(57)【要約】【課題】環境や人体への負荷が高い物質を用いずに、従来よりも安価で、鳴き特性、フェード性能、耐摩耗性に優れ、かつ対面材磨耗を抑えることのできる摩擦材を提供する。【解決手段】石綿、スチールウールおよびチタン酸カリウムウィスカを除く繊維基質と、結合材と、有機充填材と、無機充填材と、を含む摩擦材において、前記無機充填材の一成分として硫酸バリウムを摩擦材全体の３０〜４５重量％、珪藻土を摩擦材全体の２〜８重量％、焼成骨粉を摩擦材全体の３〜１０重量％及びマイカを摩擦材全体の３〜１０重量％含む摩擦材を提供することで上記課題を解決した。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
石綿、スチールウールおよびチタン酸カリウムウィスカを除く繊維基質と、結合材と、有機充填材と、無機充填材と、を含む摩擦材において、前記無機充填材の一成分として硫酸バリウムを摩擦材全体の３０〜４５重量％、珪藻土を摩擦材全体の２〜８重量％、焼成骨粉を摩擦材全体の３〜１０重量％及びマイカを摩擦材全体の３〜１０重量％含む摩擦材。
【請求項２】
前記焼成骨粉の平均粒径が１００μｍ以下である請求項１に記載の摩擦材。
【請求項３】
前記マイカの平均粒径が２０〜８０μｍである請求項１または２に記載の摩擦材。
【請求項４】
前記マイカがスゾライトマイカである請求項１〜３のいずれかに記載の摩擦材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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等の摩擦材に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車や鉄道などには、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、クラッチフェーシング等の摩擦材が使用されている。この摩擦材は、通常、繊維基質、結合材、充填材、摩擦調整材などを組成として含み、近年では、環境や人体への影響に配慮した、繊維基質として石綿（アスベスト）を含まないノン−アスベストス−オーガニック（Ｎｏｎ−Ａｓｂｅｓｔｏｓ−Ｏｒｇａｎｉｃ）系の摩擦材が主流となっている（特許文献１及び２参照）。
【０００３】
また、従来の摩擦材として、チタン酸カリウムウィスカを繊維基質として配合したり、ゴム変性タイプの結合材を配合することで、柔軟性（鳴き特性）を向上させた摩擦材が知られているが、これら材料は共に高価であるため、安価でかつ柔軟性を有する摩擦材を提供することは困難であった。さらに、上記チタン酸カリウムウィスカは、アスベストと同様に繊維径が０．２〜２μｍと短く、非生分解性のため人体に吸引された場合、体内に滞留し易く、有害性が高い。
【０００４】
また、摩擦材の材料コストを低下させる手段の１つとして、例えば、安価でかつ摩擦特性に大きな影響を及ぼさない硫酸バリウムを無機充填材として配合することが知られているが、さらなる材料コスト低減のために硫酸バリウムを、その一般的な使用量（摩擦材全体の５〜２５重量％程度）を超えて配合すると、摩擦材の柔軟性や気孔率を低下させ、鳴き特性やフェード性能等を悪化させてしまう。
【０００５】
一方、摩擦材の気孔率を向上させるために、多孔質の無機物である珪藻土を用いた摩擦材やリン酸カルシウムを主成分とする多孔質の焼成骨粉を用いた摩擦材が報告されている（特許文献３、４参照）。しかし、前者の摩擦材に用いられている珪藻土は、アモルファスシリカを主成分とし、ディスクロータ等の対面材に対する攻撃性が高いため、その配合量が多いと対面材摩耗が増加するだけでなく、摩擦材の耐摩耗性も悪化するという問題があった。また、後者の摩擦材に用いられている焼成骨粉は、モース硬度が５前後であり、通常自動車用に用いられる対面材（４〜４．５）より硬いため、上記と珪藻土と同様、その配合量が多いと対面材摩耗が増加するという問題点があった。
【特許文献１】特開平０２−１３２１７５号公報
【特許文献２】特開平０６−１８４５２５号公報
【特許文献３】特開２００３−１９４１２１号公報
【特許文献４】特開２００５−１７１０４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記を鑑みて、本発明は、環境や人体への負荷が高い物質を用いずに、従来よりも安価で、鳴き特性、フェード性能、耐摩耗性に優れ、かつ対面材磨耗を抑えることのできる摩擦材を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、チタン酸カリウムウィスカ等の、高価で環境や人体に対する有害性の高い成分を用いることなく、また、硫酸バリウムを従来の一般的な配合量以上に配合することで材料コストを低減させると同時に、これら配合変更に伴う摩擦材の柔軟性や気孔率の低下を抑制するために、珪藻土、焼成骨粉およびマイカを複合して用い、さらに対面材攻撃性や摩擦材の耐摩耗性が悪化しない組成限界について鋭意検討した結果、上記課題を解決しうる摩擦材組成を見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、以下（１）〜（４）に記載の事項をその特徴とするものである。
【０００８】
（１）石綿、スチールウールおよびチタン酸カリウムウィスカを除く繊維基質と、結合材と、有機充填材と、無機充填材と、を含む摩擦材において、前記無機充填材の一成分として硫酸バリウムを摩擦材全体の３０〜４５重量％、珪藻土を摩擦材全体の２〜８重量％、焼成骨粉を摩擦材全体の３〜１０重量％及びマイカを摩擦材全体の３〜１０重量％含む摩擦材。
（２）前記焼成骨粉の平均粒径が１００μｍ以下である上記（１）に記載の摩擦材。
（３）前記マイカの平均粒径が２０〜８０μｍである上記（１）または（２）に記載の摩擦材。
（４）前記マイカがスゾライトマイカである上記（１）〜（３）のいずれかに記載の摩擦材。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、環境や人体に対して有害性の高い物質を用いずに、従来よりも安価で、鳴き特性、フェード性能、耐摩耗性に優れ、かつ対面材磨耗を抑えることのできる摩擦材を提供することが可能となる。つまり、本発明は、環境・人体負荷物質および摩擦材の材料コストの低減と、摩擦材の鳴き特性、フェード性能および磨耗特性の保持と、を同時に解決し得るものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明をさらに詳しく説明する。
【００１１】
本発明の摩擦材は、石綿、スチールウール（スチール繊維）およびチタン酸カリウムウィスカを除く繊維基質と、結合材と、有機充填材と、無機充填材と、を含み、上記無機充填材の一成分として硫酸バリウムを摩擦材全体の３０〜４５重量％、珪藻土を摩擦材全体の２〜８重量％、焼成骨粉を摩擦材全体の３〜１０重量％及びマイカを摩擦材全体の３〜１０重量％含むことを特徴とする。
【００１２】
上記配合のうち、硫酸バリウムの配合量が摩擦材全体に対して３０重量％未満であると、コスト低減効果や磨耗特性が不十分となり、一方、４５重量％を超えると鳴き特性やフェード特性が急激に悪化すると共に、無機充填材以外の原料の配合量が少なくなり、摩擦係数、強度、成形性などの摩擦材としての基本的な特性を保持することが困難となる。より好ましくは、上記硫酸バリウムを摩擦材全体の３５〜４５重量％配合する。
【００１３】
また、珪藻土の含有量が摩擦材全体の２重量％未満では、摩擦材の気孔率向上によるフェード特性の改善効果が少なく、８重量％を超えると対面材攻撃性が悪化するだけでなく、摩擦材の耐摩耗性も悪化する傾向にある。より好ましくは、上記珪藻土を摩擦材全体の４〜６重量％配合する。なお、対面材攻撃性を抑制する観点から、上記珪藻土に含まれる結晶性シリカ（クリストバライト）は当該珪藻土に対して１重量％未満であることが好ましく、０．１重量％未満であることがより好ましい。このような珪藻土としては、例えば、ＣＥＬＩＴＥ社製のＤｉａＦｉｌ５３０（結晶性シリカ含有量０．１％）などが挙げられる。なお、結晶性シリカは、日本産業衛生学会、米国労働安全衛庁（ＯＳＨＡ）、米国政府産業衛生学者協議会（ＡＣＧＩＨ）にて暴露限界濃度が規定されており、珪肺、進行性肺疾患の原因となることが知られているため、人体有害性の観点からもその含有量が少ない珪藻土ほど好ましい。
【００１４】
また、焼成骨粉の含有量が摩擦材全体の３重量％未満では、摩擦材の気孔率向上によるフェード特性の改善効果が少なく、１０重量％を超えると対面材攻撃性が悪化すると共に摩擦材の耐摩耗性も悪化する傾向にある。より好ましくは、上記焼成骨粉を摩擦材全体の４〜６重量％配合する。
【００１５】
また、対面材攻撃性を抑制する観点から、上記焼成骨粉の平均粒径は１００μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以下であることがより好ましい。平均粒径が１００μｍ以下の焼成骨粉としては、例えば、Ｋｙｎｏｌ  Ｅｕｒｏｐａ社製のＢｏｎｅ  Ａｓｈ  ３２５（平均粒径４０μｍ）などが挙げられる。なお、本発明において、焼成骨粉とは、牛、馬、羊、豚、鳥、魚などの動物の骨を５００〜１２００℃程度で焼成、粉砕して得られるものであり、Ｃａ2+欠損型水酸化アパタイト（化学式：Ｃａ10-X（ＰＯ4）6（ＯＨ）2-2X）を主成分とする。
【００１６】
さらに、マイカは上記無機充填材との組み合わせで摩擦材に柔軟性を付与するために用いるものであるが、その含有量が摩擦材全体の３重量％未満では柔軟性を付与する効果が小さく、一方、１０重量％を超えると摩擦材の耐摩耗性が悪化する傾向にある。より好ましくは、上記マイカを摩擦材全体の４〜６重量％配合する。
【００１７】
また、上記マイカとしては、特に限定されないが、対面攻撃性の少ないマイカを使用することが好ましく、特に、平均粒径が２０〜８０μｍのマイカを用いることが好ましい。平均粒径が２０〜８０μｍのマイカとしては、例えば、クラレ社製のスゾライトマイカ８０ＳＦ（平均粒径６０μｍ）や３２５ＨＫ（平均粒径２０μｍ）等が挙げられる。
【００１８】
また、本発明の摩擦材には、上記した無機充填材（硫酸バリウム、珪藻土、焼成骨粉、マイカ）以外の無機充填材（増摩擦材、潤滑材、ｐＨ調整材等の各種摩擦調整材も含む）をさらに配合してもよく、例えば、三硫化アンチモン、硫化スズ、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、コークス、黒鉛、酸化鉄、バーミキュライト、硫酸カルシウム、酸化ジルコニウム、ジルコンサンド、アルミナ等が挙げられ、これらは単独で又は２種以上を組み合わせて使用してもよい。また、これら無機充填材は、本発明の摩擦材全体に対して８〜２６重量％含まれることが好ましく、１２〜２０重量％含まれることがより好ましい。なお、酸化ジルコニウム、ジルコンサンド、アルミナ等に代表されるモース硬度６以上の硬質の無機充填材は、５重量％未満とすることが好ましい。モース硬度６以上の硬質の無機充填材を５重量％以上とすると、対面材攻撃性が悪化し、本発明の目的を達成できなくなる傾向がある。本発明の摩擦材は、珪藻土、焼成骨粉及びマイカの組み合わせにより十分な摩擦係数を発現するため、モース硬度６以上の硬質の無機充填材の添加が少なくても十分な制動力を発揮する。
【００１９】
また、石綿（アスベスト）、スチールウール（スチール繊維）およびチタン酸カリウムウィスカを除く上記繊維基質としては、特に限定されないが、例えば、アラミド繊維、セルロース繊維、アクリル繊維等の有機繊維、銅、真鍮等の金属繊維、鉱物繊維、セラミック繊維、生分解性セラミック繊維等の無機繊維などを挙げることができ、これらの繊維基質は、単独で又は２種以上を組み合わせて使用することができる。また、上記繊維基質は、繊維状、粉末状で用いられ、本発明の摩擦材全体に対して５〜５０重量％含まれることが好ましく、１０〜３０重量％含まれることがより好ましい。
【００２０】
また、上記結合材としては、特に限定されないが、例えば、摩擦材に通常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又は未変性フェノール樹脂などが挙げられ、これらは単独で又は２種以上を組み合わせて使用することができる。また、上記結合材は、本発明の摩擦材全体に対して５〜２０重量％含まれることが好ましく、６〜１２重量％含まれることがより好ましい。
【００２１】
また、上記有機充填材（各種有機系摩擦調整材を含む）としては、摩擦材成分として公知のものを使用することができ、特に限定されないが、例えば、カシューダスト、タイヤゴム粉、アクリルゴム粉等が挙げられ、これらは単独で又は２種以上を組み合わせて使用することができる。上記有機充填材は、本発明の摩擦材全体に対して２〜２０重量％含まれることが好ましく、５〜１０重量％含まれることがより好ましい。
【００２２】
また、本発明の摩擦材は、例えば、上記した各成分を、レディーゲミキサー、加圧ニーダー等の混合機を用いて均一に混合し、得られた混合物を予備成形した後、成形温度１３０〜１６０℃、成形圧力２０〜５０ＭＰａの条件で２〜１０分間成形し、さらに得られた成形品を１５０〜２５０℃の温度で２〜１０時間熱処理し、必要に応じて塗装、スコーチ処理、研磨処理等を行うことで成形加工することができる。
【実施例】
【００２３】
以下、実施例により、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
【００２４】
＜ブレーキパッドの作製＞
（実施例１〜９、比較例１〜７）
表１及び表２に示す無機充填材並びに表３に示すその他の原料を配合、レディーゲミキサーにより混合し、得られた混合物を予備成形した後、成形温度１４５℃、成形圧力３０ＭＰａの条件で４分間成形し、さらに得られた成形品を２００℃で４．５時間熱処理を行い、研磨処理、スコーチ処理を行うことで、ブレーキパッド（摩擦材）を作製した。なお、表１及び表２に示す無機充填材並びに表３に示す原料の配合量は、摩擦材全体に対する割合を重量％で示したものである。
【００２５】
＜ブレーキパッドの評価＞
上記で作製した各実施例１〜９及び各比較例１〜７のブレーキパッドについて、圧縮変形量、第一回フェード時の平均μ（摩擦係数）最低値、ロータ摩耗量、パッド磨耗量及びブレーキ鳴きを下記試験方法に従い測定し、評価した。結果を表１および表２に示す。なお、下記試験は全てダイハツ工業（株）製、車種名Ｂｏｏｎ（１３インチサイズ）のブレーキユニットを用いて行った。
【００２６】
・圧縮変形量：ＪＩＳ  Ｄ４４１３に準じて測定した。 
・平均μ最低値：ダイナモ試験機でＪＡＳＯ  Ｃ４０６−８７（乗用車用ブレーキ装置ダイナモメータ試験方法）に準じて試験を行い、評価した。 
・ロータ及びパッド摩耗量：上記ＪＡＳＯ  Ｃ４０６−８７試験前後のディスクロータおよびブレーキパッドの厚みの差からそれぞれの摩耗量を測定した。 
・ブレーキ鳴き：ＪＡＳＯ  Ｃ４０２に従って実車試験を行い、試験中のブレーキ鳴きと異音を測定し、７５ｄＢ以上のブレーキ鳴きの発生率を求めた。ブレーキ鳴きの発生率は次式により求めた。 
【数１】
2008056893.tif 000002
【００２７】
【表１】
2008056893.tif 000003
【００２８】
【表２】
2008056893.tif 000004
【００２９】
※表１および表２に示す無機充填材の詳細は以下に示す通りである。
【００３０】
・硫酸バリウム：広東五金公司社製、重晶石粉
・珪藻土Ａ：ＣＥＬＩＴＥ社製、商品名ＤｉａＦｉｌ５３０、結晶性シリカ（クリストバライト）含有量０．１％
・焼成骨粉：Ｓｍｉｔｓ  Ｖｕｒｅｎ社製、製品名Ｔｒｉｃａｌｃｉｕｍ  Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ（Ｋｙｎｏｌ  Ｅｕｒｏｐａ社の商品名Ｂｏｎｅ  Ａｓｈ  ３２５、平均粒径：４０μｍ）
・マイカ：クラレ社製、商品名スゾライトマイカ８０ＳＦ、平均粒径６０μｍ
【００３１】
【表３】
2008056893.tif 000005
【００３２】
表１及び表２に示すように、実施例１〜９のブレーキパッドは、全ての評価が良好であるのに対し、比較例１〜７のブレーキパッドは、評価項目のいずれかが劣る結果となり、特に比較例１及び２のブレーキパッドはブレーキ鳴きの発生率が４．２％以上と非常に多いことが分かる。