(57)【要約】【課題】  安定した高い摩擦係数（高μ）を保持しつつ、耐摩耗性を良好にし、対面攻撃性を低く抑えるバランスのとれた摩擦材を提供することを課題とする。【解決手段】  繊維基材、結合材、充填材、硬質無機粒子を主成分とする摩擦材組成物を成形、硬化してなる摩擦材において、該硬質無機粒子として一次結晶アルミナが二次凝集した凝集アルミナを湿式粉砕して作った粉砕凝集アルミナを含有する摩擦材。該粉砕凝集アルミナの平均粒径は該一次結晶アルミナの平均粒径の３倍未満であることが望ましい。【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、硬質無機粒子を主成分とする摩擦材組成物を成形、硬化してなる摩擦材において、該硬質無機粒子として一次結晶アルミナが二次凝集した凝集アルミナを湿式粉砕して作った粉砕凝集アルミナを含有する摩擦材。
【請求項２】
該粉砕凝集アルミナの平均粒径は該一次結晶アルミナの平均粒径の３倍未満である請求項１記載の摩擦材。
【請求項３】
該粉砕凝集アルミナの平均粒径は該一次結晶アルミナの平均粒径の２倍未満である請求項１記載の摩擦材。
【請求項４】
該粉砕凝集アルミナの平均粒径は１．０〜１５．０μｍである請求項１〜３記載の摩擦材。
【請求項５】
該一次結晶アルミナの平均粒径は１．０〜５．０μｍである請求項１〜４記載の摩擦材。
【請求項６】
該粉砕凝集アルミナの含有量は摩擦材組成物全体の０．１〜１．０体積％である請求項１〜５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、大型トラック、鉄道車両、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等に好適に使用される摩擦材に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車、大型トラック、鉄道車両、各種産業用機械等の制動のために用いられる摩擦材は、摩擦係数が高くかつ安定していること、耐摩耗性に優れている事、制動時に対面（ロータ）攻撃性が小さいことなど様々な性能が要求されている。
これらの特性を満足させるため従来から繊維基材、結合材、充填材、硬質無機粒子を主成分とする摩擦材組成物からなる摩擦材が使用されている。そしてこれらの摩擦材には対面（ロータ）に付着した被膜、錆等を取り除くため、モース硬度の高い硬質無機粒子が広く用いられている。
モース硬度の高い硬質無機粒子は摩擦係数を高くし、対面に付着した被膜、錆落とし性を向上させるが、対面（ロータ）攻撃性が大きくなるという問題がある。
【０００３】
特許文献１には、一定粒径、硬度の無機物粉末表面に被着されたグラファイトを有する粒状減摩材により相手材表面に生成した被膜を除去できることが開示されている。特許文献２には、一定粒径、硬度の研削材とカシューダストを含有することによりロータ表面の錆を抑制しつつロータ摩耗を抑制できることが開示されている。特許文献３には、硬度及び平均粒径の異なる２種類のアブレシブを併用することによりロータ攻撃性を悪化させることなく錆落とし性を向上できることが開示されている。
これらの発明で使用されているアルミナは粉砕溶融アルミナである。この粉砕溶融アルミナはボーキサイトを熱苛性ソーダで処理し、アルミニウムの結晶をつくり融点以下で焼成し製造する一次結晶アルミナが二次凝集した凝集アルミナを電気炉にて融点以上で溶融後、粉砕・整粒したもので鋭角を持つ形状が特徴である。このためどうしても対面攻撃性が大きく、それぞれ一定の効果があるものの、やはりロータ面を過度に研削するという欠点から逃れられない。
【０００４】
これに対し特許文献４、特許文献５には一次結晶アルミナが二次凝集した凝集アルミナを使用することにより、被摩擦材の摩耗を防止することが開示されている。アルミナ粉（粉砕溶融アルミナ）との構造の違いを利用したものである。
しかし、凝集アルミナは使用中に砕けやすく摩擦材から脱落しやすいので、耐摩耗性が劣り、また粒子が大きいことより摩擦材中に偏在するので対面を不規則に研削するという欠点がある。
【０００５】
【特許文献１】特許第３１３４２３９号公報
【特許文献２】特開２００２−２６６９１５公報
【特許文献３】特開２００１−３１１０７１公報
【特許文献４】特開平７−２４７３７２公報
【特許文献５】特開平１０−２０５５５５公報
【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、安定した高い摩擦係数（高μ）を保持しつつ、耐摩耗性を良好にし、対面攻撃性を低く抑えるバランスのとれ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】
【０００７】
本発明者は上記目的を達成するためアルミナの形状面、摩擦材組成物中での分散面を中心に鋭意検討を行った結果、凝集アルミナをその一次結晶アルミナの粒径近くまで湿式粉砕することにより得られる鋭角の少ない板状形状を有する細かい粒子の粉砕凝集アルミナを使用することが極めて好適であることを見いだした。
この粉砕凝集アルミナは鋭角の少ない板状の形状を有するので摩擦材の対面攻撃性を低く抑えることができ、かつ粒子が細かい（結晶アルミナ粒径に近い）ために摩擦材使用中に脱落しにくく、さらに摩擦材中での分散性にも優れるのである。
【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、硬質無機粒子を主成分とする摩擦材組成物を成形、硬化してなる摩擦材において、該硬質無機粒子として一次結晶アルミナが二次凝集した凝集アルミナを湿式粉砕して作った粉砕凝集アルミナを含有する摩擦材。
（２）該粉砕凝集アルミナの平均粒径は該一次結晶アルミナの平均粒径の３倍未満である（１）記載の摩擦材。
（３）該粉砕凝集アルミナの平均粒径は該一次結晶アルミナの平均粒径の２倍未満である（１）記載の摩擦材。
（４）該粉砕凝集アルミナの平均粒径は１．０〜１５．０μｍである（１）〜（３）記載の摩擦材。
（５）該一次結晶アルミナの平均粒径は１．０〜５．０μｍである（１）〜（４）記載の摩擦材。
（６）該粉砕凝集アルミナの含有量は摩擦材組成物全体の０．１〜１．０体積％である（１）〜（５）記載の摩擦材。
【発明の効果】
【０００９】
本願の摩擦材は耐摩耗性に優れ、かつ対面攻撃性を低く抑えることができ、さらに対面を均一・適度に研削可能なので鳴き、スコーリングが発生しにくくなるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、繊維基材、結合材、充填材、硬質無機粒子を主成分とする摩擦材組成物を成形、硬化してなる摩擦材において、該硬質無機粒子として一次結晶アルミナを二次凝集した凝集アルミナを湿式粉砕して作った粉砕凝集アルミナを添加したものである。
【００１１】
硬質無機粒子として用いる粉砕凝集アルミナは、一次結晶アルミナが二次凝集した凝集アルミナをさらに湿式粉砕することにより得られる。湿式粉砕は例えばアルミナボール、精製水、分散剤を使用したボールミル粉砕等により行われる。従来から使用されてきている粉砕溶融アルミナは一次結晶アルミナが二次凝集した凝集アルミナを溶融後、乾式粉砕・整粒したもので鋭角を持つ形状が特徴であるが、この粉砕凝集アルミナは鋭角の少ない板状形状を有するのである。
【００１２】
この粉砕凝集アルミナの粒径としては、好ましくは元の一次結晶アルミナの粒径の３倍未満、より好ましくは２倍未満、さらに好ましくは１．０〜１．４倍である。この範囲であれば一次結晶アルミナの粒径に近いので使用中に砕けにくく摩擦材からの脱落が低減され、耐摩耗性が良好となる。さらに粉砕凝集アルミナの平均粒径としては好ましくは１．０〜１５．０μｍ、より好ましくは１．０〜８．０μｍ、さらに好ましくは２．０〜６．０μｍである。この範囲であれば摩擦係数の安定性と対面攻撃性がバランスよく満たされる。
元の一次結晶アルミナの粒径は好ましくは１．０〜５．０μｍ、より好ましくは２．０〜５．０μｍである。この範囲の粒径であれば摩擦材中での分散が容易であり、かつ対面を過度に研削することなく高μを維持できる。
粉砕凝集アルミナの添加量は摩擦材組成物全量に対して好ましくは０．１〜１体積％、より好ましくは０．２〜０．５体積％である。この範囲より添加量が少ないと発明の効果が得られず、多いと対面攻撃性が高くなりロータを過度に研削する恐れがある。
【００１３】
硬質無機粒子として上記に加えて添加できるものとして、摩擦材に通常用いられる硬質無機粒子が挙げられる。たとえば酸化チタン、シリカ、粉砕溶融アルミナ、炭化ケイ素等である。これらは本発明の効果を維持できる範囲で、適宜添加することができる。
【００１４】
その他、本発明の摩擦材を構成する原料としては、通常に使用される摩擦材組成物原料が挙げられる。
繊維基材として、摩擦材に通常用いられる繊維基材が挙げられる。たとえばスチール、ステンレス、銅、真鍮、青銅、アルミニウム等の金属繊維；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種を単独で又は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、摩擦材組成物全量に対して好ましくは２０〜６０体積％、より好ましくは２５〜５０体積％である。
【００１５】
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、アクリルゴム等が挙げられる。これらは１種を単独で又は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本発明では通常より少なく、摩擦材組成物全量に対して好ましくは１０〜２５体積％、より好ましくは１２〜２０体積％である。
【００１６】
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、アクリルゴムダスト（加硫品）等が挙げられる。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることが出来る。一方無機充填材としては、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、バーミキュライト、グラファイト、コークス、マイカ等の他、鉄、銅、ステンレス、アルミニウム等の金属粉が挙げられる。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることが出来る。これらの充填材の添加量は、摩擦材組成物全量に対して好ましくは２０〜６０体積％、より好ましくは３０〜５０体積％である。
【００１７】
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１３０〜１８０℃、成形圧力１５〜４９ＭＰａで、３〜１０分成形するものである。
次に、得られた成形品を１５０〜２５０℃の温度で２〜１０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。
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またはアルミ製プレート上に予備成形物を載せｍこの状態で成形用金型で成形、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。
【００１８】
本発明の摩擦材は、自動車用として好適なものであるが、大型トラック、鉄道車両、各種産業機械等の制動用ブレーキにも用いることが出来る。
【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】
実施例、比較例においてアルミナは表１のものを使用した。なおＡ〜Ｇは粉砕凝集アルミナ、Ｈは凝集アルミナ、Ｉは粉砕溶融アルミナ（それぞれ昭和電工（株）製）である。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。
【００２１】
表１
2005263823.tif 000002
【００２２】
表２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１５０℃、成形圧力４０ＭＰａの条件下で６分間成形した後、２００℃で５時間熱処理（後硬化）を行ない、摩擦材を作成した。
得られた摩擦材について、摩擦係数安定性、耐摩耗性、対面攻撃性を評価した。結果を表２に示す。
【００２３】
表２
2005263823.tif 000003
【００２４】
（１）摩擦係数（μ）安定性
下記マトリックスに準拠し、フルサイズダイナモ試験を実施した。
速度；４０、８０、１２０、１６０、１８０ｋｍ／ｈ
液圧；０．９８〜７．８４Ｍｐａ（０．９８Ｍｐａ毎）
制動温度；１００℃
制動回数；各１回
上記のマトリックスの４０回の制動における、摩擦係数（μ）の最大と最小の差をμ安定性とした。判定基準は下記の通り。
◎：０．０５未満
○：０．０５以上０．０７未満
△：０．０７以上０．１未満
×：０．１以上
（２）耐摩耗性
温度別の摩耗マトリックスに準拠し、フルサイズダイナモ試験を実施した。
速度；６５ｋｍ／ｈ
減速度；１．５ｍ／ｓ2
制動温度；１６５〜３１０℃（１５〜２０℃毎）
制動回数；各１回
上記のマトリックス８サイクル実施後の摩耗量を測定した。判定基準は下記の通り。
◎：０．２ｍｍ未満
○：０．２ｍｍ以上０．３ｍｍ未満
△：０．３ｍｍ以上０．４ｍｍ未満
×：０．４ｍｍ以上
（３）対面攻撃性
テストピース型対面攻撃性試験機を使用し、面圧０．０５Ｐａ、すべり速度７ｍ／ｓ、温度５０℃、８時間空転後の対面（ロータ）の最大摩耗量を測定する。判定基準は下記の通り。
◎：３μｍ未満
○：３μｍ以上６μｍ未満
△：６μｍ以上１０μｍ未満
×：１０μｍ以上