JP2000192014A - 摩擦材 - Google Patents

摩擦材

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JP2000192014A
JP2000192014A JP37240898A JP37240898A JP2000192014A JP 2000192014 A JP2000192014 A JP 2000192014A JP 37240898 A JP37240898 A JP 37240898A JP 37240898 A JP37240898 A JP 37240898A JP 2000192014 A JP2000192014 A JP 2000192014A
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Japan
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sodium
friction
friction material
powder
weight
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Hiroshi Ogawa
博 小川
Minoru Takenaka
稔 竹中
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Otsuka Chemical Co Ltd
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Otsuka Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、摩擦摩耗特性が一層向上され、且
つ生産性の高い摩擦材を提供することを課題とする。 【解決手段】 摩擦調整剤として三チタン酸ナトリウム
又は五チタン酸ナトリウムのいずれか1種以上が配合さ
れ、前記三チタン酸ナトリウム又は五チタン酸ナトリウ
ムとしては、粒子径3μm〜30μmの粒状物、又は短
径3μm〜30μmで且つ平均アスペクト比3未満の柱
状物が用いられていることを解決手段とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【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部材用材料
及びブレーキ部材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】これま
でに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、このものは耐熱
性等の摩擦摩耗特性が不十分であるとともに、アスベス
トは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】かかる要望に対し、チタン酸カリウム繊維
を基材繊維乃至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、比較的融点が高いため、制動
装置の鳴き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。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、製造時点におい
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。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点に鑑み、摩擦摩耗特性が一層向上され、且つ
生産性の高い摩擦材を提供することを課題としてなされ
たものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、かかる課
題を解決するため鋭意検討した結果、優れた方法を見い
出し、本発明を完成した。即ち、本発明は、摩擦調整剤
として三チタン酸ナトリウム又は五チタン酸ナトリウム
のいずれか1種以上が配合されていることを特徴とする
摩擦材に係る。
【0007】ここで、三チタン酸ナトリウム又は五チタ
ン酸ナトリウムのいずれか1種以上の配合割合として
は、3〜50重量%の範囲とするのが好ましい。3重量
%以上配合することで、摩擦摩耗特性の改善効果を発現
させることができ、一方、50重量部以上配合しても摩
擦摩耗特性の効果改善はそれ以上期待できないため経済
的に不利となるからである。
【0008】本発明に使用する三チタン酸ナトリウム及
び五チタン酸ナトリウムは、いずれも粒子径3μm〜3
0μmの粒状物又は短径3μm〜30μmで且つ平均ア
スペクト比3未満の柱状物を用いるのが好ましい。かか
る形状のものを用いれば、製造時点において、供給路を
閉塞させる虞が少なく、また、作業環境における吸入性
繊維の発生を回避することができる。
【0009】本発明に使用する三チタン酸ナトリウム及
び五チタン酸ナトリウムは、例えば、以下のような工程
で製造できる。即ち、酸化チタン源と酸化ナトリウム源
をモル比(TiO2/Na2O)で1:1〜6:1、好ま
しくは2:1〜4:1の割合で混合し、800〜135
0℃、好ましくは900〜1050℃の温度範囲で3〜
15時間、好ましくは3〜8時間焼成することにより製
造できる。その際、原料モル比及び焼成条件により、三
チタン酸ナトリウム及び五チタン酸ナトリウムはいずれ
か単独で、もしくは混合物として得られるが、本発明に
おいてはそのいずれであっても好適に用いることができ
る。
【0010】酸化チタン源としては、高純度精製酸化チ
タン(ルチル、アナターゼ又は単斜晶系)、水酸化チタ
ン、メタチタン酸、ルチルサンド、アナターゼサンド、
チタンスラグ等が例示できる。酸化ナトリウム源として
は、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、硝酸ナトリウ
ム等を例示できる。
【0011】各原料の混合は粉体混合等任意の手段によ
ることができる。焼成工程に先立って原料混合物を加圧
成形したブロックとしてもよく、水を加えてペースト状
とした原料混合物を押出後ペレット化してもよく、ある
いは水を加えてスラリー状とした原料混合物を噴霧乾燥
により造粒してもよい。焼成は、ロータリーキルン、電
気炉、流動焼成炉、トンネルキルン等任意の手段で行う
ことができる。
【0012】得られた三チタン酸ナトリウム又は五チタ
ン酸ナトリウム又はこれらの混合物(総称して、「チタ
ン酸ナトリウム」という場合がある)は、そのままで本
発明の摩擦材の摩擦調整剤として使用できるが、必要に
応じて、水洗、酸洗、乾燥、分級等の処理を行って用い
てもよい。
【0013】本発明の摩擦材の具体例としては、例えば
基材繊維、摩擦調整剤及び結合剤からなる摩擦材を例示
できる。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、摩擦調整剤はチタン酸ナトリウム
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。
【0014】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、チタン酸カリウム繊維等のセラミ
ック繊維、ロックウール、木質パルプ等を挙げられる。
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。
【0015】本発明の摩擦材における摩擦調整剤として
は、三チタン酸ナトリウム又は五チタン酸ナトリウムの
いずれか1種以上に加え、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。他の摩擦調整
剤としては、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、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が挙げられ
る。これらは摩擦材製品に要求される摩擦特性、例え
ば、摩擦係数、耐摩耗性、振動特性、鳴き等に応じて、
三チタン酸ナトリウム又は五チタン酸ナトリウムのいず
れか1種以上に加えて1種又は2種以上を組み合わせて
配合することができる。
【0016】結合剤としては、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。
【0017】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
合することができる。
【0018】本発明の摩擦材の製造に際しては、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。本発明の摩擦材の製造方法の一例
を挙げれば、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例示で
きる。
【0019】さらに、他の一例を挙げれば、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
械加工する方法を例示できる。
【0020】また、他の一例を挙げれば、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
する方法を例示できる。
【0021】
【実施例】以下に参考例、実施例及び比較例を挙げ本発
明を更に詳細に説明する。
【0022】参考例1 三チタン酸ナトリウム粉末の製
造 酸化チタンと炭酸ナトリウムをモル比で3:1の割合で
混合したものをルツボに入れ電気炉にて950℃で8時
間加熱した後、生成物を粉砕し、水洗、乾燥して目的物
を得た。このものはX線回折、SEM観察、レーザー回
折式粒度分布測定の結果、平均粒径13μm(平均粒径
は、レーザー回折式粒度分布測定器(株式会社堀場製作
所、商品名「LA500B」)によって測定された数値
である。以下、同様)、平均アスペクト比2.2の三チ
タン酸ナトリウム粉末であった。
【0023】参考例2 三チタン酸ナトリウム粉末の製
造 酸化チタンと炭酸ナトリウムをモル比で3:1の割合で
混合し、更にこのものに塩化ナトリウムを3重量%添加
したものをルツボに入れ電気炉にて950℃で8時間加
熱した後、生成物を粉砕し、水洗、乾燥して目的物を得
た。このものはX線回折、SEM観察、レーザー回折式
粒度分布測定の結果、平均粒径20μm、平均アスペク
ト比2.5の三チタン酸ナトリウム粉末であった。
【0024】参考例3 五チタン酸ナトリウム粉末の製
造 酸化チタンと炭酸ナトリウムをモル比で5:1の割合で
混合したものをルツボに入れ電気炉にて950℃で8時
間加熱した後、生成物を粉砕し、水洗、乾燥して目的物
を得た。このものはX線回折、SEM観察、レーザー回
折式粒度分布測定の結果、平均粒径15μm、平均アス
ペクト比2.5の五チタン酸ナトリウム粉末であった。
【0025】実施例1 摩擦調整剤として、三チタン酸ナトリウム粉末(参考例
1で製造したもの)15重量部を配合し、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)10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重量部及びその
他の添加剤(黒鉛粉末、硫酸バリウム粉末、金属粉末及
び酸化物粉末の混合物)56重量部からなる摩擦材組成
物を十分に混合した後、金型に充填して結着成形(温度
170℃、圧力150kgf/cm2、成形時間5分
間)を行い、成形後、離型して熱処理(180℃5時間
保持)を行った。その後、表面を研磨加工して供試体
(A)(JIS D 4411試験片)を得た。
【0026】実施例2 摩擦調整剤として、三チタン酸ナトリウム粉末(参考例
2で製造したもの)及び五チタン酸ナトリウム(参考例
3で製造したもの)の混合物(混合比約1:1)15重
量部を配合し、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)10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重量部及びその他の添加剤(黒鉛粉末、
硫酸バリウム粉末、金属粉末及び酸化物粉末の混合物)
56重量部からなる摩擦材組成物を十分に混合した後、
金型に充填して結着成形(温度170℃、圧力150k
gf/cm2、成形時間5分間)を行い、成形後、離型
して熱処理(180℃5時間保持)を行った。その後、
表面を研磨加工して供試体(B)(JIS D 441
1試験片)を得た。
【0027】比較例1 アラミド繊維(商品名「ケブラーパルプ」、長さ3m
m、東レ株式会社製)10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
重量部及びその他の添加剤(黒鉛粉末、硫酸バリウム粉
末、金属粉末及び酸化物粉末の混合物)71重量部から
なる摩擦材組成物を十分に混合した後、金型に充填して
結着成形(温度170℃、圧力150kgf/cm2
成形時間5分間)を行い成形後、離型して熱処理(18
0℃5時間保持)を行った。その後、表面を研磨加工し
て供試体(C)(JIS D 4411試験片)を得
た。
【0028】摩擦試験 実施例の供試体(A)及び供試体(B)並びに比較例の
供試体(C)につき、JIS D 4411「自動車用
ブレーキライニング」の規定に準じて定速式摩擦摩耗試
験(ディスク摩擦面:FC25ねずみ鋳鉄、面圧:10
kgf/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。
図1及び図2にその測定結果を示す。
【0029】この結果から明らかなように、チタン酸ナ
トリウムの配合された本発明の供試体(A)及び供試体
(B)は低温から高温域まで比較例の供試体(C)に比
べて耐摩耗性に優れていることがわかる。また摩擦係数
も温度変化に対して比較的安定していることがわかる。
【0030】この点、チタン酸ナトリウムは、比較的融
点が低いので、摺動面にトランスファーフィルムを形成
し易く、このことが耐摩耗性及び摩擦係数の温度変化に
対する安定性に優れる一因であると考えられる。尚、チ
タン酸ナトリウムは、チタン酸カリウムに比べて融点が
低いため、チタン酸カリウムよりも摺動面にトランスフ
ァーフィルムを形成し易いと考えられ、従って、摩擦調
整剤としてチタン酸ナトリウムとチタン酸カリウムを比
較した場合には、チタン酸ナトリウムが、耐摩耗性及び
摩擦係数の温度変化に対する安定性に優れていると考え
られる。
【0031】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る摩擦材は、
耐摩耗性や摩擦係数の温度変化に対する安定性等に優れ
ているので、摩擦摩耗特性が一層向上される。さらに、
本発明に係る摩擦材を用いた制動装置は、制動時の鳴き
の発生を低減することができる。また、摩擦調整剤とし
て、粒子径3μm〜30μmの粒状物、又は短径3μm
〜30μmで且つ平均アスペクト比3未満の柱状物が用
いられた摩擦材にあっては、製造時に、供給路を閉塞さ
せる虞が少なく、生産性にも優れた摩擦材を提供するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】定速式摩擦摩耗試験の摩耗率の測定結果を示す
折れ線グラフ。
【図2】定速式摩擦摩耗試験の摩擦係数の測定結果を示
す折れ線グラフ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3J058 BA61 BA73 FA01 FA11 FA21 FA24 GA07 GA20 GA22 GA28 GA37 GA55 GA65 GA79 GA92 GA93 4F071 AA41 AA56 AB20 AD06 AE12 DA04 DA05 DA11 DA13 4G047 CA06 CB04 CC03 CD01

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 摩擦調整剤として三チタン酸ナトリウム
    又は五チタン酸ナトリウムのいずれか1種以上が配合さ
    れていることを特徴とする摩擦材。
  2. 【請求項2】 摩擦調整剤として三チタン酸ナトリウム
    又は五チタン酸ナトリウムのいずれか1種以上が3〜5
    0重量%配合されていることを特徴とする摩擦材。
  3. 【請求項3】 三チタン酸ナトリウム又は五チタン酸ナ
    トリウムが何れも、粒子径3μm〜30μmの粒状物、
    又は短径3μm〜30μmで且つ平均アスペクト比3未
    満の柱状物である請求項1又は2記載の摩擦材。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019176166A1 (ja) * 2018-03-13 2019-09-19 東邦チタニウム株式会社 チタン酸アルカリ金属、チタン酸アルカリ金属の製造方法及び摩擦材

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