(57)【要約】【課題】銅、アンチモン等の環境負荷の高い金属材料を用いることなく、軽負荷・高負荷制動でも適正量のＴＦを形成することができ、適正量のＴＦにより安定した摩擦係数を発現する摩擦材組成物を提供すること。【解決手段】自動二輪車および自動四輪車用の摩擦材組成物であり、繊維基材、無機充填材、有機充填材および結合材を含有し、銅量が０．５質量％以下であり、アンチモンを含有せず、かつ潤滑材として鱗状黒鉛を摩擦材組成物に対して０．１〜１質量％含有する摩擦材組成物とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動二輪車および自動四輪車用の摩擦材組成物であり、
繊維基材、無機充填材、有機充填材および結合材を含有し、摩擦材組成物中の銅量が０．５質量％以下であり、アンチモンを含有せず、かつ潤滑材として鱗状黒鉛を摩擦材組成物に対して０．１〜１質量％含有する摩擦材組成物。
【請求項２】
前記鱗状黒鉛を含む炭素質潤滑材を、摩擦材組成物に対し１〜８質量％を含有する請求項１に記載の摩擦材組成物。
【請求項３】
研削材として珪酸ジルコニウム、酸化ジルコニウムおよび酸化マグネシウムのうちの少なくとも１種を、摩擦材組成物に対して１０〜３０質量％含有する請求項１または２に記載の摩擦材組成物。
【請求項４】
チタン酸塩を摩擦材組成物に対し１５〜２８質量％含有する請求項１〜３のいずれかに記載の摩擦材組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動二輪車および自動四輪車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等の摩擦材に適した摩擦材組成物、該摩擦材組成物を用いた摩擦材および摩擦部材に関するものであり、特に、アスベストを含有しない摩擦材組成物、いわゆるノンアスベスト摩擦材の摩擦材組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動二輪車および自動四輪車には、制動のためにディスクブレーキパッドおよびブレーキライニング等の摩擦材が使用されている。ディスクブレーキパッドおよびブレーキライニング等の摩擦材は、相手材となるディスクロータおよびブレーキドラム等と摩擦することによって制動の役割を果たす。そのため摩擦材には、使用条件に応じた適切な摩擦係数（効き特性）が求められるだけでなく、通常の制動状態および高温高圧下の制動状態（フェード状態）における摩擦係数の安定性、低周波から高周波までの幅広い周波数帯でのブレーキ鳴きが発生しにくいこと（鳴き特性）、摩擦材の寿命が長いこと（耐摩耗性）等が要求される。
【０００３】
摩擦材は金属と無機充填材を焼結した焼結材と、繊維基材、有機充填材、無機充填材を結合材で結合したレジンモールド材に大別されるが、自動二輪車および自動四輪車用の摩擦材は、主にレジンモールド材が用いられる。自動二輪車および自動四輪車用のレジンモールド材は、繊維基材としてスチール繊維を３０〜６０質量％含有するセミメタリック材と、スチール繊維を３０質量％未満含有するロースチール材と、スチール繊維を含有しないＮＡО（Non-Asbestos Organic）材に大別される。ただし、スチール繊維を微量に含有する摩擦材もＮＡО材に分類されることもある。
【０００４】
このような自動二輪車および自動四輪車用の摩擦材は、環境問題からアスベストを含有しない、いわゆるノンアスベスト摩擦材が主流となっている。また、自動二輪車および自動四輪車用の摩擦材には、結合材、繊維基材、金属粉、無機充填材、有機充填材等が含まれ、前記特性を発現させるために、それぞれの成分が１種単独でまたは２種以上を組み合わせて用いられる。繊維基材としては、有機繊維、金属繊維、無機繊維等が用いられており、特に、耐摩耗性、熱履歴を受けた後の摩擦係数の安定性、耐クラック性等を向上させるために、金属繊維として、銅、銅合金等の繊維が多量に使用されている。
【０００５】
しかしながら、近年、これら銅および銅合金を含有する摩擦材を用いると、制動により発生する摩耗粉が銅を多量に含むため、それが河川、湖、海洋等を汚染する虞があることが指摘されており、自動四輪車用の摩擦材における銅成分の使用量を制限する法律が、米国のカリフォルニアおよびワシントンを中心に既に施行されている。このため、自動四輪車用の摩擦材においては、銅を含有しない、あるいは銅の含有量が少ない摩擦材の開発が急務となっている。
【０００６】
このような動きの中、銅を含有しない、あるいは銅の含有量が少ない摩擦材（ＮＡＯ材）に関していくつかの特許（特許文献１、２等）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１３８２７３号公報
【特許文献２】特開２０１５−００４０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
銅および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、湖および海洋汚染等の虞があることが指摘されているため、使用を制限する動きが高まっているが、これまで開発されてきた銅および銅合金の含有量が少ない摩擦材では、高温での摩擦係数の安定性（耐フェード特性）、とりわけ高温履歴前後（フェード走行する前後）の各制動においての摩擦係数安定性を保つことは困難であった。
【０００９】
繊維基材、有機充填材、無機充填材を結合材で結合したＮＡО材は、ディスクロータ表面に摩擦材組成物が移着したトランスファフィルム（ＴＦ）を形成するが、このＴＦの発現状態が摩擦係数の高低および安定化に寄与するとともに、摩耗状態・低周波異音発生に寄与する。このため、ＮＡＯ材の機能発現において、適正量のＴＦ形成が極めて重要である。
【００１０】
ＴＦを構成する摩擦材中の重要な成分として、銅が挙げられる。銅は粉末、繊維の状態で摩擦材に用いられるが、延性、展性が高く、制動によって摩擦材表面、およびディスクロータ表面に伸びてＴＦを形成する。しかしながら、銅を含有しない、あるいは銅の含有量が少ない摩擦材については、このような作用を有さず、ＴＦが形成され難いものとなる。
【００１１】
銅以外のＴＦ形成を担う成分としては、各種有機物およびチタン酸塩、炭素質潤滑材等が挙げられる。フェノール樹脂、ゴム成分、およびカシューダスト等の有機物は、ブレーキ時に発生する熱によって液状分解物となってディスクロータ表面にＴＦを形成する。また、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に代表されるチタン酸塩は、制動によって摩擦界面に延び、ＴＦの成分となる。炭素質潤滑材についても、高温・高圧制動下においてディスクロータおよびディスクパッドの両界面に保護膜を形成し、摩擦係数の調整を担っている。
【００１２】
しかしながら、銅は広い温度・圧力域（低温から高温、低圧から高圧）で凝着し、ＴＦ形成を発現するのに対し、有機物・ゴム・炭素質潤滑材のＴＦ形成は発現する温度・圧力域が異なるため、銅を含有しない摩擦材においては、ＴＦ形成の状態を常に一定に保つ、すなわち摩擦係数を安定にすることは難しいとされてきた。
【００１３】
近年では、自動四輪車市場では回生協調ブレーキの普及が進んでいる。回生協調ブレーキでは制動が電子制御されるため、摩擦材の摩擦係数が安定していないとドライバーが想定した以上の制動力が発生して急ブレーキになってしまうことがある。逆に、ドライバーが求める制動力が得られず制動距離が伸びてしまうこともあり、快適なドライビングが損なわれるだけでなく、最悪の場合、事故の原因ともなり得る。それは急ブレーキ条件および降坂（ダウンヒル）でのフェード（熱履歴）条件をパッドが受けた直後の制動等で起こりやすい。回生協調ブレーキの中でも、北米・欧州市場カーメーカー等では、回生モードを市場走行と登坂降坂モードで分ける動きもあり、フリクションブレーキでの制動は山間から市街走行まで回生ブレーキに頼ることなく車両の制動を担う範囲が広く、摩擦係数の安定性が第一に求められる。
【００１４】
これらのことから、本発明の摩擦材組成物は、繊維基材、有機充填材、無機充填材を結合材で結合したＮＡＯ材の摩擦材組成物において、銅、アンチモン等の環境負荷の高い金属材料を用いることなく、軽負荷・高負荷制動でも適正量のＴＦを形成することができ、適正量のＴＦにより安定した摩擦係数を発現する自動二輪車および自動四輪車用の摩擦材組成物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】
【００１５】
本発明の摩擦材組成物は、自動二輪車および自動四輪車用の摩擦材組成物であり、繊維基材、無機充填材、有機充填材および結合材を含有し、摩擦材組成物中の銅量が０．５質量％以下であり、アンチモンを含有せず、かつ潤滑材として鱗状黒鉛を摩擦材組成物に対し０．１〜１質量％含有するものである。
【００１６】
本発明の摩擦材組成物は、前記鱗状黒鉛を含む炭素質潤滑材を、摩擦材組成物に対し１〜８質量％を含有することが好ましい。また、研削材として珪酸ジルコニウム、酸化ジルコニウムおよび酸化マグネシウムのうちの少なくとも１種を、摩擦材組成物に対して１０〜３０質量％含有することが好ましく、チタン酸塩を摩擦材組成物に対し１５〜２８質量％含有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の摩擦材組成物によれば、自動二輪車および自動四輪車用のディスクブレーキパッドおよびブレーキライニング等の摩擦材に用いた際に、環境有害性、および人体有害性が低い組成としつつ、低温・低負荷の制動時から高温・高負荷の制動時まで幅広く安定したＴＦを形成し、安定した摩擦係数を発現する摩擦材を与える摩擦材組成物を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の摩擦材組成物について詳述する。なお、本発明の摩擦材組成物は、アスベストを含有しない摩擦材組成物、いわゆるノンアスベスト摩擦材組成物である。
【００１９】
[摩擦材組成物] 
本実施形態の摩擦材組成物は、元素としての銅を含まない、または銅の含有量が０．５質量％を超えないものである。このため、制動時に生成する摩耗粉中に銅を含まない、または極微量であるため、河川および湖を汚染する虞がないものである。銅は、繊維状、粉末状等の銅、銅合金および銅化合物に含まれる銅元素であり、銅の含有量は、全摩擦材組成物中における銅元素の含有量を示す。なお、環境への影響の観点から、銅は含まないことが好ましい。
【００２０】
また、本発明の摩擦材組成物はアンチモンを含有しない。アンチモンは、例えば、摩擦材の潤滑性を改良する目的で、三流化アンチモン等の形態で摩擦材組成物に含有されるが、環境への影響の可能性が指摘されるものであり、本発明の摩擦材組成物においては、このような虞が指摘されるアンチモンを含まないことから、環境への影響が著しく低いものである。
【００２１】
［鱗状（塊状）黒鉛（無機充填材）］
本発明の摩擦材組成物は、炭素質潤滑材として天然の鱗状（塊状）黒鉛を含有する。天然黒鉛である鱗状（塊状）黒鉛は、岩石中１０％程度の鱗片状黒鉛に対し、９５％程度の鉱脈の状態で産出される。粒子は塊状であるためアスペクト比が小さく、一般的に鱗片状黒鉛・土状（非結晶）黒鉛等、他種の天然黒鉛と比較し結晶化度が高く厚みがあることから、潤滑特性が著しく高い特徴を有する。このような理由により、鱗状（塊状）黒鉛を摩擦材組成物に含有させることにより、三流化アンチモン等の環境負荷の高い物質を使用せずとも、摩擦材に高い潤滑特性を付与することができる。ただし、鱗状（塊状）黒鉛は、その高潤滑能により、添加量が多すぎると潤滑過多となり、制動条件に関わらず摩擦係数が著しく低下するため、摩擦材組成物への適用に際しては、その適切な添加量が大変重要になる。この観点から、鱗状黒鉛の含有量は、摩擦材組成物に対し０．１質量％〜１．５質量％とする。鱗状黒鉛の含有量は、摩擦材組成物に対し０．１質量％〜１．０質量％であることが好ましく、０．２質量％〜０．７質量％であることがより好ましい。
【００２２】
［炭素質潤滑材（無機充填材）］
本発明の摩擦材組成物においては、上記の鱗状黒鉛に加えて、天然黒鉛・人造黒鉛・石油コークス等の炭素質潤滑材を組み合わせて使用することができる。これらの炭素質潤滑材は、高温時での摩擦係数の跳ね上がりを抑制する作用、ディスクパッド表面・ディスクロータ表面に保護膜を形成することにより耐摩耗性を上げる作用を有する。このため、炭素質潤滑材として、天然黒鉛・人造黒鉛・石油コークス等を単独でまたは２種類以上を組み合わせて使用することができる。なお、炭素質潤滑材も、鱗状黒鉛ほどではないが摩擦材に潤滑性を付与することから、上記の鱗状黒鉛に炭素質潤滑材を組み合わせて使用する場合、鱗状黒鉛を含めて炭素質潤滑材の総含有量を摩擦材組成物に対し１〜８質量％とすることが好ましく、２〜８質量％とすることがより好ましい。
【００２３】
［チタン酸塩（無機充填材）］
本発明の摩擦材組成物は無機充填材を含有する。無機充填材は、摩擦材の耐熱性の悪化を避けるために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、無機充填材としてはチタン酸塩を含有する。チタン酸塩は、上記のように制動によって摩擦界面に延び、ＴＦの成分となる作用を有する。
【００２４】
上記チタン酸塩の含有量は、摩擦材組成物に対し１５〜２８質量％であることが好ましい。チタン酸塩の含有量を１５質量％以上とすることで摩擦係数の安定性が向上し、２８質量％以下とすることで、極端な気孔率上昇を避けることができる。気孔率が極端に上昇してしまうと、摩擦材の機械強度が低下するだけでなく、吸湿による摩擦係数の安定性低下、および摩擦材と相手が錆で固着する危険性が高まる。また、チタン酸塩としては、８チタン酸カリウム、６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等を用いることができる。また、本実施形態の摩擦材組成物に用いることができるチタン酸塩は、極端な特性の悪化を招かない限りであれば、粒度、形状等の制約を受けるものではない。例えば、形状としては針状、板状、粒状、アメーバ状等であっても問題ない。
【００２５】
上記チタン酸塩のメジアン径は、１０〜５０μｍであることが好ましく、１５〜４５μｍであることがより好ましい。このメジアン径範囲であれば、２種以上のチタン酸塩を併用しても問題ない。
【００２６】
［珪酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム、および酸化マグネシウム（無機充填材）］
また、本発明の摩擦材組成物は、無機充填材として上記チタン酸塩の他に、珪酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム、および酸化マグネシウムのうち少なくとも１種類を含有することが好ましい。珪酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム、および酸化マグネシウムは研削材として作用し、珪酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム、および酸化マグネシウムの含有量を摩擦材組成物に対し合計で１１質量％以上とすることで、相手材であるディスクロータへの攻撃性が適切に付与され、新品時のブレーキロータ表面に残る製造時の研磨溝が研磨され、ＴＦが定着し易い面を形成することができる。一方、珪酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム、および酸化マグネシウムの含有量が過多となると、相手材であるディスクロータへの攻撃性が過大となりディスクロータの摩耗を引き起こすとともに、摩擦材の強度の低下が著しくなるほか、摩擦時に脱落した研削材が研磨粉として作用して摩擦材の摩耗量が増大することとなる。このため、珪酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム、および酸化マグネシウムの含有量を摩擦材組成物に対し３０質量％以下とすることでこれらの不具合を解する。なお、珪酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム、および酸化マグネシウムの含有量は、上記のとおり、摩擦材組成物に対し合計で１０〜３０質量％とすることが好ましいが、１０〜２５質量％であることがより好ましく、１０〜２２質量％であることがさらに好ましい。
【００２７】
上記の珪酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム、および酸化マグネシウムのメジアン径は、０．５〜３０μｍであることが好ましく、０．５〜２０μｍであることがより好ましく、０．５〜１５μｍであることがさらに好ましい。珪酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム、および酸化マグネシウムのメジアン径を０．５μｍ以上とすることで良好な摩擦係数、ディスクロータへの攻撃性が発現し、３０μｍ以下とすることで摩擦界面での分散性を高め、摩擦係数を安定化できるだけでなく、相手材への攻撃性が極端に高くなることを回避できる。
【００２８】
なお、上記珪酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム、および酸化マグネシウムのメジアン径は、レーザー回折粒度分布測定等の方法を用いて測定することができる。例えば、レーザー回折／散乱式粒子径分布測定装置、商品名：ＬＡ・９２０（株式会社堀場製作所製）で測定することができる。また、本発明の効果を損なわない程度であれば、本実施形態のチタン酸塩、珪酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム、および酸化マグネシウムに、通常、摩擦材に用いられる無機充填材を組み合わせて用いることができる。
【００２９】
［その他の無機充填材］
前記のチタン酸塩、珪酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム、および酸化マグネシウム以外の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、硫化ビスマス、硫化亜鉛、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、ドロマイト、コークス、黒鉛、マイカ、酸化鉄、バーミキュライト、硫酸カルシウム、タルク、クレー、ゼオライト、珪酸ジルコニウム、ムライト、クロマイト、酸化チタン、シリカ、γアルミナ等の活性アルミナを用いることができ、これらを単独でまたは２種類以上を組み合わせて使用することができる。
【００３０】
無機充填材の総含有量は、チタン酸塩、珪酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム、および酸化マグネシウムを含め、摩擦材用組成物において２０〜８０質量％であることが好ましく、３０〜８０質量％であることがより好ましく４０〜８０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２０〜８０質量％とすると、耐熱性の悪化を避けることができる。
【００３１】
［カシューダスト（有機充填材）］
本発明の摩擦材組成物は、有機充填材としてカシューダストを含有する。有機充填材は、摩擦材の音振性能および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。カシューダストは低温で分解するため、軽負荷制動時であっても液状分解物となってディスクロータ表面にＴＦを形成できる。カシューダストは、カシューナッツシェルオイルを重合、硬化させたものを粉砕して得られる、通常、摩擦材に用いられるものであればよい。カシューダストの含有量は、摩擦材組成物に対し１〜１０質量％であることが好ましく、１〜８質量％であることがより好ましく、２〜５質量％であることがさらに好ましい。カシューダストの含有量を１〜１０質量％とすることで、摩擦材の弾性率が高くなることによる鳴き等の音振性能の悪化を避けることができ、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。
【００３２】
［その他の有機充填材］
本発明の摩擦材組成物においては、上記のカシューダストの他に、有機充填材としてゴム成分を用いてもよい。ゴム成分としては、例えば、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、これらを単独でまたは２種類以上を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いが、別個に用いてもよい。また、古タイヤを破砕したタイヤゴムを単独または上記のゴムと組み合わせて使用してもよい。
【００３３】
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、１〜１５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による鳴き等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。
【００３４】
［結合材］
本発明の摩擦材組成物は、結合材を含有する。結合材は、摩擦材組成物に含まれる有機充填材および繊維基材等を一体化して、強度を与えるものである。本実施形態の摩擦材組成物に含まれる結合材としては、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、例えば、フェノール樹脂、アクリルゴム変性フェノール樹脂、シリコーンゴム変性フェノール樹脂、カシュー変性フェノール樹脂、エポキシ変性フェノール樹脂、アルキルベンゼン変性フェノール樹脂等の各種変性フェノール樹脂が挙げられ、これらを単独でまたは２種類以上を組み合わせて使用することができる。良好な耐熱性、成形性および摩擦係数を与えることから、フェノール樹脂、アクリルゴム変性フェノール樹脂、シリコーンゴム変性フェノール樹脂、アルキルベンゼン変性フェノール樹脂を用いることが好ましい。
【００３５】
本発明の摩擦材組成物における、結合材の含有量は、５〜２０質量％であることが好ましく、５〜１５質量％であることがより好ましく、５〜１０質量％であることがさらに好ましい。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等の音振性能悪化を抑制できる。
【００３６】
［繊維基材］
本発明の摩擦材組成物は繊維基材を含有する。繊維基材は摩擦材において補強作用を示すものである。繊維基材としては、有機繊維、無機繊維、金属繊維等が挙げられる。
【００３７】
本発明の摩擦材組成物は有機繊維としてアラミド繊維、アクリル繊維、セルロース繊維、フェノール樹脂繊維等を用いることができ、これらを単独でまたは２種類以上を組み合わせて使用することができる。この中でも、耐熱性、補強効果の観点から、アラミド繊維を用いることが好ましい。
【００３８】
無機繊維としては、ウォラストナイト、セラミック繊維、生分解性セラミック繊維、鉱物繊維、炭素繊維、ガラス繊維、チタン酸カリウム繊維、アルミノシリケート繊維等を用いることができ、１種または２種類以上を組み合わせて用いることができるが、人体への有害性の観点から、チタン酸カリウム繊維等を含有しないことが好ましい。
【００３９】
なお、ここでいう鉱物繊維とは、スラグウール等の高炉スラグ、バサルトファイバー等の玄武岩、その他の天然岩石等を主成分として溶融紡糸した人造無機繊維であり、Ａｌ元素を含む天然鉱物であることがより好ましい。具体的には、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＦｅＯ、Ｎａ２Ｏ等が含まれるもの、またはこれら化合物が１種または２種以上含有されるものを鉱物繊維として用いることができ、これらのうちＡｌ元素を含むものがより好ましい。摩擦材組成物中に含まれる鉱物繊維全体の平均繊維長が大きくなるほど摩擦組成物中の各成分との接着強度が低下する傾向があるため、鉱物繊維全体の平均繊維長は５００μｍ以下が好ましく、より好ましくは１００〜４００μｍである。ここで、平均繊維長とは、該当する全ての繊維の長さの平均値を示した数平均繊維長のことをいう。例えば２００μｍの平均繊維長とは、摩擦材組成物原料として用いる鉱物繊維を無作為に５０個選択し、光学顕微鏡で繊維長を測定し、その平均値が２００μｍであることを示す。
【００４０】
本発明で用いられる鉱物繊維は、人体有害性の観点で生体溶解性であることが好ましい。ここでいう生体溶解性の鉱物繊維とは、人体内に取り込まれた場合でも短時間で一部分解され体外に排出される特徴を有する鉱物繊維である。具体的には、化学組成がアルカリ酸化物、アルカリ土類酸化物総量（ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、バリウムの酸化物の総量）が１８質量％以上で、かつ呼吸による短期バイオ永続試験で、２０μｍ以上の繊維の質量半減期が４０日以内または腹膜内試験で過度の発癌性の証拠がないかまたは長期呼吸試験で関連の病原性および腫瘍発生がないことを満たす繊維を示す（ＥＵ指令９７／６９／ＥＣのＮｏｔａ  Ｑ（発癌性適用除外））。このような生体分解性鉱物繊維としては、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＣａＯ−ＭｇＯ−ＦｅＯ−Ｎａ２Ｏ系繊維等が挙げられ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＦｅＯ、Ｎａ２Ｏ等を任意の組み合わせで含有した繊維が挙げられる。市販品としてはLAPINUS FIBERS B.V.製のＲｏｘｕｌシリーズ（「Ｒｏｘｕｌ」は、登録商標。）等が挙げられる。「Ｒｏｘｕｌ」には、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＦｅＯ、Ｎａ２Ｏ等が含まれる。
【００４１】
金属繊維としては鉄繊維、鉄合金繊維、チタン繊維、チタン合金繊維、亜鉛繊維、亜鉛合金繊維、アルミニウム繊維、アルミニウム合金繊維等を用いることができ、１種または２種類以上を組み合わせて用いることができる。ただし、鉄繊維および鉄合金繊維は、鋳鉄製のディスクロータへの攻撃性が高まることから、鉄繊維および鉄合金繊維は用いないことが好ましい。
【００４２】
繊維基材は、摩擦材組成物中に５〜４０質量％含有することが好ましく、５〜３５質量％含有することがより好ましく、６〜３０質量％含有することがさらに好ましい。繊維基材の含有量を５〜４０質量％とすると、効き特性の著しい低下等の弊害を与えることなく、適度な補強効果を摩擦材に付与する効果がある。
【００４３】
［金属粉］
また、本発明の摩擦材組成物には、金属粉を配合することができる。金属粉としては、例えば、鉄粉、鉄合金粉、錫粉、錫合金粉、亜鉛粉、亜鉛合金粉、アルミニウム粉、アルミニウム合金粉等が挙げられ、これらを単独でまたは２種類以上を組み合わせて使用できる。金属粉の含有量は合計で０．５〜５質量％であることが好ましく、０．５〜４質量％であることがより好ましく、１〜４質量％であることがさらに好ましい。金属粉の含有量を合計で０．５質量％以上とすることで、金属粉がディスクロータ表面にＴＦを形成するとともに、新品時ディスクロータの研磨溝を研磨する、あるいは埋めることで、有機充填材、チタン酸塩等、および金属粉によるＴＦが定着し易いディスクロータ面を生成し、軽負荷制動時の摩擦係数が安定する。また、金属粉の合計量を５質量％以下とすることで、過剰な金属間凝着等を抑制し、摩擦材、およびディスクロータの極端な摩耗悪化を避けることができる。ただし、鉄粉および鉄合金粉は、鋳鉄製のディスクロータへの攻撃性が高まることから、鉄粉および鉄合金粉は用いないことが好ましい。
【００４４】
また、本発明の摩擦材組成物に用いることができる金属粉は、極端な特性の悪化を招かない限りであれば、粒度、形状等の制約を受けるものではない。例えば、形状としては一般的なアトマイズ法等で製造された球状であっても、一般的な切削法等で製造された柱状等であっても問題ない。また、金属としての純度は９０％以上であることが好ましいが、金属粉、および摩擦材組成物の長期保管等により金属粉表面が金属酸化物等に変化しても問題ない。
【００４５】
［その他の成分］
また、本発明の摩擦材組成物は、前記の材料以外に、必要に応じてその他の材料を配合することができる。
【００４６】
［摩擦材および摩擦部材］
本発明の摩擦材組成物は、自動二輪車および自動四輪車用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または本実施形態の摩擦材組成物を目的形状に成形、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。
【００４７】
本発明の摩擦材組成物は、摩擦面となる摩擦部材そのものとして用いて摩擦材を得ることができる。それを用いた摩擦材としては、例えば、下記の構成等が挙げられる。
（１）摩擦部材のみの構成
（２）裏金と、該裏金の上に形成させ、摩擦面となる本発明の摩擦材組成物からなる摩擦部材とを有する構成
（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、等が挙げられる。
【００４８】
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、金属または繊維強化プラスチック等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。プライマー層および接着層としては、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。
【００４９】
本発明の摩擦材組成物は、一般に使用されている方法を用いて摩擦材を製造することができ、本発明の摩擦材組成物を加熱加圧成形して製造することができる。詳細には、例えば、本実施形態の摩擦材組成物をレーディゲミキサー（「レーディゲ」は、登録商標。）、加圧ニーダー、アイリッヒミキサー（「アイリッヒ」は、登録商標。）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２０〜６０ＭＰａ、成形時間２〜１０分間の条件で成形し、得られた成形物を１５０〜２５０℃で２〜１０時間熱処理することにより本実施形態の摩擦材を得ることができる。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。
【００５０】
本発明の摩擦材組成物は、摩擦係数の安定性および高温での耐摩耗性等に優れるため、ディスクブレーキパッドおよびブレーキライニング等の摩擦部材の「上張り材」として有用であり、さらに摩擦部材の「下張り材」として成形して用いることもできる。なお、「上張り材」とは、摩擦部材の摩擦面となる摩擦材であり、「下張り材」とは、摩擦部材の摩擦面となる摩擦材と裏金との間に介在する、摩擦材と裏金との接着部付近の剪断強度、耐クラック性向上を目的とした層のことである。
【実施例】
【００５１】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。本発明は何らこれらに限定されるものではない。
【００５２】
［ディスクブレーキパッドの作製］
表１に示す配合比率にしたがって材料を配合し、実施例１〜５および比較例１〜２の摩擦材組成物を得た。
【００５３】
この摩擦材組成物をレーディゲミキサー（株式会社マツボー製、商品名：レーディゲミキサーＭ２０）で混合し、この混合物を成形プレス（森田油圧株式会社製）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５０ＭＰａ、成形時間５分間の条件で成形プレス（森田油圧株式会社製）を用いて、須川工業株式会社製の裏金（鉄製）とともに加熱加圧成形し、得られた成形品を２１０℃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、ディスクブレーキパッド（摩擦材の厚さ９．５ｍｍ、摩擦材投影面積４０ｃｍ２）を得た。
【００５４】
なお、実施例およ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］
・樹脂Ａ（フェノール樹脂）：日立化成株式会社製ＰＲ１９５０Ｗ
・樹脂Ｂ（フェノール樹脂）：
［有機充填材］
・カシューダスト：東北化工株式会社製ＦＦ−１０５６
・ゴム成分Ａ（タイヤゴム粉）：株式会社カークエスト製粉末ＴＰＡ
・ゴム成分Ｂ（液状ポリイソプレンゴム）：株式会社クラレ製ＬＩＲ３０
［炭素質潤滑材（無機充填材）］
・鱗状黒鉛：日本黒鉛工業株式会社製Ｆ＃１５
・鱗片状黒鉛Ａ：Timcal社製Ｔ１５０−６００
・鱗片状黒鉛Ｂ：Timcal社製Ｔ１５
・コークス：中越黒鉛工業所株式会社製  ＫＣ−２００
［無機充填材］
・チタン酸塩Ａ（８チタン酸カリウム）：
・チタン酸塩Ｂ（６チタン酸カリウム）：
・研削材Ａ（珪酸ジルコニウム）：第一稀元素化学工業株式会社製ＭＺ１０００Ｂ
・研削材Ｂ（酸化ジルコニウム）：ＵＣＭ社製Ｚ９９（３−５）
・マイカ：Imerys社製マイカ２００Ｓ
・水酸化カルシウム：秩父石灰工業株式会社製ＳＡ１４９
・硫酸バリウム：竹原化学工業株式会社製バライトＡ−２００
[繊維基材]
・アラミド繊維（有機繊維）：Dupont社製ケブラー１Ｆ１７１０
・鉱物繊維（無機繊維）：Lapinas Fibers社製ＲＢ２２０ＥＬＳ
・銅繊維：日本スチールウール株式会社製ＣＣＷ２０８
【００５５】
一般的に、銅を含有する摩擦材はフェード制動の前後でも、同車速・減速度時の摩擦係数の変化が少ないが、銅を含有しない摩擦材ではフェード制動の前後で同車速・減速度時の摩擦係数の変化が大きい。また、銅を含有する摩擦材、銅を含有しない摩擦材にかかわらず、減速度別に摩擦係数が安定しないケースが多い。このため実施例においては、フェード制動の前後における同車速・減速度時の摩擦係数の変化を元素度別に調査することとした。
【００５６】
具体的に本実施例では、前記の方法で作製した実施例１〜６および比較例１および２のディスクブレーキパッドを、ブレーキダイナモ試験機（新日本特機株式会社製）を用いて下記のフェード制動の前後における同車速・減速度時の摩擦係数の変化を元素度別に評価を行った。実験には、一般的なピンスライド式のコレット型キャリパーおよび株式会社ヨシワ製ベンチレーテッドディスクローター（ＦＣ２５０：ねずみ鋳鉄）を用いた。
【００５７】
試験は初期に摺り合わせ制動をかけた後、車速６０ｋｍ/ｈ、減速度１．５〜９．０ｍ／ｓ２の制動をブレーキ開始時のディスクロータ温度５０℃でそれぞれ制動させ摩擦係数を測定した。その後、時間インターバル１０回の連続制動にて高温フェード試験を行い、再度摺り合わせ制動から同車速・減速度の制動を行い摩擦係数を測定した。
ここで、摩擦係数の評価について、減速度別にフェード試験前後の摩擦係数の差を摩擦係数の変化量として求め、摩擦係数の変化量の絶対値が０．０４未満を優秀として「◎」、０．０４〜０．０５を良好として「○」、０．０６以上を不適として「×」として評価した結果を表１に併せて記載した。
【００５８】
【表１】
2018172496.tif 000002
【００５９】
実施例１〜６の摩擦材は、銅を含有する比較例１の摩擦材と同等またはそれ以上の摩擦係数安定性を示した。ここで示す比較例１は、市場実績のある銅を含有する摩擦材である。この比較例１の摩擦材から単純に銅を非含有とした比較例２は減速度が１．５ｍ／ｓ２のときにフェード試験前後における摩擦係数の変化量が大きく不適の評価であるが、実施例１〜６では、銅を含有する比較例１の摩擦材と同等またはそれ以上の摩擦係数の安定性を示している。特に、実施例２〜４の摩擦材は銅を含有する比較例１以上の摩擦係数の安定性を示している。以上より、銅を含有しない摩擦材組成において、鱗状黒鉛を摩擦材組成物に対して０．１質量％〜１．０質量％添加することの効果が確認された。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の摩擦材組成物は従来品と比較して、環境負荷の高い銅を用いなくとも、軽負荷制動でも適正量のＴＦを形成することで安定した摩擦係数を発現するため、一般的な自動二輪車および自動四輪車向けに好適であり、特に回生協調ブレーキ搭載の自動四輪車用ブレーキパッド等の摩擦材および摩擦部材に好適である。