WO2023013396A1

WO2023013396A1 - 摩擦材組成物、摩擦材、及び摩擦部材

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Publication number: WO2023013396A1
Application number: PCT/JP2022/028011
Authority: WO
Inventors: 恵美子大門; 靖仁伊東
Original assignee: Otsuka Chemical Co Ltd
Current assignee: Otsuka Chemical Co Ltd
Priority date: 2021-08-03
Filing date: 2022-07-19
Publication date: 2023-02-09
Anticipated expiration: 2024-02-03
Also published as: JPWO2023013396A1

Abstract

銅成分を含有しない、又は銅成分の含有量が０．５質量％未満と少量であっても、制動時にＰＭ１０、ＰＭ２．５等の微細な摩耗粉塵の発生量が少ないロースチール材を形成することができる、摩擦材組成物、並びに該摩擦材組成物を用いた摩擦材及び摩擦部材を提供する。　銅成分の含有量が銅元素として０．５質量％未満の摩擦材組成物であって、結合材、スチール系繊維、及びチタン酸塩を含有し、前記スチール系繊維の含有量が、前記摩擦材組成物の合計量１００質量％に対して、１０質量％以上、３０質量％未満である、摩擦材組成物。

Description

摩擦材組成物、摩擦材、及び摩擦部材

　本発明は、摩擦材組成物、並びに該摩擦材組成物を用いた摩擦材及び摩擦部材に関する。

　各種車両、産業機械等の制動装置を構成するディスクブレーキ、ドラムブレーキ等のブレーキ等に使用される摩擦材には、摩擦係数が大きく安定し、耐摩耗性が優れていること、相手材攻撃性が低いことが求められている。このような摩擦材は、繊維基材としてのスチール繊維やステンレス繊維等のスチール系繊維を、３０質量％以上６０質量％未満の割合で含有するセミメタリック材；スチール系繊維を１０質量％以上３０質量％未満の割合で含有するロースチール材；スチール系繊維を含有しないＮＡＯ（Ｎｏｎ－Ａｓｂｅｓｔｏｓ－Ｏｒｇａｎｉｃ）材の３種類に分類される。ただし、スチール系繊維を微量に含有する摩擦材もＮＡＯ材に分類される。

　日本及び米国では、快適性が重視されることから、相手材攻撃性が低く、鳴き及び耐摩耗性のバランスに優れるＮＡＯ材が主流となっている。欧州では、アウトバーン等の高速制動時など、どんな条件でも効く摩擦材が好まれることから、ロースチール材が主流となっている。

　摩擦材に用いられる組成物（以下「摩擦材組成物」という）には、一般的に銅繊維や銅粉末が配合されている。銅の第一の役割としては、熱伝導率の付与が挙げられる。銅は熱伝導率が高いため、制動時に発生した熱を摩擦面から拡散させることで、過度の温度上昇による摩擦材の摩耗を低減すると共に、制動中の振動を抑制することができる。銅の第二の役割としては、高温制動時における摩擦面の保護が挙げられる。銅の展延性によって、制動時に摩擦材表面に延びて被膜を形成する。また、相手材表面に移行して凝着被膜（以下「トランスファーフィルム」という）を形成する。これらが保護膜として作用することよって、高温制動時に摩擦材の摩耗を低減すると共に、安定した摩擦係数の発現が可能となる。しかしながら、銅を含有する摩擦材は、制動時に生成する摩耗粉に銅を含み、河川、湖、海洋汚染等の原因になる可能性が示唆されていることから、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、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州法が発効されている。

　そこで、ＮＡＯ材においては、銅以外のトランスファーフィルムを担う成分として、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のチタン酸塩が注目されている。例えば、チタン酸リチウムカリウムと黒鉛とを含有する摩擦材組成物（特許文献１）、２種以上のチタン酸塩とセラミック繊維とを含有する摩擦材組成物（特許文献２）、トンネル状結晶構造のチタン酸塩と層状結晶構造のチタン酸塩とを含有する摩擦材組成物（特許文献３）が提案されている。

国際公開第２０１２／０６６９６８号パンフレット特開２０１５－０５９１４３号公報特開２０１５－１４７９１３号公報

　ところで、ロースチール材においては、摩擦係数が大きく、効きの安定性が良いものの、相手材攻撃性が大きく、摩擦材およびローター（相手材）の摩耗粉塵によるホイール（車輪）の汚れが問題になっている。そのため、摩擦材中の銅成分の含有量を少なくするだけでなく、制動時の摩耗粉塵の量を低減することも求められている。摩耗粉塵の低減方法としては摩擦ブレーキの負荷を下げることが考えられ、その一つとして車のＥＶ（電気自動車）化やハイブリッド化による回生協調ブレーキの普及が進められている。しかし、ＥＶ車はガソリン車と比べ車重が重く、回生協調ブレーキも車種や走行条件にて回生のレベルが一様でないことから、摩耗粉塵の低減効果は十分ではない。

　さらに、欧州では２０２５年以降にブレーキエミッションが規制されることが予定されている。例えば、ＥＵ欧州委員会の下に設けられた車両の排ガス基準に関する諮問グループであるＡＧＶＥＳ（Ａｄｖｉｓｏｒｙ　Ｇｒｏｕｐ　ｏｎ　Ｖｅｈｉｃｌｅ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ　Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）の２０２１年４月に公開されたレポートによると、ロースチール材においてＰＭ（粒子状物質）１０の規制値が提案された。現在、ＰＭ２．５及びＰＮ（ＰＭの個数）の規制値も議論されており、摩耗粉塵の粒子サイズも重視されている。

　本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、銅成分を含有しない、又は銅成分の含有量が０．５質量％未満と少量であっても、制動時にＰＭ１０（空気動力学径が１０μｍ以下の粒子状物質）、ＰＭ２．５（空気動力学径が２．５μｍ以下の粒子状物質）等の微細な摩耗粉塵の発生量が少ないロースチール材を形成することができる、摩擦材組成物、並びに該摩擦材組成物を用いた摩擦材及び摩擦部材を提供することを目的とする。

　本発明は、以下の摩擦材組成物、並びに該摩擦材組成物を用いた摩擦材及び摩擦部材を提供する。

　項１　銅成分の含有量が銅元素として０．５質量％未満の摩擦材組成物であって、結合材、スチール系繊維、及びチタン酸塩を含有し、前記スチール系繊維の含有量が、前記摩擦材組成物の合計量１００質量％に対して、１０質量％以上、３０質量％未満である、摩擦材組成物。

　項２　前記チタン酸塩の含有量が、前記摩擦材組成物の合計量１００質量％に対して、５質量％以上、３０質量％以下である、項１に記載の摩擦材組成物。

　項３　前記チタン酸塩の前記スチール系繊維に対する質量比（チタン酸塩／スチール系繊維）が、０．１以上、３．０以下である、項１または項２に記載の摩擦材組成物。

　項４　前記チタン酸塩の前記結合材に対する質量比（チタン酸塩／結合材）が、０．４以上、８．０以下である、項１～項３のいずれか一項に記載の摩擦材組成物。

　項５　前記チタン酸塩が、トンネル状結晶構造のチタン酸塩および層状結晶構造のチタン酸塩のうち少なくとも一方である、項１～項４のいずれか一項に記載の摩擦材組成物。

　項６　前記チタン酸塩が、Ａ_ｘＭ_ｙＴｉ_{（２－ｙ）}Ｏ_４〔式中、ＡはＬｉを除くアルカリ金属の１種又は２種以上、ＭはＬｉ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｍｎより選ばれる１種又は２種以上、ｘは０．５～１．０、ｙは０．２５～１．０の数〕、Ａ_{０．１～０．８}Ｌｉ_{０．２～０．４}Ｔｉ_{１．６～１．８}Ｏ_{３．６５～３．９５}〔式中、ＡはＬｉを除くアルカリ金属の１種又は２種以上〕、Ａ_{０．２～０．８}Ｍｇ_{０．３～０．５}Ｔｉ_{１．５～１．７}Ｏ_{３．７～３．９５}〔式中、ＡはＬｉを除くアルカリ金属の１種又は２種以上〕、Ａ_{０．５～０．７}Ｌｉ_{（０．２７－ｘ）}Ｍ_ｙＴｉ_{（１．７３－ｚ）}Ｏ_{３．８５～３．９５}〔式中、ＡはＬｉを除くアルカリ金属の１種又は２種以上、ＭはＭｇ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｍｎより選ばれる１種又は２種以上（但し、２種以上の場合は異なる価数のイオンの組み合わせは除く）、ｘとｚは、Ｍが２価金属のとき、ｘ＝２ｙ／３、ｚ＝ｙ／３、Ｍが３価金属のとき、ｘ＝ｙ／３、ｚ＝２ｙ／３、ｙは０．００４≦ｙ≦０．４〕、Ａ_２Ｔｉ_ｎＯ_{（２ｎ＋１）}〔式中、ＡはＬｉを除くアルカリ金属の１種又は２種以上、ｎは２～１１の数〕、及びＡ_{（２＋ｙ）}Ｔｉ_{（６－ｘ）}Ｍ_ｘＯ_{（１３＋ｙ／２－（４－ｚ）ｘ／２）}〔式中、ＡはＬｉを除くアルカリ金属の１種又は２種以上、ＭはＬｉ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｍｎより選ばれる１種又は２種以上、ｚは元素Ｍの価数で１～３の整数、ｘは０．０５≦ｘ≦０．５、ｙは０≦ｙ≦（４－ｚ）ｘ〕よりなる群から選ばれる少なくとも１種である、項１～項５のいずれか一項に記載の摩擦材組成物。

　項７　前記チタン酸塩のアルカリ金属イオン溶出率が、０．０１質量％以上、１５質量％以下である、項１～項６のいずれか一項に記載の摩擦材組成物。

　項８　前記チタン酸塩が、球状粒子、柱状粒子、板状粒子、ブロック粒子、複数の凸部形状を有する粒子、及び不定形状粒子よりなる群から選ばれる少なくとも１種の非繊維状粒子である、項１～項７のいずれか一項に記載の摩擦材組成物。

　項９　前記チタン酸塩の平均粒子径が、０．１μｍ以上、２００μｍ以下である、項１～項８のいずれか一項に記載の摩擦材組成物。

　項１０　前記スチール系繊維の平均繊維長が、０．１ｍｍ以上、５ｍｍ以下である、項１～項９のいずれか一項に記載の摩擦材組成物。

　項１１　前記スチール系繊維が、カール状繊維である、項１～項１０のいずれか一項に記載の摩擦材組成物。

　項１２　炭素系固体潤滑材の含有量が、前記摩擦材組成物の合計量１００質量％に対して、１０質量％未満である、項１～項１１のいずれか一項に記載の摩擦材組成物。

　項１３　項１～項１２のいずれか一項に記載の摩擦材組成物の成形体である、摩擦材。

　項１４　項１３に記載の摩擦材を備える、摩擦部材。

　本発明によれば、銅成分を含有しない、又は銅成分の含有量が０．５質量％未満と少量であっても、制動時にＰＭ１０、ＰＭ２．５等の微細な摩耗粉塵の発生量が少ないロースチール材を形成することができる、摩擦材組成物、並びに該摩擦材組成物を用いた摩擦材及び摩擦部材を提供することができる。

図１は、実施例１で得られた摩擦部材の摩擦試験後における断面を示す写真である。図２は、ＮＡＯ材からなる摩擦部材の摩擦試験後における断面を示す写真である。

　以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。ただし、以下の実施形態は単なる例示である。本発明は、以下の実施形態に何ら限定されない。

　＜１．摩擦材組成物＞
　本発明の摩擦材組成物は、摩擦材組成物の合計量１００質量％に対して銅成分の含有量が銅元素として０．５質量％未満であって、結合材、スチール系繊維、及びチタン酸塩を含有し、スチール系繊維の含有量が、摩擦材組成物の合計量１００質量％に対して１０質量％以上、３０質量％未満であることを特徴とする。また、本発明の摩擦材組成物は、必要に応じて、その他材料を更に含有することもできる。なお、本明細書において「摩擦材組成物」とは、摩擦材に用いる組成物のことをいう。

　本発明においては、摩擦材組成物の合計量１００質量％に対して銅成分の含有量が銅元素として０．５質量％未満、好ましくは銅成分を含有しないことにより、従来の摩擦材組成物と比較して環境負荷を低減することができる。なお、本明細書において、「銅成分を含有しない」とは、銅繊維、銅粉、並びに銅を含んだ合金（真鍮又は青銅等）及び化合物のいずれをも、摩擦材組成物の原材料として配合していないことをいう。

　また、本発明の摩擦材組成物は、上記の構成を備えるので、制動時にＰＭ１０、ＰＭ２．５等の微細な摩耗粉塵の発生量が少ないロースチール材を形成することができる。以下、この点について、図１及び図２を参照して説明する。

　従来、ＮＡＯ材においては、銅以外のトランスファーフィルムを担う成分として、チタン酸塩が知られている。ＮＡＯ材にチタン酸塩を配合することにより、図２に示すような被膜が形成され、相手材に移行してトランスファーフィルムが形成される。また、従来、ロースチール材は被膜を作りにくく、摩擦にてローターの鉄とスチール系繊維の鉄が融着を起こし、スチール系繊維がパッドから脱離しやすくなる。そのため、摩擦面に凹凸ができ、摩耗が加速し粉塵も多くなる。

　これに対して、本発明のように、スチール系繊維の含有量が１０質量％以上、３０質量％未満の摩擦材組成物にチタン酸塩を配合すると、図１に示すように、予想に反して摩擦材表面の被膜が生成され難く、さらにスチール系繊維の脱離も起こっていない。これは摩擦熱でフェノール樹脂などの結合材とチタン酸塩が反応し、生成した炭化物などが摩擦面に介在して、鉄同士の融着を防いでいると考えられる。そのため、スチール系繊維の脱離が抑えられ、摩耗が低減し、粉塵も減少したと考えられる。従って、本発明の摩擦材組成物により形成されるロースチール材では、制動時にＰＭ１０、ＰＭ２．５等の微細な摩耗粉塵の発生量を少なくすることができる。また、従来品と比較して制動時に生成する摩耗粉中の銅が少ないことから環境負荷も低減することができる。

　なお、図１は、後述する実施例１で得られた摩擦部材の摩擦試験後における断面を示す写真である。また、図２は、ＮＡＯ材からなる摩擦部材の摩擦試験後における断面を示す写真である。

　（１－１．結合材）
　結合材は、摩擦材組成物に含まれるスチール系繊維、チタン酸塩等を一体化し、強度を与えるものである。本発明の摩擦材組成物に用いる結合材としては、特に制限されず、通常、摩擦材の結合材として用いられる熱硬化性樹脂を使用することができる。

　熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂；アクリルエラストマー分散フェノール樹脂、シリコーンエラストマー分散フェノール樹脂等の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、アルキルベンゼン変性フェノール樹脂等の変性フェノール樹脂；ホルムアルデヒド樹脂；メラミン樹脂；エポキシ樹脂；アクリル樹脂；芳香族ポリエステル樹脂；ユリア樹脂等を挙げることができる。これらのうち１種を単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。これらのなかでも、耐熱性、成形性、摩擦特性をより一層向上できる点から、フェノール樹脂（ストレートフェノール樹脂）や、変性フェノール樹脂が好ましい。

　摩擦材組成物における結合材の含有量は、摩擦材組成物の合計量１００質量％に対して、好ましくは５質量％以上、より好ましくは６質量％以上であり、好ましくは２０質量％以下、より好ましくは１５質量％以下である。結合材の含有量を上記範囲内とすることで配合材料の隙間に適切な量の結合材が充填され、より一層優れた摩擦特性を得ることができる。

　（１－２．スチール系繊維）
　スチール系繊維としては、スチール繊維、ステンレス繊維等が挙げられ、好ましくはスチール繊維である。

　スチール繊維としては、例えば、びびり振動切削法などで得られるストレート繊維や、長繊維のカットなどで得られるカール状繊維等が挙げられる。ストレート繊維は、直線状の繊維形状である。一方、カール状繊維は曲線部を有する形状を示すものであり、単純な円弧状のものや、うねったもの、螺旋状あるいは渦巻き状に曲がったもの等を含む。

　なかでも、スチール繊維としては、摩擦面において摩擦材からの脱落が少なく、高温制動時における摩擦特性をより一層確実に保持する観点から、カール状繊維であることが好ましい。さらに、カール状繊維としては、曲率半径が１００μｍ以下の部分を含むものであることがより好ましい。この場合、摩擦材への固着がより強固となり、摩擦面における摩擦材の脱落がより一層少なくなる。

　スチール系繊維の平均繊維長は、高温における耐摩耗性をより一層向上させる観点から、好ましくは５ｍｍ以下、より好ましくは２．５ｍｍ以下である。また、補強性をより一層向上させる観点から、好ましくは０．１ｍｍ以上、より好ましくは０．５ｍｍ以上、さらに好ましくは１．１ｍｍ以上である。これらを考慮して、スチール系繊維の平均繊維長は、好ましくは０．１ｍｍ～５ｍｍ、より好ましくは０．５ｍｍ～２．５ｍｍ、さらに好ましくは１．１ｍｍ～２．５ｍｍである。

　スチール系繊維の平均繊維径は、高温でのブレーキ振動をより一層抑制する観点から、好ましくは３００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以下である。また、スチール系繊維の脱落をより一層防止する観点から、好ましくは１０μｍ以上、より好ましくは３０μｍ以上である。これらを考慮して、スチール系繊維の平均繊維径は、好ましくは１０μｍ～３００μｍ、より好ましくは３０μｍ～１００μｍである。

　スチール系繊維の平均繊維長及び平均繊維径は、マイクロスコープなどで確認することができる。例えば、マイクロスコープで観察した３０個のスチール系繊維の平均値とすることができる。

　スチール系繊維の含有量は、摩擦材組成物の合計量１００質量％に対して、１０質量％以上、好ましくは１２質量％以上、より好ましくは１５質量％以上であり、３０質量％未満、好ましくは２８質量％以下、より好ましくは２５質量％以下である。

　（１－３．チタン酸塩）
　チタン酸塩には、トンネル状構造や、層状構造等の結晶構造が存在し、トンネル状結晶構造のチタン酸塩および層状結晶構造のチタン酸塩のうち少なくとも一方であることが好ましい。摩耗粉塵をより一層低減する観点からは、層状結晶構造のチタン酸塩が好ましい。また、摩擦係数をより一層大きくする観点からは、トンネル状結晶構造のチタン酸塩が好ましい。従って、トンネル状結晶構造のチタン酸塩と層状結晶構造のチタン酸塩とを組み合わせて用いてもよい。一方で、チタン酸塩としては、摩耗粉塵をより一層低減する観点からは、チタン酸マグネシウムカリウムまたはチタン酸リチウムカリウムが好ましく、摩擦係数をより高くし、摩耗粉塵をより一層低減する観点からは、層状結晶構造のチタン酸マグネシウムカリウムがより好ましい。

　層状結晶構造のチタン酸塩としては、例えば、Ａ_ｘＭ_ｙＴｉ_{（２－ｙ）}Ｏ_４〔式中、Ａはリチウム（Ｌｉ）を除くアルカリ金属の１種又は２種以上、ＭはＬｉ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｍｎより選ばれる１種又は２種以上、ｘは０．５～１．０、ｙは０．２５～１．０の数〕、Ａ_{０．１～０．８}Ｌｉ_{０．２～０．４}Ｔｉ_{１．６～１．８}Ｏ_{３．６５～３．９５}〔式中、ＡはＬｉを除くアルカリ金属の１種又は２種以上〕、Ａ_{０．２～０．８}Ｍｇ_{０．３～０．５}Ｔｉ_{１．５～１．７}Ｏ_{３．７～３．９５}〔式中、ＡはＬｉを除くアルカリ金属の１種又は２種以上〕、Ａ_{０．５～０．７}Ｌｉ_{（０．２７－ｘ）}Ｍ_ｙＴｉ_{（１．７３－ｚ）}Ｏ_{３．８５～３．９５}〔式中、ＡはＬｉを除くアルカリ金属の１種又は２種以上、ＭはＭｇ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｍｎより選ばれる１種又は２種以上（但し、２種以上の場合は異なる価数のイオンの組み合わせは除く）、ｘとｚは、Ｍが２価金属のとき、ｘ＝２ｙ／３、ｚ＝ｙ／３、Ｍが３価金属のとき、ｘ＝ｙ／３、ｚ＝２ｙ／３、ｙは０．００４≦ｙ≦０．４〕等を挙げることができる。好ましくはＡ_ｘＭ_ｙＴｉ_{（２－ｙ）}Ｏ_４〔式中、ＡはＬｉを除くアルカリ金属の１種又は２種以上、ＭはＬｉ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｍｎより選ばれる１種又は２種以上、ｘは０．５～１．０、ｙは０．２５～１．０の数〕、Ａ_{０．５～０．７}Ｌｉ_０．２７Ｔｉ_１．７３Ｏ_{３．８５～３．９５}〔式中、ＡはＬｉを除くアルカリ金属の１種又は２種以上〕、及びＡ_{０．２～０．７}Ｍｇ_０．４０Ｔｉ_１．６Ｏ_{３．７～３．９５}〔式中、ＡはＬｉを除くアルカリ金属の１種又は２種以上〕よりなる群から選ばれる少なくとも１種である。

　上記リチウム（Ｌｉ）を除くアルカリ金属としては、例えば、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウム等が挙げられる。なかでも、経済的に有利であることから、ナトリウム、カリウムが好ましい。

　層状結晶構造のチタン酸塩の具体例としては、Ｋ_０．８Ｌｉ_０．２７Ｔｉ_１．７３Ｏ_４（チタン酸リチウムカリウム）、Ｋ_０．７Ｌｉ_０．２７Ｔｉ_１．７３Ｏ_３．９５（チタン酸リチウムカリウム）、Ｋ_０．６Ｌｉ_０．２７Ｔｉ_１．７３Ｏ_３．９（チタン酸リチウムカリウム）、Ｋ_０．４Ｌｉ_０．２７Ｔｉ_１．７３Ｏ_３．８（チタン酸リチウムカリウム）、Ｋ_０．３Ｌｉ_０．２７Ｔｉ_１．７３Ｏ_３．７（チタン酸リチウムカリウム）、Ｋ_０．８Ｍｇ_０．４Ｔｉ_１．６Ｏ_４（チタン酸マグネシウムカリウム）、Ｋ_０．７Ｍｇ_０．４Ｔｉ_１．６Ｏ_３．９５（チタン酸マグネシウムカリウム）、Ｋ_０．５Ｍｇ_０．４Ｔｉ_１．６Ｏ_３．９（チタン酸マグネシウムカリウム）、Ｋ_０．４Ｍｇ_０．４Ｔｉ_１．６Ｏ_３．８（チタン酸マグネシウムカリウム）、Ｋ_０．３Ｍｇ_０．４Ｔｉ_１．６Ｏ_３．７（チタン酸マグネシウムカリウム）、Ｋ_０．７Ｌｉ_０．１３Ｍｇ_０．２Ｔｉ_１．６７Ｏ_３．９５（チタン酸リチウムマグネシウムカリウム）、Ｋ_０．７Ｌｉ_０．２４Ｍｇ_０．０４Ｔｉ_１．７２Ｏ_３．９５（チタン酸リチウムマグネシウムカリウム）、Ｋ_０．７Ｌｉ_０．１３Ｆｅ_０．４Ｔｉ_１．４７Ｏ_３．９５（チタン酸リチウム鉄カリウム）等を挙げることができる。

　トンネル状結晶構造のチタン酸塩としては、例えば、Ａ_２Ｔｉ_ｎＯ_{（２ｎ＋１）}〔式中、ＡはＬｉを除くアルカリ金属の１種又は２種以上、ｎは２～１１の数〕、Ａ_{（２＋ｙ）}Ｔｉ_{（６－ｘ）}Ｍ_ｘＯ_{（１３＋ｙ／２－（４－ｚ）ｘ／２）}〔式中、ＡはＬｉを除くアルカリ金属の１種又は２種以上、ＭはＬｉ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｍｎより選ばれる１種又は２種以上、ｚは元素Ｍの価数で１～３の整数、ｘは０．０５≦ｘ≦０．５、ｙは０≦ｙ≦（４－ｚ）ｘ〕等であり、好ましくはＡ_２Ｔｉ_ｎＯ_{（２ｎ＋１）}〔式中、ＡはＬｉを除くアルカリ金属の１種又は２種以上、ｎは２～１１の数〕であり、より好ましくはＡ_２Ｔｉ_ｎＯ_{（２ｎ＋１）}〔式中、ＡはＬｉを除くアルカリ金属の１種又は２種以上、ｎは４～９の数〕であり、さらに好ましくはＫ_２Ｔｉ_ｎＯ_{（２ｎ＋１）}〔式中、ｎは４～９の数〕及びＮａ_２Ｔｉ_ｎＯ_{（２ｎ＋１）}〔式中、ｎは４～８の数〕のうち少なくとも一方である。

　トンネル状結晶構造のチタン酸塩の具体例としては、Ｋ_２Ｔｉ_４．８Ｏ_１０．６（４．８チタン酸カリウム）、Ｋ_２Ｔｉ_６Ｏ_１３（６チタン酸カリウム）、Ｋ_２Ｔｉ_６．１Ｏ_１３．２（６．１チタン酸カリウム）、Ｋ_２Ｔｉ_７．９Ｏ_１６．８（７．９チタン酸カリウム）、Ｋ_２Ｔｉ_８Ｏ_１７（８チタン酸カリウム）、Ｋ_２Ｔｉ_１０．９Ｏ_２２．８（１０．９チタン酸カリウム）、Ｎａ_２Ｔｉ_６Ｏ_１３（６チタン酸ナトリウム）、Ｎａ_２Ｔｉ_８Ｏ_１７（８チタン酸ナトリウム）、Ｋ_２．１５Ｔｉ_５．８５Ａｌ_０．１５Ｏ_１３．０（チタン酸アルミニウムカリウム）、Ｋ_２．２０Ｔｉ_５．６０Ａｌ_０．４０Ｏ_１２．９（チタン酸アルミニウムカリウム）、Ｋ_２．２０Ｔｉ_５．９０Ｌｉ_０．１０Ｏ_１２．９（チタン酸リチウムカリウム）等を挙げることができる。

　上記チタン酸塩は、作業環境の観点から非繊維状粒子であることが好ましい。非繊維状粒子とは、例えば、球状（表面に若干の凹凸があるものや、断面が楕円状等の形状が略球状のものも含む）、柱状（棒状、円柱状、角柱状、短冊状、略円柱形状、略短冊形状等の全体として形状が略柱状のものも含む）、板状、ブロック状、複数の凸部を有する形状（アメーバ状、ブーメラン状、十字状、金平糖状等）、不定形状等の粒子形状を挙げることができ、これらを組み合わせて用いることもできる。これらの中でも板状粒子であることが好ましい。また、チタン酸塩は、多孔質状の粒子であってもよい。これらの各種粒子形状は、製造条件、特に原料組成、焼成条件等により任意に制御することができる。また、粒子形状は、例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察から解析することができる。

　本明細書において「非繊維状粒子」とは、粒子に外接する直方体のうち最小の体積をもつ直方体（外接直方体）の最も長い辺を長径Ｌ、次に長い辺を短径Ｂ、最も短い辺を厚さＴ（Ｂ＞Ｔとする）として、Ｌ／Ｂが５以下の粒子のことをいう。また、「複数の凸部を有する」とは、平面への投影形状が少なくとも通常の多角形、円、楕円等とは異なり２方向以上に凸部を有する形状を取り得るものをいう。具体的には、この凸部とは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による写真（投影図）に多角形、円、楕円等（基本図形）を当てはめ、それに対して突き出した部分に対応する部分をいう。

　チタン酸塩の平均粒子径は、好ましくは０．１μｍ以上、より好ましくは１μｍ以上であり、好ましくは２００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以下、さらに好ましくは８０μｍ以下であり、特に好ましくは３５μｍ以下である。平均粒子径が上記範囲内にある場合、摩耗粉塵の発生量をより一層低減することができる。

　本明細書において、平均粒子径とは、レーザー回折法により計測される粒度分布における体積基準累積５０％時の粒子径（Ｄ_５０）のことをいう。このＤ_５０は、体積基準で粒度分布を求め、全体積を１００％とした累積曲線において、粒子サイズの小さいものから粒子数をカウントしていき、累積値が５０％となる点の粒子径である。

　チタン酸塩の比表面積は、好ましくは０．１ｍ^２／ｇ以上、より好ましくは０．２ｍ^２／ｇ以上、さらに好ましくは０．５ｍ^２／ｇ以上であり、好ましくは１０ｍ^２／ｇ以下、より好ましくは８ｍ^２／ｇ以下、さらに好ましくは６ｍ^２／ｇ以下、特に好ましくは５ｍ^２／ｇ以下である。比表面積は、ＪＩＳ　Ｚ８８３０に準拠して測定することができる。

　本発明において、チタン酸塩のアルカリ金属イオン溶出率は、好ましくは０．０１質量％以上、より好ましくは０．０５質量％以上、さらに好ましくは０．１質量％以上であり、好ましくは１５質量％以下、より好ましくは１０質量％以下、さらに好ましくは６質量％以下、特に好ましくは４質量％以下である。

　ところで、摩擦材組成物に用いる結合材の一例としてのノボラック型フェノール樹脂の硬化反応では、硬化促進剤としての例えばヘキサメチレンテトラミンが開環することで、ノボラック型フェノール樹脂中の水酸基と結合し硬化反応が開始される。しかしながら、この際、アルカリ金属イオンが存在すると、ノボラック型フェノール樹脂における水酸基中の水素イオンとイオン交換反応を起こし、ヘキサメチレンテトラミン（硬化促進剤）とノボラック型フェノール樹脂（熱硬化性樹脂）との結合を阻害（硬化阻害）すると考えられる。一方で、制動による摩擦材の摩滅破壊により、摩擦面にチタン酸塩に由来するアルカリ成分が溶出すると考えられる。

　従って、アルカリ金属イオン溶出率を上記上限値以下とすることで、加熱加圧成形時における熱硬化性樹脂の硬化阻害を防ぐことができ、その結果、高温高負荷時の耐クラック性をより一層向上させることができる。また、アルカリ金属イオン溶出率を上記下限値以上とすることで、本発明の摩擦材を制動後に長期間使用せずに放置してもローターの発錆を抑制することができる。すなわち、アルカリ金属イオン溶出率を上記範囲とすることで、摩擦材の耐クラック性とローターの発錆抑制とを両立することができる。

　なお、本明細書において、アルカリ金属イオン溶出率とは、８０℃の水中においてチタン酸塩等の測定サンプルから水中に溶出したアルカリ金属イオンの質量割合のことをいう。

　また、チタン酸塩においては、分散性のより一層の向上、結合材との密着性のより一層の向上を目的として、チタン酸塩の表面に表面処理剤からなる処理層が形成されていてもよい。

　表面処理剤としては、特に限定されないが、シランカップリング剤、チタンカップリング剤等が挙げられる。これらのなかでも、シランカップリング剤であることが好ましく、アミノ系シランカップリング剤、エポキシ系シランカップリング剤、又はアルキル系シランカップリング剤であることがより好ましい。上記表面処理剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。

　アミノ系シランカップリング剤としては、例えば、Ｎ－２－（アミノエチル）－３－アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ－２－（アミノエチル）－３－アミノプロピルトリメトキシシラン、３－アミノプロピルトリメトキシシラン、３－アミノプロピルトリエトキシシラン、３－エトキシシリル－Ｎ－（１，３－ジメチルブチリデン）プロピルアミン、Ｎ－フェニル－３－アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ－（ビニルベンジル）－２－アミノエチル－３－アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。

　エポキシ系シランカップリング剤としては、例えば、３－グリシジルオキシプロピル（ジメトキシ）メチルシラン、３－グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、ジエトキシ（３－グリシジルオキシプロピル）メチルシラン、トリエトキシ（３－グリシジルオキシプロピル）シラン、２－（３，４－エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン等が挙げられる。

　アルキル系シランカップリング剤としては、例えば、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、ｎ－プロピルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、ｎ－ヘキシルトリメトキシシラン、ｎ－ヘキシルリエトキシシラン、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン、ｎ－オクチルトリエトキシシラン、ｎ－デシルトリメトキシシラン等が挙げられる。

　チタン酸塩の表面に表面処理剤からなる処理層を形成する方法としては、公知の表面処理方法を使用することができる。表面処理剤からなる処理層を形成する方法としては、例えば、加水分解を促進する溶媒（例えば、水、アルコール又はこれらの混合溶媒）に表面処理剤を溶解して溶液として、その溶液をチタン酸塩に噴霧する湿式法等が挙げられる。

　表面処理剤を、上記チタン酸塩の表面へ処理する際の該表面処理剤の量は、特に限定されないが、湿式法の場合、例えば、チタン酸塩１００質量部に対して表面処理剤が０．１質量部～２０質量部となるように表面処理剤の溶液を噴霧すればよい。

　本発明で用いるチタン酸塩は、上記チタン酸塩を上記表面処理剤により処理して顆粒状にしたものも用いることもできる。顆粒状チタン酸塩の平均粒子径は、好ましくは１００μｍ以上であり、好ましくは２００μｍ以下である。

　チタン酸塩の含有量は、摩擦材組成物の合計量１００質量％に対して、好ましくは５質量％以上、より好ましくは８質量％以上、さらに好ましくは１０質量％以上であり、好ましくは３０質量％以下、より好ましくは２８質量％以下、さらに好ましくは２５質量％以下である。チタン酸塩の含有量を上記範囲とすることで、より一層摩耗粉塵を低減することができる。

　チタン酸塩のスチール系繊維に対する質量比（チタン酸塩／スチール系繊維）は、好ましくは０．１以上、より好ましくは０．６以上、さらに好ましくは０．７以上、特に好ましくは０．８以上であり、好ましくは３．０以下、より好ましくは２．５以下、さらに好ましくは１．５以下である。チタン酸塩のスチール系繊維に対する質量比を上記範囲とすることで、スチール系繊維の脱離をより一層抑制することができる。

　チタン酸塩の結合材に対する質量比（チタン酸塩／結合材）は、好ましくは０．４以上、より好ましくは０．６以上、さらに好ましくは１．５以上、特に好ましくは１．７以上であり、好ましくは８．０以下、より好ましくは５．０以下、さらに好ましくは３．０以下である。チタン酸塩の結合材に対する質量比を上記範囲とすることで、摩擦面に介在する炭化物の量を最適化し、スチール系繊維の脱離をより一層抑制することができる。

　（１－４．その他材料）
　本発明の摩擦材組成物には、上記の結合材、スチール系繊維、チタン酸塩の他に、必要に応じて、通常摩擦材組成物に用いられるその他材料（繊維基材、有機系摩擦調整材、無機系摩擦調整材、潤滑材、ｐＨ調整材、充填材など）を配合することができる。

　摩擦材組成物におけるその他材料の含有量は、摩擦材組成物の合計量１００質量％に対して、好ましくは２０質量％以上であり、好ましくは８０質量％以下である。

　（１－４－１．繊維基材）
　繊維基材は、摩擦材において補強性を示すものである。繊維基材としては、無機繊維、金属繊維、有機繊維、炭素系繊維などを挙げることができる。これらのうち１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

　摩擦材組成物にスチール系繊維を除く繊維基材を含有する場合、その含有量は、摩擦材組成物の合計量１００質量％に対して、好ましくは０．１質量％以上であり、好ましくは４０質量％以下、より好ましくは２０質量％以下、さらに好ましくは１０質量％以下である。

　無機繊維としては、ガラス繊維、ロックウール、セラミック繊維、生分解性セラミック繊維、生分解性鉱物繊維、生体溶解性繊維（ＳｉＯ_２－ＣａＯ－ＳｒＯ系繊維など）、ワラストナイト繊維、シリケート繊維、鉱物繊維などを挙げることができ、これらのなかでもロックウールが好ましい。

　金属繊維としては、アルミ、鉄、亜鉛、錫、チタン、ニッケル、マグネシウム、シリコン等の金属単体又は合金形態の繊維（スチール系繊維を除く）などの金属を主成分とするストレート形状又はカール形状の金属繊維を挙げることができる。

　有機繊維としては、芳香族ポリアミド（アラミド）繊維、フィブリル化アラミド繊維、アクリル繊維（アクリルニトリルを主原料とした単重合体または共重合体の繊維）、フィブリル化アクリル繊維、セルロース繊維、フィブリル化セルロース繊維、フェノール樹脂繊維等を挙げることができる。

　炭素系繊維としては、耐炎化繊維、ＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、活性炭繊維等の炭素系繊維等を挙げることができる。

　摩擦材に適度な吸水性が付与され、大気中の水分が摩擦材の内部に吸収されやすくなり、チタン酸塩のアルカリ成分が溶出しやすくなり、スチール系繊維の防錆効果を期待できることから、上記繊維基材は、アラミド繊維であることが好ましい。

　また、耐熱性をより一層高める観点からは、上記繊維基材は、ポリ－ｐ－フェニレンテレフタルアミド等に代表されるパラ型アラミド繊維であることが好ましい。

　また、摩擦材の成形性をより一層向上させ、フィラーの保持性をより一層向上させる観点から、上記繊維基材は、フィブリル化アラミド繊維（アラミドパルプともいう）であることが好ましい。

　フィブリル化アラミド繊維の比表面積は、好ましくは５ｍ^２／ｇ以上であり、好ましくは２５ｍ^２／ｇ以下、より好ましくは１５ｍ^２／ｇ以下である。フィブリル化アラミド繊維の繊維長は、好ましくは０．５ｍｍ以上であり、好ましくは１．２ｍｍ以下である。

　摩擦材組成物にフィブリル化アラミド繊維を含有する場合、その含有量は、摩擦材組成物の合計量１００質量％に対して、好ましくは１質量％以上、好ましくは１０質量％以下、より好ましくは８質量％以下、さらに好ましくは６質量％以下である。フィブリル化アラミド繊維の含有量が上記下限値以上であれば、耐クラック性および耐摩耗性がより良好となり、フィブリル化アラミド繊維の含有量が上記上限値以下であれば、フィブリル化アラミド繊維と他材料との偏在による耐クラック性および耐摩耗性の悪化を防ぐことができる。

　摩擦材組成物にロックウールを含有する場合、その含有量は、摩擦材組成物の合計量１００質量％に対して、好ましくは１質量％以上、好ましくは１０質量％以下、より好ましくは９質量％以下である。ロックウールの含有量が上記範囲内であれば、高負荷制動時に摩擦係数をより大きくすることができる。

　（１－４－２．有機系摩擦調整材）
　有機系摩擦調整材は、摩擦材の音振性能や耐摩耗性などをより一層向上させる目的で配合される摩擦調整材である。有機系摩擦調整材としては、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、シリコーンゴム等の未加硫又は加硫ゴム粉末；カシューダスト；ゴム被覆カシューダスト；メラミンダスト等を挙げることができる。これらのうち１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

　摩擦材組成物に有機系摩擦調整材を含有する場合、その含有量は、摩擦材組成物の合計量１００質量％に対して、好ましくは０．１質量％以上であり、好ましくは３０質量％以下、より好ましくは２０質量％以下、さらに好ましくは１０質量％以下、特に好ましくは６質量％以下である。

　（１－４－３．無機系摩擦調整材）
　無機系摩擦調整材は、摩擦材の耐熱性の悪化を避けるために、あるいは耐摩耗性を向上させるために、摩擦係数をより一層向上させる目的などで配合される摩擦調整材である。無機系摩擦調整材としては、研削材、金属粉、その他無機充填材等が挙げられる。

　研削材は、相手材であるローターの材質により研削材として作用して摩擦係数が向上するものを適宜選択することができ、相手材のモース硬度を基準に選択することができる。

　研削材としては、例えば、シリコンカーバイト（炭化ケイ素）、酸化チタン、αアルミナ、γアルミナ、シリカ（二酸化ケイ素）、マグネシア（酸化マグネシウム）、ジルコニア（酸化ジルコニウム）、ジルコン（ケイ酸ジルコニウム）、酸化クロム、酸化鉄（四酸化三鉄等）、クロマイト、石英、硫化鉄等が挙げられる。

　なお、研削材の粒子径が大きければ、高負荷制動時に摩擦係数を大きくすることができるが、軽負荷制動時の摩擦係数が安定しない。その一方で、研削材の粒子径が小さければ軽負荷制動時の摩擦係数が安定するが、摩擦係数が低くなるおそれがある。これらのことから、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してもよい。具体的には、平均粒子径０．５μｍ～１５μｍの研削材と平均粒子径２０μｍ～２００μｍの研削材を併用することが好ましい。また、平均粒子径の小さい研削材の平均粒子径の大きい研削材に対する質量比（平均粒子径の小さい研削材／平均粒子径の大きい研削材）は、摩耗粉塵をより一層低減する観点から、好ましくは０．１以上、より好ましくは２以上であり、好ましくは１０以下、より好ましくは８以下である。

　摩擦材組成物に研削材を含有する場合、その含有量は、摩擦材組成物の合計量１００質量％に対して、好ましくは０．１質量％以上、好ましくは３０質量％以下、より好ましくは１５質量％以下である。

　金属粉としては、アルミニウム、亜鉛、鉄、錫などの金属単体又は合金形態の粉末を挙げることができる。これらのうち１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

　その他無機充填材としては、バーミキュライト、クレー、マイカ、タルク、ドロマイト、クロマイト、ムライト、ケイ酸カルシウム等が挙げられる。これらのうち１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

　（１－４－４．潤滑材）
　潤滑材としては、固体潤滑材であることが好ましく、例えば、炭素系固体潤滑材、金属硫化物系固体潤滑材、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等を挙げることができ、これらのうち１種を単独で用いてもよく、２種以を組み合わせて用いてもよい。潤滑材は、好ましくは、炭素系固体潤滑材および金属硫化物系固体潤滑材よりなる群から選ばれる１種又は２種以上である。

　摩擦材組成物に潤滑材を含有する場合、その含有量は、摩擦材組成物の合計量１００質量％に対して、好ましくは０．１質量％以上、より好ましくは１質量％以上であり、好ましくは３０質量％以下、より好ましくは２０質量％以下である。

　上記炭素系固体潤滑材としては、合成又は天然黒鉛（グラファイト）、鱗片状黒鉛、リン酸塩被覆黒鉛、カーボンブラック、コークス、活性炭、弾性黒鉛化カーボン等を挙げることができ、熱伝導性をより一層高める観点から、好ましくは合成黒鉛、天然黒鉛である。炭素系固体潤滑材を含有する場合、その含有量は、摩擦材組成物の合計量１００質量％に対して、好ましくは０．１質量％以上、より好ましくは１質量％以上、さらに好ましくは２質量％以上であり、好ましくは１５質量％未満、より好ましくは１０質量％未満、さらに好ましくは８質量％以下である。炭素系固体潤滑材の含有量が上記下限値以上であれば、高温時の摩擦材摩耗がより良好となる傾向にあり、炭素系固体潤滑材の含有量が上記上限値以下であれば、摩擦係数の低下を抑制し易い傾向にある。

　硫黄系固体潤滑材としては、三硫化アンチモン、二硫化モリブデン、硫化スズ、硫化鉄、硫化亜鉛、硫化ビスマス、二硫化タングステン等を挙げることができ、人体への有害性が少ないという観点から、好ましくは硫化スズ、二硫化モリブデンである。硫黄系固体潤滑材を含有する場合、その含有量は、摩擦材組成物の合計量１００質量％に対して、好ましくは０．１質量％以上、より好ましくは１質量％以上、さらに好ましくは２質量％以上であり、好ましくは１５質量％未満、より好ましくは１０質量％未満、さらに好ましくは８質量％以下である。硫黄系固体潤滑材の含有量が上記下限値以上であれば、ローター摩耗をより抑制できる傾向にあり、硫黄系固体潤滑材の含有量が上記上限値以下であれば、摩擦係数の低下を抑制し易い傾向にある。

　（１－４－５．ｐＨ調整材）
　ｐＨ調整材としては、水酸化カルシウム（消石灰）、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、リン酸三ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸三カリウム、リン酸水素二カリウム等の無機塩基や、イミダゾール、ヒスチジン、ヘキサメチレンジアミン等の有機塩基等を挙げることができ、コストや吸湿性の観点から無機塩基が好ましい。これらのうち１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。ｐＨ調整材は、摩擦材と相手材（ローター）との錆固着を防止するために用いられることもある。

　摩擦材組成物にｐＨ調整材を含有する場合、その含有量は、摩擦材組成物の合計量１００質量％に対して、好ましくは０．１質量％以上、好ましくは８質量％以下である。

　（１－４－６．充填材）
　充填材としては、硫酸バリウム、炭酸カルシウムなどを挙げることができ、好ましくは硫酸バリウムである。これらのうち１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

　硫酸バリウムには、重晶石と呼ばれる鉱物を粉砕して脱鉄洗浄、水簸して得られる簸性硫酸バリウム（バライト粉）と、人工的に合成する沈降性硫酸バリウムがある。沈降性硫酸バリウムは合成時の条件により粒子の大きさを制御することができ、目的とする粗大粒子の含有量が少ない、微細な硫酸バリウムを製造することができる。硫酸バリウムとしては、不純物をより一層少なくし、硫酸バリウム粒子の粒度分布をより一層均一にする観点から、沈降性硫酸バリウムを用いることが好ましい。

　（１－５．摩擦材組成物の製造方法）
　本発明の摩擦材組成物は、（１）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）等の混合機で各成分を混合する方法；（２）所望する成分の造粒物を調製し、必要により他の成分をレーディゲミキサー、加圧ニーダー、アイリッヒミキサー等の混合機を用いて混合する方法等により製造することができる。

　本発明の摩擦材組成物の各成分の含有量は、所望する摩擦特性により適宜選択することができ、上記の製造方法により製造することができる。

　また、本発明の摩擦材組成物は、特定の構成成分を高い濃度で含むマスターバッチを作製し、このマスターバッチに熱硬化性樹脂等を添加し混合することにより調製してもよい。

　＜２．摩擦材及び摩擦部材＞
　本発明においては、上記摩擦材組成物を、常温（２０℃）にて仮成形し、得られた仮成形体を加熱加圧成形（成形圧力１０ＭＰａ～４０ＭＰａ、成形温度１５０℃～２００℃）し、必要に応じて、得られた成形体を加熱炉内で熱処理（１５０℃～２２０℃、１時間～１２時間保持）を施し、しかる後その成形体に機械加工、研磨加工を加えることにより、所定の形状を有する摩擦材を製造することができる。

　本発明の摩擦材は、該摩擦材を摩擦面となるように形成した摩擦部材として用いられる。摩擦材を用いて形成することができる摩擦部材としては、例えば、（１）摩擦材のみの構成、（２）裏金等の基材と、該基材の上に設けられ、摩擦面を与える本発明の摩擦材とを有する構成等が挙げられる。

　基材は、摩擦部材の機械的強度をより一層向上させるために用いるものであり、材質としては、金属又は繊維強化樹脂等を用いることができる。金属又は繊維強化樹脂としては、例えば、鉄、ステンレス、ガラス繊維強化樹脂、炭素繊維強化樹脂等が挙げられる。

　摩擦材には、通常、内部に微細な気孔が多数形成されており、高温時の分解生成物（ガスや液状物）の逃げ道となり摩擦特性の低下防止を図るとともに、摩擦材の剛性を下げ減衰性を向上させることで鳴きの発生を防止している。通常の摩擦材においては、気孔率が好ましくは５％～３０％、より好ましくは１０％～２５％になるように、材料の配合、成形条件を管理している。

　本発明の摩擦部材は、上記本発明の摩擦材組成物により構成されているので、銅成分を含有しない又は銅成分の含有量を少なくした場合においても、ＰＭ１０、ＰＭ２．５等の微細な摩耗粉塵の生成が少ない。そのため、本発明の摩擦部材は、各種車両や、産業機械等の制動装置を構成するディスクパッド、ブレーキライニング、クラッチフェーシング等のブレーキシステム全般に好適に用いることができ、特に回生協調ブレーキの摩擦部材として好適に用いることができる。

　以下、本発明について、具体的な実施例に基づいて、さらに詳細に説明する。

　本発明は、以下の実施例に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することができる。

　（実施例１～１３及び比較例１～２）
　＜摩擦部材の製造＞
　表１及び表２に記載の配合比率に従って各材料を配合し、アイリッヒミキサーを用いて３分間混合を行った。得られた混合物を、１５０℃に温めた加熱成形用金型のキャビティー部に投入し、その上にバックプレート（材質：鋼）を載せたまま、成形体の気孔率が１５％となるように１５ＭＰａ～４０ＭＰａの圧力で２４０秒間加圧した。得られた成形体を２１０℃に熱した恒温乾燥機に入れて２時間保持し、完全硬化を行うことにより、摩擦部材を得た。

　表１及び表２中の材料は以下のものを用い、粉体物性等は以下のように測定した。

　（結合材）
　フェノール樹脂：ヘキサメチレンテトラミン配合ノボラック型フェノール樹脂（ストレートフェノール樹脂）粉末

　（チタン酸塩１～３）
　粉体物性等を表３に示した。

　（チタン酸塩４）
　酸化チタン４０３．１ｇ、炭酸カリウム３７７．２ｇ、炭酸リチウム３．８ｇを振動ミルにて粉砕しながら１時間混合した。得られた粉砕混合粉５００ｇをルツボに充填し、電気炉にて大気雰囲気下、８５０℃で４時間焼成し、焼成物をハンマーミルにて解砕することで粉末を得た。

　得られた粉末１００ｇを脱イオン水４００ｇに分散させ、５分撹拌し、スラリーを調製した。これに９８％硫酸２３．５ｇを添加して１時間撹拌し、ｐＨ１２．９に調整した。ｐＨ調整後のスラリーの固形分を濾別し、８０℃の脱イオン水１３５ｇで水洗し、乾燥した。乾燥後、ルツボに充填し、電気炉にて大気雰囲気下で、８００℃で４時間焼成した。焼成物を２０メッシュの篩に通して目的とするチタン酸塩４を得た。

　得られたチタン酸塩４は、複数の凸部を有する粒子形状で、結晶構造がトンネル状のＫ_２．１０Ｔｉ_５．９０Ｌｉ_０．１０Ｏ_１２．９であることを確認した。粉体物性等を表３に示した。

　（スチール系繊維）
　スチール繊維１：カール状繊維、平均繊維長（カット長）１．５ｍｍ、平均繊維径５０μｍ、商品名「カットウールＢＳ－１Ｖ」、ボンスター販売社製
　スチール繊維２：ストレート繊維、平均繊維長（カット長）３ｍｍ、平均繊維径６０μｍ、商品名「ＫＣメタルファイバー」、虹枝社製

　（その他材料）
　アラミド繊維：フィブリル化したパラ型アラミド繊維（アラミドパルプ）、繊維長０．８９ｍｍ、比表面積９．８ｍ^２／ｇ
　硫酸バリウム：簸性硫酸バリウム粉末、平均粒子径２４μｍ
　マイカ：天然マイカ粉末、平均粒子径１８０μｍ
　ジルコン：珪酸ジルコニウム粉末、平均粒子径１．５μｍ
　アルミナ：αアルミナ粉末、平均粒子径５７μｍ
　硫化スズ：硫化スズ（ＩＩ）粉末、平均粒子径７μｍ
　黒鉛：合成黒鉛粉末、平均粒子径７３０μｍ

　［チタン酸塩の粒子形状］
　電界放出型走査電子顕微鏡（日立ハイテクノロージス社製、品番「Ｓ－４８００」）により確認した。

　［スチール系繊維の形状、平均繊維長、及び平均繊維径］
　デジタルマイクロスコープ（キーエンス社製、「ＶＨＸ－１０００」）を用いて形状を観測し、平均繊維長及び平均繊維径は、それぞれ３０個の平均値とした。

　［平均粒子径］
　レーザー回折式粒度分布測定装置（島津製作所社製、品番「ＳＡＬＤ－２１００」）により測定し、得られた粒度分布における体積基準累積５０％時の粒子径を平均粒子径とした。なお、黒鉛の平均粒子径は、デジタルマイクロスコープ（キーエンス社製、「ＶＨＸ－１０００」）により観測し３０個の平均値とし、硫化スズの平均粒子径は電界放出型走査電子顕微鏡（日立ハイテクノロージス社製、品番「Ｓ－４８００」）により観測し２００個の平均値とした。

　［比表面積］
　自動比表面積測定装置（ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製、品番「ＴｒｉＳｔａｒＩＩ３０２０」）により測定した。

　［アルカリ金属イオン溶出率］
　サンプルの質量（Ｘ）ｇを測定し、次いでサンプルを超純水に加えて１質量％のスラリーを調製し、８０℃で４時間撹拌後、ポアサイズ０．２μｍのメンブレンフィルターで固形分を除去し、抽出液を得た。得られた抽出液のアルカリ金属イオンの質量（Ｙ）ｇをイオンクロマトグラフ（ダイオネクス社製、品番「ＩＣＳ－１１００」）にて測定した。次いで、上記質量（Ｘ）ｇ及び（Ｙ）ｇの値を用い、式［（Ｙ）／（Ｘ）］×１００に基づいて、アルカリ金属イオン溶出率（質量％）を算出した。

　＜摩擦部材の評価＞
　上記で作製した摩擦部材のロックウェル硬度および摩耗粉塵量は以下のように評価した。

　（ロックウェル硬度）
　摩擦部材の表面のロックウェル硬度をＪＩＳ　Ｄ４４２１の方法に従い測定した。硬さのスケールはＳスケールを用いた。

　（摩耗粉塵量、摩耗量、及び摩擦係数の測定方法）
　上記で作製した摩擦部材について、摩擦部材の表面を１．０ｍｍ研磨し、スケールダイナモ試験用の摩擦部材に加工した。その摩擦部材とローター（ＡＳＴＭ規格におけるＡ型に属する鋳鉄ローター）を用いて６５ｋｍ／ｈ、３．５ｍ／ｓ^２、５００回の制動条件で摺合せを実施し、スケールダイナモに摩耗粉集塵装置を繋げた。摩耗粉塵捕集装置には、東京ダイレック社製、ＭＣＩサンプラー（ＰＭ１０－２．５及びＰＭ２．５を捕集するフィルター設置）と、ＴＳＩ社製、ＣＰＣ３７７２（ＰＮ計測器）を取り付けた。予め上記条件で摺合せを実施した摩擦部材とローターを用いて、表４の摩擦条件にて摩耗粉塵計測試験を実施し、粒子状物の質量（質量及び個数）、摩擦材摩耗量、ローター摩耗量、及び平均摩擦係数を計測した。フィルターで捕集した粒子状物質の質量（ＰＭ１０－２．５及びＰＭ２．５）、ＰＮ（粒子個数）を計測した。摩擦材摩耗量、ローター摩耗量、平均摩擦係数も計測した。試験は２回実施し、その平均値を測定結果とした。

　結果を下記の表５および表６に示す。

　表５及び表６より、結合材、スチール系繊維、及びチタン酸塩を含有し、スチール系繊維の含有量が、１０質量％以上、３０質量％未満である、摩擦材組成物を用いた実施例１～１３では、摩擦特性に優れ、しかもＰＭ１０、ＰＭ２．５等の微細な摩耗粉塵の発生量を低減できていることがわかる。一方、チタン酸塩を含有しない摩擦材組成物を用いた比較例１や、スチール系繊維の含有量が３０質量％以上（１４体積％以上）の摩擦材組成物を用いた比較例２では、摩耗粉塵の発生量を十分に低減できていないことがわかる。固体潤滑材の総量が実施例１～実施例１１と同量で黒鉛の配合割合を増やした実施例１２は微細な摩耗粉塵の発生量は低減できているものの摩擦係数が低下していることがわかる。なお、表５及び表６における摩耗粉塵の減少率はスチール系繊維の配合量が同量の比較例１を基準にして算出している。

　（ローターの発錆量の測定方法）
　また、上記で作製した摩擦部材について、摩擦部材の表面を１．０ｍｍ研磨し、スケールダイナモ試験用の摩擦部材に加工した。その摩擦部材とローター（ＡＳＴＭ規格におけるＡ型に属する鋳鉄ローター）を用いて６５ｋｍ／ｈ、３．５ｍ／ｓ^２、４００回の制動条件で摩擦試験を実施したローターを、３５ｍｍ×４０ｍｍの大きさにカットして測定サンプルとした。測定サンプルの非摩擦面をアルミテープでマスキングして、硫酸カリウム飽和水溶液で温度３５℃、相対湿度９５％に調整したデシケータ内に１４日間放置した。放置後の測定サンプルを観察したところ、マスキングしていない部分が発錆により厚みが増加していることを確認した。また、放置から１日経過、２日経過、１４日経過した時点のローター厚みをマイクロメータで測定し、それぞれ試験前のローター厚みとの差を増加量とした。結果を下記の表７に示す。

　表７の実施例４と比較例１の対比から、ロースチール材はトランスファーフィルムが形成されにくいにも関わらず、チタン酸塩を配合することでローターの発錆が抑制されていることがわかる。

Claims

　銅成分の含有量が銅元素として０．５質量％未満の摩擦材組成物であって、
　結合材、スチール系繊維、及びチタン酸塩を含有し、
　前記スチール系繊維の含有量が、前記摩擦材組成物の合計量１００質量％に対して、１０質量％以上、３０質量％未満である、摩擦材組成物。
　前記チタン酸塩の含有量が、前記摩擦材組成物の合計量１００質量％に対して、５質量％以上、３０質量％以下である、請求項１に記載の摩擦材組成物。
　前記チタン酸塩の前記スチール系繊維に対する質量比（チタン酸塩／スチール系繊維）が、０．１以上、３．０以下である、請求項１または請求項２に記載の摩擦材組成物。
　前記チタン酸塩の前記結合材に対する質量比（チタン酸塩／結合材）が、０．４以上、８．０以下である、請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の摩擦材組成物。
　前記チタン酸塩が、トンネル状結晶構造のチタン酸塩および層状結晶構造のチタン酸塩のうち少なくとも一方である、請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の摩擦材組成物。
　前記チタン酸塩が、Ａ_ｘＭ_ｙＴｉ_{（２－ｙ）}Ｏ_４〔式中、ＡはＬｉを除くアルカリ金属の１種又は２種以上、ＭはＬｉ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｍｎより選ばれる１種又は２種以上、ｘは０．５～１．０、ｙは０．２５～１．０の数〕、Ａ_{０．１～０．８}Ｌｉ_{０．２～０．４}Ｔｉ_{１．６～１．８}Ｏ_{３．６５～３．９５}〔式中、ＡはＬｉを除くアルカリ金属の１種又は２種以上〕、Ａ_{０．２～０．８}Ｍｇ_{０．３～０．５}Ｔｉ_{１．５～１．７}Ｏ_{３．７～３．９５}〔式中、ＡはＬｉを除くアルカリ金属の１種又は２種以上〕、Ａ_{０．５～０．７}Ｌｉ_{（０．２７－ｘ）}Ｍ_ｙＴｉ_{（１．７３－ｚ）}Ｏ_{３．８５～３．９５}〔式中、ＡはＬｉを除くアルカリ金属の１種又は２種以上、ＭはＭｇ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｍｎより選ばれる１種又は２種以上（但し、２種以上の場合は異なる価数のイオンの組み合わせは除く）、ｘとｚは、Ｍが２価金属のとき、ｘ＝２ｙ／３、ｚ＝ｙ／３、Ｍが３価金属のとき、ｘ＝ｙ／３、ｚ＝２ｙ／３、ｙは０．００４≦ｙ≦０．４〕、Ａ_２Ｔｉ_ｎＯ_{（２ｎ＋１）}〔式中、ＡはＬｉを除くアルカリ金属の１種又は２種以上、ｎは２～１１の数〕、及びＡ_{（２＋ｙ）}Ｔｉ_{（６－ｘ）}Ｍ_ｘＯ_{（１３＋ｙ／２－（４－ｚ）ｘ／２）}〔式中、ＡはＬｉを除くアルカリ金属の１種又は２種以上、ＭはＬｉ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｍｎより選ばれる１種又は２種以上、ｚは元素Ｍの価数で１～３の整数、ｘは０．０５≦ｘ≦０．５、ｙは０≦ｙ≦（４－ｚ）ｘ〕よりなる群から選ばれる少なくとも１種である、請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の摩擦材組成物。
　前記チタン酸塩のアルカリ金属イオン溶出率が、０．０１質量％以上、１５質量％以下である、請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の摩擦材組成物。
　前記チタン酸塩が、球状粒子、柱状粒子、板状粒子、ブロック粒子、複数の凸部形状を有する粒子、及び不定形状粒子よりなる群から選ばれる少なくとも１種の非繊維状粒子である、請求項１～請求項７のいずれか一項に記載の摩擦材組成物。
　前記チタン酸塩の平均粒子径が、０．１μｍ以上、２００μｍ以下である、請求項１～請求項８のいずれか一項に記載の摩擦材組成物。
　前記スチール系繊維の平均繊維長が、０．１ｍｍ以上、５ｍｍ以下である、請求項１～請求項９のいずれか一項に記載の摩擦材組成物。
　前記スチール系繊維が、カール状繊維である、請求項１～請求項１０のいずれか一項に記載の摩擦材組成物。
　炭素系固体潤滑材の含有量が、前記摩擦材組成物の合計量１００質量％に対して、１０質量％未満である、請求項１～請求項１１のいずれか一項に記載の摩擦材組成物。
　請求項１～請求項１２のいずれか一項に記載の摩擦材組成物の成形体である、摩擦材。
　請求項１３に記載の摩擦材を備える、摩擦部材。