JP6629411B2 - 摩擦材組成物、摩擦材組成物を用いた摩擦材及び摩擦部材 - Google Patents
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(1)結合材、有機充填材、無機充填材及び繊維基材を含む摩擦材組成物であって、該摩擦材組成物中の銅の含有量が銅元素として0.5質量%以下であり、チタン酸塩としてトンネル状結晶構造のチタン酸塩及び層状結晶構造のチタン酸塩を含有する摩擦材組成物。
(2)トンネル状結晶構造のチタン酸塩が6チタン酸カリウム又は8チタン酸カリウム若しくはチタン酸ナトリウムである上記(1)に記載の摩擦材組成物。
(3)前記層状結晶構造のチタン酸塩がチタン酸リチウムカリウム又はチタン酸マグネシウムカリウムである上記(1)又は(2)に記載の摩擦材組成物。
(4)前記チタン酸塩を合計量で20〜50質量%含有する上記(1)〜(3)のいずれかに記載の摩擦材組成物。
(5)前記トンネル状結晶構造のチタン酸塩の含有量が10〜35質量%である上記(1)〜(4)のいずれかに記載の摩擦材組成物。
(6)前記層状結晶構造のチタン酸塩の含有量が10〜35質量%である上記(1)〜(5)のいずれかに記載の摩擦材組成物。
(7)前記層状結晶構造のチタン酸塩とトンネル状結晶構造のチタン酸塩の含有量比率が30:70〜70:30である上記(1)〜(6)のいずれかに記載の摩擦材組成物。
(8)上記(1)〜(7)のいずれかに記載の摩擦材組成物を成形してなる摩擦材。
(9)上記(1)〜(7)のいずれかに記載の摩擦材組成物を成形してなる摩擦材と裏金とを用いて形成される摩擦部材。
本実施形態の摩擦材組成物は、銅の含有量が銅元素として0.5質量%以下である摩擦材組成物である。銅の含有量を銅元素として0.5質量%以下とすることで、従来の摩擦材と比較して環境負荷の少ないものとすることができる。
本実施形態においては、銅の少ない組成における高温・高速での制動における耐摩耗性、摩擦係数の安定性向上のために、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共に含有する。
チタン酸塩は摩擦係数の安定性向上や耐摩耗性向上を目的として摩擦材に添加されるが、トンネル状結晶構造のチタン酸塩は特に低速制動での摩擦係数の安定性が高く、層状結晶構造のチタン酸塩は高温での摩耗抑制効果が高い。しかし、これらのチタン酸塩の単独添加では、高速制動における摩擦係数保持や耐摩耗性の改善効果は小さい。
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を組み合わせて用いることで、低速制動での摩擦係数安定性や高温での摩耗抑制効果に優れるだけでなく、高速制動における摩擦係数保持や耐摩耗性にも優れる摩擦材が得られる。
前記チタン酸塩の含有量は、合計で20〜50質量%であることが好ましく、20〜40質量%であることがより好ましく、20〜30質量%であることが更に好ましい。チタン酸塩の含有量が20質量%以上であると高温・高速での制動における耐摩耗性、摩擦係数の安定性が良好であり、50質量%以下であると摩擦係数が低下することがない。前記チタン酸塩としては、繊維状、鱗片状、柱状、板状のものを使用することができるが、人体有害性の観点で鱗片状、柱状、板状のものが好ましい。
トンネル状結晶構造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、チタン酸ナトリウムを用いることができ、含有量は10〜35質量%が好ましく、10〜25質量%がより好ましい。10質量%以上であると高温・高速での制動における耐摩耗性、摩擦係数の安定性が良好であり、35質量%以下であると摩擦係数が低下することがない。
層状結晶構造のチタン酸塩としては、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を用いることができ、含有量は10〜35質量%が好ましく、10〜25質量%が更に好ましい。10質量%以上であると高温・高速での制動における耐摩耗性、摩擦係数の安定性が良好であり、35質量%以下であると摩擦係数が低下することがない。
また、層状構造の結晶構造のチタン酸塩とトンネル構造の結晶構造のチタン酸塩の含有量比率は、30:70〜70:30であることが好ましい。この比率でチタン酸塩を含有させることで、高速での制動において、高い耐摩耗性、摩擦係数保持効果を得ることができる。
無機充填材は、摩擦材の耐熱性の悪化を避けるためや、耐摩耗性を向上させるため、摩擦係数を向上する目的で添加される摩擦調整剤として含まれるものである。本実施形態のノンアスベスト摩擦材用組成物は、通常、摩擦材に用いられる無機充填材であれば特に制限はない。
有機充填材は、摩擦材の音振性能や耐摩耗性などを向上させるための摩擦調整剤として含まれるものである。本実施形態のノンアスベスト摩擦材組成物に含まれる有機充填材としては、上記性能を発揮できるものであれば特に制限はなく、通常、有機充填材として用いられる、カシューダストやゴム成分などを用いることができる。
結合材は、摩擦材用組成物に含まれる有機充填材、無機充填材及び繊維基材などを一体化し、強度を与えるものである。本実施形態の摩擦材用組成物に含まれる結合材としては特に制限は無く、通常、摩擦材の結合材として用いられる熱硬化性樹脂を用いることができる。
繊維基材は、摩擦材において補強作用を示すものである。
本実施形態のノンアスベスト摩擦材組成物は、通常、繊維基材として用いられる、前記チタン酸塩の繊維以外の無機繊維、金属繊維、有機繊維、炭素系繊維などを用いることができ、これらを単独で又は二種類以上を組み合わせて使用することができる。
本実施形態の摩擦材は、本実施形態の摩擦材組成物を一般に使用されている方法で成形して製造することができ、好ましくは加熱加圧成形して製造される。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で製造される。また更に、必要に応じて塗装、スコーチ処理、研磨処理を行うことで製造される。
本実施形態の摩擦部材は、上記の本実施形態の摩擦材を摩擦面となる摩擦材として用いてなる。上記摩擦部材としては、例えば、下記の構成が挙げられる。(1)摩擦材のみの構成(2)裏金と、該裏金の上に摩擦面となる本発明の摩擦材組成物からなる摩擦材とを有する構成(3)上記(2)の構成において、裏金と摩擦材との間に、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、及び、裏金と摩擦材との接着を目的とした接着層を更に介在させた構成
表2に示す配合比率に従って材料を配合し、実施例1〜8及び比較例1〜8の摩擦材組成物を得た。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、得られた混合物を成形プレス(王子機械工業株式会社製)で予備成形した。得られた予備成形物を成形温度140〜160℃、成形圧力30MPa、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)を用いて鉄製の裏金(日立オートモティブシステムズ株式会社製)と共に加熱加圧成形した。得られた成形品を200℃で4.5時間熱処理し、ロータリー研磨機を用いて研磨し、500℃のスコーチ処理を行って、実施例1〜4及び比較例1〜2のディスクブレーキパッドを得た。なお、実施例及び比較例では、裏金の厚さ6mm、摩擦材の厚さ11mm、摩擦材投影面積52cm2のディスクブレーキパッドを作製した。
なお、実施例及び比較例において使用したチタン酸塩は表1のとおりである。
摩擦係数は、自動車技術会規格JASO C406に基づき測定し、第2効力試験の車速50km/h、減速度0.6G、及び車速180km/h、減速度0.6Gにおける摩擦係数の平均値を算出した。評価結果を表2に示す。
耐摩耗性は、自動車技術会規格JASO C427に基づき測定し、ブレーキ温度400℃、車速50km/h、減速度0.3Gの制動1000回相当の摩擦材の摩耗量を評価し、高温での耐摩耗性とした。また、ブレーキ温度200℃、車速100km/h、減速度0.3Gの制動1000回相当の摩擦材の摩耗量を評価し、高速制動における耐摩耗性とした。評価結果を表2に示す。
なお、上記摩擦係数、耐摩耗性の評価はダイナモメーターを用い、イナーシャ7kgf・m・sec2で評価を行った。また、ベンチレーテッドディスクロータ(株式会社キリウ製、材質FC190)、一般的なピンスライド式のコレットタイプのキャリパを用いて実施した。
Claims (9)
- 結合材、有機充填材、無機充填材及び繊維基材を含む摩擦材組成物であって、該摩擦材組成物中の銅の含有量が銅元素として0.5質量%以下であり、チタン酸塩としてトンネル状結晶構造のチタン酸塩及び層状結晶構造のチタン酸塩を含有し、前記トンネル状結晶構造のチタン酸塩として、少なくとも鱗片状、柱状又は板状のものを含む、摩擦材組成物。
- 前記トンネル状結晶構造のチタン酸塩が6チタン酸カリウム、8チタン酸カリウム及びチタン酸ナトリウムから選ばれる少なくとも1種である請求項1に記載の摩擦材組成物。
- 前記層状結晶構造のチタン酸塩がチタン酸リチウムカリウム又はチタン酸マグネシウムカリウムである請求項1又は2に記載の摩擦材組成物。
- 前記チタン酸塩を合計量で20〜50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。
- 前記トンネル状結晶構造のチタン酸塩の含有量が10〜35質量%である請求項1〜4のいずれかに記載の摩擦材組成物。
- 前記層状結晶構造のチタン酸塩の含有量が10〜35質量%である請求項1〜5のいずれかに記載の摩擦材組成物。
- 前記層状結晶構造のチタン酸塩とトンネル状結晶構造のチタン酸塩の含有量比率が30:70〜70:30である請求項1〜6のいずれかに記載の摩擦材組成物。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の摩擦材組成物を成形してなる摩擦材。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の摩擦材組成物を成形してなる摩擦材と裏金とを用いて形成される摩擦部材。
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