JP2000264692A - Friction material - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[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。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an automobile, an aircraft,
The present invention relates to a friction material suitable as a material for a braking member, for example, a material for a clutch facing, a material for a brake, and the like used in a braking device of a railway vehicle and industrial equipment.
【0002】[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。2. Description of the Related Art
As a friction material for the braking member, a friction material obtained by dispersing asbestos in an organic or inorganic binder and binding and forming the same has been used. However, this kind of friction material
Since friction and wear properties such as heat resistance are insufficient, and asbestos has environmental health problems such as carcinogenicity, development of alternative products is strongly demanded.
【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。[0003] In response to such demands, friction materials using potassium titanate fibers as base fibers or friction modifiers have been proposed. Potassium titanate fiber does not have carcinogenic properties like asbestos, has excellent heat resistance, and has excellent characteristics that it is effective in preventing a fade phenomenon and improving thermal stability of friction characteristics.
【0004】しかしながら、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、摩擦材に配合した場合
に、構造的に疎となり、このことが高温履歴後に強度が
低下する一因となっている。However, potassium titanate fiber has a bulky shape due to its fiber shape, and when blended with a friction material, becomes structurally sparse, which is one of the causes of a decrease in strength after a high temperature history. I have.
【0005】かかる課題を解決するため、特開平4−3
18093号では、チタン酸カリウムのアスペクト比を
8以下とすることを提案している。しかしながら、この
方法によっても十分に構造を密にすることはできない。
また、アスペクト比の小さなチタン酸カリウムのみを用
いた場合、十分強度の大きな摩擦材を得ることができ
ず、用途が制約されるという欠点を有している。To solve such a problem, Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 4-3
No. 18093 proposes that the aspect ratio of potassium titanate be 8 or less. However, even with this method, the structure cannot be made sufficiently dense.
Further, when only potassium titanate having a small aspect ratio is used, a friction material having sufficiently high strength cannot be obtained, and there is a drawback that applications are restricted.
【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
強度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。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in consideration of the above-mentioned conventional problems, and has as its object to provide a friction material which is excellent in friction and wear characteristics and has excellent strength even at high temperatures.
【0007】[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、平均粒子径3〜100μmの粒状チタン酸アルカ
リ金属塩及び平均繊維径0.1〜1μm、アスペクト比
6以上の繊維状チタン酸アルカリ金属塩が配合されてい
ることを特徴とする摩擦材に係る(請求項1)。また、
本発明は、前記粒状チタン酸アルカリ金属塩及び繊維状
チタン酸アルカリ金属塩が共に8チタン酸カリウムであ
る摩擦材に係る(請求項2)。また、本発明は、前記粒
状チタン酸アルカリ金属塩と繊維状チタン酸アルカリ金
属塩の配合割合が重量比で1:1〜10:1の範囲であ
る前記いずれかの摩擦材に係る(請求項3)。また、本
発明は、前記粒状チタン酸アルカリ金属塩と繊維状チタ
ン酸アルカリ金属塩が合計量で3〜50重量%配合され
ている前記いずれかの摩擦材に係る(請求項4)。According to the present invention, as a friction modifier, a granular alkali metal titanate having an average particle diameter of 3 to 100 μm and a fibrous titanate having an average fiber diameter of 0.1 to 1 μm and an aspect ratio of 6 or more are used. A friction material containing an alkali metal salt (claim 1). Also,
The present invention relates to a friction material in which both the granular alkali metal titanate and the fibrous alkali metal titanate are potassium octitanate (Claim 2). Further, the present invention relates to any one of the friction materials, wherein a mixing ratio of the granular alkali metal titanate and the fibrous alkali metal titanate is in a range of 1: 1 to 10: 1 by weight. 3). In addition, the present invention relates to any one of the friction materials, wherein the granular alkali metal titanate and the fibrous alkali metal titanate are mixed in a total amount of 3 to 50% by weight (claim 4).
【0008】本発明で用いる粒状チタン酸アルカリ金属
塩は、一般式M2O・nTiO2(Mはカリウム、ナトリ
ウム、リチウム等のアルカリ金属、n=2〜12)で表
わされるチタン酸カリウムの略球状、略立方体状または
不定形状の粒子である。かかる粒状チタン酸アルカリ金
属塩の粒子径としては、平均粒子径3〜100μm、好
ましくは5〜80μmのものを例示できる。これらの粒
状チタン酸アルカリ金属塩には、各種の金属酸化物等が
添加(本明細書において添加というときは、被覆、担
持、層間導入若くは固溶されたものを含む)されたもの
であってもよい。The granular alkali metal titanate used in the present invention is an abbreviation of potassium titanate represented by the general formula M 2 O.nTiO 2 (M is an alkali metal such as potassium, sodium, lithium, etc., n = 2 to 12). These are spherical, generally cubic, or irregularly shaped particles. Examples of the particle diameter of the granular alkali metal titanate include those having an average particle diameter of 3 to 100 μm, preferably 5 to 80 μm. To these granular alkali metal titanates, various metal oxides and the like are added (the term “addition” in the present specification includes coating, supporting, interlayer introduction or solid solution). You may.
【0009】かかる粒状チタン酸アルカリ金属塩の好ま
しい具体例としては、粒状チタン酸カリウム及び粒状チ
タン酸ナトリウムが挙げられる。粒状チタン酸カリウム
としては、n=2の粒状2チタン酸カリウム、n=4の
粒状4チタン酸カリウム、n=6の粒状6チタン酸カリ
ウム、n=8の粒状8チタン酸カリウム等が挙げられ
る。粒状チタン酸ナトリウムとしては、n=3の粒状3
チタン酸ナトリウム、n=5の粒状チタン酸ナトリウム
を挙げられる。Preferred specific examples of the granular alkali metal titanate include granular potassium titanate and granular sodium titanate. Examples of the granular potassium titanate include granular potassium dititanate with n = 2, granular potassium tetratitanate with n = 4, granular potassium hexatitanate with n = 6, and granular potassium octa titanate with n = 8. . As the granular sodium titanate, n = 3 granular 3
Sodium titanate, and granular sodium titanate with n = 5.
【0010】これらの粒状チタン酸アルカリ金属塩のう
ち、粒状4チタン酸カリウム、粒状6チタン酸カリウム
及び粒状8チタン酸カリウムは、例えば以下のような製
造方法により製造することができる。Among these granular alkali metal titanates, granular potassium tetratitanate, granular potassium hexatitanate, and granular potassium octa titanate can be produced, for example, by the following production method.
【0011】第一の製造方法は、チタン含有化合物とカ
リウム含有化合物に、当該チタン含有化合物の酸化物換
算100重量部に対し、酸化物換算で5重量部以上のホ
ウ素含有化合物を配合する方法である。ここでチタン含
有化合物としては、酸化チタン又は加熱によって酸化チ
タンを生成するものより適宜選択することができ、例え
ばルチル型酸化チタン、アナターゼ型酸化チタン、ブル
ッカイト型酸化チタン、単斜晶系酸化チタン等の酸化チ
タン、オルトチタン酸、メタチタン酸・オルトチタン酸
塩(M2TiO3、M4TiO2、Mはナトリウム、カリウ
ム、リチウム等のアルカリ金属)、TiOSO4、Ti
Cl2、TiCl3、TiCl4、Ti(SO4)2、Ti
S2(SO4)3、Ti2O3、H4TiO4、H2TiO3、
Ti(OH)4等が例示できる。これらは単独で、もし
くは2種以上を併用して用いることができる。カリウム
含有化合物としては、酸化カリウム又は加熱により酸化
カリウムを生成する化合物より適宜選択することがで
き、例えば酸化カリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウ
ム、シュウ酸カリウム等が例示できる。これらは単独
で、もしくは2種以上を併用して用いることができる。The first production method comprises mixing a titanium-containing compound and a potassium-containing compound with at least 5 parts by weight of a boron-containing compound in terms of oxide based on 100 parts by weight of oxide of the titanium-containing compound. is there. Here, the titanium-containing compound can be appropriately selected from titanium oxide or a compound that produces titanium oxide by heating, such as rutile-type titanium oxide, anatase-type titanium oxide, brookite-type titanium oxide, and monoclinic titanium oxide. Titanium oxide, orthotitanic acid, metatitanic acid / orthotitanate (M 2 TiO 3 , M 4 TiO 2 , M is an alkali metal such as sodium, potassium, lithium, etc.), TiOSO 4 , Ti
Cl 2 , TiCl 3 , TiCl 4 , Ti (SO 4 ) 2 , Ti
S 2 (SO 4 ) 3 , Ti 2 O 3 , H 4 TiO 4 , H 2 TiO 3 ,
Ti (OH) 4 and the like can be exemplified. These can be used alone or in combination of two or more. The potassium-containing compound can be appropriately selected from potassium oxide or a compound that generates potassium oxide by heating, and examples thereof include potassium oxide, potassium hydroxide, potassium carbonate, and potassium oxalate. These can be used alone or in combination of two or more.
【0012】ホウ素含有化合物としては、酸化ホウ素及
び加熱により酸化ホウ素を生成し得る化合物より適宜選
択することができ、酸化ホウ素、ホウ素、ホウ酸及びそ
の塩類(ナトリウム塩、カリウム塩のアルカリ金属塩、
カルシウム塩、マグネシウム塩、バリウム塩等のアルカ
リ土類金属塩、アンモニウム塩等)、メタホウ酸及びそ
の塩類(ナトリウム塩、カリウム塩のアルカリ金属塩、
カルシウム塩、マグネシウム塩、バリウム塩等のアルカ
リ土類金属塩、アンモニウム塩等)等を例示できる。こ
れらの中でも酸化ホウ素、ホウ酸が好ましい。これらは
単独で、もしくは2種以上を併用して用いることができ
る。The boron-containing compound can be appropriately selected from boron oxide and a compound capable of producing boron oxide by heating. Boron oxide, boron, boric acid and salts thereof (sodium salts, alkali metal salts of potassium salts,
Calcium salts, magnesium salts, alkaline earth metal salts such as barium salts, ammonium salts, etc.), metaboric acid and its salts (sodium salts, alkali metal salts of potassium salts,
Alkaline earth metal salts such as calcium salts, magnesium salts, and barium salts, and ammonium salts). Of these, boron oxide and boric acid are preferred. These can be used alone or in combination of two or more.
【0013】チタン含有化合物とカリウム含有化合物の
配合割合は、目的とするチタン酸カリウムの種類により
適宜選択できるが、例えば粒状6チタン酸カリウムを製
造する場合、カリウム含有化合物とチタン含有化合物を
酸化カリウム:酸化チタンの換算比で1:2〜6程度、
好ましくは1:3〜5程度とするのがよい。また、ホウ
素含有化合物の配合量は、酸化ホウ素換算量で、チタン
含有化合物の酸化チタン換算量100重量部に対して通
常5重量部以上、好ましくは5〜100重量部、より好
ましくは10〜40重量部とするのがよい。ホウ素含有
化合物の配合量が5重量部を下回ると、繊維状のチタン
酸カリウムの生成が多くなり好ましくない。一方、10
0重量部を超えて配合しても、その効果は変わらないの
で不経済である。The mixing ratio of the titanium-containing compound and the potassium-containing compound can be appropriately selected depending on the kind of the intended potassium titanate. For example, when producing granular potassium hexatitanate, the potassium-containing compound and the titanium-containing compound are mixed with potassium oxide. : About 1: 2 to 6 in conversion ratio of titanium oxide;
Preferably, it is good to be about 1: 3-5. The compounding amount of the boron-containing compound is usually 5 parts by weight or more, preferably 5 to 100 parts by weight, more preferably 10 to 40 parts by weight, based on 100 parts by weight of the titanium-containing compound in terms of boron oxide. It is good to use parts by weight. If the amount of the boron-containing compound is less than 5 parts by weight, the production of fibrous potassium titanate increases, which is not preferable. On the other hand, 10
Even if the amount is more than 0 parts by weight, the effect is not changed, so that it is uneconomical.
【0014】第一の製造方法においては、チタン含有化
合物、カリウム含有化合物及びホウ素含有化合物を混合
し焼成することにより、目的物である粒状のチタン酸カ
リウムを製造できる。混合は、任意の手段により任意の
順序で行うことができる。焼成は、大気中又は酸化性雰
囲気下、通常、650〜1200℃程度、好ましくは7
50〜1100℃で、通常0.5〜20時間、好ましく
は2〜10時間行えばよい。焼成に際しては、塩化カリ
ウム、硫酸カリウム、モリブデン酸カリウム等のフラッ
クスを用いてもよい。焼成後、冷却し、必要に応じて得
られた焼成物を解粒、粉砕、分級して本発明の摩擦調整
剤として用いる粒状チタン酸カリウムを得る。In the first production method, the target substance, granular potassium titanate, can be produced by mixing a titanium-containing compound, a potassium-containing compound, and a boron-containing compound and firing the mixture. Mixing can be performed in any order by any means. The calcination is carried out in the air or in an oxidizing atmosphere, usually at about 650 to 1200 ° C., preferably at 7 ° C.
It may be carried out at 50 to 1100 ° C. for usually 0.5 to 20 hours, preferably 2 to 10 hours. In firing, a flux such as potassium chloride, potassium sulfate, or potassium molybdate may be used. After calcination, the mixture is cooled, and if necessary, the obtained calcination product is pulverized, pulverized, and classified to obtain granular potassium titanate used as the friction modifier of the present invention.
【0015】第一の製造方法は、粒状6チタン酸カリウ
ムの製造に特に適した方法である。粒状チタン酸カリウ
ムの第二の製造方法は、粒状2チタン酸カリウムを水洗
しカリウムイオンの一部を抜いた後焼成することにより
粒状4チタン酸カリウムを得る方法である。これまで、
粒状4チタン酸カリウムを効率よく製造する方法は知ら
れていなかったが、この方法によれば効率よく大量に4
チタン酸カリウムを製造することができる。ここで粒状
2チタン酸カリウムは、酸化チタンと炭酸カリウムを塩
化カリウムの存在下900°Cで1〜5時間焼成し、解
砕、分級処理することにより製造できる。また、粒状2
チタン酸カリウムの水洗は、粒状2チタン酸カリウムを
水中に投入してスラリーとし、1〜5時間撹拌すること
により行うことができる。焼成は、750〜1000°
C、好ましくは900°C前後で1〜3時間程度行うの
が好ましい。The first production method is a method particularly suitable for producing granular potassium hexatitanate. The second method for producing granular potassium titanate is a method of obtaining granular potassium tetratitanate by washing the granular potassium dititanate with water, removing a portion of potassium ions, and firing. Until now,
Although a method for efficiently producing granular potassium tetratitanate has not been known, according to this method, a large amount of 4
Potassium titanate can be produced. Here, the granular potassium dititanate can be produced by calcining titanium oxide and potassium carbonate at 900 ° C. for 1 to 5 hours in the presence of potassium chloride, followed by crushing and classification. In addition, granular 2
Washing of potassium titanate with water can be performed by charging granular potassium dititanate into water to form a slurry and stirring for 1 to 5 hours. Baking is 750-1000 °
C, preferably at about 900 ° C. for about 1 to 3 hours.
【0016】粒状チタン酸カリウムの第三の製造方法
は、第二の製造方法で得られた粒状4チタン酸カリウム
を酸処理もしくは中和処理することにより更にカリウム
イオンを抜いて適当なチタン/カリウム比に調整した
後、焼成処理することにより粒状6チタン酸カリウム、
粒状8チタン酸カリウムを得る方法である。ここで、酸
処理もしくは中和処理する際に用いる酸としては、硫
酸、硝酸、塩酸、ホウ酸及び炭酸等が例示できる。粒状
8チタン酸カリウムの製造は、例えば粒状4チタン酸カ
リウムを水中に投入してスラリーとし、撹拌しながら酸
を添加してpH7.5程度に保ち1〜10時間処理した
後、900°Cで0.5〜10時間焼成することにより
行うことができる。The third method for producing granular potassium titanate is to subject the granular potassium tetratitanate obtained in the second production method to an acid treatment or a neutralization treatment to further remove potassium ions and to obtain an appropriate titanium / potassium. After adjusting to the ratio, by firing treatment, granular potassium hexatitanate,
This is a method for obtaining granular potassium octitanate. Here, examples of the acid used in the acid treatment or the neutralization treatment include sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, boric acid, and carbonic acid. The production of granular potassium octa titanate is performed, for example, by adding granular potassium tetratitanate into water to form a slurry, adding an acid with stirring, maintaining the pH at about 7.5, treating for 1 to 10 hours, and then heating at 900 ° C. It can be performed by firing for 0.5 to 10 hours.
【0017】粒状チタン酸ナトリウムは、例えば以下の
ような製造方法により製造することができる。即ち、酸
化チタン源と酸化ナトリウム源をモル比(TiO2/N
a2O)で1:1〜1:6、好ましくは2:1〜4:1
の割合で混合し、800〜1350℃、好ましくは90
0〜1050℃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、粒状3チタン酸ナトリウ
ム及び粒状5チタン酸ナトリウムはいずれか単独で、も
しくはその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。The granular sodium titanate can be produced, for example, by the following production method. That is, the molar ratio of the titanium oxide source and the sodium oxide source (TiO 2 / N
a 2 O) 1: 1 to 1: 6, preferably 2: 1 to 4: 1
At a rate of 800-1350 ° C., preferably 90 ° C.
It can be produced by baking in a temperature range of 0 to 1050 ° C. for 3 to 15 hours, preferably 3 to 8 hours. At this time, depending on the raw material molar ratio and the firing conditions, the granular sodium trititanate and the granular sodium pentatitanate can be obtained either alone or as a mixture thereof. In the present invention, any of them is preferably used. Can be.
【0018】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。As the titanium oxide source, high-purity purified titanium oxide (rutile, anatase or monoclinic), titanium hydroxide, metatitanic acid, rutile sand, anatase sand,
Titanium slag and the like can be exemplified. Examples of the sodium oxide source include sodium carbonate, sodium hydroxide, and sodium nitrate.
【0019】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。The mixing of the raw materials can be performed by any means such as powder mixing. The raw material mixture may be formed into a pressure-formed block prior to the sintering step, and the raw material mixture formed into a paste by adding water may be extruded into pellets, or the raw material mixture formed into a slurry by adding water may be spray-dried. May be used for granulation. The firing can be performed by any means such as a rotary kiln, an electric furnace, a fluidized-bed firing furnace, and a tunnel kiln.
【0020】3チタン酸ナトリウム又は5チタン酸ナト
リウム又はこれらの混合物は、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。Sodium trititanate or sodium pentatitanate or a mixture thereof can be used as it is as a friction modifier for the friction material of the present invention. If necessary, treatment such as washing with water, pickling, drying, classification and the like can be used. May be used.
【0021】本発明の摩擦材において、粒状チタン酸ア
ルカリ金属塩と共に用いられる繊維状チタン酸アルカリ
金属塩としては、平均繊維径0.1〜1μm、平均アス
ペクト比6以上のチタン酸カリウム繊維及びチタン酸ナ
トリウム繊維が挙げられ、中でも2チタン酸カリウム繊
維、6チタン酸カリウム繊維、8チタン酸カリウム繊
維、3チタン酸カリウム繊維、5チタン酸カリウム繊維
が好ましく用いられる。中でも、8チタン酸カリウム繊
維が好ましい。繊維状8チタン酸カリウムは、商品名
「ティスモD」として大塚化学株式会社より販売されて
いるものを商業的に入手できる。In the friction material of the present invention, the fibrous alkali metal titanate used together with the particulate alkali metal titanate includes potassium titanate fibers having an average fiber diameter of 0.1 to 1 μm and an average aspect ratio of 6 or more, Sodium acid fiber is exemplified, and among them, potassium dititanate fiber, potassium hexatitanate fiber, potassium titanate fiber, potassium titanate fiber, potassium titanate fiber and potassium titanate fiber are preferably used. Among them, potassium octitanate fiber is preferable. The fibrous potassium octitanate is commercially available from Otsuka Chemical Co., Ltd. under the trade name "Tismo D".
【0022】本発明の摩擦材において、粒状チタン酸ア
ルカリ金属塩及び繊維状チタン酸アルカリ金属塩の組み
合わせとしては、特に制限はないが、粒状8チタン酸カ
リウムと繊維状8チタン酸カリウムの組み合わせが特に
好ましい。本発明の摩擦材において、粒状チタン酸アル
カリ金属塩と繊維状チタン酸アルカリ金属塩の配合割合
としては、摩擦材の構造を緻密にし、強度を確保する観
点から重量比で粒状チタン酸アルカリ金属塩:繊維状チ
タン酸アルカリ金属塩=1:1〜10:1の範囲とする
のが好ましい。In the friction material of the present invention, the combination of the granular alkali metal titanate and the fibrous alkali metal titanate is not particularly limited. Particularly preferred. In the friction material of the present invention, the mixing ratio of the granular alkali metal titanate and the fibrous alkali metal titanate is such that the structure of the friction material is made dense, and from the viewpoint of ensuring strength, the granular alkali metal titanate is in a weight ratio. : Fibrous alkali metal titanate = 1: 1 to 10: 1.
【0023】本発明の摩擦材において、粒状チタン酸ア
ルカリ金属塩と繊維状チタン酸アルカリ金属塩の配合量
は、合計量で摩擦材中に3〜50重量%となるように配
合するのが好ましい。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。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
は粒状チタン酸アルカリ金属塩及び繊維状チタン酸アル
カリ金属塩を含め20〜80重量部、結合剤10〜40
重量部、その他の成分0〜60重量部を例示できる。In the friction material of the present invention, it is preferable that the total amount of the granular alkali metal titanate and the fibrous alkali metal titanate is 3 to 50% by weight in the friction material. . When the amount is 3% by weight or more, the effect of improving friction characteristics can be sufficiently exhibited. Also, there is no benefit of blending over 50% by weight. Examples of the friction material of the present invention include a friction material comprising a base fiber, a friction modifier and a binder, and the mixing ratio of each component in the friction material is 1 to 60 parts by weight of the base fiber, The agent contains 20 to 80 parts by weight, including granular alkali metal titanate and fibrous alkali metal titanate, binder 10 to 40 parts by weight.
Parts by weight, and 0 to 60 parts by weight of other components.
【0024】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。摩擦調整剤としては、粒状チタン酸アルカリ金属塩
と繊維状チタン酸アルカリ金属塩に加えて、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。Examples of the base fiber include resin fibers such as aramid fibers, metal fibers such as steel fibers and brass fibers, carbon fibers, glass fibers, ceramic fibers, rock wool, and the like.
Wood pulp and the like can be mentioned. These base fibers are surface-treated with a silane coupling agent such as an aminosilane, an epoxysilane or a vinylsilane, a titanate coupling agent, or a phosphate ester in order to improve dispersibility and adhesion with a binder. May be used. As the friction modifier, in addition to the granular alkali metal titanate and the fibrous alkali metal titanate, other friction modifiers may be used in combination as long as the effects of the present invention are not impaired.
【0025】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。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。For example, vulcanized or unvulcanized natural or synthetic rubber powder, cashew resin powder, organic powder such as resin dust, rubber dust, carbon black, graphite powder, molybdenum disulfide, barium sulfate, calcium carbonate, clay, mica , Talc, diatomaceous earth, antigolite, sepiolite, montmorillonite, inorganic powders such as zeolite,
Metal powder such as copper, aluminum, zinc, iron, alumina,
Examples thereof include oxide powders such as silica, chromium oxide, titanium oxide, and iron oxide. As the binder, phenolic resin, formaldehyde resin, melamine resin, epoxy resin, acrylic resin, aromatic polyester resin, thermosetting resin such as urea resin, natural rubber, nitrile rubber, butadiene rubber, styrene butadiene rubber, chloroprene rubber, Elastomers such as polyisoprene rubber, acrylic rubber, high styrene rubber, styrene propylene diene copolymer, etc., polyamide resins, polyphenylene sulfide resins, polyether resins, polyimide resins, polyether ether ketone resins, thermoplastic liquid crystal polyester resins, etc. Organic binder such as resin and alumina sol,
Examples thereof include inorganic binders such as silica sol and silicone resin.
【0026】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。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。In the friction material of the present invention, components such as a rust preventive, a lubricant, and a grinding agent can be added, if necessary, in addition to the above components. The method for producing the friction material of the present invention is not particularly limited, and can be appropriately produced according to a conventionally known method for producing a friction material. As an example, a base fiber is dispersed in a binder, a friction modifier and other components that are blended as required are combined and blended, a friction material composition is prepared, and then the composition is placed in a mold. A method of injecting an object, heating under pressure, and performing binding molding can be exemplified.
【0027】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。As another example, the binder is melt-kneaded in a twin-screw extruder, and the base fiber, the friction modifier and other components, if necessary, are combined and compounded from the side hopper. After extrusion, a method of machining into a desired shape can be mentioned. Further, as another example, after the friction material composition is dispersed in water or the like, formed on a paper net, dewatered and formed into a sheet shape, and then subjected to heat and pressure by a press machine to perform binding and molding, The obtained friction material may be appropriately cut and polished to obtain a desired shape.
【0028】本発明の摩擦材には、粒状と繊維状のチタ
ン酸アルカリ金属塩を併用したので、緻密な構造の摩擦
材とすることができ、耐フェード性や鳴き性能の悪化を
招くことなく高温履歴後の強度低下を防止することがで
きる。The friction material of the present invention uses a granular and fibrous alkali metal titanate in combination, so that a friction material having a dense structure can be obtained without deteriorating fade resistance and squealing performance. It is possible to prevent a decrease in strength after a high-temperature history.
【0029】[0029]
【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1 アナターゼ型酸化チタンと炭酸カリウムと塩化カリウム
を重量比で5:4.5:1の割合で混合し、900℃で
2時間焼成した後、得られた焼結体を解砕処理して平均
粒子径50μmの粒状2チタン酸カリウムを得た。次い
でこのものを水中に投入してスラリーとし、2時間撹拌
した後、濾別、乾燥させ、900°Cで2時間焼成した
後、得られた焼結体を解砕処理して平均粒子径50μメ
ートルの粒状4チタン酸カリウムを得た。得られた粒状
4チタン酸カリウムを水中に投入してスラリーとし、ホ
ウ酸を加えてスラリーのpHを7.5に維持しながら2
時間中和処理を行い、濾別、乾燥させた後、900℃で
2時間処理し、得られた焼結体を解砕、分級して平均粒
子径50μmの粒状8チタン酸カリウムを得た。The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples, Comparative Examples and Test Examples. Reference Example 1 Anatase-type titanium oxide, potassium carbonate, and potassium chloride were mixed at a weight ratio of 5: 4.5: 1, and calcined at 900 ° C. for 2 hours. Thus, granular potassium dititanate having an average particle diameter of 50 μm was obtained. Next, this was poured into water to form a slurry, stirred for 2 hours, filtered, dried and calcined at 900 ° C. for 2 hours, and the obtained sintered body was crushed to obtain an average particle diameter of 50 μm. Meter granular potassium tetratitanate was obtained. The obtained granular potassium tetratitanate is charged into water to form a slurry, and boric acid is added to maintain the pH of the slurry at 7.5 while maintaining the pH at 7.5.
After performing a neutralization treatment for an hour, filtering, and drying, the resultant was treated at 900 ° C. for 2 hours, and the obtained sintered body was crushed and classified to obtain granular potassium octitanate having an average particle diameter of 50 μm.
【0030】参考例2 アナターゼ型酸化チタン、炭酸カリウム、塩化カリウ
ム、酸化ホウ酸を重量比5:2.5:1:1の割合で混
合し、1055℃まで5時間かけて昇温し、5時間保持
した後、1時間かけて600℃まで冷却し、次いで室温
まで冷却した。得られた焼結体を解砕、分級して平均粒
子径10μmの粒状6チタン酸カリウムを得た。 Reference Example 2 Anatase type titanium oxide, potassium carbonate, potassium chloride, and boric acid were mixed at a weight ratio of 5: 2.5: 1: 1, and the temperature was raised to 1055 ° C. over 5 hours. After holding for one hour, it was cooled to 600 ° C. over one hour, and then cooled to room temperature. The obtained sintered body was crushed and classified to obtain granular potassium hexatitanate having an average particle diameter of 10 μm.
【0031】参考例3 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、乾燥して平均粒
子径13μmの粒状3チタン酸ナトリウムを得た。 Reference Example 3 A mixture of titanium oxide and sodium carbonate at a molar ratio of 3: 1 was placed in a crucible and heated at 950 ° C. for 8 hours in an electric furnace. The product was pulverized, washed with water and dried. As a result, granular sodium trititanate having an average particle diameter of 13 μm was obtained.
【0032】実施例1 参考例1で得られた粒状8チタン酸カリウム15重量
部、8チタン酸カリウム繊維(大塚化学株式会社製、商
品名「ティスモD」、平均繊維径0.5μm、平均繊維
長13μm、平均アスペクト比26)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)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)48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、研磨加工を加えて本発明の摩擦材
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。 Example 1 15 parts by weight of granular potassium octitanate obtained in Reference Example 1 and potassium octitanate fiber (trade name "Tismo D" manufactured by Otsuka Chemical Co., Ltd., average fiber diameter 0.5 μm, average fiber 13 μm length, average aspect ratio 26) 15 parts by weight, aramid fiber (trade name “Kevlar pulp” 3 mm length, manufactured by Toray Industries, Inc.) 3 parts by weight, binder (phenolic resin) 10
Parts by weight, 9 parts by weight of organic additives (cashew dust, etc.) and 48 parts by weight of others (lubricants such as graphite, metal powder, oxide powder) are sufficiently mixed, filled into a mold, and subjected to binding molding (pressing force). :
150 kgf / cm 2 , temperature 170 ° C., 5 minutes), after molding, release from mold and heat treatment (hold at 180 ° C. for 3 hours)
Was given. Thereafter, polishing was performed to obtain the friction material of the present invention. The organic additives, lubricants, metal powders and oxide powders used were usually those added to the friction agent.
【0033】実施例2 参考例2で得られた粒状6チタン酸カリウム15重量
部、8チタン酸カリウム繊維(大塚化学株式会社製、商
品名「ティスモD」、平均繊維径0.5μm、平均繊維
長13μm、平均アスペクト比26)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)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)48重量
部を十分に混合して金型に充填し、実施例1と同様にし
て本発明の摩擦材を得た。 Example 2 15 parts by weight of granular potassium hexatitanate obtained in Reference Example 2 and potassium octa titanate fiber (trade name "Tismo D" manufactured by Otsuka Chemical Co., Ltd., average fiber diameter 0.5 μm, average fiber 13 μm length, average aspect ratio 26) 15 parts by weight, aramid fiber (trade name “Kevlar pulp” 3 mm length, manufactured by Toray Industries, Inc.) 3 parts by weight, binder (phenolic resin) 10
Parts by weight, 9 parts by weight of organic additives (cashew dust, etc.) and 48 parts by weight of others (lubricants such as graphite, metal powder, oxide powder) are sufficiently mixed and filled in a mold. Thus, the friction material of the present invention was obtained.
【0034】実施例3 参考例3で得られた粒状3チタン酸ナトリウム15重量
部、8チタン酸カリウム繊維(大塚化学株式会社製、商
品名「ティスモD」、平均繊維径0.5μm、平均繊維
長13μm、平均アスペクト比26)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)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)48重量
部を十分に混合して金型に充填し、実施例1と同様にし
て本発明の摩擦材を得た。実施例1〜3で得られた摩擦
材は、いずれも高温履歴後も強度の低下が少なく、高温
時の摩耗量が抑制された摩擦材であった。 Example 3 15 parts by weight of granular sodium trititanate obtained in Reference Example 3 and potassium octa titanate fiber (trade name "Tismo D" manufactured by Otsuka Chemical Co., Ltd., average fiber diameter 0.5 μm, average fiber 13 μm length, average aspect ratio 26) 15 parts by weight, aramid fiber (trade name “Kevlar pulp” 3 mm length, manufactured by Toray Industries, Inc.) 3 parts by weight, binder (phenolic resin) 10
Parts by weight, 9 parts by weight of organic additives (cashew dust, etc.) and 48 parts by weight of others (lubricants such as graphite, metal powder, oxide powder) are sufficiently mixed and filled in a mold. Thus, the friction material of the present invention was obtained. Each of the friction materials obtained in Examples 1 to 3 had a small decrease in strength even after a high-temperature history, and had a reduced amount of wear at high temperatures.
【0035】[0035]
【発明の効果】以上のように、本発明にかかる摩擦材
は、摩擦摩耗特性の熱安定性が向上して、高温時におい
ても摩擦摩耗特性に優れ、しかも、高温履歴後も強度の
低下が少なく、強度に優れるという利点を有する。As described above, the friction material according to the present invention has improved thermal stability of friction and wear characteristics, has excellent friction and wear characteristics even at high temperatures, and has a reduced strength even after a high temperature history. It has the advantage of low strength and excellent strength.
Claims (4)
0μmの粒状チタン酸アルカリ金属塩及び平均繊維径
0.1〜1μm、平均アスペクト比6以上の繊維状チタ
ン酸アルカリ金属塩が配合されていることを特徴とする
摩擦材。An average particle size of 3 to 10 as a friction modifier.
A friction material comprising: a particulate alkali metal titanate of 0 μm; and a fibrous alkali metal titanate having an average fiber diameter of 0.1 to 1 μm and an average aspect ratio of 6 or more.
維状チタン酸アルカリ金属塩が共に8チタン酸カリウム
である請求項1の摩擦材。2. The friction material according to claim 1, wherein both the granular alkali metal titanate and the fibrous alkali metal titanate are potassium octa titanate.
状チタン酸アルカリ金属塩の配合割合が重量比で1:1
〜10:1の範囲である請求項1又は2記載の摩擦材。3. The mixing ratio of the granular alkali metal titanate and the fibrous alkali metal titanate is 1: 1 by weight.
The friction material according to claim 1 or 2, wherein the ratio is in the range of 10 to 10.
状チタン酸アルカリ金属塩が合計量で3〜50重量%配
合されている請求項1乃至3の何れかに記載の摩擦材。4. The friction material according to claim 1, wherein the total amount of the granular alkali metal titanate and the fibrous alkali metal titanate is 3 to 50% by weight.
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JP7110699A JP2000264692A (en) | 1999-03-16 | 1999-03-16 | Friction material |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002055437A1 (en) * | 2001-01-04 | 2002-07-18 | Kawatetsu Mining Co., Ltd. | Potassium titanate powder |
US6432187B1 (en) * | 1999-02-09 | 2002-08-13 | Otsuka Chemical Co., Ltd. | Friction material |
EP2130798A1 (en) | 2007-04-04 | 2009-12-09 | Otsuka Chemical Holdings Co., Ltd. | Potassium titanate, process for production of the same, friction materials, and resin compositions |
US8877339B2 (en) | 2007-06-08 | 2014-11-04 | Otsuka Chemical Co., Ltd. | Sodium hexatitanate and method for production thereof |
-
1999
- 1999-03-16 JP JP7110699A patent/JP2000264692A/en active Pending
Cited By (5)
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US6432187B1 (en) * | 1999-02-09 | 2002-08-13 | Otsuka Chemical Co., Ltd. | Friction material |
WO2002055437A1 (en) * | 2001-01-04 | 2002-07-18 | Kawatetsu Mining Co., Ltd. | Potassium titanate powder |
EP2130798A1 (en) | 2007-04-04 | 2009-12-09 | Otsuka Chemical Holdings Co., Ltd. | Potassium titanate, process for production of the same, friction materials, and resin compositions |
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