(57)【要約】【課題】銅を含有しない（あるいは銅含有量を低減した）摩擦材において、減衰性が高く、鳴きの発生を抑制するとともに、ブレーキ振動も抑制する。【解決手段】実施形態の摩擦部材は、銅の含有量が０．５ｗｔ％以下の摩擦材であって、含有量が６ｗｔ％以上９ｗｔ％以下のカシューダストと、含有量が５ｗｔ％以上７ｗｔ％以下のアクリルエラストマー分散フェノール樹脂と、含有量が１ｗｔ％以下のゴムと、繊維基材と、無機充填材と、を備え、カシューダストの平均粒径が１００〜４００μｍである。【選択図】図１
2020164630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅の含有量が０．５ｗｔ％以下の摩擦材であって、
含有量が６ｗｔ％以上９ｗｔ％以下のカシューダストと、
含有量が５ｗｔ％以上７ｗｔ％以下のアクリルエラストマー分散フェノール樹脂と、
含有量が１ｗｔ％以下のゴムと、
繊維基材と、
無機充填材と、を備え、
前記カシューダストの平均粒径が１００〜４００μｍである、
摩擦材。
【請求項２】
前記カシューダストの配合量が、７．５ｗｔ％以上である、
請求項１記載の摩擦材。
【請求項３】
前記アクリルエラストマー分散フェノール樹脂の含有量が６ｗｔ％以下である、
請求項１又は請求項２記載の摩擦材。
【請求項４】
前記ゴムの含有量が、０．５ｗｔ％以上である、
請求項１乃至請求項３のいずれか一項記載の摩擦材。
【請求項５】
前記繊維基材は、金属繊維を除く材料で構成されている、
請求項１乃至請求項４記載の摩擦材。
【請求項６】
銅の含有量が０．５ｗｔ％以下の摩擦材用組成物であって、
基材繊維（金属繊維を除く）と、
潤滑剤と、
熱硬化性の結合材と、
含有量が６ｗｔ％以上９ｗｔ％以下のカシューダストと、
含有量が５ｗｔ％以上７ｗｔ％以下のアクリルエラストマー分散フェノール樹脂と、
含有量が１ｗｔ％以下のゴムと、
無機充填材と、を備え、
前記カシューダストの平均粒径が１００〜４００μｍである、
摩擦材用組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦材及び摩擦材組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、河川汚染、海洋汚染あるいは人体への悪影響などの観点から、ブレーキパッドに含まれる素材への環境適合性の要求も厳しくなりつつある。
このため、銅を含有しない（あるいは銅含有量を低減した）ブレーキパッド（摩擦材）の開発が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６―１８８３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ゴムを用いた摩擦材は、減衰性に優れるが、高負荷での制動時には、ゴムの分解温度を超えて使用される可能性が有り、ゴムの分解温度を超える熱履歴を与えてしまった場合には、性能を維持するのが困難になるおそれがあった。
また、減衰性は、ブレーキの鳴きに対しては有効であるが、ブレーキ振動に対してはあまり有効では無い。ブレーキ振動は主に部分的なブレーキディスクの摩耗や熱成形によるブレーキディスクの肉厚差が発生要因であり、上記肉厚差により摩擦材とブレーキディスクとの間で摩擦力変動が発生し、それが振動へと繋がる。ブレーキディスクの肉厚差発生時の摩擦力変動を抑えるためには、ブレーキ振動に対しては摩擦材の貯蔵弾性率を低減させることが有効である。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、銅を含有しない（あるいは銅含有量を低減した）摩擦材において、減衰性が高く、鳴きの発生を抑制することができるとともに、ブレーキ振動も抑制可能な摩擦材及び摩擦材組成物を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、実施形態の摩擦部材は、銅の含有量が０．５ｗｔ％以下の摩擦材であって、含有量が６ｗｔ％以上９ｗｔ％以下のカシューダストと、含有量が５ｗｔ％以上７ｗｔ％以下のアクリルエラストマー分散フェノール樹脂と、含有量が１ｗｔ％以下のゴムと、繊維基材と、無機充填材と、を備え、カシューダストの平均粒径が１００〜４００μｍである。
上記構成によれば、減衰性が高く、鳴きの発生を抑制することができるとともに、ブレーキ振動も抑制できる。
【０００７】
上記構成において、カシューダストの配合量が、７．５ｗｔ％以上であるようにしてもよい。
この構成によれば、より一層、貯蔵弾性率を小さくして、ブレーキ振動をより抑制できる。
【０００８】
上記構成において、アクリルエラストマー分散フェノール樹脂の含有量が６ｗｔ％以下であるようにしてもよい。
この構成によれば、減衰性が高く、鳴きの発生を抑制することができる。
【０００９】
上記構成において、ゴムの含有量が、０．５ｗｔ％以上であるようにしてもよい。
この構成によれば、減衰性を高く維持でき、鳴きの発生を抑制することができる。
【００１０】
上記構成において、繊維基材は、金属繊維を除く材料で構成されているようにしてもよい。
この構成によれば、容易に貯蔵弾性率を所望の値以下に維持することができる。
【００１１】
実施形態の摩擦材用組成物は、銅の含有量が０．５ｗｔ％以下の摩擦材用組成物であって、基材繊維（金属繊維を除く）と、潤滑剤と、熱硬化性の結合材と、含有量が６ｗｔ％以上９ｗｔ％以下のカシューダストと、含有量が５ｗｔ％以上７ｗｔ％以下のアクリルエラストマー分散フェノール樹脂と、含有量が１ｗｔ％以下のゴムと、無機充填材と、を備え、カシューダストの平均粒径が１００〜４００μｍである。
上記構成によれば、減衰性が高く、鳴きの発生を抑制することができるとともに、ブレーキ振動も抑制できる摩擦材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施例及び比較例の性能評価結果の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に図面を参照して本発明の例示的な実施形態について詳細に説明する。
以下に示される実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果（効果）は、一例である。本発明は、以下の実施形態に開示される構成以外によっても実現可能である。また、本発明によれば、構成によって得られる種々の効果（派生的な効果も含む）のうち少なくとも一つを得ることが可能である。
【００１４】
まず、実施形態の原理について説明する。
摩擦材において、ゴムは損失正接（ｔａｎ  δ）を増大させることが知られている。
しかしながら、２００℃を超える高温域の熱履歴を与えると、不可逆的に分解・劣化が促進され、粘性を失って、かえって損失正接を低下させることが分かっている。
このため、摩擦材においては、ゴムを極力使用しないことが望まれる。
【００１５】
そこで、ゴムの配合量を、１ｗｔ％以下とする場合を考える。
発明者らは、実使用想定温度−２０℃〜３００℃の温度範囲で、ゴムの配合量を１ｗｔ％以下とした場合、損失正接ｔａｎ  δを摩擦材として好ましい値である０．０５以上に維持するためには、潤滑剤としてのカシューダストの配合量を６ｗｔ％以上添加するのが効果的であることを見いだした。
【００１６】
一方、ゴム及びカシューダストの配合量と、成形圧力のみでライニングを成形した場合、損失正接ｔａｎ  δを０．０５以上に維持できるものの、貯蔵弾性率が１ＧＰａを超え、ブレーキディスクの肉厚差が発生した場合に、肉厚差に起因する摩擦力変動が大きくなり、ブレーキ振動を発生させる原因となっていた。
【００１７】
発明者らは、このブレーキディスクの肉厚差の影響を抑制し、すなわち、貯蔵弾性率を１ＧＰａ未満に抑制し、損失正接ｔａｎ  δを０．０５以上に維持するためには、基材繊維として銅又は銅合金からなる金属繊維を用いず、結合材（バインダ）として、アクリルエラストマー分散フェノール樹脂を配合することで、ブレーキパッドのライニングに柔軟性（粘弾性）を持たせ、貯蔵弾性率を１ＧＰａ未満に押さえることができることを見いだした。
【００１８】
ここで、結合材は、含有量が少ないほど貯蔵弾性率が下がり、熱による劣化が抑制されるため、損失正接ｔａｎ  δが大きくなることが分かった。
これらに基づき、鋭利研究した結果、結合材の含有量としては、５ｗｔ％〜７ｗｔ％が望ましいことが分かったが、成形不良によるクラックや、銅又は銅合金からなる金属繊維を用い無いことに起因する強度低下によるクラックが発生する可能性があった。
【００１９】
このクラックの発生源としては、潤滑剤としてカシューダストの周りの隙間が考えられる。
そこで、この隙間を抑制するために、カシューダストの平均粒子径を１００〜４００μｍとし、その配合量を６〜９重量％とし、成形圧力を１０〜２５ＭＰａとしてクラックの発生を抑制した。
【００２０】
この結果、銅を含有しない（あるいは銅含有量を低減した）摩擦材において、−２０℃〜３００℃の実使用温度範囲において、減衰性が高く、鳴きが良好であるとともに、ブレーキディスクの肉厚差が発生した場合でも、摩擦力変動を抑制して、ブレーキ振動を低減できた。
【００２１】
より詳細には、実施形態の好適な摩擦材は、銅の含有量が０．５ｗｔ％以下の摩擦材であって、含有量が６ｗｔ％以上９ｗｔ％以下のカシューダストと、含有量が５ｗｔ％以上７ｗｔ％以下のアクリルエラストマー分散フェノール樹脂と、含有量が１ｗｔ％以下のゴムと、繊維基材と、無機充填材と、を備え、カシューダストの平均粒径が１００〜４００μｍである摩擦材である。
【００２２】
上記構成とした理由は、カシューダストの含有量が６ｗｔ％未満である場合には、所望の損失正接ｔａｎ  δ（例えば、０．０５以上）を得られなくなるからである。また、カシューダストの含有量が９ｗｔ％を超える場合には、所望の強度が得られず、耐久性が低下するからである。
【００２３】
また、カシューダストの平均粒径が１００μｍ未満であると、ライニング内で均一に分散させるのが困難となり、安定した性能が得られないからである。また、カシューダストの平均粒径が４００μｍ超であると、カシューダスト周囲の隙間が大きくなり、クラックが発生する虞があり、所望の強度が得られず、耐久性が低下するからである。
【００２４】
また、アクリルエラストマー分散フェノール樹脂の含有量が５ｗｔ％未満であると、成形不良によるクラックが発生する虞があるとともに、所望の貯蔵弾性率が得られず、ブレーキ振動を抑制できないからである。また、アクリルエラストマー分散フェノール樹脂の含有量が７ｗｔ％を超えると、貯蔵弾性率は大きくなりすぎて、ブレーキフィーリングの低下を招くからである。
【００２５】
次により具体的な摩擦材（ライニング）を含むブレーキパッドの製造方法について説明する。
まず、所定の原料を混合して混合粉（摩擦材組成物）を得る。
【００２６】
ここでいう所定の原料とは、基材繊維、結合材、有機充填材、潤滑剤及び無機充填材等である。
この場合において、基材繊維としては、アラミド繊維、無機繊維等（金属繊維を除く）が挙げられる。
【００２７】
また、結合材としては、熱硬化性樹脂であるフェノール樹脂と、上述したアクリルエラストマー分散フェノール樹脂と、が挙げられる。
【００２８】
有機充填材としては、カシューダスト、ゴム粉が挙げられる。
潤滑剤としては、グラファイト（黒鉛）が挙げられる。
無機充填材としては、チタン酸塩、酸化鉄、酸化ジルコニウム、ケイ酸ジルコニウム、水酸化カルシウム、マイカ、硫酸バリウムが挙げられる。
【００２９】
この場合において、マイカは、劈開性を有し、潤滑剤として機能する。
また、水酸化カルシウム（消石灰）はｐＨ調整材として機能する。
【００３０】
次にブレーキパッドの製造方法について説明する。
まず、所定の原料が十分に混合された後、予備成形工程により予備成形を行う。この予備成形においては、摩擦材の混合体を所定の裏板に載置することが可能な程度の成形を行う。
【００３１】
続いて、予備成形されたライニングを裏板の所定位置に配置した状態で熱成形装置の加圧及び加熱用の型にセットし、第１の温度帯（例えば、２００℃未満）において熱成形を行う。
【００３２】
この熱成形は、原料として加えてある結合材（バインダ）を十分に溶かした後に硬化させ、後段に行われる熱処理においてライニング（あるいはブレーキパッド）の形状を維持するために行われるものであり、所定の型内に裏板を配置した状態で所定の原料を型内に投入し、加圧（成形圧力＝１０〜２５ＭＰａ）及び加熱を行う。
【００３３】
この状態において、裏板及びライニングを備えたブレーキパッドは、変形を抑制するため加圧した状態で、第１の温度帯より高い第２の温度帯（例えば、２００〜２４０℃）において所定時間（例えば、１時間〜２時間）加熱して、ライニングを硬化させる熱処理がなされる。
【００３４】
続いて、熱処理後のブレーキパッドは、所定の仕上げ加工が施され、製品となる。
【００３５】
本実施形態によれば、銅の含有量が０．５ｗｔ％以下の摩擦材であって、含有量が６ｗｔ％以上９ｗｔ％以下のカシューダストと、含有量が５ｗｔ％以上７ｗｔ％以下のアクリルエラストマー分散フェノール樹脂と、含有量が１ｗｔ％以下のゴムと、金属繊維を含まない繊維基材と、無機充填材と、を備え、カシューダストの平均粒径が１００〜４００μｍであるライニング（摩擦材）が得られる。
【００３６】
このライニングによれば、−２０℃〜３００℃の実使用温度範囲において、損失正接ｔａｎ  δが０．０５以上、かつ、加振周波数１〜５０Ｈｚで、−２０℃〜３００℃の実使用温度範囲において、貯蔵弾性率１ＧＰａ未満の特性が得られる。
したがって、本実施形態の摩擦部材によれば、減衰性が高く、鳴きが良好であるとともに、ブレーキディスクの肉厚差が発生した場合でも、摩擦力変動を抑制して、ブレーキ振動を低減可能となる。
【実施例】
【００３７】
次に実施例について詳細に説明する。
図１は、実施例、比較例及び性能評価の説明図である。
［１］実施例
［１．１］第１実施例
まず第１実施例（図１中、実施例１と表す。以下同様）の配合組成について説明する。
実施例の配合組成物としては、大別すると、繊維基材、結合材、エラストマー粉、潤滑剤及び無機充填材が挙げられる。
【００３８】
以下、第１実施例の配合組成について詳細に説明する。
第１実施例においては、繊維基材として、アラミド繊維を５ｗｔ％と、無機繊維を１ｗｔ％と、を配合しており、金属繊維（本例では、銅繊維）は配合されていない。
第１実施例においては、結合材（バインダ）として、フェノール樹脂を２ｗｔ％及びアクリルエラストマー分散フェノール樹脂を５ｗｔ％配合した。
【００３９】
第１実施例においては、有機充填材として、ゴム粉を１ｗｔ％及びカシューダストを６ｗｔ％配合した。この場合において、カシューダストの平均粒径は、１００〜４００μｍとしている。
第１実施例においては、潤滑剤として、グラファイト（黒鉛）を６ｗｔ％配合した。
【００４０】
第１実施例においては、充填材（無機充填材）として、チタン酸塩を２０ｗｔ％、酸化鉄を４ｗｔ％、酸化ジルコニウムを２ｗｔ％、ケイ酸ジルコニウムを１ｗｔ％、水酸化カルシウムを３ｗｔ％及びマイカを１５ｗｔ％配合し、残部に硫酸バリウムを配合して全体で１００ｗｔ％とした。
【００４１】
［１．２］第２実施例
第２実施例の配合組成が第１実施例の配合組成と異なる点は、結合材の配合に関し、アクリルエラストマー分散フェノール樹脂を６ｗｔ％配合した点と、有機充填材に関し、カシューダストを７．５ｗｔ％配合した点と、である。
他の配合組成は第１実施例と同一である。
【００４２】
［１．３］第３実施例
第３実施例の配合組成が第１実施例の配合組成と異なる点は、結合材の配合に関し、アクリルエラストマー分散フェノール樹脂を７ｗｔ％配合した点と、有機充填材に関し、カシューダストを９ｗｔ％配合した点と、である。
他の配合組成は第１実施例と同一である。
【００４３】
［１．４］第４実施例
第４実施例の配合組成が第１実施例の配合組成と異なる点は、結合材の配合に関し、アクリルエラストマー分散フェノール樹脂を７ｗｔ％配合した点である。
他の配合組成は第１実施例と同一である。
【００４４】
［１．５］第５実施例
第５実施例の配合組成が第１実施例の配合組成と異なる点は、有機充填材に関し、カシューダストを９ｗｔ％配合した点である。
他の配合組成は第１実施例と同一である。
【００４５】
［２］比較例
次に比較例について説明する。
比較例の配合組成物としては、実施例の配合組成物と同様に、大別すると、繊維基材、結合材、有機充填材、潤滑剤及び無機充填材が挙げられる。
【００４６】
［２．１］第１比較例
まず第１比較例（図１中、比較例１と表す。以下同様）の配合組成について説明する。
第１比較例の配合組成が上述した第１実施例の配合組成と異なる点は、結合材としてのアクリルエラストマー分散フェノール樹脂を配合していない点、有機充填材に関し、ゴム粉を２ｗｔ％配合した点及びカシューダストを４ｗｔ％配合した点である。
他の配合組成は第１実施例と同一である。
【００４７】
［２．２］第２比較例
第２比較例の配合組成が上述した第１実施例の配合組成と異なる点は、結合材としてのアクリルエラストマー分散フェノール樹脂を配合していない点、有機充填材に関し、ゴム粉を２ｗｔ％配合した点及びカシューダストを５ｗｔ％配合した点である。
他の配合組成は第１実施例と同一である。
【００４８】
［２．３］第３比較例
第３比較例の配合組成が上述した第１実施例の配合組成と異なる点は、結合材としてのアクリルエラストマー分散フェノール樹脂を配合していない点、有機充填材に関し、ゴム粉を２ｗｔ％配合した点、カシューダストを５ｗｔ％配合した点及び潤滑剤に関しグラファイトを３ｗｔ％配合した点である。
他の配合組成は第１実施例と同一である。
【００４９】
［２．４］第４比較例
第４比較例の配合組成が上述した第１実施例の配合組成と異なる点は、有機充填材に関し、ゴム粉を２ｗｔ％配合した点及びカシューダストを４ｗｔ％配合した点である。
他の配合組成は第１実施例と同一である。
【００５０】
［２．５］第５比較例
第５比較例の配合組成が上述した第１実施例の配合組成と異なる点は、有機充填材に関し、カシューダストを４ｗｔ％配合した点である。
他の配合組成は第１実施例と同一である。
【００５１】
［２．６］第６比較例
第７比較例の配合組成が上述した第１実施例の配合組成と異なる点は、有機充填材に関し、ゴム粉を２ｗｔ％配合した点及びカシューダストを５ｗｔ％配合した点である。
他の配合組成は第１実施例と同一である。
【００５２】
［２．７］第７比較例
第７比較例の配合組成が上述した第１実施例の配合組成と異なる点は、基材繊維に関し、同繊維を１１ｗｔ％配合した点と、有機充填材に関し、ゴム粉を２ｗｔ％配合した点及びカシューダストを４ｗｔ％配合した点と、である。
他の配合組成は第１実施例と同一である。
【００５３】
［３］性能評価
次に上記各実施例及び各比較例の性能評価結果について再び図１を参照して説明する。
性能評価としては、損失正接ｔａｎ  δ及び貯蔵弾性率について評価した。
【００５４】
［３．１］損失正接ｔａｎδ
損失正接ｔａｎδに関しては、実使用温度範囲として−２０℃〜３００℃の範囲での最小値（Ｍｉｎ．値）を求めて、評価した。
【００５５】
［３．２］貯蔵弾性率
貯蔵弾性率は、実使用温度範囲として−２０℃〜３００℃の範囲での最大値（Ｍａｘ．値）を求めて、評価した。
【００５６】
［３．３］評価結果
［３．３．１］損失正接ｔａｎδ
図１に示すように、第１実施例〜第５実施例のいずれにおいても、実用上十分である損失正接ｔａｎδ＝０．０５以上を満たす良好な結果が得られた。
したがって、第１実施例〜第５実施例によれば、減衰性が高く、鳴きの発生を抑制することができることが分かった。
【００５７】
これらに対し、第１比較例〜第７比較例のうち、実用上十分である損失正接ｔａｎδ＝０．０５以上を満たすものは、第２比較例のみであり、他の比較例は実用性に乏しいということが分かった。
【００５８】
［３．３．２］貯蔵弾性率
図１に示すように、第１実施例〜第５実施例のいずれにおいても、実用上十分である貯蔵弾性率＝１ＭＰａ未満を満たす良好な結果が得られた。
したがって、第１実施例〜第５実施例によれば、ディスクの肉厚差が発生した場合でも、摩擦力変動を吸収し、ブレーキ振動を抑制することができることが分かった。
これらに対し、第１比較例〜第７比較例のうち、実用上十分である貯蔵弾性率＝１ＭＰａ未満を満たすものは、第４比較例のみであり、他の比較例は実用性に乏しいということが分かった。
【００５９】
［３．３．３］総合評価
以上の説明に基づくと、銅の含有量が０．５ｗｔ％以下の摩擦材であって、含有量が６ｗｔ％以上９ｗｔ％以下のカシューダストと、含有量が５ｗｔ％以上７ｗｔ％以下のアクリルエラストマー分散フェノール樹脂と、含有量が１ｗｔ％以下のゴムと、繊維基材と、無機充填材と、を備え、カシューダストの平均粒径が１００〜４００μｍである摩擦材である第１実施例〜第５実施例によれば、減衰性が高く、鳴きの発生を抑制することができるとともに、ブレーキ振動も抑制できるブレーキパッドとなっていることがわかった。
特に第５実施例によれば、損失正接ｔａｎ  δが十分に大きく、貯蔵弾性率が十分に小さい高性能のブレーキパッドであることが実証された。
【００６０】
［４］実施形態の変形例
以上の説明においては、第１の研削材の種類は、１種類の場合についてのみ説明したが、第２研削材と同様に複数種類を配合するように構成することも可能である。
このような構成を採ることにより、環境条件、制動条件等が変動してもより安定して摩擦係数を維持することが可能となる。
【００６１】
以上の説明においては、ブレーキパッドの用途を限定してはいなかったが、ディスクブレーキとしてフローティング型の他、押圧部材としてのピストンが対向配置され、対向配置されたピストンが一対のブレーキパッド用パッド組立体をディスクロータ（被摩擦材）に押し付ける構成の所謂オポースド型（対向ピストン型）であっても同様に適用が可能である。
【００６２】
以上の説明においては、ディスクブレーキ用のブレーキパッド（ライニング）について説明したが、ブレーキドラム（被摩擦材）に接触されるドラムブレーキのブレーキシューであっても同様に適用が可能である。
【図１】
2020164630.tif 000003