(57)【要約】  元素としてのアンチモンを含有せず、且つ元素としての銅を含有しないか、又は含有していても銅の含有量は銅元素として０．５質量％未満であり、つまり環境有害性及び人体有害性の低い組成であっても、高速高温制動時の摩擦係数及び静摩擦係数が高く、高温における耐摩耗性に優れ、且つ錆固着が発生し難い摩擦材を与える摩擦材組成物を提供する。具体的には、結合材、有機充填材、無機充填材、及び繊維基材を含有する摩擦材組成物であって、元素としての銅を含有しないか、又は含有していても銅の含有量は銅元素として０．５質量％未満であり、元素としてのアンチモンを含有せず、鉄繊維を含有し、且つ該鉄繊維の含有量は５質量％以下であり、亜鉛粉を１〜５質量％含有し、水酸化カルシウムを２．５〜６質量％含有し、炭酸ナトリウムを０．７〜１．５質量％含有し、シリコーン含有フェノール樹脂を含有する摩擦材組成物を提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
結合材、有機充填材、無機充填材、及び繊維基材を含有する摩擦材組成物であって、元素としての銅を含有しないか、又は含有していても銅の含有量は銅元素として０．５質量％未満であり、
元素としてのアンチモンを含有せず、
鉄繊維を含有し、且つ該鉄繊維の含有量は５質量％以下であり、
亜鉛粉を１〜５質量％含有し、
水酸化カルシウムを２．５〜６質量％含有し、
炭酸ナトリウムを０．７〜１．５質量％含有し、
シリコーン含有フェノール樹脂を含有する摩擦材組成物。
【請求項２】
前記鉄繊維の含有量が０．５〜５質量％である、請求項１に記載の摩擦材組成物。
【請求項３】
前記有機充填材として、カシューパーティクルを含有する、請求項１又は２に記載の摩擦材組成物。
【請求項４】
前記有機充填材として、ゴム成分を含有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の摩擦材組成物。
【請求項５】
前記無機充填材として、チタン酸塩、酸化ジルコニウム、黒鉛及び金属硫化物からなる群から選択される少なくとも１種を含有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の摩擦材組成物。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の摩擦材組成物を成形してなる摩擦材。
【請求項７】
気孔率が５〜１８％である、請求項６に記載の摩擦材。
【請求項８】
請求項７に記載の摩擦材と裏金とを有する摩擦部材。
【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ものである。前記摩擦材組成物は、特に、アスベストを含有しない摩擦材組成物、いわゆるノンアスベスト摩擦材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車等には、制動のためにディスクブレーキパッド又は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及び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又は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（効き特性）が求められるだけでなく、ブレーキ鳴きが発生し難いこと（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】
摩擦材は、（１）繊維基材としてスチール繊維を３０〜６０質量％含有するセミメタリック材と、（２）スチール繊維を３０質量％未満含有するロースチール材と、（３）スチール繊維及びステンレス繊維等のスチール系繊維をほとんど含有しないＮＡО（Non-Asbestos-Organic）材に大別される。但し、スチール繊維を微量に含有する摩擦材はＮＡО材に分類されることがある。【０００４】
ＮＡО材は前記スチール系繊維を含有しないか、又は前記スチール系繊維の含有率が極めて低いため、セミメタリック材及びロースチール材と比較して、相手材であるディスクロータへの攻撃性が低いという特徴がある。このような利点から、現在、日本及び米国では、効き、鳴き及び耐摩耗性のバランスに優れるＮＡО材が主流となっている。また、欧州では高速制動時の摩擦係数保持の観点からロースチール材が用いられることが多かったが、近年は市場の高級志向化に応えるべく、タイヤのホイール汚れ及びブレーキ鳴きが発生し難いＮＡО材が用いられることも増えてきている。【０００５】
さらに、セミメタリック材及びロースチール材の弱みとして、耐錆性が挙げられる。一般的に、摩擦材の相手材であるディスクロータは鋳鉄製であるため、雨水及び融雪剤の影響で錆びる。その結果、摩擦界面に発生した過剰な錆の影響で、ブレーキ鳴き等が発生してしまうこと、ディスクロータと摩擦材とが固着してしまい（錆固着）、自動車が発進できないこと、及び発進時に摩擦材が剥がれてしまうことがある。摩擦材中に多くのスチール繊維を含有するセミメタリック材及びロースチール材は、言うまでもなく上記問題に対して不利である。【０００６】
また、ブレーキパッドは、自動車の後輪に使用される場合、自動車の走行時だけでなく、駐車時の車両保持に用いられる場合（パーキングブレーキ）がある。その場合、例えば坂道に駐車しても車両を保持できるだけの高い静摩擦係数が求められ、これは、今後さらに普及する電動パーキングブレーキにおいて、より一層重要な特性である。この静摩擦係数を上昇させる素材として、研削力を有する硬質粒子、並びに金属凝着力を有する鉄繊維及び銅繊維等が挙げられる。しかし、硬質粒子は制動時にディスクロータを過剰に研削してしまうという問題がある。また、鉄繊維は、多量添加することによって前述の錆固着等の問題が生じる。【０００７】
従来、ＮＡＯ材に必須の成分として広く使われてきた素材として、銅繊維が挙げられる。銅繊維は、融点、熱伝導率及び延性が高いため、摩擦界面に皮膜を形成する性質を有しており、これが高速高温制動時の摩擦係数の保持及び摩耗の抑制に大きく寄与する。ところが、銅又は銅合金を含有する摩擦材は、制動時に発生する摩耗粉中に銅を含むため、河川及び湖を汚染するという可能性が示唆されている。その結果、米国のカリフォルニア州及びワシントン州等では、２０２１年以降は銅を５質量％以上含有する摩擦材、２０２５年以降は銅を０．５質量％以上含有する摩擦材の販売及び新車への組み付けを禁止する法案が可決され、これに対応するため銅を含有しない、又は銅の含有量が少ないＮＡＯ材の開発が急務となっている。【０００８】
このような動きの中、銅を含有しない、又は銅の含有量が少ない摩擦材として、（ｉ）繊維成分、結合成分及び摩擦調整成分を含むブレーキ用摩擦材において、酸化マグネシウムと黒鉛を摩擦材中に４５〜８０体積％含有し、前記酸化マグネシウムと黒鉛の体積比率（ＭｇＯ／黒鉛）が１／１〜４／１であるブレーキ用摩擦材（特許文献１参照）、（ii）ディスクブレーキパッドに使用される摩擦材であって、摩擦材組成物を成型してなる摩擦材において、前記摩擦材組成物は、潤滑材として硫化第一鉄粒子を摩擦材組成物全量に対し１〜１５重量％含有し、摩擦材組成物に含まれる銅成分の総量が摩擦材組成物全量に対して５重量％未満である摩擦材（特許文献２参照）等が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−１３８２７３号公報
【特許文献２】特開２０１５−００４０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
さらに近年、上記の銅規制とは別の観点で重要な課題が発生している。それは、近年普及が進んでいる回生協調ブレーキへの適合である。前述のとおり、ディスクロータは通常は鋳鉄製であるため、雨水及び融雪剤の影響で錆が発生する。従来の油圧ブレーキシステムであれば、制動時にブレーキパッドとの摩擦でディスクロータ表面の錆をある程度落とすことができた。ところが回生協調ブレーキでは、制動の一部を回生ブレーキが担うため、ブレーキパッドとディスクロータの摩擦で制動する割合が低下する。その結果、ディスクロータ表面に発生した錆を十分に落とすことができない場合がある。【００１１】
錆が引き起こす問題としては、ブレーキ時の鳴き及び振動、そして錆固着が挙げられる。特にブレーキパッドがパーキングブレーキとして用いられる場合、ディスクロータに押し付けられたまま長時間放置されるため、錆固着が特に発生し易い。従って、今後一層普及が進む回生協調ブレーキには、錆固着が発生し難いブレーキパッドが切望される。【００１２】
特許文献１及び２は、銅の高い熱伝導率及び高温潤滑性による高速制動時又は高温制動時の摩擦特性を他の成分で補完することのみを課題とするものであり、静摩擦係数の向上及び錆固着の低減に関しては考慮されていない。
特許文献１では、研削材である酸化マグネシウムの添加量と、潤滑材である黒鉛の添加量の合計が４５〜８０体積％であることが必須であって極端に多く、各種摩擦特性をバランス良く改善することは困難である。
また特許文献２では、高温潤滑性の補完を目的として、銅の代わりに硫化第一鉄を１〜１５質量％含有すると共に、平均粒子径が１〜１００μｍの薄片状黒鉛を０．３〜５質量％含有させることで、高速高負荷制動時の摩擦係数、及び耐摩耗性を改良しているが、静摩擦係数の向上及び錆固着の低減を達成することは難しい。【００１３】
また、銅とは異なる高温潤滑材として、三硫化アンチモン及び三酸化アンチモン等のアンチモン化合物も一般的に用いられてきたが、人体有害性の観点から摩擦材に添加しないことが望まれている。【００１４】
そこで本発明は、元素としてのアンチモンを含有せず、且つ元素としての銅を含有しないか、又は含有していても銅の含有量は銅元素として０．５質量％未満であり、つまり環境有害性及び人体有害性の低い組成であっても、高速高温制動時の摩擦係数及び静摩擦係数が高く、高温における耐摩耗性に優れ、且つ錆固着が発生し難い摩擦材を与える摩擦材組成物を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者等は鋭意検討を重ねた結果、鉄繊維を所定量含有し、亜鉛粉を１〜５質量％含有し、水酸化カルシウムを２．５〜６質量％含有し、炭酸ナトリウムを０．７〜１．５質量％含有し、シリコーン含有フェノール樹脂を含有する摩擦材組成物とすることで、前記課題を解決し得ることを見出した。【００１６】
すなわち、本発明は、下記［１］〜［８］に関する。
［１］結合材、有機充填材、無機充填材、及び繊維基材を含有する摩擦材組成物であって、元素としての銅を含有しないか、又は含有していても銅の含有量は銅元素として０．５質量％未満であり、
元素としてのアンチモンを含有せず、
鉄繊維を含有し、且つ該鉄繊維の含有量は５質量％以下であり、
亜鉛粉を１〜５質量％含有し、
水酸化カルシウムを２．５〜６質量％含有し、
炭酸ナトリウムを０．７〜１．５質量％含有し、
シリコーン含有フェノール樹脂を含有する摩擦材組成物。
［２］前記鉄繊維の含有量が０．５〜５質量％である、上記［１］に記載の摩擦材組成物。
［３］前記有機充填材として、カシューパーティクルを含有する、上記［１］又は［２］に記載の摩擦材組成物。
［４］前記有機充填材として、ゴム成分を含有する、上記［１］〜［３］のいずれかに記載の摩擦材組成物。
［５］前記無機充填材として、チタン酸塩、酸化ジルコニウム、黒鉛及び金属硫化物からなる群から選択される少なくとも１種を含有する、上記［１］〜［４］のいずれかに記載の摩擦材組成物。
［６］上記［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。
［７］気孔率が５〜１８％である、上記［６］に記載の摩擦材。
［８］上記［７］に記載の摩擦材と裏金とを有する摩擦部材。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、例えば自動車用ディスクブレーキパッド及びブレーキライニング等の摩擦材として用いた際に、環境有害性及び人体有害性が低く、高速高温制動時の摩擦係数及び静摩擦係数が高く、高温における耐摩耗性に優れ、且つ錆固着が発生し難い摩擦材を与える摩擦材組成物を提供することができる。また、該摩擦材組成物を用いた前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。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明について詳細に説明する。但し、以下の実施形態において、その構成要素は、特に明示した場合を除き、必須ではない。数値及びその範囲についても同様であり、本発明を制限するものではない。
本明細書中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。さらに、本明細書において、摩擦材組成物中の各成分の含有率は、各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、摩擦材組成物中に存在する当該複数種の物質の合計の含有率を意味する。
また、本明細書における記載事項を任意に組み合わせた態様も本発明に含まれる。
【００１９】
以下、本発明の摩擦材組成物、これを用いた摩擦材及び摩擦部材について詳述する。なお、本発明の摩擦材組成物は、アスベストを含有しない摩擦材組成物、いわゆるノンアスベスト摩擦材組成物である。
【００２０】
［摩擦材組成物］
本発明の摩擦材組成物は、結合材、有機充填材、無機充填材、及び繊維基材を含有する摩擦材組成物であって、元素としての銅を含有しないか、又は含有していても銅の含有量は銅元素として０．５質量％未満であり、元素としてのアンチモンを含有せず、鉄繊維を含有し、且つ該鉄繊維の含有量は５質量％以下であり、亜鉛粉を１〜５質量％含有し、水酸化カルシウムを２．５〜６質量％含有し、炭酸ナトリウムを０．７〜１．５質量％含有し、シリコーン含有フェノール樹脂を含有する摩擦材組成物である。
なお、上記の「元素としての銅」とは、繊維状及び粉末状等の、銅、銅合金及び銅化合物に含まれる銅元素を指し、銅元素の含有量は、全摩擦材組成物中における含有率を示す。また、上記の「元素としてのアンチモン」とは、硫化物及び酸化物等のアンチモン化合物に含まれるアンチモン元素を指し、その含有量は、全摩擦材組成物中における含有率を示す。
本発明の摩擦材組成物は、元素としてのアンチモンを含有せず、且つ元素としての銅を含有しないか、又は含有していても銅の含有量は銅元素として０．５質量％未満であり、つまり環境有害性及び人体有害性の低い摩擦材組成物であっても、高速高温制動時の摩擦係数及び静摩擦係数が高く、高温における耐摩耗性に優れ、且つ錆固着が発生し難い摩擦材を与える摩擦材組成物である。ここで、「高速高温制動時」とは、２００〜３００ｋｍ／ｈという速度で走行していて、且つブレーキ開始時のディスクロータ温度が３００〜６００℃という温度である条件にてブレーキをかけた時を指す。また、「高温における耐摩耗性」とは、例えば３００〜６００℃程度（より詳細には、３５０〜４５０℃）という温度における耐摩耗性のことを言う。
以下、本発明の摩擦材組成物が含有し得る各成分について詳述する。
【００２１】
（結合材）
結合材は、摩擦材組成物に含まれる有機充填材及び繊維基材等を一体化して、強度を与える機能を有するものである。本発明では、結合材として、少なくとも、シリコーン含有フェノール樹脂を用いる。該シリコーン含有フェノール樹脂としては、シリコーンオイル又はシリコーンゴムを分散させたフェノール樹脂を用いることが好ましい。シリコーン含有フェノール樹脂を用いることにより、摩擦界面の撥水性を高め、それによって多湿環境下に放置した後の摩擦係数を安定化させることが可能となる。
結合材としては、前記シリコーン含有フェノール樹脂を単独で使用してもよいし、他の結合材と併用してもよい。他の結合材としては、例えば、アクリルゴム含有フェノール樹脂、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フェノール樹脂が挙げられる。他の結合材においも、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００２２】
摩擦材組成物における結合材の含有量は、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。特に、摩擦材組成物におけるシリコーン含有フェノール樹脂の含有量が前記範囲である態様も好ましい。結合材の含有量が前記下限値以上であれば、摩擦材の強度低下をより抑制できる傾向にあり、また、前記上限値以下であれば、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傾向にある。
【００２３】
（有機充填材）
有機充填材は、摩擦材の音振性能及び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。
有機充填材としては、摩擦材組成物に一般的に用いられる有機充填材を使用することができ、例えば、カシューパーティクル、ゴム成分、メラミンダスト等が挙げられる。これらの中でも、摩擦係数の安定性及び耐摩耗性を良好とする観点並びに鳴きを抑制する観点から、カシューパーティクル、ゴム成分が好ましい。
カシューパーティクルは、カシューナッツシェルオイルを重合及び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。
本発明の摩擦材組成物がカシューパーティクルを含有する場合、その含有量は、１〜１０質量％であることが好ましく、１〜８質量％であることがより好ましく、３〜７質量％であることがさらに好ましい。カシューパーティクルの含有量が前記下限値以上であれば、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る傾向にあり、また、前記上限値以下であれば、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傾向にある。
【００２４】
前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）等が挙げられる。ゴム成分は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
本発明の摩擦材組成物がゴム成分を含有する場合、その含有量は、０．１〜５質量％であることが好ましく、０．５〜３質量％であることがより好ましい。
また、カシューパーティクルとゴム成分とを併用する場合には、カシューパーティクルをゴム成分で被覆したものを用いてもよいし、別々に用いてもよい。
【００２５】
本発明の摩擦材組成物中における、有機充填材の含有量は、１〜２０質量％であることが好ましく、１〜１５質量％であることがより好ましく、２〜１０質量％であることがさらに好ましい。有機充填材の含有量が前記下限値以上であれば、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る傾向にあり、また、前記上限値以下であれば、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。
【００２６】
（無機充填材（水酸化カルシウム、炭酸ナトリウム））
本発明の摩擦材組成物は無機充填材を含有する。無機充填材は、摩擦材の摩擦係数の調整、耐熱性及び錆固着防止効果を向上させる機能を有しており、成分、粒径、硬さ、形状など様々である。本発明の摩擦材組成物は、無機充填材として少なくとも、水酸化カルシウム２．５〜６質量％及び炭酸ナトリウム０．７〜１．５質量％を含有する。水酸化カルシウムの含有量は２．８〜６質量％であることが好ましく、３〜５質量％であることがより好ましく、３〜４質量％であることがさらに好ましい。炭酸ナトリウムの含有量は０．８〜１．２質量％であることが好ましく、０．８〜１．０質量％であることがより好ましい。水酸化カルシウムの含有量と炭酸ナトリウムの含有量をそれぞれ前記範囲とすることで、高速高温制動時の摩擦係数保持と錆固着防止を両立することができる。
【００２７】
（その他の無機充填材）
前記水酸化カルシウム及び炭酸ナトリウム以外のその他の無機充填材としては、例えば、チタン酸塩、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、珪酸ジルコニウム、珪酸カルシウム、金属硫化物、酸化カルシウム、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、黒鉛、コークス、マイカ、酸化鉄、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、α−アルミナ、γ−アルミナ、ムライト、クロマイト、酸化チタン、シリカ、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。
これらの中でも、その他の無機充填材としては、チタン酸塩、酸化ジルコニウム、黒鉛及び金属硫化物からなる群から選択される少なくとも１種を含有することが好ましい。
【００２８】
（チタン酸塩）
チタン酸塩はモース硬度が約４と低く、融点が１，０００℃以上と比較的高いため、高速高温制動時に摩擦界面に介在することで摩擦材の耐摩耗性を向上することができる。また、チタン酸塩は摩擦係数の安定性を向上させる効果を有する。
チタン酸塩としては、例えば、チタン酸カリウム（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及びチタン酸ナトリウムからなる群から選択される少なくとも１種を含むことが好ましく、チタン酸カリウム及びチタン酸リチウムカリウムからなる群から選択される少なくとも１種を含むことがより好ましく、チタン酸カリウムがさらに好ましい。
チタン酸塩の形状としては、特に制限されるものではないが、人体有害性を回避する観点から、非針状であることが好ましい。非針状のチタン酸塩とは、多角形、円、楕円等の形状を呈する板状チタン酸塩；燐片状チタン酸塩；柱状チタン酸塩；不定形状のチタン酸塩などを意味し、これらの中でも燐片状チタン酸塩が好ましい。
チタン酸塩の形状は、例えば走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ；ＳＥＭ）観察によって解析することができる。
【００２９】
チタン酸塩の平均粒子径は、特に制限されるものではないが、１〜５０μｍが好ましく、１．５〜４０μｍがより好ましく、２．０〜３０μｍがさらに好ましい。
なお、本明細書において、平均粒子径は、レーザー回折粒度分布測定の方法を用いて測定したｄ５０の値（体積分布のメジアン径、累積中央値）を意味し、以下同様である。平均粒子径は、例えば、レーザー回折／散乱式粒子径分布測定装置、商品名：ＬＡ・９２０（株式会社堀場製作所製）で測定することができる。
【００３０】
本発明の摩擦材がチタン酸塩を含有する場合、その含有率は、摩擦材全量に対して、０．５〜３０質量％が好ましく、１〜２０質量％がより好ましく、５〜２０質量％がさらに好ましく、１０〜２０質量％が特に好ましい。チタン酸塩の含有率が前記下限値以上であれば、耐摩耗性が良好となる傾向にあり、前記上限値以下であれば摩擦係数の低下を抑制できる傾向にある。
【００３１】
（酸化ジルコニウム）
酸化ジルコニウムはモース硬度が７程度であるため、研削材として機能する。
酸化ジルコニウムの平均粒子径は、特に制限されるものではないが、１〜１４μｍが好ましく、５〜１０μｍがより好ましい。
本発明の摩擦材が酸化ジルコニウムを含有する場合、その含有量は、摩擦材全量１００質量％に対して、５〜２０質量％が好ましく、１０〜１８質量％がより好ましい。酸化ジルコニウムの含有量が上記下限値以上であれば、高速高温制動時の摩擦係数及び静摩擦係数に優れる傾向にあり、上記上限値以下であれば、相手材であるディスクロータの摩耗を抑制し易い傾向にある。
【００３２】
（黒鉛）
本発明の摩擦材は、黒鉛を含有することが好ましい。黒鉛は潤滑剤として機能し、摩擦材が黒鉛を含有することで摩擦材の耐摩耗性が向上する。さらに、黒鉛によって、摩擦材の熱伝導率を高めることもできる。黒鉛としては、特に制限されるものではなく、公知の黒鉛、つまり、天然黒鉛、人造黒鉛のいずれも使用することができる。
黒鉛の平均粒子径は、特に制限されるものではないが、５０〜１，０００μｍが好ましく、８０〜８００μｍがより好ましく、１００〜８００μｍがさらに好ましい。黒鉛は、異なる平均粒子径を有するものを２種以上組み合わせて用いてもよい。黒鉛の平均粒子径が前記下限値以上であれば熱伝導率が過度に上昇することが抑制され、摩擦熱がバックプレート側に伝熱してベーパーロックが発生することが抑制され易い傾向にある。また、前記上限値以下であれば熱伝導率が向上し、成形時の結合材の硬化が促進され、摩擦材の強度が向上する傾向にある。
【００３３】
本発明の摩擦材が黒鉛を含有する場合、その含有率は、摩擦材全量に対して、０．５〜２０質量％が好ましく、１〜１５質量％がより好ましく、１〜１０質量％がさらに好ましく、２〜７質量％が特に好ましい。黒鉛の含有率が前記下限値以上であれば、耐摩耗性が向上すると共に熱伝導率を向上させ易い傾向にあり、前記上限値以下であれば、熱伝導率の過度な上昇を抑えると共に、摩擦係数の低下を抑制し易い傾向にある。
【００３４】
（金属硫化物）
金属硫化物としては、例えば、硫化ビスマス、硫化スズ、二硫化モリブデン、硫化鉄、硫化亜鉛、硫化タングステン及び硫化マンガン等が挙げられ、これらからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。なお、本発明においては、該金属硫化物は三硫化アンチモンを含まないものとする。
金属硫化物としては、耐摩耗性の観点から、硫化スズが好ましい。
【００３５】
本発明の摩擦材が金属硫化物を含有する場合、その含有量は、摩擦材全量に対して、０．１〜１０質量％が好ましく、０．５〜６質量％がより好ましく、１〜５質量％がさらに好ましく、２〜４質量％が特に好ましい。金属硫化物の含有量が、前記下限値以上であれば、ロータ摩耗を抑制できる傾向にあり、前記上限値以下であれば、摩擦係数の低下を抑制できる傾向にある。
【００３６】
無機充填材の合計含有量は、摩擦材用組成物において２０〜８０質量％であることが好ましく、３０〜８０質量％であることがより好ましく４０〜８０質量％であることがさらに好ましい。無機充填材の合計含有量を前記範囲とすることで、耐熱性の悪化を避けられる傾向にある。
【００３７】
（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。繊維基材としては、有機繊維、無機繊維、金属繊維等が挙げられる。
【００３８】
有機繊維としては、アラミド繊維、アクリル繊維、セルロース繊維、フェノール樹脂繊維等が挙げられる。有機繊維は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、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。
【００３９】
無機繊維としては、ウォラストナイト、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る。無機繊維は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよいが、人体への有害性の観点から、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。
なお、前記鉱物繊維とは、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鉱物繊維として用いることができる。鉱物繊維としては、アルミニウム元素を含む鉱物繊維が好ましく、Ａｌ２Ｏ３を含有する鉱物繊維がより好ましく、Ａｌ２Ｏ３とＳｉＯ２とを含有する鉱物繊維がさらに好ましい。
【００４０】
鉱物繊維は、人体有害性を回避する観点から、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、アルカリ酸化物及びアルカリ土類酸化物の総量（ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム及びバリウムの酸化物の総量）が１８質量％以上で、且つ、（ａ）短期吸入暴露による生体内耐久試験で、長さが２０μｍ超の繊維の半減期が１０日未満であること、（ｂ）短期気管内注入による生体内耐久試験で、長さが２０μｍ超の繊維の半減期が４０日未満であること、（ｃ）腹腔内投与試験で有意な発ガン性がないこと、又は、（ｄ）長期吸入暴露試験で発ガン性と結びつく病理所見又は腫瘍形成がないこと、のいずれかを満たす繊維（ＥＵ指令９７／６９／ＥＣのＮｏｔａ  Ｑ（発癌性適用除外）参照）を示す。このような生体分解性鉱物繊維としては、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＣａＯ−ＭｇＯ−ＦｅＯ（−Ｋ２Ｏ−Ｎａ２Ｏ）系繊維等が挙げられ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＦｅＯ、Ｋ２Ｏ及びＮａ２Ｏ等から選択される少なくとも２種を任意の組み合わせで含有する鉱物繊維が挙げられる。
【００４１】
本発明の摩擦材組成物は、金属繊維として鉄繊維を含有し、且つ該鉄繊維の含有量が５質量％以下である。ディスクロータは一般的に鋳鉄製であるため、摩擦材にも鉄繊維を添加することで金属凝着効果を得ることができ、高速高温制動時の動摩擦係数及び静摩擦係数を向上することができる。鉄繊維の含有量は０．５〜５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、１．５〜４．５質量％であることがさらに好ましく、２〜４質量％であることが特に好ましい。鉄繊維の含有量を０．５質量％以上とすることで、静摩擦係数の向上効果、及び高速高温制動時の動摩擦係数の向上効果が発現し易くなる傾向にある。上記範囲の上限値よりも鉄繊維の含有量が多いと、錆固着が増加し、且つ相手材への攻撃性が極端に悪化してしまう。
なお、摩擦材組成物へ前述の含有量で鉄繊維を含有させることで、高速高温制動時の動摩擦係数及び静摩擦係数を向上することができるが、一般的には、鉄繊維を含有させることによって錆固着が発生し易くなるという弊害がある。本発明では、さらに亜鉛粉及び水酸化カルシウムを所定量及びシリコーン含有フェノール樹脂を含有させることによって、高速高温制動時の動摩擦係数及び静摩擦係数を向上させたまま、錆固着を発生し難くすることに成功した。後述するように、摩擦材の気孔率を所定範囲とすることによっても、錆固着が発生し難くする効果が高まった。
【００４２】
鉄繊維以外の金属繊維としては、例えば、チタン繊維、亜鉛繊維、アルミ繊維等が挙げられる。これらは、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００４３】
繊維基材は、摩擦材組成物中に５〜４０質量％含有することが好ましく、５〜３５質量％含有することがより好ましく、６〜３０質量％含有することがさらに好ましく、６〜２０質量％含有することが特に好ましい。繊維基材の含有量を前記範囲とすると、効き特性の著しい低下等の弊害を与えることなく、適度な補強効果を摩擦材に付与する効果がある。
【００４４】
（金属粉（亜鉛粉））
本発明の摩擦材組成物は、金属粉として、少なくとも亜鉛粉１〜５質量％を含有する。亜鉛は鉄よりもイオン化傾向が大きいため、鉄よりも酸化し易い。従って、亜鉛粉を含有することで、摩擦材中の鉄繊維、ディスクロータ、或いはディスクロータの摩耗粉が摩擦界面で錆び難くなり、錆固着を軽減する。摩擦材組成物における亜鉛粉の含有量は１〜４．５質量％であることが好ましく、１〜４質量％であることがより好ましく、１〜３質量％であることがさらに好ましい。亜鉛粉の含有量を前記範囲とすることで、錆固着防止効果と高温（例えば３００℃以上）での耐摩耗性を両立可能となる。
【００４５】
亜鉛粉以外の金属粉としては、鉄粉、錫粉、アルミニウム粉等、並びに、鉄、錫及びアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１種の金属を含有する合金粉等が挙げられる。亜鉛粉以外の金属粉は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。本発明の摩擦材組成物は、亜鉛粉以外の金属粉を含有していてもよいし、含有していなくてもよい。本発明の摩擦材組成物が亜鉛粉以外の金属粉を含有する場合、その含有量は、本発明の効果を損なわない限り特に制限はされないが、５質量％以下であることが好ましく、３質量％以下であることがより好ましく、１質量％以下であることがさらに好ましく、０．５質量％以下であることが特に好ましい。
【００４６】
また、金属粉は、極端な特性の悪化を招かない限りであれば、粒度、形状等の制約を受けるものではない。例えば、形状としては一般的なアトマイズ法等で製造された球状であっても、一般的な切削法等で製造された柱状等であっても問題ない。また、金属としての純度は９０％以上であることが好ましいが、金属粉、及び摩擦材組成物の長期保管等により金属粉表面が金属酸化物等に変化しても問題ない。
【００４７】
（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。
【００４８】
［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使用することもできるし、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もできる。
【００４９】
本発明は、本発明の摩擦材組成物を成形してなる摩擦材も提供する。該摩擦材は、摩擦面となることができる。本発明の摩擦部材としては、例えば、下記の構成などが挙げられる。
（１）摩擦材のみの構成、
（２）裏金と、該裏金の上に形成された前記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及び裏金と摩擦部材の接着を目的とした接着層の少なくとも一方をさらに介在させた構成、
等が挙げられる。これらの中でも、前記（２）又は（３）の構成［つまり、本発明の摩擦材と裏金とを有する摩擦部材］が好ましく、前記（３）の構成がより好ましい。
【００５０】
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を使用できる。裏金の材質としては、金属、繊維強化プラスチック等が挙げられ、より具体的には、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。前記プライマー層及び前記接着層としては、通常、ブレーキシュー等の摩擦部材に用いられるものでよい。
【００５１】
本発明の摩擦材は、一般に使用されている方法を用いて製造できる。具体的には、本発明の摩擦材組成物を加熱加圧成形することによって摩擦材を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よく混合し、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により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。
【００５２】
（気孔率）
本発明の摩擦材の気孔率は、好ましくは５〜１８％、より好ましくは８〜１８％、さらに好ましくは８〜１３％である。摩擦材の気孔率が前記範囲内であれば、錆固着が発生し難くなる傾向にある。該気孔率は、ＪＩＳ  Ｄ４４１８（１９９６年）に準拠して測定した値である。なお、気孔率は、前記摩擦材の製造条件を調整することによって変動させることができる。特に、成形工程における成形圧力、成形温度及び成形時間による気孔率の調整が容易である。具体的には、成形圧力及び成形温度を高くし、成形時間を長くすることで、気孔率を低減することができ、逆に、成形圧力及び成形温度を低くし、成形時間を短くすることで、気孔率を増大させることができる。
【００５３】
本発明の摩擦材組成物は、高速高温制動時の摩擦係数及び高温（例えば３００℃以上）での耐摩耗性等に優れるため、ディスクブレーキパッド及び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。
【実施例】
【００５４】
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。【００５５】
＜実施例１〜７、比較例１〜１０及び参考例１＞
［ディスクブレーキパッドの作製］
表１及び表２に示す配合量に従って材料を配合し、各例の摩擦材組成物を得た。
各例で得られた摩擦材組成物を「レーディゲ（登録商標）ミキサーＭ２０」（商品名、株式会社マツボー製）で混合し、この混合物を成形プレス（王子機械株式会社製）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、成形時間５分間の条件で成形プレス（三起精工株式会社製）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（鉄製）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、ディスクブレーキパッド（摩擦材の厚さ８．５ｍｍ、摩擦材投影面積２５ｃｍ２）を得た。【００５６】
なお、各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］
・樹脂Ａ（シリコーン含有フェノール樹脂）；三井化学株式会社製、ＲＸ２３２５Ｃ（商品名）
・樹脂Ｂ（フェノール樹脂）；日立化成株式会社製、ＨＰ４９１ＵＰ（商品名）
［有機充填材］
・カシューパーティクル
・ゴム成分；タイヤゴム粉
［無機充填材］
・チタン酸カリウム
・黒鉛
・酸化ジルコニウム
・三硫化アンチモン
・硫化錫
・水酸化カルシウム
・炭酸ナトリウム
・硫酸バリウム
［繊維基材］
・銅繊維（金属繊維）
・鉄繊維（金属繊維）
・アラミド繊維（有機繊維）
・鉱物繊維（無機繊維）
［金属粉］
・亜鉛粉【００５７】
前記の方法で作製した各例のディスクブレーキパッドを、ブレーキダイナモ試験機（新日本特機株式会社製）を用いて各種性能の評価を行った。各種性能の評価（但し、気孔率の評価を除く）は、日産自動車株式会社製「ムラーノ」（登録商標）のＺ５１型の車両部品及び車両条件にて行った。結果を表１及び表２に示す。【００５８】
（１．気孔率）
気孔率は、ＪＩＳ  Ｄ４４１８（１９９６年）に準拠して測定した。【００５９】
（２．高速高温制動時の摩擦係数）
試験は、環境温度２５℃、湿度３０％で実施し、ＪＡＳＯ  Ｃ４０６に準拠して実施した。但し、第２効力試験に２４５ｋｍ／ｈ、０．６Ｇの制動（ブレーキ開始時のディスクロータ温度は５００℃）を追加し、これを高速高温制動時の摩擦係数として測定した。
高速高温制動時の摩擦係数について、０．２５以上を優秀として「Ａ」、０．２０以上０．２５未満を許容可として「Ｂ」、０．２０未満を不適として「Ｃ」と評価した。【００６０】
（３．静摩擦係数）
試験は、環境温度２５℃、湿度３０％で実施した。ＪＡＳＯ  Ｃ４０６の試験項目a（初期計測）から、試験項目f（第１再すり合わせ）までを実施した後、静摩擦係数の測定を行った。静摩擦係数の測定は、停止状態で液圧１０ＭＰａをかけた後、すり合わせ時とは逆方向（後進方向）に１ｒｐｍの速度でディスクロータを回転させた際の起動時トルクと液圧から算出した（静摩擦係数＝起動時トルク／液圧）。
静摩擦係数は、０．３４以上を優秀として「Ａ」、０．３０以上０．３４未満を許容可として「Ｂ」、０．３０未満を不適として「Ｃ」と評価した。【００６１】
（４．４００℃におけるパッド摩耗量）
試験は、ＪＡＳＯ  Ｃ４２７に準拠し、制動前ブレーキ温度が４００℃におけるディスクパッドの摩耗量をそれぞれ計測し、４００℃という高温における耐摩耗性として下記評価基準に従って評価した。
つまり、１．００ｍｍ未満を高温における耐摩耗性が優秀として「Ａ」、１．００〜１．４９ｍｍを許容可として「Ｂ」、１．５０ｍｍ超を不適として「Ｃ」と評価した。【００６２】
（５．錆固着力）
試験は、環境温度２５℃、湿度３０％の条件下でＪＡＳＯ  Ｃ４０６の試験項目ｄ（すり合わせ）を実施した。試験機から取り外したディスクパッドを５％塩水に１５分間浸漬した後、平坦な作業台に固定したディスクロータの摺動面に置いた。７２時間後、プッシュプルゲージ等を用いて摺動方向にディスクパッドを押し、ディスクロータから剥がした際の最大荷重を錆固着力として測定した。
錆固着力が０（ゼロ）Ｎの場合を、錆固着防止効果が優秀として「Ａ」と評価し、０超〜１００Ｎ未満を許容可として「Ｂ」と評価し、１００Ｎ以上を不適として「Ｃ」と評価した。【００６３】
【表１】
2020158735.tif 000002
【００６４】
【表２】
2020158735.tif 000003
【００６５】
実施例１〜７は、銅及び三硫化アンチモンを含有する参考例１と同水準の高速高温制動時の摩擦係数、静摩擦係数、４００℃における耐摩耗性、及び錆固着防止効果を示した。一方、シリコーン含有フェノール樹脂（樹脂Ａ）を使用しない比較例１、鉄繊維を含有しない比較例２、鉄繊維の含有量が５質量％を超える比較例３、亜鉛粉を含有しない比較例４、亜鉛粉の含有量が５質量％を超える比較例５及び比較例６（比較例６ではさらに気孔率が１８％を超えている。）、水酸化カルシウムの含有量が２．５質量％未満の比較例７、水酸化カルシウムの含有量が６質量％を超える比較例８、炭酸ナトリウムの含有量が０．７質量％未満の比較例９、炭酸ナトリウムの含有量が１．５質量％を超える比較例１０に対して、高速高温制動時の摩擦係数、静摩擦係数、高温における耐摩耗性及び錆固着防止効果のいずれかにおいて、Ｃ評価があった。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明の摩擦材組成物は、環境負荷の高い銅及びアンチモン化合物を用いなくとも、従来品と比較して高速高温制動時の摩擦係数及び静摩擦係数が高く、高温での耐摩耗性に優れ、且つ錆固着が発生し難いため、パーキングブレーキとしての機能も要求される乗用車用ブレーキパッドなどの摩擦材及び摩擦部材に好適である。
【国際調査報告】
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