JP4558982B2 - ゾノトライト粉末、及び摩擦材料製造用組成物 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、摩擦材料用の多孔性ゾノトライト粉末、及び優れた耐熱性を示し、かつ鳴きが発生しにくい摩擦材料を製造するのに有利に利用できる摩擦材料製造用組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車や各種の産業車両において用いられるブレーキあるいはクラッチの表面層としては、摩擦特性に優れ、かつ耐熱性に優れた摩擦材料が利用される。このような目的に用いられる摩擦材料は、一般に、スチール繊維、耐熱有機質繊維、無機材料繊維などの繊維基材、グラファイト、金属酸化物、金属塩（例、硫酸バリウム）、有機物粉末（例、カシューダスト、ラバーダスト）などの摩擦調整材、そして結合材を主成分とする組成物である。そして、その組成物を通常は、シート状として単独で成形するか、あるいはブレーキ基板やクラッチ基板の上に被覆層として形成して使用する。
【０００３】
多孔性ゾノトライトが添加された摩擦材料は、多孔性ゾノトライトが添加されていない摩擦材料と比較して、優れた耐熱性を示し、かつ鳴き（相手材との接触による摩擦音や振動）が発生しにくくなる傾向にあることは、次に述べるようにすでに知られている。
【０００４】
特開平３−２５５１８７号公報には、ブレーキライニング材料として、フェノール樹脂、平均粒子径が５０〜７０μｍの内部開放構造を持つ球形のゾノトライト型合成含水ケイ酸カルシウム、そして他の充填材からなる組成物を用いることの提案がある。
【０００５】
特開平４−３１８０９２号公報にも、摩擦材料に充填される添加剤の一部としてゾノトライトを用いることが提案されている。
【０００６】
特開平５−２４７４４５号公報にもまた、摩擦材料の構成成分の一部に多孔質含水ケイ酸カルシウム（ゾノトライト）を用いることが提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、上記の多孔性ゾノトライト粉末を添加した摩擦材料の熱安定性と鳴きの発生具合とについて検討を重ねた結果、平均粒子径が過度に大きい多孔性ゾノトライト粉末が添加された摩擦材料は熱安定性に優れているが、鳴きが発生し易くなる傾向にあり、一方、平均粒子径が過度に小さい多孔性ゾノトライト粉末が添加された摩擦材料では鳴きは発生しにくいが、熱安定性が低下する（特に、高温での摩耗量が大きくなる）傾向にあることを見い出した。
【０００８】
従って、本発明の目的は、摩擦材料の添加剤として特に有利に利用できる多孔性ゾノトライト粉末を提供することにある。本発明の目的はまた、優れた耐熱性を示し、かつ鳴きが発生しにくい摩擦材料を製造するのに好適に利用できる摩擦材料製造用組成物を提供することにもある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、繊維状のゾノトライト粒子が凝集した凝集体粒子からなり、平均粒子径が５〜２０μｍの範囲内にある摩擦材料用多孔性ゾノトライト粉末にある。
【００１０】
本発明はまた、繊維状のゾノトライト粒子が凝集した凝集体粒子からなり、平均粒子径が５〜２０μｍの範囲内にある多孔性ゾノトライト粉末を２０〜４０容量％の範囲内にて含むことを特徴とする摩擦材料製造用組成物にもある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の多孔性ゾノトライト粉末は、繊維状のゾノトライト粒子が凝集した凝集体粒子からなる。繊維状ゾノトライト粒子の大きさは、平均繊維長が１〜５μｍ、平均繊維径が０．１〜０．５μｍ、平均アスペクト比が１０〜２０であることが好ましい。
【００１２】
本発明の多孔性ゾノトライト粉末は、平均粒子径が５〜２０μｍの範囲内、好ましくは５〜１０μｍの範囲内にある。本発明において、平均粒子径は、レーザ回折法により測定された体積基準粒子径の平均粒子径である。なお、レーザ回折法により平均粒子径を測定する場合には、一般に、粒子径測定対象粉末が分散媒（通常は、水）に均一に分散するように、平均粒子径の測定前に、分散媒中の粒子径測定対象粉末に超音波振動を付与する等の分散処理を行うが、本発明においては、多孔性ゾノトライト粉末の分散処理を行わずに平均粒子径を測定する。
【００１３】
本発明の多孔性ゾノトライト粉末は、例えば、通常の水熱法により合成した繊維状のゾノトライト粒子が分散しているゾノトライトスラリーを、真空濾過器にて脱水して湿潤固形物とし、次いで湿潤固形物を乾燥機にて乾燥して、ゾノトライト粉末の凝集体を得て、そして、得られたゾノトライト粉末凝集体をアトマイザー、パルペライザ、アトマイザーなどの解砕機を用いて解砕することにより製造することができる。
【００１４】
本発明の多孔性ゾノトライト粉末は、無処理で使用してもよいが、シランカップリング剤などの表面処理することにより、摩擦材料の他の構成成分（例：繊維基材、摩擦調整剤、結合樹脂）との密着性を高めることができる。
【００１５】
次に、本発明の摩擦材料製造用組成物について説明する。
本発明の摩擦材料製造用組成物は、上記の多孔性ゾノトライト粉末を２０〜４０容量％の範囲内にて含むことを特徴とする。本発明の摩擦材料製造用組成物における他の構成成分には、通常の摩擦材料と同様に繊維基材、摩擦調整剤、及び結合樹脂が用いられる。
【００１６】
繊維基材の例としては、金属繊維（例、スチール繊維、真鍮繊維、銅繊維）、耐熱有機質繊維（例、芳香族ポリアミド繊維）、無機材料繊維（例、ロックウール、チタン酸カリウムウイスカ）などの繊維基材などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００１７】
摩擦調整材の例としては、グラファイト、粉末状アルミニウム、粉末状銅、金属酸化物（例、シリカ、酸化アルミニウム）、金属塩（例、硫酸バリウム、クレイ、炭酸カルシウム）、有機物粉末（例、カシューダスト、ラバーダスト）などの摩擦調整材を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００１８】
摩擦材料組成物に用いられる結合材樹脂の代表例としては、フェノール樹脂を挙げることができる。また、メラミン樹脂、エポキシ樹脂なども単独で、あるいはフェノール樹脂と併用して用いることができる。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、これらは本発明を限定するものではない。なお、本実施例におけるゾノトライト粉末の平均粒子径の測定方法、並びに本実施例において製造したブレーキシートの鳴き、摩擦係数、摩耗量、及び曲げ強度の評価方法は次の通りである。
【００２０】
（１）ゾノトライト粉末の平均粒子径
レーザ回折法を用いて測定する。分散媒には水を用い、ゾノトライト粉末の分散処理を行わない。
【００２１】
（２）ブレーキシートの鳴き
ＪＩＳ−Ｄ−４４１１（自動車用ブレーキライニング）に規定された方法に従って測定する。
【００２２】
（３）ブレーキシートの摩擦係数、摩耗量、及び曲げ強度
ＪＩＳ−Ｄ−４８１１（自動車用クラッチフェーシング）に規定された方法に従って測定する。摩擦係数は、三枚のブレーキシートの温度をそれぞれ１００℃、２００℃及び３００℃に調整して測定し、摩耗量は、ブレーキシートの温度を３００℃に調整して測定する。
【００２３】
［実施例１］
（１）ゾノトライト粉末の製造
石灰原料として生石灰（ＣａＯ純度：９７．５質量％）３１ｋｇ、珪酸質原料として珪石粉（ブレーン比表面積：７０００ｃｍ2／ｇ、ＳｉＯ2純度：９９．５質量％）３３．２ｋｇ、及び水道水６５０リットルを内容積１．０ｍ3のＳＵＳ３１６製撹拌機付オートクレーブに投入し、撹拌機の回転数５０ｒｐｍで撹拌しながら、オートクレーブの内部温度を２℃／分の昇温速度で２２５℃とし、そのまま温度２２５℃で２時間保持した。その後、撹拌しながら室温にまで放冷してゾノトライトスラリーを得た。このゾノトライトスラリーを真空濾過器（水平ハネビスフィルター）にて脱水して湿潤固形物にし、次いで乾燥機（箱形乾燥機ジャンボオーブン）にて１５０℃の温度で乾燥して、ゾノトライト粉末の凝集体を得た。このゾノトライト粉末凝集体をアトマイザーを用いて解砕して、ゾノトライト粉末を得た。得られたゾノトライト粉末の平均粒子径は８μｍであった。
【００２４】
（２）ブレーキシートの製造
上記（１）で得た平均粒子径が８μｍのゾノトライト粉末２５容量％、耐熱有機質繊維（芳香族ポリアミド繊維）２０容量％、グラファイト３容量％、硫酸バリウム２０容量％、シリカ粉２容量％、フェノール樹脂２０容量％、有機物粉末（カシューダスト）１０容量％を均一に混合して、摩擦材料製造用組成物を得た。次いで、組成物を、１６０℃に加熱した金型に充填し、４００ｋｇ／ｃｍ2の圧力で圧縮して成型物を得た。得られた成型物を１８０℃で６時間熱処理してフェノール樹脂を固化させ、ブレーキシートを得た。得られたブレーキシートの評価結果を表１に示す。
【００２５】
［比較例１］
（１）ゾノトライト粉末の製造
ゾノトライト粉末の凝集体をジェットミルを用いて解砕した以外は、実施例１と同様にしてゾノトライト粉末を得た。得られたゾノトライト粉末の平均粒子径は２．５μｍであった。
【００２６】
（２）ブレーキシートの製造
平均粒子径が８μｍのゾノトライト粉末の代わりに、上記（１）で得た平均粒子径２．５μｍのゾノトライト粉末を用いた以外は実施例１と同様にして、ブレーキシートを得た。得られたブレーキシートの評価結果を表１に示す。
【００２７】
［比較例２］
平均粒子径が８μｍのゾノトライト粉末の代わりに、市販のゾノトライト粉末（平均粒子径：３３μｍ）を用いた以外は実施例１と同様にして、ブレーキシートを得た。得られたブレーキシートの評価結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】
【００２９】
平均粒子径が８μｍのゾノトライト粉末を添加したブレーキシート（実施例１）と平均粒子径が２．５μｍのゾノトライト粉末を添加したブレーキシート（比較例１）は、ともに鳴きが発生しないが、比較例１のブレーキシートは、実施例１のブレーキシートと比較して、高温での摩耗量が多い。一方、平均粒子径が３３μｍのゾノトライト粉末を添加したブレーキシート（比較例２）は、実施例１のブレーキシートと比較して、摩擦係数、及び摩耗量は同等であるが、鳴きが発生した。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の多孔性ゾノトライト粉末を添加した摩擦材料は、熱安定性に優れ、かつ鳴きが発生しにくい。従って、本発明の多孔性ゾノトライト粉末は、摩擦材料の添加剤として有利に使用することができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、摩擦材料用の多孔性ゾノトライト粉末、及び優れた耐熱性を示し、かつ鳴きが発生しにくい摩擦材料を製造するのに有利に利用できる摩擦材料製造用組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車や各種の産業車両において用いられるブレーキあるいはクラッチの表面層としては、摩擦特性に優れ、かつ耐熱性に優れた摩擦材料が利用される。このような目的に用いられる摩擦材料は、一般に、スチール繊維、耐熱有機質繊維、無機材料繊維などの繊維基材、グラファイト、金属酸化物、金属塩（例、硫酸バリウム）、有機物粉末（例、カシューダスト、ラバーダスト）などの摩擦調整材、そして結合材を主成分とする組成物である。そして、その組成物を通常は、シート状として単独で成形するか、あるいはブレーキ基板やクラッチ基板の上に被覆層として形成して使用する。
【０００３】
多孔性ゾノトライトが添加された摩擦材料は、多孔性ゾノトライトが添加されていない摩擦材料と比較して、優れた耐熱性を示し、かつ鳴き（相手材との接触による摩擦音や振動）が発生しにくくなる傾向にあることは、次に述べるようにすでに知られている。
【０００４】
特開平３−２５５１８７号公報には、ブレーキライニング材料として、フェノール樹脂、平均粒子径が５０〜７０μｍの内部開放構造を持つ球形のゾノトライト型合成含水ケイ酸カルシウム、そして他の充填材からなる組成物を用いることの提案がある。
【０００５】
特開平４−３１８０９２号公報にも、摩擦材料に充填される添加剤の一部としてゾノトライトを用いることが提案されている。
【０００６】
特開平５−２４７４４５号公報にもまた、摩擦材料の構成成分の一部に多孔質含水ケイ酸カルシウム（ゾノトライト）を用いることが提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、上記の多孔性ゾノトライト粉末を添加した摩擦材料の熱安定性と鳴きの発生具合とについて検討を重ねた結果、平均粒子径が過度に大きい多孔性ゾノトライト粉末が添加された摩擦材料は熱安定性に優れているが、鳴きが発生し易くなる傾向にあり、一方、平均粒子径が過度に小さい多孔性ゾノトライト粉末が添加された摩擦材料では鳴きは発生しにくいが、熱安定性が低下する（特に、高温での摩耗量が大きくなる）傾向にあることを見い出した。
【０００８】
従って、本発明の目的は、摩擦材料の添加剤として特に有利に利用できる多孔性ゾノトライト粉末を提供することにある。本発明の目的はまた、優れた耐熱性を示し、かつ鳴きが発生しにくい摩擦材料を製造するのに好適に利用できる摩擦材料製造用組成物を提供することにもある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、繊維状のゾノトライト粒子が凝集した凝集体粒子からなり、平均粒子径が５〜２０μｍの範囲内にある摩擦材料用多孔性ゾノトライト粉末にある。
【００１０】
本発明はまた、繊維状のゾノトライト粒子が凝集した凝集体粒子からなり、平均粒子径が５〜２０μｍの範囲内にある多孔性ゾノトライト粉末を２０〜４０容量％の範囲内にて含むことを特徴とする摩擦材料製造用組成物にもある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の多孔性ゾノトライト粉末は、繊維状のゾノトライト粒子が凝集した凝集体粒子からなる。繊維状ゾノトライト粒子の大きさは、平均繊維長が１〜５μｍ、平均繊維径が０．１〜０．５μｍ、平均アスペクト比が１０〜２０であることが好ましい。
【００１２】
本発明の多孔性ゾノトライト粉末は、平均粒子径が５〜２０μｍの範囲内、好ましくは５〜１０μｍの範囲内にある。本発明において、平均粒子径は、レーザ回折法により測定された体積基準粒子径の平均粒子径である。なお、レーザ回折法により平均粒子径を測定する場合には、一般に、粒子径測定対象粉末が分散媒（通常は、水）に均一に分散するように、平均粒子径の測定前に、分散媒中の粒子径測定対象粉末に超音波振動を付与する等の分散処理を行うが、本発明においては、多孔性ゾノトライト粉末の分散処理を行わずに平均粒子径を測定する。
【００１３】
本発明の多孔性ゾノトライト粉末は、例えば、通常の水熱法により合成した繊維状のゾノトライト粒子が分散しているゾノトライトスラリーを、真空濾過器にて脱水して湿潤固形物とし、次いで湿潤固形物を乾燥機にて乾燥して、ゾノトライト粉末の凝集体を得て、そして、得られたゾノトライト粉末凝集体をアトマイザー、パルペライザ、アトマイザーなどの解砕機を用いて解砕することにより製造することができる。
【００１４】
本発明の多孔性ゾノトライト粉末は、無処理で使用してもよいが、シランカップリング剤などの表面処理することにより、摩擦材料の他の構成成分（例：繊維基材、摩擦調整剤、結合樹脂）との密着性を高めることができる。
【００１５】
次に、本発明の摩擦材料製造用組成物について説明する。
本発明の摩擦材料製造用組成物は、上記の多孔性ゾノトライト粉末を２０〜４０容量％の範囲内にて含むことを特徴とする。本発明の摩擦材料製造用組成物における他の構成成分には、通常の摩擦材料と同様に繊維基材、摩擦調整剤、及び結合樹脂が用いられる。
【００１６】
繊維基材の例としては、金属繊維（例、スチール繊維、真鍮繊維、銅繊維）、耐熱有機質繊維（例、芳香族ポリアミド繊維）、無機材料繊維（例、ロックウール、チタン酸カリウムウイスカ）などの繊維基材などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００１７】
摩擦調整材の例としては、グラファイト、粉末状アルミニウム、粉末状銅、金属酸化物（例、シリカ、酸化アルミニウム）、金属塩（例、硫酸バリウム、クレイ、炭酸カルシウム）、有機物粉末（例、カシューダスト、ラバーダスト）などの摩擦調整材を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００１８】
摩擦材料組成物に用いられる結合材樹脂の代表例としては、フェノール樹脂を挙げることができる。また、メラミン樹脂、エポキシ樹脂なども単独で、あるいはフェノール樹脂と併用して用いることができる。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、これらは本発明を限定するものではない。なお、本実施例におけるゾノトライト粉末の平均粒子径の測定方法、並びに本実施例において製造したブレーキシートの鳴き、摩擦係数、摩耗量、及び曲げ強度の評価方法は次の通りである。
【００２０】
（１）ゾノトライト粉末の平均粒子径
レーザ回折法を用いて測定する。分散媒には水を用い、ゾノトライト粉末の分散処理を行わない。
【００２１】
（２）ブレーキシートの鳴き
ＪＩＳ−Ｄ−４４１１（自動車用ブレーキライニング）に規定された方法に従って測定する。
【００２２】
（３）ブレーキシートの摩擦係数、摩耗量、及び曲げ強度
ＪＩＳ−Ｄ−４８１１（自動車用クラッチフェーシング）に規定された方法に従って測定する。摩擦係数は、三枚のブレーキシートの温度をそれぞれ１００℃、２００℃及び３００℃に調整して測定し、摩耗量は、ブレーキシートの温度を３００℃に調整して測定する。
【００２３】
［実施例１］
（１）ゾノトライト粉末の製造
石灰原料として生石灰（ＣａＯ純度：９７．５質量％）３１ｋｇ、珪酸質原料として珪石粉（ブレーン比表面積：７０００ｃｍ2／ｇ、ＳｉＯ2純度：９９．５質量％）３３．２ｋｇ、及び水道水６５０リットルを内容積１．０ｍ3のＳＵＳ３１６製撹拌機付オートクレーブに投入し、撹拌機の回転数５０ｒｐｍで撹拌しながら、オートクレーブの内部温度を２℃／分の昇温速度で２２５℃とし、そのまま温度２２５℃で２時間保持した。その後、撹拌しながら室温にまで放冷してゾノトライトスラリーを得た。このゾノトライトスラリーを真空濾過器（水平ハネビスフィルター）にて脱水して湿潤固形物にし、次いで乾燥機（箱形乾燥機ジャンボオーブン）にて１５０℃の温度で乾燥して、ゾノトライト粉末の凝集体を得た。このゾノトライト粉末凝集体をアトマイザーを用いて解砕して、ゾノトライト粉末を得た。得られたゾノトライト粉末の平均粒子径は８μｍであった。
【００２４】
（２）ブレーキシートの製造
上記（１）で得た平均粒子径が８μｍのゾノトライト粉末２５容量％、耐熱有機質繊維（芳香族ポリアミド繊維）２０容量％、グラファイト３容量％、硫酸バリウム２０容量％、シリカ粉２容量％、フェノール樹脂２０容量％、有機物粉末（カシューダスト）１０容量％を均一に混合して、摩擦材料製造用組成物を得た。次いで、組成物を、１６０℃に加熱した金型に充填し、４００ｋｇ／ｃｍ2の圧力で圧縮して成型物を得た。得られた成型物を１８０℃で６時間熱処理してフェノール樹脂を固化させ、ブレーキシートを得た。得られたブレーキシートの評価結果を表１に示す。
【００２５】
［比較例１］
（１）ゾノトライト粉末の製造
ゾノトライト粉末の凝集体をジェットミルを用いて解砕した以外は、実施例１と同様にしてゾノトライト粉末を得た。得られたゾノトライト粉末の平均粒子径は２．５μｍであった。
【００２６】
（２）ブレーキシートの製造
平均粒子径が８μｍのゾノトライト粉末の代わりに、上記（１）で得た平均粒子径２．５μｍのゾノトライト粉末を用いた以外は実施例１と同様にして、ブレーキシートを得た。得られたブレーキシートの評価結果を表１に示す。
【００２７】
［比較例２］
平均粒子径が８μｍのゾノトライト粉末の代わりに、市販のゾノトライト粉末（平均粒子径：３３μｍ）を用いた以外は実施例１と同様にして、ブレーキシートを得た。得られたブレーキシートの評価結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】
平均粒子径が８μｍのゾノトライト粉末を添加したブレーキシート（実施例１）と平均粒子径が２．５μｍのゾノトライト粉末を添加したブレーキシート（比較例１）は、ともに鳴きが発生しないが、比較例１のブレーキシートは、実施例１のブレーキシートと比較して、高温での摩耗量が多い。一方、平均粒子径が３３μｍのゾノトライト粉末を添加したブレーキシート（比較例２）は、実施例１のブレーキシートと比較して、摩擦係数、及び摩耗量は同等であるが、鳴きが発生した。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の多孔性ゾノトライト粉末を添加した摩擦材料は、熱安定性に優れ、かつ鳴きが発生しにくい。従って、本発明の多孔性ゾノトライト粉末は、摩擦材料の添加剤として有利に使用することができる。
Claims (4)
- 繊維状のゾノトライト粒子が凝集した凝集体粒子からなり、平均粒子径が５〜２０μｍの範囲内にある摩擦材料用多孔性ゾノトライト粉末。
- 平均粒子径が５〜１０μｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載の摩擦材料用多孔性ゾノトライト粉末。
- 繊維状のゾノトライト粒子が凝集した凝集体粒子からなり、平均粒子径が５〜２０μｍの範囲内にある多孔性ゾノトライト粉末を２０〜４０容量％の範囲内にて含むことを特徴とする摩擦材料製造用組成物。
- 多孔性ゾノトライト粉末を構成する凝集体粒子の平均粒子径が５〜１０μｍの範囲内にあることを特徴とする請求項３に記載の摩擦材料製造用組成物。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001183476A JP4558982B2 (ja) | 2001-06-18 | 2001-06-18 | ゾノトライト粉末、及び摩擦材料製造用組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001183476A JP4558982B2 (ja) | 2001-06-18 | 2001-06-18 | ゾノトライト粉末、及び摩擦材料製造用組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003003012A JP2003003012A (ja) | 2003-01-08 |
| JP4558982B2 true JP4558982B2 (ja) | 2010-10-06 |
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ID=19023423
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| JP2001183476A Expired - Lifetime JP4558982B2 (ja) | 2001-06-18 | 2001-06-18 | ゾノトライト粉末、及び摩擦材料製造用組成物 |
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2001
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