JP2001172613A - 摩擦材 - Google Patents

摩擦材

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 均一な混合や分散が困難となる繊維径と繊維
長が大きく異なる繊維を併用する必要がなく、従来から
存在し、市販されているチタン酸カリウム繊維を用い
て、鳴き特性及び異音特性を改善できる摩擦材を提供す
る。 【解決手段】 補強繊維、摩擦調整材及び結合材よりな
る摩擦材において、補強繊維として、少なくとも六チタ
ン酸カリウム繊維と八チタン酸カリウム繊維を併用し、
その合計量として摩擦材全体の２〜４０重量％配合した
ことを特徴とする摩擦材。前記六チタン酸カリウム繊維
と八チタン酸カリウム繊維の配合比率が重量比で１：４
〜４：１であることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、摩擦材に関するも
のであり、特に産業機械、鉄道車両、荷物車両、乗用車
などに用いられる摩擦材に関するものであり、より具体
的には前記の用途に使用されるブレーキパッド、ブレー
キライニング、クラッチフェーシング等の摩擦材に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】主としてブレーキパッドなどに用いる摩
擦材は、その強度を高めるために材料の一つに補強繊維
が使用され、補強繊維としてはアスベスト代替繊維とし
てガラス繊維、スチール繊維、アラミド繊維、チタン酸
カリウム繊維などが使用され、これらはそれぞれの特性
があるため、数種混合して使用されている。これらの繊
維の中でもチタン酸カリウム繊維は、研磨性硬質無機繊
維として、摩擦材全体の強度、耐熱性を高め、耐摩耗性
を向上させるだけでなく、その研磨性により摩擦材の摩
擦係数を高め、特に高速制動等の高負荷時の高い摩擦係
数を確保できるものとして高く評価されている。
【０００３】従来のチタン酸カリウム繊維を補強繊維と
して使用した摩擦材としては、例えば、純度９８％以上
であるチタン酸カリウム繊維を１種又は２種以上配合さ
れている摩擦材（特許第２７６７５０４号公報、以後従
来技術１と略記する）、断面径５〜１０μｍ、アスペク
ト比３〜７のチタン酸カリウム繊維が配合されている摩
擦材（特許第２８１６９０６号公報、以後従来技術２と
略記する）や繊維長と繊維径の異なる２種類のチタン酸
カリウム繊維が配合されている摩擦材（特許第２８７９
３６４号公報、以後従来技術３と略記する）がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術１は、チタン酸カリウム繊維の高純度化により、繊維
の高融点化と共に高熱伝導性を付与し、その結果として
高温度域での摩擦係数及び摩耗性の顕著な改善効果を得
ることを目的としているものである。従来技術２は、特
定の繊維径とアスペクト比を有するチタン酸カリウム繊
維を使用することにより、低温域から高温域にわたり耐
摩耗性に優れ、摩擦係数も温度変化に対して安定してい
る、安定な摩耗抵抗性を有する摩擦材を得ることを目的
としている。
【０００５】一方、従来技術３は、鳴き性能及び高温に
おける耐摩耗性が優れている上に、摩擦性能も良好な摩
擦材を得ることを目的としている。そして、２種類のチ
タン酸カリウム繊維を用いることにより、対面攻撃性が
小さく、低温から高温まで安定した摩擦性能を示すと共
に、鳴き性能が向上する旨記載されている。しかしなが
ら、この発明は、１種類は繊維長が０．１〜３ｍｍ、繊
維径が１０〜６０μｍであり、他の１種類は繊維長が１
０〜３０μｍ、繊維径が０．２〜０．５μｍであるとい
う、繊維長と繊維径の大きく異なるチタン酸カリウム繊
維を併用しなければならないため、微細針状繊維と比較
的粗大なフレーク状多結晶繊維の均一な混合、分散が困
難であり、ひいては摩擦材も製造コストが高くなるとい
う問題点があった。
【０００６】上記のように、従来のチタン酸カリウム繊
維を配合している摩擦材は、鳴き特性及び異音特性につ
いて全く考慮していないものや、たとえこれらの特性の
改善に着目しても、製造コストが高価になるものしかな
かったという問題点があった。本発明は、摩擦材とし
て、均一な混合や分散が困難となる繊維径と繊維長の大
きく異なる繊維を併用する必要がなく、従来から存在
し、市販されている化学組成だけが異なるチタン酸カリ
ウム繊維を併用して配合するだけで、鳴き特性及び異音
特性を改善できる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】本発明者等は、前記の課
題により、製造コストが高くつく繊維径と繊維長の異な
る別技術で製造されたチタン酸カリウム繊維を併用する
ことなく、それでいて前記無機繊維を使用した場合と同
等の鳴き特性及び耐摩耗性と摩擦性能を摩擦材に与える
無機繊維の材質や形態について種々研究した。そして、
組成の異なるチタン酸カリウム繊維を併用すると、前記
同一組成で繊維径と繊維長の異なるチタン酸カリウム繊
維を使用した場合と同等の鳴き特性及び耐摩耗性と摩擦
性能を得ることができることに着目して、本発明に到達
した。
【０００８】すなわち、本発明は、下記の手段により前
記の課題を解決した。 （１）補強繊維、摩擦調整材及び結合材よりなる摩擦材
において、補強繊維として、少なくとも六チタン酸カリ
ウム繊維と八チタン酸カリウム繊維を併用し、その合計
量として摩擦材全体の２〜４０重量％配合したことを特
徴とする摩擦材。 （２）前記六チタン酸カリウム繊維と八チタン酸カリウ
ム繊維の配合比率が重量比で１：４〜４：１であること
を特徴とする請求項１記載の摩擦材。
【０００９】
【発明の実施の形態】摩擦材は、補強繊維、摩擦調整材
及び結合材などから構成されるが、本発明では、補強繊
維としてアスベストを使用せずに、組成の異なる２種類
のチタン酸カリウム繊維を使用するものである。本発明
に使用されるチタン酸カリウム繊維は、出発原料の酸化
チタンとして、特に高純度の工業用精製酸化チタンを使
用する必要はなく、一般の工業用純度の酸化チタンを使
用して、焼成法、ＫＤＣ法、融剤法、溶融法等の条件と
工程とにより製造することができる。そして、その化学
的組成として八チタン酸カリウム（Ｋ2 Ｏ・８Ｔｉ
Ｏ2 ）、六チタン酸カリウム（Ｋ2 Ｏ・６ＴｉＯ2 ）、
四チタン酸カリウム（Ｋ2 Ｏ・４ＴｉＯ2 ）等が挙げら
れるが、前二者の併用が特に好ましい。
【００１０】なお、チタン酸カリウム繊維のサイズは特
に限定されず、上記溶融法により製造される各種サイズ
（その繊維サイズは加熱溶融後の処理工程と条件とによ
り比較的広い範囲で調整可能である）の多結晶繊維、例
えば断面径約２０〜５０μｍ、長さ約１００〜３００μ
ｍの比較的粗大サイズのもの同志、あるいは断面径約５
〜１０μｍ、長さ１５〜１００μｍの比較的小サイズの
もの同志等を適宜使用することができる。
【００１１】２種類の繊維の摩擦材中の合計使用量は、
摩擦材全体の２〜４０重量％とするが、２重量％未満で
は混合攪拌時に均一に分散させることが困難で所望の鳴
き防止効果が得られなく、一方４０重量％よりも多い場
合は鳴き防止効果が向上するが、気孔率が大きくなり摩
耗特性が悪化するので、４０重量％以下とする。好まし
くは１０〜３０重量％とすることがよい。なお、六チタ
ン酸カリウム繊維と八チタン酸カリウム繊維の配合比率
が１：４〜４：１であることが、摩擦材の鳴き特性及び
異音特性の点で特に好ましい。また、これらの繊維を含
めて補強繊維としては、シランカップリング剤又はフェ
ノール樹脂により表面処理したものを用いてもよく、こ
の表面処理したものは摩擦材の製造において他の材料と
の均一な混合が容易で、熱成形による製品の強度が大き
くなる利点がある。シランカップリング剤又はフェノー
ル樹脂の使用量は、繊維の０．３〜５重量％とすること
が好ましい。
【００１２】従来、摩擦材には、通常摩擦調整材の１種
にアルミナ、マグネシア等金属酸化物が添加されている
が、本発明では、前記の繊維にこれらを併用しても良
い。勿論、前記の繊維だけを使用しても、繊維が摩擦調
整作用も併せ持つので目的とする効果が得られる。本発
明の摩擦材を製造するには、補強繊維、摩擦調整材、潤
滑材、結合材からなる摩擦材において、前記原料の繊維
を配合し、その配合物を通常の製法に従って予備成形
し、熱成形することにより製造することができる。
【００１３】本発明の摩擦材において、研磨材でもある
チタン酸カリウム繊維以外の補強繊維としては、例えば
芳香族ポリアミド繊維、耐炎化アクリル繊維等の有機繊
維や銅繊維、スチール繊維等の金属繊維が挙げられる。
無機充填材としては、例えば銅やアルミニウム、亜鉛等
の金属粒子、バーミキュライトやマイカ等の鱗片状無機
物、硫酸バリウムや炭酸カルシウム等が挙げられる。結
合材としては、例えばフェノール樹脂（ストレートフェ
ノール樹脂、ゴム等による各種変性フェノール樹脂を含
む）、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等
の熱硬化性樹脂を挙げることができる。
【００１４】また、摩擦調整材としては、例えばアルミ
ナやシリカ、マグネシア、ジルコニア、酸化クロム、石
英等の無機摩擦調整材、合成ゴムやカシューダスト等の
有機摩擦調整材を、固体潤滑材としては、例えば黒鉛や
二硫化モリブデン等を挙げることができる。摩擦材の組
成としては、種々の組成割合を採ることができる。すな
わち、これらは、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、単独
でまたは２種以上を組み合わせて配合すればよい。
【００１５】ブレーキパッドの製造工程は、板金プレス
により所定の形状に成形され、脱脂処理及びプライマー
処理が施され、そして、接着剤が塗布されたプレッシャ
ープレートと、耐熱性有機繊維や金属繊維等の補強繊維
と、無機・有機充填材、摩擦調整材及び熱硬化性樹脂結
合材等の粉末原料とを配合し、攪拌により十分に均質化
した原材料を常温にて所定の圧力で成形（予備成形）し
て作製した摩擦材の予備成形体とを、熱成形工程におい
て所定の温度及び圧力で熱成形して両部材を一体に固着
し、アフタキュアを行い、最終的に仕上げ処理を施すこ
とからなるが、それまでの工程は従来法と同一である。
【００１６】
【実施例】以下実施例により本発明を具体的に説明す
る。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定される
ものではない。
【００１７】実施例 （摩擦材試料の材料）摩擦材の試料を製造する際の摩擦
材の材料として次のものを用い、試料として作成する際
にはそれらの材料から選択して、試料の配合を変えるよ
うにした。 結合材 ・・フェノール樹脂 有機摩擦調整材 ・・カシューダスト 充填材 ・・硫酸バリウム（粉末、平均粒径８μｍ） 研磨材 ・・ジルコニア（粉末、平均粒径１１μｍ） 固体潤滑材 ・・黒鉛（粉末、平均粒径６０μｍ） 補強繊維 ・・銅繊維（繊維径９０μｍ）／アラミド繊維（繊維径 １３．５μｍ） 研磨材 ・・８チタン酸カリウム繊維（繊維径０．５μｍ） ６チタン酸カリウム繊維（繊維径０．７μｍ）
【００１８】（摩擦材試料の組成）摩擦材の試料を製造
する際の摩擦材の組成として、配合割合を以下の第１表
に示すとおりのものとして、実施例１〜６を作製した。
なお、比較のために、八チタン酸カリウム繊維だけを使
用したもの（比較例１）も作製した。 （ブレーキパッドの試料作製）上記した組成の摩擦材試
料を有するブレーキパッドを従来の製法により作成し
た。
【００１９】
【表１】
【００２０】（試験方法）新品ロータを用いたディスク
ブレーキを取付けた車両のロータとブレーキパッドに、
ホースで毎分１０リットルの水をかけ、車速２０ｋｍ／
ｈ、減速度１．９６ｍ／ｓ2 の制動を２０回行い、鳴き
の発生について、発生のあった場合を悪とし、発生のな
かった場合を優と判定した。また、異音特性について
は、上記の条件で３０℃で停止後発進時の音圧ｄＢで評
価した。 （試験結果）試験結果を第２表に示す。
【００２１】
【表２】
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、繊維径と繊維長の大き
く異なる、均一な混合と分散が困難な２種類のチタン酸
カリウム繊維を併用することなく、化学組成だけが異な
る２種類のチタン酸カリウム繊維を使用することによ
り、均一な混合、分散が容易であって、高コスト化を招
くなく、鳴き特性と異音特性に優れた非アスベスト系摩
擦材を得ることができる。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０８Ｋ 7/08 Ｃ０８Ｋ 7/08 Ｃ０８Ｌ 101/00 Ｃ０８Ｌ 101/00 // Ｆ１６Ｄ 69/02 Ｆ１６Ｄ 69/02 Ｂ (72)発明者 堀口 和也 東京都中央区日本橋小網町19番５号 曙ブ レーキ工業株式会社内 Ｆターム(参考） 3J058 BA21 BA73 GA26 GA73 4F071 AA01 AA10 AA33 AA41 AA42 AA56 AA60 AB03 AB07 AB08 AB09 AB10 AB18 AB20 AB21 AB23 AD01 AE12 AE13 AH17 DA01 DA04 DA05 4J002 AA001 AC003 AH003 BG032 CC031 CC071 CC181 CD001 CL062 CM041 DA029 DA078 DA088 DA108 DE079 DE099 DE149 DE186 DE187 DE238 DG029 DG048 DJ008 DJ019 DJ058 FA042 FA046 FA047 FA048 FA088 FD202 FD203 FD206 FD207 FD208 FD209 GT00

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 補強繊維、摩擦調整材及び結合材よりな
    る摩擦材において、補強繊維として、少なくとも六チタ
    ン酸カリウム繊維と八チタン酸カリウム繊維を併用し、
    その合計量として摩擦材全体の２〜４０重量％配合した
    ことを特徴とする摩擦材。
  2. 【請求項２】 前記六チタン酸カリウム繊維と八チタン
    酸カリウム繊維の配合比率が重量比で１：４〜４：１で
    あることを特徴とする請求項１記載の摩擦材。
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