(57)【要約】 【課題】  摩擦材に要求される耐摩耗性、安定した摩擦係数等の性能を確保をしながら、同時に低周波異音の発生を防止し、相手材のロータ表面の研削性が低い摩擦材を提供する。【解決手段】  繊維基材、結合材、充填材を主成分とする摩擦材組成物を加熱・加圧成形、硬化してなる摩擦材において、該充填材として平均粒径２５０〜７１０μｍの未焼成バーミキュライトを含有する摩擦材。一定粒径の未焼成バーミキュライトは適度の層間強度を持つがロータを過度に研削しないため、相手材のロータ表面に形成された過度の厚さの移着皮膜だけを適度に除去する事が出来る。 【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維基材、結合材、充填材を主成分とする摩擦材組成物を加熱・加圧成形、硬化してなる摩擦材において、該充填材として平均粒径２５０〜７１０μｍの未焼成バーミキュライトを含有する摩擦材。
【請求項２】
該充填材として平均粒径４６０〜５８０μｍ、かつ粒度分布が下記の通りである未焼成バーミキュライトを含有する請求項１記載の摩擦材。
粒径                                  割合
３００μｍ未満                          ０〜３５質量％
３００μｍ以上６００μｍ未満            ６０〜１００質量％
６００μｍ以上                          ０〜５質量％
【請求項３】
未焼成バーミキュライトにシリコーンゴム組成物を被覆した請求項１、２記載の摩擦材。
【請求項４】
該シリコーンゴム組成物は、少なくとも熱架橋型のミラブルゴム１００質量部、有機過酸化物０.１〜３質量部、補強充填材３５〜６０質量部からなる請求項３記載の摩擦材。
【請求項５】
該熱架橋型のミラブルゴムはメチルビニルシリコーンゴム、該有機過酸化物はジクミルパーオキサイド（ＤＣＰ）、該補強充填材は乾式法シリカからなる請求項４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、各種産業用機械等のディスクパッド、ブレーキライニング及びクラッチフェーシング等、特にディスクパッドに使用される摩擦材に関する。
【背景技術】
【０００２】
摩擦材は繊維基材、結合材、充填材を主成分とする摩擦材組成物を加熱・加圧成形、硬化したものである。これらの摩擦材組成物原料には、良好な耐摩耗性、圧力や温度等の変化に対する安定した摩擦係数、良好な相手材ロータ表面の研削性、鳴きが発生しない等の摩擦材に必要とされる性能を確保するため、様々な原料が使用されている。
本出願人は特許文献１において、樹脂コーティングされたバーミキュライトを摩擦材組成物に添加することにより安定した摩擦性能を示し、かつ鳴き性能に優れた摩擦材を得る発明を開示している。
【０００３】
ところで技術進歩に伴う客先要求の高度化により、摩擦材を用いたブレーキ装置では低周波のクリープグローンと呼ばれる異音が問題になってきている。この低周波異音は摩擦材の摩耗粉や分解物が相手材のロータ表面に移着し、過度の厚さに成長した移着皮膜と摩擦材との間で発生するスティックスリップを原因として発生するといわれている。
これに対し特許文献１の実施例に使われている焼成バーミキュライトは原石を高温で急熱し密着していた平面網状結晶の層間をアコーディオン状に発泡させたものであり、層間が膨張しているのでロータ表面に過度の厚さに成長した移着皮膜を除去する能力が低くスティックスリップを効果的に防止できない場合があった。また原石のままの未焼成バーミキュライトを単に樹脂でコーティングした状態で使用すると、層間強度が強すぎるため相手材のロータ表面まで研削してしまう恐れがあった。
【０００４】
またスティックスリップは静摩擦係数が大きく動摩擦係数が小さな場合におこりやすいとも考えられている。
特許文献２には２種以上の平面網状結晶構造を有する軟質無機原料を添加する発明が記載されている。各種原料の組み合わせ効果により静止摩擦係数を小さくしようというのである。しかしこのような原料は一般に大粒径のものを添加しないと十分な効果が得られないが、大粒径の原料を２種以上組み合わせることから摩擦材組成物中で偏析し易く、また原料強度が弱いため摩擦材の耐摩耗性が低くなるという欠点があった。
【０００５】
【特許文献１】特許第２８２７１４０号
【特許文献２】特許第２８７４２９６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、耐摩耗性、安定した摩擦係数等の摩擦材に要求される性能を確保しながら、同時に低周波異音の発生を防止し、相手材のロータ表面の研削性が低い摩擦材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記の目的を達成するため鋭意検討した結果、従来から一般的に使用されていた焼成バーミキュライトに替わり、一定粒径、粒度分布の未焼成バーミキュライト（原石）を含有させる事によりスティックスリップの発生を抑制することが出来ることを知見した。
未焼成バーミキュライトは平面網状結晶構造を有するため静止摩擦係数を小さくする効果を有する。また比較的小さい一定粒径、粒度分布の未焼成バーミキュライトを使用するので摩擦材組成物中で偏析しにくく摩擦材の耐摩耗性も保持でき、さらに固さも制御できるため相手材のロータ表面に形成された過度の厚さの移着皮膜だけを適度に除去する事ができる。
【０００８】
即ち、本発明は下記の摩擦材を提供する。
（１）繊維基材、結合材、充填材を主成分とする摩擦材組成物を加熱・加圧成形、硬化してなる摩擦材において、該充填材として平均粒径２５０〜７１０μｍの未焼成バーミキュライトを含有する摩擦材。
（２）該充填材として平均粒径４６０〜５８０μｍ、かつ粒度分布が下記の通りである未焼成バーミキュライトを含有する（１）記載の摩擦材。
粒径                                  割合
３００μｍ未満                          ０〜３５質量％
３００μｍ以上６００μｍ未満            ６０〜１００質量％
６００μｍ以上                          ０〜５質量％
（３）未焼成バーミキュライトにシリコーンゴム組成物を被覆した（１）（２）記載の摩擦材。
（４）該シリコーンゴム組成物が、熱架橋型のミラブルゴム１００質量部、有機過酸化物０.１〜３質量部、補強充填材３５〜６０質量部からなる（３）記載の摩擦材。
（５）該熱架橋型のミラブルゴムがメチルビニルシリコーンゴム、該有機過酸化物がジクミルパーオキサイド（ＤＣＰ）、該補強充填材が乾式法シリカからなる（４）記載の摩擦材。
【発明の効果】
【０００９】
（１）の摩擦材は平均粒径を限定した未焼成のバーミキュライトを使用することにより、安定した摩擦係数を保ちつつ低周波異音の発生を低減する事ができる。
（２）の摩擦材は（１）に加えて耐摩耗性、良好な相手材ロータ表面研削性を得る事ができる。
（３）〜（５）の摩擦材は、高い粘着性、撥水性を有するシリコーンゴム組成物を未焼成バーミキュライト表面に被覆することにより、多量に添加された未焼成バーミキュライトが原料混合品中で偏析することを防止し、また製品使用時に摩擦材表面から脱落しにくくなり、さらに高い撥水性により相手材ロータ表面に錆を発生させず、低周波異音の発生をより低減するという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は平均粒径の小さい（２５０〜７１０μｍ）未焼成バーミキュライトを使用するものである。
これをさらに調整することで平均粒径を好ましくは４６０〜５８０μｍ、より好ましくは５００〜５５０μｍ、粒度分布を好ましくは下記割合の通りとする事ができる。
粒径                                  割合
３００μｍ未満                          ０〜３５質量％
より好ましくは０〜１７質量％
３００μｍ以上６００μｍ未満            ６０〜１００質量％
より好ましくは８０〜１００質量％
６００μｍ以上                          ０〜５質量％
より好ましくは０〜３質量％
平均粒径、粒度分布がこの範囲内であれば未焼成バーミキュライトの分散性が良く、摩擦材の耐摩耗性が維持でき、かつ相手材のロータ表面を過度に研削しない。
未焼成バーミキュライトの添加量については特に制限はないが、摩擦材組成物全量に対して５〜２５体積％とすることが好ましく、１０〜２０体積％とすることがさらに好ましい。この範囲内であれば摩擦材の機械的強度を維持しながらより好ましく本発明の効果を得る事ができる。
【００１１】
未焼成バーミキュライトに被覆するシリコーンゴムは、架橋温度の点からは熱架橋型、低温硬化型、室温硬化型に、性状の点からはミラブルゴム（混練出来るゴム）、液状に分類出来るが、撥水性及び粘着力の点から熱架橋型のミラブルゴムが好ましい。
ゴム基材としては、ジメチルシリコーンゴム、メチルビニルシリコーンゴム、メチルフェニルシリコーンゴム、フルオロシリコーンゴムがあるが、粘着力、架橋特性、圧縮永久ひずみ特性から、ポリマーの重合度が５,０００〜１０,０００のメチルビニルシリコーンゴムが好ましい。
架橋剤としては、加熱によって分解し、発生したラジカルがシリコーンゴムの架橋剤として作用する有機過酸化物であるジクミルパーオキサイド（ＤＣＰ）が好ましい。
補強充填材としては、乾式法シリカ、湿式法シリカがあるが、撥水性及び粘着力の点から乾式法シリカが好ましい。乾式法シリカは一次粒子径が５０ｎｍ以下であり、そのＢＥＴ比表面積が１００ｍ２／ｇ以上であることが好ましく、１５０ｍ２／ｇ以上であることがより好ましい。その他、補強充填材の分散促進及び可塑化戻り防止のために可塑剤を、必要に応じて増量充填材を添加しても良い。
【００１２】
シリコーンゴム組成物の構成としては、シリコーン生ゴム１００質量部に対し、有機過酸化物は０.１〜３質量部、補強充填材は２５〜５５質量部が好ましい。
未焼成バーミキュライトに被覆するシリコーンゴム組成物の量としては、未焼成バーミキュライト１００質量部に対し、上記シリコーンゴム組成物５〜２０質量部が好ましい。被覆方法は加圧ニーダを用いるのが好適である。
各成分がこれらの範囲内であれば、未焼成バーミキュライトが原料混合品中で偏析することを防止し、また製品使用時に摩擦材表面から脱落しにくくなり、さらに高い撥水性により相手材ロータ表面への錆の発生を抑制することができる。
【００１３】
被覆の状態は、未焼成バーミキュライトが必ずしも完全にシリコーンゴム組成物で覆われている必要はなく、部分的に覆われている場合でも効果がある。
なお未焼成バーミキュライトは結晶層内に水分を４〜７％程度含有しており、摩擦材を加熱・加圧成形する時に水蒸気を発生し、フクレ、亀裂生成の恐れがあるので、１１０℃で１時間程度乾燥した後に使用することがより好ましい。
【００１４】
その他充填材としては摩擦材に通常用いられる有機充填材と無機充填材を任意に使用できる。有機充填材としてカシューダスト、タイヤリク、アクリルゴム（加硫品）等が挙げられる。これらは１種又は２種以上を組み合わせて用いることが出来る。有機充填材の添加量は摩擦材組成物全体に対して３〜３０体積％、好ましくは５〜２５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、消石灰、焼成バーミキュライト、マイカ、板状チタン酸カリウム、鱗片状チタン酸カリウムマグネシウム等の他、ケイ酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、アルミナ、炭化ケイ素等の硬質無機研削材、鉄、銅、真鍮、青銅、アルミニウム、黒酸化鉄、酸化亜鉛等の金属や金属の酸化物粒子、黒鉛、硫化錫等の固体潤滑剤が挙げられる。これらは１種又は２種以上を組み合わせて用いることが出来る。無機充填材は、本発明の未焼成バーミキュライトを合わせて摩擦材組成物全体の３０〜８０体積％、好ましくは４０〜７０体積％である。
【００１５】
繊維基材としては摩擦材に通常用いられるものを使用することができる。スチール繊維、ステンレス繊維、銅繊維、真鍮繊維、青銅繊維、アルミニウム繊維等の金属繊維；セラミックス繊維、チタン酸カリウム繊維、ガラス繊維、ロックウール、人工鉱物繊維、ウォラストナイト、セピオライト等の無機繊維；アラミド繊維、炭素繊維、ポリイミド繊維、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種以上を組み合わせて用いることが出来る。繊維基材の添加量は、摩擦材全体に対して５〜４０体積％、好ましくは７〜３０体積％である。
【００１６】
結合材としては摩擦材に通常用いられるものを使用することができる。フェノール樹脂、アクリルゴム変性フェノール樹脂、ニトリルブタジエンゴム変性フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ニトリルブタジエンゴム、シリコーンゴム等が挙げられる。これらは１種又は２種以上を組み合わせて用いることが出来る。この結合材の添加量は、摩擦材全体に対して５〜３０体積％、好ましくは７〜２５体積％、より好ましくは１０〜２０体積％である。
【００１７】
本発明の摩擦材の製造方法は、上記成分をレディゲミキサー、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、この予備成形品を成形温度４１３〜４５５Ｋ、成形圧力１０〜２５ＭＰａで、５〜１５分加熱・加圧成形するものである。次に、得られた成形品を４１３〜５２３Ｋの温度で２〜１２時間熱処理（後硬化）した後、必要に応じて塗装、焼き付け、研磨処理を施して完成品が得られる。
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品を載せ、この状態で成形用金型内にて加熱・加圧成形、熱処理、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。
【００１８】
本発明の摩擦材は、自動車、大型トラック、各種産業用機械等のディスクパッド、ブレーキライニング、クラッチフェーシング等の各種用途に幅広く用いることができるものである。
【実施例】
【００１９】
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。
【００２０】
バーミキュライトは下記のものを使用した。なお平均粒径はレーザー回折粒度分布法により測定した５０％粒径の数値を用いている。
（Ａ）未焼成、平均粒径４７０μｍ
粒径                                  割合
３００μｍ未満                          １７質量％
３００μｍ以上６００μｍ未満            ８２質量％
６００μｍ以上                            １質量％
（Ｂ）未焼成、平均粒径５２０μｍ
粒径                                  割合
３００μｍ未満                          １４質量％
３００μｍ以上６００μｍ未満            ８４質量％
６００μｍ以上                            ２質量％
（Ｃ）未焼成、平均粒径５７０μｍ
粒径                                  割合
３００μｍ未満                          １０質量％
３００μｍ以上６００μｍ未満            ８６質量％
６００μｍ以上                            ４質量％
（Ｄ）未焼成、平均粒径２５０〜７１０μｍ（市販品）
（Ｅ）未焼成、（Ｂ）にシリコンゴム組成物を被覆
（Ｂ）の未焼成バーミキュライト１００質量部に対し、シリコーンゴム組成物１０質量部を添加して加圧ニーダを用いて混練し、１４メッシュのふるい（ＪＩＳふるい目開き基準寸法１１８０μｍ）にかけて粒子を分離させ作成した。
シリコンゴム組成物は、ポリマーの重合度が７,５００である熱架橋型のメチルビニルシリコーン生ゴム１００質量部に対し、ジクミルパーオキサイド（ＤＣＰ）１質量部、ＢＥＴ比表面積が２００ｍ２／ｇ、一次粒子径が２０ｎｍである乾式法シリカ４０質量部、可塑剤としてポリオルガノシロキサン５質量部を添加して加圧ニーダを用いて混練りしたものを使用した。
（Ｆ）焼成、平均粒径５２０μｍ
粒径                                  割合
３００μｍ未満                          １４質量％
３００μｍ以上６００μｍ未満            ８４質量％
６００μｍ以上                            ２質量％
（Ｇ）焼成、平均粒径２５０〜７１０μｍ（市販品）
【００２１】
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分間混合し、加圧型内で１０ＭＰａにて２０秒加圧して予備成形をした。この予備成形品を成形温度４２３Ｋ、成形圧力４０ＭＰａの条件下で６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。
得られたブレーキパッドについて、下記の方法で低周波異音、摩擦係数、ディスクパッド摩耗、ロータ表面研削性を評価した。結果を表１に示す。
【００２２】
表１
2005207437.tif 000002
【００２３】
（１）低周波異音
ＪＡＳＯ Ｃ４０２ 試験に準拠し、実車試験により制動時の低周波異音の発生頻度を下記基準で評価した。表２に試験条件を示した。
◎：０％
○：０％より多く１５％以下
△：１５％より多く３０％以下
×：３０％より多い
（２）摩擦係数
ＪＡＳＯ Ｃ４０６ 試験に準拠し、第二効力の平均μを下記判定基準に基づき評価した。
◎：０．４１より大きい
○：０．３８より大きく０．４１以下
△：０．３５より大きく０．３８以下
×：０．３５以下
（３）ディスクパッド摩耗、ロータ表面研削性
ＪＡＳＯ Ｃ４２７ 一般摩耗試験に準拠し、制動初速度３０〜８０ｋｍ／ｈ、制動減速度２ｍ／ｓ２、制動前ブレーキ温度５０〜２００℃、制動回数合計１６００回の試験条件で、ディスクパッド摩耗とロータ表面の研削性を下記判定基準に基づき評価した。表３に試験条件を示した。なお、ロータ表面の研削性は、試験終了後のロータ表面をＪＩＳ Ｂ０６０１に従い測定した１０点平均粗さＲｚにより評価した。
（ディスクパッド摩耗）
◎：０．４ｍｍ未満
○：０．４ｍｍ以上０．５ｍｍ未満
△：０．５ｍｍ以上０．６ｍｍ未満
×：０．６ｍｍ以上
（ロータ表面研削性）
◎：３０μｍ未満
○：３０μｍ以上４０μｍ未満
△：４０μｍ以上５０μｍ未満
×：５０μｍ以上
【００２４】
表２
2005207437.tif 000003
【００２５】
表３
2005207437.tif 000004