(57)【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種の焼成骨粉を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５〜６５重量％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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼成骨粉を使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。
【０００２】
【従来の技術】
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、１種類ではすべての要求を満足することができないので、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。有機繊維としては、アラミド繊維又はパルプが、ブレーキの常用使用温度域の摩擦材の摩耗特性を改善するものであることが知られている。
【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、１種類ではすべての要求を満足することができないので、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、石英等の無機材、合成ゴムやカシュー樹脂等の有機材を、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】
ところで、従来のブレーキ摩擦材では、摩擦材の気孔率はフェード特性に大きく影響を与えることから、摩擦材の気孔率を高める材料が求められている。また、これからは、地球環境にやさしい摩擦材を開発することは重要であり、そのためには、摩擦材原材料として、環境負荷の少ない材料を使用する必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
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すべき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、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。  本発明は、上述の特性を備えた摩擦材を提供するに当たり、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見いだして、高温域に至るまで安定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提供しようとするものである。
すなわち、本発明は、高温時における摩擦特性、耐熱性、耐摩耗性、フェード特性を備え、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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、前記の課題により、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、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。
【０００７】
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種の焼成骨粉を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５〜６５重量％配合されていることを特徴とする前記（１）記載の摩擦材。
【０００８】
【発明の実施の形態】
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。
焼成牛骨とは、牛骨を６００℃〜１１００℃で焼成した材料である。また、ボーンアッシュとは、馬、鳥、羊、豚、魚類などの動物骨を６００℃〜１１００℃で焼成した材料である。どちらの材料も、Ｃａ2+欠損型水酸化アパタイト（化学式：Ｃａ10-X（ＰＯ4）6（ＯＨ）2-2X：Ｘが欠損する）を主成分とする。
【０００９】
焼成牛骨、ボーンアッシュは共に２０〜６０％の気孔率を持った多孔質材料であり、かつ、高いイオン交換能力を持っている。そのため、摩擦材原材料として用いた場合、重金属の河川への流出を防ぎ、摩擦材が地球環境に及ぼす負荷を低減させることができる。
上記の焼成骨粉の配合割合を５〜６５重量％としたのは、５重量％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７５％以上という判定基準を満たし難いからである。一方、焼成骨粉の配合割合が６５重量％を越えると、摩擦材の成形が困難になるからである。
【００１０】
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。
【００１１】
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、酸化クロム等の金属酸化物、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。
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。
【００１２】
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繊維基材と、無機・有機充填材、摩擦調整材及び熱硬化性樹脂結合材等の摩擦材の原料を配合し、攪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）して作製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。
【００１３】
【実施例】
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。
【００１４】
実施例１〜３及び比較例１〜３
１）摩擦材の配合
硫酸バリウムを、５、２５、６５重量％用いたベース材１〜３を基にして、硫酸バリウムをそれぞれ、焼成牛骨（平均粒径５μｍ）、ボーンアッシュ（平均粒径１０μｍ）に置換して配合を行った。配合内容を第１〜３表に示す。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
【表２】
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【００１７】
【表３】
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【００１８】
２）製造方法
上記の配合材を、通常の工程である、攪拌、予備成形、熱成形、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、ＪＩＳＤ４４１８）を行った。その測定結果を第４表に示す。焼成牛骨及びボーンアッシュを用いた実施例はすべて、硫酸バリウムを用いた比較例に比べて気孔率が大きくなった。また、同量配合した焼成牛骨とボーンアッシュの実施例の気孔率はほぼ同じであった。このことより、焼成牛骨あるいはボーンアッシュ添加により、摩擦材の気孔率を同程度向上させる効果があることが分かった。
【００１９】
【表４】
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【００２０】
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する。
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５表に示す。
【００２１】
【表５】
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【００２２】
焼成牛骨又はボーンアッシュを用いた実施例は硫酸バリウムを用いた比較例に比べて、フェード率が向上した。ここで、フェードに関する合否の判定基準は、フェード率が７５％以上であるか否かによる。焼成牛骨あるいはボーンアッシュを配合した実施例は、この判定基準を満たしていた。なお、焼成牛骨またはボーンアッシュが５重量％に満たないものは、これらを全く含まないものと大きな差がなかったため、焼成牛骨またはボーンアッシュの配合量は５重量％以上であることが好ましい。また、焼成牛骨とボーンアッシュがフェード特性に及ぼす影響は同じであった。
【００２３】
５）配合量の上限
焼成牛骨又はボーンアッシュの配合割合が、６５重量％を越えると、成形が困難になるため、焼成牛骨又はボーンアッシュの配合量の上限は、６５重量％とするのがよい。なお、焼成骨粉は、その平均粒径が１〜２００μｍのものが好ましい。
【００２４】
６）焼成牛骨とボーンアッシュを組み合わせた配合
焼成牛骨とボーンアッシュを組み合わせた配合で、摩擦材を試作し、気孔率測定とフェード試験を行った。配合内容を第６表、気孔率及びフェード試験結果を第７表に示す。
焼成牛骨とボーンアッシュを組み合わせた実施例４−１は、それぞれを単独で用いた比較例４−２、比較例４−３と気孔率、フェード特性に関して同等であった。このことから、焼成牛骨、ボーンアッシュを併用した場合でも、単独で用いた場合と同じ結果が得られることが分かった。
【００２５】
【表６】
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【００２６】
【表７】
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【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、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種の焼成骨粉を配合したことにより、フェード特性が向上した摩擦材を得ることができる。また、焼成骨粉は、高いイオン交換能力を持ち、天然由来の原材料であるため、環境負荷を低減できる。焼成骨粉は、多孔性であるため無機充填材の成分として使用されてきた硫酸バリウムの代わりに使用するときにはより優れた効果を発揮する。