(57)【要約】      （修正有）【課題】優れた摩擦係数、摩擦係数の安定性及び優れた耐摩耗性を発現できる摩擦材組成物、摩擦材組成物を用いた摩擦材及び摩擦部材を提供する。【解決手段】結合材、有機充填材、無機充填材、及び繊維基材を含む摩擦材組成物であり、上記繊維基材として核部と該核部から異なる４軸方向に伸びた針状結晶部とからなるテトラポッド状の無機物を含有する摩擦材組成物。テトラポッド状の無機物のモース硬度が４以上であることは好ましく、無機物としては酸化亜鉛が好ましい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
結合材、有機充填材、無機充填材及び繊維基材を含む摩擦材組成物であり、上記繊維基材として核部と該核部から異なる４軸方向に伸びた針状結晶部とからなるテトラポッド状の無機物を含有する摩擦材組成物。
【請求項２】
前記テトラポッド状の無機物のモース硬度が４以上である請求項１に記載の摩擦材組成物。
【請求項３】
前記テトラポッド状の無機物が酸化亜鉛である請求項１又は２に記載の摩擦材組成物。
【請求項４】
摩擦材組成物中の銅の含有量が、銅元素として５質量％以下である請求項１〜３のいずれかに記載の摩擦材組成物。
【請求項５】
前記テトラポッド状の無機物の含有量が１〜５０質量％である請求項１〜４のいずれかに記載の摩擦材組成物。
【請求項６】
前記テトラポッド状の無機物の針状結晶部の平均短繊維長が５〜５０μｍである請求項１〜５のいずれかに記載の摩擦材組成物。
【請求項７】
前記テトラポッド状の無機物の針状結晶部の平均短繊維径が０．１〜１０μｍである請求項１〜６のいずれかに記載の摩擦材組成物。
【請求項８】
摩擦材組成物中のウィスカー状のチタン酸塩の含有量が１０質量％以下である請求項１〜７に記載の摩擦材組成物。
【請求項９】
請求項１〜８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。
【請求項１０】
請求項１〜８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と裏金とを用いて形成される摩擦部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦材組成物に関する。詳しくは、自動車などの制動に用いられるディスクブレーキパッド、ブレーキライニングなどの摩擦材に適した摩擦材組成物、さらに該摩擦材組成物を用いた摩擦材及び摩擦部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などには、その制動のためにディスクブレーキパッド、ブレーキライニングなどの摩擦材が使用されている。摩擦材は、ディスクローター、ブレーキドラムなどの対面材と摩擦することにより、制動の役割を果たしている。そのため、摩擦材には、良好な摩擦係数、摩擦係数の安定性、良好な耐摩耗性（摩擦材の寿命が長いこと）などが要求される。
【０００３】
摩擦材の成形には、結合材、繊維基材、無機充填材、有機充填材などを含む摩擦材組成物が用いられ、前記特性を発現させるために、一般的に、各成分を１種又は２種以上を組合せた摩擦材組成物が用いられる。摩擦係数を向上させるために、モース硬度の高い（モース硬度約７〜９）硬質の無機充填材（研削材）、例えばアルミナ、ムライトなどを用いる方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。また、近年では、活性炭粒子を用いて摩擦係数を向上させる方法も提案されている（例えば特許文献２参照）。
【０００４】
また、摩擦材には、十分な摩擦係数、耐摩耗性を発現させるために、銅や銅合金などが多量に使用されている。しかし、銅や銅合金を含有する摩擦材は、制動時に生成する摩耗粉に銅を含み、河川、湖、海洋等の汚染などの原因となる可能性が示唆されている。そこで、銅、銅合金などの金属を含まずに、摩擦係数、耐摩耗性、耐ローター摩耗性が良好な摩擦材を提供する目的で、繊維基材、結合材及び摩擦調整成分を含むブレーキ用摩擦材において、重金属や重金属化合物を含有せず、酸化マグネシウムと黒鉛を摩擦材中に４５〜８０体積％含有し、酸化マグネシウムと黒鉛の比を１／１〜４／１とする方法が提案されている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００４／０６９９５４号
【特許文献２】特開２００９−０２９９５４号公報
【特許文献３】特開２００２−１３８２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の摩擦材では、良好な摩擦係数、摩擦係数の安定性及び良好な耐摩耗性を全て満足させる、優れた摩擦材を得ることは困難である。特に、高温時（熱フェード時）、熱履歴後に摩擦係数が変化し、摩擦係数の安定性を発現するのが困難である。摩擦係数の安定性は、ドライバーの要求減速度を得るために重要であり、近年普及が進んでいる協調回生ブレーキなどの制御ブレーキにおいては特に重要な摩擦特性である。
一方、熱フェード時や熱履歴後の摩擦係数の保持を目的として、ウィスカー状のチタン酸塩が一般的に用いられる。ウィスカー状のチタン酸塩は、高温時や高温の熱履歴後の摩擦材の強度を効果的に向上せしめ、摩擦係数を保持する効果がある。しかし、ウィスカー状チタン酸塩は、発癌性の観点で人体有害性が懸念されるため、摩擦材に使用しないことが好ましい。
【０００７】
このような背景を鑑み、本発明は、河川、湖、海洋等の汚染などの原因となる可能性のある銅の含有量が少なく、かつウィスカー状のチタン酸塩の含有量が少ない場合であっても、優れた摩擦係数、摩擦係数の安定性及び優れた耐摩耗性を発現できる摩擦材組成物、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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、繊維基材として核部と該核部から異なる４軸方向に伸びた針状結晶部とからなるテトラポッド（登録商標）状の無機物を含有する摩擦材組成物を用いることで、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成した。すなわち、本発明は下記のとおりである。
【０００９】
＜１＞結合材、有機充填材、無機充填材及び繊維基材を含む摩擦材組成物であり、上記繊維基材として、核部と該核部から異なる４軸方向に伸びた針状結晶部とからなるテトラポッド状の無機物を含有する摩擦材組成物。
＜２＞前記テトラポッド状の無機物のモース硬度が４以上である前記摩擦材組成物。
＜３＞前記テトラポッド状の無機物が酸化亜鉛である前記摩擦材組成物。
＜４＞摩擦材組成物中の銅の含有量が、銅元素として５質量％以下である前記摩擦材組成物。
＜５＞前記テトラポッド状の無機物の含有量が１〜５０質量％である前記摩擦材組成物。
＜６＞前記テトラポッド状の無機物の針状結晶部の平均短繊維長が５〜５０μｍである前記摩擦材組成物。
＜７＞前記テトラポッド状の無機物の針状結晶部の平均短繊維径が０．１〜１０μｍである前記摩擦材組成物。
＜８＞摩擦材組成物中のウィスカー状のチタン酸塩の含有量が１０質量％以下である前記摩擦材組成物。
＜９＞前記摩擦材組成物を成形してなる摩擦材。
＜１０＞前記摩擦材組成物を成形してなる摩擦材と裏金とを用いて形成される摩擦部材。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の摩擦材組成物は、自動車用ディスクブレーキパッドやブレーキライニングなどの摩擦材に用いた際に、銅の含有量が少なく、かつウィスカー状のチタン酸塩の含有量が少ない場合であっても、優れた摩擦係数、摩擦係数の安定性及び優れた耐摩耗性を発現できる摩擦材組成物、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。
さらに本発明によれば、特に、高温時（熱フェード時）、熱履歴後の摩擦係数の変化を抑制し、優れた摩擦係数の安定性を示す、摩擦材組成物、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。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明におけるテトラポッド状を示す概略図である。
【図２】実施例で用いたテトラポッド状の無機物の電子顕微鏡写真である。
【図３】実施例及び比較例における、テトラポッド状の無機物の添加量−熱履歴前と熱フェード時の摩擦係数の差を示したグラフである。
【図４】実施例及び比較例における、テトラポッド状の無機物の添加量−熱履歴前後の摩擦係数の差を示したグラフである。
【図５】実施例及び比較例における、テトラポッド状の無機物の添加量−パッド摩耗量を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の摩擦材組成物、これを用いた摩擦材及び摩擦部材について詳述する。なお、本発明の摩擦材組成物は、ノンアスベスト摩擦材組成物である。
【００１３】
［摩擦材組成物］
本発明の摩擦材組成物は、結合材、有機充填材、無機充填材及び繊維基材を含む摩擦材組成物であり、繊維基材として核部と該核部から異なる４軸方向に伸びた針状結晶部とからなるテトラポッド状の無機物を含有する摩擦材組成物である。
【００１４】
（結合材）
結合材は、摩擦材用組成物に含まれる有機充填材、無機充填材、繊維基材などを一体化し、強度を与えるものである。本発明の摩擦材用組成物に含まれる結合材としては特に制限はなく、通常、摩擦材の結合材として用いられる熱硬化性樹脂を用いることができる。
【００１５】
上記熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂を挙げることができる。なお、フェノール樹脂は、アクリルエラストマー分散フェノール樹脂、シリコーンエラストマー分散フェノール樹脂等の各種エラストマー分散フェノール樹脂、アクリル変性フェノール樹脂、シリコーン変性フェノール樹脂、カシュー変性フェノール樹脂、エポキシ変性フェノール樹脂、アルキルベンゼン変性フェノール樹脂等の各種変性フェノール樹脂などを用いることも可能である。これらは１種又は２種以上を組み合わせて使用することができる。特に、良好な耐熱性、成形性及び摩擦係数を与えることから、フェノール樹脂、アクリル変性フェノール樹脂、シリコーン変性フェノール樹脂及びアルキルベンゼン変性フェノール樹脂を用いることが好ましい。
【００１６】
本発明の摩擦材組成物中における、結合材の含有量は、５〜２０質量％であることが好ましく、５〜１０質量％であることがより好ましい。結合材の含有量を５〜２０質量％の範囲とすることで、摩擦材の強度低下をより抑制でき、また、摩擦材の気孔率が減少し、弾性率が高くなることによる鳴きなどの音振性能悪化をより抑制できる。
【００１７】
（有機充填材）
有機充填材は、摩擦材の音振性能、耐摩耗性などを向上させるための摩擦調整剤として含まれるものである。本発明の摩擦材組成物に用いられる有機充填材としては、上記性能を発揮できるものであれば特に制限はなく、通常、有機充填材として用いられる、カシューダスト、ゴム成分などを用いることができる。
【００１８】
上記カシューダストは、カシューナッツシェルオイルを硬化させたものを粉砕して得られる、通常、摩擦材に用いられるものであればよい。カシューダストの平均粒子径は、分散性の観点から、８５０μｍ以下であることが好ましく、７５０μｍ以下であることがより好ましく、５００μｍ以下であることがさらに好ましい。なお、カシューダストの平均粒子径は、レーザー回折粒度分布測定など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  ＬＡ・９２０（（株）堀場製作所製）で測定することができる。
【００１９】
上記ゴム成分としては、例えば、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）が挙げられ、これらを１種又は２種を以上組み合わせて使用することができる。
また、カシューダストとゴム成分とを併用してもよく、カシューダストをゴム成分で被覆したものを用いてもよい。
【００２０】
本発明の摩擦材組成物中における、有機充填材の含有量は、１〜２０質量％であることが好ましく、１〜１０質量％であることがより好ましく、３〜８質量％であることがさらに好ましい。有機充填材の含有量を１〜２０質量％の範囲とすることで、摩擦材の弾性率が高くなること、及び鳴きなどの音振性能の悪化を避けることができ、また耐熱性の悪化、熱履歴による強度低下を避けることができる。
【００２１】
（無機充填材）
無機充填材は、摩擦材の耐熱性の悪化を避けるための摩擦調整剤として含まれるものである。
本発明の摩擦材組成物においては、通常、摩擦材に用いられる無機充填剤であれば特に制限はない。
【００２２】
上記無機充填材としては、例えば、硫化錫、二硫化モリブデン、硫化鉄、三硫化アンチモン、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、粒状チタン酸カリウム、板状チタン酸カリウム、タルク、クレー、ゼオライト、ケイ酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム、ムライト、クロマイト、酸化チタン、酸化マグネシウム、シリカ、酸化鉄、粒状酸化亜鉛、γ−アルミナ等の活性アルミナ、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、チタン酸カルシウムを用いることができ、これらを１種又は２種以上を組み合わせて使用することができる。これらの中でも、対面材への攻撃性低下の観点から、三硫化アンチモン、酸化カルシウム、硫酸バリウム、コークス、黒鉛、酸化ジルコニウム、粒状酸化亜鉛及び粒状チタン酸カリウムが好ましい。
【００２３】
本発明の摩擦材組成物中における、無機充填材の含有量は、３０〜８０質量％であることが好ましく、４０〜８０質量％であることがより好ましく、６０〜８０質量％であることがさらに好ましい。無機充填材の含有量を３０〜８０質量％の範囲とすることで、耐熱性の悪化を避けることができ、摩擦材のその他成分の含有量バランスの点でも好ましい。
【００２４】
（繊維基材）
繊維基材は摩擦材の機械的強度の向上のために含まれるものである。本発明において用いられる繊維基材としては、無機繊維、金属繊維、有機繊維、炭素系繊維などが挙げられ、これらは１種又は２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００２５】
本発明の摩擦材組成物は、無機繊維として、テトラポッド状の無機物を含有する。ここで、テトラポッド状とは、図１に示したような核部と核部から異なる４軸方向に伸びた針状結晶部からなる形状を指す。
テトラポッド状の無機物を含有することで、耐摩耗性を損なわずに、良好な摩擦係数を示す。また、テトラポッド状の無機物を含有することで、熱フェード時、高温の熱履歴後の摩擦係数が高く、様々な制動条件での摩擦係数の差が小さくなる。つまり摩擦係数の安定性に優れる摩擦材を得ることができる。
さらに、環境への影響から少量であることが望まれる銅や、後述するウィスカー状チタン酸塩の含有量が少ない摩擦材組成物とする場合、テトラポッド状の無機物を含有することで、上述の効果を顕著に発揮する。
【００２６】
テトラポッド状の無機物としては、摩擦係数の観点から、モース硬度が４以上であることが好ましく、耐摩耗性及び対面材攻撃性をより良好とする観点から、モース硬度が６以下であることが好ましい。テトラポッド状の無機物としては、酸化亜鉛が好ましい。テトラポッド状の無機物のうち、酸化亜鉛であるものとしては、市販品で（株）アムテック製パナテトラ（登録商標）が挙げられる。
また、テトラポッド状の無機物は、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とは、酸性条件で可溶であることをいう。酸性条件で可溶であれば、体内に吸引してもマクロファージによる酸性条件により溶解消失し、肺気腫などの発癌性の要因となりにくい。
【００２７】
テトラポッド状の無機物の針状結晶部の平均短繊維長は、摩擦係数の安定性、耐摩耗性をより良好とする観点から、５〜５０μｍであることが好ましく、５〜３０μｍであることがより好ましく、５〜２０μｍであることがさらに好ましい。平均短繊維長とは、図１のａ部分の長さである。
テトラポッド状の無機物の針状結晶部の平均短繊維径は、摩擦係数の安定性、耐摩耗性をより良好とする観点から、０．１〜１０μｍであることが好ましく、０．１〜５μｍであることがより好ましく、０．１〜３μｍであることがさらに好ましい。平均短繊維径とは、図１のｂ部分（針状結晶部の一番太い部分）の長さである。
なお、平均短繊維長（図１のａの長さ）及び平均短繊維径（図１のｂの長さ）は、テトラポッド状の無機物を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、任意の２０個の結晶を選び、その平均の値を、平均短繊維長及び平均短繊維径とすることができる。
【００２８】
本発明の摩擦材組成物中における、テトラポッド状の無機物の含有量は、１〜５０質量％含有することが好ましく、１〜４０質量％含有することがより好ましく、１〜３０質量％含有することがさらに好ましい。１質量％以上とすることで、摩擦材に良好な摩擦係数を付与することができ、また５０質量％以下であることで、気孔率の過大による耐摩耗性の悪化を防ぐことができる。
【００２９】
本発明の摩擦材組成物は、上記テトラポッド状の無機物以外の無機繊維を含有してもよい。無機繊維とは、金属及び金属合金以外の無機物を主成分とする繊維状の材料をいい、耐摩耗性の向上などのために用いられる。無機繊維としては、例えば、セラミック繊維、生体溶解性セラミック繊維、鉱物繊維、ガラス繊維、シリケート繊維、ウィスカー状チタン酸塩を用いることができ、１種又は２種以上を組み合わせて用いることができる。これら、無機繊維の中では、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＦｅＯ、Ｎａ2Ｏなどを任意の組み合わせで含有した生体溶解性を有する鉱物繊維が好ましく、市販品としてはＬＡＰＩＮＵＳ ＦＩＢＥＲＳ Ｂ．Ｖ製のＲｏｘｕｌシリーズなどが挙げられる。
【００３０】
従来の摩擦材には、熱フェード時や、熱履歴後の摩擦係数の変化を抑制する観点から、ウィスカー状のチタン酸カリウムなどのウィスカー状のチタン酸塩が用いられてきたが、環境有害性及び発癌性の観点から、ウィスカー状のチタン酸塩は１０質量％以下であることが好ましく、５質量％以下であることがより好ましく、含有しないこと（含有量０質量％）がさらに好ましい。本発明の摩擦材組成物は、銅の含有量が少なくても又はウィスカー状のチタン酸塩を含有しなくても、優れた摩擦係数、摩擦係数の安定性及び優れた耐摩耗性を発現することができる。
【００３１】
金属繊維とは、金属又は金属合金を主成分とする繊維状の材料をいい、耐クラック性及び耐摩耗性の向上などのために用いられる。以下、銅又は銅合金の繊維と、これ以外の金属繊維に分けて説明する。
本発明の摩擦材組成物に用いられる金属繊維のうち、銅又は銅合金以外の金属繊維としては、通常、摩擦材に用いられるものであれば特に制限はないが、例えば、アルミニウム、鉄、亜鉛、錫、チタン、ニッケル、マグネシウム、シリコンなどの金属単体の繊維、これらの合金形態の繊維が挙げられる。また、鋳鉄繊維などのように金属を主成分とする繊維を用いることもできる。
【００３２】
本発明の摩擦材組成物に用いられる金属繊維のうち、銅又は銅合金の繊維としては、銅繊維、黄銅繊維、青銅繊維などが挙げられ、１種又は２種以上を組み合わせて用いることができる。なお、銅、銅合金などの銅を含む繊維を用いてもよいが、耐環境汚染の観点から、本発明の摩擦材組成物中の銅全体の含有量が、銅元素として５質量％以下であることが好ましく、０．５質量％以下であることがより好ましく、含有しないこと（含有量０質量％）がさらに好ましい。本発明の摩擦材組成物は、銅の含有量が少なくても又は銅を含有しなくても、優れた摩擦係数、摩擦係数の安定性及び優れた耐摩耗性を発現することができる。
【００３３】
有機繊維とは、後述する炭素系繊維以外の有機物を主成分とする繊維状の材料をいい、耐クラック性及び耐摩耗性の向上などのために用いられる。有機繊維としては、例えば、アラミド繊維、セルロース繊維、アクリル繊維、フェノール樹脂繊維を用いることができ、これらを１種又は２種以上を組み合わせて使用することができる。これらの中でも、耐熱性、補強効果の観点から、アラミド繊維が好ましい。
【００３４】
炭素系繊維は、耐クラック性及び耐摩耗性向上のために用いられる。炭素系繊維としては、例えば、耐炎化繊維、ピッチ系炭素繊維、ＰＡＮ系炭素繊維、活性炭繊維を用いることができ、これらを１種又は２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００３５】
本発明の摩擦材組成物における、繊維基材の含有量は、テトラポッド状の無機物も含め、摩擦材組成物において１〜６０質量％であることが好ましく、５〜５５質量％であることがより好ましく、５〜４０質量％であることがさらに好ましく、５〜３０質量％であることが特に好ましい。繊維基材の含有量を１〜６０質量％の範囲とすることで、摩擦材としての最適な気孔率が得られ、鳴き防止ができ、適正な材料強度が得られ、耐摩耗性を発現し、成形性をよくすることができる。
【００３６】
（その他の材料）
本発明の摩擦材組成物は、結合材、有機充填材、無機充填材及び繊維基材以外に、必要に応じてその他の材料を配合することができる。例えば、銅粉、黄銅粉、青銅粉、亜鉛粉などの金属粉末などを配合することができる。しかし、耐環境汚染の観点から、本発明の摩擦材組成物中の銅全体の含有量が、銅元素として５質量％以下であることが好ましく、含有しないこと（含有量０質量％）がより好ましい。
また、耐摩耗性や熱フェード特性向上の観点から、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素系ポリマーなどの有機添加剤を配合することができる。
【００３７】
［摩擦材］
本発明の摩擦材は、上記摩擦材組成物を成形してなり、自動車などのディスクブレーキパッド、ブレーキライニングなどの摩擦材として使用することができる。本発明の摩擦材は優れた摩擦係数、摩擦係数の安定性、耐クラック性、耐摩耗性を示すため、制動時に負荷の大きいディスクブレーキパッドの摩擦材に好適である。
本発明の摩擦材は、本発明の摩擦材組成物を一般に使用されている方法で成形して製造することができ、好ましくは加熱加圧成形して製造される。詳細には、例えば、本発明の摩擦材組成物をレディーゲミキサー、加圧ニーダー、アイリッヒミキサーなどの混合機を用いて均一に混合し、この混合物を成形金型にて予備成形し、得られた予備成形物を成形温度１３０〜１６０℃、成形圧力２０〜５０ＭＰａの条件で２〜１０分間で成形し、得られた成形物を１５０〜２５０℃で２〜１０時間熱処理する。また、さらに、必要に応じて塗装、スコーチ処理、研磨処理を行うことで製造される。
【００３８】
［摩擦部材］
上記摩擦材を用いることにより、該摩擦材を摩擦面となるように形成した摩擦部材を得ることができる。摩擦材を用いて形成することができる摩擦部材としては、例えば、下記の構成などが挙げられる。
（１）摩擦材のみの構成。
（２）裏金と、該裏金の上に摩擦面となる本発明の摩擦材組成物からなる摩擦材とを有する構成。
（３）上記（２）の構成において、裏金と摩擦材との間に、裏金の接着効果を高めるための表面改質を目的としたプライマー層、及び、裏金と摩擦材との接着を目的とした接着層をさらに介在させた構成。
【００３９】
上記裏金は、摩擦部材の機械的強度の向上のために、通常、摩擦部材として用いるものであり、材質としては、金属、繊維強化プラスチックなどを用いることができ、例えば、鉄、ステンレス、無機繊維強化プラスチック、炭素繊維強化プラスチックが挙げられる。プライマー層及び接着層としては、通常、ブレーキシューなどの摩擦部材に用いられるものであればよい。
【００４０】
本発明の摩擦材組成物は、摩擦係数が高く、また摩擦係数の安定性に優れ、耐摩耗性に優れるため、摩擦部材の「上張り材」として有用であるが、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。
【実施例】
【００４１】
本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例によって何ら制限を受けるものではない。
【００４２】
［実施例１〜１１及び比較例１〜４］
（ディスクブレーキパッドの作製）
表１に示す配合比率に従って材料を配合し、実施例１〜１１及び比較例１〜４の摩擦材組成物を得た。この摩擦材組成物をレディーゲミキサー（（株）マツボー社製、商品名：レディーゲミキサーＭ２０）で混合し、この混合物を成形プレス（王子機械工業（株）製）で予備成形し、得られた予備成形物を成形温度１４５℃、成形圧力３０ＭＰａの条件で５分間成形プレス（三起精工（株）製）を用いて日立オートモティブシステムズ（株）製の裏金と共に加熱加圧成形し、得られた成形品を２００℃で４．５時間熱処理し、ロータリー研磨機を用いて研磨し、５００℃のスコーチ処理を行って、実施例１〜１１及び比較例１〜４のディスクブレーキパッド（裏金の厚さ６ｍｍ、摩擦材の厚さ１１ｍｍ、摩擦材投影面積５２ｃｍ2）を作製した。
【００４３】
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とおりである。
（結合材）
・フェノール樹脂：日立化成（株）製（商品名  ＨＰ４９１ＵＰ）
（有機充填剤）
・カシューダスト：東北化工（株）製（商品名  ＦＦ−１０５６）
（無機充填剤）
・硫酸バリウム：堺化学（株）製（商品名ＢＡ）
・粒状チタン酸カリウム：大塚化学製（商品名  テラセスＴＦ−Ｓ）
・黒鉛：ＴＩＭＣＡＬ社製（商品名  ＫＳ７５）
・コークス：ＴＩＭＣＡＬ社製（商品名  ＦＣ２５０−１５００）
・粒状酸化亜鉛：東京化精（株）製（商品名  酸化亜鉛１種）
（繊維基材）
・アラミド繊維（有機繊維）：東レ・デュポン（株）製（商品名  １Ｆ５３８）
・銅繊維（金属繊維）：Ｓｕｎｎｙ Ｍｅｔａｌ社製（商品名  ＳＣＡ−１０７０）
・鉱物繊維（無機繊維）：ＬＡＰＩＮＵＳ ＦＩＢＥＲＳ Ｂ．Ｖ製（商品名  ＲＢ２４０ Ｒｏｘｕｌ １０００、平均繊維長３００μｍ）
・テトラポッド状の無機物：（株）アムテック製（商品名  パナテトラ、成分  酸化亜鉛、モース硬度４、針状結晶部の平均短繊維長７μｍ、針状結晶部の平均短繊維径０．５μｍ（ＳＥＭで観察した画像から任意の２０個を選択し、画像上で計測した短繊維長及び短繊維径の平均値を平均短繊維長及び平均短繊維径とした）、生体溶解性、電子顕微鏡写真  図２）
・ウィスカー状チタン酸カリウム：大塚化学（株）製（商品名  ティスモＤ）
【００４４】
（摩擦係数及び耐摩耗性の評価）
作製した実施例１〜１１及び比較例１〜４のディスクブレーキパッド摩擦係数及び耐摩耗性は、ブレーキダイナモを用い、自動車技術会規格ＪＡＳＯ Ｃ４０６に準拠した摩擦試験により評価した。ブレーキダイナモを用いた摩擦試験は、イナーシャ７ｋｇｆ・ｍ・ｓ2で評価を行った。また、ベンチレーテッドディスクロータ（（株）キリウ製、材質ＦＣ１９０）、一般的なピンスライド式のコレットタイプのキャリパを用いて実施した。結果を表１に示す。
〈摩擦係数〉
・熱履歴前の摩擦係数：
第２効力試験（通常制動時）における摩擦係数の平均値である。
・熱フェード時の摩擦係数：
第１フェードにおける計１０回の制動中で発生する摩擦係数のうち、最も小さくなる値を評価した。
・熱履歴後の摩擦係数：
第３効力試験（熱履歴後）における摩擦係数の平均値である。
〈摩擦係数の安定性〉
・熱履歴前と熱フェード時の摩擦係数の差：
（熱履歴前の摩擦係数）−（熱フェード時の摩擦係数）より算出した。
・熱履歴前後の摩擦係数の差：
（熱履歴前の摩擦係数）−（熱履歴後の摩擦係数）より算出した。
〈耐摩耗性〉
・パッド摩耗量（ｍｍ）：ディスクブレーキパッドにおける、インナーパッド、アウターパッドそれぞれについて試験前後のパッド厚みの差を測定し、平均値を算出した。
【００４５】
また実施例１、２、８〜１１、比較例１及び３の摩擦係数の差及びパッド摩耗量を図３〜５にプロットした。
【００４６】
【表１】
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【００４７】
テトラポッド状の無機物を含有する実施例１〜１１は、摩擦係数及び耐摩耗性に優れ、かつ、熱履歴前後、熱フェード時の摩擦係数の変化が少なく、摩擦係数の安定性に優れる摩擦材を得ることができた。
実施例１〜１１に対し、比較例１のように、テトラポッド状の無機物を含まない場合、摩擦係数の安定性は劣ることが分かった。
また、比較例２のように銅繊維が少ない場合、また比較例３のように銅繊維を含まない場合、摩擦係数の安定性が悪化したり、耐摩耗性が悪化する傾向がある。しかし、テトラポッド状の無機物を用いた場合、実施例３のように銅の含有量が５質量％以下である場合も、実施例４〜１１のように銅を実質的に含まない場合も、摩擦係数及び耐摩耗性に優れ、かつ、摩擦係数の安定性に優れる摩擦材を得ることができた。
また、テトラポッド状の無機物である、テトラポッド状の酸化亜鉛の代わりに、粒状の酸化亜鉛を用いた比較例４では、摩擦係数の安定性を向上することはできなかった。
また、比較例２〜４のように、ウィスカー状のチタン酸カリウムを含まない場合、摩擦係数の安定性が悪化する傾向がある。しかし、実施例７のようにウィスカー状のチタン酸カリウムが１０質量％以下である場合も、また実施例８〜１１のようにウィスカー状のチタン酸カリウムを実質的に含まない場合も、テトラポット状無機物を含有することで実施例７〜１１において、摩擦係数及び耐摩耗性に優れ、かつ摩擦係数の安定性に優れる摩擦材を得ることができた。
以上より、テトラポッド状の無機物を含有する本発明の摩擦材組成物を用いた摩擦材は、摩擦係数、摩擦係数の安定性及び耐摩耗性に優れることは明らかである。
また、図３〜５から分かるように、銅を含有せず、かつ、ウィスカー状のチタン酸塩を含有しない摩擦材組成物を用いた場合は、より摩擦係数の安定性の効果が顕著に発現した。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の摩擦材組成物は、従来品と比較して摩擦係数、摩擦係数の安定性及び耐摩耗性に優れ、さらに本発明の効果は、発癌性に問題のあるウィスカー状チタン酸塩や、環境有害性のある銅の量が少ない組成において特に顕著に発現するため、該摩擦材組成物は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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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