(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
摩擦材の配合材料として、アンチモン化合物を含有せず、層状粘土鉱物の層間に金属酸化物粒子を挿入してなる複合材を１〜２０質量％含有し、かつ、前記金属酸化物粒子がチタニア粒子及びアルミナ粒子の少なくともいずれか一方であることを特徴とするノンアスベスト系摩擦材。
【請求項２】
前記複合材の金属酸化物／層状粘土鉱物の質量比率が０．１〜２．０であることを特徴とする請求項１記載のノンアスベスト系摩擦材。
【請求項３】
前記複合材の層状粘土鉱物が合成フッ素雲母であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のノンアスベスト系摩擦材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンチモン化合物を使用しないノンアスベスト系摩擦材に関するものであり、特に産業機械、鉄道車両、荷物車両、乗用車などに用いられるロータ攻撃性を抑え、かつフェード特性が向上した摩擦材に関するものであり、とりわけアンチモン化合物を使用しなくても高温耐摩耗性を確保することができ、しかも高い摩擦係数を保持しつつ、相手材攻撃性を低く抑えた摩擦材に関するものであり、より具体的には前記の用途に使用されるブレーキパッド、ブレーキライニング、クラッチフェーシングに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディスクブレーキやドラムブレーキなどのブレーキ、或いはクラッチなどに使用される摩擦材は、摩擦作用を与え、かつその摩擦性能を調整する摩擦調整材、補強作用をする繊維基材、これらの成分を一体化する結合材などの材料からなっている。そのうちの繊維基材には、金属繊維、無機繊維、有機繊維などの種類があり、それぞれの特徴があり、１種類ではすべての要求を満足することができないので、通常２種類以上のものが組み合わされて使用されている。
【０００３】
一方、摩擦材の摩擦特性を調整する材料としては摩擦調整材及び固体潤滑材があるが、これらにも無機系と有機系とがあり、それぞれの特徴があり、１種類ではすべての要求を満足することができないので、通常２種類以上のものが組み含わせて使用されている。そして、摩擦調整材としては、例えばアルミナやシリカ、マグネシア、ジルコニア等の無機摩擦調整材、合成ゴムやカシュー樹脂等の有機摩擦調整材を、固体潤滑材としては、例えば黒鉛や二硫化モリブデン等を挙げることができる。
【０００４】
また、充填材として、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、金属粉、バーミキュライト、マイカなどが用いられている。
そして、これらの成分を配含してなる摩擦材の相手攻撃性を抑え、耐フェード性、耐摩耗性を改善したノンアスベスト系摩擦材として種々の配合の摩擦材が提案されている。
【０００５】
特許文献１は、自動車などに用いられるブレーキノイズの低減したブレーキ用摩擦材、特にオートマチック車の発進時における低周波異音が発生しないブレーキ用摩擦材として、補強繊維、摩擦調整材、潤滑材及び結合材よりなる摩擦材において、摩擦調整材成分の一部としてゼオライト２〜５質量％、酸化アンチモン０．８〜２質量％及びフッ素系ポリマー０．２〜１質量％を含有するブレーキ用摩擦材を開示している。
【特許文献１】特開２００１−１８１６０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特開２００１−１８１６０７号公報に開示されたブレーキ用摩擦材には、酸化アンチモン配合量が２質量％を超えると耐フェード性が低下するという欠点があった。
しかも、アンチモン化合物は環境保護の観点から制定されたＰＲＴＲ法（特定化学物質の環境への排出量の把握等及び管理の改善の促進の関する法律）の指定物質であることから、アンチモンを含まない高温で潤滑性を有し、摩擦特性を調整できる材料が求められるようになった。
【０００７】
本発明は、このような従来の事情よりなされたものであり、アンチモン化合物を用いた摩擦材よりも環境負荷が小さく、高温の耐摩耗性が優れ、相手攻撃性が低く、高い摩擦係数を保持できるブレーキ用摩擦材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等は、上記の目的を達成するために鋭意研究を続け、合成雲母のような層状粘土鉱物の層間に金属酸化物粒子を挿入してなる複合材を、摩擦材の原材料に摩擦調整材の一部として適量配合することにより、アンチモン化合物を使用しなくても高温での耐摩耗性を確保でき、高い摩擦係数を保持しつつ、相手材攻撃性を低く抑えることができることに着目して、本発明に到達した。
【０００９】
すなわち、本発明は、下記の手段により、上記の課題を解決した。
（１）摩擦材の配合材料として、アンチモン化合物を含有せず、層状粘土鉱物の層間に金属酸化物粒子を挿入してなる複合材を１〜２０質量％含有し、かつ、前記金属酸化物粒子がチタニア粒子及びアルミナ粒子の少なくともいずれか一方であることを特徴とするノンアスベスト系摩擦材。
（２）前記複合材の金属酸化物／層状粘土鉱物の質量比率が０．１〜２．０であることを特徴とする前記（１）記載のノンアスベスト系摩擦材。
（３）前記複合材の層状粘土鉱物が合成フッ素雲母であることを特徴とする前記（１）又は（２）記載のノンアスベスト系摩擦材。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、補強用繊維基材、摩擦調整材、これらの成分を一体化する結合材などの材料からなるノンアスベスト系摩擦材において、摩擦調整材の一部として層状粘土鉱物の層間に金属酸化物粒子を挿入してなる複合材を使用することにより、環境保護の観点から問題となるアンチモン化合物を使用することなしに、３００℃以上の高温摺動時の摩耗量を低減でき、摩擦材の３００℃以上の高温摺動時における摩擦係数を高くし、同時に相手材の摩耗を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
本発明のノンアスベスト系摩擦材においては、摩擦材の原材料を摩擦調整材の一部として、層状粘土鉱物の層間に金属酸化物粒子を挿入してなる複合材を１〜２０質量％配合することにより、ノンアスベスト系の摩擦材の３００℃以上の高温摺動時での摩擦、摩耗性能をアンチモン化合物を使用した摩擦材と同様にすることを特徴とするものである。
【００１２】
配合量が１質量％未満では、余りに少量過ぎて高温での充分な摩擦、摩耗性能を発揮することができない。一方、２０質量％を超えると、それ以上の摩擦、摩耗性能の向上が発揮できなくなり、不経済的になる。それゆえ、適切な含有量としては、１〜２０質量％になる。
【００１３】
本発明において、層状粘土鉱物としては、例えばカオリナイト、スメクタイト、バーミキュライト等のイオン交換能を持つ天然粘土鉱物や人工合成粘土が用いられる。スメクタイトにはモンモリロナイト、サポナイト、ハイデライト、ノントロナイト等が例示される。中でも天然の層状粘土鉱物に比べて品質のバラツキが小さい合成フッ素雲母が、本発明に使用するのに好適なものであり、ナトリウム四ケイ素フッ素雲母（ＮａＭ２．５Ｓｉ４Ｏ１０Ｆ２）が例示される。
【００１４】
また、本発明において、金属酸化物の金属の種類としては、アルミニウムやチタンのように、陽イオン化し得る性質を有するものが好ましい。
そして、複合材の金属酸化物／層状粘土鉱物の重量比は、０．１〜２．０であることが好ましい。
【００１５】
本発明の摩擦材を製造するには、繊維基材、摩擦調整材、潤滑材、充填材、結合材からなる摩擦材用諸原料を配合し、その配合物を通常の製法に従って予備成形し、熱成形することにより製造することができる。上記において、繊維基材としては、例えば芳香族ポリアミド繊維、耐炎化アクリル繊維等の有機繊維や銅繊維、スチール繊維等の金属繊維、チタン酸カリウム繊維やＡｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系セラミック繊維等の無機繊維が挙げられる。無機充填材としては、例えば銅やアルミニウム、亜鉛等の金属粒子、バーミキュライトやマイカ等の鱗片状無機物、硫酸バリウムや炭酸カルシウム等が挙げられる。
【００１６】
結合材としては、例えばフェノール樹脂（ストレートフェノール樹脂、ゴム等による各種変性フェノール樹脂を含む）、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂を挙げることができる。また、摩擦調整材としては、例えばアルミナやシリカ、マグネシア、ジルコニア、酸化クロム等の金属酸化物、合成ゴムやカシュー樹脂等の有機摩擦調整材を、固体潤滑材としては、例えば黒鉛や二酸化モリブデン等を挙げることができる。摩擦材の組成としては、種々の組成割合を採ることができる。すなわち、これらは、製品に要求される摩擦特性、例えば、摩擦係数、耐摩耗性、振動特性、鳴き特性等に応じて、単独でまたは２種以上を組み合わせて配合すればよい。
【実施例】
【００１７】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００１８】
実施例１及び比較例１〜３
＜チタニア粒子挿入複合材＞
（複合材試料の製造）
２リットルの蒸留水に合成フッ素雲母を２０ｇ投入し、室温で２４時間攪拌した。一方で、酢酸８０％水溶液５００ミリリットルにテトライソプロポキシチタンを５６ｇ投入し、５０℃で１時間混合した後、室温まで冷却して合成フッ素雲母分散水溶液に投入した。室温で２時間混合した後、遠心分離にて試料を取り出し、２リットルの蒸留水で水洗、遠心分離をｐＨ５以上になるまで繰り返した。試料を室温で減圧し、７２時間乾燥させた後、５００℃で２時間加熱処理を行い、粉砕処理を経てチタニア粒子を合成フッ素雲母の層間に挿入した複合材料を得た。
上記の手順に従って、合成フッ素雲母の層間にチタニア粒子を４０％挿入した複合材（試料Ａ）が得られた。
（摩擦材試料の調製）
下記第１表に示す配合で摩擦材を試作した。また、複合材試料の代わりに硫化アンチモン、又は雲母を配合した比較材１、比較材２を作製し、別に試料、硫化アンチモン、又は雲母を配合しないものを比較材３として作製した。
【００１９】
【表１】
0005500760.tif 000002
【００２０】
（摩擦試験）
試作した摩擦材を用いて下記第２表に示す条件で摩擦試験を行った。
（試験結果）
実施例１及び比較例１〜３の試験結果を下記第３表に示す。
実施例１の４００℃摩耗試験における摩耗量は、アンチモン化合物を使用した比較例１と同等であることから本発明の効果が確認された。
【００２１】
【表２】
0005500760.tif 000003
【００２２】
【表３】
0005500760.tif 000004
【００２３】
実施例２及び比較例４
＜アルミナ粒子挿入複合材＞
（複合材試料の製造）
塩化アルミニウムの水和物２４ｇを蒸留水５００ミリリットルに溶解し、撹拌した。その溶液に水酸化ナトリウム１０ｇを蒸留水２５００ｇに溶解した水溶液を５０ミリリットル／ｍｉｎで滴下した。滴下後に９５℃で還流を４８時間行い、合成フッ素雲母を２０ｇ加えて室温で３時間撹拌した。遠心分離機で水洗いを行い。８０℃で２時間乾燥処理を行った。
さらに４００℃の加熱炉で２時間加熱処理を行い、粉砕処理を経てアルミナ粒子を雲母の層間に挿入した複合材（試料Ｂ）を得た。
（摩擦材試料の調製）
上記のように合成した複合材を用いて第４表に示す配合にてテストピースを成形し、摩擦特性の評価を次に行った。これとともに、複合材（試料Ｂ）を配合しない摩擦材を作製し、これを比較例４とした。
【００２４】
【表４】
0005500760.tif 000005
【００２５】
（摩耗試験）
第４表の配合で成形したテストピースの摩耗試験を行なった。
摩耗試験は制動初速度５０ｋｍ／ｈ、制動回数２００回、制動ブレーキ温度１００℃、及び４００℃の条件で、摩擦材の摩耗量（ｍｍ）とディスクロータの摩耗量（ｇ）を測定した。
（試験結果）
結果を下記第５表に示す。
【００２６】
【表５】
0005500760.tif 000006
【００２７】
第５表に示した摩耗試験結果から明らかな如く、実施例２の摩擦材は比較例４の摩擦材に比較して、４００℃での摩擦係数が高く、しかもロータ摩耗量が少ないことから、本発明の層状粘土鉱物の層間に金属酸化物粒子を挿入してなる複合材を、摩擦調整材の一部に使用することの優れた効果が確認された。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明のノンアスベスト系摩擦材は、合成雲母のような層状粘土鉱物の層間に金属酸化物粒子を挿入してなる複合材を、摩擦材の原材料に摩擦調整材の一部として適量配合することにより、アンチモン化合物を使用しなくても高温での耐摩耗性を確保でき、高い摩擦係数を保持しつつ、相手材攻撃性を低く抑えることができるので、特に産業機械、鉄道車両、荷物車両、乗用車などの摩擦材、より具体的には前記の用途に使用されるブレーキパッド、ブレーキライニング、クラッチフェーシングに特に有用なものである。