(57)【要約】      （修正有）【課題】車輌の高性能化、高速化に伴い、ブレーキの役割が過酷になっているのでフェード域での耐摩耗性を向上させ、高温域での高い摩擦係数を安定的に得る摩擦材の提供。【解決手段】チタン酸ビスマスを含む摩擦材。前記チタン酸ビスマスの含有量が、０．１〜１０体積％であり、前記チタン酸ビスマスの組成式が、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２、Ｂｉ２Ｔｉ４Ｏ１１及びＢｉ２Ｔｉ２Ｏ７から選択される少なくとも１つである摩擦材。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタン酸ビスマスを含むことを特徴とする摩擦材。
【請求項２】
前記チタン酸ビスマスの含有量が、０．１〜１０体積％であることを特徴とする請求項１に記載の摩擦材。
【請求項３】
前記チタン酸ビスマスの組成式が、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２、Ｂｉ２Ｔｉ４Ｏ１１およびＢｉ２Ｔｉ２Ｏ７からなる群から選択される少なくとも１つであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の摩擦材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乗用車、商用車、鉄道車両、産業機械等に用いられる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等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
摩擦材は、粒状、粉状および繊維状物質を種々混合して加熱成形することにより製造されている。しかし、摩擦材のノンアスベスト化が進むにつれて有機系配合材の配合割合が増加する傾向にある。摩擦材の摩擦係数は通常は０．３〜０．４であるが、高負荷時に摩擦材の温度が３００℃以上になると、摩擦係数が急激に低下する所謂フェード現象が発生する。これは、頻繁にブレーキを使う等、摩擦により高温になった摩擦材中の有機材組成物の有機成分が分解してガスが発生し内部に閉じ込められ、ガス圧によって摩擦材の接触面積が減少する影響や、フェノール樹脂の分解により生成したタール状物質が摩擦面に介在する影響、あるいは、メタルキャッチにより摺動面が粗くなり接触面積低下や摩耗促進による影響とされている。
【０００３】
常温から高温域での摩擦係数を安定させることは種々検討されており、例えば、特許文献１には、基材繊維と、結合剤と、充填剤とからなる摩擦材において、充填剤の中に平均粒子径が０．５〜２０μｍの酸化ジルコニウムを摩擦材料総量に対して１〜２５重量％添加することで、所要の摩擦係数を保持しつつ、相手材の摩耗量を低減できる摩擦材が開示されている。また、特許文献２には、研削材としてモース硬度４．５以上の無機物及びモース硬度４．５未満の無機物であって、モース硬度４．５以上の成分を５０重量％以上含む無機物から選ばれる１種又は２種以上の無機物を含有する摩擦材が提案されており、具体的な研削材として、酸化ジルコニウム、珪酸ジルコニウム、四三酸化鉄等が例示され、鳴き、異音の発生が少なく、耐摩耗性が良好な非石綿系摩擦材が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２４７４４１号公報
【特許文献２】特開２００２−２４１７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
昨今の車両の高性能化、高速化に伴い、ブレーキの役割はますます過酷なものとなっており、車両の軽量化の動きの中で、摩擦材の高温での強度向上が早急に必要となってきている。上記特許文献１、２は所要の摩擦係数を保持することはできるが、特に高温域での耐摩耗性については未だ改善の余地がある。
【０００６】
したがって本発明の目的は、フェード域での耐摩耗性を向上させ、高い摩擦係数を安定的に得ることのできる摩擦材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、チタン酸ビスマスを採用することにより上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち本発明は、下記（１）〜（３）により達成されるものである。
（１）チタン酸ビスマスを含むことを特徴とする摩擦材。
（２）前記チタン酸ビスマスの含有量が、０．１〜１０体積％であることを特徴とする上記（１）に記載の摩擦材。
（３）前記チタン酸ビスマスの組成式が、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２、Ｂｉ２Ｔｉ４Ｏ１１およびＢｉ２Ｔｉ２Ｏ７からなる群から選択される少なくとも１つであることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の摩擦材。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の摩擦材は、チタン酸ビスマスを含むことを特徴としているので、耐摩耗性が向上する。特に３００〜６００℃という高温域での使用における耐摩耗性を向上させることができ、摩擦特性に優れた摩擦材を得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。
本発明の摩擦材は、チタン酸ビスマスを含む。チタン酸ビスマスは、例えば、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２、Ｂｉ２Ｔｉ４Ｏ１１、Ｂｉ２Ｔｉ２Ｏ７等を使用することができ、中でも本発明の効果向上の観点からＢｉ４Ｔｉ３Ｏ１２およびＢｉ２Ｔｉ４Ｏ１１が好ましい。これらのチタン酸ビスマスは一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００１１】
前記チタン酸ビスマスは、公知の方法を用いることにより合成することができる。例えば、Ｂｉ２Ｏ３とＴｉＯ２の固相反応法、ゾル−ゲル法等により合成することができる。
【００１２】
本発明で使用するチタン酸ビスマスの平均粒子径は、本発明の効果を損なわない限り特に限定されないが、例えば、平均粒子径として０．１μｍ〜１００μｍであり、好ましくは１μｍ〜１０μｍである。平均粒子径が０．１μｍ以上であると、摩擦材の作製の際、他の配合材料と混合したときに凝集せずに分散可能となるため好ましく、１００μｍ以下であると、得られた摩擦材の相手材への研削性が小さくなるため好ましい。平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定装置により測定される体積平均粒径（メジアン径）である。
【００１３】
本発明の摩擦材におけるチタン酸ビスマスの含有量は、例えば、摩擦材全体の０．１〜１０体積％であることが好ましく、０．５〜６体積％であることがより好ましく、０．５〜４体積％であることがさらに好ましい。摩擦材中のチタン酸ビスマスの含有量を０．１〜１０体積％とすることで、耐摩耗性とフェード時の摩擦係数が向上し好ましい。
【００１４】
本発明において、チタン酸ビスマスを含有することにより、フェード時に安定したロータ移着膜と摩擦材摺動面への被膜を形成することとなり、メタルキャッチ等による摩耗促進を防止することが可能となり、摩擦材の耐摩耗性が向上するとともに摩擦係数を向上することができる。
【００１５】
本発明の摩擦材の配合に際しては、通常用いられる配合材料が使用される。具体的には、摩擦材は繊維基材、結合材、摩擦調整材等を含む。
【００１６】
繊維基材としては、有機繊維、無機繊維、金属繊維等が使用される。有機繊維としては、例えば、芳香族ポリアミド（アラミド）繊維、耐炎性アクリル繊維、セルロース繊維等が使用され、無機繊維としては、例えば、チタン酸カリウム繊維やアルミナ繊維等のセラミック繊維、生体溶解性無機繊維、ガラス繊維、カーボン繊維、ロックウール等が使用され、また、金属繊維としては、例えば、銅繊維やスチール繊維等が使用される。
【００１７】
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が挙げられる。
【００１８】
摩擦調整材としては、例えば、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム等の無機化合物、バーミキュライト、マイカ等の鱗片状無機物、チタン酸カリウム、チタン酸リチウム、チタン酸リチウムカリウム、チタン酸ナトリウム、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸マグネシウムカリウム等の非ウィスカー状であるチタン酸化合物等の無機充填材、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、ケイ酸ジルコニウム、酸化クロム、四三酸化鉄（Ｆｅ３Ｏ４）等の研削材、銅、アルミニウム、錫、青銅、亜鉛等の金属粉末、各種ゴム粉末（ゴムダスト、タイヤ粉末等）、カシューダスト、メラミンダスト等の有機充填材、黒鉛（グラファイト）、三硫化アンチモン、硫化錫、二硫化モリブデン等の固体潤滑材等が挙げられる。
【００１９】
具体的な配合割合としては、繊維基材は摩擦材全体の２〜４０体積％、好ましくは５〜２０体積％、結合材は摩擦材全体の１０〜３０体積％、好ましくは１５〜２５体積％、摩擦調整材は摩擦材全体の３０〜８０体積％、好ましくは５０〜８０体積％とすることが好ましい。
【００２０】
本発明の摩擦材の製造方法は、周知の製造工程により行うことができ、例えば、予備成形、熱成形、加熱、研摩等の工程を経て摩擦材を作製することができる。
摩擦材の製造方法の一例として、ディスクブレーキ用摩擦パッドの製造における工程を以下に示す。
（ａ）板金プレスによりプレッシャプレートを所定の形状に成形する工程、
（ｂ）上記プレッシャプレートに脱脂処理、化成処理およびプライマー処理を施す工程、
（ｃ）有機繊維、無機繊維、金属繊維等の繊維基材と、摩擦調整材、結合材およびチタン酸ビスマス等の粉末原料を配合し、乾式混合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して予備成形体を作製する工程、
（ｄ）上記予備成形体と接着剤が塗布されたプレッシャプレートとを、所定の温度および圧力を加えて両部材を一体に固着する熱成形工程（成形温度１３０〜１８０℃、成形圧力３０〜８０ＭＰａ、成形時間２〜１０分間）、
（ｅ）アフターキュア（１５０〜３００℃、１〜５時間）を行って、最終的に研摩、表面焼き、および塗装等の仕上げ処理を施す工程。
【実施例】
【００２１】
以下、実施例および比較例により本発明をさらに説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。
実施例および比較例で得られた摩擦材に対する試験方法は以下のとおりである。
【００２２】
＜一般性能試験＞
作製した摩擦材についてブレーキダイナモ試験機を使用して、ＪＡＳＯ  Ｃ４０６に準拠して一般性能試験を行い、第一フェード最低μおよび摩擦材摩耗量を求めた。
【００２３】
＜チタン酸ビスマス（Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２、Ｂｉ２Ｔｉ４Ｏ１１）の作製＞
Ｂｉ２Ｏ３とＴｉＯ２の固相反応法により、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２、Ｂｉ２Ｔｉ４Ｏ１１を得た。すなわち、化学量論比でＢｉ４Ｔｉ３Ｏ１２及びＢｉ２Ｔｉ４Ｏ１１となるようにＢｉ２Ｏ３粉末とＴｉＯ２粉末を秤量し、これらを湿式混合した。次いで、溶媒を乾燥除去し、この混合物をルツボに入れ、大気中において９００℃、３時間の条件で熱処理を行った。冷却後、反応物をボールミルで粉砕し、平均粒子径４μｍのＢｉ４Ｔｉ３Ｏ１２及びＢｉ２Ｔｉ４Ｏ１１の粉末を得た。
【００２４】
（実施例１〜６）
＜摩擦材の作製＞
下記表１に示した配合原材料（体積％）に従い、各成分を常温下で、混合機で５分間混合し、得られた混合物を所定の圧力（２０ＭＰａ）で１０秒間成形し、予備成形体を作製した。次いで、予備成形体を金型に投入し、予め接着剤を塗布したプレッシャプレートを重ね、成形温度１５０℃、成形圧力５０ＭＰａで５分間成形した。その後、２５０℃で３時間のアフターキュアを行い、摩擦材を得た。
得られた摩擦材に対し、上記一般性能試験を行った。得られた結果を表１に示す。
【００２５】
（比較例１）
実施例１において、チタン酸ビスマスを配合せず、その替わりに硫酸バリウムを増量したこと以外は、実施例１と同様にして摩擦材を作製した。
得られた摩擦材に対し、上記一般性能試験を行った。得られた結果を表１に示す。
【００２６】
【表１】
2016060842.tif 000002
【００２７】
表１の結果から分かるように、実施例１〜６の摩擦材は、チタン酸ビスマスを配合している。これにより、一般性能試験における摩擦材摩耗量および第一フェード最低μともにチタン酸ビスマスを配合していない比較例１と比べて、優れた効果を示した。
以上のことから、摩擦材にＢｉ４Ｔｉ３Ｏ１２やＢｉ２Ｔｉ４Ｏ１１等のチタン酸ビスマスを含有することにより、摩擦性能に優れた摩擦材を得ることができることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の摩擦材は、乗用車、商用車、鉄道車両、産業機械等に有用であり、特に、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等に有用である。