JP4204132B2

JP4204132B2 - 摩擦材

Info

Publication number: JP4204132B2
Application number: JP04158799A
Authority: JP
Inventors: 稔竹中; 博小川; 博渋谷
Original assignee: 大塚化学ホールディングス株式会社
Priority date: 1999-02-19
Filing date: 1999-02-19
Publication date: 2009-01-07
Anticipated expiration: 2019-02-19
Also published as: KR20010042775A; EP1081206A4; DE60008046D1; CN1129658C; JP2000240702A; CN1294621A; AU2572300A; WO2000049104A1; EP1081206B1; US6355601B1; EP1081206A1; DE60008046T2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車、航空機、鉄道車両及び産業用機器等の制動装置に用いられる制動部材用材料、例えばクラッチフェーシング用材料及びブレーキ用材料等として好適な摩擦材に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、制動部材における摩擦材としては、アスベストを有機系又は無機系の結合剤に分散させ結着成形してなる摩擦材が使用されてきた。
しかしながら、この種の摩擦材は、耐熱性等の摩擦摩耗特性が不十分であるとともに、アスベストが発癌性等の環境衛生上の問題を有することから代替品の開発が強く要望されている。
【０００３】
斯かる要望に対し、チタン酸カリウム繊維を基材繊維または摩擦調整剤として用いた摩擦材が提案されている。チタン酸カリウム繊維はアスベストのような発癌性を持たず、耐熱性に優れ、フェード現象の防止や摩擦特性の熱安定性向上に有効であるという優れた特徴を有している。
【０００４】
しかしながら、チタン酸カリウム繊維を配合した摩擦材においても、高温時における摩耗や摩擦係数の低下の問題の解決には十分対応できていないのが現状である。
【０００５】
また、チタン酸カリウム繊維は繊維形状を有しているため嵩高く、流動性に劣り、製造時において供給路の壁に付着して、これを閉塞させるといった問題点を有している。
更に、チタン酸カリウム繊維は繊維状粉末であるため粉塵を発生し易く、作業環境を悪化させるという問題点を有している。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたもので、高温時においても摩擦摩耗特性に優れ、且つ生産性、作業性に優れた摩擦材を提供することを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、摩擦調整剤として、リン片状ベーマイトが配合されていることを特徴とする摩擦材に係る（請求項１）。
【０００８】
また、本発明は、前記リン片状ベーマイトの配合量が３〜５０重量％である前記摩擦材に係る（請求項２）。
【０００９】
さらに、本発明は、前記リン片状ベーマイトがアルカリ土類金属含有アルミナ又はアルカリ土類金属ヘキサアルミネートである前記摩擦材に係る（請求項３）。
【００１０】
本発明で用いるリン片状ベーマイトは、ＡｌＯ（ＯＨ）を主成分とする層状化合物であり、天然では、ケイ素、チタン、鉄、マグネシウム、カルシウム等を含有するリン片状のアルミニウム水酸化鉱物として、ボーキサイト中に広く分布し、パイロフィライトやカオリナイト鉱床中で産出される。
【００１１】
また、水酸化アルミニウム、水及びアルカリ土類金属化合物（水酸化物や酢酸溶液等）を圧力１０〜１００気圧、反応温度１５０〜３００℃にて水熱反応させた後、必要に応じて１５０〜１４００℃で熱処理することにより合成したバリウム含有アルミナ、ストロンチウム含有アルミナ、マグネシウム含有アルミナ、カルシウム含有アルミナ、マグネシウムカルシウム含有アルミナ、バリウムヘキサアルミネート、ストロンチウムヘキサアルミネート、マグネシウムヘキサアルミネート、カルシウムヘキサアルミネート、マグネシウムカルシウムヘキサアルミネート等の人工的なものも本発明のリン片状ベーマイトとして好ましく用いることができる。
【００１２】
これらのリン片状ベーマイトは、以下のような特徴を有している。
（１）結晶学的構造としては斜方晶系に属し、層状構造を持った層間化合物である。
（２）通常、六角板状又は菱型の形状を有しており、長径０．１〜１０μｍ、短径（厚さ）０．０１〜０．３μｍ程度である。
（３）モース硬度が３．５〜４．０（旧モース硬度）であり、摩擦材に使用した場合の相手材攻撃性（アブレーシブ性）が小さい。
（４）水との反応性が小さく、酸、アルカリにも殆ど不溶である。
リン片状ベーマイトの有する上記のような特徴は、摩擦材の原料として極めて有利である。
【００１３】
本発明の摩擦材においては、請求項２記載の如く、リン片状ベーマイトの配合量は３〜５０重量％とするのが好ましい。
配合量を３重量％以上とすることで摩擦特性の改善効果を十分に発現させることができる。また、５０重量％を越えて配合する利益はない。
【００１４】
本発明の摩擦材としては、基材繊維、摩擦調整剤及び結合剤からなる摩擦材を例示でき、該摩擦材中の各成分の配合割合としては、基材繊維１〜６０重量部、摩擦調整剤はリン片状ベーマイトを含め２０〜８０重量部、結合剤１０〜４０重量部、その他の成分を０〜６０重量部を例示できる。
【００１５】
基材繊維としては、例えばアラミド繊維等の樹脂繊維、スチール繊維、黄銅繊維等の金属繊維、炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、ロックウール、木質パルプ等を挙げることができる。これらの基材繊維は、分散性及び結合剤との密着性向上のためにアミノシラン系、エポキシシラン系又はビニルシラン系等のシラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤あるいはリン酸エステル等の表面処理を施して用いてもよい。
【００１６】
摩擦調整剤としては、リン片状ベーマイトに加えて、本発明の効果を損なわない範囲で、他の摩擦調整剤を併用してもよい。
例えば、加硫又は未加硫の天然、合成ゴム粉末、カシュー樹脂粉末、レジンダスト、ゴムダスト等の有機物粉末、カーボンブラック、黒鉛粉末、二硫化モリブデン、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、クレー、マイカ、タルク、ケイソウ土、アンチゴライト、セピオライト、モンモリロナイト、ゼオライト、三チタン酸ナトリウム、五チタン酸ナトリウム、６チタン酸カリウム、８チタン酸カリウム等の無機質粉末、銅、アルミニウム、亜鉛、鉄等の金属粉末、アルミナ、シリカ、酸化クロム、酸化チタン、酸化鉄等の酸化物粉末等を挙げることができる。
【００１７】
結合材としては、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、ユリア樹脂等の熱硬化性樹脂、天然ゴム、ニトリルゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ポリイソプレンゴム、アクリルゴム、ハイスチレンゴム、スチレンプロピレンジエン共重合体等のエラストマー、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、熱可塑性液晶ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂等の有機質結合剤及びアルミナゾル、シリカゾル、シリコーン樹脂等の無機質結合剤を例示できる。
【００１８】
本発明の摩擦材には、前記各成分に加えて、必要に応じて防錆剤、潤滑剤、研削剤等の成分を配合することもできる。
【００１９】
本発明の摩擦材の製造方法は、特に制限はなく、従来公知の摩擦材の製造方法に準じて適宜製造することができる。
一例としては、基材繊維を結合剤中に分散させ、摩擦調整剤及び必要に応じて配合されるその他の成分を組み合わせて配合し、摩擦材組成物を調整し、次いで金型中に該組成物を注入し加圧加熱して結着成形する方法を挙げることができる。
【００２０】
また、他の一例としては、結合剤を二軸押出機にて溶融混練し、サイドホッパーから基材繊維、摩擦調整剤及び必要に応じて配合されるその他の成分を組み合わせて配合し、押出成形後、所望の形状に機械加工する方法を挙げることができる。
さらに、他の一例としては、摩擦材組成物を水等に分散させ抄き網上に抄き上げ、脱水してシート状に抄造した後、プレス機にて加熱加圧し結着成形し、得られた摩擦材を適宜切削・研磨加工して所望の形状とする方法を挙げることができる。
【００２１】
製造に際しては、本発明の摩擦材は、摩擦調整剤としてのベーマイトがリン片状であるため、繊維形状であるチタン酸カリウム繊維を用いた場合に比して流動性が向上し、製造時において、供給路の壁に付着して供給路を閉塞させる虞がない。
しかも、リン片状であるため、チタン酸カリウムの繊維粉末の如く粉塵が発生することも少なく、作業環境も改善される。
【００２２】
【実施例】
以下に実施例、比較例及び試験例を挙げ、本発明を更に詳細に説明する。
参考例
高純度水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）₃）（純度＞９９％）と水酸化ストロンチウム（Ｓｒ（ＯＨ）₂）を水中に分散させスラリーとし、水熱合成装置を用いて圧力１０〜１５気圧、反応温度１５０〜２００°Ｃで８時間反応させた後、該スラリーをろ過・乾燥して、長径０．８〜１．０μｍ、短径０．０８〜１μｍのリン片状ベーマイト（ストロンチウム含有アルミナ）を得た。
【００２３】
実施例
チタン酸カリウム繊維（商品名「ティスモＤ」、大塚化学株式会社製）１５重量部、アラミド繊維（商品名「ケブラーパルプ」長さ３ｍｍ、東レ株式会社製）４重量部、結合剤（フェノール樹脂）９重量部、有機添加剤（カシューダスト等）９重量部、リン片状ベーマイト（参考例で製造したもの）３０重量部、その他（黒鉛等潤滑剤、金属粉末、酸化物粉末）３３重量部を十分に混合して金型に充填し、結着成形（加圧力：１５０ｋｇｆ／ｃｍ²、温度１７０℃、５分間）を行い、成形後、離型して熱処理（１８０℃で３時間保持）を施した。しかる後、研磨加工を加えて供試体（Ａ）を得た。
尚、有機添加剤、潤滑剤、金属粉末、酸化物粉末については、通常、摩擦剤に添加されるもの使用した。
【００２４】
比較例
チタン酸カリウム繊維１６重量部、アラミド繊維（商品名「ケブラーパルプ」長さ３ｍｍ、東レ株式会社製）３重量部、結合剤（フェノール樹脂）１０重量部、有機添加剤（カシューダスト等）９重量部、その他（黒鉛等潤滑剤、金属粉末、酸化物粉末）６３重量部を十分に混合して金型に充填し、実施例と同様にして供試体（Ｂ）を得た。
【００２５】
〈摩擦摩耗試験〉
供試体（Ａ）及び供試体（Ｂ）から試験片を切り出し、ＪＩＳＤ４４１１（自動車用ブレーキライニング）の規定に準拠した定速度摩擦摩耗試験（ディスク摩擦面：ＦＣ２５ねずみ鋳鉄、面圧１０ｋｇｆ／ｃｍ²、摩擦速度：７ｍ／秒）を行って摩耗率（ｃｍ³／ｋｇ・ｍ）及び摩擦係数（μ）を測定した。測定結果は図１（摩耗率）と図２（摩擦係数）に示す。
【００２６】
以上の結果から、リン片状ベーマイトを配合した実施例の摩擦材（供試体（Ａ）からなる摩擦材）は、ベーマイトを配合しない比較例の摩擦材（供試体（Ｂ）からなる摩擦材）に比較して３５０℃を越える温度域においても摩擦係数の変化は極めて小さく、摩擦抵抗の低下も相対的に低く改良された摩擦摩耗特性を有していることがわかる。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本発明の摩擦材は、低温から高温域までの広い温度範囲にわたって、安定して優れた摩擦係数と耐摩耗性を有している。
従って、自動車、鉄道車両、航空機、各種産業用機器類等に用いられる制動部材用材料、例えばクラッチフェーシング用材料及びブレーキライニングやディスクパッド等のブレーキ用材料等として用いた場合には、制動機能の向上と安定化が図られると共に、耐用寿命の改善効果が得られる。
しかも、摩擦調整剤としてのベーマイトがリン片状であるので、製造時における供給路を閉塞することも防止され、粉塵が発生する虞も少なく、生産性、作業性に優れたものとなるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】摩耗率とディスク温度との関係を示す測定図。
【図２】摩擦係数とディスク温度との関係を示す測定図。

Claims

摩擦調整剤として、リン片状ベーマイトが配合されていることを特徴とする摩擦材。
前記リン片状ベーマイトの配合量が３〜５０重量％である請求項１記載の摩擦材。
前記リン片状ベーマイトがアルカリ土類金属含有アルミナ又はアルカリ土類金属ヘキサアルミネートである請求項１又は２記載の摩擦材。