JP2018162385A - 摩擦材組成物、摩擦材組成物を用いた摩擦材および摩擦部材 - Google Patents

Abstract

【課題】元素としての銅を含まない、あるいは含有率が０．５質量％を超えない組成、すなわち環境有害性、および人体有害性が低い組成とした上で、高温（３００℃〜４００℃）時の制動および比較的低速からの低減速度での制動でも適切にＴＦを形成し、安定した摩擦係数を発現する摩擦材を与える摩擦材組成物を提供することを目的とする。また、該摩擦材組成物を用いた摩擦材および摩擦部材を提供すること。【解決手段】繊維基材、無機充填材、有機充填材および結合材を含有し、銅量が０．５質量％以下の摩擦材であって、前記無機充填材として、平均粒子径が３〜５μｍの研削材と、平均粒子径が９〜１３μｍの研削材を含むとともに、前記無機充填材として、平均粒子径が１．５〜４．５μｍのチタン酸塩と、平均粒子径が１５〜４５μｍのチタン酸塩を含む摩擦材組成物とする。【選択図】なし

Description

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および摩擦部材に関するものであり、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。

自動車等には、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。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は、相手材となるディスクロータ、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にくいこと（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。

摩擦材は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、スチール繊維を３０質量％未満含有するロースチール材と、スチール繊維を含有しないＮＡО（Non-Asbestos Organic）材に大別される。ただし、スチール繊維を微量に含有する摩擦材もＮＡО材に分類されることもある。

ＮＡО材は繊維基材、有機充填材、無機充填材を結合材で結合したものであり、スチール繊維を含有しない、あるいはスチール繊維の含有率が極めて低いため、セミメタリック材およ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、日本および米国では効き、鳴き、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で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およびブレーキ鳴きが発生しにくいＮＡО材が用いられることも増えてきている。

このようなＮＡＯ材は、粉末および繊維の状態の銅を含有するものが一般的となっている。しかし、銅および銅合金を含有する摩擦材は、制動時に生成する摩耗粉中に銅を含むため、河川および湖を汚染するという可能性が示唆されており、米国のカリフォルニア州、ワシントン州では２０２１年以降は銅を５質量％以上、２０２３年以降は銅を０．５質量％以上含有する摩擦材の販売および新車への組み付けを禁止する法案が可決されており、これに対応するため銅を含有しない、あるいは銅の含有量が少ないＮＡＯ材の開発が急務となっている。

このような動きの中、銅を含有しない、あるいは銅の含有量が少ない摩擦材に関していくつかの特許（特許文献１，２等）が提案されている。

特開２０１５−２０５９５９号公報 特開２０１５−０５９１２５号公報

前述のとおり銅および銅合金を含有する摩擦材は河川および湖を汚染する可能性が示唆されているため、仕様を制限する動きが高まっている。これまでに開発された銅および銅合金が０．５質量％以下の摩擦材において高温（３００〜４００℃時）での制動および比較的低速からの低減速度での制動において摩擦係数の安定を成立させることは困難であった。

上記現象の要因の一つとしてＮＡＯ材は、ディスクロータ表面に摩擦材組成物が移着したトランスファーフィルム（ＴＦ）を形成する。このＴＦは摩擦係数の安定化および摩耗の抑制に寄与する。このため、制動に発生するＴＦ形成量をコントロールすることは極めて重要である。

ＴＦを構成する摩擦材中の重要な成分として、銅が挙げられる。銅は粉末または繊維の状態で摩擦材に用いられるが、延性、展性が高く、制動によって摩擦材表面およびディスクロータ表面に伸びてＴＦを形成する。また、新品時のブレーキロータ表面に残る製造時の研磨溝を潰す、あるいは埋めることで、上記の有機分解物およびチタン酸塩等がＴＦとして定着しやすい面を形成する効果もある。しかしながら、銅を含有しない、あるいは銅の含有量が少ない摩擦材については、このような作用を有さず、ＴＦが形成され難いものとなる。

そのため銅および銅合金を含有しない摩擦材の場合、ＴＦ形成がアンバランスになり高温（３００〜４００℃）時の制動および比較的低速からの低減速度での制動において摩擦係数が安定しないことになる。

そこで、本発明は、元素としての銅を含まない、あるいは含有率が０．５質量％を超えない組成、すなわち環境有害性、および人体有害性が低い組成とした上で、高温（３００℃〜４００℃）時の制動および比較的低速からの低減速度での制動でも適切にＴＦを形成し、安定した摩擦係数を発現する摩擦材を与える摩擦材組成物を提供することを目的とする。また、該摩擦材組成物を用いた摩擦材および摩擦部材を提供することを目的とする。

本発明者等は、銅および銅合金の含有量が０．５質量％以下の摩擦材の摩擦係数の安定性を確保するにあたり、無機充填材とチタン酸塩に着目し、無機充填材の粒子径と量およびチタン酸塩の粒子径と量を適正な範囲とすることで、適正量のＴＦを形成し、高温時の制動および比較的低速からの低減速度の制動において摩擦係数の安定させることを見出した。

本発明の摩擦材組成物は、これらの知見からなされたものであり、具体的に、繊維基材、無機充填材、有機充填材および結合材を含有し、銅量が０．５質量％以下の摩擦材であって、前記無機充填材として、平均粒子径が３〜５μｍの研削材と、平均粒子径が９〜１３μｍの研削材を含むとともに、前記無機充填材として、平均粒子径が１．５〜４．５μｍのチタン酸塩と、平均粒子径が１５〜４５μｍのチタン酸塩を含むものである。

本発明の摩擦材組成物は、前記平均粒子径が３〜５μｍの研削材および前記平均粒子径が９〜１３μｍの研削材が酸化ジルコニウム、珪酸ジルコニウム、酸化マグネシウムのうちの１種以上であることが好ましく、前記平均粒子径が３〜５μｍの研削材および前記平均粒子径が９〜１３μｍの研削材が同じ材質であることが好ましい。また、摩擦材組成物全体に対し、前記平均粒子径が３〜５μｍの研削材を１〜６質量％含有するとともに、前記平均粒子径が９〜１３μｍの研削材を８〜１５質量％含有することが好ましく、摩擦材組成物全体に対し、前記平均粒子径が１．５〜４．５μｍのチタン酸塩を５〜１５質量％含有するとともに、前記平均粒子径が１５〜４５μｍのチタン酸塩を５〜１５質量％含有することが好ましい。

本発明によれば、自動車用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用いた際に、環境有害性、および人体有害性が低い組成としつつ、安定した摩擦係数を発現する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、本発明によれば、上記特性を有する摩擦材および摩擦部材を提供することができる。

以下、本発明の摩擦材組成物、これを用いた摩擦材およ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。

［摩擦材組成物］
本実施形態の摩擦材組成物は、結合材、有機充填材、無機充填材、および繊維基材を含有する摩擦材組成物であり、銅を含まないことが好ましく、または銅を含む場合であっても摩擦材組成物全体に対する銅の含有率が０．５質量％以下と極微量である。このため、本発明の摩擦材組成物による摩擦材および摩擦部材は、環境有害性および人体有害性が低いものとなる。

［研削材（無機充填材）］
研削材は相手材となるディスクロータに食い込み、引っ掻き抵抗によって摩擦係数を高める目的で摩擦材組成物に用いられるが、研削材の粒子径が大きければ、常用および高負荷制動時、相手材となるディスクロータへの食い込み量が大きく、引っ掻き抵抗を大きくして摩擦係数を高くすることができるが、軽負荷制動でのディスクロータへの食い込みが僅かとなり、摩擦係数が安定しない。その一方、研削材の粒子径が小さければ軽負荷制動時の摩擦係数を安定させることが出来るが、ディスクロータへの食い込み量が小さくなるため、摩擦係数が低くなる虞ある。これらのことから、本発明の摩擦材組成物においては、平均粒子径の大きい研削材と平均粒子径の小さい研削材を併用することで、軽負荷制動時から高負荷制動時までの幅広い制動条件において、高くかつ安定した摩擦係数を確保したものである。この観点から、平均粒子径の大きい研削材として平均粒子径が９〜１３μｍの研削材、平均粒子径の小さい研削材として平均粒子径が３〜５μｍの研削材を用いる。

上記の平均粒子径が９〜１３μｍの研削材の含有量を摩擦材組成物に対し１質量％以上、かつ上記の平均粒子径が３〜５μｍの研削材の含有量を摩擦材組成物に対し８質量％以上とすることで、相手材であるディスクロータへの攻撃性が適切に付与され、新品時のブレーキロータ表面に残る製造時の研磨溝が研磨され、ＴＦが定着し易い面を形成することができ、優れた摩擦係数、耐クラック性および耐摩耗性が発現することができる。一方、研削材の含有量が過多となると、相手材であるディスクロータへの攻撃性が過大となりディスクロータの摩耗を引き起こすとともに、摩擦材の強度の低下が著しくなるほか、摩擦時に脱落した研削材が研磨粉として作用して摩擦材の摩耗量が増大することとなることから、上記の平均粒子径が９〜１３μｍの研削材の含有量を摩擦材組成物に対し６質量％以下、かつ上記の平均粒子径が３〜５μｍの研削材の含有量を摩擦材組成物に対し１５質量％とすることで、上記の不具合を回避するとともに摩擦係数の安定化を図ることができる。この観点から、平均粒子径が９〜１３μｍの研削材の含有量を摩擦材組成物に対し１〜６質量％、平均粒子径が３〜５μｍの研削材の含有量を摩擦材組成物に対し６〜１５質量％とすることが好ましい。なお、平均粒子径が９〜１３μｍの研削材の含有量を摩擦材組成物に対し２〜５質量％、平均粒子径が３〜５μｍの研削材の含有量を摩擦材組成物に対し１０〜１３質量％とすることがより好ましく、平均粒子径が９〜１３μｍの研削材の含有量を摩擦材組成物に対し３〜４質量％、平均粒子径が３〜５μｍの研削材の含有量を摩擦材組成物に対し１１〜１２質量％とすることがさらに好ましい。

なお、上記の研削材の平均粒子径は、レーザー回折粒度分布測定などの方法を用いて測定することができる。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。

上記の平均粒子径が９〜１３μｍの研削材および平均粒子径が３〜５μｍの研削材として、アルミナ等のあまりに硬い研削材を用いると、相手材であるディスクロータへの攻撃性が過大となる虞がある。このため上記の平均粒子径が９〜１３μｍの研削材および平均粒子径が３〜５μｍの研削材としては、アルミナ等に比して硬さの小さい珪酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム、および酸化マグネシウムのうちの１種以上を用いることが好ましい。また、平均粒子径が９〜１３μｍの研削材および平均粒子径が３〜５μｍの研削材は、同じ材質であることが好ましい。すなわち、平均粒子径が９〜１３μｍの研削材として酸化ジルコニウムを用いる場合、平均粒子径が３〜５μｍの研削材も酸化ジルコニウムを用いることが好ましい。なお、平均粒子径が９〜１３μｍの研削材として酸化ジルコニウムと酸化マグネシウムを併用して用いる場合、平均粒子径が３〜５μｍの研削材も酸化ジルコニウムと酸化マグネシウムを併用して用いることができる。

［チタン酸塩（無機充填材）］
チタン酸塩は、制動によって摩擦界面に延び、ＴＦの成分となる作用を有する。このようなチタン酸塩は、チタン酸塩の粒子径が大きいと、積極的にディスクロータ表面にＴＦを移着させ、高温時の摩擦係数を安定化および高温域での耐摩耗性を向上させるが、チタン酸塩の粒子径が過大となるとディスクロータ表面のＴＦの移着被膜が厚くなりすぎて摩擦係数が低くなる虞がある。また、チタン酸塩の粒子径が小さいと、ディスクロータ表面に移着するＴＦが緻密になり、低減速度の摩擦係数を安定化させるが、チタン酸塩の粒子径が微小となるとディスクロータ表面のＴＦの移着被膜が薄くなり、耐摩耗特性の悪化および摩擦係数の安定性の悪化が生じる虞がある。これらのことから、本発明の摩擦材組成物においては、平均粒子径の大きいチタン酸塩と平均粒子径の小さいチタン酸塩を併用することで、適度な厚さかつ緻密なＴＦを形成し、高くかつ安定した摩擦係数を確保したものである。この観点から、平均粒子径の大きいチタン酸塩として平均粒子径が１５〜４５μｍのチタン酸塩、平均粒子径の小さいチタン酸塩として平均粒子径が１．５〜４．５μｍのチタン酸塩を用いる。

上記の平均粒子径が１５〜４５μｍのチタン酸塩の含有量を摩擦材組成物に対し５質量％以上、かつ上記の平均粒子径が１．５〜４．５μｍのチタン酸塩の含有量を摩擦材組成物に対し５質量％以上とすることで優れた摩擦係数の安定性および耐摩耗性を発現することができる。その一方で、チタン酸塩の含有量が過多となると、摩擦係数の安定性、耐クラック性が低下するとともに成形性の悪化が生じる虞があることから、上記の平均粒子径が１５〜４５μｍのチタン酸塩の含有量を摩擦材組成物に対し１５質量％以下、かつ上記の平均粒子径が１．５〜４．５μｍのチタン酸塩の含有量を摩擦材組成物に対し１５質量％以下とすることができる。この観点から、平均粒子径が１５〜４５μｍのチタン酸塩の含有量を摩擦材組成物に対し５〜１５質量％、平均粒子径が１．５〜４．５μｍのチタン酸塩の含有量を摩擦材組成物に対し５〜１５質量％とすることが好ましい。なお、平均粒子径が１５〜４５μｍのチタン酸塩の含有量を摩擦材組成物に対し７〜１３質量％、平均粒子径が１．５〜４．５μｍのチタン酸塩の含有量を摩擦材組成物に対し７〜１３質量％とすることがより好ましく、平均粒子径が１５〜４５μｍのチタン酸塩の含有量を摩擦材組成物に対し９〜１１質量％、平均粒子径が１．５〜４．５μｍのチタン酸塩の含有量を摩擦材組成物に対し９〜１１質量％とすることがさらに好ましい。

上記のチタン酸塩としては、８チタン酸カリウム、６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等を用いることができる。ただし、チタン酸カリウムのみ含有する場合、耐摩耗性の悪化が問題となることがあり、逆にチタン酸リチウムカリウム、あるいはチタン酸マグネシウムカリウムのみ含有する場合は摩擦係数が極端に低下してしまうことが問題となることがあるため２種以上のチタン酸塩を用いることが好ましい。なお、チタン酸塩は、粒度、形状として、針状、板状、粒状、アメーバ状等のチタン酸塩を用いることができる。

［その他の無機充填材］
前記の研削材、チタン酸塩以外の無機充填材としては、例えば、硫化錫、二硫化モリブデン、硫化鉄、硫化ビスマス、硫化亜鉛、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、炭酸ナトリウム、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、コークス、黒鉛、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、ムライト、クロマイト、酸化チタン、シリカ、γ−アルミナ等の活性アルミナ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。

無機充填材の総含有量は、研削材およびチタン酸塩を含め、摩擦材用組成物に対し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。無機充填材の含有量を２０〜８０質量％とすると、耐熱性の悪化を避けることができる。

［有機充填材］
本発明の摩擦材組成物においては有機充填材としてゴム成分を用いてもよい。ゴム成分としては、例えば、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、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。また、カシューダストとゴム成分とを併用する場合には、カシューダストをゴム成分で被覆したものを用いてもよいが、別個に用いてもよい。また、古タイヤを破砕したタイヤゴムを単独または上記のゴムと組み合わせて使用してもよい。

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を１〜２０質量％の範囲とすることで、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、また耐熱性の悪化、熱履歴による強度低下を避けることができる。

［結合材］
本発明の摩擦材組成物は、結合材を含有する。結合材は、摩擦材組成物に含まれる有機充填材および繊維基材等を一体化して、強度を与えるものである。本実施形態の摩擦材組成物に含まれる結合材としては、摩擦材に用いられる熱硬化性樹脂を用いることができる。熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、アクリルゴム変性フェノール樹脂、シリコーンゴム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、アルキルベンゼン変性フェノール樹脂等の各種変性フェノール樹脂が挙げられ、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。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、アクリルゴム変性フェノール樹脂、シリコーンゴム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。

本発明の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。結合材の含有量を５〜２０質量％の範囲とすることで、摩擦材の強度低下をより抑制でき、また、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。

［繊維基材］
本発明の摩擦材組成物は繊維基材を含有する。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。

本発明の摩擦材組成物は有機繊維としてアラミド繊維、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。この中でも、耐熱性、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。

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、１種または２種類以上を組み合わせて用いることができるが、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、ここでいう鉱物繊維とは、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、またはこれら化合物が１種または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、これらのうちＡｌ元素を含むものがより好ましい。摩擦材組成物中に含まれる鉱物繊維全体の平均繊維長が大きくなるほど摩擦組成物中の各成分との接着強度が低下する傾向があるため、鉱物繊維全体の平均繊維長は５００μｍ以下が好ましく、より好ましくは１００〜４００μｍである。ここで、平均繊維長とは、該当する全ての繊維の長さの平均値を示した数平均繊維長のことをいう。例えば２００μｍの平均繊維長とは、摩擦材組成物原料として用いる鉱物繊維を無作為に５０個選択し、光学顕微鏡で繊維長を測定し、その平均値が２００μｍであることを示す。

本発明で用いられる鉱物繊維は、人体有害性の観点で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、アルカリ土類酸化物総量（ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、バリウムの酸化物の総量）が１８質量％以上で、かつ呼吸による短期バイオ永続試験で、２０μｍ以上の繊維の質量半減期が４０日以内または腹膜内試験で過度の発癌性の証拠がないかまたは長期呼吸試験で関連の病原性および腫瘍発生がないことを満たす繊維を示す（ＥＵ指令９７／６９／ＥＣのＮｏｔａ Ｑ（発癌性適用除外））。このような生体分解性鉱物繊維としては、ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＣａＯ−ＭｇＯ−ＦｅＯ−Ｎａ₂Ｏ系繊維等が挙げられ、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＦｅＯ、Ｎａ₂Ｏ等を任意の組み合わせで含有した繊維が挙げられる。市販品としてはLAPINUS FIBERS B.V.製のＲｏｘｕｌシリーズ（「Ｒｏｘｕｌ」は、登録商標。）等が挙げられる。「Ｒｏｘｕｌ」には、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＦｅＯ、Ｎａ₂Ｏ等が含まれる。

金属繊維としては鉄系繊維、チタン繊維、亜鉛繊維、アルミ繊維等を用いることができ、１種または２種類以上を組み合わせて用いることができる。

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い。繊維基材の含有量を５〜４０質量％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。

［金属粉］
また、本発明の摩擦材組成物には、金属粉を配合することができる。金属粉としては、例えば、鉄粉、錫粉、亜鉛粉、アルミニウム粉等、およびそれらの合金粉等が挙げられ、これらを単独でまたは２種類以上を組み合わせて使用できる。金属粉の含有量は合計で０．５〜５質量％であることが好ましく、０．５〜４質量％であることがより好ましく、１〜４質量％であることがさらに好ましい。金属粉の含有量を合計で０．５質量％以上とすることで、金属粉がディスクロータ表面にＴＦを形成するとともに、新品時ディスクロータの研磨溝を研磨する、あるいは埋めることで、有機充填材およびチタン酸塩等、および金属粉によるＴＦが定着し易いディスクロータ面を生成し、軽負荷制動時の摩擦係数が安定する。また、金属粉の合計量を５質量％以下とすることで、過剰な金属間凝着等を抑制し、摩擦材、およびディスクロータの極端な摩耗悪化を避けることができる。

また、本発明の摩擦材組成物に用いることができる金属粉は、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、およ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。

［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。

［摩擦材および摩擦部材］
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または本実施形態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ができる。

本発明の摩擦材組成物は、摩擦面となる摩擦部材そのものとして用いて摩擦材を得ることができる。それを用いた摩擦材としては、例えば、下記の構成などが挙げられる。
（１）摩擦部材のみの構成
（２）裏金と、該裏金の上に形成させ、摩擦面となる本発明の摩擦材組成物からなる摩擦部材とを有する構成
（３）上記（２）の構成において、裏金と摩擦部材との間に、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、裏金と摩擦部材の接着を目的とした接着層をさらに介在させた構成、等が挙げられる。

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を用いることができ、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が挙げられる。プライマー層および接着層としては、通常、ブレーキシュー等の摩擦部材に用いられるものであればよい。

本発明の摩擦材組成物は、一般に使用されている方法を用いて摩擦材を製造することができ、本発明の摩擦材組成物を加熱加圧成形して製造することができる。詳細には、例えば、本実施形態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により本実施形態の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。

本発明の摩擦材組成物は、摩擦係数の安定性および高温での耐摩耗性等に優れるため、ディスクブレーキパッド、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。

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。

［ディスクブレーキパッドの作製］
表１および表２に示す配合比率にしたがって材料を配合し、実施例および比較例の摩擦材組成物を得た。また研削材Ａは平均粒子径４ｍｍの研削材、研削材Ｂは平均粒子径１１ｍｍの研削材であり、チタン酸塩Ａは平均粒子径３ｍｍのチタン酸塩、チタン酸塩Ｂは平均粒子径３０ｍｍのチタン酸塩である。

この摩擦材組成物をレーディゲミキサー（株式会社マツボー製、商品名：レーディゲミキサーＭ２０）で混合し、この混合物を成形プレス（王子機械工業株式会社製）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、須川株式会社製の裏金（鉄製）とともに加熱加圧成形し、得られた成形品を２００〜２５０℃で４〜６時間熱処理し、ロータリー研磨機を用いて研磨し、必要に応じて５００℃のスコーチ処理を行って、ディスクブレーキパッド（摩擦材の厚さ９．５ｍｍ、摩擦材投影面積３０ｃｍ²）を得た。

［摩擦係数の評価］
前記の方法で作製した実施例および比較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）を用いて摩擦係数の評価を行った。摩擦係数の評価にあたっては、一般的なハンマーヘッド型キャリパーおよび株式会社キリウ製ベンチレーテッドディスクロータ（ＦＣ２５０（ねずみ鋳鉄））を用い、表３に示す車速（２０ｋｍ／ｈ，５０ｋｍ／ｈ）および減速度（２．０ｍ／ｓ²，６．０ｍ／ｓ²）、ブレーキ開始時のパッド温度（ＩＢＴ（Initial Brake Temperature）：８０℃，３００℃，４００℃）にて摩擦係数を測定し、摩擦係数が０．３７５以上かつ０．４３５未満のものを優秀として「◎」、０．４３５以上かつ０．４６５未満を良好として「○」、０．３７５未満または０．４７５以上を不適として「×」として評価結果を表１および表２に併せて記載した。

表１および表２より、平均粒子径の大きい研削材と平均粒子径の小さい研削材を併せて含有するとともに、平均粒子径の大きいチタン酸塩と平均粒子径の小さいチタン酸塩を併せて含有する実施例１〜６の摩擦材はいずれも良好な摩擦係数を示すことがわかる。一方、平均粒子径の大きい研削材と平均粒子径の小さい研削材のいずれか一方、または平均粒子径の大きいチタン酸塩と平均粒子径の小さいチタン酸塩のいずれか一方しか含有しない比較例１〜４の摩擦材は３００℃時摩擦係数、４００℃時摩擦係数および低速・低減速時摩擦係数のいずれかの摩擦係数が悪いことがわかる。以上より、平均粒子径の大きい研削材と平均粒子径の小さい研削材を併せて含有するとともに、平均粒子径の大きいチタン酸塩と平均粒子径の小さいチタン酸塩を併せて含有することの効果が確認された。

本発明の摩擦材組成物および該摩擦材組成物により得られる摩擦材は、環境有害性、および人体有害性が低い組成としつつ、安定した摩擦係数を発現するものであり、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好適なものである。

Claims (5)

1. 繊維基材、無機充填材、有機充填材および結合材を含有し、
   銅量が０．５質量％以下の摩擦材であって、
   前記無機充填材として、平均粒子径が３〜５μｍの研削材と、平均粒子径が９〜１３μｍの研削材を含むとともに、
   前記無機充填材として、平均粒子径が１．５〜４．５μｍのチタン酸塩と、平均粒子径が１５〜４５μｍのチタン酸塩を含む摩擦材組成物。
2. 前記平均粒子径が３〜５μｍの研削材および前記平均粒子径が９〜１３μｍの研削材が酸化ジルコニウム、珪酸ジルコニウム、酸化マグネシウムのうちの１種以上である請求項１に記載の摩擦材組成物。
3. 前記平均粒子径が３〜５μｍの研削材および前記平均粒子径が９〜１３μｍの研削材が同じ材質である請求項１または２に記載の摩擦材組成物。
4. 摩擦材組成物全体に対し、前記平均粒子径が３〜５μｍの研削材を１〜６質量％含有するとともに、前記平均粒子径が９〜１３μｍの研削材を８〜１５質量％含有する請求項１〜３のいずれかに記載の摩擦材組成物。
5. 摩擦材組成物全体に対し、前記平均粒子径が１．５〜４．５μｍのチタン酸塩を５〜１５質量％含有するとともに、前記平均粒子径が１５〜４５μｍのチタン酸塩を５〜１５質量％含有する請求項１〜４のいずれかに記載の摩擦材組成物。