(57)【要約】【課題】本発明は、冷間(約５℃以下)放置後の鳴き特性に優れ、かつ、効き、鳴き及び摩耗の各性能をバランス良く改善することのできる摩擦材を与える摩擦材組成物、該摩擦材組成物を用いた摩擦材及び摩擦部材を提供する。【解決手段】繊維基材、結合材、有機充填材及び無機充填材を含む摩擦材組成物であり、繊維基材として平均繊維長が０．１〜５０μｍ、かつアスペクト比が１．５以上のセルロース繊維を１〜１０質量％含む摩擦材組成物、該摩擦材組成物を用いた摩擦材及び摩擦部材である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維基材、結合材、有機充填材及び無機充填材を含む摩擦材組成物であり、繊維基材として平均繊維長が０．１〜５０μｍ、かつアスペクト比が１．５以上のセルロース繊維を１〜１０質量％含む摩擦材組成物。
【請求項２】
セルロース繊維のアスペクト比が１．５〜４０である請求項１に記載の摩擦材組成物。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の摩擦材組成物を加熱加圧成形した摩擦材。
【請求項４】
請求項３に記載の摩擦材と裏金とを用いて形成される摩擦部材。
【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られる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に適した摩擦材組成物、該摩擦材組成物を用いた摩擦材及び摩擦部材に関する。
【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やブレーキライニング等の摩擦材が使用されている。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材は、相手材となるディスクローターやブレーキドラム等と摩擦することによって制動の役割を果たす。そのため摩擦材には、使用条件に応じた適切な摩擦係数及び摩擦係数の安定性（効き特性）が求められるだけでなく、鳴きが発生しにくいこと（鳴き特性）、摩擦材の寿命が長いこと（耐摩耗性）等が要求される。
【０００３】
ところで、自動車に要求される根本的性能は「走る、曲がる、止まる」である。安全性は勿論、ドライビングの喜びをドライバーが得られるか否かは、これら三つの性能が如何に高いレベルで、かつバランス良く備わっているかによる。近年、自動車技術の向上により、「走る」、「曲がる」に関する特性は大幅に向上している。
【０００４】
一方「止まる」に関する特性の一つに鳴き（以下、ブレーキ鳴きともいう）がある。特に近年、ハイブリッド車及び電気自動車の登場により、駆動系機関の静粛性が向上しており、結果として摩擦材の発する鳴きはますます知覚されやすくなってきている。そのため、鳴きを抑制したいという要求特性は高まっている。
【０００５】
ブレーキ鳴きが発生する条件は様々であるが、特に低温及び高湿度条件で放置後に、低速及び低減速度で制動を行った際に発生する。例えば朝、一晩放置してあった自動車を発進した後、一回目の制動を行った時等に、ブレーキ鳴きが発生しやすい。また、このような条件（低速及び低減速度で制動を行った時）では、自動車の駆動系機関の静粛性は極めて高く、わずかなブレーキ鳴きであっても容易に知覚されてしまう。
【０００６】
このようなブレーキ鳴きを低減する技術として、低温及び高湿度条件で放置後の摩擦係数を抑制する方法が報告されている。例えば、摩擦材の吸湿を抑制するために疎水性シリカを用いた方法（例えば、特許文献１参照）、結合材として芳香族変性フェノール樹脂を用いた方法（例えば、特許文献２参照）、シリコーン系オイルを含浸した無機質多孔質体からなるシリコーン含侵多孔質体を用いた方法（例えば、特許文献３参照）、摩擦材中の気孔を小さくする方法（例えば、特許文献４参照）、有機系基材と層状粘土鉱物とからなる複合摩擦調整材を用いる方法（例えば、特許文献５参照）が提案されている。
しかし、これらの特許文献１〜５に記載の摩擦材では、５℃以下の非常に低温でのブレーキ鳴きを十分に抑制することは困難であった。
【０００７】
また、摩擦材には効き、鳴き及び摩耗のバランスが求められ、鳴き特性のみを改善するだけでは不十分である。しかし、これらの特性は互いにトレードオフの関係になってしまう傾向がある。例えば、鳴き特性の向上を図るために研削材の添加量を減らして摩擦係数を下げると、効き特性が低下してしまう。また、耐摩耗性を向上させるために潤滑材を多く添加しても摩擦係数が低下してしまう。そのため、効き、鳴き及び摩耗の各性能をバランス良く改善することは困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−００３１５５号公報
【特許文献２】特開平１１−２８６６７６号公報
【特許文献３】特開平１０−２４５５４４号公報
【特許文献４】特開平１１−３２５１４１号公報
【特許文献５】特開２００９−１７３７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明は、冷間(約５℃以下)放置後の鳴き特性に優れ、かつ、効き、鳴き及び摩耗の各性能をバランス良く改善することのできる摩擦材を与える、摩擦材組成物を提供することを目的とする。また、該摩擦材組成物を用いた摩擦材及び摩擦部材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】
【００１０】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、繊維基材として特定のセルロース繊維を摩擦材組成物に含有させることで、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、次のものに関する。
【００１１】
１．  繊維基材、結合材、有機充填材及び無機充填材を含む摩擦材組成物であり、繊維基材として平均繊維長が０．１〜５０μｍ、かつアスペクト比が１．５以上のセルロース繊維を１〜１０質量％含む摩擦材組成物。
２．  セルロース繊維のアスペクト比が１．５〜４０である前記１に記載の摩擦材組成物。
３．  前記１又は２に記載の摩擦材組成物を加熱加圧成形した摩擦材。
４．  前記３に記載の摩擦材と裏金とを用いて形成される摩擦部材。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、自動車用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材に用いた際に、冷間(約５℃以下)放置後の鳴き特性に優れ、かつ、効き、鳴き及び摩耗の各性能をバランス良く改善することのできる、摩擦材組成物を提供することができる。また、本発明によれば、通常使用温度域(約５０〜２５０℃)の鳴き特性にも優れ、耐摩耗性にも優れ、さらに十分な効き特性を有する摩擦材を与える、摩擦材組成物を提供することができる。つまり、本発明によれば、冷間放置後の鳴き特性を改善しつつ、トレードオフの関係になる傾向のある、効き、鳴き及び摩耗の各性能を維持又は改善することのできる、摩擦材組成物を提供することができる。
また、本発明によれば、上記摩擦材組成物を用いることにより、上記特性を有する摩擦材及び摩擦部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】摩擦係数μ−車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）負勾配の算出方法を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の摩擦材組成物について詳述する。
なお、本発明の摩擦材組成物、摩擦材及び摩擦部材は、アスベストを含まないものであり、すなわちノンアスベスト摩擦材組成物、ノンアスベスト摩擦材及びノンアスベスト摩擦部材を示す。
【００１５】
＜摩擦材組成物＞
本発明の摩擦材組成物は、繊維基材、結合材、有機充填材及び無機充填材を含む摩擦材組成物であり、繊維基材として平均繊維長が０．１〜５０μｍ、かつアスペクト比が１．５以上のセルロース繊維を含む。
【００１６】
[繊維基材]
本発明の摩擦材組成物は繊維基材を含有する。繊維基材は摩擦材において補強作用を示すものである。繊維基材としては、有機繊維、金属繊維、無機繊維等が挙げられる。
【００１７】
本発明の摩擦材組成物は有機繊維として、平均繊維長が０．１〜５０μｍ、かつアスペクト比が１．５以上であるセルロース繊維を含有する。セルロース繊維とは、木材、草木性植物、古新聞、ダンボール等を原料とする天然の木質繊維である。
セルロース繊維は一般的に３００℃付近で熱分解し、摩擦材の摩擦係数を低下させると考えられていた。しかし、本発明者らは、特定の平均繊維長及びアスペクト比を有するセルロース繊維を特定量用いた場合、効き特性を低下させることなく、鳴き特性及び耐摩耗性を向上させることができることを見いだした。
上記特定の平均繊維長及びアスペクト比を有するセルロース繊維を用いた場合、摩擦材の弾性率が低下して制振性が向上すると共に、セルロース繊維の熱分解によって生じる分解物及び緻密な気孔により摺動面（例えば、摩擦材がブレーキローターと接する面）が安定化し、その結果、効き特性を損なうことなく、耐摩耗性を向上させ、さらに鳴き特性を向上させることができると考えられる。より詳細には、本発明で用いるセルロース繊維は２００℃付近で熱分解を開始することから、当該セルロース繊維よりも熱分解温度が高い、例えばアラミド繊維等のその他有機繊維と比較して、その熱分解物が摩擦材中に多く残存することとなる。これらの熱分解物は相手材（例えばブレーキローター）に用いられる材質よりもモース硬度が低く、摺動面に介在することで摺動面を安定化させるため、耐摩耗性が向上すると考えられる。
【００１８】
本発明で用いられるセルロース繊維の平均繊維長は０．１〜５０μｍである。セルロース繊維の平均繊維長が５０μｍを超えると、セルロース繊維の熱分解後に形成される気孔径を一定以下に抑ることができず、気孔径の大小及び気孔の分散性が不均一になり、摩擦材と相手材との接触面積が安定しないため摩擦係数が不安定になる。また、セルロース繊維の平均繊維長が０．１μｍ未満であると、摩擦材の弾性率が上がり、鳴き特性が低下する。
セルロース繊維の平均繊維長は、熱分解後に形成される気孔の緻密性、分散性の観点から、０．５〜５０μｍであることが好ましい。また、０．５〜３０μｍであることがより好ましく、１〜１０μｍであることがさらに好ましい。
ここで、平均繊維長とは、該当する全ての繊維の長さの平均値を示した数平均繊維長のことをいう。例えば、摩擦材組成物原料として用いるセルロース繊維を無作為に５０個選択し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で繊維長を測定し、平均した値を示す。
【００１９】
また、本発明で用いられるセルロース繊維のアスペクト比は、１．５以上である。アスペクト比の上限に特に制限はないが、４０以下であることが好ましい。
ここで、アスペクト比は、セルロース繊維の長軸方向の長さを繊維長（Ａ）、短軸方向の長さを繊維径（Ｂ）とし、Ａ／Ｂで表され、通常、任意に抽出された５０本程度の各繊維のＡ／Ｂ値の平均をとった値である。ここで、繊維長（Ａ）と繊維径（Ｂ）を決定する際は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で繊維を拡大し、色々な方向から観察して繊維の三次元的な特徴を考慮する必要がある。例えば、繊維が枝分かれしている場合等には、ＳＥＭ画像で二次元視野内に投影された繊維について、最も長い部分の長さを繊維長（Ａ）とし、当該繊維長（Ａ）に直交する最も長い部分の長さを繊維径（Ｂ）とする。
【００２０】
本発明において、アスペクト比が１．５未満のセルロース繊維を用いると、摩擦材中でのセルロース繊維、及びセルロース繊維の熱分解によって生じる気孔の分散性が悪いため、摩擦材の弾性率が上がり、効き特性が低下する。セルロース繊維のアスペクト比は摩擦材に付与する弾性率の観点から、１．５〜４０であることが好ましい。また、２〜２０であることがより好ましく、２〜１０であることがさらに好ましい。
【００２１】
本発明のセルロース繊維の含有量は、摩擦材組成物中、１〜１０質量％である。セルロース繊維の含有量が１０質量％を超えると、摩擦係数が低下し、また、含有量が１質量％未満であると、耐摩耗性及び鳴き特性が低下する。セルロース繊維の含有量は、１〜６質量％であることが好ましく、１〜５質量％であることがより好ましく、２〜４質量％であることがさらに好ましい。
【００２２】
有機繊維としては、前記セルロース繊維の他に、アラミド繊維、アクリル繊維、フェノール樹脂繊維等を用いることができ、１種又は２種類以上を組み合わせて用いることができる。この中でも、耐熱性及び補強効果の観点から、アラミド繊維を用いることが好ましい。
【００２３】
金属繊維としては銅繊維、黄銅繊維、青銅繊維、鉄繊維、チタン繊維、亜鉛繊維、アルミ繊維等を用いることができ、１種又は２種類以上を組み合わせて用いることができる。この中でも、熱伝導率、融点、延性、引っ張り強度等の観点からは、銅繊維を用いることが好ましいが、環境への優しさの観点から、銅繊維は実質的に含有しないこと（例えば、摩擦材組成物中、５質量％以下）が好ましい。本発明の摩擦材組成物は、銅繊維を実質的に含有しない場合でも、十分な効き、鳴き、摩耗特性を有する摩擦材を提供することができる。
【００２４】
無機繊維としては、セラミック繊維、生分解性セラミック繊維、鉱物繊維、炭素繊維、ガラス繊維、チタン酸カリウム繊維、アルミノシリケート繊維等を用いることができ、１種又は２種類以上を組み合わせて用いることができるが、環境への優しさの観点から、吸引性のチタン酸カリウム繊維等を含有しないことが好ましい。
【００２５】
なお、ここでいう鉱物繊維とは、スラグウール等の高炉スラグ、バサルトファイバー等の玄武岩、その他の天然岩石等を主成分として溶融紡糸した人造無機繊維であり、Ａｌ元素を含む天然鉱物であることがより好ましい。具体的には、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＦｅＯ、Ｎａ2Ｏ等が含まれるもの、又はこれら化合物が１種又は２種以上含有されるものを用いることができ、より好ましくはこれらのうちＡｌ元素を含むものが、鉱物繊維として用いることができる。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以下が好ましく、より好ましくは１００〜４００μｍである。ここで、平均繊維長とは、前述と同様に数平均繊維長のことをいう。
【００２６】
本発明で用いられる鉱物繊維は、人体有害性の観点で生体溶解性であることが好ましい。ここでいう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短時間で一部分解され体外に排出される特徴を有する鉱物繊維である。具体的には、化学組成がアルカリ酸化物、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、かつ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日以内又は腹膜内試験で過度の発癌性の証拠がないか又は長期呼吸試験で関連の病原性や腫瘍発生がないことを満たす繊維を示す（ＥＵ指令９７／６９／ＥＣのＮｏｔａ Ｑ（発癌性適用除外））。このような生体分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等を任意の組み合わせで含有した繊維が挙げられる。市販品としてはＬＡＰＩＮＵＳ ＦＩＢＥＲＳ Ｂ．Ｖ製のＲｏｘｕｌシリーズ等が挙げられる。「Ｒｏｘｕｌ」は、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＦｅＯ、Ｎａ2Ｏ等が含まれる。
【００２７】
繊維基材の含有量は、摩擦材組成物中、５〜４０質量％であることが好ましく、１０〜２０質量％であることがより好ましく、５〜１８質量％であることがさらに好ましい。繊維基材の含有量を５〜４０質量％とすると、効き特性の低下を抑制しつつ、適度な補強効果を摩擦材に付与することができる。
ここでいう繊維基材は、前記セルロース繊維を含有する。
【００２８】
［結合材］
本発明の摩擦材組成物は結合材を含有する。結合材は、摩擦材組成物に含まれる有機充填剤及び繊維基材等を一体化して、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は、通常、摩擦材に用いられる熱硬化性樹脂を用いることができる。熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、並びに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等が挙げられ、中でも、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が好ましく、これらを単独で又は２種類以上を組み合わせて使用することができる。また、良好な耐熱性、成形性及び摩擦係数を与える観点から、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を用いることが好ましい。
【００２９】
結合材の含有量は、摩擦材組成物中、５〜２０質量％であることが好ましく、５〜１５質量％であることがより好ましく、５〜１０質量％であることがさらに好ましい。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し、弾性率が高くなることによる鳴き等の音振性能悪化を抑制できる。
【００３０】
［有機充填剤］
本発明の摩擦材組成物は有機充填剤を含有する。有機充填剤は、摩擦材の音振性能や耐摩耗性等を向上させるための摩擦調整剤として含まれるものである。本発明の摩擦材用組成物に含まれる有機充填材としては、カシューダストやゴム成分等を用いることができる。
上記カシューダストは、カシューナッツシェルオイルを硬化させたものを粉砕して得られる、通常、摩擦材に用いられるものであればよい。
上記ゴム成分としては、例えば、タイヤゴム、アクリルゴム、イソプレンゴム、ＮＢＲ（ニトリルブタジエンゴム）、ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）等が挙げられ、これらを単独で又は２種類以上を組み合わせて使用される。
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が、音振性能の観点から、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。
【００３１】
有機充填材の含有量は、摩擦材組成物中、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％であることがさらに好ましい。有機充填材の含有量を１〜２０質量％の範囲とすることで、摩擦材の弾性率が高くなることによる鳴き等の音振性能の悪化を避けることができ、また耐熱性の悪化、熱履歴による強度低下を避けることができる。また、カシューダストとゴム成分とを併用する場合、カシューダストとゴム成分とは、質量比で２：１〜１０：１の割合であることが好ましく、３：１〜９：１であることがより好ましく、３：１〜８：１であることがさらに好ましい。
【００３２】
［無機充填剤］
本発明の摩擦材組成物は無機充填剤を含有する。無機充填剤は、摩擦材の耐熱性の悪化を避けるために摩擦調整材として含まれるものである。
本発明に用いられる無機充填材としては、例えば、三硫化アンチモン、硫化スズ、二硫化モリブデン、硫化鉄、硫化ビスマス、硫化亜鉛、水酸化カルシウム、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、ドロマイト、コークス、黒鉛、マイカ、酸化鉄、バーミキュライト、粒状チタン酸カリウム、硫酸カルシウム、板状チタン酸カリウム、タルク、クレー、ゼオライト、珪酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム、ムライト、クロマイト、酸化チタン、酸化マグネシウム、シリカ、γ−アルミナ等の活性アルミナ等を用いることができ、これらを単独で又は２種類以上を組み合わせて使用することができる。本発明において、無機充填剤としては、対面材への攻撃性低下の観点から、黒鉛、硫酸バリウムを含有することが好ましく、摩擦係数向上の観点から、酸化ジルコニウムを含有することが好ましい。
【００３３】
無機充填材の含有量は、摩擦材用組成物中、２０〜８０質量％であることが好ましく、３０〜７０質量％であることがより好ましく、４０〜７０質量％であることがさらに好ましい。無機充填剤の含有量を２０〜８０質量％とすると、耐熱性の悪化を抑制することができる。
【００３４】
［その他の成分］
また、本発明の摩擦材組成物は、前記の材料以外に、必要に応じてその他の材料を配合することができる。例えば、摩擦調整材として、銅粉、黄銅粉、亜鉛粉等の金属粉末等を配合することができ、上記金属粉末の含有量は、摩擦材組成物中、１〜６質量％であることが好ましい。
【００３５】
＜摩擦材及び摩擦部材＞
本発明の摩擦材組成物は、自動車等の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として又は本発明の摩擦材組成物を目的形状に成形、加工、貼り付け等の工程を施すことによりクラッチフェーシング、電磁ブレーキ、保持ブレーキ等の摩擦材としても使用することができる。
【００３６】
本発明の摩擦材組成物は、摩擦面となる摩擦部材そのものとして用いて摩擦材を得ることができる。それを用いた摩擦材としては、例えば、下記の構成等が挙げられる。
（１）摩擦部材のみの構成
（２）裏金と、該裏金の上に形成させ、摩擦面となる本発明の摩擦材組成物からなる摩擦部材とを有する構成
（３）上記（２）の構成において、裏金と摩擦部材との間に、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、裏金と摩擦部材の接着を目的とした接着層をさらに介在させた構成、等が挙げられる。
上記裏金は、摩擦部材の機械的強度の向上のために、通常、摩擦部材として用いるものであり、材質としては、金属または繊維強化プラスチック等を用いることができ、例えば、鉄、ステンレス、無機繊維強化プラスチック、炭素繊維強化プラスチック等が挙げられる。プライマー層及び接着層としては、通常、ブレーキシュー等の摩擦部材に用いられるものであればよい。
【００３７】
本発明の摩擦材組成物は、一般に使用されている方法を用いて摩擦材を製造することができ、本発明の摩擦材組成物を加熱加圧成形して製造することができる。詳細には、例えば、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に混合し、この混合物を成形金型にて予備成形し、得られた予備成形物を成形温度１３０〜１６０℃、成形圧力２０〜５０ＭＰａの条件で２〜１０分間成形し、得られた成形物を１５０〜２５０℃で２〜１０時間熱処理することにより本発明の摩擦材を得ることができる。なお、必要に応じて塗装、スコーチ処理、研磨処理等を行ってもよい。
【００３８】
本発明の摩擦材組成物は、効き、鳴き及び摩耗の各性能のバランスに優れるため、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の「上張り材」として有用であり、さらに摩擦部材の「下張り材」として成形して用いることもできる。
なお、「上張り材」とは、摩擦部材の摩擦面となる摩擦材であり、「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、摩擦材と裏金との接着部付近の剪断強度、耐クラック性向上を目的とした層のことである。
【００３９】
本発明によれば、自動車用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材に用いた際に、冷間（約５℃以下さらには約−５℃以下）放置後の鳴き特性に優れ、かつ、効き、鳴き及び摩耗の各性能をバランス良く改善することのできる摩擦材組成物を提供することができる。
さらに、通常使用温度域（約５０〜２５０℃）の鳴き特性及び耐摩耗性にも優れ、十分な効き特性を有する摩擦材を与える、摩擦材組成物を提供することができる。
つまり、本発明によれば、冷間放置後の鳴き特性を改善しつつ、トレードオフの関係になる傾向のある、効き、鳴き及び摩耗の各性能を低下させることなく維持又は改善することのできる摩擦材組成物、及び上記特性を有する摩擦材及び摩擦部材を提供することができる。
【００４０】
また、本発明の摩擦材組成物によれば、摩擦係数及び一制動中の車速に対する摩擦係数の負勾配（μ−Ｖ負勾配）の増加を抑制することができる。
ここでμ−Ｖ負勾配とは、一制動中のＶ（車速）に対するμ（摩擦係数）の負の勾配を示す。低温、高湿放置後の制動では車速の低下と共にμが増加するため、Ｖに対しμは負に大きい勾配を示しやすい。この負の勾配が大きいと自励振動を励起力とするブレーキ鳴きが発生しやすくなることが、近年の研究報告（例えば特開２０１０−２４４２９号公報）により明らかになっている。
本発明の摩擦材組成物を用いた摩擦材は、低温放置後のμ−Ｖ負勾配を小さくすることができるため、鳴きを抑制することができる。
【実施例】
【００４１】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。本発明は何らこれらに限定されるものではない。
【００４２】
＜実施例１〜５及び比較例１〜７＞
［ディスクブレーキパッドの作製］
表１及び２に示す配合量（質量％）に従って材料を配合し、実施例１〜５及び比較例１〜７の摩擦材組成物を得た。なお、表１及び２の各成分の配合量の単位は、摩擦材組成物中の質量％である
【００４３】
この摩擦材組成物をレディーゲミキサー（（株）マツボー社製、商品名：レディーゲミキサーＭ２０）で混合し、この混合物を成形プレス（王子機械工業（株）製）で予備成形し、得られた予備成形物を成形温度１４５℃、成形圧力３５ＭＰａの条件で５分間成形プレス（三起精工（株）製）を用いて、日立オートモティブシステムズ株式会社製の裏金と共に加熱加圧成形し、得られた成形品を２００℃で４．５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て、ディスクブレーキパッド（摩擦材の厚さ９．５ｍｍ、摩擦材投影面積５２ｃｍ2）を得た。
【００４４】
なお、実施例及び比較例において使用した各種材料は次のとおりである。
（結合材）
・フェノール樹脂：日立化成工業（株）製（商品名：ＨＰ４９１ＵＰ）
（有機充填材）
・カシューダスト：東北化工（株）製（商品名：ＦＦ−１０５６）
・ＳＢＲ粉：ミサワ東洋（株）製（商品名：粉末ＴＰＡ）
（無機充填材）
・黒鉛：ＴＩＭＣＡＬ社製（商品名：ＫＳ７５）
・チタン酸カリウム：大塚化学（株）製（商品名：テラセスＴＦ−Ｓ）
成分：チタン酸カリウム、形状  ：燐片状
メジアン径：７μｍ、比表面積：３．５ｍ2／ｇ
・硫酸バリウム：堺化学（株）製（商品名：ＢＡ）
・アルミナ：昭和電工（株）製（商品名：Ａ−４３−Ｍ）
・珪酸ジルコニウム：第１稀元素化学工業（株）  （商品名：ＭＺ１０００Ｂ）
・三硫化アンチモン：Ｃｈｅｍｔａｌｌ  Ｇｅｓ．ｍ．ｂ．Ｈ  製（商品名：ＦＲＩＣＳＴＡＲ）
・水酸化カルシウム：秩父石炭工業（株）製（商品名：ＳＡ１４９）
・ゼオライト：水澤化学工業（株）製（商品名：シルトンＢ）
・酸化ジルコニウム：第一稀元素化学工業（株）製（商品名：ＢＲ３ＱＺ）
（繊維基材）
・アラミド繊維（有機繊維）：東レ・デュポン（株）製（商品名：１Ｆ５３８）
・銅繊維（金属繊維）：Ｓｕｎｎｙ  Ｍｅｔａｌ社製（商品名：ＳＣＡ−１０７０）
・鉱物繊維（無機繊維）：ＬＡＰＩＮＵＳ  ＦＩＢＥＲＳ  Ｂ．Ｖ製（商品名：ＲＢ２４０  Ｒｏｘｕｌ  １０００、平均繊維長３００μｍ）
・セルロース繊維Ａ  ：  レッテンマイヤージャパン（株）製、（商品名：ＮＦＣ  Ｐ  １０１１、平均繊維長＝２μｍ、アスペクト比＝４）
・セルロース繊維Ｂ  ：  レッテンマイヤージャパン（株）製、（商品名：ＵＦＣ１００、平均繊維長＝８μｍ、アスペクト比＝２．７）
・セルロース繊維Ｃ  ：  レッテンマイヤージャパン（株）製、（商品名：ＢＥ６００−１０ＴＧ、平均繊維長＝１８μｍ、アスペクト比＝１．２）
・セルロース繊維Ｄ  ：  レッテンマイヤージャパン（株）製、（商品名：ＢＣ２００、平均繊維長＝３００μｍ、アスペクト比＝１５）
・セルロース繊維Ｅ  ：  レッテンマイヤージャパン（株）製、（商品名：ＰＺ８、平均繊維長＝１４００μｍ、アスペクト比＝３０）
なお、セルロース繊維の平均繊維長及びアスペクト比は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ、装置名：ＶＥ−７８００、ＫＥＹＥＮＣＥ社製）を用いて測定した。セルロース繊維の長軸方向の長さを繊維長として、平均繊維長を求めた。また、アスペクト比は、セルロース繊維の長軸方向の長さを繊維長（Ａ）、短軸方向の長さを繊維径（Ｂ）として、Ａ／Ｂで表され、任意に抽出した５０本程度の各繊維のＡ／Ｂ値の平均をとった。
（その他の成分）
・亜鉛粉：福田金属箔粉工業（株）製（商品名：Ｚｎ−Ａｔ−２００）
【００４５】
前記の方法で形成した実施例１〜５及び比較例１〜７のディスクブレーキパッドを、ブレーキダイナモ試験機（新日本特機（株）製）を用いて各種性能の評価を行った。
実験には、一般的なピンスライド式のコレット型キャリパー及びキリウ社製ベンチレーテッドディスクローター（ＦＣ２５０）を用い、日産自動車（株）製スカイラインＶ３５の慣性モーメントで評価を行った。
【００４６】
（効き特性の評価）
摩擦係数は、自動車技術会規格ＪＡＳＯ Ｃ４０６に準拠し、第２効力試験における摩擦係数の平均値を算出した。なお表１において、Ｖ５０、Ｖ１００、Ｖ１３０は制動前の車速を示しており、それぞれ５０ｋｍ/ｈ、１００ｋｍ/ｈ、１３０ｋｍ/ｈを示している。
【００４７】
（耐摩耗性（摩耗特性）の評価）
試験はＪＡＳＯ Ｃ４２７に準拠し、制動前ブレーキ温度が１００、２００、３００、４００℃におけるディスクパッド（摩擦材）の摩耗量をそれぞれ計測した。
【００４８】
（鳴き特性の評価）
ブレーキ鳴きを顕著に発生させるため、ディスクブレーキパッドには、一般的に鳴き防止のために装着される減衰シムを用いずに鳴き試験を行った。これにより、条件間の鳴き特性を効果的に比較評価できる。
【００４９】
まず、暖気鳴き特性の評価方法に関して説明する。ＪＡＳＯ  Ｃ４２７に準拠した摺り合わせ（初速度５０ｋｍ／ｈ、減速度０．３Ｇ、制動前ブレーキ温度１００℃、制動回数２００回）を行った後、温度２０℃、湿度６０％ＲＨの環境でブレーキ温度を５０、１００、１５０、２００、２５０、２００、１５０、１００、５０℃と変化させると共に、各温度条件で液圧０．２０、０．４９、０．９８、１．４７、１．９６、２．４５，２．９４，３．４３ＭＰａで一回ずつ制動を行った。上記各制動を二回繰り返し、計１４４回制動を行った。その内、７０ｄＢ以上の音圧で計測されたブレーキ鳴きの発生率を、実施例１〜５及び比較例１〜７のディスクブレーキパッドについてそれぞれ評価し、暖気鳴き性能とした。
なお、ブレーキ鳴きの発生率は、以下の式で求められる。
暖気鳴き発生率＝（（７０ｄＢ以上の音圧が発生した回数）÷１４４）×１００（％）
【００５０】
次に冷気（５℃）鳴き特性の評価に関して説明する。暖気鳴きセクション後（暖気鳴き特性の評価を行なった後）に、再度すり合わせ（初速度５０ｋｍ／ｈ、減速度０．３Ｇ、制動前ブレーキ温度１００℃、制動回数５０回）を実施した。その後、温度５℃、湿度４０％ＲＨの環境で４時間放置し、１２０秒のインターバルで車速１０ｋｍ／ｈ、ブレーキ液圧０．５ＭＰａの制動を５０回繰り返した。その内、７０ｄＢ以上の音圧で計測されたブレーキ鳴きの発生率を、実施例１〜５及び比較例１〜７のディスクブレーキパッドについてそれぞれ評価し、冷気（５℃）鳴き性能とした。
冷気（５℃）鳴き発生率＝（（７０ｄＢ以上の音圧が発生した回数）÷５０）×１００（％）
【００５１】
次に冷気（−５℃）鳴き特性の評価に関して説明する。冷気（５℃）鳴きセクション後（冷気（５℃）鳴き特性の評価を行なった後）に、再度すり合わせ（初速度５０ｋｍ／ｈ、減速度０．３Ｇ、制動前ブレーキ温度１００℃、制動回数５０回）を実施した後、温度−５℃の環境で４時間放置し、１２０秒のインターバルで車速１０ｋｍ／ｈ、ブレーキ液圧０．５ＭＰａの制動を５０回繰り返した。その内、７０ｄＢ以上の音圧で計測されたブレーキ鳴きの発生率を、実施例１〜５及び比較例１〜７のディスクブレーキパッドについてそれぞれ評価し、冷気（−５℃）鳴き性能とした。
冷気（−５℃）鳴き発生率＝（（７０ｄＢ以上の音圧が発生した回数）÷５０）×１００（％）
【００５２】
（μ−Ｖ負勾配の評価）
冷気（５℃）及び冷気（−５℃）における車速（Ｖ）を横軸に、摩擦係数（μ）を縦軸にとり、摩擦係数（μ）と車速（Ｖ）との関係をプロットした。制動開始後の摩擦係数が比較的安定する８ｋｍ／ｈ以下、制動終了前の１．０ｋｍ／ｈ以上の間の摩擦係数（μ）の車速（Ｖ）に対する変化を一次近似し、その傾きをμ−Ｖ負勾配とした。このμ−Ｖ勾配は、５℃及び−５℃各々の環境で放置した後の制動５０回ずつ、計１００回制動分の平均値を算出した。
μ−Ｖ負勾配は鳴きを十分抑制できる観点からは、０に近いほど好ましい。
図１はμ−Ｖ負勾配の算出方法を示す概略図である。直線Ａは、摩擦係数（μ）の車速（Ｖ）に対する変化を一次近似した直線である。この直線Ａの傾きがμ−Ｖ負勾配である。
【００５３】
【表１】
2013185016.tif 000002
【００５４】
【表２】
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【００５５】
実施例１〜５のように、特定の平均繊維長及びアスペクト比を有するセルロース繊維を含有する摩擦材組成物を用いた摩擦材は、暖気鳴き、冷気（５℃及び−５℃）鳴きが改善されていることが分かった。また、耐摩耗性にも優れ、摩擦材として十分な効き特性も有していることが分かった。また実施例２のように、銅繊維を用いない場合も、効き、鳴き及び摩耗特性に優れる摩擦材を提供できることが分かった。
一方、セルロース繊維を用いていない比較例１及び７では鳴きの発生率を抑制することはできなかった。またセルロース繊維の含有量が１質量％より少ない比較例２、セルロース繊維の含有量が１０質量％より多い比較例３でも、鳴きの発生率を抑制することはできなかった。さらに、セルロース繊維のアスペクト比が１．５より小さい比較例４，セルロース繊維の平均繊維長が５０μｍより大きい比較例５及び６では、鳴きの発生率を抑制することはできなかった。
表１、２に示されるように、本発明の乗用車用ブレーキパッド向け摩擦材組成物は、摩擦材としたときに、比較例の摩擦材組成物に比較して、効き特性を維持したまま、耐摩耗性及び鳴き特性を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の摩擦材組成物は、例えば摩擦材とした際に、冷間(約５℃以下)放置後の鳴き特性に優れ、かつ、効き、鳴き及び摩耗の各性能のバランスが良好であるため、特に自動車の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材及び摩擦部材に有用である。
【図１】
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