(57)【要約】【課題】近年の摩擦材の高性能化・軽量化・小型化また低コスト化への客先要求に対応可能な、耐摩耗性、摩擦係数のバランスがとれ、かつ制動時の鳴き・異音がほとんど発生しない非石綿系摩擦材。【解決手段】石綿を除き少なくともスチール繊維を含む繊維基材、結合材、充填材を主成分とする非石綿系摩擦材組成物を成形、硬化してなる非石綿系摩擦材において、平均粒子径５０〜１５０μｍの石油コークス及び平均粒子径５〜３０μｍの硬質無機粒子を含有することを特徴とする、非石綿系摩擦材。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
石綿を除き少なくともスチール繊維を含む繊維基材、結合材、充填材を主成分とする非石綿系摩擦材組成物を成形、硬化してなる非石綿系摩擦材において、平均粒子径５０〜１５０μｍの石油コークス及び平均粒子径５〜３０μｍの硬質無機粒子を含有することを特徴とする、非石綿系摩擦材。
【請求項２】
非石綿系摩擦材組成物全量に対して、上記石油コークスを２０〜４０体積％、上記硬質無機粒子を１〜７体積％含有することを特徴とする請求項１記載の非石綿系摩擦材。
【請求項３】
上記硬質無機粒子のモース硬度が７以上である、請求項１、２記載の非石綿系摩擦材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車、各種産業用機械等のブレーキパッド、ブレーキライニング及びクラッチフェーシング等に使用される非石綿系摩擦材に関し、特に中・大型車用として高負荷の下で使用される非石綿系摩擦材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、中・大型車両用として、高負荷の条件で使用される非石綿系摩擦材においては、その摩擦係数を確保するために、スチール繊維を含有する摩擦材が検討されてきた。しかしスチール繊維を使用すると、ローター等対面への攻撃性が高くなり、対面が削られ、それにより摩擦材の摩耗も悪化し、制動時の鳴き・異音が発生するという問題があった。
【０００３】
このスチール繊維を含有した摩擦材における耐摩耗性向上を目的として、石油コークスを含む摩擦材が開示されている。（例えば、特許文献１参照）また、スチール繊維を含有しないＮＡＯ系摩擦材の発明であるが、制動時の鳴き・異音の低減を目的とした、無機粒子を含有したコークスを含む摩擦材が開示されている。（例えば、特許文献２参照）
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−３０６２８８号公報
【特許文献２】
特開平１０−８０３４号公報
【０００５】
上記特許文献１に記載の摩擦材は、高負荷の条件下でも耐摩耗性、摩擦係数のバランスがとれた優れたものであるが、近年の摩擦材の高性能化・軽量化・小型化への客先要求の中で、４００℃を超えるような高温域での使用において、摩擦係数がやや低下するという問題点を指摘されていた。また特許文献２に記載の摩擦材はスチール繊維を使わないＮＡＯ系摩擦材であり、高負荷の中・大型車用としての使用は難しく、また無機粒子を予めコークスに含有させる工程が必要であり、コスト的に不利であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、低負荷においてはもちろんのこと、高負荷の中・大型車に使用した場合においても、近年の摩擦材の高性能化・軽量化・小型化また低コスト化への客先要求に対応可能な、耐摩耗性、摩擦係数のバランスがとれ、かつ制動時の鳴き・異音がほとんど発生しない非石綿系摩擦材を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、スチール繊維を含有した摩擦材において、粒径を限定した石油コークス及び硬質無機粒子を使用することにより、上記の課題が解決される事を知見し、本発明を完成した。
【０００８】
即ち、本発明は、石綿を除き少なくともスチール繊維を含む繊維基材、結合材、充填材を主成分とする非石綿系摩擦材組成物を成形、硬化してなる非石綿系摩擦材において、平均粒子径５０〜１５０μｍの石油コークス及び平均粒子径５〜３０μｍの硬質無機粒子を含有することを特徴とする、非石綿系摩擦材に関する。
【０００９】
さらに非石綿系摩擦材組成物全量に対して、上記石油コークスを２０〜４０体積％、上記硬質無機粒子を１〜７体積％含有することを特徴とする非石綿系摩擦材に関する。また上記硬質無機粒子は、モース硬度が７以上である非石綿系摩擦材に関する。
【００１０】
なお本発明の製造においては、いわゆる１次粒子を２次粒子に加工（含有）したりする工程は含まれない。従来無機粒子等を含有する摩擦材において、使用中に無機粒子が脱落し摩擦係数が低下する場合があったが、本発明の場合そのような現象は見られない。この理由は定かではないが、粒径の細かい硬質無機粒子を、範囲を規定して使用していることが関係していると考えられる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の非石綿系摩擦材は、石綿を除き少なくともスチール繊維を含む繊維基材、結合材、充填材を主成分とする非石綿系摩擦材組成物を成形、硬化してなるものである。ここで、本発明では上記繊維基材として、スチール繊維の含有が必要である。スチール繊維の平均繊維長は０．５〜３．５ｍｍ、また平均繊維径は３０〜１２０μｍがのぞましい。この範囲内であれば、摩耗性や強度は良好であり、また成形性や対面攻撃性も問題がない。またその好ましい含有量は、非石綿系摩擦材全量に対して５〜１５体積％である。この範囲内であれば、充分な摩擦係数が得られ、鳴きもほとんど発生しない。
【００１２】
上記のスチール繊維に加えてさらに含有してもよい繊維基材としては、石綿（アスベスト）以外の摩擦材に通常用いられる繊維基材が挙げられる。たとえば銅、真鍮、青銅、アルミニウム等の金属繊維；またセラミック繊維、チタン酸カリウム繊維、ガラス繊維、ロックウール、ウォラストナイト、セピオライト、アタパルジャイト、人工鉱物繊維等の無機繊維；アラミド繊維、炭素繊維、ポリイミド繊維、フェノール繊維、セルロース繊維、アクリル繊維等の有機繊維；等である。これらは１種又は２種以上用いることが出来る。繊維基材の添加量は、非石綿系摩擦材全量に対して好ましくは１０〜６０体積％、より好ましくは１５〜５０体積％である。
【００１３】
上記結合材としては、通常摩擦材に用いられる公知のものを使用することができる。たとえば、フェノール樹脂、ＮＢＲゴム変性ハイオルソフェノール樹脂、ＮＢＲゴム変性フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ＮＢＲ、二トリルゴム、アクリルゴム等が挙げられる。これらは１種又は２種以上用いることが出来る。この結合材の添加量は、非石綿系摩擦材全量に対して好ましくは５体積％以上、より好ましくは５〜３０体積％、更に好ましくは５〜２５体積％である。
【００１４】
さらに、本発明では上記充填材として、石油コークス及び硬質無機粒子を含有することが必要である。
【００１５】
石油コークスとしては、平均粒子径５０〜１５０μｍのものを用いる。平均粒子径が５０μｍ未満だと高温域で耐摩耗性が改善されず、また１５０μｍを超えると摩擦係数が低下する傾向がある。また添加量は、非石綿系摩擦材全量に対して２０〜４０体積％が好ましい。この範囲であれば、高温域での耐摩耗性が改善され、かつ摩擦係数も満足するレベルに安定的に保持される。
【００１６】
なお、本発明に用いられる石油コークスの比重は１．８〜２．１である。
【００１７】
また、硬質無機充填材としては、平均粒子径５〜３０μｍのものを１種または２種以上用いることが出来る。平均粒子径が５μｍ未満だと摩擦係数が低下し、また３０μｍを超えると鳴きが発生しやすくなる傾向がある。また添加量は、非石綿系摩擦材全量に対して１〜７体積％が好ましい。この範囲であれば、摩擦係数が満足するレベルであり、かつ鳴きもほとんど発生しない。
【００１８】
なお、本発明に用いられる硬質無機粒子とは、そのモース硬度が４．５以上の無機粒子を言い、好ましくはそのモース硬度が７以上のものである。たとえば、炭化ケイ素、アルミナ、シリカ、珪酸ジルコニウム等が挙げられる。
【００１９】
石油コークス、硬質無機充填材に加えてさらに含有してもよい充填材としては、有機充填材と無機充填材が挙げられる。有機充填材として、たとえばカシューダスト、タイヤリク、ゴムダスト（ゴム粉末、粒）、二トリルゴム（加硫品）、アクリルゴムダスト（加硫品）などが挙げられる。これらは１種又は２種以上用いることが出来る。この有機充填材の添加量は、非石綿系摩擦材全量に対して好ましくは５〜３０体積％、より好ましくは１０〜２５体積％である。一方無機充填材としては、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、グラファイト、マイカ等の他、鉄、銅、アルミニウム等の金属粉が挙げられる。これらは１種又は２種以上用いることが出来る。この無機充填材は、摩擦材組成物全体の２０〜７５体積％、より好ましくは、３０〜６５体積％である。
【００２０】
本発明の摩擦材の製造方法は、上記成分をヘンシェルミキサー、レディゲミキサー、アイリッヒミキサー等の混合機を用いて均一に混合して成形金型内で予備成形し、この予備成形物を成形温度４１３〜４５５Ｋ、成形圧力１０〜２５ＭＰａで、５〜１５分成形するものである。
【００２１】
次に、得られた成形品を４１３〜５２３Ｋの温度で２〜４８時間熱処理（後硬化）した後、必要に応じてスプレー塗装、焼き付け、研磨処理を施して完成品が得られる。
【００２２】
なお、自動車等のディスクパッドを製造する場合には、予め洗浄、表面処理、接着剤を塗布した鉄又はアルミニウム製プレート上に予備成形物を載せ、この状態で成形用金型内にて成形、熱処理、スプレー塗装、焼き付け、研磨することにより製造することができる。
【００２３】
本発明の非石綿系摩擦材は、自動車、大型トラック、鉄道車両、各種産業機械等のブレーキライニング、クラッチフェーシング、ディスクパッド、制輪子等の各種用途に幅広く用いることができるものである。
【００２４】
次に本件発明の前記実施形態から把握できる請求項以外の技術思想を記載する。
（１）硬質無機粒子が炭化ケイ素、アルミナ、シリカ、珪酸ジルコニウムから選ばれる１種または２種以上である、請求項１、２記載の非石綿系摩擦材。
（２）硬質無機粒子が炭化ケイ素である、請求項１、２記載の非石綿系摩擦材。
（３）硬質無機粒子がアルミナである、請求項１、２記載の非石綿系摩擦材。
【００２５】
【実施例】
以下、実施例と比較例を示し、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。
【００２６】
表１に示す組成の摩擦材組成物をレディゲミキサーにて５〜２０分間混合し、加圧型内で１０ＭＰａにて１分加圧して予備成形をした。この予備成形物を成形温度４２３Ｋ、成形圧力２０ＭＰａの条件下で１０分間成形した後、４７３Ｋで５時間熱処理（後硬化）を行ない、塗装、焼き付け、研磨して、実施例、比較例の乗用車用ブレーキパッドを作成した。これらのブレーキパッドにつき、下記条件で分析・試験をおこない、その性能を調べた。
【００２７】
（１）  摩擦係数
ＪＡＳＯ  Ｃ４０７準拠、制動初速度；５０ｋｍ／ｈ、１００ｋｍ／ｈ、制動終速度０ｋｍ／ｈ、制動減速度；０．３Ｇ。
（２）  耐摩耗性
摩擦係数の試験後、耐摩耗性の試験を追加して行なった。ローターＩｎ．温度；４００℃、５００℃、制動減速度；０．２Ｇ、制動回数；５００回。
（３）  鳴き
実車試験にて鳴きの有無を判定した。
【００２８】
表１
2004155843.tif 000002
【００２９】
【発明の効果】
本発明の非石綿系摩擦材は、低負荷においてはもちろんのこと、高負荷の中・大型車に使用した場合においても、近年の摩擦材の高性能化・軽量化・小型化また低コスト化への客先要求に対応可能な、耐摩耗性、摩擦係数のバランスがとれ、かつ制動時の鳴き・異音がほとんど発生しない非石綿系摩擦材である。