摩擦材
【課題】 特に大型車においてブレーキの効き（定積常用効力）が高く、かつＭＥ現象（空車ＭＥ効力）を低減するバランスのとれた摩擦材を提供することを課題とする。
【解決手段】 繊維基材、結合材、充填材を含有する摩擦材において、該充填材として少なくとも硫化亜鉛（ＺｎＳ）を０．０５体積％以上０．４５体積％未満含有することを特徴とする摩擦材。さらにカシューダストは１３体積％以上２４体積％未満含有することが好ましい。
【解決手段】 繊維基材、結合材、充填材を含有する摩擦材において、該充填材として少なくとも硫化亜鉛（ＺｎＳ）を０．０５体積％以上０．４５体積％未満含有することを特徴とする摩擦材。さらにカシューダストは１３体積％以上２４体積％未満含有することが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維基材と、結合材と、充填材とを含有する摩擦材に関し、特に所謂カックンブレーキ現象の発生を防止でき、バス、トラック等の大型車用摩擦材として好適な摩擦材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、特にバス、トラック等の大型車において急激にブレーキの効きが上昇し、車体がカックンと大きく揺れて急停止するという所謂カックンブレーキ現象が発生する問題が生じている。また同時に、自動車の性能向上からブレーキの効きレベルを今まで以上に上げることに対する要求も高まっており、カックンブレーキ現象すなわちＭＥ（Ｍｏｒｎｉｎｇ Ｅｆｆｅｃｔ）現象が発生せず、かつブレーキの効きレベルが良いバランスのとれた摩擦材の開発が望まれている。
【０００３】
弊社の出願でもある特許文献１には、高硬度で粒径の小さい無機充填材を一定量添加し、好ましくはガラス繊維のチョップドストランドを通常より少量添加することにより、ブレーキの効きレベルが高く、しかもカックンブレーキ現象が発生しないという摩擦材が開示されているが、更なるブレーキの効きレベル、及びコストダウンを求められている現状がある。
特許文献２には平均粒径５μｍ以下のＺｎＳを０．５〜１５体積％含有する摩擦材が記載されている。しかしこれでは、カックンブレーキ現象の抑制が不充分であり、ブレーキ効きとのバランスがとれない恐れがある。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３０９６４１公報
【特許文献２】特開２００１−１１４３０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、特に大型車においてブレーキの効き（定積常用効力）が高く、かつＭＥ現象（空車ＭＥ効力）を低減するバランスのとれた摩擦材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】
【０００６】
本発明者は上記目的を達成するため鋭意検討したところ、少量ではカックンブレーキ現象（ＭＥ）防止の効果なしとされていた硫化亜鉛（ＺｎＳ）を従来考えられていた含有量より少量含有させることが、むしろブレーキの効きとのバランスをトータルで考えた場合、効果的であることを見出し、本発明をなすに至った。
これには詳細は不明であるが、ＭＥに影響を及ぼすと言われる対面（ローター）の鏡面化が影響していると思われる。即ち硫化亜鉛が多いと新品時のドラム面（Ｒｚ＝１０〜１５μｍ）が制動の繰り返しにより少しずつ鏡面化（たとえばＲｚ＝４μｍ以下）していく事となり結果としてＭＥ現象が発生するのに対し、硫化亜鉛が少量の場合、硫化亜鉛の影響より他の因子の影響が大きくなり、適度なローター面粗さが確保されると考えられるからである。
【０００７】
即ち、本発明は下記の摩擦材を提供する。
（１）繊維基材、結合材、充填材を含有する摩擦材において、該充填材として少なくとも硫化亜鉛（ＺｎＳ）を０．０５体積％以上０．４５体積％未満含有することを特徴とする摩擦材。
（２）該充填材としてさらにカシューダストを１３体積％以上２４体積％未満含有する請求項１記載の摩擦材。
（３）繊維基材、結合材、充填材を含有する摩擦材において、該充填材として少なくとも該硫化亜鉛（ＺｎＳ）を０．１体積％以上０．３体積％未満含有し、かつ該カシューダストを１５体積％以上２３体積％未満含有することを特徴とする摩擦材。
（４）該硫化亜鉛（ＺｎＳ）は表面処理されたものである（１）〜（３）記載の摩擦材。
（５）該硫化亜鉛（ＺｎＳ）の平均粒径は１μｍ以下である（１）〜（４）記載の摩擦材。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の摩擦材は特に大型車において、ブレーキの効きが高く、かつＭＥ現象が発生しないバランスのとれた良好な結果を与えるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、繊維基材、結合材、充填材を含有する摩擦材において、該充填材として少なくとも硫化亜鉛（ＺｎＳ）を０．０５体積％以上０．４５体積％未満含有することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明に使用される硫化亜鉛（ＺｎＳ）は、通常品である粉砕して粒度を整えたもの（表面未処理品）でもよいが、摩擦材原料内での分散性を考えると、通常品に対しさらに表面処理を施した硫化亜鉛を使用することが好ましい。表面処理の方法としては、シランカップリング剤処理、フェノール樹脂処理、トリエタノールアミン処理、さらにこれにシクロナイズ化処理等を加えたものがあるが、分散性能面、コスト面から考えてトリエタノールアミン処理が好ましい。表面処理剤は、硫化亜鉛（ＺｎＳ）に対し０．１〜１０質量％、特に１〜５質量％の使用量とすることが好ましい。
この硫化亜鉛の平均粒径は５μｍ以下、好ましくは１μｍ以下、より好ましくは０．５μｍ以下である。平均粒径が大き過ぎるとブレーキの効きが不充分となる場合がある。
またその摩擦材組成物全量に対する添加量は０．０５体積％以上０．４５体積％未満、好ましくは０．１体積％以上０．４２体積％未満、より好ましくは０．１体積％以上０．３体積％未満である。これより多いと、ＭＥ現象の抑制が不充分となる。
【００１１】
さらに本発明では常用制動時の効力バランスをとるため、カシューダストを用いる。カシューダストはその含有タール分によりさまざまな種類があるが、一般的に摩擦材に使用されるものであれば特に問題ない。但しブレーキの効きに関係する為、常温アセトン抽出法においてタール分が３〜９質量％、粒径が１２０〜３００μｍであるのカシューダストを用いることが好ましい。
なおここで言う常温アセトン抽出法は具体的には次のように求めたものである。すなわち、粉末試料２ｇを精秤し（Ｗ０)、これを円筒ロ紙に入れソックスレーアセトン抽出試験装置の抽出管にセットし、アセトン１００ｍｌ中で２時間還流下で抽出を行う。抽出後、ソックスレーフラスコに抽出されたタール分を１０５℃で１時間乾燥処置を行い、その重量（Ｗ1)を精秤する。アセトン抽出率Ｒは次式により計算される。
Ｒ（％）＝（Ｗ１ ／ Ｗ０）×１００
カシューダストは摩擦材組成物全量に対し１３体積％以上２４体積％未満、好ましくは１５体積％以上２３体積％未満、より好ましくは１６体積％以上１９体積％未満用いる。これより多いと常用制動時におけるブレーキの効きが高くなりすぎる恐れがあり、また少ないとブレーキとしての効きが不充分となる場合がある。
【００１２】
その他充填材としては摩擦材に通常用いられる充填材が使用出来る。充填材は有機充填材と無機充填材に分けられる。有機充填材として、たとえばタイヤリク、アクリルゴムダスト、メラミンダスト等が挙げられる。これらは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出来る。一方無機充填材としては、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、バーミキュライト、黒鉛、四三酸化鉄、硫化鉄、コークス、マイカ等の他、青銅、銅、錫、亜鉛、アルミニウム等の金属粉が挙げられる。これらは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出来る。これらの充填材の添加量は、摩擦材組成物全量に対して好ましくは２０〜８０体積％、より好ましくは３０〜６０体積％である。
【００１３】
繊維基材としては摩擦材に通常用いられる繊維基材が挙げられる。たとえばスチール、ステンレス、銅、真鍮、青銅、アルミニウム等の金属繊維；チタン酸カリウム繊維、ガラス繊維、ロックウール、ウォラストナイト等の無機繊維；アラミド繊維、炭素繊維、ポリイミド繊維、セルロース繊維、アクリル繊維等の有機繊維；等である。これらは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出来る。繊維基材全体の添加量は、摩擦材組成物全量に対して好ましくは５〜５０体積％、より好ましくは１０〜４０体積％である。これらは本発明の効果を維持できる範囲で、適宜添加することができる。
【００１４】
結合材としては摩擦材に通常用いられるものを使用することができる。たとえば、フェノール樹脂、アクリルゴム変性フェノール樹脂、ＮＢＲゴム変性フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ＮＢＲ、アクリルゴム（未加硫品）等が挙げられる。これらは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出来る。この結合材の添加量は摩擦材組成物全量に対して好ましくは１０〜３０体積％、より好ましくは１５〜３０体積％である。
【００１５】
本発明の摩擦材の製造方法は、上記成分をレディゲミキサー、アイリッヒミキサー等の混合機を用いて均一に混合して成形金型内で予備成形し、この予備成形物を成形温度１３０〜１８０℃、成形圧力１５〜４９ＭＰａで、３〜１０分成形するものである。
次に、得られた成形品を１５０〜２５０℃の温度で２〜１０時間熱処理（後硬化）した後、必要に応じて塗装、焼き付け、研磨処理を施して完成品が得られる。
なお自動車等のディスクパッドを製造する場合には、予め洗浄、表面処理、接着剤を塗布した鉄またはアルミ製プレート上に予備成形物を載せ、この状態で成形用金型で成形、熱処理、塗装、焼き付け、研磨することにより製造することができる。
【００１６】
本発明の摩擦材は、特に大型トラック、バス用として好適なものであるが、自動車、鉄道車両、各種産業機械等の制動用ブレーキにも用いることが出来る。
【実施例】
【００１７】
以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
【００１８】
実施例及び比較例において、硫化亜鉛（ＺｎＳ）としてＳＡＣＨＴＬＥＢＥＮ社のトリエタノールアミン表面処理品、粒径０．４μｍのものを使用した。またカシューダストはカシュー社製のタール分７質量％、粒径１５０μｍのものを使用した。なお平均粒径はレーザー回折粒度分布法により測定した５０％粒径の数値を用いている。
【００１９】
表１に示す組成の摩擦材組成物をレディゲミキサーにて５分間混合し、加圧型内で１０ＭＰａにて２０秒加圧して予備成形をした。この予備成形品を成形温度１５０℃、成形圧力４０ＭＰａの条件下で６分間成形した後、２００℃で５時間熱処理（後硬化）を行ない、摩擦材を作成した。
得られた摩擦材について、定積常用効力、空車ＭＥ効力を評価した。結果を表１に、評価基準を表２に示す。
【００２０】
表１
【００２１】
表２
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維基材と、結合材と、充填材とを含有する摩擦材に関し、特に所謂カックンブレーキ現象の発生を防止でき、バス、トラック等の大型車用摩擦材として好適な摩擦材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、特にバス、トラック等の大型車において急激にブレーキの効きが上昇し、車体がカックンと大きく揺れて急停止するという所謂カックンブレーキ現象が発生する問題が生じている。また同時に、自動車の性能向上からブレーキの効きレベルを今まで以上に上げることに対する要求も高まっており、カックンブレーキ現象すなわちＭＥ（Ｍｏｒｎｉｎｇ Ｅｆｆｅｃｔ）現象が発生せず、かつブレーキの効きレベルが良いバランスのとれた摩擦材の開発が望まれている。
【０００３】
弊社の出願でもある特許文献１には、高硬度で粒径の小さい無機充填材を一定量添加し、好ましくはガラス繊維のチョップドストランドを通常より少量添加することにより、ブレーキの効きレベルが高く、しかもカックンブレーキ現象が発生しないという摩擦材が開示されているが、更なるブレーキの効きレベル、及びコストダウンを求められている現状がある。
特許文献２には平均粒径５μｍ以下のＺｎＳを０．５〜１５体積％含有する摩擦材が記載されている。しかしこれでは、カックンブレーキ現象の抑制が不充分であり、ブレーキ効きとのバランスがとれない恐れがある。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３０９６４１公報
【特許文献２】特開２００１−１１４３０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、特に大型車においてブレーキの効き（定積常用効力）が高く、かつＭＥ現象（空車ＭＥ効力）を低減するバランスのとれた摩擦材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】
【０００６】
本発明者は上記目的を達成するため鋭意検討したところ、少量ではカックンブレーキ現象（ＭＥ）防止の効果なしとされていた硫化亜鉛（ＺｎＳ）を従来考えられていた含有量より少量含有させることが、むしろブレーキの効きとのバランスをトータルで考えた場合、効果的であることを見出し、本発明をなすに至った。
これには詳細は不明であるが、ＭＥに影響を及ぼすと言われる対面（ローター）の鏡面化が影響していると思われる。即ち硫化亜鉛が多いと新品時のドラム面（Ｒｚ＝１０〜１５μｍ）が制動の繰り返しにより少しずつ鏡面化（たとえばＲｚ＝４μｍ以下）していく事となり結果としてＭＥ現象が発生するのに対し、硫化亜鉛が少量の場合、硫化亜鉛の影響より他の因子の影響が大きくなり、適度なローター面粗さが確保されると考えられるからである。
【０００７】
即ち、本発明は下記の摩擦材を提供する。
（１）繊維基材、結合材、充填材を含有する摩擦材において、該充填材として少なくとも硫化亜鉛（ＺｎＳ）を０．０５体積％以上０．４５体積％未満含有することを特徴とする摩擦材。
（２）該充填材としてさらにカシューダストを１３体積％以上２４体積％未満含有する請求項１記載の摩擦材。
（３）繊維基材、結合材、充填材を含有する摩擦材において、該充填材として少なくとも該硫化亜鉛（ＺｎＳ）を０．１体積％以上０．３体積％未満含有し、かつ該カシューダストを１５体積％以上２３体積％未満含有することを特徴とする摩擦材。
（４）該硫化亜鉛（ＺｎＳ）は表面処理されたものである（１）〜（３）記載の摩擦材。
（５）該硫化亜鉛（ＺｎＳ）の平均粒径は１μｍ以下である（１）〜（４）記載の摩擦材。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の摩擦材は特に大型車において、ブレーキの効きが高く、かつＭＥ現象が発生しないバランスのとれた良好な結果を与えるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、繊維基材、結合材、充填材を含有する摩擦材において、該充填材として少なくとも硫化亜鉛（ＺｎＳ）を０．０５体積％以上０．４５体積％未満含有することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明に使用される硫化亜鉛（ＺｎＳ）は、通常品である粉砕して粒度を整えたもの（表面未処理品）でもよいが、摩擦材原料内での分散性を考えると、通常品に対しさらに表面処理を施した硫化亜鉛を使用することが好ましい。表面処理の方法としては、シランカップリング剤処理、フェノール樹脂処理、トリエタノールアミン処理、さらにこれにシクロナイズ化処理等を加えたものがあるが、分散性能面、コスト面から考えてトリエタノールアミン処理が好ましい。表面処理剤は、硫化亜鉛（ＺｎＳ）に対し０．１〜１０質量％、特に１〜５質量％の使用量とすることが好ましい。
この硫化亜鉛の平均粒径は５μｍ以下、好ましくは１μｍ以下、より好ましくは０．５μｍ以下である。平均粒径が大き過ぎるとブレーキの効きが不充分となる場合がある。
またその摩擦材組成物全量に対する添加量は０．０５体積％以上０．４５体積％未満、好ましくは０．１体積％以上０．４２体積％未満、より好ましくは０．１体積％以上０．３体積％未満である。これより多いと、ＭＥ現象の抑制が不充分となる。
【００１１】
さらに本発明では常用制動時の効力バランスをとるため、カシューダストを用いる。カシューダストはその含有タール分によりさまざまな種類があるが、一般的に摩擦材に使用されるものであれば特に問題ない。但しブレーキの効きに関係する為、常温アセトン抽出法においてタール分が３〜９質量％、粒径が１２０〜３００μｍであるのカシューダストを用いることが好ましい。
なおここで言う常温アセトン抽出法は具体的には次のように求めたものである。すなわち、粉末試料２ｇを精秤し（Ｗ０)、これを円筒ロ紙に入れソックスレーアセトン抽出試験装置の抽出管にセットし、アセトン１００ｍｌ中で２時間還流下で抽出を行う。抽出後、ソックスレーフラスコに抽出されたタール分を１０５℃で１時間乾燥処置を行い、その重量（Ｗ1)を精秤する。アセトン抽出率Ｒは次式により計算される。
Ｒ（％）＝（Ｗ１ ／ Ｗ０）×１００
カシューダストは摩擦材組成物全量に対し１３体積％以上２４体積％未満、好ましくは１５体積％以上２３体積％未満、より好ましくは１６体積％以上１９体積％未満用いる。これより多いと常用制動時におけるブレーキの効きが高くなりすぎる恐れがあり、また少ないとブレーキとしての効きが不充分となる場合がある。
【００１２】
その他充填材としては摩擦材に通常用いられる充填材が使用出来る。充填材は有機充填材と無機充填材に分けられる。有機充填材として、たとえばタイヤリク、アクリルゴムダスト、メラミンダスト等が挙げられる。これらは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出来る。一方無機充填材としては、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、バーミキュライト、黒鉛、四三酸化鉄、硫化鉄、コークス、マイカ等の他、青銅、銅、錫、亜鉛、アルミニウム等の金属粉が挙げられる。これらは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出来る。これらの充填材の添加量は、摩擦材組成物全量に対して好ましくは２０〜８０体積％、より好ましくは３０〜６０体積％である。
【００１３】
繊維基材としては摩擦材に通常用いられる繊維基材が挙げられる。たとえばスチール、ステンレス、銅、真鍮、青銅、アルミニウム等の金属繊維；チタン酸カリウム繊維、ガラス繊維、ロックウール、ウォラストナイト等の無機繊維；アラミド繊維、炭素繊維、ポリイミド繊維、セルロース繊維、アクリル繊維等の有機繊維；等である。これらは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出来る。繊維基材全体の添加量は、摩擦材組成物全量に対して好ましくは５〜５０体積％、より好ましくは１０〜４０体積％である。これらは本発明の効果を維持できる範囲で、適宜添加することができる。
【００１４】
結合材としては摩擦材に通常用いられるものを使用することができる。たとえば、フェノール樹脂、アクリルゴム変性フェノール樹脂、ＮＢＲゴム変性フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ＮＢＲ、アクリルゴム（未加硫品）等が挙げられる。これらは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出来る。この結合材の添加量は摩擦材組成物全量に対して好ましくは１０〜３０体積％、より好ましくは１５〜３０体積％である。
【００１５】
本発明の摩擦材の製造方法は、上記成分をレディゲミキサー、アイリッヒミキサー等の混合機を用いて均一に混合して成形金型内で予備成形し、この予備成形物を成形温度１３０〜１８０℃、成形圧力１５〜４９ＭＰａで、３〜１０分成形するものである。
次に、得られた成形品を１５０〜２５０℃の温度で２〜１０時間熱処理（後硬化）した後、必要に応じて塗装、焼き付け、研磨処理を施して完成品が得られる。
なお自動車等のディスクパッドを製造する場合には、予め洗浄、表面処理、接着剤を塗布した鉄またはアルミ製プレート上に予備成形物を載せ、この状態で成形用金型で成形、熱処理、塗装、焼き付け、研磨することにより製造することができる。
【００１６】
本発明の摩擦材は、特に大型トラック、バス用として好適なものであるが、自動車、鉄道車両、各種産業機械等の制動用ブレーキにも用いることが出来る。
【実施例】
【００１７】
以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
【００１８】
実施例及び比較例において、硫化亜鉛（ＺｎＳ）としてＳＡＣＨＴＬＥＢＥＮ社のトリエタノールアミン表面処理品、粒径０．４μｍのものを使用した。またカシューダストはカシュー社製のタール分７質量％、粒径１５０μｍのものを使用した。なお平均粒径はレーザー回折粒度分布法により測定した５０％粒径の数値を用いている。
【００１９】
表１に示す組成の摩擦材組成物をレディゲミキサーにて５分間混合し、加圧型内で１０ＭＰａにて２０秒加圧して予備成形をした。この予備成形品を成形温度１５０℃、成形圧力４０ＭＰａの条件下で６分間成形した後、２００℃で５時間熱処理（後硬化）を行ない、摩擦材を作成した。
得られた摩擦材について、定積常用効力、空車ＭＥ効力を評価した。結果を表１に、評価基準を表２に示す。
【００２０】
表１
【００２１】
表２
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維基材、結合材、充填材を含有する摩擦材において、該充填材として少なくとも硫化亜鉛（ＺｎＳ）を０．０５体積％以上０．４５体積％未満含有することを特徴とする摩擦材。
【請求項２】
該充填材としてさらにカシューダストを１３体積％以上２４体積％未満含有する請求項１記載の摩擦材。
【請求項３】
繊維基材、結合材、充填材を含有する摩擦材において、該充填材として少なくとも該硫化亜鉛（ＺｎＳ）を０．１体積％以上０．３体積％未満含有し、かつ該カシューダストを１５体積％以上２３体積％未満含有することを特徴とする摩擦材。
【請求項４】
該硫化亜鉛（ＺｎＳ）は表面処理されたものである請求項１〜３記載の摩擦材。
【請求項５】
該硫化亜鉛（ＺｎＳ）の平均粒径は１μｍ以下である請求項１〜４記載の摩擦材。
【請求項１】
繊維基材、結合材、充填材を含有する摩擦材において、該充填材として少なくとも硫化亜鉛（ＺｎＳ）を０．０５体積％以上０．４５体積％未満含有することを特徴とする摩擦材。
【請求項２】
該充填材としてさらにカシューダストを１３体積％以上２４体積％未満含有する請求項１記載の摩擦材。
【請求項３】
繊維基材、結合材、充填材を含有する摩擦材において、該充填材として少なくとも該硫化亜鉛（ＺｎＳ）を０．１体積％以上０．３体積％未満含有し、かつ該カシューダストを１５体積％以上２３体積％未満含有することを特徴とする摩擦材。
【請求項４】
該硫化亜鉛（ＺｎＳ）は表面処理されたものである請求項１〜３記載の摩擦材。
【請求項５】
該硫化亜鉛（ＺｎＳ）の平均粒径は１μｍ以下である請求項１〜４記載の摩擦材。
【公開番号】特開２００６−２５７１１３（Ｐ２００６−２５７１１３Ａ）
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−７２３３６（Ｐ２００５−７２３３６）
【出願日】平成１７年３月１５日（２００５．３．１５）
【出願人】（０００００４３７４）日清紡績株式会社 (370)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月１５日（２００５．３．１５）
【出願人】（０００００４３７４）日清紡績株式会社 (370)
【Ｆターム（参考）】
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