JP2000240702A - 摩擦材 - Google Patents

摩擦材

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 本発明に係る摩擦材は、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。

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、A
lO(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)0.01〜0.3μ
m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、JIS D4411(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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渋谷 博 徳島県徳島市川内町加賀須野463 大塚化 学株式会社徳島工場内 Fターム(参考) 3J058 BA76 GA12 GA22 GA33 GA39 GA54 GA65 GA72 4F071 AA11 AA12 AA13 AA22X AA33 AA40 AA41 AA42 AA45 AA48 AA51 AA54 AA56 AA60 AA62 AA67 AA73 AB03 AB08 AB12 AB18 AB28 AB29 AD01 AD05 AE12 DA01 4G076 AA02 AA18 AA24 AB06 AB22 BA12 BA43 BC07 CA07 CA26 CA29 DA30 FA08

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 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。
  2. 【請求項2】 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。
  3. 【請求項3】 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。
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