(57)【要約】【課題】  相手材攻撃性を抑え、かつフェード特性を向上させた摩擦材を提供する。【解決手段】  繊維基材、摩擦調整材、結合材及び無機充填材よりなる摩擦材において、無機充填材の一成分として家畜及び魚類の少なくとも１種の焼成骨粉と、隆起風化造礁サンゴを粉砕して得られる炭酸カルシウムの粉末を併用して配合したことを特徴とする摩擦材。前記焼成骨粉が、摩擦材全体の１５〜２５体積％、そして前記炭酸カルシウムの粉末が、摩擦材全体の５〜２０体積％配合されていることが好ましい。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維基材、摩擦調整材、結合材及び無機充填材よりなる摩擦材において、無機充填材の一成分として家畜及び魚類の少なくとも１種の焼成骨粉と、隆起風化造礁サンゴを粉砕して得られる炭酸カルシウムの粉末を併用して配合したことを特徴とする摩擦材。
【請求項２】
前記焼成骨粉が、摩擦材全体の１５〜２５体積％、前記炭酸カルシウムの粉末が、摩擦材全体の５〜２０体積％配合されていることを特徴とする請求項１記載の摩擦材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼成骨粉と炭酸カルシウムの粉末を併用する摩擦材に関するものであり、特に産業機械、鉄道車両、荷物車両、乗用車などに用いられる相手材攻撃性を抑え、かつフェード特性が向上した摩擦材に関するものであり、より具体的には前記の用途に使用されるブレーキパッド、ブレーキライニング、クラッチフェーシング等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディスクブレーキやドラムブレーキなどのブレーキ、或いはクラッチなどに使用される摩擦材は、摩擦作用を与え、かつその摩擦性能を調整する摩擦調整材、補強作用をする繊維基材、これらの成分を一体化する結合材などの材料からなっている。そのうちの繊維基材には、金属繊維、無機繊維、有機繊維などの種類があり、それぞれの特徴があり、通常２種類以上のものが組み合わされて使用されている。
【０００３】
一方、摩擦材の摩擦特性を調整する材料としては摩擦調整材及び固体潤滑材があるが、これらにも無機系と有機系とがあり、それぞれの特徴があり、通常２種類以上のものが組み合わせて使用されている。そして、摩擦調整材としては、例えばアルミナやシリカ、マグネシア、ジルコニア、酸化クロム、石英等の無機摩擦調整材、合成ゴムやカシュー樹脂等の有機摩擦調整材を、固体潤滑材としては、例えば黒鉛や二硫化モリブデン等を挙げることができる。
【０００４】
また、充填材として、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、金属粉、バーミキュライト、マイカなどが用いられている。
そして、これらの成分を配合してなる摩擦材の相手材攻撃性を抑え、耐フェード性、耐摩耗性を改善した非石綿系摩擦材として種々の配合の摩擦材が提案されている。
【０００５】
特許文献１は、相手材攻撃性が小さく、耐フェード性、摩擦係数にも優れ、しかも鳴きや低周波異音が発生し難い非石綿系摩擦材を提供することを目的として、石綿以外の補強繊維、有機充填材、無機充填材、金属粉及び摩擦調整材を熱硬化性樹脂で結合して成る非石綿系摩擦材に対し充填材の少なくとも一部として、一次粒子が多数集合してできる二次粒子のマグネシアを含ませた摩擦材を開示している。
特許文献２は、耐摩耗性が向上した繊維強化摩擦材を提供することを目的として、強化繊維と、金属粉を含むフィラーと、バインダ樹脂とを含む摩擦材の金属粉の総量のうち２０体積％〜７０体積％が２００μｍを越える粒径の金属粉からなることにより粒径の大きな金属粉同士の間に粒径の小さな金属粉が充填され、摩擦材内部の充填効率が高くなり、摩擦材の摩耗量を低減することができる技術を開示しているが、無機充填材として硫酸バリウムを用いた配合例を示している。
【０００６】
特許文献３は、繊維成分として石綿を含まず、効きの安定性、耐摩耗性、対面攻撃性に優れた非石綿系摩擦材を提供することを目的として、石綿以外の繊維成分と、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂からなる結合材成分と、黒鉛、硫酸バリウム等の充填材成分とを含有する摩擦材において、酸化物のモース硬度が４〜７である金属の炭酸塩、水酸化物等の粉末もしくは繊維から成る無機充填材の一部又は全部を、単独又は他の充填材成分の一部と共に、熱硬化性樹脂を結合材として造粒又はペレット化し、充填材の一部として含有させた摩擦材を開示している。
特許文献４は、低負荷においては勿論のこと、中・大型車に使用した場合のように高負荷がかかったときでも、優れた耐摩耗性及び安定した摩擦性能を示し、且つ、対面損傷が少ないディスクブレーキ用のブレーキパッド等を得ることのできる非石綿系摩擦材を提供することを目的として、石綿以外の補強繊維と、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂による結合材及び硫酸バリウム等の充填材とからなる非石綿系摩擦材において、充填材の少なくとも一部として、電融マグネシアを含む非石綿系摩擦材を開示している。
【０００７】
これらの摩擦材は、それぞれそれなりの改善された性能を得ているが十分満足できるものではなかった。
ところで、摩擦材のフェード特性は、摩擦材の気孔率に大きく影響を受けるため、気孔率を高くできる材料が充填材に対して求められている。
すなわち、摩擦材の気孔率を大きくすると、ブレーキをかけたときに発生するガス圧を下げることができるため、フェード特性が向上できる。このため、摩擦材の気孔率を大きくできる材料が求められている。本発明者等は、特許文献５において、摩擦材原材料として焼成骨粉を５〜６５重量％用いてフェード特性を改善した摩擦材を提案した。また特許文献６において、サンゴカルシウムを５〜６５重量％用いてフェード特性を改善した摩擦材を提案した。
【０００８】
【特許文献１】特開平８−７３６１６号公報
【特許文献２】特開平９−２２１６５８号公報
【特許文献３】特開平５−１２７８号公報
【特許文献４】特許第２９６７２１７号公報
【特許文献５】特開２００３−１６０７８０号公報
【特許文献６】特開２００３−１６１３３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献５の特開２００３−１６０７８０号公報の焼成骨粉とは、牛、鳥、羊などの動物骨を６００℃〜１１００℃で焼成した材料であり、２０〜６０％の気孔率をもった多孔質材料であり、これにより摩擦材の気孔率を上昇できる。また、１２５０℃まで熱的に安定であり、モース硬度が５とロータ材（４〜４．５）より硬い。このため、焼成骨粉の配合量が２５体積％を越えると、相手材攻撃性が大きくなってしまうという問題があった。
【００１０】
特許文献６の特開２００３−１６１３３９号公報のサンゴカルシウムは、隆起風化造礁サンゴを粉砕して製造した多孔質材料である（気孔率およそ１２％）。サンゴカルシウムの主成分は炭酸カルシウムで、充分な耐熱性がないため、摩擦材温度が高くなりやすいディスクブレーキ用摩擦材の充填材としては、２０体積％までが望ましいという欠点があった。
【００１１】
本来制動用の摩擦材に要求される主要特性は、安定した摩擦特性、耐熱性、耐摩耗性などである。これら要求特性のうち摩擦特性については、従来の技術でほぼ満足できるレベルまで改良がなされ、とりわけ繊維質を基材とする摩擦材は良好な性能を示す。しかし、最近はフェード特性が良好で相手材攻撃性が小さく、ノイズ性も向上し、さらに低コストの摩擦材の供給が強く望まれている。しかも、特に更に高い温度域まで安定した高温時における摩擦性能の維持、ならびに耐摩耗性の向上が強く望まれている。その上、フェード特性が良好で相手材攻撃性が小さく、環境負荷の少ない摩擦材が強く望まれている。
【００１２】
本発明は、上述の特性を備えた摩擦材を提供するため、無機充填材として不規則な凸凹を持ち、気孔率が大きく、粒子間空隙が生じやすい粒子と、無機充填材の一部に従来使用されておらず、しかも性質の優れた材料を併用することにより、その大きい気孔率を利用して、良好なフェード特性が得られるとともに、高温域に至るまで安心した摩擦性能と耐摩耗性を確保するとともに、環境負荷の低減も可能にした摩擦材を得ようとするものである。すなわち、本発明は、相手材攻撃性が小さく、良好なフェード特性、ノイズ性及び低コスト性及び高温時における摩擦特性、耐熱性、耐摩耗性を備え、かつ環境負荷も少なくした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】
【００１３】
本発明者等は、前記の課題により従来の石灰石由来の炭酸カルシウムよりも高い気孔率を有し、良好なフェード特性を発揮するカルシウム化合物、及び多孔質材料であり、かつ、フェード特性を向上させるとともに環境負荷を低減する材料について種々研究した。そして、隆起風化造礁サンゴを粉砕して製造した炭酸カルシウムは、石灰石を粉砕して製造した炭酸カルシウムに比べ、気孔率が大きく、粒子間に空隙が容易に形成されること、及び牛、馬、豚、鳥などの家畜及び魚類の骨を焼成して得られた焼成骨粉は、Ｃａ２＋欠損型水酸化アパタイトを主成分とし、気孔率が２０〜６０％の多孔質材料であるとともに、重金属イオンなどに対する選択性と高いイオン交換能力があり、摩擦材のフェード特性向上と地球環境に及ぼす負荷を低減できることに着目して、本発明に到達した。
【００１４】
すなわち、本発明は、下記の手段により、上記の課題を解決した。
（１）  繊維基材、摩擦調整材、結合材及び無機充填材よりなる摩擦材において、無機充填材の一成分として家畜及び魚類の少なくとも１種の焼成骨粉と、隆起風化造礁サンゴを粉砕して得られる炭酸カルシウムの粉末を併用して配合したことを特徴とする摩擦材。
（２）  前記焼成骨粉が、摩擦材全体の１５〜２５体積％、前記炭酸カルシウムの粉末が、摩擦材全体の５〜２０体積％配合されていることを特徴とする前記（１）記載の摩擦材。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、得られた摩擦材は、無機充填材成分の一部として隆起風化造礁サンゴより製造した炭酸カルシウム（サンゴカルシウム）と、家畜及び魚類の少なくとも１種の焼成骨粉とを併用して配合したものであり、それから得られた摩擦材は、気孔率が高いのでフェード特性が向上し、耐摩耗性が大きく、相手材攻撃性が抑えられた、優れた特性を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を説明する。本発明において使用する隆起風化造礁サンゴは、先に特許文献６として示した特開２００３−１６１３３９号公報に記載されたものを使用すればよい。
摩擦材に使用する上記のサンゴカルシウムの好ましい配合割合を５〜２５体積％としたのは、５体積％未満ではフェードに関する合否の判定基準である、フェード率８５％以上という判定基準を満たし難いからである。一方、サンゴカルシウムの配合割合が２５体積％を越えても、フェード率の目標値を満足しなかったからである。隆起風化造礁サンゴは粉砕して、粉末サンゴカルシウムとして配合するが、その粉末の平均粒径としてはその目的により変わるが、例えば平均粒径が３μｍのものが使用される。
【００１７】
本発明において使用する焼成骨粉としては、主に２種類のものが知られており、それは焼成牛骨とボーンアッシュである。これらは、先に特許文献５として示した特開２００３−１６０７８０号公報に記載されたものが使用できる。
【００１８】
上記の焼成骨粉の好ましい配合割合を１５〜２５体積％としたのは、５体積％未満ではフェードに関する合否の判定基準である、フェード率８５％以上という判定基準を満たし難いからである。一方、焼成骨粉の配合が２５体積％を越えると、ロータ摩耗量が大きくなり目標値を満足しなくなるからである。焼成骨粉は、その平均粒径が１〜２００μｍのものが好ましく用いられる。
【００１９】
本発明の摩擦材を製造するには、繊維基材、摩擦調整材、潤滑材、充填材、結合材からなる摩擦材用諸原料を配合し、その配合物を通常の製法に従って予備成形し、熱成形することにより製造することができる。上記において、繊維基材としては、例えば芳香族ポリアミド繊維、耐炎化アクリル繊維等の有機繊維や銅繊維、スチール繊維等の金属繊維、チタン酸カリウム繊維やＡｌ２O３−ＳｉＯ２系セラミック繊維等の無機繊維が挙げられる。無機充填材としては、例えば銅やアルミニウム、亜鉛等の金属粒子、バーミキュライトやマイカ等の鱗片状無機物、硫酸バリウムや炭酸カルシウム等が挙げられる。
【００２０】
結合材としては、例えばフェノール樹脂（ストレートフェノール樹脂、ゴム等による各種変性フェノール樹脂を含む）、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂を挙げることができる。また、摩擦調整材としては、例えばアルミナやシリカ、マグネシア、ジルコニア、酸化クロム等の無機摩擦調整材、合成ゴムやカシュー樹脂等の有機摩擦調整材を、固体潤滑材としては、例えば黒鉛や二酸化モリブデン等を挙げることができる。摩擦材の組成としては、種々の組成割合を採ることができる。すなわち、これらは、製品に要求される摩擦特性、例えば、摩擦係数、耐摩耗性、振動特性、鳴き特性等に応じて、単独でまたは２種以上を組み合わせて配合すればよい。
【００２１】
ディスクブレーキ用ブレーキパッドの製造工程は、板金プレスにより所定の形状に形成され、脱脂処理及びプライマー処理が施され、そして、接着剤が塗布されたプレッシャープレートと、耐熱性有機繊維や金属繊維等の補強繊維と、無機・有機充填材、摩擦調整材及び結合材等の摩擦材の原料を配合し、撹拌により十分に均質化した原材料を常温にて所定の圧力で成形（予備成形）して作成した予備成形体とを、熱成形工程において所定の温度及び圧力で熱成形して両部材を一体に固着し、アフタキュアを行い、最終的に仕上げ処理を施すことからなるが、それまでの工程は従来法と同一である。
【実施例】
【００２２】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００２３】
実施例１〜４及び比較例１〜４
１）摩擦材の配合
摩擦材の無機充填材の配合割合を４０体積％に統一して用いたベース材に基づいて、焼成骨粉とサンゴカルシウムを併用した摩擦材の配合を行った。また無機充填材の配合量を一定で評価するために、硫酸バリウムを使用した。硫酸バリウムは多孔質材料ではないため、気孔率の向上効果はない。配合内容を第１表に示す。
【００２４】
【表１】
2005171042.tif 000002
【００２５】
２）製造方法
上記の配合材料を、通常の工程である、撹拌、予備成形、熱成形、加熱（アフタキュア）、研磨等の工程を経て、摩擦材完成品を得た。
３）気孔率の測定
実施例及び比較例によって得られた摩擦材に対して、気孔率の測定（オイル含浸法、ＪＩＳ  Ｄ４４１８）を行った。その測定結果を第２表に示す。
【００２６】
４）フェード特性
テストピース慣性型のスケールテスターを用いて性能試験（ＪＡＳＯ  Ｃ４０６に従う）を行い、第１フェード試験時における、フェード率を測定した。ここでフェード率は以下のように定義した。
フェード率（％）＝〔フェード試験における最低μ／フェード試験の制動１回目のμ（６０℃）〕×１００
試験結果を第２表に示す。
【００２７】
５）ロータ摩耗量の測定
さらに性能試験終了後に、ロータの摩耗量を測定し、ロータ攻撃性（相手材攻撃性）を評価した。それぞれの結果を第２表に示す。今回の摩擦材の目標値はフェード率８５％以上、ロータ摩耗量７μｍ以下である。
【００２８】
【表２】
2005171042.tif 000003
【００２９】
焼成骨粉を２５体積％以上使用した比較例１は良好なフェード特性を示したが、ロータ摩耗量が大きく目標値を満足しなかった。また、サンゴカルシウムを使用せず焼成骨粉のみを２５体積％使用した比較例２は良好なロータ攻撃性を示したが、フェード率が目標値に達しなかった。一方、焼成骨粉と５体積％以上のサンゴカルシウムを併用した実施例１〜３はロータ攻撃性を抑え、良好なフェード特性を示した。
【００３０】
しかし、サンゴカルシウムを２５体積％配合した比較例３はフェード率の目標値を満足しなかった。これは、サンゴカルシウムが分解して炭酸ガスが発生したためである。このことより、サンゴカルシウムの配合量は５〜２０体積％が良好であることがわかる。
また、サンゴカルシウムを２０体積％（最大）、且つ焼成骨粉を１０体積％配合した比較例４はフェード率の目標値を満足しなかったのに対し、焼成骨粉を１５体積％配合した実施例４はフェード特性、ロータ攻撃性とも良好であった。このことより、焼成骨粉の配合量は１５〜２５体積％が良好であることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明によれば、得られる摩擦材は、サンゴカルシウムと焼成骨粉を併用して配合したものであり、気孔率が高いので、フェード特性が向上し、ノイズ発生が少ない優れた特性を有する。従って、産業機械、鉄道車両、荷物車両、乗用車などに使用されるブレーキパッド、ブレーキライニング、クラッチフェーシング等に特に有用なものである。