role of braking by rubbing against a disc rotor or the like which is a mating material. Therefore, the friction material is required to have an appropriate friction coefficient (efficacy characteristic) according to the usage conditions.
  • the friction material is a semi-metallic material containing 30 to 60 mass% of steel fiber as a fiber base material, a low steel material containing less than 30 mass% of steel fiber, and a NAO (Non-Asbestos Organic) material containing no steel fiber. It is roughly divided into. However, a friction material containing a small amount of steel fiber may be classified as NAO material.
  • -NAO materials generally contain copper in powder or fiber form.
  • friction materials containing copper, copper alloys, etc. contain copper in the abrasion powder generated during braking, and therefore, it has been suggested that environmental loads may contaminate rivers, lakes, etc. Therefore, in California, Washington, etc. of the United States, a bill prohibiting the sale of friction materials containing 5 mass% or more of copper after 2021 and 0.5 mass% or more of copper after 2023 and assembling into new vehicles In order to address this, there is an urgent need to develop a NAO material that does not contain copper or has a low copper content.
  • One of the typical functions of copper is to impart thermal conductivity. Since copper has high thermal conductivity, the heat generated during braking is diffused from the friction interface to suppress wear due to excessive temperature rise.
  • the second of the typical functions of copper is protection of the friction interface during high temperature braking. Since copper has high ductility and malleability, it extends to the friction material surface by braking and forms a film. As a result, it is possible to reduce wear of the friction material during high-speed and high-temperature braking and to develop a stable friction coefficient. Further, since the spread film of copper easily holds the abrasive, a good friction coefficient can be exhibited even at low speed low temperature braking. Therefore, in order to develop a NAO material that does not contain copper or has a low copper content, a copper substitution technique is required from the viewpoints of improving the thermal conductivity, protecting the interface and retaining the abrasive as described above. ..
  • the low braking load makes it more difficult to remove the rust that has rusted on the surface of the disc rotor, as compared to the case where the braking load is high, and the rust adheres between the disc rotor and the brake pad.
  • the friction member may peel off when the vehicle starts. Therefore, in order to improve compatibility with the regenerative brake, it is required to provide the brake pad with a performance capable of removing rust generated on the surface of the disk rotor even if the braking load is low.
  • Patent Documents 1 and 2 focus on the high thermal conductivity and high-temperature lubricity of copper, and have only the problem of complementing the friction characteristics during high-speed high-temperature braking in which the braking load is high. Therefore, the rust removal property when the braking load is low is not taken into consideration.
  • an object of the present invention is to provide a friction member, a friction material composition, a friction material, and a vehicle that have a low environmental load and have good rust removal properties even when the braking load is low.
  • the present inventors have set a specific fiber length of the inorganic fiber contained in the friction material, thereby reducing the environmental load, and reducing the braking load.
  • the inventors have found that even if there is, the friction member has a good rust removal property, and completed the present invention. That is, the present invention relates to the following [1] to [20].
  • a friction member having a friction material and a back metal wherein the friction material does not contain copper, or even if it contains copper, the content of copper is less than 0.5 mass% as a copper element, and A friction member containing an inorganic fiber having a fiber length of 400 ⁇ m or more.
  • the inorganic fiber is a natural mineral fiber or an artificial mineral fiber, or an inorganic fiber containing calcium oxide (CaO), magnesium oxide (MgO) and silicon dioxide (SiO 2 ). Friction member.
  • the friction member according to [2], wherein the natural mineral fiber is basalt fiber.
  • the inorganic fiber is a natural mineral fiber or an artificial mineral fiber, or an inorganic fiber containing calcium oxide (CaO), magnesium oxide (MgO) and silicon dioxide (SiO 2 ). Friction material composition.
  • the friction material composition according to [11], wherein the artificial mineral fiber is rock wool.
  • a friction member it is possible to provide a friction member, a friction material composition, a friction material, and a vehicle that have a low environmental load and have good rust removal properties even when the braking load is low.
  • the friction member the friction material composition, the friction material, and the vehicle according to the embodiment of the present invention will be described in detail.
  • the constituent elements are not essential unless otherwise specified.
  • the upper limit value or the lower limit value of the numerical range may be replaced with the values shown in the examples.
  • the content rate of each component in the friction material composition is such that, when a plurality of substances corresponding to each component are present, the plurality of substances present in the friction material composition are used unless otherwise specified. It means the total content of seed substances.
  • the present invention also includes an embodiment in which the items described in the present specification are arbitrarily combined.
  • the "low load” refers to the load when braking at a vehicle speed of 10 km / h or less.
  • the friction material according to the present embodiment does not contain copper, or its content is less than 0.5% by mass as a copper element and contains inorganic fibers having a fiber length of 400 ⁇ m or more, which does not contain copper. It is a material.
  • the friction material of the present embodiment does not contain copper, or even if it contains copper, the content thereof is an extremely small amount of less than 0.5 mass% as a copper element. For this reason, the friction material of the present embodiment has low environmental and human harm.
  • the above-mentioned "copper” is a copper element such as fibrous or powdery copper; copper alloys, copper compounds, etc., and "copper content” indicates the content with respect to the total amount of the friction material.
  • the content of copper is preferably 0.4% by mass or less, more preferably 0.2% by mass or less, and 0.1% by mass or less based on the total amount of the friction material from the viewpoints of environmental harm and human harm. More preferably, it is particularly preferable not to contain copper.
  • the friction material of the present embodiment preferably further contains at least one selected from the group consisting of an organic filler, an inorganic filler, a fiber base material other than the inorganic fibers, and a binder.
  • the "fiber base material other than the inorganic fiber” refers to a fiber base material other than the inorganic fiber having a fiber length of 400 ⁇ m or more, which is essential for the friction material.
  • the friction material according to the present embodiment contains an inorganic fiber having a fiber length of 400 ⁇ m or more (hereinafter, may be referred to as an inorganic fiber 11) as a fiber base material.
  • the inorganic fiber including the inorganic fiber 11 not only reinforces the friction material by virtue of being fibrous, but also selects various material properties or material properties such as composition, fiber length, and toughness to determine the friction coefficient and rotor attack. It is a component whose frictional properties such as sex can be adjusted.
  • the inorganic fiber itself is not expected to have a grinding effect, but due to the fiber length of the inorganic fiber being 400 ⁇ m or more, as shown in FIG.
  • the inorganic fiber 11 is exposed from the surface of the friction material 10, By cutting the rust 21 that has rusted on the surface of the disk rotor 20, the rust 21 can be removed as abrasion powder 22.
  • the fiber length of the inorganic fiber is 400 ⁇ m or more, the inorganic fiber 11 exposed from the surface of the friction material 10 has a similar effect to an eraser that is cut off to become abrasion powder 22 while entraining rust 21 and this is repeated. It is presumed that a large amount of rust-removing property will be exhibited as a result of being performed.
  • the inorganic fiber tends not to be sufficiently exposed from the surface of the friction material 10, or the inorganic fiber that is exposed to some extent is detached from the surface of the friction material without tearing during friction. Therefore, it is presumed that the rust 21 cannot be caught and the rust-removing property due to the action like the above-mentioned eraser is hardly exhibited.
  • the above effect will be obtained if the inorganic material 11 having a fiber length of 400 ⁇ m or more exists in the friction material.
  • the content of the inorganic fibers 11 having a fiber length of 400 ⁇ m or more in the friction material is preferably 1% by mass or more, and more preferably 1 to 15% by mass, from the viewpoint of sufficiently enhancing the rust removal property at the time of low load braking. It is more preferably 2 to 10% by mass, further preferably 3 to 8% by mass.
  • the content of the inorganic fibers 11 having a fiber length of 400 ⁇ m or more is within the above range, the rust removing property at the time of low load braking can be improved.
  • the fiber length is preferably 400 to 4,000 ⁇ m, and may be 450 to 3,500 ⁇ m, or 450 to 3, from the viewpoint of rust removing property during braking under a low load. It may be 000 ⁇ m, 500 to 1,500 ⁇ m, or 500 to 1,200 ⁇ m.
  • inorganic fiber 11 having a fiber length of 400 ⁇ m or more As a standard for incorporating the “inorganic fiber 11 having a fiber length of 400 ⁇ m or more”, a method of using an inorganic fiber having an average fiber length of the inorganic fibers in the following range can be mentioned.
  • inorganic fibers having an average fiber length of 200 to 5,000 ⁇ m are preferable, inorganic fibers having an average fiber length of 300 to 4,500 ⁇ m are more preferable, and inorganic fibers having an average fiber length of 400 to 3,000 ⁇ m are further preferable.
  • Inorganic fibers having an average fiber length of 400 to 2,000 ⁇ m are particularly preferred.
  • the average fiber diameter of the inorganic fibers 11 is preferably 1 to 15 ⁇ m, more preferably 2 to 10 ⁇ m, even more preferably 3.0 to 8 ⁇ m, and particularly preferably 3.0 to 7.0 ⁇ m.
  • the average fiber length and the average fiber diameter refer to the number average fiber length or the number average fiber diameter indicating the average value of the length or diameter of the corresponding fiber.
  • an average fiber length of 400 ⁇ m means that 50 fibers used as a raw material of the friction material composition are randomly selected and the fiber length is measured with an optical microscope, and the average value is 400 ⁇ m.
  • the material of the inorganic fiber 11 is not particularly limited, but it is a natural mineral fiber or an artificial mineral fiber, or contains calcium oxide (CaO), magnesium oxide (MgO) and silicon dioxide (SiO 2 ). It is preferable to use an inorganic fiber.
  • the natural mineral fiber include basalt fiber obtained by melting 100% basalt which is a natural mineral in a melting furnace and spinning it.
  • the artificial mineral fibers include rock wool obtained by mixing basalt, iron furnace slag, and the like with lime and the like and melting at high temperature. Of the basalt fiber and the rock wool, rock wool is softer.
  • the rock wool has a tendency that the rock wool exposed from the surface of the friction material 10 is torn and easily entraps rust 21, and is likely to be released as abrasion powder 22, and in terms of rust removal during low load braking. Even better. Further, the inorganic fiber 11 containing CaO, MgO and SiO 2 is more excellent in rust removal during load braking than rock wool.
  • inorganic fiber 11 containing CaO, MgO and SiO 2 contains CaO, MgO and SiO 2 as a component constituting one fiber. It means an inorganic fiber, and as a component constituting the one fiber, each component other than CaO, MgO and SiO 2 described later may be contained. Moreover, the content of each component in the following inorganic fibers a is the content based on the total amount of the inorganic fibers a.
  • the content of CaO in the inorganic fiber a is preferably 4 to 32% by mass, more preferably 9 to 27% by mass, and further preferably 10 to 26% by mass.
  • the content of MgO in the inorganic fiber a is preferably 3 to 20% by mass, more preferably 4 to 15% by mass, and further preferably 5 to 8% by mass.
  • the content of SiO 2 in the inorganic fiber a is preferably 30 to 75% by mass, more preferably 35 to 70% by mass, and further preferably 40 to 65% by mass.
  • the total content of CaO, MgO and SiO 2 in the inorganic fiber a is preferably 50 to 100% by mass, more preferably 55 to 95% by mass, and further preferably 60 to 90% by mass.
  • the inorganic fiber a preferably contains an oxide other than CaO, MgO, and SiO 2 , and examples of the other oxide include Al 2 O 3 , Na 2 O, K 2 O, TiO 2 , and P 2 O. 5 , MnO, Fe 2 O 3 and the like. Among these, it is preferable to contain Al 2 O 3 and Fe 2 O 3 .
  • the content in the inorganic fiber a is as follows.
  • the content of Al 2 O 3 is preferably 1 to 30% by mass, more preferably 3 to 25% by mass, and further preferably 5 to 20% by mass.
  • the content of Fe 2 O 3 is preferably 1 to 15% by mass, more preferably 2 to 14% by mass, and further preferably 4 to 13% by mass.
  • CaO in the inorganic fibers a, MgO, the total content of SiO 2, Al 2 O 3 and Fe 2 O 3 is preferably not less than 90 mass%, more preferably at least 93 wt%, more preferably at least 95 mass%.
  • the total content may be 100% by mass or less, 98% by mass or less, and 97% by mass or less.
  • the inorganic fiber a further contains one or more selected from the group consisting of Na 2 O, K 2 O, TiO 2 , P 2 O 5 and MnO
  • its content in the inorganic fiber a is as follows. On the street.
  • the content of Na 2 O is preferably 1 to 5% by mass, more preferably 1.5 to 4% by mass, and further preferably 2 to 3% by mass.
  • the content of K 2 O is preferably 0.1 to 3% by mass, more preferably 0.2 to 2.5% by mass, and even more preferably 0.4 to 2.0% by mass.
  • the content of TiO 2 is preferably 0.2 to 3% by mass, more preferably 0.7 to 2% by mass, and further preferably 1 to 1.5% by mass.
  • the content of P 2 O 5 is preferably 0.01 to 1% by mass, more preferably 0.1 to 0.5% by mass, and further preferably 0.15 to 0.3% by mass.
  • the MnO content is preferably 0.01 to 1% by mass, more preferably 0.05 to 0.5% by mass, and further preferably 0.07 to 0.2% by mass.
  • the total content of one or more selected from the group consisting of Na 2 O, K 2 O, TiO 2 , P 2 O 5 and MnO in the inorganic fiber a is preferably 0.5 to 10% by mass. 7% by mass is more preferable, and 3 to 5% by mass is further preferable.
  • the content of CaO, MgO, SiO 2 and other oxides in the inorganic fiber a can be measured by fluorescent X-ray analysis. Further, the content of the oxide can be the content of each oxide converted from the content of atoms other than oxygen forming the oxide.
  • the inorganic fiber a is also preferable in that it has biosolubility.
  • the biosoluble inorganic fiber has a characteristic that it is partially decomposed and discharged out of the body in a short time even when taken into the human body, and examples thereof include biosoluble mineral fiber. ..
  • the chemical composition is a total amount of alkali oxides and alkaline earth oxides (total amount of oxides of sodium, potassium, calcium, magnesium, barium) is 18 mass% or more, and in a short-term biopersistence test by respiration, Inorganic fibers satisfying a mass half-life of 20 ⁇ m or more within 40 days, or no evidence of excessive carcinogenicity in intraperitoneal studies, or no associated pathogenicity and tumorigenesis in long-term breathing studies (EU Directive 97/69 / EC NotaQ (carcinogenic exemption)).
  • the friction material of the present embodiment preferably contains, as the fiber base material, one or more selected from the group consisting of organic fibers, other inorganic fibers and metal fibers, in addition to the inorganic fibers 11. These fibrous base materials have a reinforcing effect on the friction material.
  • the organic fibers, the other inorganic fibers and the metal fibers may be used alone or in combination of two or more. Note that the friction material of the present embodiment does not contain metal fibers such as steel fibers or contains metal fibers such as steel fibers, from the viewpoint of not excessively increasing the aggressiveness to the disc rotor that is the mating material. It is preferably 0.5% by mass or less based on the total amount.
  • Organic fiber examples include aramid fiber, acrylic fiber, and cellulose fiber. Among these, aramid fibers are preferable from the viewpoint of heat resistance, reinforcing effect and provision of appropriate voids.
  • aramid fiber a known one used for a friction material can be used.
  • the average fiber length of the organic fibers is preferably 650 to 1,600 ⁇ m, more preferably 800 to 1,500 ⁇ m, and further preferably 900 to 1,400 ⁇ m. The method for measuring the average fiber length is the same as above.
  • the content thereof is preferably 0.5 to 10% by mass, more preferably 1 to 5% by mass, and more preferably 2 to 4% by mass, based on the total amount of the friction material. Is more preferable.
  • inorganic fibers examples include ceramic fibers, biodegradable ceramic fibers, mineral fibers, carbon fibers and glass fibers. From the viewpoint of harmfulness to the human body, it is preferable not to contain ceramic fibers or the like. Further, if the addition amount of the inorganic fiber having high toughness is excessively increased, the rotor attack property is significantly deteriorated. Therefore, from the viewpoint of the toughness of the inorganic fiber, it is preferable not to include the ceramic fiber and the carbon fiber. Further, the friction material of the present embodiment may not contain any other inorganic fiber depending on the desired performance. In addition, in this specification, a metal fiber shall not be included in the definition of an inorganic fiber.
  • the total content of the fiber base material in the friction material of the present embodiment is preferably 3 to 20% by mass, more preferably 4 to 15% by mass, and even more preferably 6 to 12% by mass with respect to the total amount of the friction material.
  • the total content of the fiber base material is in the above range, stability with a high friction coefficient tends to be obtained.
  • the friction material of the present embodiment preferably contains an inorganic filler.
  • the inorganic filler can exhibit a function as a friction adjusting material for avoiding deterioration of heat resistance, wear resistance, stability of friction coefficient and the like of the friction material.
  • the inorganic filler does not include a fiber-shaped material (that is, the inorganic fiber).
  • the inorganic fillers may be used alone or in combination of two or more.
  • the friction material of the present embodiment preferably contains titanate as an inorganic filler. Since titanate has a low Mohs hardness of about 4 and a relatively high melting point of 1,000 ° C. or higher, it can reduce wear increase of the friction material by intervening at the friction interface during high-speed high-temperature braking.
  • the Mohs' hardness is measured by comparing the susceptibility to damage with “a standard substance having a Mohs hardness of 1 to 10”, and the same applies hereinafter.
  • the titanate is not particularly limited, and examples thereof include potassium titanate, lithium potassium titanate, magnesium potassium titanate, sodium titanate, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among them, potassium titanate and lithium potassium titanate are preferable from the viewpoint of wear resistance.
  • the titanate is not needle-shaped from the viewpoint of harmfulness to the human body. That is, the friction material of the present embodiment preferably contains a non-acicular titanate.
  • the non-acicular titanate means a plate-like titanate having a polygonal shape, a circle, an ellipse, or the like, an irregularly-shaped titanate, or the like.
  • the shape of the titanate can be analyzed by, for example, observation with a scanning electron microscope (SEM).
  • SEM scanning electron microscope
  • the average particle size of the titanate is not particularly limited, but is preferably 1 to 50 ⁇ m, more preferably 1.5 to 40 ⁇ m, further preferably 2.0 to 20 ⁇ m, particularly preferably 2.0 to 10 ⁇ m. , 2.0 to 5.0 ⁇ m is most preferable.
  • the average particle diameter in the present specification means the median diameter (D50) and can be measured by a method such as laser diffraction particle size distribution measurement.
  • a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring device trade name: LA-920 (manufactured by Horiba Ltd.) can be used.
  • the content thereof is preferably 15 to 25% by mass, more preferably 15 to 22% by mass, and 15 to 20% by mass based on the total amount of the friction material. More preferable. If the content of titanate is equal to or more than the lower limit value, excellent wear resistance at high speed and high temperature braking is obtained, and a sufficient friction coefficient holding effect is obtained, and if it is equal to or less than the upper limit value, low speed low temperature braking range It is possible to suppress a decrease in the friction coefficient.
  • the friction material of the present embodiment may contain wollastonite as an inorganic filler, and preferably contains it.
  • Wollastonite is a silicate mineral represented by CaSiO 3 and has, for example, a needle-like or oblong shape.
  • the average aspect ratio (average length / average diameter or thickness) of wollastonite is not particularly limited, but is preferably 3 or more, more preferably 4 to 12, and even more preferably 5 to 8. When the average aspect ratio is 3 or more, the shear strength and crack resistance of the friction material at room temperature and high temperature can be effectively improved.
  • the average aspect ratio means a D50 value (cumulative median of volume distribution), and can be measured by, for example, a dynamic image analysis method.
  • the average length of wollastonite is not particularly limited, but from the viewpoint of imparting strength to the friction material, it is preferably 10 to 300 ⁇ m, more preferably 15 to 250 ⁇ m, and further preferably 20 to 200 ⁇ m.
  • the friction material of the present embodiment contains wollastonite, its content is preferably 2 to 10% by mass, more preferably 3 to 8% by mass, and 4 to 7% by mass based on the total amount of the friction material. More preferable.
  • the friction material of the present embodiment may contain, as an abrasive, zirconium silicate, triiron tetraoxide, ferric dioxide, bismuth oxide, zirconium oxide, or the like.
  • zirconium silicate and zirconium oxide are preferable, and zirconium silicate and zirconium oxide are more preferably used in combination.
  • the average particle size of zirconium oxide is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 15 ⁇ m, more preferably 0.5 to 10 ⁇ m, and further preferably 1 to 5 ⁇ m.
  • the content thereof is preferably 10 to 35% by mass, more preferably 12 to 25% by mass, and further preferably 15 to 23% by mass with respect to the total amount of the friction material. preferable.
  • the content of zirconium oxide is equal to or more than the lower limit value, the wear resistance tends to be excellent, and the effect of retaining the friction coefficient tends to be obtained, and when the content is equal to or less than the upper limit value, a decrease in the friction coefficient can be suppressed. It tends to be possible.
  • Zirconium silicate has a high Mohs hardness of 6 to 7.5 and is effective in developing a friction coefficient by grinding.
  • the average particle size of zirconium silicate is not particularly limited, but is preferably 0.2 to 50 ⁇ m, more preferably 0.3 to 40 ⁇ m, and further preferably 0.4 to 30 ⁇ m.
  • the friction material of the present embodiment contains zirconium silicate, its content is preferably 2 to 10 mass% and more preferably 3 to 8 mass% with respect to the total amount of the friction material.
  • the friction material of the present embodiment may not contain zirconium silicate depending on the desired performance.
  • the friction material of the present embodiment preferably contains graphite.
  • graphite By containing graphite, it is possible to impart more excellent thermal conductivity to the friction material.
  • the graphite is not particularly limited, and known graphite, that is, natural graphite and artificial graphite can be used.
  • the average particle size of graphite is not particularly limited, but is preferably 300 to 5,000 ⁇ m, more preferably 400 to 4,500 ⁇ m, and further preferably 500 to 4,000 ⁇ m. Two or more types of graphite having different average particle diameters may be used in combination.
  • the friction material of the present embodiment contains graphite
  • its content is preferably 0.5 to 10% by mass, more preferably 1 to 5% by mass, and 2 to 4% by mass based on the total amount of the friction material. More preferable.
  • the average particle diameter and the content of graphite are within the above ranges, it is possible to satisfy both the provision of good thermal conductivity to the friction material and the retention of the friction coefficient.
  • inorganic fillers include magnesium oxide, antimony sulfide, zirconium hydroxide, tin sulfide, molybdenum disulfide, bismuth sulfide, zinc sulfide, iron sulfide, calcium hydroxide, calcium oxide, sodium carbonate, calcium carbonate, magnesium carbonate, Examples thereof include barium sulfate, coke, ⁇ -alumina, ⁇ -alumina, mica, vermiculite, calcium sulfate, mullite, chromite, titanium oxide, zinc oxide and silica. Among these, antimony sulfide, tin sulfide, mica, calcium hydroxide and barium sulfate are preferable. As these other inorganic fillers, those commonly used in friction materials can be used.
  • the average particle diameter of the tin sulfide is not particularly limited, but is preferably 10 to 70 ⁇ m, more preferably 15 to 60 ⁇ m, and further preferably 20 to 50 ⁇ m.
  • the content thereof is preferably 0.5 to 5 mass% and more preferably 1.5 to 3 mass% with respect to the total amount of the friction material.
  • the average particle size of the antimony sulfide is not particularly limited, but is preferably 5 to 110 ⁇ m, more preferably 7 to 90 ⁇ m, and further preferably 10 to 70 ⁇ m.
  • the friction material of the present embodiment contains antimony sulfide
  • its content is preferably 0.2 to 4 mass% and more preferably 1.0 to 3.5 mass% with respect to the total amount of the friction material.
  • the wear resistance is excellent, and further, it is possible to avoid the formation of metal abrasion powder lumps called metal catches on the surface of the friction material. There is a tendency that the amount of wear can be reduced and the occurrence of brake squeal can be suppressed.
  • the average particle size of the mica is not particularly limited, but is preferably 50 to 1,500 ⁇ m, more preferably 75 to 1,250 ⁇ m, and further preferably 100 to 1,000 ⁇ m.
  • the content thereof is preferably 1 to 10 mass% and more preferably 3 to 7 mass% with respect to the total amount of the friction material.
  • the content of mica is within this range, the friction coefficient tends to be stabilized, and the wear resistance and crack resistance tend to be improved.
  • calcium hydroxide, calcium oxide, sodium carbonate and zinc oxide are preferable from the viewpoint of suppressing the generation of rust in the friction material.
  • calcium hydroxide, calcium oxide, and sodium carbonate increase the pH of the friction material, and the aramid fiber tends to decompose, so the amount used should not be too high when used with aramid fiber.
  • the content of calcium hydroxide is preferably 0.5 to 10% by mass with respect to the total amount of the friction material, and 1 to 8% by mass. % Is more preferable, and 1 to 5% by mass is further preferable.
  • the average particle diameter of the calcium hydroxide is not particularly limited, but is preferably 1 to 70 ⁇ m, more preferably 3 to 60 ⁇ m, and further preferably 5 to 50 ⁇ m.
  • the average particle diameter of the barium sulfate is not particularly limited, but is preferably 1 to 100 ⁇ m, more preferably 5 to 75 ⁇ m, and further preferably 10 to 50 ⁇ m.
  • barium sulfate serves as a mere filler for adjusting the volume of the friction material. That is, the content of barium sulfate depends on the content of other components, and the balance for adjusting the friction material composition to a predetermined amount can be supplemented with barium sulfate.
  • the friction material of the present embodiment contains other inorganic filler
  • its total content is preferably 12 to 50% by mass, more preferably 15 to 40% by mass, and 20 to 20% by mass based on the total amount of the friction material. 35 mass% is more preferable.
  • the friction material of the present embodiment from the viewpoint of not excessively increasing the aggressiveness to the disc rotor is a mating material, does not contain metal powder, or even if it contains, its content relative to the total friction material. , 0.5 mass% or less is preferable.
  • the total content of the inorganic filler in the friction material of the present embodiment is preferably 50 to 85% by mass, more preferably 60 to 80% by mass, and even more preferably 65 to 75% by mass with respect to the total amount of the friction material.
  • the friction material of this embodiment preferably contains an organic filler.
  • the organic filler is included as a friction modifier for improving the sound and vibration performance and wear resistance of the friction material.
  • the organic filler may be used alone or in combination of two or more.
  • Examples of organic fillers include cashew dust and rubber components.
  • the cashew dust may be, for example, one obtained by polymerizing and curing cashew nut shell oil and crushed, and usually used for a friction material.
  • the cashew dust is preferably unmodified cashew dust.
  • the average particle size of cashew dust is not particularly limited, but is preferably 50 to 600 ⁇ m, more preferably 70 to 550 ⁇ m, further preferably 100 to 550 ⁇ m, and particularly preferably 150 to 500 ⁇ m.
  • the content thereof is preferably 2 to 16% by mass, more preferably 3 to 14% by mass, and further preferably 4 to 12% by mass with respect to the total amount of the friction material. It is preferably 4 to 8% by mass, and particularly preferably.
  • the content of cashew dust is within the above range, it is possible to improve the sound and vibration performance such as squeal due to the low elasticity of the friction material.
  • the rubber component known materials used for friction materials can be used, and examples thereof include tire rubber, acrylic rubber, isoprene rubber, NBR (nitrile butadiene rubber) and SBR (styrene butadiene rubber).
  • the content thereof is preferably 0.2 to 10% by mass, more preferably 0.5 to 5% by mass, and 0.5 It is more preferably ⁇ 3% by mass.
  • the friction material of the present embodiment preferably contains at least one selected from the group consisting of cashew dust and rubber component, and more preferably uses cashew dust and rubber component in combination.
  • cashew dust and a rubber component are used in combination, cashew dust covered with a rubber component may be used, or cashew dust and a rubber component may be separately blended from the viewpoint of sound and vibration performance. Good.
  • the total content thereof is preferably 2 to 20% by mass, more preferably 5 to 17% by mass, and 10 to 15% by mass based on the total amount of the friction material. Is more preferable.
  • the content of the organic filler is in the above range, the sound and vibration performance such as squealing due to the low elasticity of the friction material tends to be improved, and the deterioration of heat resistance and the reduction of strength due to heat history can be avoided. It is in.
  • the friction material of the present embodiment preferably further contains a binder.
  • the binding material integrates the organic filler, the fiber base material and the like contained in the friction material to give strength.
  • the binder may be used alone or in combination of two or more.
  • a thermosetting resin usually used for friction materials can be used.
  • the thermosetting resin include various modified phenol resins such as phenol resin, acrylic rubber modified phenol resin, silicone modified phenol resin, cashew modified phenol resin, epoxy modified phenol resin, and alkylbenzene modified phenol resin.
  • a phenol resin and an acrylic rubber-modified phenol resin are preferable, and an acrylic rubber-modified phenol resin may be selected from the viewpoint of flexibility.
  • the binder may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the binder in the friction material of the present embodiment is preferably 4 to 14% by mass, more preferably 6 to 12% by mass, and further preferably 8 to 10% by mass based on the total amount of the friction material.
  • the content of the binder is in the above range, the decrease in strength of the friction material tends to be more suppressed, and the porosity of the friction material is decreased, and the sound vibration performance such as squeal is deteriorated due to the higher elastic modulus. Tends to be suppressed.
  • the friction material of the present embodiment may contain other materials than the above components, if necessary.
  • the friction material of the present embodiment can be manufactured by a generally used method.
  • Examples of the method for producing the friction material of the present embodiment include a method of producing by heating and pressing a friction material composition satisfying the composition of the friction material of the present embodiment.
  • the friction material composition of the present embodiment described below is uniformly mixed using a mixer such as a Ledige (registered trademark) mixer, a pressure kneader, and an Eirich (registered trademark) mixer, and this mixture is mixed.
  • the preform is preformed with a molding die, and the obtained preform is molded under the conditions of a molding temperature of 130 to 160 ° C., a molding pressure of 20 to 50 MPa, and a molding time of 3 to 10 minutes, and the obtained molded product is 180 to 230.
  • Examples include a method of heat treatment at a temperature of 3 to 5 hours. If necessary, coating, scorch treatment, polishing treatment, etc. may be performed.
  • the friction material of the present embodiment is used, for example, in the following modes (1) to (3).
  • (1) Configuration of only friction material (2) Friction member having back metal and friction material of this embodiment formed on the back metal and serving as a friction surface (3) In the configuration of (2), the back metal Between the friction member and the friction member, a primer layer for the purpose of surface modification for enhancing the adhesive effect of the back metal, and an adhesive layer for the purpose of bonding the back metal and the friction member are further interposed.
  • it is preferably used as a friction member in which the friction material of the present embodiment and the back metal are integrated.
  • the back metal is used to improve the mechanical strength of the friction member, and examples of the material thereof include metals such as iron and stainless steel; fiber-reinforced plastics such as inorganic fiber-reinforced plastics and carbon fiber-reinforced plastics. ..
  • the primer layer and the adhesive layer may be those normally used for friction members such as brake shoes.
  • the friction material of the present embodiment is suitable as a friction material for disc brake pads, brake linings and the like of automobiles and the like, particularly electric vehicles and hybrid vehicles equipped with a regenerative braking system. Further, the friction material of the present embodiment can be used as a friction material for clutch facings, electromagnetic brakes, holding brakes, etc. by subjecting the material to a desired shape, such as molding, processing, and pasting. Furthermore, the friction material of the present embodiment can exhibit excellent rust removal properties even when braking under a low load, and is therefore suitable for a brake pad for a regenerative braking system. That is, according to the present invention, it is possible to provide a passenger vehicle such as an electric vehicle and a hybrid vehicle equipped with the regenerative braking system using the friction material of the present embodiment.
  • the friction material composition according to the present embodiment is a friction material composition that does not contain copper, or contains copper at a content of less than 0.5 mass% as a copper element, and has a fiber length of 400 ⁇ m or more. It is a friction material composition containing the inorganic fiber.
  • the kind of each component contained in the friction material composition of the present embodiment and the manufacturing method thereof are the same as those of the friction material of the present embodiment described above, and the preferable aspects thereof are also the same.
  • the preferable range of the content of each component in the friction material composition is the same as the preferable range described in the friction material of the present embodiment, but the content standard is "the total amount of the friction material composition".
  • the present invention also provides a friction material obtained by molding the friction material composition of this embodiment.
  • the friction material formed by molding the friction material composition of the present embodiment is, for example, a method of thermocompressing a preformed body obtained by preforming the friction material composition of the present embodiment, the friction material composition of the present embodiment. It can be produced by a method such as direct thermocompression molding, heat treatment if necessary, and thermosetting the binder.
  • the specific manufacturing method is as described in the manufacturing method of the friction material of the present embodiment and the examples described later.
  • the present invention also provides a vehicle equipped with the friction member of the present embodiment.
  • a vehicle in which the friction member of the present invention is used for a disc brake pad, a brake lining, a clutch facing, an electromagnetic brake, a holding brake and the like can be mentioned.
  • vehicles include large vehicles, medium-sized vehicles, ordinary vehicles, large special vehicles, small special vehicles, large motorcycles, ordinary motorcycles, and the like.
  • a passenger vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle equipped with a regenerative braking system is particularly suitable because it can exhibit excellent rust removal properties even when braking under a low load.
  • Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 [Production of disc brake pads]
  • the materials were compounded according to the compounding amounts (parts by mass) shown in Table 1 to obtain friction material compositions of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2.
  • this friction material composition was mixed with a Ledige (registered trademark) mixer (Matsubo Co., Ltd., trade name: Ledige Mixer M20), and this mixture was preformed with a molding press.
  • the obtained preform was heat-pressed together with a backing metal (made of iron) using a forming press under the conditions of a forming temperature of 150 ° C., a forming pressure of 30 MPa, and a forming time of 5 minutes.
  • the obtained molded product is heat-treated at 200 ° C. for 4 hours, polished using a rotary polishing machine, and subjected to scorch treatment at 500 ° C. to obtain a disc brake pad (thickness of friction material: 9 mm, projected area of friction material: 52 cm 2 ) was obtained.
  • the details of various materials used in Examples and Comparative Examples are as follows. The various materials used in the examples and comparative examples were the same.
  • Wollastonite Shape: acicular powder, graphite, tin sulfide, antimony sulfide, zirconium oxide, zirconium silicate, lithium potassium titanate: average particle diameter 2.5 ⁇ m, shape: plate, mica, calcium hydroxide, barium sulfate
  • [Fiber substrate] (Organic fiber) ⁇ Aramid fiber: DuPont Co., Ltd. (inorganic fiber) -(1) Containing inorganic fibers having a fiber length of 400 ⁇ m or more- ⁇ Rockwool A: average fiber length 650 ⁇ m, average fiber diameter 5.5 ⁇ m, manufactured by Lapinus Rockwool B: average fiber length 1,000 ⁇ m, average fiber diameter 6.5 ⁇ m, manufactured by Nippon Rockwool Co., Ltd. Trademark): Average fiber length 500 ⁇ m, average fiber diameter 3.3 ⁇ m, made by Shin Nippon Thermal Ceramics Co., Ltd.
  • Basalt fiber average fiber length 3,000 ⁇ m, average fiber diameter 12 ⁇ m, Chubu Kogyo Co., Ltd .- (2) fiber length 400 ⁇ m Does not contain the above inorganic fibers- Rockwool C: average fiber length 230 ⁇ m, average fiber diameter 5.5 ⁇ m, manufactured by Lapinus Alumina fiber: average fiber length 60 ⁇ m, average fiber diameter 5.5 ⁇ m, manufactured by IBIDEN Co., Ltd.
  • the above average fiber length and average fiber diameter are both Also, it is the number average fiber length or number average fiber diameter showing the average value of the length or diameter of the corresponding fiber. It is a value obtained by randomly selecting 50 inorganic fibers, measuring the fiber length or fiber diameter with an optical microscope (or electron microscope), and obtaining the average value thereof.
  • the disc brake pad obtained in each example was cut into a size of 18 mm ⁇ 42 mm and used as an evaluation sample.
  • the disk rotor used was FC250 and had a size of about 150 mm ⁇ .
  • the initial braking speed is set to 10 km / h or less, specifically 7 km / h as follows. Using a scale tester, the initial braking speed was 7 km / h (braking final speed was 3 km / h), 2.0 MPa braking, and braking was performed 100 times, and rust was generated on the surface of the disk rotor.
  • the degree of grinding was calculated by the following formula.
  • Rust removal rate (%) ⁇ (first rust thickness-thickness of rust after 100 brakings) / first rust thickness ⁇ x 100
  • Examples 1 to 4 are excellent in rust removal despite the low load braking.
  • the rust-removing property is 50% or less during braking under a low load, which is insufficient as a friction material for brake pads for electric vehicles and hybrid vehicles equipped with a regenerative braking system. It was
  • the friction material, the friction material composition, and the friction member of the present invention are excellent in rust removal during braking under a low load, compared with conventional products, even without using copper having a high environmental load, and thus are suitable for general passenger cars. Of course, it is suitable for electric vehicles and hybrid vehicles equipped with a regenerative braking system.

Abstract

環境負荷が小さく、且つ、制動負荷が低負荷であっても錆取り性が良好な摩擦部材、摩擦材組成物、摩擦材及び車両を提供する。前記摩擦部材としては、具体的には、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、銅を含有しないか、又は含有していても銅の含有量は銅元素として０．５質量％未満であり、且つ、繊維長４００μｍ以上の無機繊維を含有する摩擦部材である。

Description

摩擦部材、摩擦材組成物、摩擦材及び車両
　本発明は、摩擦部材、摩擦材組成物、摩擦材及び車両に関する。
　二輪車及び四輪の自動車等の車両には、制動のためにディスクブレーキパッド及び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）が求められている。
　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ＮＡＯ（Non-Asbestos Organic）材に大別される。但し、スチール繊維を微量に含有する摩擦材もＮＡＯ材に分類されることがある。
　ＮＡＯ材は、粉末又は繊維の状態の銅を含有するものが一般的である。しかし、銅、銅合金等を含有する摩擦材は、制動時に発生する摩耗粉中に銅を含むため、河川、湖等を汚染する環境負荷の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及びワシントン州等では、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おり、これに対応する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いる。
　銅の代表的な機能の１つ目として、熱伝導率の付与が挙げられる。銅は熱伝導率が高いため、制動時に発生した熱を摩擦界面から拡散させることで、過度の温度上昇による摩耗を抑制する。
　銅の代表的な機能の２つ目として、高温制動時における摩擦界面の保護が挙げられる。
　銅は延性及び展性が高いため、制動によって摩擦材表面に延びて被膜を形成する。その結果、高速高温制動時に摩擦材の摩耗を低減すると共に、安定した摩擦係数の発現が可能となる。また、銅の延展膜が研削材を保持しやすくなるので、低速低温制動時においても良好な摩擦係数を発現可能となる。
　したがって、銅を含有しない、又は銅の含有量が少ないＮＡＯ材を開発するためには、上記のような熱伝導率の向上、界面保護及び研削材保持の観点から、銅代替技術が必要となる。
　このような動きの中、銅を含有しない、又は銅の含有量が少ない摩擦材について検討されている（例えば、特許文献１、２参照）。
特開２０１５－２０５９５９号公報 特開２０１５－０５９１２５号公報
　近年、上記の銅代替の課題と共に、別の重要な課題が発生している。それは、近頃、普及が進んでいる電気自動車（ＥＶ）及びハイブリッドカー（ＨＶ）等で採用されている回生ブレーキへの適合性である。従来の油圧ブレーキでは、ドライバーがブレーキペダルからの入力を微調整することで、車両の制動力を適時調整してきた。一方、回生ブレーキでは、制動の一部をシステム側が担うため、従来の油圧ブレーキに比べて、摩擦で得られる制動力の比率（制動負荷）が低下している。制動負荷が低負荷となることにより、高負荷の場合に比べてディスクロータの表面に発錆した錆を除去することがより一層困難となり、ディスクロータとブレーキパッドとの間で錆による固着が発生し、発進時に摩擦部材が剥離する場合がある。したがって、回生ブレーキへの適合性を高めるためには、たとえ制動負荷が低負荷であっても、ディスクロータ表面に発生した錆を除去可能な性能をブレーキパッドに付与することが求められる。
　特許文献１及び２に開示されている技術は、銅の高い熱伝導率性及び高温潤滑性に着目し、制動負荷が高負荷となる高速高温制動時の摩擦特性の補完のみを課題とするものであり、制動負荷が低負荷である場合における錆取り性については考慮されていない。
　そこで、本発明の課題は、環境負荷が小さく、且つ、制動負荷が低負荷であっても錆取り性が良好な摩擦部材、摩擦材組成物、摩擦材及び車両を提供することにある。
　本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究した結果、摩擦材に含有する無機繊維の繊維長を特定のものにすることによって、環境負荷が小さく、且つ、制動負荷が低負荷であっても錆取り性が良好な摩擦部材となることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、下記［１］～［２０］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、銅を含有しないか、又は含有していても銅の含有量は銅元素として０．５質量％未満であり、且つ、繊維長４００μｍ以上の無機繊維を含有する、摩擦部材。
［２］前記無機繊維が、天然鉱物繊維もしくは人造鉱物繊維であるか、又は、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）及び二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を含有する無機繊維である、［１］の摩擦部材。
［３］前記人造鉱物繊維がロックウールである、［２］の摩擦部材。
［４］前記天然鉱物繊維がバサルト繊維である、［２］の摩擦部材。
［５］前記摩擦材における前記繊維長４００μｍ以上の無機繊維の含有量が１質量％以上である、［１］～［４］のいずれかの摩擦部材。
［６］前記摩擦材が、さらに、有機充填材、無機充填材、その他の繊維基材及び結合材からなる群から選択される少なくとも１種を含有する、［１］～［５］のいずれかの摩擦部材。
［７］回生ブレーキシステム用である、［１］～［６］のいずれかの摩擦部材。
［８］［１］～［７］のいずれかの摩擦部材を搭載した車両。
［９］回生ブレーキシステムを搭載した電気自動車又はハイブリッド自動車である、［８］の車両。
［１０］銅を含有しないか、又は含有していても銅の含有量は銅元素として０．５質量％未満の摩擦材組成物であって、且つ、繊維長４００μｍ以上の無機繊維を含有する摩擦材組成物。
［１１］前記無機繊維が、天然鉱物繊維もしくは人造鉱物繊維であるか、又は、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）及び二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を含有する無機繊維である、［１０］の摩擦材組成物。
［１２］前記天然鉱物繊維がバサルト繊維である、［１１］の摩擦材組成物。
［１３］前記人造鉱物繊維がロックウールである、［１１］の摩擦材組成物。
［１４］前記繊維長４００μｍ以上の無機繊維の含有量が１質量％以上である、［１０］～［１３］のいずれかの摩擦材組成物。
［１５］さらに、有機充填材、無機充填材、その他の繊維基材及び結合材からなる群から選択される少なくとも１種を含有する、［１０］～［１４］のいずれかの摩擦材組成物。
［１６］回生ブレーキシステム用である、［１０］～［１５］のいずれかの摩擦材組成物。
［１７］［１０］～［１６］のいずれかの摩擦材組成物を含有してなる摩擦材。
［１８］回生ブレーキシステム用である、［１７］の摩擦材。
［１９］［１７］又は［１８］の摩擦材を搭載した車両。
［２０］回生ブレーキシステムを搭載した電気自動車又はハイブリッド自動車である、［１９］の車両。
　本発明によれば、環境負荷が小さく、且つ、制動負荷が低負荷であっても錆取り性が良好な摩擦部材、摩擦材組成物、摩擦材及び車両を提供することができる。
制動負荷が低負荷であっても錆取り性が良好となるメカニズムを説明するための、本発明の摩擦材の機能を示す模式図である。
　以下、本発明の実施形態に係る摩擦部材、摩擦材組成物、摩擦材及び車両について詳細に説明する。但し、以下の実施形態において、その構成要素は、特に明示した場合を除き、必須ではない。数値及びその範囲についても同様であり、本発明を制限するものではない。
　本明細書中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。さらに、本明細書において、摩擦材組成物中の各成分の含有率は、各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、摩擦材組成物中に存在する当該複数種の物質の合計の含有率を意味する。
　また、本明細書における記載事項を任意に組み合わせた態様も本発明に含まれる。
　なお、本明細書において、制動負荷が「低負荷」とは、車速１０ｋｍ／ｈ以下で制動する場合の負荷のことをいう。
［摩擦材及び摩擦部材］
　本実施形態に係る摩擦材は、銅を含まない、又は含んでいてもその含有量が、銅元素として０．５質量％未満であり、且つ、繊維長４００μｍ以上の無機繊維を含有する、摩擦材である。
　本実施形態の摩擦材は、銅を含まない、又は含んでいてもその含有量が、銅元素として０．５質量％未満と極微量である。このため、本実施形態の摩擦材は、環境有害性及び人体有害性が低いものとなる。
　なお、上記の「銅」とは、繊維状、粉末状等の銅；銅合金、銅化合物などに含まれる銅元素であり、「銅の含有量」は摩擦材全量に対する含有量を示す。
　銅の含有量は、環境有害性及び人体有害性の観点から、摩擦材全量に対して、０．４質量％以下が好ましく、０．２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。
＜摩擦材の構成成分＞
　本実施形態の摩擦材は、さらに、有機充填材、無機充填材、前記無機繊維以外の繊維基材及び結合材からなる群から選択される少なくとも１種を含有することが好ましい。ここで、「前記無機繊維以外の繊維基材」とは、摩擦材に必須である繊維長４００μｍ以上の無機繊維以外の繊維基材をいう。
　以下、本実施形態の摩擦材が含有する各成分について説明する。
＜繊維基材＞
　本実施形態に係る摩擦材は、繊維基材として、繊維長４００μｍ以上の無機繊維（以下、無機繊維１１と称することがある。）を含有するものである。
　無機繊維１１を含む無機繊維は、繊維状であることにより摩擦材を補強するだけでなく、組成、繊維長、靭性等の様々な素材特性又は素材物性を選定することで、摩擦係数、ロータ攻撃性等の摩擦特性を調整可能な成分である。本来、無機繊維自体には研削効果は期待されないが、無機繊維の繊維長が４００μｍ以上であることによって、図１に示すように、摩擦材１０の表面から無機繊維１１の一部が露出し、ディスクロータ２０の表面に発錆した錆２１を切削することで、錆２１を摩耗粉２２として除去することができる。無機繊維の繊維長が４００μｍ以上の場合には、摩擦材１０の表面から露出した無機繊維１１が引き千切れて錆２１を巻き込みながら摩耗粉２２となるという消しゴムに似た作用を及ぼし、これが繰り返し行われるために大きな錆取り性が発現するものと推察する。一方、無機繊維の繊維長が短い場合、摩擦材１０の表面から無機繊維が十分に露出しない傾向にあるか、又は多少露出した無機繊維が摩擦時に引き千切れることなく摩擦材表面から脱離してしまうために、錆２１を巻き込むことができず、前記の消しゴムの様な作用による錆取り性が発現し難いものと推察する。
　摩擦材中に繊維長が４００μｍ以上である無機繊維１１が少しでも存在していれば上記効果が得られることとなる。摩擦材における繊維長４００μｍ以上の無機繊維１１の含有量は、低負荷制動時における錆取り性を十分に高める観点から、１質量％以上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、２～１０質量％であることがさらに好ましく、３～８質量％であることが特に好ましい。繊維長４００μｍ以上の無機繊維１１の含有量が上記範囲であれば、低負荷制動時における錆取り性を良好なものとすることができる。
　繊維長４００μｍ以上の無機繊維１１としては、その繊維長は、低負荷制動時における錆取り性の観点から、４００～４，０００μｍが好ましく、４５０～３，５００μｍであってもよく、４５０～３，０００μｍであってもよく、５００～１，５００μｍであってもよく、５００～１，２００μｍであってもよい。
　「繊維長４００μｍ以上の無機繊維１１」を含有させる目安として、無機繊維の平均繊維長が次の範囲である無機繊維を使用する方法が挙げられる。例えば、平均繊維長が２００～５，０００μｍである無機繊維が好ましく、平均繊維長が３００～４，５００μｍである無機繊維がより好ましく、平均繊維長が４００～３，０００μｍである無機繊維がさらに好ましく、平均繊維長が４００～２，０００μｍである無機繊維が特に好ましい。
　また、無機繊維１１の平均繊維径は、１～１５μｍが好ましく、２～１０μｍがより好ましく、３．０～８μｍがさらに好ましく、３．０～７．０μｍが特に好ましい。平均繊維径が上記範囲であると、ロータ攻撃性の著しい増大等の弊害を与えることを抑制することができる。
　ここで、平均繊維長及び平均繊維径とは、該当する繊維の長さ又は直径の平均値を示した数平均繊維長又は数平均繊維径のことをいう。例えば４００μｍの平均繊維長とは、摩擦材組成物の原料として用いる繊維を無作為に５０個選択し、光学顕微鏡で繊維長を測定し、その平均値が４００μｍであることを示す。
　無機繊維１１の材質としては、特に制限されるものではないが、天然鉱物繊維もしくは人造鉱物繊維であるか、又は、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）及び二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を含有する無機繊維であることが好ましい。
　天然鉱物繊維としては、例えば、天然鉱物である玄武岩１００％を溶融炉で溶かして紡糸することで得られるバサルト繊維等が挙げられる。
　人造鉱物繊維としては、例えば、玄武岩、鉄炉スラグ等に石灰等を混合し、高温で溶解することで得られるロックウール等が挙げられる。
　前記バサルト繊維と前記ロックウールでは、ロックウールの方が柔らかい。そのためか、ロックウールは、摩擦材１０の表面から露出したロックウールが引き千切れて錆２１を巻き込み易く、摩耗粉２２として放出されやすい傾向にあり、低負荷制動時における錆取り性の点でより一層優れている。
　さらに、ＣａＯ、ＭｇＯ及びＳｉＯ２を含有する無機繊維１１は、ロックウール以上に負荷制動時における錆取り性に優れる。
　上記「ＣａＯ、ＭｇＯ及びＳｉＯ２を含有する無機繊維１１」（以下、無機繊維ａと称することがある。）とは、ＣａＯ、ＭｇＯ及びＳｉＯ２を、１本の繊維を構成する成分として含有する無機繊維を意味し、該１本の繊維を構成する成分として、後述するＣａＯ、ＭｇＯ及びＳｉＯ２以外の各成分を含んでいてもよい。また、以下の無機繊維ａ中における各成分の含有量とは、無機繊維ａ全量を基準とする含有量である。
　無機繊維ａ中における、ＣａＯの含有量は、４～３２質量％が好ましく、９～２７質量％がより好ましく、１０～２６質量％がさらに好ましい。
　無機繊維ａ中における、ＭｇＯの含有量は、３～２０質量％が好ましく、４～１５質量％がより好ましく、５～８質量％がさらに好ましい。
　無機繊維ａ中における、ＳｉＯ２の含有量は、３０～７５質量％が好ましく、３５～７０質量％がより好ましく、４０～６５質量％がさらに好ましい。
　無機繊維ａ中における、ＣａＯ、ＭｇＯ及びＳｉＯ２の総含有量は、５０～１００質量％が好ましく、５５～９５質量％がより好ましく、６０～９０質量％がさらに好ましい。
　無機繊維ａは、ＣａＯ、ＭｇＯ及びＳｉＯ２以外のその他の酸化物を含有することが好ましく、その他の酸化物としては、Ａｌ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＴｉＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＭｎＯ、Ｆｅ２Ｏ３等が挙げられる。これらの中でも、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３を含有することが好ましい。
　無機繊維ａが、Ａｌ２Ｏ３及びＦｅ２Ｏ３からなる群から選択される１種以上を含有する場合、無機繊維ａ中におけるその含有量は以下の通りである。
　Ａｌ２Ｏ３の含有量は、１～３０質量％が好ましく、３～２５質量％がより好ましく、５～２０質量％がさらに好ましい。
　Ｆｅ２Ｏ３の含有量は、１～１５質量％が好ましく、２～１４質量％がより好ましく、４～１３質量％がさらに好ましい。
　無機繊維ａ中におけるＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３及びＦｅ２Ｏ３の総含有量は、９０質量％以上が好ましく、９３質量％以上がより好ましく、９５質量％以上がさらに好ましい。また、該総含有量は、１００質量％以下であってもよく、９８質量％以下であってもよく、９７質量％以下であってもよい。
　無機繊維ａが、さらに、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＴｉＯ２、Ｐ２Ｏ５及びＭｎＯからなる群から選択される１種以上を含有する場合、無機繊維ａ中におけるその含有量は以下の通りである。
　Ｎａ２Ｏの含有量は、１～５質量％が好ましく、１．５～４質量％がより好ましく、２～３質量％がさらに好ましい。
　Ｋ２Ｏの含有量は、０．１～３質量％が好ましく、０．２～２．５質量％がより好ましく、０．４～２．０質量％がさらに好ましい。
　ＴｉＯ２の含有量は、０．２～３質量％が好ましく、０．７～２質量％がより好ましく、１～１．５質量％がさらに好ましい。
　Ｐ２Ｏ５の含有量は、０．０１～１質量％が好ましく、０．１～０．５質量％がより好ましく、０．１５～０．３質量％がさらに好ましい。
　ＭｎＯの含有量は、０．０１～１質量％が好ましく、０．０５～０．５質量％がより好ましく、０．０７～０．２質量％がさらに好ましい。
　無機繊維ａ中におけるＮａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＴｉＯ２、Ｐ２Ｏ５及びＭｎＯからなる群から選択される１種以上の総含有量は、０．５～１０質量％が好ましく、２～７質量％がより好ましく、３～５質量％がさらに好ましい。
　無機繊維ａ中におけるＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｉＯ２及びその他の酸化物の含有量は、蛍光Ｘ線分析によって測定することができる。また、上記酸化物の含有量は、酸化物を形成する酸素以外の原子の含有量から換算される各酸化物の含有量とすることができる。
　前記無機繊維ａは、生体溶解性を有する点でも好ましい。
　ここで、生体溶解性を有する無機繊維とは、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ものであり、例えば、生体溶解性の鉱物繊維が挙げられる。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、又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無機繊維を示す（ＥＵ指令９７／６９／ＥＣのＮｏｔａＱ（発癌性適用除外））。
　本実施形態の摩擦材は、繊維基材として、前記無機繊維１１の他にも、有機繊維、その他の無機繊維及び金属繊維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。これらの繊維基材は、摩擦材において補強作用を示すものである。なお、有機繊維、その他の無機繊維及び金属繊維は、各々について、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
　なお、本実施形態の摩擦材は、相手材であるディスクロータへの攻撃性を過度に高めない観点から、スチール繊維等の金属繊維を含まない、又は含んでいてもその含有量が、摩擦材全量に対して、０．５質量％以下であることが好ましい。
（有機繊維）
　有機繊維としては、アラミド繊維、アクリル繊維、セルロース繊維等が挙げられる。これらの中でも、耐熱性、補強効果及び適度な空隙付与の観点から、アラミド繊維が好ましい。アラミド繊維は、摩擦材に使用されている公知のものを使用することができる。有機繊維の平均繊維長は、６５０～１，６００μｍであることが好ましく、８００～１，５００μｍがより好ましく、９００～１，４００μｍであることがさらに好ましい。平均繊維長の測定方法は上記と同様である。
　本実施形態の摩擦材が有機繊維を含有する場合、その含有量は、摩擦材全量に対して、０．５～１０質量％が好ましく、１～５質量％がより好ましく、２～４質量％がさらに好ましい。
（その他の無機繊維）
　その他の無機繊維としては、セラミック繊維、生分解性セラミック繊維、鉱物繊維、炭素繊維、ガラス繊維等が挙げられる。なお、人体への有害性の観点からは、セラミック繊維等を含有しないことが好ましい。また、靭性が高い無機繊維の添加量を過度に多くすると、ロータ攻撃性が顕著に悪化してしまうため、無機繊維の靭性の観点から、セラミック繊維及び炭素繊維を含有しないことが好ましい。
　また、本実施形態の摩擦材は、所望する性能に応じて、その他の無機繊維を含有しないものであってもよい。
　なお、本明細書中、金属繊維は、無機繊維の定義に含まれないものとする。
　本実施形態の摩擦材中における繊維基材の合計含有量は、摩擦材全量に対して、３～２０質量％が好ましく、４～１５質量％がより好ましく、６～１２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、摩擦係数の高い安定性が得られる傾向にある。
＜無機充填材＞
　本実施形態の摩擦材は無機充填材を含有することが好ましい。該無機充填材は、摩擦材の耐熱性、耐摩耗性、摩擦係数の安定性等の悪化を避けるための摩擦調整材としての機能を発現し得るものである。ここで、本発明においては、無機充填材は繊維形状のもの（つまり前記無機繊維）を含まない。
　無機充填材は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
（チタン酸塩）
　本実施形態の摩擦材は、無機充填材として、チタン酸塩を含有することが好ましい。
　チタン酸塩はモース硬度が約４と低く、融点が１，０００℃以上と比較的高いため、高速高温制動時に摩擦界面に介在することで摩擦材の摩耗増大を低減することができる。ここで、モース硬度は、「モース硬度１～１０までの標準物質」と傷つきやすさを比較することで測定したものであり、以下同様である。
　チタン酸塩としては、特に制限されるものではないが、例えば、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。これらは１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。中でも、耐摩耗性の観点から、チタン酸カリウム、チタン酸リチウム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。すなわち、本実施形態の摩擦材は、非針状のチタン酸塩を含有することが好ましい。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。チタン酸塩の形状は、例えば走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ；ＳＥＭ）観察によって解析することができる。
　チタン酸塩の平均粒子径は、特に制限されるものではないが、１～５０μｍが好ましく、１．５～４０μｍがより好ましく、２．０～２０μｍがさらに好ましく、２．０～１０μｍが特に好ましく、２．０～５．０μｍが最も好ましい。
　なお、本明細書中における平均粒子径とは、特に断らない限り、メジアン径（Ｄ５０）を意味し、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。測定装置としては、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）を用いることができる。
　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、摩擦材全量に対して、１５～２５質量％が好ましく、１５～２２質量％がより好ましく、１５～２０質量％がさらに好ましい。チタン酸塩の含有量が、前記下限値以上であると、高速高温制動時の耐摩耗性に優れ、十分な摩擦係数保持の効果が得られ、前記上限値以下であると、低速低温制動域における摩擦係数の低下を抑制することができる。
（ウォラストナイト）
　本実施形態の摩擦材は、無機充填材として、ウォラストナイトを含有していてもよく、また、含有することが好ましい。
　ウォラストナイトは、ＣａＳｉＯ３で示されるケイ酸塩鉱物であり、例えば、針状又は長柱状の形状を有するものである。
　ウォラストナイトの平均アスペクト比（平均長さ／平均径又は厚さ）は、特に制限されるものではないが、３以上が好ましく、４～１２がより好ましく、５～８がさらに好ましい。平均アスペクト比が３以上であると、摩擦材の常温及び高温におけるせん断強度並びに耐クラック性を効果的に向上させることができる。ここで、平均アスペクト比は、Ｄ５０値（体積分布の累積中央値）を意味し、例えば、動的画像解析法により測定することができる。
　ウォラストナイトの平均長さは、特に制限されるものではないが、摩擦材への強度付与の観点から、１０～３００μｍが好ましく、１５～２５０μｍがより好ましく、２０～２００μｍがさらに好ましい。
　本実施形態の摩擦材がウォラストナイトを含有する場合、その含有量は、摩擦材全量に対して、２～１０質量％が好ましく、３～８質量％がより好ましく、４～７質量％がさらに好ましい。
（研削材）
　本実施形態の摩擦材は、研削材として、珪酸ジルコニウム、四酸化三鉄、二酸化三鉄、酸化ビスマス、酸化ジルコニウム等を含有していてもよい。これらの中でも、珪酸ジルコニウム、酸化ジルコニウムが好ましく、珪酸ジルコニウムと酸化ジルコニウムを併用することがより好ましい。
　酸化ジルコニウムの平均粒子径は、特に制限されるものではないが、０．１～１５μｍが好ましく、０．５～１０μｍがより好ましく、１～５μｍがさらに好ましい。
　本実施形態の摩擦材が酸化ジルコニウムを含有する場合、その含有量は、摩擦材全量に対して、１０～３５質量％が好ましく、１２～２５質量％がより好ましく、１５～２３質量％がさらに好ましい。酸化ジルコニウムの含有量が前記下限値以上であると、耐摩耗性に優れ、且つ摩擦係数保持の効果が得られる傾向にあり、前記上限値以下であると、摩擦係数の低下を抑制することができる傾向にある。
　珪酸ジルコニウムは、モース硬度が６～７．５と高く、研削による摩擦係数の発現に効果的である。
　珪酸ジルコニウムの平均粒子径は、特に制限されるものではないが、０．２～５０μｍが好ましく、０．３～４０μｍがより好ましく、０．４～３０μｍがさらに好ましい。
　本実施形態の摩擦材が珪酸ジルコニウムを含有する場合、その含有量は、摩擦材全量に対して、２～１０質量％が好ましく、３～８質量％がより好ましい。
　なお、本実施形態の摩擦材は、所望する性能に応じて、珪酸ジルコニウムを含有しないものであってもよい。
（黒鉛）
　本実施形態の摩擦材は黒鉛を含有することが好ましい。黒鉛を含有することで摩擦材により優れた熱伝導率を付与できる。黒鉛としては、特に制限されるものではなく、公知の黒鉛、つまり、天然黒鉛、人造黒鉛のいずれも使用することができる。
　黒鉛の平均粒子径は、特に制限されるものではないが、３００～５，０００μｍが好ましく、４００～４，５００μｍがより好ましく、５００～４，０００μｍがさらに好ましい。黒鉛は、異なる平均粒子径を有するものを２種以上組み合わせて用いてもよい。
　本実施形態の摩擦材が黒鉛を含有する場合、その含有量は、摩擦材全量に対して、０．５～１０質量％が好ましく、１～５質量％がより好ましく、２～４質量％がさらに好ましい。
　黒鉛の平均粒子径及び含有量が上記範囲であると、良好な摩擦材への熱伝導率の付与と摩擦係数の保持とを両立することができる。
（その他の無機充填材）
　その他の無機充填材としては、酸化マグネシウム、硫化アンチモン、水酸化ジルコニウム、硫化錫、二硫化モリブデン、硫化ビスマス、硫化亜鉛、硫化鉄、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、γ－アルミナ、α－アルミナ、マイカ、バーミキュライト、硫酸カルシウム、ムライト、クロマイト、酸化チタン、酸化亜鉛、シリカ等が挙げられる。これらの中でも、硫化アンチモン、硫化錫、マイカ、水酸化カルシウム、硫酸バリウムが好ましい。これらのその他の無機充填材は、摩擦材に使用されている一般的なものを使用することができる。
　前記硫化錫の平均粒子径は、特に制限されるものではないが、１０～７０μｍが好ましく、１５～６０μｍがより好ましく、２０～５０μｍがさらに好ましい。本実施形態の摩擦材が硫化錫を含有する場合、その含有量は、摩擦材全量に対して、０．５～５質量％が好ましく、１．５～３質量％がより好ましい。硫化錫の含有量がこの範囲であれば、摩擦係数を下げ過ぎずに潤滑性を付与することができる傾向にある。
　前記硫化アンチモンの平均粒子径は、特に制限されるものではないが、５～１１０μｍが好ましく、７～９０μｍがより好ましく、１０～７０μｍがさらに好ましい。本実施形態の摩擦材が硫化アンチモンを含有する場合、その含有量は、摩擦材全量に対して、０．２～４質量％が好ましく、１．０～３．５質量％がより好ましい。硫化アンチモンの含有量がこの範囲であれば、耐摩耗性に優れ、さらに、メタルキャッチと呼ばれる金属摩耗粉の塊が摩擦材の表面に生成することを避けることができ、ディスクロータ及び摩擦材の摩耗量を低減でき、且つブレーキの鳴きの発生を抑制できる傾向にある。
　前記マイカの平均粒子径は、特に制限されるものではないが、５０～１，５００μｍが好ましく、７５～１，２５０μｍがより好ましく、１００～１，０００μｍがさらに好ましい。本実施形態の摩擦材がマイカを含有する場合、その含有量は、摩擦材全量に対して、１～１０質量％が好ましく、３～７質量％がより好ましい。マイカの含有量がこの範囲であれば、摩擦係数が安定化し、耐摩耗性及び耐クラック性が向上する傾向にある。
　なお、上記その他の無機充填材のうち、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、炭酸ナトリウム及び酸化亜鉛は、摩擦材の錆発生の抑制の観点から好ましい。但し、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、炭酸ナトリウムは摩擦材のｐＨを増加させ、アラミド繊維が分解し易くなる傾向があるため、アラミド繊維と共に使用する際にはｐＨが高くなり過ぎないように使用量に注意することが好ましく、例えば、無機充填材として水酸化カルシウムを含有する場合、水酸化カルシウムの含有量は、摩擦材全量に対して、０．５～１０質量％が好ましく、１～８質量％がより好ましく、１～５質量％がさらに好ましい。
　前記水酸化カルシウムの平均粒子径は、特に制限されるものではないが、１～７０μｍが好ましく、３～６０μｍがより好ましく、５～５０μｍがさらに好ましい。
　前記硫酸バリウムの平均粒子径は、特に制限されるものではないが、１～１００μｍが好ましく、５～７５μｍがより好ましく、１０～５０μｍがさらに好ましい。なお、硫酸バリウムは摩擦材の体積を調整するための単なる充填材としての役割を果たす。つまり、硫酸バリウムの含有量は、他の成分の含有量に依存し、摩擦材組成物を所定量とするための残部を硫酸バリウムで補充することができる。
　本実施形態の摩擦材が、その他の無機充填材を含有する場合、その合計含有量は、摩擦材全量に対して、１２～５０質量％が好ましく、１５～４０質量％がより好ましく、２０～３５質量％がさらに好ましい。
　なお、本実施形態の摩擦材は、相手材であるディスクロータへの攻撃性を過度に高めない観点から、金属粉を含まない、又は含んでいてもその含有量が、摩擦材全量に対して、０．５質量％以下であることが好ましい。
　本実施形態の摩擦材中における無機充填材の総含有量は、摩擦材全量に対して、５０～８５質量％が好ましく、６０～８０質量％がより好ましく、６５～７５質量％がさらに好ましい。
＜有機充填材＞
　本実施形態の摩擦材は有機充填材を含有することが好ましい。有機充填材は、摩擦材の音振性能、耐摩耗性等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。
　有機充填材は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
　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。
　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。なお、カシューダストは、未変性のカシューダストであることが好ましい。
　カシューダストの平均粒子径は、特に制限されるものではないが、５０～６００μｍが好ましく、７０～５５０μｍがより好ましく、１００～５５０μｍがさらに好ましく、１５０～５００μｍが特に好ましい。
　本実施形態の摩擦材がカシューダストを含有する場合、その含有量は、摩擦材全量に対して、２～１６質量％が好ましく、３～１４質量％がより好ましく、４～１２質量％がさらに好ましく、４～８質量％が特に好ましい。
　カシューダストの含有量が上記範囲であると、摩擦材の低弾性化による鳴き等の音振性能を改善することができる。
　ゴム成分は、摩擦材に使用されている公知のものを使用することができ、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。
　本実施形態の摩擦材がゴム成分を含有する場合、その含有量は、摩擦材全量に対して、０．２～１０質量％が好ましく、０．５～５質量％がより好ましく、０．５～３質量％がさらに好ましい。
　本実施形態の摩擦材は、カシューダスト及びゴム成分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く、カシューダストとゴム成分とを併用することがより好ましい。また、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、音振性能の観点から、カシューダストとゴム成分とを別個に配合してもよい。
　本実施形態の摩擦材が有機充填材を含有する場合、その総含有量は、摩擦材全量に対して、２～２０質量％が好ましく、５～１７質量％がより好ましく、１０～１５質量％がさらに好ましい。
　有機充填材の含有量が上記範囲であると、摩擦材の低弾性化による鳴き等の音振性能が改善する傾向にあり、また耐熱性の悪化及び熱履歴による強度低下を避けることができる傾向にある。
＜結合材＞
　本実施形態の摩擦材は、さらに、結合材を含有することが好ましい。結合材は、摩擦材に含有される有機充填材、繊維基材等を一体化して、強度を与えるものである。
　結合材は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
　結合材としては、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、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、フェノール樹脂、アクリルゴム変性フェノール樹脂が好ましく、柔軟性の観点からは、アクリルゴム変性フェノール樹脂を選択してもよい。結合材は１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
　本実施形態の摩擦材中における結合材の含有量は、摩擦材全量に対して、４～１４質量％が好ましく、６～１２質量％がより好ましく、８～１０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、摩擦材の強度低下をより抑制できる傾向にあり、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等の音振性能悪化を抑制できる傾向にある。
＜その他の成分＞
　本実施形態の摩擦材は、必要に応じて、上記各成分以外のその他の材料を含有していてもよい。
＜摩擦材の製造方法＞
　本実施形態の摩擦材は、一般に使用されている方法により製造することができる。
　本実施形態の摩擦材の製造方法としては、例えば、本実施形態の摩擦材の組成を充足する摩擦材組成物を加熱加圧成形して製造する方法が挙げられる。詳細には、例えば、後述する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、得られた予備成形物を成形温度１３０～１６０℃、成形圧力２０～５０ＭＰａ、成形時間３～１０分間の条件で成形し、得られた成形物を１８０～２３０℃で３～５時間熱処理する方法が挙げられる。なお、必要に応じて塗装、スコーチ処理、研磨処理等を行ってもよい。
＜摩擦材の用途＞
　本実施形態の摩擦材は、例えば、下記（１）～（３）の態様で用いられる。
（１）摩擦材のみの構成
（２）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摩擦部材
（３）上記（２）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
　これらの中でも、上記（２）又は（３）のように、本実施形態の摩擦材と裏金とを一体化してなる摩擦部材として用いられることが好ましい。
　上記裏金は、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は、自動車等、特に回生ブレーキシステムを搭載した電気自動車及びハイブリッド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も使用することができる。
　さらに、本実施形態の摩擦材は、低負荷での制動においても優れた錆取り性を発現できることから、回生ブレーキシステム用のブレーキパッドに好適である。すなわち、本発明によると、本実施形態の摩擦材を用いた回生ブレーキシステムを搭載した、電気自動車及びハイブリッド自動車等の乗用車をも提供することができる。
［摩擦材組成物］
　本実施形態に係る摩擦材組成物は、銅を含まない、又は含んでいてもその含有量が、銅元素として０．５質量％未満の摩擦材組成物であって、且つ、繊維長４００μｍ以上の無機繊維を含有する摩擦材組成物である。
　本実施形態の摩擦材組成物に含有される各成分の種類、及びその製造方法は、上記本実施形態の摩擦材と同様に説明されるものであり、その好適な態様もすべて同じである。なお、摩擦材組成物中における各成分の含有量の好適範囲は、本実施形態の摩擦材で説明した好適範囲と同じであるが、含有量の基準は「摩擦材組成物全量」とする。
　さらに、本発明は本実施形態の摩擦材組成物を成形してなる摩擦材も提供する。本実施形態の摩擦材組成物を成形してなる摩擦材は、例えば、本実施形態の摩擦材組成物を予備成形した予備成形体を熱圧成形する方法、本実施形態の摩擦材組成物を直接熱圧成形し、必要に応じて熱処理を施して結合材を熱硬化する方法等によって製造することができる。具体的な製造方法は、上記本実施形態の摩擦材の製造方法及び後述する実施例に記載の通りである。
［車両］
　本発明は、本実施形態の摩擦部材を搭載した車両も提供する。例えば、本発明の摩擦部材を、ディスクブレーキパッド、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、保持ブレーキ等に用いた車両等が挙げられる。車両としては、大型自動車、中型自動車、普通自動車、大型特殊自動車、小型特殊自動車、大型自動二輪車及び普通自動二輪車等の自動車が挙げられる。
　本実施形態の摩擦部材を搭載した車両としては、低負荷での制動においても優れた錆取り性を発現できることから、回生ブレーキシステムを搭載した電気自動車及びハイブリッド自動車等の乗用車が特に好適である。
　以下、実施例により本実施形態の摩擦材及び摩擦材組成物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１～４及び比較例１～２＞
［ディスクブレーキパッドの作製］
　表１に示す配合量（質量部）に従って材料を配合し、実施例１～４及び比較例１～２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（登録商標）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で予備成形した。次いで、得られた予備成形物を成形温度１５０℃、成形圧力３０ＭＰａ、成形時間５分間の条件で成形プレスを用いて、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９ｍｍ、摩擦材投影面積５２ｃｍ２）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の詳細は以下の通りである。また、実施例及び比較例において使用した各種材料は同じものとした。
［結合材］
・フェノール樹脂
［有機充填材］
・カシューダスト
・ＳＢＲ
［無機充填材］
・ウォラストナイト：形状：針状粉末
・黒鉛
・硫化錫
・硫化アンチモン
・酸化ジルコニウム
・珪酸ジルコニウム
・チタン酸リチウムカリウム：平均粒子径２．５μｍ、形状：板状
・マイカ
・水酸化カルシウム
・硫酸バリウム
［繊維基材］
（有機繊維）
・アラミド繊維：デュポン株式会社製
（無機繊維）
－（１）繊維長４００μｍ以上の無機繊維を含有する－
・ロックウールＡ：平均繊維長６５０μｍ、平均繊維径５．５μｍ、ラピナス社製
・ロックウールＢ：平均繊維長１，０００μｍ、平均繊維径６．５μｍ、日本ロックウール株式会社製
・スーパーウール（登録商標）：平均繊維長５００μｍ、平均繊維径３．３μｍ、新日本サーマルセラミックス株式会社製
・バサルト繊維：平均繊維長３，０００μｍ、平均繊維径１２μｍ、中部工業株式会社製
－（２）繊維長４００μｍ以上の無機繊維を含有しない－
・ロックウールＣ：平均繊維長２３０μｍ、平均繊維径５．５μｍ、ラピナス社製
・アルミナ繊維：平均繊維長６０μｍ、平均繊維径５．５μｍ、イビデン株式会社製
　上記平均繊維長及び平均繊維径はいずれも、該当する繊維の長さ又は直径の平均値を示した数平均繊維長又は数平均繊維径である。無機繊維を無作為に５０個選択し、光学顕微鏡（又は電子顕微鏡）で繊維長又は繊維径を測定し、その平均値を求めた値である。
［錆取り性の評価］
　各例で得たディスクブレーキパッドを大きさ１８ｍｍ×４２ｍｍに切断し、これを評価用試料とした。ディスクロータは、材質ＦＣ２５０で、大きさ１５０ｍｍφ程度のものを用いた。制動条件は、回生ブレーキシステムを使用した場合を想定し、以下の様に制動初速度を１０ｋｍ／ｈ以下、具体的には７ｋｍ／ｈとした。
　スケールテスターを用いて、制動初速度７ｋｍ／ｈ（制動終速度３ｋｍ／ｈ）、２．０ＭＰａ制動、制動回数１００回の試験条件で制動を行い、予め表面に錆を発生させたディスクロータの錆の研削程度を下記式により算出した。
　錆取り率(%)＝{(最初の錆の厚さ－制動１００回後の錆の厚さ)／最初の錆の厚さ}×１００
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　実施例１～４は、低負荷での制動にも関わらず、錆取り性に優れていることがわかる。
　一方、比較例１及び２では、低負荷での制動において錆取り性が５０％以下となっており、回生ブレーキシステムを搭載した電気自動車及びハイブリッド自動車用のブレーキパッドの摩擦材としては不十分であった。
　本発明の摩擦材、摩擦材組成物及び摩擦部材は、従来品と比較して、環境負荷の高い銅を用いなくとも、低負荷での制動における錆取り性に優れるため、一般的な乗用車向けには勿論、回生ブレーキシステムを搭載した電気自動車及びハイブリッド自動車用に好適である。
１０　摩擦材
１１　無機繊維
２０　ディスクロータ
２１　錆
２２　摩耗粉

Claims (20)

  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、銅を含有しないか、又は含有していても銅の含有量は銅元素として０．５質量％未満であり、且つ、繊維長４００μｍ以上の無機繊維を含有する、摩擦部材。
  2. 　前記無機繊維が、天然鉱物繊維もしくは人造鉱物繊維であるか、又は、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）及び二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を含有する無機繊維である、請求項１に記載の摩擦部材。
  3. 　前記人造鉱物繊維がロックウールである、請求項２に記載の摩擦部材。
  4. 　前記天然鉱物繊維がバサルト繊維である、請求項２に記載の摩擦部材。
  5. 　前記摩擦材における前記繊維長４００μｍ以上の無機繊維の含有量が１質量％以上である、請求項１～４のいずれか１項に記載の摩擦部材。
  6. 　前記摩擦材が、さらに、有機充填材、無機充填材、前記無機繊維以外の繊維基材及び結合材からなる群から選択される少なくとも１種を含有する、請求項１～５のいずれか１項に記載の摩擦部材。
  7. 　回生ブレーキシステム用である、請求項１～６のいずれか１項に記載の摩擦部材。
  8. 　請求項１～７のいずれか１項に記載の摩擦部材を搭載した車両。
  9. 　回生ブレーキシステムを搭載した電気自動車又はハイブリッド自動車である、請求項８に記載の車両。
  10. 　銅を含有しないか、又は含有していても銅の含有量は銅元素として０．５質量％未満の摩擦材組成物であって、且つ、繊維長４００μｍ以上の無機繊維を含有する摩擦材組成物。
  11. 　前記無機繊維が、天然鉱物繊維もしくは人造鉱物繊維であるか、又は、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）及び二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を含有する無機繊維である、請求項１０に記載の摩擦材組成物。
  12. 　前記天然鉱物繊維がバサルト繊維である、請求項１１に記載の摩擦材組成物。
  13. 　前記人造鉱物繊維がロックウールである、請求項１１に記載の摩擦材組成物。
  14. 　前記繊維長４００μｍ以上の無機繊維の含有量が１質量％以上である、請求項１０～１３のいずれか１項に記載の摩擦材組成物。
  15. 　さらに、有機充填材、無機充填材、前記無機繊維以外の繊維基材及び結合材からなる群から選択される少なくとも１種を含有する、請求項１０～１４のいずれか１項に記載の摩擦材組成物。
  16. 　回生ブレーキシステム用である、請求項１０～１５のいずれか１項に記載の摩擦材組成物。
  17. 　請求項１０～１６のいずれか１項に記載の摩擦材組成物を含有してなる摩擦材。
  18. 　回生ブレーキシステム用である、請求項１７に記載の摩擦材。
  19. 　請求項１７又は１８に記載の摩擦材を搭載した車両。
  20. 　回生ブレーキシステムを搭載した電気自動車又はハイブリッド自動車である、請求項１９に記載の車両。
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