(57)【要約】  銅および銅合金の含有量が少なくても、高温での耐フェード特性に優れ、かつ制動中のペダルフィーリング特性の良好な摩擦材を与えることができる摩擦材組成物を提供する。摩擦材組成物は、結合材、繊維基材、無機充填材および有機充填材を含み、銅を含有しない、または、銅の含有量が０．５質量以下であって、メディアン径（Ｄ50）が０．８〜６０μｍの第１のγ−アルミナ粉末と、メディアン径（Ｄ50）が８０〜４００μｍの第２のγ−アルミナ粉末の２種類のγ−アルミナ粉末を含有する。
2017170560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結合材、繊維基材、無機充填材および有機充填材を含有し、
銅を含有しない、または銅の含有量が０．５質量以下であり、
前記無機充填材は、メディアン径（Ｄ50）が０．８〜６０μｍである第１のγ−アルミナ粉末と、メディアン径（Ｄ50）が８０〜４００μｍである第２のγ−アルミナ粉末の、２種類のγ−アルミナ粉末を含む摩擦材組成物。
【請求項２】
前記第１のγ−アルミナ粉末の含有量が０．５〜３．０体積％であり、前記第２のγ−アルミナ粉末の含有量が０．５〜２．０体積％である請求項１に記載の摩擦材組成物。
【請求項３】
前記第１のγ−アルミナ粉末と、前記第２のγ−アルミナ粉末の、メディアン径（Ｄ50）の差が１３９〜３０５μｍである請求項１または２に記載の摩擦材組成物。
【請求項４】
前記第１のγ−アルミナ粉末は、０．８〜６０μｍの粒子径に分級される粒分を５０体積％以上の割合で含有し、前記第２のγ−アルミナ粉末は、８０〜４００μｍの粒子径に分級される粒分を５０体積％以上の割合で含有する請求項１〜３の何れか一項に記載される摩擦材組成物。
【請求項５】
０．８〜６０μｍの粒子径に分級されるγ−アルミナ粒分の含有量は、前記摩擦材組成物の０．２５〜３．０体積％であり、８０〜４００μｍの粒子径に分級されるγ−アルミナ粒分の含有量は、前記摩擦材組成物の０．２５〜２．０体積％である１〜４の何れか一項に記載される摩擦材組成物。
【請求項６】
前記摩擦材組成物に含まれるγ−アルミナ粉末の全量に対して、粒子径が６０μｍを超え８０μｍ未満であるγ−アルミナ粒分の割合は２０体積％以下である１〜５の何れか一項に記載される摩擦材組成物。
【請求項７】
前記摩擦材組成物に含まれるγ−アルミナ粉末の全量に対して、０．８〜６０μｍの粒子径に分級される粒分が占める割合は１０〜９０体積％であり、８０〜４００μｍの粒子径に分級される粒分が占める割合は１０〜９０体積％である請求項１〜６の何れか一項に記載される摩擦材組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の制動に用いる摩擦材の原料となる摩擦材組成物に関し、特に、結合材、繊維基材、無機充填材及び有機充填材を含む摩擦材組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等には、その制動のために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。摩擦材は、ディスクロータ、ブレーキドラム等の対面材と摩擦することにより、制動の役割を果たしている。このため、摩擦材には、低温から高温にかかる広いブレーキ使用温度域において、摩擦材の摩擦係数の安定性（耐フェード特性）と、高い摩擦係数が求められる。また、制動中のペダルフィーリング特性（制動し始めから安定するまでの時間の短縮）が要求されている。【０００３】
このような摩擦材は、結合材、繊維基材、無機充填材および有機充填材等の成分を含有し、前記特性を発現させるために、一般的に、各成分について１種若しくは２種以上を組み合わせて用いられる。繊維基材としては、有機繊維、金属繊維、無機繊維等が用いられ、耐摩耗性を向上させるために、金属繊維として銅繊維および銅合金繊維が用いられている。また、摩擦材としては、アスベストを含有しない、いわゆるノンアスベスト摩擦材が主流となっているが、このノンアスベスト摩擦材には、銅又は銅合金等が多量に使用されている（特許文献１等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−９７４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
銅又は銅合金を含有する摩擦材は、制動時に生成する摩耗粉に銅を含み、河川、湖および海洋の汚染等の原因となる可能性が示唆されているため、使用を制限する動きが高まっている。また、これまで開発されてきた銅および銅合金の含有量が少ない摩擦材では、高温での摩擦係数の安定（耐フェード特性）および制動中のペダルフィーリング特性（制動し始めから安定するまでの時間の短縮）を両立させることは困難であった。【０００６】
そこで、本発明は、銅および銅合金の含有量が少なくても、高温での耐フェード特性に優れ、且つ、制動中のペダルフィーリング特性の良好な摩擦材を与えることができる摩擦材組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
銅を含まない、又は、銅を含む場合であっても０．５質量％以下と極少量である場合に、高温における耐フェード特性およびペダルフィーリング特性の特性向上を図るに当たり、本発明者らは、無機充填材の１種であるγ−アルミナに着目するとともに、その粒径について検討を重ねたところ、粒径の比較的大きいγ−アルミナと、粒径の小さい微細なγ−アルミナを併用することで、高温における耐フェード特性、及び、ペダルフィーリング特性が向上することを見出した。【０００８】
本発明の摩擦材組成物は、この知見に基づいて成されたものであり、本発明の一態様によれば、摩擦材組成物は、結合材、繊維基材、無機充填材及び有機充填材を含有し、銅を含有しない、又は、銅の含有量が０．５質量％以下であり、前記無機充填材が、メディアン径（Ｄ50）が０．８〜６０μｍである第１のγ−アルミナ粉末と、メディアン径（Ｄ50）が８０〜４００μｍである第２のγ−アルミナ粉末の、２種類のγ−アルミナ粉末を含有するものである。【０００９】
本発明の摩擦材組成物においては、前記第１のγ−アルミナ粉末の含有量が０．５〜３．０体積％であり、前記第２のγ−アルミナの含有量が０．５〜２．０体積％であることが好ましい。また、前記第１のγ−アルミナ粉末と前記第２のγ−アルミナ粉末の、メディアン径（Ｄ50）の差が１３９〜３０５μｍであることが好ましい。
前記第１のγ−アルミナ粉末は、０．８〜６０μｍの粒子径に分級される粒分を５０体積％以上の割合で含有し、前記第２のγ−アルミナ粉末は、８０〜４００μｍの粒子径に分級される粒分を５０体積％以上の割合で含有するとよい。０．８〜６０μｍの粒子径に分級されるγ−アルミナ粒分の含有量は、前記摩擦材組成物の０．２５〜３．０体積％であり、８０〜４００μｍの粒子径に分級されるγ−アルミナ粒分の含有量は、前記摩擦材組成物の０．２５〜２．０体積％である。
前記摩擦材組成物に含まれるγ−アルミナ粉末の全量に対して、粒子径が６０μｍを超え８０μｍ未満であるγ−アルミナ粒分の割合は２０体積％以下であるとよい。前記摩擦材組成物に含まれるγ−アルミナ粉末の全量に対して、０．８〜６０μｍの粒子径に分級される粒分が占める割合は１０〜９０体積％であり、８０〜４００μｍの粒子径に分級される粒分が占める割合は１０〜９０体積％であるように配合することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の摩擦材組成物によれば、銅を含有しない、または、含有する場合であっても０．５質量以下と極微量であるので、環境に悪影響を与える虞がなく、且つ、高温での耐フェード特性に優れるとともに、制動中のペダルフィーリング特性が良好であるという格別な効果を奏する摩擦材が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ペダルフィーリング特性の試験における、制動開始時点からの摩擦係数（μ）の変化を示すグラフであり、図１（ａ）は実施例１、図１（ｂ）は比較例１のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［摩擦材組成物］
本発明の摩擦材組成物は、結合材、繊維基材、無機充填材及び有機充填材を含むノンアスベスト摩擦材組成物（アスベストを含有しない、または、含有する場合であっても極微量である摩擦材組成物）である。摩擦材組成物を構成する各材料について、以下に具体的に説明する。下記の記載に基づいて、各材料を配合して均一な混合物を調製することによって、本発明の摩擦材組成物が得られる。これを所望の形状に成形して硬化することによって、ブレーキパッド等の摩擦材が得られる。
【００１３】
（銅）
本発明の摩擦材組成物は、銅を含有しない、または、含有する場合であっても０．５質量％以下と極微量であるため、環境を汚染する虞がない。銅は含有しないことが好ましいが、含有する場合、銅の単体金属、または、青銅、黄銅等の銅合金を、繊維または金属粉末の形態で用いることができる。
【００１４】
（γ−アルミナ）
アルミナ、すなわち、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）は、無機充填材の一種である。アルミナとしては、硬さが高く三方晶系の結晶構造を有するα−アルミナが一般的であるが、本発明の摩擦材組成物は、立方晶系の結晶構造を有するγ−アルミナ（活性アルミナ）を必須成分として含有する。γ−アルミナは、比表面積が大きく、α−アルミナに比して硬さが低いという特性を有し、無機充填材、研削材、吸着剤等として用いられる。γ−アルミナは、例えば、水酸化アルミニウムを低温で乾燥してアルミナゲルを調製し、これを５００〜８００℃の温度で焼成することによって得られ、球状粒子のγ−アルミナを生成することができる。
【００１５】
本発明者らは、γ−アルミナ粉末の粒径について検討を行い、次の知見を得た。すなわち、摩擦材組成物において、γ−アルミナ粉末は、粒子径が大きいと、相手材となるディスクロータに食い込み、引っ掻き抵抗によって摩擦材の耐フェード特性を向上させることができる。但し、低い液圧の下では、ディスクロータへの食い込みが僅かとなり、制動初期時の摩擦係数が安定しない。一方、γ−アルミナ粉末の粒子径が小さいと、摩擦材の気孔径分布が変化し易いので、制動初期の摩擦係数を早く安定させることができるが、ディスクロータへの食い込み量が小さくなるため、耐フェード特性が劣る可能性がある。
【００１６】
これらの知見から、本発明者らは、高温における耐フェード特性の向上と、ペダルフィーリング特性の向上とを図るために、粒子径の大きいγ−アルミナ粉末と、粒子径の小さいγ−アルミナ粉末とを併用することによる可能性について検討を行い、その結果、粒子径の小さい第１のγ−アルミナ粉末として、メディアン径（Ｄ50）が０．８〜６０μｍのγ−アルミナ粉末と、粒子径が大きい第２のγ−アルミナ粉末として、メディアン径（Ｄ50）が８０〜４００μｍのγ−アルミナ粉末とを組み合わせることで、高温における耐フェード特性の向上を図るとともに、ペダルフィーリング特性の向上を図ることができることを突き止めた。なお、本発明においては、メディアン径は、特に記載がない限り、累積分布５０体積％の時の粒径（Ｄ50）で示す。
【００１７】
（メディアン径（Ｄ50）が０．８〜６０μｍのγ−アルミナ粉末）
本発明の摩擦材組成物に用いられる第１のγ−アルミナ粉末、つまり、粒子径の小さいγ−アルミナ粉末は、制動初期の摩擦係数を迅速に安定化させることに特化した有効成分であり、主として、粒子径が０．８〜６０μｍの範囲の粒子を有する。摩擦材組成物に配合されるγ−アルミナ粒子が、６０μｍ程度以下の粒子径であると、摩擦材の塑性流動が容易になって気孔径分布が変化し易くなり、制動初期の摩擦係数を安定化させる上で有効に作用する。但し、０．８μｍ未満の小さすぎる粒子では、ディスクロータへの食い込みが乏しくなって、耐フェード特性が悪化する。つまり、粒子径が０．８〜６０μｍの範囲のγ−アルミナ粒子は、耐フェード特性をさほど低下させずに、制動初期の摩擦係数を迅速に安定化させる（つまりペダルフィーリング特性が向上する）ことが可能な有利な成分である。粒子径が６０μｍ程度を超えると、摩擦材の塑性流動が生じ難く、気孔径分布が変化し難くなるため、制動初期の摩擦係数の安定化効果は得られなくなる。このようなことから、第１のγ−アルミナ粉末において、粒子径が０．８〜６０μｍの範囲のγ−アルミナ粒子が５０体積％程度以上を占めると好ましく、７５体積％程度以上を占めると更に好ましい。粉末の篩い分け等によって粒子径が０．８〜６０μｍの範囲に分級される粒分を、粒子径の小さいγ−アルミナ粉末として使用すると最適である。正規分布型の粒度分布を想定した時、メディアン径（Ｄ50）が０．８〜６０μｍである粉末においては、粒子径が０．８〜６０μｍの範囲の粒子が占める割合は、概して、５０体積％程度以上であると見なすことができる。故に、粒子径の小さいγ−アルミナ粉末として、メディアン径（Ｄ50）が０．８〜６０μｍのものを好適に使用することができる。更に、耐フェード特性についても考慮すると、粒子径の小さいγ−アルミナ粉末は、メディアン径が１０〜４６μｍであることが好ましく、２０〜３６μｍであることがより好ましく、２５〜３０μｍであることが最適である。換言すると、このような範囲の粒子径を有するγ−アルミナ粒子は、耐フェード特性においても有利に作用する。
【００１８】
上述の粒子径の小さいγ−アルミナの含有量が、摩擦材組成物の０．５体積％以上であると、摩擦材は、好適な摩擦係数を示すと共に、優れた耐クラック性及び耐摩耗性が発現し、３体積％以下とすることで、耐摩耗性の悪化を避けることができる。従って、粒子径の小さいγ−アルミナの含有量は、０．５〜３．０体積％であることが好ましく、１〜２．５体積％であることがより好ましく、１．５〜２体積％であることが最適である。これは、粒子径が０．８〜６０μｍの範囲であるγ−アルミナ粒子（粒分）の含有量が、好ましくは摩擦材組成物の０．２５〜３．０体積％、より好ましくは０．５〜２．５体積％、最適には０．７５〜２体積％であることに相当する。
【００１９】
（メディアン径（Ｄ50）が８０〜４００μｍのγ−アルミナ粉末）
本発明の摩擦材組成物に用いられる第２のγ−アルミナ粉末、つまり、粒子径の大きいγ−アルミナ粉末は、摩擦材の耐フェード特性の向上に特化した有効成分であり、主として、粒子径が８０〜４００μｍの範囲である粒子を有する。γ−アルミナ粒子は、粒子径が８０μｍ以上であると、ディスクロータへ非常に良好な食い込みを発揮し、摩擦材の耐フェード特性が高まる。但し、粒子径が大きすぎると、ディスクロータへの攻撃性が過大となり、ディスクロータの摩耗が促進される。つまり、粒子径が８０〜４００μｍの範囲のγ−アルミナ粒子は、ディスクロータへの食い込みを好適に発揮する（つまり耐フェード特性を向上させる）と共に、攻撃性を抑制することが可能な有利な成分である。粒子径が８０μｍ未満であると、ディスクロータへの食い込みはある程度のレベルに減少して、高温における耐フェード特性が低下し、０．８μｍ未満においては、ディスクロータへの食い込みが更に低下して極めて乏しくなる。このようなことから、第２のγ−アルミナ粉末において、粒子径が８０〜４００μｍの範囲のγ−アルミナ粒子は、５０体積％程度以上を占めると好ましく、７５体積％程度以上を占めると更に好ましい。篩い分け等によって粒子径が８０〜４００μｍの範囲に分級される粒分を使用すると最適である。前述と同様に正規分布型の粒度分布を想定した時、メディアン径（Ｄ50）が８０〜４００μｍである粉末においては、粒子径が８０〜４００μｍの範囲の粒子が占める割合は、概して、５０体積％程度以上であると見なすことができる。故に、粒子径の大きいγ−アルミナとして、メディアン径（Ｄ50）が８０〜４００μｍのものを好適に使用することができる。粒子径の大きいγ−アルミナは、メディアン径が１００〜３５０μｍであることが好ましく、１７５〜３２５μｍであることがより好ましく、２００〜３００μｍであることが最適である。
【００２０】
上述の粒子径の大きいγ−アルミナの含有量が、摩擦材組成物の０．５体積％以上であると、摩擦材は、好適な摩擦係数を示すと共に、良好な耐クラック性及びペダルフィーリング特性を発現し、２体積％以下とすることで、耐摩耗性の悪化を避けることができる。従って、粒子径の大きいγ−アルミナの含有量は、０．５〜２．０体積％であることが好ましく、０．７５〜１．７５体積％であることがより好ましく、１〜１．５体積％であることが最適である。これは、粒子径が８０〜４００μｍの範囲であるγ−アルミナ粒子（粒分）の含有量が、好ましくは摩擦材組成物の０．２５〜２．０体積％、より好ましくは０．３７〜１．７５体積％、最適には０．５〜１．５体積％であることに相当する。
【００２１】
なお、上記二種類のγ−アルミナ粉末のメディアン径（Ｄ50）の差がある程度大きい方が、粒子径が大きいγ−アルミナ粉末と粒子径が小さいγ−アルミナ粉末の効果が相乗的に作用して、それぞれの効果がより有効に発揮される。この点で、粒子径が大きいγ−アルミナ粉末と粒子径が小さいγ−アルミナ粉末のメディアン径の差が１３９μｍ〜３０５μｍであることが好ましい。粒子径が大きいγ−アルミナ粉末と粒子径が小さいγ−アルミナ粉末のメディアン径の差が１３９μｍ以上であると、摩擦材の摩擦係数は好適な値を示し、耐フェード特性が良好である。また、メディアン径の差が３０５μｍ以下においては、摩擦係数のビルドアップが悪化するのを避けることができる。より好ましくは、粒子径が大きいγ−アルミナ粉末と粒子径が小さいγ−アルミナ粉末のメディアン径の差は、１８０μｍ〜２６０μｍであるとよい。上述の点は、粉末の粒度分布において、０．８μｍ〜６０μｍの範囲と８０μｍ〜４００μｍの範囲の間の領域に分級される粒子が少ない方が好ましいと言い換えることもできる。この観点に基づくと、摩擦材組成物に配合されるγ−アルミナ粉末の全量に対して、粒子径が６０μｍを超え８０μｍ未満であるγ−アルミナ粒子（粒分）の割合は１５体積％以下であることが好ましく、より好ましくは１０体積％以下となる。そして、摩擦材組成物に含まれるγ−アルミナ粉末の全量に対して、０．８〜６０μｍの粒子径に分級される粒分が占める割合は３０〜７０体積％であり、８０〜４００μｍの粒子径に分級される粒分が占める割合は３０〜７０体積％であると好適である。粒子径が６０μｍを超え８０μｍ未満であるγ−アルミナ粒子（粒分）は、第１のγ−アルミナ粉末と第２のγ−アルミナ粉末の併用によって得られる相乗的な効果を減少させる傾向がある。相乗的効果の観点から、粒子径が０．８〜６０μｍのγ−アルミナ粒分と、粒子径が８０〜４００μｍのγ−アルミナ粒分との比率が、３／７〜７／３であると好ましく、より好ましくは４／６〜６／４であるように配合すると良い。
【００２２】
なお、γ−アルミナ粉末の粒子径およびメディアン径（Ｄ50）は、レーザー回折粒度分布測定などの方法を用いて測定することができる。
【００２３】
（その他の無機充填材）
無機充填材は、摩擦材の耐熱性、耐摩耗性、摩擦係数等の悪化を避けるための摩擦調整材として配合される。本発明では、無機充填材として、上記のγ−アルミナ以外の通常の摩擦材組成物に用いられているものを併用することができる。
【００２４】
γ−アルミナ以外の無機充填材としては、例えば、黒鉛、コークス等の炭素材や、三硫化アンチモン、硫化スズ、二硫化モリブデン、硫化ビスマス、硫化亜鉛等の金属硫化物、チタン酸カリウム、チタン酸リチウムカリウム、チタン酸ナトリウム、チタン酸マグネシウムカリウム等のチタン酸塩、及び、水酸化カルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、酸化カルシウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、シリカ（二酸化珪素）、α−アルミナ、四酸化三鉄、酸化亜鉛、炭化珪素等の各種無機化合物が挙げられる。又、鉱物類では、ドロマイト、マイカ、バーミキュライト、タルク、クレー、ゼオライト、ジルコン（ケイ酸ジルコニウム）、ジルコニア（酸化ジルコニウム）、ムライト、クロマイト、ガーネット等も充填材として用いることができる。更に、金属としては、鉄、アルミニウム、ニッケルおよびこれらの一種又は複数種で構成される合金等も用いることができる。上述のような素材の粉末を、単独でまたは２種類以上を組み合わせて使用することができる。粒状チタン酸カリウム、板状チタン酸カリウム等のような粒子形状が異なる粉末については、それらから適宜選択して使用して良い。
【００２５】
本発明の摩擦材組成物中における、γ−アルミナ以外の無機充填材の含有量は、３０〜８０質量％であることが好ましく、４０〜７８質量％であることがより好ましく、５０〜７５質量％であることが最適である。γ−アルミナ以外の無機充填材の含有量を３０〜８０質量％の範囲とすることで、耐熱性の悪化を避けることができる。
【００２６】
（結合材）
結合材は、摩擦材組成物に含まれる有機充填材、無機充填材および繊維基材などを一体化し、強度を与えるものである。本発明の摩擦材組成物に含まれる結合材としては、摩擦材の結合材として通常用いられる熱硬化性樹脂であれば、特に制限なく用いることができる。
【００２７】
上記熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、エラストマー分散フェノール樹脂、変性フェノール樹脂等が挙げられる。より具体的には、エラストマー分散フェノール樹脂としては、アクリルエラストマー分散フェノール樹脂、シリコーンエラストマー分散フェノール樹脂等の各種エラストマー分散フェノール樹脂を用いることができる。変性フェノール樹脂としては、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を用いることができる。これらの熱硬化性樹脂は、単独、または２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの熱硬化性樹脂のうち、特に、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、アルキルベンゼン変性フェノール樹脂は、良好な耐熱性、成形性および摩擦係数を与えることから、用いることが好ましい。
【００２８】
本発明の摩擦材組成物中の上記結合材の含有量は、５〜２０質量％であることが好ましく、５〜１０質量％であることがより好ましい。結合材の含有量を５〜２０質量％の範囲とすることで、摩擦材の強度低下をより抑制でき、また、摩擦材の気孔率が減少するので、弾性率が高くなることによって発生する鳴き等を抑制でき、音振性能の悪化を防止できる。
【００２９】
（有機充填材）
有機充填材は、摩擦材の音振性能、耐摩耗性等を向上させるための摩擦調整剤として配合される。
【００３０】
本発明の摩擦材組成物に使用可能な有機充填材としては、上記性能を発揮できるものであれば特に制限はなく、通常、有機充填材として用いられる、カシューダスト、ゴム成分等を用いることができる。
【００３１】
カシューダストは、カシューナッツシェルオイルの硬化物を粉砕して得られ、本発明の摩擦材組成物においては、通常、摩擦材に用いられるものを使用すればよい。上記ゴム成分としては、例えば、天然ゴム、アクリルゴム、イソプレンゴム、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、ニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）等が挙げられ、これらは、単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。また、カシューダストとゴム成分とを併用してもよく、カシューダストをゴム成分で被覆したものを用いてもよい。音振性能の観点からは、有機充填材として、カシューダストとゴム成分とを併用することが好ましい。
【００３２】
本発明の摩擦材組成物中の上記有機充填材の含有量は、１〜２０質量％であることが好ましく、１〜１０質量％であることがより好ましく、３〜８質量％であることが最適である。有機充填材の含有量を１〜２０質量％の範囲とすることで、摩擦材の弾性率の増加に伴う鳴きの発生等によって音振性能が悪化するのを避けることができ、また、耐熱性の悪化や、熱履歴による強度低下を避けることができる。
【００３３】
なお、カシューダストとゴム成分とを併用する場合には、カシューダストとゴム成分との比率は、２／１〜１０／１（質量比）であることが好ましく、３／１〜９／１（質量比）であることがより好ましく、３／１〜８／１（質量比）であることが最適である。
【００３４】
（繊維基材）
繊維基材は、摩擦材において、機械的強度の向上などの補強作用を示す。本発明で用いられる繊維基材としては、無機繊維、金属繊維、有機繊維、炭素系繊維等が挙げられ、これらを単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。尚、ここでは、無機繊維は、金属繊維及び炭素繊維を除いた、以下に記載するような無機物の繊維とする。
【００３５】
無機繊維には、セラミック繊維、生体溶解性セラミック繊維、鉱物繊維、ガラス繊維等が含まれる。このような無機繊維について、単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３６】
鉱物繊維は、天然の鉱物繊維と人造鉱物繊維とに分類されるが、ここでいう鉱物繊維とは、スラグウールやバサルトファイバー等のような、高炉スラグ、玄武岩、その他の天然岩石等を主成分とする原料を溶融紡糸した人造鉱物繊維を意味する。具体的には、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＦｅＯ、Ｎａ2Ｏ等の成分が含まれるもの、または、これらの成分を単独で、もしくは２種以上を含有するものを用いることができる。好ましくは、これらのうちＡｌ元素を含む（つまり、Ａｌ2Ｏ3成分を含む）ものを鉱物繊維として用いるとよく、つまり、Ａｌ元素を含む天然鉱物を原料として繊維化した人造鉱物繊維であることが好ましい。摩擦材組成物中に含まれる鉱物繊維全体の平均繊維長が大きくなるほど、摩擦材組成物中の各成分との接着強度が低下する傾向があるため、鉱物繊維全体の平均繊維長は、５００μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、平均繊維長は１００〜４００μｍである。尚、ここで言う「平均繊維長」は、鉱物繊維を無作為に５０個選択し、光学顕微鏡で繊維長を測定し、その平均を算出して求めた値である。
【００３７】
人造鉱物繊維には、チタン酸カリウム繊維、シリケート繊維、ウォラストナイト等の繊維も含まれ、チタン酸カリウム繊維等については人体への経口吸引が懸念される。このようなことから、本発明においては、人体への影響及び環境負荷物質の低減を考慮して、生体溶解性の鉱物繊維を用いることが好ましい。生体溶解性の鉱物繊維とは、人体内に取り込まれた場合でも溶解して短時間で体外に排出される特徴を有する人造鉱物繊維である。具体的には、化学組成において、アルカリ酸化物、アルカリ土類酸化物総量（ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、バリウムの酸化物の総量）が１８質量％以上であり、且つ、呼吸による短期バイオ永続試験、腹膜内試験又は長期呼吸試験において所定の要件を満たす繊維を示す。各試験における要件は、具体的には、呼吸による短期バイオ永続試験で、２０μｍ以上の繊維の質量半減期が４０日以内であること、腹膜内試験で過度の発癌性の証拠がないこと、及び、長期呼吸試験で関連の病原性、腫瘍発生等がないことである（ＥＵ指令９７／６９／ＥＣのＮｏｔａ  Ｑ（発癌性適用除外））。このような生体溶解性鉱物繊維としては、ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＣａＯ−ＭｇＯ−ＦｅＯ−Ｎａ2Ｏ系繊維等が挙げられ、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＦｅＯ、Ｎａ2Ｏ等の成分を任意の組み合わせ及び割合で含有する繊維を利用可能である。これは、生体溶解性セラミック繊維とも呼ばれ、市販品としては、LAPINUS FIBRES B.V社製のRoxulシリーズなどが挙げられる。「Roxul」には、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＦｅＯ、Ｎａ2Ｏ等が含まれる。
【００３８】
金属繊維としては、例えば、アルミニウム、鉄、亜鉛、錫、チタン、ニッケル、マグネシウム、シリコン等の金属単体またはその合金を繊維化したものを用いることができる。銅および銅合金以外の金属繊維を金属繊維として用いてもよい。このような金属繊維を、単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができ、摩擦係数の向上及び耐クラック性の付与に有効である。
【００３９】
耐摩耗性の観点から、銅および銅合金以外の金属の含有量は、本発明の摩擦材組成物の０．５質量％以下となる範囲であることが好ましく、銅および銅合金以外の金属繊維を配合しないこと（含有量０質量％）がより好ましい。
【００４０】
有機繊維は、耐クラック性および耐摩耗性を向上させるためなどの目的で用いられる。有機繊維としては、例えば、アラミド繊維、セルロース繊維、アクリル繊維、フェノール繊維（架橋構造を有する）等を用いることができる。
炭素系繊維は、高分子繊維を焼成して炭化を進行させることによって得られる繊維基材であり、具体的には、繊維ピッチ系炭素繊維、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維、活性炭繊維等が挙げられる。炭素系繊維には、耐炎化繊維も含まれ、耐炎化繊維は、炭素系繊維を生成する焼成の初期段階である耐炎化処理によって得られる繊維である。
有機繊維及び炭素系繊維は、単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。耐摩耗性の観点からは、有機繊維としてアラミド繊維を用いることが好ましい。
【００４１】
本発明の摩擦材組成物中の繊維基材の含有量は、銅または銅合金の金属繊維を含めた総量で、５〜４０質量％であることが好ましく、５〜２０質量％であることがより好ましく、５〜１０質量％であることが最適である。繊維基材の含有量を５〜４０質量％の範囲とすることで、摩擦材としての適正な気孔率が得られるので、弾性率が高くなることによる鳴きなどの発生を避けることができ、音振性能の悪化を抑制可能である。また、適正な材料強度および耐摩耗性が得られ、更に、成形性も向上させることができる。
【００４２】
（その他の材料）
本発明の摩擦材組成物には、前述の結合材、有機充填材、無機充填材、繊維基材に加えて、必要に応じて、他の材料を配合することができる。例えば、耐摩耗性の観点から、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素ポリマーを、有機添加剤として本発明の摩擦材組成物に配合することができる。
【００４３】
［摩擦材］
上記に基づいて各材料を配合することにより、本発明の摩擦材組成物が得られ、摩擦材組成物に熱成形および熱硬化を施すことによって、摩擦材が得られる。摩擦材は、自動車等の車両に用いられるディスクブレーキパッドやブレーキライニング等の摩擦部材に適用可能である。上記摩擦材組成物から生成される摩擦材は、高温での耐フェード特性に優れると共に、制動中のペダルフィーリング特性が良好であり、自動車用の摩擦材に好適である。
【００４４】
摩擦材の製造は、一般に使用されている方法で摩擦材組成物を成形することによって実施可能であり、好ましくは、摩擦材組成物をの加熱加圧成形によって製造される。詳細には、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、アイリッヒミキサー等の混合機を用いて均一な混合物に調製して、成形金型を用いて予備成形し、得られた予備成形物に、成形温度：１４０〜１６０℃、成形圧力：１５〜５０ＭＰａの条件で、４〜１０分間の加熱加圧成形を施し、得られた成形物を、更に、１８０〜２５０℃で２〜１０時間熱処理し、これにより摩擦材が得られる。更に、必要に応じて、塗装、スコーチ処理、研磨処理を摩擦材に施すことができる。
【００４５】
［摩擦部材］
摩擦部材は、上記摩擦材を裏金上に積層して配置したものであり、摩擦材の表面をブレーキロータ等のような相手部材に圧接することで、摩擦材の表面を摩擦面として、相手部材を制動する。摩擦材は、裏金上に直接積層して配置しても、或いは、裏金と摩擦材との間に中間層を介して積層してもよい。中間層としては、例えば、裏金の接着効果を高めるための表面改質を目的としたプライマー層、裏金と摩擦材との接着を目的とした接着層等が挙げられる。
【００４６】
本発明の摩擦材組成物は、高温での耐フェード特性に優れるとともに、制動中のペダルフィーリング特性が良好であるため、摩擦部材の「下張り材」として成形して用いることもできる。
【００４７】
なお、「下張り材」とは、摩擦部材の摩擦面となる摩擦材と裏金との間に介在する層を構成する材料であり、摩擦材と裏金との接着部付近の剪断強度や、耐クラック性の向上を目的として設けられる。これに対応して、摩擦部材の摩擦面となる摩擦材は、「上張り材」と称される。
【実施例】
【００４８】
［実施例および比較例］
（ディスクブレーキパッドの作製）
表１，２に示す配合比率に従って材料を配合して、実施例１〜７および比較例１〜３の摩擦材組成物を得た。
各摩擦材組成物は、レディーゲミキサー（（株）マツボー製、商品名：レディーゲミキサーＭ２０）で混合して、成形プレス（王子機械工業（株）製）で予備成形した。なお、γ−アルミナ１は、メディアン径（Ｄ50）が２８μｍの粉末であり、γ−アルミナ２は、メディアン径（Ｄ50）が２５０μｍの粉末であった。得られた予備成形物を、鉄製の裏金（日立オートモティブシステムズ（株）製）と共に、成形温度：１４５℃、成形圧力：３０ＭＰａ、成形時間：５分間の条件で、成形プレスを用いて加熱加圧成形した。得られた成形品を、２２０℃で５時間熱処理し、ロータリー研磨機を用いて研磨し、５００℃のスコーチ処理を行った。このようにして、実施例１〜７および比較例１〜３のディスクブレーキパッドを得た。なお、実施例１〜７および比較例１〜３において、裏金の厚さは５ｍｍ、摩擦材の厚さは１１ｍｍとし、摩擦材投影面積が５０ｃｍ2のディスクブレーキパッドを作製した。【００４９】
作製したディスクブレーキパッドの各試料について、下記の手順に従って、摩擦係数およびペダルフィーリング特性を評価する試験を行った。試験結果は表１，２に併せて記載し、摩擦係数およびペダルフィーリング特性の評価を以下に記載する。尚、表１，２に記載されるおける各材料の詳細は以下の通りであり、粉末のメディアン径は、レーザー回折／散乱式粒子径分布測定装置（商品名：ＬＡ・９２０、堀場製作所製）を用いて測定した。
（結合材）
フェノール樹脂Ａ：住友ベークライト（株）製（商品名：スミライトレジン  ＰＲ−５４５２９）
フェノール樹脂Ｂ：住友ベークライト（株）製（商品名：スミライトレジン  ＰＲ−５５２９１Ａ）
（有機充填材）
ＮＢＲ粉：三洋貿易（株）社製（商品名：ＴＰＡ）
イソプレンゴム：三洋貿易（株）社製（商品名：ＬＩＲ３０）
カシューダスト：東北化工（株）社製（商品名：ＦＦ−１０５６、最大粒子径：５００μｍ）
（無機充填材）
黒鉛：日本黒鉛商事（株）社製（商品名：Ｆ１５）
金属硫化物：RIMSA METAL TECHNOLOGY S.A.社製（商品名：EnviroLube）
三硫化アンチモン：ケメタル社（オーストリア）製（商品名：フリクスター）
α−アルミナ：昭和電工社製（商品名：Ａ−３１、モース硬度：８〜９）
γ−アルミナ１：水澤化学工業株式会社製（商品名：Neobead GP-20、メディアン径（Ｄ10）：５．３１μｍ、メディアン径（Ｄ90）：５９．９μｍ、粒子径０．８〜６０μｍ粒分：８９．６％以上）
γ−アルミナ２：水澤化学工業株式会社製（商品名：Neobead MSC#300、粒子径８０〜４００μｍ粒分：９９％以上）
酸化ジルコニウム：第一稀元素化学工業（株）社製（商品名：ＢＲ９０Ｇ）
チタン酸リチウムカリウム：大塚化学（株）社製（商品名：テラセスＬＳＳ）
マイカ：イメリス社製（商品名：４０Ｓ）
硫酸バリウム：堺化学（株）社製（商品名：硫酸バリウムＢＡ）
水酸化カルシウム：秩父石灰工業（株）社製（商品名：ＳＡ−１４９）
（繊維基材）
アラミド繊維：東レ・デュポン（株）社製（商品名：１Ｆ５３８）
鉱物繊維：LAPINUS FIRERS B.V.社製（商品名：ＲＢ２４０）【００５０】
摩擦係数の評価：
自動車技術会規格ＪＡＳＯ  Ｃ４０６に準拠し、第２効力試験（通常制動時）、第２フェード試験（高負荷制動時）および第３効力試験（熱履歴後）を行い、第２効力試験および第３効力試験の各々において、摩擦係数の平均値を算出した。また、第２フェード試験における摩擦係数のｍｉｎ−ｍｉｎμ値（制動開始時から車両停止０．５秒前までの摩擦係数の最低値）を、高負荷制動時の摩擦係数として評価した。第３効力試験における値が０．４０以上であるもの、ｍｉｎ−ｍｉｎμ値が０．３０以上のものは、摩擦係数が良好であると評価できる。【００５１】
摩擦係数の相対値：
上述の摩擦係数を評価する試験では、第２効力試験と第３効力試験との間に第２フェード試験を実施するので、第２効力試験の摩擦係数と第３効力試験の摩擦係数結果とを比較することで、熱履歴前後での摩擦係数の変動を評価できる。従って、第２効力試験の摩擦係数に対する第３効力試験の摩擦係数の相対値を算出した。相対値が９０％以上であるものは、熱履歴前後での摩擦係数安定性の点において良好であると評価でき、９５〜１０５％のものは、優れていると見なすことができる。【００５２】
ペダルフィーリング特性：
実車相当の通常制動時（初速度：８０ｋｍ／ｈ、終速度：６０ｋｍ／ｈ、液圧：２ＭＰａ、制動前ブレーキ温度：１００℃）における、μのビルドアップ性、および、制動し始めから安定するまでの時間を算出し、ペダルフィーリング特性の評価を行った。評価については、制動中に摩擦係数（μ）のビルドアップに悪化が無いもの、また、制動し始めから摩擦係数が安定するまでの時間が０．１秒以下の短時間であるものが、良好なペダルフィーリング特性であると評価できる。【００５３】
【表１】
2017170560.tif 000003
【表２】
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【００５４】
（摩擦係数）
表１より、実施例１の試料は、第２効力試験および第３効力試験の双方において、摩擦係数が高く、かつ、第２効力試験の摩擦係数と比較した第３効力試験の摩擦係数の相対値が９６％で、変化が小さいことがわかる。実施例２〜７においても、第２効力試験及び第３効力試験の両方において高い摩擦係数が得られ、摩擦係数の相対値は９０％を超えている。一方、比較例１〜３の試料は、何れも、第３効力試験の値が低く、第２効力試験の摩擦係数と比較した第３効力試験の摩擦係数の相対値が８９％となり、変化が大きい。
更に、比較例１〜３の結果を互いに比較すると、比較例１における摩擦係数は、第２効力試験及び第３効力試験の何れにおいても特に低い。この点を考慮すると、γ−アルミナ１又はγ−アルミナ２を単独で配合した場合（比較例２，３）には、摩擦係数の向上に多少の効果が得られ、組み合わせて配合する（実施例１〜７）ことで、摩擦係数が相乗的に増加すると見なすことができる。又、摩擦係数の相対値については、γ−アルミナ１又はγ−アルミナ２を単独で配合した場合には、有効性が見られない。このことから、摩擦係数の変動抑制は、γ−アルミナ１及びγ−アルミナ２を組み合わせて用いることによる効果と言える。【００５５】
（ペダルフィーリング特性）
実施例１〜７の試料においては、制動中の摩擦係数のビルドアップに悪化がないが、比較例１の試料では制動中の摩擦係数のビルドアップに悪化が生じた。【００５６】
実施例１および比較例１の試料における制動開始時点からの摩擦係数（μ）の変化を図１に示す。図１（ａ）が実施例１の場合、図１（ｂ）が比較例１の場合である。制動開始から摩擦係数（μ）が安定するまでの時間を図１から求めると、実施例１の試料においては０．０１秒であるが、比較例１の試料においては０．０２秒であり、実施例１の試料の方が、制動開始から安定するまでの時間が短いことがわかる。
摩擦係数（μ）が安定するまでの時間は、実施例２〜７においても、実施例１と同様に短いが、γ−アルミナ１を配合した比較例３においても同様に短い。このことから、摩擦係数の安定化にはγ−アルミナ１の配合が有効であると言える。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の摩擦材組成物によれば、環境に悪影響を与える虞がなく、かつ、高温での耐フェード特性に優れるとともに、制動中のペダルフィーリング特性が良好である摩擦材を得ることができるので、自動車用の摩擦材に好適に適用できる。
【図１】
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【国際調査報告】
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2017170560.tif 000007
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