JP2007197533A - 摩擦材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】繊維基材と充填材を結合剤によって結着させた摩擦材であって、充填材として、非ウィスカー状チタン酸アルカリ金属塩と非ウィスカー状チタン酸アルカリ金属・アルカリ土類金属塩の少なくとも一つのチタン酸化合物塩と、平均粒径0.4〜4μmのFe2O3とを含んでいる。
【選択図】 なし
Description
そこで従来、特許文献2に記載の摩擦材も開発されている。該摩擦材は、繊維基材として六チタン酸カリウム結晶とチタニア結晶からなる複合多結晶繊維を含有することによって、高い耐摩耗性を維持しつつ、低温域においても高い摩擦係数を得るものである。しかし本摩擦材は、モース硬度7.5の硬いチタニア結晶が存在するために対面攻撃性が高くなることが懸念される。
すなわち請求項1に記載によると、繊維基材と充填材を結合剤によって結着させた摩擦材であって、充填材として、非ウィスカー状チタン酸アルカリ金属塩と非ウィスカー状チタン酸アルカリ金属・アルカリ土類金属塩の少なくとも一つのチタン酸化合物塩と、平均粒径0.4〜4μmのFe2O3とを含んでいる。
またFe2O3は、平均粒径が0.4〜4μmであるために、耐摩耗性等の特性を高い状態で維持したまま添加量を多くすることができ、Fe2O3の添加量を多くすることによって黒鉛等の潤滑性が高い常温域(20〜70℃)においても高い摩擦係数を得ることができる。
またチタン酸化合物塩は、非ウィスカー状であるために、環境衛生上好ましくない長さ5μm以上、直径3μm以下、アスペクト比(長さ/直径)が3を超えるウィスカー状繊維を含んでいない。したがって人体に対する発ガン性の心配もない。
また本摩擦材によると、特許文献2に記載するようなモース硬度7.5の硬いチタニア結晶を含むような繊維等を必要としないために、対面攻撃性が高くなる懸念もない。
したがってFe2O3の添加量が摩擦材全体の6重量%以上であるために、Fe2O3と相手材との接触面積が十分に広くなり、これによって常温域(20〜70℃)における摩擦係数を十分に高くなる。
またFe2O3の添加量が摩擦材全体の22重量%以下であるために、Fe2O3が多すぎることによって耐摩耗性が低減することが抑制されている。
請求項4に記載の発明によると、チタン酸化合物塩の添加量が、摩擦材全体の6〜38重量%である。
したがってチタン酸化合物塩の添加量が摩擦材全体の6重量%以上であるために、耐摩耗性を十分に大きく確保することができる。
充填材(摩擦調整剤)は、摩擦係数の調整、異音調整、錆防止などのために含まれるものであって、本発明に係る摩擦材は、非ウィスカー状のチタン酸化合物塩とFe2O3とを含んでいる。
チタン酸化合物塩の添加量は、摩擦材全体の6〜38重量%であることが好ましく、10重量%以上、18重量%以上、20重量%以上、30重量%以下、24重量%以下であることがより好ましい。
非ウィスカー状とは、ウィスカーを含んでいないことを意味し、板状、フレーク状(薄片状、魚鱗状)、粉状などであることを意味する。したがってチタン酸化合物塩には、環境衛生上好ましくない長さ5μm以上、直径3μm以下、アスペクト比(長さ/直径)3を超えるウィスカー(針状結晶、ひげ結晶)が含まれていない。
チタン酸カリウムとしては、6チタン酸カリウム,8チタン酸カリウム、例えば、板状の6チタン酸カリウム(K2Ti6O13),フレーク状の8チタン酸カリウム(K1.88〜2.13Ti8O16.94〜17.07)などを利用することができる。
チタン酸リチウム・カリウムとしては、フレーク状のチタン酸リチウム・カリウム(K0.5〜0.7Li0.27Ti1.6O3.85〜3.95)などを利用することができる。
Fe2O3は、マグヘマタイト(γ型)であっても良いが、へマタイト(α型、赤鉄鋼)であることが好ましい。
Fe2O3の添加量は、摩擦材全体の6〜22重量%であることが好ましく、10重量%以上、20重量%以下、15重量%以下であることがより好ましい。
他の無機充填材としては、硫酸バリウム,水酸化カルシウム,酸化ジルコニウム,珪酸ジルコニウム,炭酸カルシウム,雲母(マイカ),カオリン,タルク、硫化物などが必要に応じて含まれる。有機充填材としては、ゴム,カシューダストなどが含まれ、潤滑剤としては、黒鉛(グラファイト),三硫化アンチモン,二硫化モリブデン,二硫化亜鉛などが含まれる。モース硬度が6.5以上の高硬度の摩擦調整剤は、要求される摩擦係数、耐摩耗性に応じて適宜添加される。例えば10重量%以下含まれる。
繊維基材の添加量は、摩擦材全体の5〜40重量%であることが好ましく、10重量%以上、15重量%以上、30重量%以下、20重量%以下であることがより好ましい。
次に、原料混合物を予備金型によって予備成形し、予備成形品を成形用金型によって加圧加熱成形する。加圧加熱成形における成形温度は、130〜200℃、成形圧力は、10〜100MPa、成形時間は、2〜15分である。次に、成形体を140〜400℃で2〜48時間硬化させる。
実施例1〜15に係る摩擦材と比較例1〜8に係る摩擦材は、図1,2に示す原料成分と配合量を有する原料混合物から得た。
実施例1〜5と比較例1〜5に係る摩擦材は、図1に示すように板状6チタン酸カリウムを有しており、板状6チタン酸カリウムとして、メルト法によって生成した板状の6チタン酸カリウム(K2Ti6O13)(株式会社クボタ製のTXAX−A)を使用した。
比較例1,2は、図1に示すようにFe2O3に代えて珪酸ジルコニウムを有しており、珪酸ジルコニウムの添加量が比較例1,2の順に多い。
比較例3は、Fe2O3に代えてジルコニアを有している。
実施例10〜15と比較例8に係る摩擦材は、図2に示すように板状6チタン酸カリウムを有しており、その添加量が比較例8、実施例10〜15の順に多い。
<摩擦性能> JASO C406に従って摩擦性能試験を行い、一般使用温度域(100℃)と常温域(50℃)における平均摩擦係数を測定し、下記の基準によって判定した。
○:0.35以上、 ×:0.35未満
<鳴き性能> JASO C427に従って温度別摩擦試験を行い、試験中に所定のレベル以上の高周波音(500Hz以上の音)の発生回数を測定し、鳴き発生が多い場合に×を付し、少ない場合に○を付した。
○:2.1万km以上、 ×:2.1万km未満
<対面攻撃性> JIS D 4411に準じた試験方法により相手材(鋳鉄製のディスクロータ)に摩擦材を低面圧(P=0.05MPa)で押圧して摺動させ、規定時間試験後における相手材の摩耗量を測定した。
○:10μm未満、 ×:10μm以上
比較例2,3の実験結果から、珪酸ジルコニウムやジルコニアの添加量を比較例1よりも増量することによって、常温域(50℃)における摩擦係数が高くなることがわかった。しかし耐摩耗性が低下し、対面攻撃性が高くなり、一般使用温度域(100℃)においてブレーキ鳴きが発生することがわかった。
比較例5の実験結果から、粒径の大きい(平均粒径5.0μm以上)Fe2O3を添加することで、摩擦材の推定寿命が短くなってしまうことがわかった。
比較例7の実験結果から、Fe2O3の添加量が多すぎると(27重量%以上にすると)摩擦材の推定寿命が短くなることがわかった。
Claims (4)
- 繊維基材と充填材を結合剤によって結着させた摩擦材であって、
前記充填材として、非ウィスカー状チタン酸アルカリ金属塩と非ウィスカー状チタン酸アルカリ金属・アルカリ土類金属塩の少なくとも一つのチタン酸化合物塩と、平均粒径0.4〜4μmのFe2O3とを含んでいることを特徴とする摩擦材。 - 請求項1に記載の摩擦材であって、
Fe2O3の添加量が、摩擦材全体の6〜22重量%であることを特徴とする摩擦材。 - 請求項1または2に記載の摩擦材であって、
チタン酸化合物塩が、板状、フレーク状または粉状であることを特徴とする摩擦材。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の摩擦材であって、
チタン酸化合物塩の総添加量が、摩擦材全体の6〜38重量%であることを特徴とする摩擦材。
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