JP2000265158A

JP2000265158A - 摩擦材

Info

Publication number: JP2000265158A
Application number: JP11071103A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ogawa; 博小川
Original assignee: Otsuka Chemical Co Ltd
Current assignee: Otsuka Chemical Co Ltd
Priority date: 1999-03-16
Filing date: 1999-03-16
Publication date: 2000-09-26
Also published as: WO2000055276A1; AU3191500A

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、高温時における摩耗や摩擦係数に
優れた性能を有する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、２チタン酸カリウム
及び／又は４チタン酸カリウムが配合されている摩擦
材。

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、８チタン酸カリウム繊
維や６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。これらのチタ
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。そこで、一層すぐれた性能を有する摩擦材が
求められている。

【０００５】本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされ
たもので、全く新しい観点から摩擦摩耗性能の向上を図
り得る摩擦調整剤を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、摩擦調整剤と
して、２チタン酸カリウム及び／又は４チタン酸カリウ
ム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）。

【０００７】また、本発明は、前記２チタン酸カリウム
及び／又は４チタン酸カリウムの配合量が３〜５０重量
％である前記摩擦材に係る（請求項２）。

【０００８】本発明で摩擦調整剤として用いる２チタン
酸カリウムと４チタン酸カリウムは、共に層状構造を有
する化合物であり、トンネル構造を有する６チタン酸カ
リウムや８チタン酸カリウムとは物理的性質を全く異に
する化合物である。

【０００９】これら層状構造を有するチタン酸カリウム
は、摩擦材に配合された際、高温摩擦摺動下で容易に層
分離を起こし、摺動面に均一に膜状に広がって摩擦摩耗
特性を向上させる作用を有する。

【００１０】かかる作用により、本発明の摩擦材は、摩
擦係数を均一に保持し得るという優れた効果を有するも
のとなる。

【００１１】また、本発明の摩擦調整剤は、製造時に高
いシェアをかけて混合することにより摩擦材内に板状に
分離拡散して、所謂ナノコンポジット構造を形成するこ
とができ、このようにして製造された本発明の摩擦材は
優れた強度を有するものとなる。

【００１２】本発明において、２チタン酸カリウム及び
４チタン酸カリウムは、粒状、柱状、繊維状、燐片状等
各種の形状のものを用いることができる。

【００１３】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。

【００１４】粒状４チタン酸カリウムは、粒状２チタン
酸カリウムを水中にスラリーとし、１〜５時間撹拌する
ことにより水洗した後、７５０〜１０００°Ｃ、好まし
くは９００°Ｃ前後で１〜３時間程度焼成し、解砕、分
級することにより製造できる。

【００１５】繊維状２チタン酸カリウムは、例えば酸化
チタンと炭酸カリウムを混合し、１１００℃程度に加
熱、溶融させた後、急冷固化させて得られる２チタン酸
カリウム繊維集合体を解砕分級することにより製造でき
る。

【００１６】繊維状４チタン酸カリウムは、例えば酸化
チタン、炭酸カリウム及びモリブデン酸カリウムを混合
し、９５０〜１１００℃程度に加熱して溶融させた後、
徐冷することを特徴とするフラックス法により製造でき
る。

【００１７】２チタン酸カリウム及び４チタン酸カリウ
ムの製造方法は、上記の製法に限られるものではなく、
広く公知の方法で製造されたものを用いることができ
る。

【００１８】本発明の摩擦材においては、請求項２記載
の如く、２チタン酸カリウム及び／又は４チタン酸カリ
ウム（２チタン酸カリウム及び４チタン酸カリウムのう
ち少なくとも何れか一方）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。

【００１９】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２チタン酸カリウム及び／又は４チタ
ン酸カリウムを含め２０〜８０重量部、結合剤１０〜４
０重量部、その他の成分を０〜６０重量部を例示でき
る。

【００２０】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。

【００２１】摩擦調整剤としては、２チタン酸カリウム
及び４チタン酸カリウムに加えて、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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】前記摩擦材組成物の調整に際しては、各成
分を混合した後、ハイスピードミキサーやスーパーミキ
サー等の高いシェアのかかる混合装置を用いて十分に混
合して調整するのが好ましい。

【００２６】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。

【００２７】

【実施例】以下に実施例を挙げ、本発明を更に詳細に説
明する。実施例１フラックス法により製造された４チタン酸カリウム繊維
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１
７０℃、５分間）を行い、成形後、離型して熱処理（１
８０℃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。

【００２８】実施例２酸化チタンと炭酸カリウムを塩化カリウムの存在下９０
０°Ｃで１〜５時間焼成し、解砕、分級処理することに
より製造した粒状２チタン酸カリウム（平均粒子径５０
μｍ）１５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（Ｂ）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。

【００２９】供試体（Ａ）及び供試体（Ｂ）から試験片
を切り出し、ＪＩＳＤ４４１１（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／ｃ
ｍ²、摩擦速度：７ｍ／秒）を行って摩耗率（ｃｍ³／ｋ
ｇ・ｍ）及び摩擦係数（μ）を測定し、低温域から高温
域まで安定した摩耗率、摩擦係数を示す良好な材料であ
ることを確認した。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、摺動面の摩擦摩耗特性
を向上させ、摩擦係数を均一に保持した摩擦材が得られ
るという優れた効果を有し、更に強度的にも優れた摩擦
材となる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】摩擦調整剤として、２チタン酸カリウム
及び／又は４チタン酸カリウムが配合されていることを
特徴とする摩擦材。
【請求項２】前記２チタン酸カリウム及び／又は４チ
タン酸カリウムの配合量が３〜５０重量％である請求項
１記載の摩擦材。