(57)【要約】【課題】低温摩耗が生じ難く、かつディスクブレーキパッドの摩擦材とディスクロータ間に水が存在する状態で制動を行ってもブレーキの効きが低下しにくい摩擦材組成物を提供すること。【解決手段】摩擦材組成物として、結合剤、有機充填材、無機充填材および繊維基材を含む摩擦材組成物であって、フェロアロイ粒子を０．１〜３質量％含むものとする。前記フェロアロイ粒子の大きさが平均粒子径で０．１〜１００μｍであることが好ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
結合剤、有機充填材、無機充填材および繊維基材を含む摩擦材組成物であって、フェロアロイ粒子を０．１〜３質量％含むことを特徴とする摩擦材組成物。
【請求項２】
前記フェロアロイ粒子の大きさが平均粒子径で０．１〜１００μｍであることを特徴とする請求項１に記載の摩擦材組成物。
【請求項３】
前記フェロアロイが、フェロクロム、フェロモリブデン、およびフェロマンガンのうちの少なくとも１種であることを特徴とする請求項１または２に記載の摩擦材組成物。
【請求項４】
前記摩擦材組成物がアルミナ粒子を１質量％以下含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の摩擦材組成物。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の摩擦材組成物を成形してなる摩擦材。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の摩擦材組成物を成形してなる摩擦材と裏金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、自動四輪車や自動二輪車等の制動に用いられるディスクブレーキパッド等の摩擦材に係り、特にアスベストを含まないノンアスベスト摩擦材組成物に関する。また、該摩擦材組成物を用いた摩擦材および摩擦部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動四輪車や自動二輪車等には、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。そのため、摩擦材には、良好な摩擦係数、耐摩耗性（摩擦材の寿命が長いこと）、強度、音振性（ブレーキ鳴きや異音が発生しにくいこと）等が要求される。摩擦係数は車速、減速度やブレーキ温度によらず安定であることが要求される。
【０００３】
摩擦材には、結合材、繊維基材、無機充填材および有機充填材等を含む摩擦材組成物が用いられ、前記特性を発現させるために、一般的に、各成分を１種または２種以上を組合せた摩擦材組成物が用いられる（特許文献１等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−７７５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
自動四輪車や自動二輪車等の制動時において、摩擦材とディスクロータ間には摩擦熱が発生するが、この摩擦熱により摩擦材の成分の一部が熱分解して相手材となるディスクロータに移着する。ディスクロータ表面へ摩擦材成分由来の移着層を付与する事で、安定した摩擦形態を形成し、摩擦材の摩耗を抑制している。
【０００６】
しかしながら、低速・低負荷時の制動等、摩擦材とディスクロータ間に発生する摩擦熱が小さい場合、摩擦材の成分のディスクロータへの移着が生じず、アブレシブ摩耗が主たる摩擦形態となり、ディスクブレーキパッドの摩耗が進行し易くなる。これを低温摩耗という。
【０００７】
また、自動四輪車や自動二輪車等において、通常、すなわち雨天等の天候時以外のときは、ディスクブレーキパッドの摩擦材とディスクロータの摩擦は乾いた状態（いわゆるドライ環境）で行われるが、雨天時等に制動を行う際、ディスクブレーキパッドの摩擦材とディスクロータ間に、水が浸入した状態（いわゆるウェット状態）で制動を行うこととなる。このようなディスクブレーキパッドの摩擦材とディスクロータ間に水が存在する状態で制動を行うと、摩擦面に介在する水の影響で、ブレーキの効きが悪化することがある。このようにドライ状態とウェット状態で摩擦係数が変化すると、制動距離が変化するため、安定した制動が得られない。このためドライ状態の摩擦係数に対しウェット状態の摩擦係数の変化率が小さい摩擦材が求められている。
【０００８】
これらのことから本発明は、低温摩耗が生じ難く、かつディスクブレーキパッドの摩擦材とディスクロータ間に水が存在する状態（ウェット状態）で制動を行ってもブレーキの効きが低下しにくい摩擦材組成物を提供することを目的とする。より具体的には、５０〜１００℃において累積で５０〜２００分摺動したときの摩耗量が１５０μｍ以下であり、ドライ状態の摩擦係数に対するウェット状態の摩擦係数が６０〜１２０％であ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】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明者らは摩擦材組成物に含有される研削材に着目し、鋭意研究を重ねたところ、摩擦材に多用されているアルミナや酸化クロム等の金属酸化物は硬さが大きいため、研削材粒径によっては、相手材となるディスクロータへの攻撃性が大きく、ディスクロータの摩耗量が多くなることを見出した。また、摩擦熱により摩擦材の成分の一部が熱分解してディスクロータへの移着が生じる場合には安定した摩擦形態が形成されるため、摩擦材の摩耗は特に問題がないが、摩擦熱が小さく摩擦材の成分の分解が生じず、ディスクロータへの移着が生じないような制動状態いわゆる低温状態においては、アブレシブ摩耗が進行し易くなることを見出した。
【００１０】
その一方で研削材として、金属酸化物に比して硬さが小さい、ある程度の硬さもの、すなわち硬過ぎずかつ軟らか過ぎないものを用いると、ディスクロータの攻撃性をある程度小さくでき、低温状態においても摩擦材のアブレシブ摩耗が進行し難くなることを突き止めた。
【００１１】
また、ウェット状態（ディスクブレーキパッドの摩擦材とディスクロータ間に、水が浸入した状態）の摩擦係数は、ドライ状態（ディスクブレーキパッドの摩擦材とディスクロータ間が乾いた状態）の摩擦係数に比して低下するが、研削材の含有量を適正なものとすることで、ウェット状態におけるディスクブレーキパッドの摩擦材とディスクロータ間の水の影響を抑制しウェット状態における摩擦係数の低下の幅を小さくできることを見出した。
【００１２】
本発明者らは、これらの知見により、硬過ぎずかつ軟らか過ぎない研削材を用いることで低温摩耗を抑制できるとともに、この添加量を適正なものとすることでウェット状態における摩擦係数の低下の幅を小さくできるのではと考えて検討したところ、研削材としてフェロアロイを用いるとともに含有量を適正なものとすることで、低温摩耗の抑制とウェット状態における摩擦係数の低下を抑制できることを見出した。
【００１３】
本発明はこの知見によりなされたものであり、具体的に、本発明の摩擦材は、結合剤、有機充填材、無機充填材および繊維基材を含む摩擦材組成物であって、フェロアロイ粒子を０．１〜３質量％含むことを特徴とする。本発明の摩擦材組成物においては、前記フェロアロイ粒子の大きさが平均粒子径で０．１〜１００μｍであることが好ましい。また、本発明の摩擦材組成物は、アルミナ粒子を０．１〜１０質量％含むとより好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の摩擦材組成物は、研削材としてフェロアロイ粒子を０．１〜３質量％含有することから、摩擦材とした場合に、相手材となるディスクロータへの攻撃性が小さく、ディスクロータ表面への攻撃性を小さくすることができ、低温で摩擦材成分の移着が生じない場合においても摩擦材の摩耗を抑制することができ、また、ディスクブレーキパッドの摩擦材とディスクロータ間に水が存在する状態（ウェット状態）で制動を行っても摩擦係数の低下が僅かで、雨天等においても良好な制動を行うことができる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［フェロアロイ］
フェロアロイは硬さが大きいものの、金属酸化物や金属炭化物等に比べると硬さが小さい。このため、摩擦材の研削材として用いると、相手材となるディスクロータへの攻撃性を小さくすることができる。
【００１６】
フェロアロイとしては、フェロクロム、フェロモリブデン、およびフェロマンガンのうちの少なくとも１種を用いることができる。
【００１７】
フェロクロムは、鉄とクロムの合金であり、クロムを４５〜９５質量％程度含有する鉄合金である。フェロクロムは、ＪＩＳ規格Ｇ２３０３に炭素の含有率によって高炭素フェロクロム（ＦＣｒＨ０〜ＦＣｒＨ５）、中炭素フェロクロム（ＦＣｒＭ３〜ＦＣｒＭ４）、低炭素フェロクロム（ＦＣｒＬ０〜ＦＣｒＬ４）等が規定されている。
【００１８】
フェロモリブデンは、鉄とモリブデンの合金であり、モリブデンを５５〜７５質量％程度含有する鉄合金である。フェロモリブデンは、ＪＩＳ規格Ｇ２３０７に炭素の含有率によって高炭素フェロモリブデン（ＦＭｏＨ）、低炭素フェロモリブデン（ＦＭｏＬ）等が規定されている。
【００１９】
フェロマンガンは、鉄とマンガンの合金であり、マンガンを７０〜９５質量％程度含有する鉄合金である。フェロマンガンは、ＪＩＳ規格Ｇ２３０１に炭素の含有率によって高炭素フェロマンガン（ＦＭｎＨ０〜ＦＭｎＨ１）、中炭素フェロマンガン（ＦＭｎＭ０〜ＦＭｎＭ２）、低炭素フェロマンガン（ＦＭｎＬ０〜ＦＭｎＬ１）等が規定されている。
【００２０】
摩擦材組成物中のフェロアロイは、含有量が少ない場合、相手材を攻撃する研削材が少なくなることから低温摩耗は良好なものとなるが、ウェット状態（ディスクブレーキパッドの摩擦材とディスクロータ間に水が存在する状態）での摩擦係数の低下が著しくなる。このため摩擦材組成物中のフェロアロイの含有量を０．１質量％以上とする。その一方で、摩擦材組成物中のフェロアロイ含有量が過多となると、ウェット状態での摩擦係数の低下の幅が小さくなるものの、摩擦材とした場合に相手材を攻撃する研削材の量が過大となって、低温摩耗が著しく増加することとなる。このため摩擦材組成物中のフェロアロイ含有量の上限を３質量％とする。
【００２１】
フェロアロイは研削材として粒子形状のものを摩擦材組成物中に添加、混合して摩擦材中に分散される。フェロアロイ粒子の大きさは、小さすぎると水の影響を抑制しにくくなるが、大きすぎると摩擦材中の存在割合が小さくなることから平均粒子径で０．１〜１００μｍとすることが好ましい。より好ましくは０．１〜５０μｍである。
【００２２】
［アルミナ］
また、研削材として上記のフェロアロイに加えてアルミナ粒子を併用するとウェット状態での摩擦係数の低下の幅をより小さくできる。１質量％を超えるとディスクロータの攻撃性が増加することとなる。このためアルミナ粒子を併用する場合、１質量％以下とすることが好ましい。なお、アルミナ粒子を併用する場合、アルミナ粒子の大きさはフェロアロイ粒子より小さいものを用いることが好ましい。具体的には平均粒子径で０．１〜４０μｍとすることが好ましい。
【００２３】
［結合剤］
結合剤は、摩擦材用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。本発明の摩擦材用組成物に含まれる結合材としては特に制限は無く、通常、摩擦材の結合材として用いられる熱硬化性樹脂を用いることができる。上記熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂；アクリルエラストマー分散フェノール樹脂およびシリコーンエラストマー分散フェノール樹脂などの各種エラストマー分散フェノール樹脂；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、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およびアルキルベンゼン変性フェノール樹脂などの各種変性フェノール樹脂などが挙げられ、これらを単独でまたは２種類以上を組み合わせて使用することができる。特に、良好な耐熱性、成形性および摩擦係数を与えることから、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。
【００２４】
［有機充填材］
有機充填材は、摩擦材の音振性能や耐摩耗性など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。本発明の摩擦材組成物に含まれる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、カシューダストやゴム成分など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）、塩素化ブチルゴム、ブチルゴム、シリコーンゴム、などが挙げられ、これらを単独でまたは２種類以上を組み合わせて使用される。
【００２５】
［無機充填材］
無機充填材は、摩擦材の耐熱性の悪化を避けるためや、耐摩耗性を向上させるため、摩擦係数を向上する目的で添加される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は、通常、摩擦材に用いられる無機充填剤であれば特に制限はない。上記無機充填材としては、例えば、銅、黄銅、亜鉛等の金属、硫化錫、二硫化モリブデン、硫化ビスマス、硫化鉄、三硫化アンチモン、硫化亜鉛等の金属硫化物、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、炭酸ナトリウム、硫酸バリウム、コークス、黒鉛、マイカ、バーミキュライト、硫酸カルシウム、タルク、クレー、ゼオライト、ムライト、クロマイト、シリカ、ドロマイト、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、粒状または板状のチタン酸塩などを用いることができ、これらを単独でまたは２種類以上を組み合わせて使用することができる。粒状または板状のチタン酸塩としては、６チタン酸カリウム、８チタン酸カリウム、チタン酸リチウムカリウム、チタン酸マグネシウムカリウム、チタン酸ナトリウムなどを１種または２種以上の組合せで用いることができる。
【００２６】
［繊維基材］
繊維基材は、摩擦材において補強作用を示すものである。本発明の摩擦材組成物は、通常、繊維基材として用いられる、無機繊維、金属繊維、有機繊維、炭素系繊維などを用いることができ、これらを単独でまたは二種類以上を組み合わせて使用することができる。上記無機繊維としては、セラミック繊維、生分解性セラミック繊維、鉱物繊維、ガラス繊維、シリケート繊維などを用いることができ、１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。これら、無機繊維の中では、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＦｅＯ、Ｎａ２Ｏなどを任意の組み合わせで含有した生分解性鉱物繊維が好ましく、市販品としてはLAPINUS FIBERS B.V製のRoxulシリーズなどが挙げられる。上記金属繊維としては、通常、摩擦材に用いられるものであれば特に制限はなく、例えば、アルミ、鉄、鋳鉄、亜鉛、錫、チタン、ニッケル、マグネシウム、シリコーン、銅、黄銅などの金属または合金を主成分とする繊維を用いることができる。また、これらの金属若しくは合金は、繊維形状以外に、粉末の形状で含有しても良い。上記有機繊維としては、アラミド繊維、セルロース繊維、アクリル繊維、フェノール樹脂繊維などを用いることができ、これらを単独でまたは２種類以上を組み合わせて使用することができる。上記炭素系繊維としては、耐炎化繊維、ピッチ系炭素繊維、ＰＡＮ系炭素繊維、活性炭繊維などを用いることができ、これらを単独でまたは２種類以上を組み合わせて使用することができる。
【００２７】
［摩擦材］
本実施形態の摩擦材は、本発明の摩擦材組成物を一般に使用されている方法で成形して製造することができ、好ましくは加熱加圧成形して製造される。詳細には、例えば、本発明の摩擦材組成物をレーディゲミキサー（「レーディゲ」は登録商標）、加圧ニーダー、アイリッヒミキサー（「アイリッヒ」は登録商標）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、成形時間２〜１０分間の条件で成形し、得られた成形物を１５０〜２５０℃で２〜１０時間熱処理することで製造される。また更に、必要に応じて塗装、スコーチ処理、研磨処理を行うことで製造される。
【００２８】
［摩擦部材］
本実施形態の摩擦部材は、上記の本実施形態の摩擦材を摩擦面となる摩擦材として用いてなる。上記摩擦部材としては、例えば、下記の構成が挙げられる。
（１）摩擦材のみの構成。
（２）裏金と、該裏金の上に摩擦面となる本発明の摩擦材組成物からなる摩擦材とを有する構成。
（３）上記（２）の構成において、裏金と摩擦材との間に、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、および、裏金と摩擦材との接着を目的とした接着層を更に介在させた構成。
【００２９】
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、具体的には、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。プライマー層および接着層は、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。
【００３０】
本実施形態の摩擦材組成物は、自動車等のディスクブレーキパッドやブレーキライニング等の上張り材以外に、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せん断強度、耐クラック性向上等を目的とした層のことである。
【実施例】
【００３１】
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３２】
［試料の作製］
表１および表２に示す配合割合にて原料を添加、混合し摩擦材組成物を作製した。各摩擦材組成物をレーディゲミキサーで充分に混合後、予備成形機を用いて、予備成形体に成形した。得られた予備成形体を、予め接着剤を塗布したバックプレートをセットした金型に投入し、成形温度：１６０℃、成形圧力：６０ＭＰａ、成形時間：５分の加熱・加圧成形を行い、その後取り出した加熱成形体を硬化炉に入れ、２３５℃で４時間硬化し、実施例１〜６および比較例１〜４のブレーキパッドを作製した。
【００３３】
［低温摩耗の測定］
二輪自動車ブレーキ装置ダイナモメーターにて、パッド面積：２０ｃｍ２、ディスク径：３００ｍｍ、イナーシャ：１２．３ｋｇ・ｍ２、車速：５０ｋｍ／ｈから０ｋｍ／ｈまで減速、減速度：３．０ｍ／ｓ２、ブレーキイン温度：６０℃（パッド温度）にて１０００回制動した後の摩耗量を測定し、１０００回相当に換算した数値を摩耗量として評価した。
【００３４】
［摩擦係数の測定］
ＪＡＳＯ Ｔ２０４−２００１二輪自動車−ブレーキ装置−ダイナモメーター試験方法に準じて第２ウェット効力試験を行い、第２ドライ効力および第２ウェット効力を測定し、第２ドライ効力に対する第２ウェット効力の値を摩擦係数変化率として評価した。
【００３５】
【表１】
2017186469.tif 000002
【００３６】
【表２】
2017186469.tif 000003
【００３７】
表１および表２より、フェロクロム粒子の含有量を０．１〜３質量％とした場合に低温摩耗が良好でウェット条件における摩擦係数の低下率が小さいことが確認された。また、アルミナ粒子を併用すると、ウェット条件における摩擦係数の低下率をより小さくできること、アルミナ粒子を併用する場合にアルミナ粒子の含有量を１質量％以下とすべきことが確認された。さらに、フェロクロム粒子に替えてフェロモリブデン粒子またはフェロマンガン粒子を用いても同様の効果を得ることができることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の摩擦材組成物による摩擦材は、低温摩耗が小さく、ウェット条件における摩擦係数の低下率が小さいものであり、自動四輪車や自動二輪車等の制動に用いられるディスクブレーキパッド等の摩擦材に好適なものである。