(57)【要約】【課題】  耐錆固着性、耐摩耗性及び摩擦係数の安定性に優れた非石綿系摩擦材を提供すること。【解決手段】  繊維基材、結合材及び摩擦調整材を含む非石綿系摩擦材において、銅成分、炭素系原料、及び金属硫化物をいずれも非含有とし、かつ、層状結晶構造を有するとともに上記銅成分、上記炭素系原料、及び上記金属硫化物とは異なる無機物を含有させる。好ましくは、上記無機物として、チタン酸塩、タルク、カオリン、マイカ、バーミキュライト、及びスメクタイトから選択される少なくとも１以上の無機物を用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維基材、結合材及び摩擦調整材を含む非石綿系摩擦材であって、銅成分、炭素系原料、及び金属硫化物をいずれも含有せず、層状結晶構造を有するとともに前記銅成分、前記炭素系原料、及び前記金属硫化物とは異なる無機物を含有することを特徴とする非石綿系摩擦材。
【請求項２】
前記無機物が、チタン酸塩、タルク、カオリン、マイカ、バーミキュライト、及びスメクタイトから選択される少なくとも１以上の無機物であることを特徴とする請求項１に記載の非石綿系摩擦材。
【請求項３】
前記無機物として前記チタン酸塩を採用したことを特徴とする請求項２に記載の非石綿系摩擦材。
【請求項４】
前記無機物として、前記チタン酸塩と、これより少ない配合量のタルクと、を採用したことを特徴とする請求項３に記載の非石綿系摩擦材。
【請求項５】
前記無機物として、前記チタン酸塩と、これより少ない配合量のマイカ及びバーミキュライトの少なくとも一方と、を採用したことを特徴とする請求項３又は４に記載の非石綿系摩擦材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、車両用パーキング機構付きディスクブレーキなどにおいて用いられる非石綿系摩擦材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、パーキング機構付きディスクブレーキにおいてパーキングブレーキを作動させた状態で長期間放置するなど、摩擦材をロータに押し付けた状態を長期間維持した場合に、ロータと摩擦材とが錆によって固着してしまうことがある。こうした現象は一般に錆固着と呼ばれており、この錆固着の抑制を目的とした技術として、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。
【０００３】
かかる文献では、銅成分を含有しないディスクブレーキパッド用摩擦材において、結合材、有機繊維、潤滑材として金属硫化物系潤滑材，炭素系潤滑材、チタン酸塩、無機摩擦調整材としてウォラストナイト，所定のモース硬度の無機摩擦調整材、有機摩擦調整材、ｐＨ調整材を特定量含有し、上記よりも高いモース硬度の物質と、銅以外の金属単体と、銅合金以外の合金を含有しない摩擦材組成物を使用することで、耐摩耗性及び耐錆固着性の向上を図るようにしている。
【０００４】
しかしながら、錆固着については、摩擦材に含まれる金属硫化物や炭素系原料の存在がその原因のひとつであると考えられている。すなわち、金属硫化物は、その熱分解により発生する硫酸イオンがロータ表面の錆の生成を促進させると考えられおり、他方、炭素系原料は、それ自身の電気伝導性の高さゆえにロータとの間で電蝕を生じさせると考えられている。
上記特許文献１に記載の摩擦材はそうした金属硫化物や炭素系原料を含有しており、耐錆固着性が不十分となる虞がある。
【０００５】
特に、近年は、パーキング機構付きディスクブレーキにおいてパーキング作動を電気的制御にて行うなど車両の高性能化が進んでいることも相俟って、耐錆固着性・耐摩耗性・摩擦係数の安定性を高い次元で成立させる摩擦材が望まれている。そのため、これまで提案されている技術では、客先要求を十分に満たすものではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−１５９８７１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、耐錆固着性、耐摩耗性及び摩擦係数の安定性に優れた非石綿系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】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、繊維基材、結合材及び摩擦調整材を含む非石綿系摩擦材であって、銅成分、炭素系原料、及び金属硫化物をいずれも含有せず、層状結晶構造を有するとともに上記銅成分、上記炭素系原料、及び上記金属硫化物とは異なる無機物を含有することを要旨とする。
【０００９】
請求項１の発明によれば、電気伝導性が高く錆を発生させ易いと考えられる銅成分及び炭素系原料をいずれも含有しないため、耐錆固着性が向上する。また、錆の生成を促進する硫酸イオンを生じさせる金属硫化物を含有しないことも耐錆固着性の向上に寄与する。一方、これら銅成分、炭素系原料、及び金属硫化物がいずれも非含有となることで、これら物質に起因する潤滑性は期待できないこととなるが、その点については、上述の層状結晶構造を有した無機物が潤滑性を向上させる。これにより耐摩耗性が向上し、ひいては、摩擦係数の安定性の向上に繋がる。したがって、非石綿系摩擦材について、耐錆固着性、耐摩耗性及び摩擦係数の安定性に優れたものとすることができる。
【００１０】
また、好ましくは、請求項１に記載の発明において、層状結晶構造を有するとともに上記銅成分、上記炭素系原料、及び上記金属硫化物とは異なる無機物として、チタン酸塩、タルク、カオリン、マイカ、バーミキュライト、及びスメクタイトから選択される少なくとも１以上の無機物を用いることができる。
【００１１】
より好ましくは、層状結晶構造を有するとともに上記銅成分、上記炭素系原料、及び上記金属硫化物とは異なる無機物として、請求項２に記載のチタン酸塩を用いるとよい。更に好ましくは、上記チタン酸塩と、これより少ない配合量のタルクと、を用いたり、或いは、上記チタン酸塩と、これより少ない配合量のマイカ及びバーミキュライトの少なくとも一方と、を用いたりするとよく、更に好ましくは、上記チタン酸塩と、これより少ない配合量のタルクと、同じくチタン酸塩より少ない配合量のマイカ及びバーミキュライトの少なくとも一方と、を用いるとよい。これらの場合、耐錆固着性、耐摩耗性及び摩擦係数の安定性につき特に良好な非石綿系摩擦材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係る摩擦材の実施例及び比較例の摩擦材原料の組成とその性能評価を要約した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態により具体的に説明するが、本発明はその趣旨を超えない限り、以下の実施形態によって限定されるものではない。
【００１４】
１．摩擦材
以下、本発明に係る摩擦材の一実施形態について詳細に説明する。本発明の摩擦材は、繊維基材、結合材及び摩擦調整材を含む非石綿系摩擦材において、銅成分、炭素系原料、及び金属硫化物をいずれも非含有とし、層状結晶構造を有するとともに上記銅成分、上記炭素系原料、及び上記金属硫化物とは異なる無機物（以下、単に「層状結晶構造を有した無機物」という）を含有させたものである。
【００１５】
本発明の摩擦材には、繊維基材、結合材、摩擦調整材、及び層状結晶構造を有した無機物が含まれるが、銅成分、炭素系原料、及び金属硫化物を除き、摩擦材を製造する際に使用されるその他の摩擦材原料を含ませてよい。
【００１６】
繊維基材として使用されるものにはアラミド繊維（例えば、アラミドパルプ）、セルロース繊維、アクリル繊維等の有機繊維、ガラス繊維、ロックウ−ル、セラミックス繊維、ワラストナイト等の無機繊維が例示される。これらを単独または２種類以上を併用してもよい。特に好ましくは、アラミドパルプやワラストナイトを挙げることができる。繊維基材の配合割合は特に限定されるものではないが、摩擦材全体に対して４〜１５重量％程度となるように添加すればよい。
【００１７】
結合材は、摩擦材の各配合成分を結合させる役割を有するものであり、公知の材料を用いることができる。好ましくは、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、及びそれらの変性品等が例示される。これらを単独で、若しくは2種類以上を併用してもよい。特に好ましくは、フェノール樹脂が挙げられる。結合材の配合割合は特に限定されるものではないが、摩擦材全体に対して６〜１６重量％程度となるように添加すればよい。
【００１８】
摩擦調整材は、摩擦材の摩擦係数や摩耗等の摩擦性能を調整する役割を有するものであり、各種充填材、研磨材、潤滑材等を含ませることができる。例えば、カシューダスト、ゴムダスト等のフリクションダスト、酸化ジルコニウム、ケイ酸ジルコニウム、酸化鉄、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化マグネシウム等を挙げることができる。これらを単独で、若しくは２種類以上を併用してもよい。好ましくは、カシューダスト、酸化ジルコニウム、酸化鉄、水酸化カルシウム、硫酸バリウムを挙げることができる。摩擦調整材の配合割合は特に限定されるものではないが、例えば、摩擦材全体に対して４０〜７０重量％程度となるように添加すればよい。
【００１９】
上述したように、本発明の摩擦材は、銅成分、炭素系原料、及び金属硫化物をいずれも非含有としている。このように、電気伝導性が高く錆を発生させ易いと考えられる銅成分及び炭素系原料をいずれも非含有としたため、耐錆固着性が向上する。また、錆の生成を促進する硫酸イオンを生じさせる金属硫化物を含有しないことも耐錆固着性の向上に寄与する。
ここで、銅成分としては、例えば、銅（金属単体）、銅合金、銅化合物等を挙げることができ、炭素系原料としては、例えば、グラファイト、コークス、カーボンブラック等を挙げることができる。また、金属硫化物としては、二硫化モリブデン、三硫化アンチモン、硫化鉄、硫化亜鉛、硫化錫（ＳｎＳ、ＳｎＳ２）、硫化タングステン、複合硫化物等を挙げることができる。これらはいずれも、従来、潤滑性ひいては耐摩耗性、摩擦係数の安定性の向上を目的として摩擦材含有物として広く一般に用いられてきたものである。
【００２０】
このように、銅成分、炭素系原料、及び金属硫化物は、摩擦材の耐摩耗性、摩擦係数の安定性の向上のために重用されてきたものであり、これらを非含有とすれば、必然的に、これら物質に起因するそうした効果については期待できないことになる。すなわち、耐錆固着性の向上を図ることができる反面、単にそれらを非含有としただけでは耐摩耗性、摩擦係数の安定性を向上させることが困難あるいは不可能となる。
【００２１】
そうしたジレンマを解消すべく、本発明者らは鋭意研究し、その結果、層状結晶構造を有した無機物を含有させることで、上述した潤滑性ひいては耐磨耗性、摩擦係数の安定性の向上が可能となることを見出した。
ここで、層状結晶構造を有した無機物としては、例えば、チタン酸リチウムカリウムやチタン酸マグネシウムカリウム等のチタン酸塩、タルク、カオリン、マイカ、バーミキュライト、スメクタイト等（いずれも層状結晶構造を有したもの）を挙げることができる。これらを単独で、若しくは２種類以上を併用してもよい。好ましくは、これらのうち、チタン酸塩を含有させるとよい。より好ましくは、チタン酸塩と、該チタン酸塩より配合量（ここでは摩擦材組成物全体に対する重量比率。単位は重量％。）の少ないタルクと、を含有させたり（例えば、後述する実施例３、実施例７〜実施例９を参照）、或いは、チタン酸塩と、該チタン酸塩より配合量の少ないマイカ及びバーミキュライトの少なくとも一方と、を含有させたり（例えば、実施例５、実施例７〜実施例９を参照）するとよい。また、チタン酸塩と、該チタン酸塩より配合量の少ないタルクと、同じくチタン酸塩より配合量の少ないマイカ及びバーミキュライトの少なくとも一方と、を含有させる（例えば、実施例７〜実施例９を参照）とよい。
【００２２】
なお、本実施形態では、耐錆固着性をより好適なものとするため、銅や銅合金に限らず、これ以外の金属（例えば、鉄、アルミニウム、スズなどの金属単体やその合金）をも非含有としている。すなわち、電気伝導性が高く錆を発生させ易いと考えられる金属を非含有とすることで、更なる耐錆固着性の向上を図るようにしている。この場合も当然ながら、上記金属を非含有とすることで、その金属が熱溶融した際に得られる潤滑性ひいては耐摩耗性、摩擦係数の安定性については期待できなくなる。しかしながら、本発明者らは、上述の層状結晶構造を有した無機物を含有させることで、そうした点をもカバーし得るほどに耐磨耗性、摩擦係数の安定性の向上が可能となることを見出したのである。
【００２３】
本発明の摩擦材は、例えば車両等のパーキング機構付きディスクブレーキ用パッドに適用できるが、これらに限定されるものではない。パーキング機構付きでないディスクブレーキ用パッドや、その他、例えば、ブレーキシュー等、従来公知の摩擦材が要求される技術に適用することができる。製造された摩擦材は、例えば、裏板として金属板等の板状部材と一体化してブレーキパッドとして使用することができる。
【００２４】
２．摩擦材の製造方法
以下、本発明の摩擦材の製造方法についての実施形態を詳細に説明する。本発明の摩擦材の製造方法は、上述した繊維基材、結合材、摩擦調整材、及び層状結晶構造を有した無機物を含む摩擦材原料の混合物を加熱成形して得られた成形体を１６０℃以上３００℃未満（発明届出書では２００℃）で２〜８時間（発明届出書では４時間）加熱することにより上記結合材を硬化させる熱硬化工程を有する。
【００２５】
まず、上述した繊維基材、結合材、摩擦調整材等の摩擦材原料を秤量し、これらを均一に混合する。混合は、ヘンシェルミキサやレーディゲミキサ等の混合機に投入することにより行うことができ、例えば、常温で１０分程度混合する。このとき、混合機が昇温しないように、公知の冷却手段によって冷却しながら混合するようにしてもよい。
【００２６】
次いで、得られた混合物を所定量秤量し、加圧して予備成形を行い、これを加圧しながら加熱成形する。加熱成形は、例えば、熱成形型に投入しこれを熱プレスすること等で行うことができる。このとき、金属板等の板状部材の裏板を重ねて熱成形型に投入してもよい。裏板は、予め洗浄した後、適当な表面処理を施し、予備成形後の混合物を載置する側に接着材を塗布したものを使用することができる。加熱成形は、成形温度を、１４０℃〜１８０℃、特に好ましくは１６０℃とし、成形圧力を、１００〜２５０ｋｇｆ／ｃｍ２、特に好ましくは２００ｋｇｆ／ｃｍ２とし、成形時間を３〜１５分、特に好ましくは１０分とするのがよい。
【００２７】
得られた成形品を更に加熱して、結合材の硬化を終了させる。加熱硬化は、硬化温度を、１６０℃以上３００℃未満に設定することが好ましく、特に好ましくは、１８０℃以上２３０℃未満である。硬化時間は、硬化温度に反比例し、硬化温度を高く設定した場合には短時間で硬化を行うことができ、硬化温度を低く設定した場合には硬化に要する時間が長くなる。好ましくは、２〜８時間で行うことができる。
このようにして、層状結晶構造を有した無機物を摩擦材の表面のみならず内部を含む全体に亘って分散させるようにした。
【実施例】
【００２８】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２９】
本実施例では、図１に示す配合量に従って摩擦材原料を配合し、実施例１〜１３及び比較例１〜７の摩擦材組成物を得た。なお、表中の各摩擦材原料の配合量の単位は、摩擦材組成物全体に対する重量％である。この摩擦材組成物をレーディゲミキサで１０分間混合し、この混合物を成形温度１６０℃、成形圧力２００ｋｇｆ／ｃｍ２、成形時間１０分の条件において加圧加熱した。続いて、この成形物を２００℃にて４時間の条件で硬化させた。
【００３０】
作製した実施例１〜１２及び比較例１〜７の摩擦材について下記の項目について評価を行った。
【００３１】
（錆固着）
ＪＩＳ  Ｄ４４１４（錆固着試験方法）に従って錆固着試験を行い、錆固着力を測定し、４段階で評価した。具体的には、錆固着力の大きさにより、１００Ｎ未満を「◎」、１００Ｎ以上２００Ｎ未満を「○」、２００Ｎ以上３００Ｎ未満を「△」、３００Ｎ以上を「×」と、それぞれ判定した。
【００３２】
（耐摩耗性）
ＪＡＳＯ  Ｃ４２７に従って摩耗試験を行い、摩擦材の摩耗量を測定し、所定制動回数あたりの摩耗量に換算し、４段階で評価した。具体的には、その換算値の大きさにより、０．２０ｍｍ未満を「◎」、０．２０ｍｍ以上０．２５ｍｍ未満を「○」、０．２５ｍｍ以上０．３０ｍｍ未満を「△」、０．３０ｍｍ以上を「×」と、それぞれ判定した。
【００３３】
（摩擦係数の安定性）
ＪＡＳＯ  Ｃ４０７に従って温度２０℃、湿度５８％の環境下で平均摩擦係数を測定し、摩擦係数の安定性を４段階で評価した。具体的には、摩擦係数の安定性が著しく優れているものを「◎」、優れているものを「○」、劣っているものを「△」、著しく劣っているものを「×」と、それぞれ判定した。
【００３４】
結果を図１に示す。本発明の実施例１〜１３では、いずれについても、錆固着、耐摩耗性、及び摩擦係数安定性において良好な結果が得られた。これにより、銅成分、上記金属、炭素系原料、及び金属硫化物をいずれも非含有とし、層状結晶構造を有した無機物を含有させることで錆固着、耐摩耗性、及び摩擦係数安定性に優れた摩擦材が得られることが判明した。そして、これに対して、層状結晶構造を有した無機物を含有しない比較例１では、耐摩耗性、摩擦係数安定性が劣ることから、本発明の実施例で確認された耐摩耗性、摩擦係数安定性が層状結晶構造を有した無機物によってもたらされたものであることが明らかとなった。
【００３５】
また、銅成分、炭素系原料、及び金属硫化物のうち少なくとも一つを含有する比較例２〜７については、摩擦係数安定性において「○」もしくは「◎」を獲得することができても、錆固着性が劣ることが見て取れる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の摩擦材及び摩擦材の製造方法は、車両等のディスクブレーキ用パッドやブレーキシュー等、従来公知の摩擦材が要求されるものに適用することができる。
【図１】
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