JP7016997B1 - 摩擦調整材、摩擦材組成物、摩擦材、及び摩擦部材 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の摩擦調整材は、層状結晶構造のチタン酸塩化合物により構成されており、チタン酸塩化合物の塩素イオン溶出率が、0.5ppm~400ppmであることを特徴とする。
本発明の摩擦材組成物は、上述の本発明の摩擦調整材と、熱硬化性樹脂とを含有し、摩擦材組成物の合計量100質量%において銅成分の含有量が銅元素として0.5質量%未満であることを特徴とする。必要に応じて、その他の材料を更に含有することができる。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。
本発明の摩擦材組成物に用いる摩擦調整材は、上述の本発明の摩擦調整材である。摩擦材組成物における本発明の摩擦調整材の含有量は、摩擦材組成物の合計量100質量%に対して、1質量%~40質量%であることが好ましく、5質量%~35質量%であることがより好ましく、10質量%~30質量%であることが更に好ましいい。本発明の摩擦調整材の含有量を上記範囲内とすることで、より一層優れた摩擦特性を得ることができる。また、ローターの発錆がより一層抑制され、摩擦材の成形性もより一層向上させることができる。
熱硬化性樹脂は、チタン酸塩化合物と一体化し、強度を与える結合材として用いられるものである。従って、結合材として用いられる公知の熱硬化性樹脂のなかから任意のものを適宜選択して用いることができる。
本発明の摩擦材組成物には上述の摩擦調整材、熱硬化性樹脂以外に、必要に応じて、その他の材料を配合することができる。その他の材料としては、例えば、以下の繊維基材、本発明の摩擦調整材以外の摩擦調整材等を挙げることができる。
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、研磨加工を加えて所定の形状を有する摩擦材を製造することができる。
結晶構造はX線回折測定装置(リガク社製、品番「UltimaIV」)により確認し、組成式はICP-AES分析装置(エスアイアイ・ナノテクノロジース社製、品番「SPS5100」)により確認した。
サンプルの質量(X)gを測定し、次いで該サンプルを超純水に加えて1質量%のスラリーを調製し、25℃で10分撹拌後、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。得られた抽出液の塩素イオンの質量(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)]×106に基づいて、塩素イオン溶出率(ppm)を算出した。
サンプルの質量(X)gを測定し、次いで該サンプルを25℃、湿度97.5%のデシケータ内に24時間静置した。24時間後のサンプルの質量(Y)gを精密天秤で測定した。次いで、上記質量(X)g及び(Y)gの値を用い、式[(Y)-(X)/(X)]×100に基づいて、吸湿率(質量%)を算出した。
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。
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。
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(μm)とした。
自動比表面積測定装置(micromeritics社製、品番「TriStarII3020」)により測定した。
サンプルとフェノール樹脂(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粉末)を、サンプル75質量%:フェノール樹脂25質量%の割合で混合し、混合物の窒素雰囲気下の発熱ピーク温度を示差走査熱量計(セイコー電子工業社製、品番「DSC6220」)で測定した。
酸化チタン(塩素イオン溶出率:20ppm)542.0g、炭酸カリウム216.8g、炭酸リチウム41.2gを常法により混合し、原料混合物を振動ミルに充填し、振動数1200cpm、振幅6.0mmの条件で30分間摩砕処理した。摩砕混合物に水48mlを加えて混合し、この摩砕混合物の15gを油圧プレス機にて圧力10MPaでペレット形状に成形した。このペレットを電気炉中にて1000℃で4時間焼成した後、徐冷し、得られた焼成物を粉砕し粉末を得た。得られた粉末の組成式はK0.8Li0.27Ti1.73O4であった。
酸化チタン(塩素イオン溶出率:20ppm)542.0g、炭酸カリウム216.8g、炭酸リチウム41.2g、及びフラックスとして塩化カリウム48g(他の原料全量100質量部に対して6質量部)を常法により混合し、原料混合物を振動ミルに充填し、振動数1200cpm、振幅6.0mmの条件で30分間摩砕処理した。摩砕混合物に水48mlを加えて混合し、この摩砕混合物の15gを油圧プレス機にて圧力10MPaでペレット形状に成形した。このペレットを電気炉中にて1000℃で4時間焼成した後、徐冷し、得られた焼成物を粉砕し粉末を得た。得られた粉末の組成式はK0.8Li0.27Ti1.73O4であった。
酸化チタン(塩素イオン溶出率:20ppm)496.9g、炭酸カリウム213.7g、水酸化マグネシウム89.4gを常法により混合し、原料混合物を振動ミルに充填し、振動数1200cpm、振幅6.0mmの条件で30分間摩砕処理した。摩砕混合物に水48mlを加えて混合し、この摩砕混合物の15gを油圧プレス機にて圧力10MPaでペレット形状に成形した。このペレットを電気炉中にて1000℃で4時間焼成した後、徐冷し、得られた焼成物を粉砕し、白色の粉末を得た。得られた粉末の組成式はK0.8Mg0.4Ti1.6O4であった。
酸化チタン(塩素イオン溶出率:5ppm)542.0g、炭酸カリウム216.8g、炭酸リチウム41.2gを常法により混合し、原料混合物を振動ミルに充填し、振動数1200cpm、振幅6.0mmの条件で30分間摩砕処理した。摩砕混合物に水48mlを加えて混合し、この摩砕混合物の15gを油圧プレス機にて圧力10MPaでペレット形状に成形した。このペレットを電気炉中にて1000℃で4時間焼成した後、徐冷し、得られた焼成物を粉砕し粉末を得た。得られた粉末の組成式はK0.8Li0.27Ti1.73O4であった。
酸化チタン(塩素イオン溶出率:20ppm)542.0g、炭酸カリウム216.8g、炭酸リチウム41.2gを常法により混合し、原料混合物を振動ミルに充填し、振動数1200cpm、振幅6.0mmの条件で30分間摩砕処理した。摩砕混合物に水48mlを加えて混合し、この摩砕混合物の15gを油圧プレス機にて圧力10MPaでペレット形状に成形した。このペレットを電気炉中にて1000℃で4時間焼成した後、徐冷し、得られた焼成物を粉砕し粉末を得た。得られた粉末の組成式はK0.8Li0.27Ti1.73O4であった。
酸化チタン(塩素イオン溶出率:450ppm)542.0g、炭酸カリウム216.8g、炭酸リチウム41.2gを常法により混合し、原料混合物を振動ミルに充填し、振動数1200cpm、振幅6.0mmの条件で30分間摩砕処理した。摩砕混合物に水48mlを加えて混合し、この摩砕混合物の15gを油圧プレス機にて圧力10MPaでペレット形状に成形した。このペレットを電気炉中にて1000℃で4時間焼成した後、徐冷し、得られた焼成物を粉砕し粉末を得た。得られた粉末の組成式はK0.8Li0.27Ti1.73O4であった。
酸化チタン(塩素イオン溶出率:20ppm)542.0g、炭酸カリウム216.8g、炭酸リチウム41.2g、フラックスとして塩化カリウム160g(他の原料全量100質量部に対して20質量部)、及び水48mlを定法により混合し、この混合物の15gを油圧プレス機にて圧力10MPaでペレット形状に成形した。このペレットを電気炉中にて1000℃で4時間焼成した後、徐冷し、得られた焼成物を粉砕し粉末を得た。得られた粉末の組成式はK0.8Li0.27Ti1.73O4であった。
<摩擦部材の製造>
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、常温(20℃)にて15MPaの圧力で5秒間加圧し、仮成形体を作製した。150℃に温めた加熱成形用金型のキャビティー部に、上記の仮成形体をはめ込み、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300秒間加圧した。加圧開始から計測し60秒~90秒の間に、5回のガス抜き処理を行った。得られた成形体を220℃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。
上記で作製した摩擦部材の気孔率、ロックウェル硬度及びローターの発錆量は以下のように評価し、結果を表2に記載した。
摩擦部材のバックプレートを剥離したものを測定サンプルとし、JIS D4418の方法に従い測定した。
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。
摩擦部材のバックプレートを剥離したものを15mm×20mm×厚み9mmの試験片に切削し、脱イオン水20ml中に1時間浸漬させた後、予め15mm×20mmにカットしたローター試験片を重ね合わせ、サンプル対とした。該サンプル対を2.0MPaに加圧し、25℃、湿度50%の環境下で72時間静置した。試験後、図1に示すように、パッド試験片に接触していたローター試験片1の表面1aにおける錆が発生した面積(図1に斜線で示す部分)を下記指標にて判定した。
B:錆が発生した面積が5%以上30%未満
C:錆が発生した面積が30%以上
1a…表面
Claims (13)
- 層状結晶構造のチタン酸塩化合物により構成される摩擦調整材であって、
前記チタン酸塩化合物の塩素イオン溶出率が、0.5ppm~400ppmであることを特徴とする、摩擦調整材。 - 前記チタン酸塩化合物が、AxMyTi(2-y)O4〔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〕、A0.2~0.8Li0.2~0.4Ti1.6~1.8O3.7~3.95〔式中、AはLiを除くアルカリ金属の1種又は2種以上〕、A0.2~0.8Mg0.3~0.5Ti1.5~1.7O3.7~3.95〔式中、AはLiを除くアルカリ金属の1種又は2種以上〕、及びA0.5~0.7Li(0.27-x)MyTi(1.73-z)O3.85~3.95〔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〕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に記載の摩擦調整材。
- 前記チタン酸塩化合物が、板状粒子である、請求項1又は請求項2に記載の摩擦調整材。
- 前記チタン酸塩化合物のアルカリ金属イオン溶出率が、0.01質量%~15質量%である、請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の摩擦調整材。
- 前記チタン酸塩化合物の平均粒子径が、0.1μm~100μmである、請求項1~請求項4のいずれか一項に記載の摩擦調整材。
- 前記チタン酸塩化合物の比表面積が、0.1m2/g~10m2/gである、請求項1~請求項5のいずれか一項に記載の摩擦調整材。
- 請求項1~請求項6のいずれか一項に記載の摩擦調整材と、熱硬化性樹脂とを含む摩擦材組成物であって、
前記摩擦材組成物の合計量100質量%中における銅成分の含有量が、銅元素として0.5質量%未満である、摩擦材組成物。 - 前記摩擦調整材の含有量が、前記摩擦材組成物の合計量100質量%に対して1質量%~40質量%である、請求項7に記載の摩擦材組成物。
- 前記摩擦調整材の前記熱硬化性樹脂に対する質量比(摩擦調整材/熱硬化性樹脂)が、0.1~8である、請求項7又は請求項8に記載の摩擦材組成物。
- さらに銅及び銅合金とは異なる金属繊維を実質的に含有しない、請求項7~請求項9のいずれか一項に記載の摩擦材組成物。
- 回生協調ブレーキ用摩擦材組成物である、請求項7~請求項10のいずれか一項に記載の摩擦材組成物。
- 請求項7~請求項11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12に記載の摩擦材を備える、摩擦部材。
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