JPH0726033A

JPH0726033A - 摩擦材

Info

Publication number: JPH0726033A
Application number: JP19317193A
Authority: JP
Inventors: Isamu Kobayashi; 勇小林; Kenji Otsubo; 憲司大坪
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1993-07-07
Filing date: 1993-07-07
Publication date: 1995-01-27

Abstract

(57)【要約】【目的】自動車等のブレーキ装置に使用される摩擦材
の摩擦摩耗特性（摩擦係数，耐摩耗性）の改良。【構成】樹脂を結合剤とし基材を含む混練物を結着成
形してなる摩擦材における基材として、Ｂａ_XＡｌ_2XＴｉ_8-2XＯ₁₆ 〔式中，X は１．０〜１．４である〕で示されるホラン
ダイト型構造を有するオクトチタン酸塩を配合する。配
合量は約３〜５０重量％である。公知の他種繊維と複合
使用してよい。所望により、各種の摩擦調整剤（硫酸バ
リウム等）、その他の添加剤（防錆剤等）が適量添加さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車、鉄道車両，航
空機、産業機械類等の制動装置を構成するブレーキライ
ニング，ディスクパッド、クラッチッフェーシング等の
摺動部材として有用な摩擦材に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記制動装置における摩擦材として、従
来よりアスベスト繊維を基材とし、これを樹脂結合剤
（フェノール樹脂，エポキシ樹脂等）に分散させ、必要
に応じ摩擦・摩耗調整剤（硫酸バリウム等）を添加した
混練物を加熱・加圧下に結着成形して製造される摩擦材
が使用されてきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】自動車等の高速度化
や、ブレーキ装置の小型化・軽量化等に対処するために
は、摩擦係数が高く、その高摩擦係数が低温から高温に
亘る広い温度域で安定に維持され、かつ摩耗抵抗性にも
優れた摩擦材が要求される。アスベスト繊維を基材とす
る摩擦材は、摩擦摩耗特性に優れた摩擦材として使用さ
れてきたものであるが、摩擦面が高温化するに伴って摩
耗が著しく増大し、かつ高温域では摩擦係数が急激に低
下するフェード現象を生じる等、高温域における性能劣
化が大きい。また、摩擦摩耗特性に優れているとされる
低温域においても、摩擦係数は相対的に低く、上記要請
に対応し得るものではない。更に、近時はアスベスト繊
維の発がん性の問題が指摘され、環境衛生の見地から
も、その代替品の開発が要請されている。本発明は、上
記に鑑み、アスベスト繊維の使用を排すると共に、高速
度化や、ブレーキ装置の小型・軽量化等の要請に応える
ための改良された摩擦摩耗特性を有する摩擦材を提供し
ようとるものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、樹脂を結合剤
とし基材を含む混練物を結着成形してなる摩擦材におい
て、その基材として、次式〔１〕Ｂａ_XＡｌ_2XＴｉ_8-2XＯ₁₆ …〔１〕〔式中，X は1.0 〜1.4 である〕で示されるホランダイ
ト型構造を有するオクトチタン酸塩が３〜５０重量％配
合されていることを特徴としている。

【０００５】

【作用】上記〔１〕式で示されるホランダイト型構造を
有するオクトチタン酸塩の結晶は、（Ｔｉ，Ａｌ）Ｏ₆
八面体のなす枠の中にＢａ⁺⁺イオンが配位した一次元ト
ンネル構造を有する合成無機化合物である〔無機材質研
究所研究報告第５７号第４〜７頁「材料合成に関する研
究」〕。このものは高融点〔約１４５０℃以上、例えば
Ｂａ_1.2Ａｌ_2.4Ｔｉ_5.6Ｏ₁₆（X=1.2 ）の融点は約１
５１０℃〕を有し、耐熱性、補強効果にすぐれ、またそ
の硬さはモース硬度で約５〜６と、摩擦材として適度の
硬さを有している。自動車用ブレーキパッド等の摩擦材
の実使用において、その摩擦面は摩擦熱の発生と蓄熱と
により、局部的に１０００℃以上に昇温すると推定され
る。このような苛酷な使用条件に曝される摩擦材の基材
として上記オクトチタン酸塩を配合することにより、後
記実施例に示すように、高温度域においても卓抜した耐
摩耗性と高い摩擦係数が確保される。その改良された摩
擦摩耗特性の温度依存性は極めて小さく、低温から高温
に亘る広い温度域において安定に維持される。

【０００６】以下、本発明の摩擦材について詳しく説明
する。本発明の摩擦材の基材であるオクトチタン酸塩の
配合割合は、摩擦摩耗特性改善効果を発現させるため
に、少なくとも３重量％を必要とする。しかし、その配
合量は５０重量％までで十分であり、それを越えて多量
に配合する利益はない。このため、３〜５０重量％とす
る。オクトチタン酸塩繊維の形状は特に限定されない
が、長径：約３〜３０μｍ，短径：約３〜１０μｍ，ア
スペクト比：約１〜３の粒形態を有するものは、樹脂中
への混練分散の均一性がよく、補強効果等に優れてい
る。また、アスベスト繊維を使用した摩擦材に指摘され
ているように、ブレーキ等の実使用時の摩擦面から発生
する粉塵中に、極微細片（断面径約１μｍ以下）が混在
することは環境衛生上有害であるとされているが、上記
サイズのものであれば、そのような極微細片が生じるこ
とはなく、安全性も確保される。

【０００７】本発明の摩擦材は、基材として、上記オク
トチタン酸塩と共に、公知の他種繊維、例えばポリアミ
ド（ナイロン）繊維，アラミド繊維，スチール繊維，ス
テンレス繊維，銅繊維，黄銅繊維，炭素繊維，ガラス繊
維，セラミックス繊維，ロックウール，木質パルプ等か
ら選ばれる１種〜２種以上の繊維を複合的に（例えば、
上記オクトチタン酸塩との合計量で約１０〜６５重量
％）使用してよい。上記基材は、必要に応じて、分散
性、結合剤樹脂との結着性の向上等のために、常法に従
ってシラン系カップリング剤（アミノシラン，ビニルシ
ラン，エポキシシラン，メタアクリロキシラン，メルカ
プトキシラン等）、またはチタネート系カップリング剤
（イソプロピルトリイソステアロイルチタネート，ジ
（ジオクチルパイロホスフェート）エチレンチタネート
等）による表面処理（カップリング処理）が施されて使
用される。

【０００８】本発明の摩擦材は、所望により、公知の摩
擦摩耗調整剤、例えば、加硫もしくは未加硫の天然・合
成ゴム粉末，カシュー樹脂粉粒体，レジンダスト，ゴム
ダスト等の有機物粉末、天然・人造黒鉛，二硫化モリブ
デン，三硫化アンチモン，硫酸バリウム，炭酸カルシウ
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，酸化銅，三酸
化アンチモン，酸化チタン，酸化鉄等の酸化物粉末等か
ら選ばれる１種ないし２種以上の成分が、摩擦摩耗特性
（摩擦係数，摩耗抵抗性，振動特性，ナキ等）の改善を
目的として適量（例えば２０〜７０重量％）配合され
る。また、本発明の摩擦材は、各種添加剤、例えば防錆
剤、潤滑剤、研削剤等が、その用途・使用態様等に応じ
て適量配合（例えば５０重量％以下）されることも通常
の摩擦材と異ならない。

【０００９】本発明の摩擦材における結合剤である樹脂
成分は、通常使用される材種、例えばフェノール樹脂，
ホルムアルデヒド樹脂，エポキシ樹脂，シリコーン樹脂
等の熱硬化性樹脂、またはこれらの変性（カシュー油変
性，乾性変性等）熱硬化性樹脂、天然ゴム、スチレンブ
タジエンゴム，ニトリルゴム等のゴム系樹脂等が挙げら
れる。

【００１０】本発明の摩擦材は、基材として上記オクト
チタン酸塩を使用する点を除いて、その成分構成はアス
ベスト繊維等を基材とする従来の摩擦材と異ならず、ま
たその製造工程にも特別の条件の付加ないし制限は課せ
られない。すなわち、基材を結合剤樹脂中に分散し、必
要に応じて配合される摩擦摩耗調整剤、および防錆剤，
潤滑剤，研削剤等を添加し、均一に混練して原料組成物
を調製し、ついで金型成形等により、加熱・加圧下に結
着成形を行い、必要に応じて熱処理を施し、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
する摩擦材に仕上げる。別法として、原料組成物を、水
等に分散懸濁させ、抄き網で抄きあげ、搾水してシート
を抄造し、その適当枚数を重ね、加熱・加圧下に結着成
形し、成形体を機械加工，研磨加工して所定の摩擦材を
得る。

【００１１】

【実施例】

〔供試摩擦材の製作〕基材としてオクトチタン酸塩〔Ｂ
ａ_1.2Ａｌ_2.4Ｔｉ_5.6Ｏ₁₆、x ＝1.2 〕（後記参考例
による）を使用し、下記の原料組成物を調製して金型に
よる結着成形（加圧力：14.7ＭＰａ＝150Kgf/cm ²，温
度：170 ℃, 加圧保持時間：5 分間）を行い、成形後、
離型して乾燥炉で熱処理（180 ℃に3 時間保持) を施
す。その後、所定寸法に切断し、研磨加工を加えて供試
摩擦材( ディスクパッド) を得た。この摩擦材をＡとす
る。基材３０重量％結合剤樹脂（フェノール樹脂）２０重量％摩擦調整剤（硫酸バリウム）５０重量％

【００１２】比較例基材として、オクトチタン酸塩に代え、アスベスト繊維
（６クラス）を使用した点を除いて実施例１と同一の原
料組成、および製造工程により、供試摩擦材（ディスク
パッド）を得た。この摩擦材（従来タイプ）をＢとす
る。

【００１３】〔摩擦摩耗試験〕上記摩擦材Ａ（発明例）
およびＢ１（比較例）について、JIS D4411 「自動車用
ブレーキライニング」に規定の定速度摩擦摩耗試験によ
り、摩擦係数および比摩耗率（ｃｍ³／Ｎ・ｍ）を測定
し、図１および図２に示す結果を得た〔図１：摩擦係
数，図２：比摩耗率〕。ディスク摩擦面：ＦＣ25ねずみ鋳鉄、面圧：10Kgf/cm²、摩擦速度：7m/ 秒。

【００１４】図１（摩擦係数）および図２（比摩耗率）
に示したように、アスベスト繊維を使用した摩擦材Ｂ
は、低温域および高温域での摩擦係数が低く、特に３５
０℃を越える高温域での低下は急激である。耐摩耗性
も、高温化に伴って低下し、３００℃を越える温度域に
おける劣化は顕著である。これに対し、発明例の摩擦材
Ａは、高い摩擦係数を有し、かつその温度依存性は極め
て小さく、低温から高温に亘る広い温度域において高摩
擦係数が安定に維持され、耐摩耗性についても、低温域
はむろん、３００℃を越える高温域での摩耗量の増加も
極く軽微であり、上記摩擦材Ｂの摩擦摩耗特性との差異
は歴然である。

【００１５】

【参考例】

〔ホランダイト型構造を有するオクトチタン酸塩の製
造〕（１）原料組成物：炭酸バリウム、酸化アルミニウム、
酸化チタンを、ＢａＣＯ₃：Ａｌ₂Ｏ₃：ＴｉＯ₂＝
１．２：１．２：５．６のモル比に配合する。ミキサー
で１０分間混合し、混合粉末に水５重量％を添加した
後、型に充填しプレス成形（加圧力５．１ＭＰａ）す
る。（２）焼成処理：上記プレス成形体を焼成炉中、１３５
０℃に３時間加熱保持して焼成反応（固相反応に基づく
オクトチタン酸塩の生成・育成反応）を行わせ、ついで
炉中冷却する。焼成反生成物は、オクトチタン酸塩が固
結した塊状物である。（３）解繊処理：焼成反応生成物を粗粉砕し、2mm フル
イを全通させた後、水１Ｌを加え、家庭用ミキサーで１
０分間攪拌を加え湿式解繊する。解繊後、脱水乾燥す
る。組成（Ｘ線粉末回折）：Ｂａ_1.2Ａｌ_2.4Ｔｉ_5.6Ｏ₁₆ サイズ（走査型電子顕微鏡）：長径３〜３０μｍ，短径
３〜１０μｍ，アスペクト比１〜３。

【００１６】

【発明の効果】本発明の摩擦材は、高い摩擦係数と卓抜
した摩耗抵抗性を有している。その摩擦摩耗特性の温度
依存性は小さく、低温から高温にわたる広い温度域にお
いて安定に維持される。従って、本発明の摩擦材は、自
動車，車両，航空機，各種産業機械類等の制動装置のブ
レーキライニング，クラッチフェーシング，ディスクパ
ッド等として有用であり、高速度化、制動装置の小型・
軽量化等への対応を可能とし、また制動機能の向上・安
定化、耐久性向上等の効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】定速度摩擦摩耗試験による摩擦係数の測定結果
を示すグラフである。

【図２】定速度摩擦摩耗試験による比摩耗率の測定結果
を示すグラフである。

【符号の説明】

Ａ：発明例、Ｂ：比較例。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】樹脂を結合剤とし基材を含む混練物を結
着成形してなる摩擦材において、基材として、次式
〔１〕Ｂａ_XＡｌ_2XＴｉ_8-2XＯ₁₆ …〔１〕〔式中，X は1.0 〜1.4 である〕で示されるホランダイ
ト型構造を有するオクトチタン酸塩が３〜５０重量％配
合されていることを特徴とする摩擦材。