JP2018053076A - 樹脂組成物、これを用いた摩擦材、摩擦部材、及びドラムブレーキ用ブレーキシュー - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の樹脂組成物は、チタン酸塩化合物の結晶粒が結合してなる多孔質チタン酸塩化合物粒子と、未加硫ゴムと、熱硬化性樹脂とを含有する摩擦材用樹脂組成物であることを特徴とする。上記多孔質チタン酸塩化合物粒子における細孔直径0.01〜1.0μmの範囲の積算細孔容積は、5%以上である。本発明の樹脂組成物は、必要に応じて、その他材料をさらに含有することができる。
本発明で使用する多孔質チタン酸塩化合物粒子は、細孔直径0.01〜1.0μmの範囲の積算細孔容積が5%以上であり、チタン酸塩化合物の結晶粒が焼結及び/又は融着等により結合してなる多孔質チタン酸塩化合物粒子である。すなわち、上記多孔質チタン酸塩化合物粒子は、チタン酸塩化合物の結晶粒の結合体である。
本発明で用いる未加硫ゴムとしては、室温(20℃)で固体形状を有するものであれば特に制限なく用いることができ、例えば、天然ゴム(NR)、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、イソプレンゴム(IR)、ニトリルゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、ブチルゴム(IIR)、エチレン・プロピレンゴム(EPDM)等が挙げられ、これらの1種を単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。これらのなかでも高不飽和ゴムであるスチレン・ブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、イソプレンゴム(IR)、ニトリルゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)が好ましい。
熱硬化性樹脂は、多孔質チタン酸塩化合物粒子、未加硫ゴム等を一体化し、強度を与える結合材として用いられるものであり、結合材として用いられる公知の熱硬化性樹脂の中から任意のものを適宜選択して用いることができる。例えばフェノール樹脂;アクリルエラストマー分散フェノール樹脂、シリコーンエラストマー分散フェノール樹脂等のエラストマー分散フェノール樹脂;アクリル変性フェノール樹脂、シリコーン変性フェノール樹脂等の変性フェノール樹脂;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;等を挙げることができ、これらの1種を単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。このなかでも耐熱性、成形性、摩擦特性をより一層向上できる点から、フェノール樹脂、変性フェノール樹脂が好ましい。
本発明の摩擦材用樹脂組成物は、上記の多孔質チタン酸塩化合物粒子、未加硫ゴム、熱硬化性樹脂の材料以外に、必要に応じてその他材料を配合することができる。その他材料としては、例えば、以下の繊維基材、摩擦調整材等を挙げることができる。
本発明の樹脂組成物は、(1)混合機(レーディゲミキサー、加圧ニーダー、アイリッヒミキサー等)で各成分を混合する方法;(2)所望する成分の造粒物を調製し、必要により他の成分を混合機(レーディゲミキサー、加圧ニーダー、アイリッヒミキサー等)で混合する方法等により製造することができる。
本発明の摩擦材は、本発明の樹脂組成物を、常温にて仮成形し、得られた仮成形物を加熱加圧成形(成形圧力10〜40MPa、成形温度150〜200℃)し、必要に応じて、得られた成形体に加熱炉内で熱処理(150〜200℃、1〜12時間保持)を施し、しかる後その成形体に機械加工、研磨加工を加えて所定の形状を有する摩擦材を製造することができる。
本発明のドラムブレーキ用ブレーキシューは、シュー基材と、上記摩擦材からなるライニングとを備える。従って、本発明のドラムブレーキ用ブレーキシューは、優れた摩擦特性と、柔軟性を有しており、ドラムブレーキに好適に用いることができる。
チタン酸塩化合物1〜6の組成式、粒子形状、平均粒子径、BET比表面積、細孔直径0.01〜1.0μmの範囲の積算細孔容積、及び細孔分布の極大値を下記の表1に示した。なお、チタン酸塩化合物1〜3は以下の通り製造した。
Ti:K=3:1(モル比)となるように秤量した酸化チタン及び炭酸カリウムを振動ミルにて粉砕しながら10分間混合した。得られた粉砕混合物をハイスピードミキサーにて乾式造粒した後、電気炉にて850℃で4時間焼成することで粉末を得た。
Ti:Na=3:1(モル比)となるように秤量した酸化チタン及び炭酸ナトリウムを振動ミルにて粉砕しながら10分間混合した。得られた粉砕混合物をハイスピードミキサーにて乾式造粒した後、電気炉にて850℃で4時間焼成することで粉末を得た。
以下のようにして、特開2009−114505号公報に開示された中空状のチタン酸塩化合物粒子を製造した。
チタン酸塩化合物4としては、板状のチタン酸マグネシウムカリウム(大塚化学社製、商品名「テラセスPS」)を用いた。なお、チタン酸塩化合物4の平均粒子径及びBET比表面積は、下記表1に示す通りである。
チタン酸塩化合物5としては、板状のチタン酸リチウムカリウム(大塚化学社製、商品名「テラセスL」)を用いた。なお、チタン酸塩化合物5の平均粒子径及びBET比表面積は、下記表1に示す通りである。
チタン酸塩化合物6としては、板状のチタン酸カリウム(大塚化学社製、商品名「テラセスTF−L」)を用いた。なお、チタン酸塩化合物6の平均粒子径及びBET比表面積は、下記表1に示す通りである。
・NBR(非繊維状粒子、平均粒子径120μm)
・フェノール樹脂
表2の配合比率に従って材料を配合し、レーディゲミキサーにて混合後、実施例及び比較例の樹脂組成物を得た。なお、表2における各成分の配合量の単位は、樹脂組成物中の体積%である。得られた樹脂組成物を仮成形し、加熱加圧成形(成形圧力15MPa、成形温度150℃)し、さらに熱処理(180℃)を行った。得られた成形体を面積5.5cm2の扇型に加工して摩擦材を得た。
(ロックウェル硬度)
上記の方法で作製した実施例及び比較例の摩擦材のロックウェル硬度をJIS D4421に従い測定し、結果を表2に示した。硬さのスケールはSスケールを使用した。
上記の方法で作製した実施例及び比較例の摩擦材の気孔率をJIS D4418に従い測定し、結果を表2に示した。
上記の方法で作製した実施例及び比較例の摩擦材について、スケールダイナモメーターを用いて摺り合わせ試験を行った。ローターはφ110mmの鋳鉄(炭素含有量3.3%)を用い、1制動は初速度40km/h、制動前ブレーキ温度90℃以下、及び負荷荷重0.5MPaの条件でブレーキを作動させ、停止するまでとし、同条件で3000回制動を実施し、その間の摩擦係数を計測した。摩擦係数の計測は、制動を開始し負荷荷重が安定してから0.01秒毎に実施した。
μappi:計測した摩擦係数の関数μiを、最小二乗法により時間tに関する2次の多項式に近似し、得られた近似式より算出した時間tの値
μave3000:制動3000回目の平均摩擦係数
n:制動停止するまでに計測した摩擦係数の計測個数
Claims (11)
- 細孔直径0.01〜1.0μmの範囲の積算細孔容積が5%以上であり、チタン酸塩化合物の結晶粒が結合してなる多孔質チタン酸塩化合物粒子と、未加硫ゴムと、熱硬化性樹脂とを含有する、樹脂組成物。
- 前記多孔質チタン酸塩化合物粒子の平均粒子径が、5〜500μmである、請求項1に記載の樹脂組成物。
- 前記多孔質チタン酸塩化合物粒子が、組成式A2TinO(2n+1)〔式中、Aはアルカリ金属から選ばれる1種又は2種以上、n=2〜8〕で表される、請求項1又は2に記載の樹脂組成物。
- 前記未加硫ゴムが、天然ゴム、スチレン・ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、及びエチレン・プロピレンゴムから選ばれる少なくとも1種である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
- 前記熱硬化性樹脂がフェノール樹脂である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
- 前記多孔質チタン酸塩化合物粒子の含有量が1〜30体積%であり、前記未加硫ゴムの含有量が0.1〜30体積%であり、前記熱硬化性樹脂の含有量が1〜50体積%である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
- 摩擦材用である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載の樹脂組成物の成形体である、摩擦材。
- JIS D4421に準拠して測定されたロックウェル硬度が、60〜70HRSである、請求項8に記載の摩擦材。
- 請求項8又は9に記載の摩擦材を備える、摩擦部材。
- シュー基材と、請求項8又は9に記載の摩擦材からなるライニングとを備える、ドラムブレーキ用ブレーキシュー。
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