JP2903130B2 - 防食剤 - Google Patents

防食剤

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、ブレーキライニングあるいはクラッチライ
ニングのような摩擦ライニング中、または該ライニング
に用いられる固形潤滑剤組成物中の防食剤として、燐酸
アルカリを使用することに関するものである。
(従来の技術) 摩擦ライニングは、通常アスベスト繊維、アスベスト
繊維と他の耐熱性無機あるいは有機繊維との混合物、ア
スベスト未含有耐熱性無機あるいは有機繊維の混合物、
鉄粉末、銅粉末、真ちゅう粉末、亜鉛粉末などの金属粉
末あるいはこれらの混合物、または金属粉末を鋼綿と、
場合により黒鉛繊維あるいはポリアミド繊維のような繊
維およびミネラルウールと組合わせたものが基材となっ
ている。これらの繊維材料および/または金属粉末は、
有機系モノマーあるいはポリマー結合剤または結合剤混
合物と組合わせて摩擦ライニング材料が形成される。場
合により、このような摩擦ライニングは、防音および減
振材料をも含有している。与えられた材料混合物に存在
する結合剤または結合剤混合物は、熱硬化され、硬化状
態で、摩擦ライニングの種々の成分のための固体状耐熱
性マトリックスを形成する。
従来、慣用の摩擦ライニングは主としてアスベストを
基材とするものであったが、アスベストについての健康
上の危険性から、摩擦ライニング中のアスベストを他の
材料に置き換える変化が増大している。アスベスト含有
摩擦ライニング並びにアスベスト未含有摩擦ライニング
は、上記の成分のほかに、通常は材料のトライボロジー
特性(tribological properties)、特にその摩擦挙
動、摩耗および裂断挙動を改良するために、1種または
数種の固形潤滑剤を含有している。
金属を基材とする摩擦ライニングは、例えば西独特許
第2,924,540号により公知である。
アスベスト未含有摩擦ライニング用の配合物には二つ
のタイプ、即ちメタロイド配合物および繊維置換配合物
がある。両配合物とも上記した形態の金属を含有し、繊
維置換ライニングはさらに黒鉛繊維、ポリアラミド繊維
またはミネラルウールのような繊維を含有している。メ
タロイドライニングは金属含量が高いので熱伝導が大き
すぎて断熱の付与に費用がかさむという一つの欠点があ
るため、繊維置換配合物が益々使われるようになってい
る。
実用条件下では、アスベスト未含有材料の二つのタイ
プの配合物に付加的な欠点があることが分かった。種々
の金属がライニングに使用されるという事情により、電
位差が生じその結果ライニングの表面の腐食が容易にお
こる。自動車では、ブレーキライニングは、普通ブレー
キディスクまたはブレーキドラムにしっかりと固着され
ており、たとえブレーキを作動しなくとも、運転中にた
えず僅かに摩耗する。ブレーキライニングの表面腐食は
重大な欠陥をもたらす。ブレーキライニングの腐食形成
により、ブレーキライニングのブレーキディスクまたは
ブレーキドラムへのスティッキングが認められた。週末
の間、駐車されている車両は、ブレーキライニングがブ
レーキディスクまたはブレーキドラムに固着されるの
で、もはや運転することができない。
アスベスト未含有ライニングの腐食は、また新車を船
舶または陸上運送装置(トラック、鉄道車両)で輸送す
るときに、問題となる。新車を下ろすときにブレーキラ
イニングがブレーキディスクまたはブレーキドラムに固
く錆び付いていることが認められた。
また、類似の問題が、金属を含んでいないために腐食
が生じないアスベスト未含有摩擦ライニングにも発生す
る。即ち、金属からなるブレーキディスクまたはブレー
キドラムの腐食のために、ブレーキライニングが腐食し
たブレーキディスクまたはブレーキドラムに固着してし
まう。
アスベスト未含有あるいは金属含有摩擦ライニングと
それに装着されたブレーキディスクまたはブレーキドラ
ムとの組み合わせによる腐食および腐食化、または金属
含有ブレーキディスクまたはブレーキドラムとそれに装
着されたアスベストおよび金属を含有していない摩擦ラ
イニングとの組合わせによる腐食は、金属を含まないと
腐食は起こらないが、全体として摩擦ライニングについ
ての問題である。この問題はとくに金属含有摩擦ライニ
ングにおこる。なぜならば、これは摩擦ライニングの金
属成分の腐食の形態と該摩擦ライニングに装着した金属
製ブレーキディスクまたはブレーキドラムの腐食の形態
で表れるからである。勿論、この問題は異種の金属を含
有する金属含有ブレーキライニングにおいて最も際立つ
ている。
上記の問題を、新しいブレーキライニングをコーティ
ングすることにより解決しようとする試みが既になされ
ている。しかしながら、この手段はブレーキが一度使わ
れるとコーティングがすり減り、その結果腐食保護体が
破壊されてしまうという欠点がある。
摩擦ライニング中に加えられる防食剤として、亜鉛粉
末はすでに公知であるが、亜鉛粉末はそのごく近接の腐
食にたいして保護作用があるだけで十分に効率的である
とはいえない。硼砂でさえも、フォルクスワーゲン社の
1985年の引き渡し明細(delivery specification)TL−
VW 110によるブレーキライニングの防食試験にかけたと
ころ、該ライニングのリリースモーメント(releasemom
ent)は最高10Nm(1mkp)であり、良好であると認めら
れた。しかしながら、例えば高温で結晶物が抽出するよ
うな、ブレーキディスクまたはブレーキドラムに負の効
果がでることから、ブレーキライニング混合物に硼砂を
使用することはできない。
摩擦ライニングに用いうる防食剤としての基準は、特
に摩擦ライニングが受ける熱負荷に帰着する。ブレーキ
ライニング混合物はその成分の乾燥粉末混合物として使
用され、原則としてフェノール樹脂が結合剤として使用
される。粉末は加温下、例えば約180℃で加熱水圧プレ
ス中で圧縮される。圧縮後、ライニングは最高温度、例
えば約220℃までの計画温度で硬化される。硬化後、ラ
イニングは磨かれ、短時間、例えば20秒間750℃でその
表面が焦がされる。ブレーキングによる摩擦過程におい
て、約300℃の温度は一時的に600〜800℃に上昇する。
これは、防食添加物が少なくともブレーキライニングの
製造温度、例えば約220℃で長持ちして、約750℃までは
その有効性が、少なくとも一時的に保持可能でなければ
ならないことを意味する。
(発明が解決しようとする課題) 本発明の目的は、摩擦ライニング、殊に金属含有摩擦
ライニングに利用でき、指示温度条件下でその腐食防止
効果が保持される防食剤を提供することにある。
(課題を解決するための手段) 本発明者は、摩擦ライニング、殊にアスベストを含ま
ず金属を含有する摩擦ライニング用の防食剤として、燐
酸アルカリが使用し得ることを見出した。
本発明は、摩擦ライニング中または摩擦ライニングに
用いられる固形潤滑剤組成物中に、防食剤として燐酸ア
ルカリを使用することを提供するものである。
本発明に使用される防食剤は、最終摩擦ライニング混
合物に混ぜることができるが、有利には摩擦ライニング
に加えられる固形潤滑剤、例えば西独特許第2,514,575
号または同第3,513,031号により公知の固形潤滑剤組成
物に混ぜ、次いで摩擦ライニング混合物に加えることが
できる。
防食剤として使用される燐酸アルカリの量は、一般に
は、最終摩擦ライニング配合物全量に対して0.1〜6重
量%、好ましくは0.5〜3重量%、特に1〜2重量%で
ある。6重量%より高い濃度では摩擦特性に不利な結果
を与える。非常に金属含量が高いライニングにおいて
は、最高6重量%必要であるが、金属が低含有か未含有
のライニングにおいては0.1重量%の割合で十分であ
る。
本発明に使用される防食剤を、摩擦ライニングに加え
られるべき固形潤滑剤、通常は固形潤滑剤組成物に混合
する場合には、該固形潤滑剤組成物中の燐酸アルカリの
量は、一般には5〜50重量%、好ましくは15〜35重量
%、特に20〜30重量%である。本発明に使用される防食
剤は、固形潤滑剤組成物にきれいに合体することがで
き、該組成物は摩擦ライニング混合物中に容易に導入す
ることもできるので、指示された量の燐酸アルカリを含
有する固形潤滑剤組成物は、本発明の好ましい態様であ
る。
個々の燐酸アルカリのうち、燐酸リチウム、燐酸ナト
リウムおよび燐酸カリウムは特に金属含有摩擦ライニン
グへの使用に適している。これらの化合物は、まず第一
に約10〜12モルの結晶水を含有する化合物として存在す
るが、焼成された形態でも存在する。与えられた摩擦ラ
イニングの製造に適用される工程では結晶水は放出され
ないので、結晶水のないものがより好適である。更に大
きな防食効果がより少量の燐酸アルカリにより達成され
る。
一般的には、該燐酸アルカリのうち、モノ燐酸塩、ジ
燐酸塩およびトリ燐酸塩が効果的である。しかしなが
ら、トリ燐酸塩が特に好ましく、トリ燐酸ナトリウムが
最も好ましい。使用可能なすべての燐酸アルカリは水に
可溶性であることが重要である。
これらの燐酸塩はブレーキライニングおよびクラッチ
ライニングのような摩擦ライニングへの使用に適してい
る。なぜならば、該燐酸塩には非常に熱に安定で、即ち
800℃までの温度でも有効であり、更にこのような高温
適用中のブレーキにも有効に残っている。
相対湿度100%で非常に強い腐食を与えるブレーキラ
イニング混合物と、0.5〜3重量%、特に1〜2重量%
の燐酸アルカリとからなる配合物はブレーキライニング
の腐食を与えず、またブレーキライニングがブレーキデ
ィスクまたはブレーキドラムに固着することもない。
ブレーキライニングの表面防食効果に加えて、燐酸ア
ルカリはライニングが錆びてしまうことも防止する。防
食剤なしでは、内部から外部への連続腐食も観察される
ので、ある時間後は、例えば鋼綿の錆びによりブレーキ
ライニングは強度を失う。
各種のライニングは本来的に細孔を有している。金属
部分の腐食の増大のために、即ち金属酸化物の形成のた
めに、この所望の細孔が部分的にまたは完全に消滅する
ので、ブレーキライニングは腐食によりそのもとの特性
を失う。この場合、燐酸アルカリは、水および水含有塩
によって引き起こされるブレーキライニング内部の腐食
を防止することができる。
更に、冷却水添加剤として公知のモリブデン酸ナトリ
ウムのような、異種の水溶性防食剤は、燐酸アルカリほ
ど効果的ないことが分かった。
次に、実施例により本発明を説明する。
(実施例) (A)防食剤を用いないアスベスト未含有ブレーキライ
ニングの製造 アスベスト未含有ブレーキライニングを、下記の組成
を有する第一試験片の形で製造した。
この試験片を、前記引き渡し明細TL−VWの防食剤試験
に供した。この目的に適用した試験手順は次のとおりで
ある。
1.ドラムのブレーキ表面をトリクロロエチレンで洗い、
乾燥し、布できれいにした。
2.シュー(ライニングは中央リベットで固定されている
だけである)をブレーキドラムのブレーキ表面上にデバ
イスで押しつけ、10Nmで調整スクリュー(adjustment s
crew)中にねじこんだ。
3.+50℃、相対湿度100%で、16時間保管した。
4.室温で8時間乾燥した。
5.与えられたライニングのリリースモーメントを同時に
測定しながら、ブレーキシューをはずした。この試験に
おいて、前記試験片のリリースモーメントは10〜20Nmに
なった。
(B)防食剤を使用したアスベスト未含有ブレーキライ
ニングの製造 上記(A)に記載した方法で、アスベスト未含有ブレ
ーキライニングを防食剤含有の第2試験片の形で製造し
た。この目的のために、組成物として、上記組成物
(A)全量に対して約1.5重量%のトリ燐酸ナトリウム
を予備混合物として固形潤滑剤組成物に添加したことの
み異なる、(A)に記載の組成物を使用した。その結
果、最終ブレーキライニング中にトリ燐酸ナトリウムは
1.48重量%存在している。
試験は上記(A)と同様に行われ、本発明により得ら
れた試験片は、1〜5Nmのリリースモーメントを与え
た。
満足しうるブレーキライニングは、上記試験におい
て、10Nm(1mkp)と等しいかまたはそれ以下のリリース
モーメントを与える。同時に、該ブレーキライニングは
破壊的腐食効果を有することがなく、そして実験後いか
なる機械的欠陥も示さないことである。
実施例(B)により製造された試験片はこれらの条件
に合致しているが、(A)の試験片の場合は合致してい
ない。
(発明の効果) 上記説明および実施例から明らかなように、本発明の
燐酸アルカリは、摩擦ライニングまたはそれに用いられ
る固形潤滑剤組成物の防食剤として、顕著な効果を有し
ている。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C10M 125/24 C10N 10:02 C10N 30:12 C10N 40:00 C10N 50:08 F16D 69/02 C09K 3/14

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】燐酸アルカリを含有することを特徴とす
    る、摩擦ライニング中または摩擦ライニングに用いられ
    る固形潤滑剤組成物中の防食剤。
  2. 【請求項2】燐酸アルカリがトリ燐酸アルカリである特
    許請求の範囲第1項記載の防食剤。
  3. 【請求項3】燐酸アルカリがトリ燐酸ナトリウムである
    特許請求の範囲第1項または第2項記載の防食剤。
  4. 【請求項4】摩擦ライニング中の燐酸アルカリの量が0.
    1〜6重量%である特許請求の範囲第1項から第3項の
    いずれか1項記載の防食剤。
  5. 【請求項5】固形潤滑剤組成中の燐酸アルカリの量が5
    〜50重量%である特許請求の範囲第1項から第4項のい
    ずれか1項記載の防食剤。
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