(57)【要約】非石綿系基材繊維として（ｉ）塩基性硫酸マグネシウム繊維と、（ｉｉ）人造ガラス繊維および／またはワラストナイトとを含む非石綿系摩擦材。上記繊維（ｉ）と（ｉｉ）との合計１００重量％中に、塩基性硫酸マグネシウム繊維（ｉ）が２０〜９０重量％の量で、人造ガラス繊維および／またはワラストナイト（ｉｉ）が残部で含まれていることが好ましい。また、上記非石綿系基材繊維１００重量％中に、有機繊維が０．５〜３０重量％の量で含まれていることが好ましい。上記非石綿系基材繊維が、摩擦材１００重量％中に、１０〜６０重量％の量で含まれていることが好ましい。上記本発明によれば、飛散した摩耗粉をヒトが吸引してもヒトへの安全性に優れ、緩衝作用を有する非石綿系摩擦材が提供される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
非石綿系基材繊維として（ｉ）塩基性硫酸マグネシウム繊維と、（ｉｉ）人造ガラス繊維および／またはワラストナイトとを含むことを特徴とする非石綿系摩擦材。
【請求項２】
上記塩基性硫酸マグネシウム繊維（ｉ）と、人造ガラス繊維および／またはワラストナイト（ｉｉ）との合計１００重量％中に、塩基性硫酸マグネシウム繊維（ｉ）が２０〜９０重量％の量で、人造ガラス繊維および／またはワラストナイト（ｉｉ）が８０〜１０重量％の量で含まれていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の非石綿系摩擦材。
【請求項３】
上記非石綿系基材繊維１００重量％中に、有機繊維が０．５〜３０重量％の量で含まれていることを特徴とする請求の範囲第１〜２項の何れかに記載の非石綿系摩擦材。
【請求項４】
上記非石綿系基材繊維が、摩擦材１００重量％中に、１０〜６０重量％の量で含まれていることを特徴とする請求の範囲第１〜３項の何れかに記載の非石綿系摩擦材。
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
本発明は、非石綿系摩擦材に関し、さらに詳しくは、クラッチディスクにおけるフリクションワッシャあるいは洗濯機におけるブレーキシューなどに用いられ、飛散した摩耗粉をヒトが吸引してもヒトへの安全性に優れ、緩衝作用を有する非石綿系摩擦材に関する。
従来技術の問題点
自動車などのクラッチディスク、洗濯機のブレーキ機構などには、摩擦材が、フリクションワッシャあるいはブレーキシューとして用いられている。このような摩擦材は、製造容易であり、高摩擦係数を有するとともに耐摩耗性に優れ、かつクッション性を有し、しかも例えばブレーキホイールに沿って巻きつけても折れないというような柔軟性を有することが望ましい。このような摩擦材は、従来石綿を基材として製造されてきたが、現在は石綿の人体に対する悪影響もあり、石綿の使用は制限されている。
特に自動車などでは、エンジン性能の向上に伴い、過酷な条件下での使用に耐え得るような強度に優れたフリクションワッシャやブレーキシューなどの非石綿系摩擦材が強く求められている。また自動車などの小型化・軽量化に伴いエンジンやモーター周りの小スペース化が進められており、これに伴い摩擦材においても小型軽量で優れた摩擦性能（高摩擦係数）を有するものが求められている。
しかしながら緩衝作用を有する非石綿系摩擦材は、石綿系摩擦材に比べて強度が劣るという問題点がある。
そこで、上記問題点を解決すべく鋭意研究して、本願出願人は、先に、特開平６−２８７３２２号公報にて、非石綿系基材繊維、ゴム材、ゴム配合薬品、フェノール樹脂およびホワイトカーボンを含む非石綿系摩擦材を提案した。また、該公報の［００１４］〜［００１５］欄には、非石綿系基材繊維としては、ガラス繊維、カーボン繊維、スチール繊維、セラミックス繊維、セピオライト、ロックウールなどの無機繊維、芳香族ポリアミド繊維、ノボロイド繊維、レーヨンなどの有機繊維が挙げられ、特に、有機系の芳香族ポリアミド繊維と無機系のセピオライトとを組み合わせて用いると優れた補強効果が得られる旨記載されている。該公報に記載の非石綿系摩擦材は、従来のものに比して、強度、柔軟性、摩擦性能に優れているものであった。
しかしながら、最近、天然鉱物無機繊維の一種であるセピオライト（含水珪酸マグネシウム繊維）には、不純物として石綿の一種であるトレモライトが微量に混入していることが明らかになってきた。
摩擦材は、相手材と摩擦することにより、その機能を発揮するが、その際に摩耗粉が発生する。そのため、セピオライトのように、石綿の一種であるトレモライトが混入していると、その摩耗粉が空気中に飛散し、もしヒトがその摩耗粉を吸引すると健康を害することも僅かであるが考え得る。
発明の目的
本発明は上記のような従来技術に伴う問題点を解決しようとするものであって、飛散した摩耗粉をヒトが吸引してもヒトへの安全性に優れ、しかも従来の摩擦材とほぼ同様の強度、摩擦性能などを有する、非石綿系摩擦材を成形作業性良く形成し、提供することを目的としている。
発明の開示
本発明に係る非石綿系摩擦材は、非石綿系基材繊維として（ｉ）塩基性硫酸マグネシウム繊維と、（ｉｉ）人造ガラス繊維および／またはワラストナイトとを含むことを特徴としている。
本発明においては、上記塩基性硫酸マグネシウム繊維（ｉ）と、人造ガラス繊維および／またはワラストナイト（ｉｉ）との合計１００重量％中に、塩基性硫酸マグネシウム繊維（ｉ）が２０〜９０重量％の量で、人造ガラス繊維および／またはワラストナイト（ｉｉ）が８０〜１０重量％の量で含まれていることが好ましい。
また、本発明においては、上記非石綿系基材繊維１００重量％中に、有機繊維が０．５〜３０重量％の量で含まれていることが好ましい。
また、上記非石綿系基材繊維が、摩擦材１００重量％中に、１０〜６０重量％の量で含まれていることが好ましい。
本発明によれば、飛散した摩耗粉をヒトが吸引してもヒトへの安全性に優れ、しかも従来の摩擦材とほぼ同様の強度、摩擦性能などを有する、非石綿系摩擦材を成形作業性良く形成し、提供することができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の好ましい態様に係る非石綿系摩擦材について具体的に説明する。
本発明に係る非石綿系摩擦材には、非石綿系基材繊維、ゴム材、その他に必要により無機充填剤、摩擦調整剤、熱硬化性樹脂などが含まれ、該非石綿系基材繊維として（ｉ）塩基性硫酸マグネシウム繊維と、（ｉｉ）人造ガラス繊維および／またはワラストナイトとが必須成分として含まれている。
非石綿系基材繊維としては、上記塩基性硫酸マグネシウム繊維（ｉ）と、人造ガラス繊維および／またはワラストナイト（ｉｉ）とを含み、これら繊維（ｉ）と（ｉｉ）の合計１００重量％中に、塩基性硫酸マグネシウム繊維（ｉ）が２０〜９０重量％、好ましくは３０〜８０重量％、特に好ましくは４０〜７０重量％の量で、人造ガラス繊維および／またはワラストナイト（ｉｉ）が残部量、すなわち、８０〜１０重量％、好ましくは７０〜２０重量％、特に好ましくは６０〜３０重量％の量で含まれていることが望ましい。
特に、この塩基性硫酸マグネシウム繊維は、平均繊維長が７〜１０μｍであることが好ましい。また、人造ガラス繊維の繊維長は、１００μｍ以上が好ましく、さらに好ましくは１００〜６５０μｍである。ワラストナイトの繊維長は、１００μｍ以上が好ましく、さらに好ましくは１００〜８００μｍである。
非石綿系基材繊維としては、さらに、芳香族ポリアミド繊維（アラミド繊維）、脂肪族ポリアミド繊維、ノボロイド繊維（フェノール樹脂を繊維化した後、架橋処理し、分子構造を３次元化したもの）、セルロース繊維、レーヨン（ビスコースレーヨン、銅−アンモニアレーヨンなど、セルロースからの再生繊維）などの有機繊維が、上記非石綿系基材繊維１００重量％中に、好ましくは０．５〜３０重量％、さらに好ましくは１．０〜２５重量％、特に好ましくは３．０〜２０重量％の量で含まれていることが望ましい。
また、上記非石綿系基材繊維が、摩擦材１００重量％中に、１０〜６０重量％の量で含まれていることが好ましい。
ゴム材としては、従来より公知のものを広く使用でき、例えば、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ニトリルゴム，ＮＢＲ）クロロプレンゴム（ＣＲ）などのジエン系ゴム、ブチルゴム（ＩＩＲ）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、アクエリルゴム（ＡＣＭ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）などのオレフィン系ゴム、その他シリコーンゴム（Ｑ）、ウレタンゴム（ＡＵ）などを挙げることができる。
無機充填材としては、例えば、酸化亜鉛、クレー、タルク、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、雲母などが挙げられる。
その他の配合可能な成分としては、例えば、摩擦調整剤等が挙げられる。
摩擦調整剤としては、例えば、ホワイトカーボン、カーボンブラック、カシューダスト、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、アルミナ、黒鉛（グラファイト）、二硫化モリブデンなどが挙げられる。
本発明に係る非石綿系摩擦材の製造方法は、基本的には石綿系摩擦材の製造方法と同様であって、従来石綿系摩擦材の製造に用いられていた原料の１つである基材繊維としての石綿を、（ｉ）塩基性硫酸マグネシウム繊維と、（ｉｉ）人造ガラス繊維および／またはワラストナイトとを含む非石綿系基材繊維に代え、そしてゴム材等の結着材、ゴム配合薬品と共に、必要により、熱硬化性樹脂、摩擦調整剤、無機充填剤などを用いればよい。
例えば上記非石綿系基材繊維とホワイトカーボンなどの摩擦調整剤などとを混合し、得られた混合物を結着材、ゴム配合薬品と混練して非石綿系摩擦材用の材料を調製する。次いで、この材料を押出し機でシート状に押し出す。
次いで、このシート状物を、例えば４０〜５０℃の温度で１０〜５０時間程度予備乾燥し、次いで、例えば８０〜１００℃程度の温度で１〜５時間程度追加乾燥した後、例えば１７０〜１９０℃の温度および３〜６ＭＰａの加熱・加圧条件下で成形する。
さらに、成形済みのシート状物の表裏面を研磨し、所定の形状寸法に打抜きまたは切断などして仕上げれば、本発明に係る非石綿系摩擦材が得られる。
本発明に係る非石綿系摩擦材には、このような重量比で上記塩基性硫酸マグネシウム繊維（ｉ）と、（人造）ガラス繊維および／またはワラストナイト（ｉｉ）とが含まれていると、非石綿系摩擦材を成形作業性良く製造でき、しかも得られた非石綿系摩擦材は、強度、耐摩耗性等に特にバランス良く優れる傾向がある。
なお、塩基性硫酸マグネシウム繊維量が上記範囲より少ないと、シート状物への成形作業性が低下し、得られた非石綿系摩擦材の耐摩耗性が低下するなどの傾向があり、また、塩基性硫酸マグネシウム繊維量が上記範囲より多いと、成形作業性は良好であるが、機械的強度、耐摩耗性が従来の非石綿系摩擦材と比較して低下する傾向がある。
発明の効果
本発明に係る非石綿系摩擦材は、特定の非石綿系基材繊維である（ｉ）塩基性硫酸マグネシウム繊維と、（ｉｉ）「人造ガラス繊維および／またはワラストナイト」とが含まれており、強度、摩擦係数が大きく、成形作業性に優れる。
よって、本発明により、飛散した摩耗粉をヒトが吸引してもヒトへの安全性に優れ、緩衝作用を有する非石綿系摩擦材を提供することができる。
実施例
以下、本発明を実施例に基づきより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら制限されるものではない。
なお、以下の実施例および比較例で用いた試験条件および試験方法は、以下の通りである。
［試験条件及び方法］
ａ；強度（引張試験）
ＪＩＳ−Ｋ６３０１に準拠。
形状；１号ダンベル。
速度；３００ｍｍ／分。
ｂ；耐摩耗性と摩擦係数（捩り耐久試験）
自動車規格ＪＡＳＯＣ１０５−７４（クラッチ台上性能試験方法）に準拠。
試料寸法；外径５５ｍｍ×内径３５ｍｍ×厚さ１．５ｍｍ。
捩り角度；±６°。
捩り回数；４７０回／分（ｃｐｍ）。
温度；常温。
荷重；５８８Ｎ・ｍ（６０ｋｇｆ）。
試験回数：２００万回。
摩擦係数μは、トルク値を測定し、トルク値から算出することができる。
実施例１
表１に示すような量の熱硬化性樹脂（種類：フェノール樹脂）と、ニトリル系ゴムと、ゴムの配合薬品とを溶剤（アセトン）に溶解し、ゴム糊を調製した。
なお、溶剤は、ゴム糊中に、該ゴム糊１００重量部当たり２５０重量部の量で配合した。
別に有機系のアラミド繊維と、無機系の塩基性硫酸マグネシウム繊維および人造ガラス繊維と、摩擦調整剤とを混合し、得られた混合物をゴム糊中に入れ、混練して非石綿系摩擦材の材料を調製した。
この材料を押出し機でシート状に押し出した。このシート状物の厚さは３．０ｍｍであった。ついでこのシート状物を、５０℃の温度で２０時間程度予備乾燥し、次いで、１００℃の温度で３時間本乾燥した後、１７０℃の温度および４ＭＰａの加熱・加圧条件下で加硫成形した。さらにシート状物の表裏面を研磨し、所定の形状寸法に切断して、非石綿系摩擦材を得た。
得られた非石綿系摩擦材について、上記の試験方法に従って強度、耐摩耗性、摩擦係数を調べた。
得られた非石綿系摩擦材の強度は、１５ＭＰａであり、耐摩耗性は０．３４ｍｍであり、シート化の作業性は良好（○）であった。
結果を併せて表１に示す。
［配合組成］
（ａ）ゴム材（ニトリル系ゴム）：２０重量％、
（ｂ）ゴム配合薬品（加硫剤及び加硫助剤）：５重量％、
＜ゴム材とゴム配合薬品の合計：２５重量％。＞
（ｃ）熱硬化性樹脂（フェノール樹脂）：１０重量％、
（ｄ）非石綿系基材繊維：
（イ）塩基性硫酸マグネシウム繊維（「モスハイジＡ（登録商標）」シリーズ（宇部マテリアルズ（株）製）：１２重量％
物性値：平均繊維長７〜１０μｍ、平均繊維径０．５〜１μｍ、比表面積が１５ｍ２／ｇ未満（ＢＥＴ法による測定値）であり、真比重２．３、見掛比重が約０．０７、ｐＨが約９．５。
（ロ）（人造）ガラス繊維（「ラピナス」シリーズ（ＬＡＰＩＮＵＳ  ＦＩＢＲＥＳ  ＢＶ製）：１８重量％
物性値：平均繊維長１２５μｍ、平均繊維径９μｍ、比表面積が０．２ｍ２／ｇ、真比重２．７５。
（ハ）ワラストナイト（ＮＹＣＯ  Ｍｉｎｅｒａｌｓ，Ｉｎｃ社製）：０重量％
物性値：平均繊維長６００μｍ、平均繊維径４０μｍ、真比重２．９。
（ニ）有機繊維（アラミド繊維）：５重量％
（ｅ）摩擦調整剤（種類：カシューダスト、炭酸カルシウム他）：３０重量％、
＜合計（（ａ）＋（ｂ）＋（ｃ）＋（ｄ）＋（ｅ））＝１００重量％＞
実施例２〜４、比較例１〜４
実施例１において、各成分の配合量をそれぞれ表１に示すように変えた以外は、実施例１と同様にして非石綿系摩擦材を製造し、実施例１と同様の試験を行った。
結果を表１に示す。
なお、表１中、作業性の評価基準は下記の通り。
◎：極めて良好。○：良好。×：作業性が極端に悪く、製品形状に成形することが困難。
2003087255.tif 000002
産業上の利用可能性
以上詳述したように、本発明に係る非石綿系摩擦材は、強度、摩擦係数が大きく、成形作業性に優れ、また、緩衝作用を有しており、その上、この摩擦材が磨耗し、飛散した摩耗粉をヒトが吸引してもヒトへの安全性に優れており、クラッチディスクにおけるフリクションワッシャあるいは洗濯機におけるブレーキシューなどとして好適に用いられる。
【国際調査報告】
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