(57)【要約】【課題】  良好な摩擦係数を示し、かつメタルキャッチ発生や対面材表面の荒れを防止し、環境負荷の少ない摩擦材を得るための摩擦材組成物及び摩擦材組成物を用いた摩擦材を提供する。【解決手段】  繊維基質、結合材、有機充填材及び無機粉を含む摩擦材組成物において、モース硬度５以上７未満の無機粉を摩擦材組成物全重量に対して７〜３０重量％、モース硬度７以上の無機粉を摩擦材組成物全重量に対して０．５〜４重量％及び硫化錫を摩擦材組成物全重量に対して２〜１０重量％含むことを特徴とする摩擦材組成物。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維基質、結合材、有機充填材及び無機粉を含む摩擦材組成物において、モース硬度５以上７未満の無機粉を摩擦材組成物全重量に対して７〜３０重量％、モース硬度７以上の無機粉を摩擦材組成物全重量に対して０．５〜４重量％及び硫化錫を摩擦材組成物全重量に対して２〜１０重量％含むことを特徴とする摩擦材組成物。
【請求項２】
前記モース硬度５以上７未満の無機粉が、酸化ジルコニウム、四三酸化鉄の少なくとも１種以上であることを特徴とする請求項１記載の摩擦材組成物。
【請求項３】
前記モース硬度５以上７未満の無機粉が、平均粒径７μｍ以下の酸化ジルコニウムであることを特徴とする請求項１又は２記載の摩擦材組成物。
【請求項４】
前記モース硬度７以上の無機粉が、珪酸ジルコニウムであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の摩擦材組成物。
【請求項５】
前記珪酸ジルコニウムの平均粒径が、１〜３μｍであることを特徴とする請求項４記載の摩擦材組成物。
【請求項６】
コークスを摩擦材組成物全重量に対して１〜１０重量％含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の摩擦材組成物。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の摩擦材組成物を加熱加圧成形してなる摩擦材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦材組成物及び摩擦材組成物を用いた摩擦材に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などには、その制動のため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が使用されている。
【０００３】
現在、使用されている摩擦材、例えば、ディスクブレーキパッドは、アラミド繊維、鉱物繊維等の繊維状物質、カシューダストなどの摩擦調整剤を用いて制動時の鳴きや異音の発生の少ないノン−アスベストス−オーガニック（Ｎｏｎ−Ａｓｂｅｓｔｏｓ−Ｏｒｇａｎｉｃ）（以下、ＮＡＯ材とする）系のディスクブレーキパッドが多く用いられている。また、従来、耐磨耗性を向上させるために黒鉛や二硫化モリブデンを摩擦材に配合することが行われている。また、高温域での耐摩耗性を向上するため三硫化アンチモン、硫化鉛、酸化アンチモン等の固体潤滑剤を摩擦材に配合することが行なわれている（例えば、特許文献１〜３参照）。三硫化アンチモン、硫化鉛、酸化アンチモンを用いた摩擦材は、高温域での潤滑性が高く、対面材攻撃性が少ないため、対面材の摩耗粉の還元反応によるメタルキャッチ発生やメタルキャッチに起因する対面材表面の荒れが少ない。しかし、これら鉛化合物及びアンチモン化合物は環境問題への取り組みから使用を抑制する動きが高まっている。
【０００４】
近年では鉛化合物及びアンチモン化合物に代わる固体潤滑材として、鉛及びアンチモン以外の金属硫化物を用いた摩擦材が提案されている（例えば、特許文献４〜１２参照）。しかし、これらの提案でも３００℃以上、特に４００℃以上の高温域でのメタルキャッチ発生や対面材表面の荒れを良好に防止し得ないという問題がある。一方、高温域でのメタルキャッチ発生を抑制する従来の手法として硫化チタン、硫化鉛、三硫化アンチモン及び金属複合硫化物を除く金属硫化物を３種以上含有したアンチモン及び鉛化合物を含まない摩擦材が提案されている（例えば、特許文献１３参照）。特許文献１３で具体的に開示されている摩擦材は金属硫化物の配合量が５体積％と多く、このような金属硫化物の添加量が多い摩擦材組成ではメタルキャッチ発生が抑制されるが、良好な摩擦係数を示す摩擦材が得られない。そこで、摩擦係数を向上するために研削効果の高い硬質の無機粉を摩擦材に添加すると、メタルキャッチ発生や対面材表面の荒れが発生し易くなるという問題があった。
【特許文献１】特開平０８−２９１２２３号公報
【特許文献２】特開平０６−１２９４５５号公報
【特許文献３】特開平０６−３０６１８５号公報
【特許文献４】欧州特許出願第０６５４６１６Ｂ１号明細書
【特許文献５】特開２００５−０２４００５号公報
【特許文献６】特開２００２−２２６８３４号公報
【特許文献７】特開２００３−３０１８７８号公報
【特許文献８】特開昭５４−０００１６０号公報
【特許文献９】特開昭５４−１０９０１３号公報
【特許文献１０】特開平０４−３１１７８９号公報
【特許文献１１】特開平０７−０８３２５６号公報
【特許文献１２】特表平１０−５１１７３２号公報
【特許文献１３】特開２００３−３１３３１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、良好な摩擦係数を示し、かつ高温域でもメタルキャッチ発生や対面材表面の荒れを防止し、環境負荷の少ない摩擦材を得るための摩擦材組成物及び摩擦材組成物を用いた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】
【０００６】
本発明は、（１）繊維基質、結合材、有機充填材及び無機粉を含む摩擦材組成物において、モース硬度５以上７未満の無機粉を摩擦材組成物全重量に対して７〜３０重量％、モース硬度７以上の無機粉を摩擦材組成物全重量に対して０．５〜４重量％及び硫化錫を摩擦材組成物全重量に対して２〜１０重量％含むことを特徴とする摩擦材組成物に関する。
【０００７】
また、本発明は、（２）前記モース硬度５以上７未満の無機粉が、酸化ジルコニウム、四三酸化鉄の少なくとも１種以上であることを特徴とする前記（１）記載の摩擦材組成物に関する。
【０００８】
また、本発明は、（３）前記モース硬度５以上７未満の無機粉が、平均粒径７μｍ以下の酸化ジルコニウムであることを特徴とする前記（１）又は（２）記載の摩擦材組成物に関する。
【０００９】
また、本発明は、（４）前記モース硬度７以上の無機粉が、珪酸ジルコニウムであることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれか一項に記載の摩擦材組成物に関する。
【００１０】
また、本発明は、（５）前記珪酸ジルコニウムの平均粒径が、１〜３μｍであることを特徴とする前記（４）記載の摩擦材組成物に関する。
【００１１】
また、本発明は、（６）コークスを摩擦材組成物全重量に対して１〜１０重量％含むことを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれか一項に記載の摩擦材組成物に関する。
【００１２】
また、本発明は、（７）前記（１）〜（６）のいずれか一項に記載の摩擦材組成物を加熱加圧成形してなる摩擦材に関する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、良好な摩擦係数を示し、かつ高温域でもメタルキャッチ発生や対面材表面の荒れを防止し、高温摩耗に優れ、環境負荷の少ない摩擦材組成物及び摩擦材組成物を用いた摩擦材を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】
【００１４】
以下に、発明を実施するための最良の形態について、詳しく説明する。
【００１５】
本発明の摩擦材組成物は、繊維基質、結合材、有機充填材及び無機粉を含む摩擦材組成物において、モース硬度５以上７未満の無機粉を摩擦材組成物全重量に対して７〜３０重量％、モース硬度７以上の無機粉を摩擦材組成物全重量に対して０．５〜４重量％及び硫化錫を摩擦材組成物全重量に対して２〜１０重量％含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明で用いる繊維基質としては、特に制限はなく、例えば、無機繊維、有機繊維、金属繊維等の繊維物が挙げられる。具体的には、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；銅繊維、青銅繊維、黄銅繊維等の金属繊維；チタン酸カリウム繊維、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；等が挙げられる。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される。また、これらの繊維基質は、繊維状、粉末状で用いられる。繊維基質の含有量は、摩擦材組成物全重量に対して５〜５０重量％であることが好ましく、１０〜３０重量％であることがより好ましい。前記繊維基質の含有量が５重量％未満である場合は、摩擦材の欠損、クラックに対する強度低下及び耐磨耗性の低下の傾向にあり、一方、５０重量％を超える場合は、摩擦材として成形する際に成形性に劣る傾向にある。
本発明で用いる結合材としては、特に制限はなく、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される。結合材の含有量は、摩擦材組成物全重量に対して５〜２０重量％であることが好ましく、６〜１２重量％であることがより好ましい。前記結合材の含有量が５重量％未満である場合は、摩擦材として成形する際に成形性に劣る傾向にあり、一方、２０重量％を超える場合は、柔軟性が低くなり、鳴き等の音振性能が悪くなる傾向にある。
【００１７】
本発明で用いる有機充填材は、特に制限はなく、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される。有機充填材の含有量は、摩擦材組成物全重量に対して２〜２０重量％であることが好ましく、４〜１０重量％であることがより好ましい。前記有機充填材の含有量が、２重量％未満である場合は、柔軟性が低くなり、鳴き等の音振性能が悪くなる傾向にあり、一方、２０重量％を超える場合は、圧縮変形量が増加し、引きずり、効きフィーリングが悪くなる傾向にある。
【００１８】
本発明で用いる無機粉は、モース硬度５以上７未満の無機粉、モース硬度７以上の無機粉及び硫化錫を含むものであり、摩擦材組成物全重量に対するそれらの含有量が重要である。
【００１９】
モース硬度５以上７未満の無機粉の含有量は、摩擦材組成物全重量に対して７〜３０重量％であり、好ましくは１５〜２８重量％である。前記モース硬度５以上７未満の無機粉の含有量が７重量％未満である場合は、低速から高速まで効力が大きく低下し、良好な摩擦係数が得られない。一方、前記モース硬度５以上７未満の無機粉の含有量が３０重量％を超える場合は、メタルキャッチ発生及び対面材の荒れの程度が急激に大きくなる。
【００２０】
モース硬度７以上の無機粉の含有量は、摩擦材組成物全重量に対して０．５〜４重量％であり、好ましくは１〜３重量％である。前記モース硬度７以上の無機粉の含有量が０．５未満である場合は、
である。一方、前記モース硬度７以上の無機粉の含有量が４重量％を超える場合は、メタルキャッチ発生及び対面材の荒れの程度が急激に大きくなる。
【００２１】
硫化錫の含有量は、摩擦材組成物全重量に対して２〜１０重量％であり、好ましくは３〜８重量％である。の範囲とされ、前記硫化錫の含有量が２重量％未満である場合は、メタルキャッチ発生及び対面材の荒れの程度が大きくなる。一方、前記硫化錫の含有量が１０重量％を超える場合は、低速から高速まで効力が大きく低下し、良好な摩擦係数が得られない。
【００２２】
モース硬度５以上７未満の無機粉としては、酸化ジルコニウム（モース硬度：６）、四三酸化鉄（モース硬度：６．５）、酸化マグネシウム（モース硬度：６．５）、酸化チタン（モース硬度：６．５）などが例示される。これらのなかでも、酸化ジルコニウム及び／又は四三酸化鉄は、メタルキャッチ発生の防止及び対面材の荒れの防止を向上し、良好な摩擦係数を示すという点でより好ましい。また、メタルキャッチ発生の防止及び対面材の荒れの防止を向上する点で、酸化ジルコニウムの平均粒径は７μｍ以下であることが好ましい。
【００２３】
モース硬度が７以上の無機粉としては、珪酸ジルコニウム（モース硬度：７．５）、酸化アルミニウム（モース硬度：９）、炭化珪素（モース硬度：１０）、シリカ（モース硬度：７）などが例示される。これらのなかでも、メタルキャッチ発生を防止し易い点で、珪酸ジルコニウムが好ましい。また、対面材への攻撃性が少ない点で、珪酸ジルコニウムの平均粒径は１〜３μｍであることが好ましい。
【００２４】
本発明に用いられる無機粉は、前述したモース硬度５以上７未満の無機粉、モース硬度７以上の無機粉及び硫化錫以外の無機粉を含んでいてもよく、例えば、コークス、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、黒鉛、マイカ、バーミキュライト、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、ゼオライト、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、銅粉、亜鉛粉等が挙げられ、これらは単独で又は２種以上を組み合わせて使用される。これらのなかでも、メタルキャッチ発生の防止及び対面材の荒れの防止をより向上するために、コークスが好ましく、摩擦材組成物全重量に対して１〜１０重量％を含むことが好ましい。
【００２５】
また、本発明の摩擦材組成物は、環境への負荷を低減するために三硫化アンチモン、硫化鉛、酸化アンチモンを含まないことが好ましい。
本発明の摩擦材組成物における無機粉の含有量は、摩擦材組成物全重量に対して１０〜８０重量％であることが好ましく、２０〜７０重量％であることがより好ましい。
【００２６】
本発明の摩擦材は、本発明の摩擦材組成物を加熱加圧成形してなるものである。具体的には、本発明の摩擦材組成物をレディーゲミキサー、加圧ニーダー等の混合機を用いて均一に混合し、この混合した配合粉を予備成形し、得られた予備成形物を成形温度１３０〜１６０℃、成形圧力２０〜５０ＭＰａで３〜１２分間成形し、得られた成形品を１５０℃〜２５０℃で２〜１０時間熱処理し、必要に応じて塗装、スコーチ処理、研磨処理を行って得られる。
【実施例】
【００２７】
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するものではない。
【００２８】
実施例１〜８
表１に示す組成に従って各成分を配合し、レディーゲミキサーを用いて１０分間均一に混合して摩擦材組成物を得た。この摩擦材組成物を予備成形し、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分間熱圧成形した。次いで、得られた成形物を２００℃で４．５時間熱処理し、研磨処理、スコーチ処理を行ってブレーキパッドを作製した。
【００２９】
得られたブレーキパッドについて以下の評価方法により温度別摩耗試験及び効力試験を行った。結果を表１に示す。
【００３０】
また、使用した各成分の詳細は表２に示す。
【００３１】
比較例１〜５
表２に示す組成に従って各成分を配合し、実施例１〜８と同様に操作してブレーキパッドを作製した。
【００３２】
得られたブレーキパッドについて実施例１〜８と同様の評価方法により温度別摩耗試験及び効力試験を行った。結果を表２に示す。
【００３３】
また、使用した各成分の詳細は表３に示す。
【００３４】
評価方法
温度別摩耗試験：ＪＡＳＯ  Ｃ４２７に従い、３４．２ｋｇ・ｍ２の慣性モーメントで試験を行った。制動前ブレーキ温度１００℃、２００℃、３００℃、４００℃及び５００℃試験時のパッド摺動面のメタルキャッチ発生度合い及びロータ表面の荒れ度合いを評価した。パッド摺動面のメタルキャッチ発生度合い及びロータ表面の荒れ度合いに関しては、以下の基準にて評価した。
【００３５】
・パッド摺動面のメタルキャッチ発生度合い
◎：メタルキャッチが無い。
○：直径３ｍｍ以下のメタルキャッチが１個ある。
△：直径３ｍｍ以下のメタルキャッチが２個以上ある。
×：直径３ｍｍ以上のメタルキャッチがある。
・ロータ表面の荒れ度合い
◎：表面の荒れが無い。
○：表面に１〜３本の線傷がある。
△：表面に４本以上の線傷がある。
×：ロータ表面の金属光沢部の面積が、ロータ表面の全面積に対し、３０％以上ある。
【００３６】
効力試験：ＪＡＳＯ  Ｃ４０６に従い、３４．２ｋｇ・ｍ２の慣性モーメントで試験を行った。第２効力での初速５０ｋｍ／ｈ、１００ｋｍ／ｈ、１３０ｋｍ／ｈ及び減速度０．３Ｇでの摩擦係数を評価した。
【表１】
2008174705.tif 000002
【表２】
2008174705.tif 000003
【表３】
2008174705.tif 000004
【００３７】
表１に示されるように、実施例１〜８のブレーキパッドは、良好な摩擦係数を示し、かつメタルキャッチ発生や対面材表面の荒れを防止し、環境負荷の少ないことが明らかである。これに対し、表２に示されるように、比較例１〜５のブレーキパッドは、摩擦係数が劣る、メタルキャッチ発生や対面材表面の荒れが多い、環境負荷が多いなど、いずれかに欠点があることが明らかである。