JPS61191599A

JPS61191599A - 摩擦材

Info

Publication number: JPS61191599A
Application number: JP3237385A
Authority: JP
Inventors: Isao Makido; 牧戸　勲; Satoshi Nakayama; 智中山
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1985-02-19
Filing date: 1985-02-19
Publication date: 1986-08-26

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、自動車、車輌、各種産業機械等の制動装置の
摺動部構成材料として有用な摩擦材に関する。

〔従来技術〕

自動車、汽車、航空機、その他各種産業機械類における
ブレーキ、クラッチ等の制動装置用摩擦材であるブレー
キランニング、ディスクパッド、クラッチフヱーシング
、制輪子等として、従来よりアスベスト繊維を基材とす
るものが広く用いられている。

このアスベスト繊維を基材とする摩擦材は、通常、その
基材に、有機、無機質成分からなる摩擦・摩耗調製剤と
、フェノール樹脂等の有機結合剤とを混合し、高温、高
圧下に金型中で結着成型することにより製造されている
。

〔解決しようとする問題点〕

しかるに、アスベスト繊維を基材とする従来の摩擦材は
、熱的安定性が低く、比較的低温度（約２３０℃）で摩
擦係数が急減するフェード現象が生じ、また温度が高く
なると摩耗量が増大する等の問題があり、その改善が強
く望まれている。更に、近時、アスベストは特定化学物
質に指定され、環境衛生の面からも、これを使用しない
新たな摩擦材の開発が要請されている。

本発明は、上記にかんがみ、アスベスト繊維に代わる無
機質繊維を基材とし、ブレーキ性能が改善された新規摩
擦材を提供しようとするものである。

〔技術的手段および作用〕

本発明の摩擦材は、下式一般式ＣＩ）〜（ＩＩＩ）で示
されるチタン化合物繊維を基材として構成されている点
に特徴を有する。

ＭｔＯ・ｎ　（Ｔ　ｉ、Ｍ’）Ｏｔ−ｍＨｚｏ　・・　
（１）ｕ　（Ｔ　ｔ、Ｍ’）Ｏｘ・ＶＨ！Ｏ・・　（Ｉ
Ｉ）またはＭｘ　（Ｔｉ、Ｍ’）ｓｏ＋ａ・ｍＨｚｏ　　　・・　
（ＩＩＩ）〔式中、Ｍはアルカリ金属、Ｍ′はＭ　ｇ　
ｓ　Ｎ　１ｓＣｕ、、Ｃｏ５Ｚｎ５　ＡＩ　Ｆｅ５Ｃｒ
ＳＣａ。

Ｇ　ａ　１Ｓ　ｔ　ＳＮ　ｂ　ｓ　Ｚ　ｒ　ｓ　Ｖ　Ｓ
Ｍ　ｎ等の元素、ｎは８以下の正数、ｍはＯまたは４以
下の正数、Ｕは４以下の正数、■は０または２以下の正
数、Ｘは２以下の正数をそれぞれ表す〕なお、上記（Ｉ［［）式で示されるチタン化合物繊維は
次の２種に分けることができる。

Ｍ　Ｘ　（Ｔ　ｉ　ａ−ｘｚｚ、Ｍ　’　ｘｉ　ｘｚｚ
）Ｏｔｔｈ・ｍＨｔ。

Ｍｘ　（Ｔ　１ｓ−ｘ、Ｍ　’　ｍ　ｘ　）　０１６’
　ｍＨ２Ｏ〔式中、Ｍ′ユは、Ｍ′で示される元素のう
ち、Ｍｇ５ＮｉＳＣｕ、、Ｃａ、Ｚｎ等の二価の元素、
Ｍ′、はＭ′のうち、ＡＩ、Ｆ　ｅ　Ｓｃ　ｒ　ＳＧ　
ａ等の三価の元素を表す〕。

本発明の摩擦材の基材をなす上記チタン化合物繊維は、
天然ルチルサンドもしくは天然アナターゼサンドまたは
その両者の混合物を主原料とし、溶融法、フラツクス性
または焼成法等の名称で知られているチタン化合物繊維
の製造法に準じて製造されるものである。各一般式中の
Ｍ′で示される元素は、原料である天然ルチルサンド、
天然アナターゼサンドの不純物に由来し、繊維製造工程
でその幾分かが溶出しないまま繊維内にとどまり繊維構
成元素として含有されているものである。

上記一般式で示されるチタン化合物繊維の代表例として
、六チタン酸カリウム繊維（Ｋｇ（Ｔｉ。

Ｍ’）６０１３）　　（（ｒ　）式において、Ｍ−に、
ｎ＝６、ｍ＝Ｑ）、四チタン酸カリウム繊維（Ｋ。

（Ｔ　ｉ　、　Ｍ’）４０９）　　（（１）式において
、Ｍ＝に、ｎ＝４、ｍ＝ｏ）、結晶質チタン酸繊維（Ｈ
ｚ（Ｔ　ｉ　、　Ｍ　’）ｇｏｓ・Ｈ２Ｏ）（（ｎ）弐
において、ｕ＝２、Ｖ＝２）　、ルチル繊維またはアナ
ターゼ繊維（（Ｔ　ｉ、　Ｍ’）Ｏｘ）　　（（ＩＩ）
式において、ｕ＝１．Ｖ＝Ｏ）　、プリプライト繊維（
ＫＺ（Ｔｉ、　Ｍ’）１１０１６）　　（（ＩＩＩ）式
において、Ｍ＝に、Ｘ＝２、ｍ＝０）等が挙げられる。

本発明の摩擦材は２、上記一般式で示されるチタン化合
物繊維の１種または２種以上の混合物を基材とし、これ
に従来の一般的製造法におけると同様に、結合剤、摩擦
・摩耗調整剤、その他必要に応じ適宜の補助剤が加えら
れた配合物を原料として製造される。

本発明に使用される基材繊維は、長繊維または短繊維の
いずれでもよいが、好ましくは平均長さが約５０μｍ以
上、より好ましくは平均長さが約１００μｍ以上のもの
が用いられる。また、その繊維として、シラン系カップ
リング剤（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）、あるいはチタネ
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）で処理したものを使用すること
もできる。

前記製造法により得られる繊維であるチタン化合物繊維
は、従来知られているチタン化合物繊維に比し繊維長が
長いので、補強効果にすぐれており、強度の高い摩擦材
を得ることができる。

本発明に使用し得る結合材としては、従来から使用され
ているもの、例えば、フェノール樹脂、ホルムアルデビ
ド樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、またはこれら
の変性（カシュー油、乾性変性など）熱硬化性樹脂、天
然ゴム、スチレンブタジェンゴム、ニトリルゴム等のゴ
ム系樹脂等が挙げられる。これらは、用途に応じてそれ
ぞれ単独でまたは２種以上を組み合わせて使用すること
ができる。また、上記の有機質結合剤に代え、無機質結
合剤として自己硬化性を有するマグネシウムのイノ珪酸
塩鉱物であるセピオライト（Ｍ　ｇ　５Ｈｚ（Ｓ１４ｎ
ｔυ、・ＸＨ２０）は好適な結合剤として使用すること
ができる。

摩擦・摩耗調整剤としては、加硫または未加硫の天然・
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、または天然・人造黒鉛、二硫
化モリブデン、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、酸
化クロム、酸化チタン、酸化鉄等の金属酸化物粉末等が
挙げられる。これらは、製品に要求される摩擦特性１例
えば、摩擦係数、耐摩耗性、振動特性、ナキ等に応じて
、通常行われているように単独でまたは２種以上を組み
合わせて配合することができる。

そのほか、必要に応じ、研削剤、防錆剤、潤滑剤等を適
量配合することができる。

上記各構成分からなる原料配合物におけるそれぞれの配
合量には特別の制限はなく、目的とする摩擦材料の用途
、要求性能等に応じて広い範囲で変えることができるが
、通常、結合剤は１０〜４０重量％、好ましくは１５〜
２５重景％、摩擦・摩耗調整剤は２０〜８０重量％、好
ましくは３０〜６０重量％、その他の補助剤は０〜６０
重量％、好ましくは１０〜４０重量％の範囲に調節され
る。

本発明の摩擦材の製造は従来公知の方法に従い、上記原
料配合物を、加熱下に圧縮成型し、結合剤の硬化反応を
完了させたのち、所望により研磨仕上げすることにより
得られる。また、別法として。

原料配合物を、水等に分散懸濁させ、抄き網上に抄き上
げ、搾水して紙状体ないしシート状に抄造したのち、上
記のように加熱加圧下に結着成型することにより製造す
ることもできる。それらの製造法および製造条件は、摩
擦材の種類や要求性能、使用する基材や結合剤の種類・
形状（粉末、液状）等により使い分けられるが、例えば
約１４０〜１８０℃に加熱した金型に原料配合物を充填
し、約２００〜４００　ｋｇ／ａ（の加圧力で適当時間
圧縮保持することにより摩擦材の成形物を得、これを更
に約１４０〜１８０℃の温度で常圧下に約８〜２０時間
保持して硬化させたのち、必要に応じて研磨仕上げする
ことにより製品を得ることができる。

〔実施例〕

ス崖五上六チタン酸カリウム繊維（Ｋｉ（Ｔ　ｉ　、　Ｍ’）４
０．３〕（このものの製造は参考例参照）（８０μｍ〜
４寵、平均長さ５００μｍ）５５重量部、フェノール樹
脂２０重量部、硫酸バリウム２５重量部からなる配合物
を、１６０℃の金型に充填し、１００　ｋｇ／−の加圧
力で１０分間加熱硬化させ、更に１６０℃で４時間熱処
理した後、研磨して摩擦材を得た。

得られた摩擦材の摩擦係数および摩耗量（ＪＩＳ　　Ｄ
　　４４１１ｒ自動車用ブレーキライニング」の規定の
摩擦性能試験法による）等の測定結果は次のとおりであ
る。

（ｉ）摩擦係数：　０．４７　（１００℃）　、０．４
６　（２００”Ｃ）　、０．４８　（３００℃）。・（
ｉｉ　）摩耗量：　　（ＸＩＯ−’ａｄ／ｋｇ−ｍ）　
　：０，８（１００℃）　、０．９　　（２００℃’）
　、１．６　　（３００℃）。

（ｉｉｉ　）強度：良好実施例２六チタン酸カリウム繊維（Ｋｇ（Ｔ　ｉ　、　Ｍ’）６
０１３（８０μ１１〜１．５１ａ１平均長さ１２０μｍ
）（参考例参照）２５重量部、石綿２．５重量部、フェ
ノール樹脂１８重量部、カシュー油１５重量部、炭酸カ
ルシウム１７重量部からなる配合物を使用し、実施例１
と同様の工程を経て摩擦材を得た。

（ｉ）摩擦係数：　０．４０（１００℃’）　、０．４
１　（２００’Ｃ）　、０．４１　（３００℃）（ｉｉ）摩耗量：　　（ＸＩＯ−）ｃｎｌ／ｋｇ−ｍ）
　　：　１．０　（１００℃）　、１．２（２００℃）
　、２．１（３００℃）。

（ｉｉｉ　）強度：良好。

叉血斑主ルチル−六チタン酸カリウムープリプライト複合繊維（
（Ｔ　ｔ、Ｍ’）０□−Ｋｚ（Ｔ　ｉ　、　Ｍ’）ｉｏ
＋＊−Ｋｇ（Ｔ　ｉ　、　Ｍ　’＞１０１６）　　（５
０＃　ｍ〜’ｌ　鰭、平均長さ３００μｍ）（参考例参
照）４５重量部、フェノール樹脂２５重量部、二硫化モ
リブデン３０重量部からなる配合物を使用し、実施例１
と同様の工程を経て摩擦材を得た。

（ｉ）摩擦係数：　０．３４　（１００℃）　、０．４
０　（２００°ｃ）　　、０．４２　（３００℃）（ｉｉ　）摩耗量；　　（ｘｌＱ−’ｃｊ／ｋｇ−ｍ）
　　：　１．２（１００℃）　　、１．１　　（２００
℃）　　、２．４　　（３００℃）。

（ｉｉｉ　）強度：良好。

去血炭↓ 六チタン酸カリウム繊維（Ｋｇ（Ｔ　ｉ　、　Ｍ’）ｉ
ｏ＋３）（１００μｍ〜２鶴、平均長さ２００μｍ）（
参考側参照）３５重量部、炭素繊維（平均長さ２ｍｍ）
１５重量部、フェノール樹脂２０重量部、硫酸バリウム
３０重量部からなる配合物を使用し、実施例１と同様の
工程を経て摩擦材を得た。

（ｉ）摩擦係数：　０．４３（１００℃’）　、０．４
２　（２００℃）　、０．４５　（３００℃）（１１）摩耗量：　　（ＸＩＯ−’ａＪ／ｋｇ−ｍ）　
　：　Ｌ、０（１００℃）　、１．１　　（２００℃）
　、１．９　　（３００”ｅ）　。

（ｉｉｉ　）強度：良好。

大立皿ｌ六チタン酸カリウム繊維（Ｋｇ（Ｔ　ｉ　、　Ｍ’）６
０１３）（２００ｐ　ｍ　〜４　ｍ、平均長さ７００　
μｍ）　６０重量部、繊維状セピオライト（３〜１０μ
ｍ）１０重量部、二硫化モリブデン３０重量部とからな
る配合物を、１２０℃の金型に充填し、１２０　ｋｇ／
ａＪの加圧力にて結着成型したのち、研磨し摩擦材を得
た。

（ｉ）摩擦係数：　０．５１　（１００℃）、０゜５０
　（２００’Ｃ）　、０．５０　（３００℃）（ｉｉ　）摩耗量：　　（ＸＩＯ−’ａＪ／ｋｇ−ｍ）
　　：０．７（１００℃）　、０．７　　（２００℃’
）　、１．２　　（３００℃）。

（ｉｉｉ　）強度：良好。・止敗用上アスベスト繊維（６クラス）５５重量部、フェノール樹
脂２０重量部、硫酸バリウム２５重量部からなる配合物
を実施例１と同じ条件で、結着成形し、研磨して摩擦材
を得た。

（ｉ）摩擦係数：　０．３４　（１００℃）　、０．３
６　（２００’Ｃ）　、０．１９　（３００℃）（ｉｉ　）摩耗量：　　（ＸＩＯ−’ｃｊ／ｋｇ−ｍ）
　　：　１．２（１００℃’）　、１．３　　（２００
℃）　、３．５　　（３００℃）。

ル較■１高純度精製二酸化チタン（純度９９％）を原料とし溶融
法により得られた六チタン酸カリウム繊維（Ｋｚ　Ｔ　
ｉｂ　Ｏ＋＊）　　（２０〜３０／ｊｍ）　　（商品名
「ティスモ」大塚化学薬品■製〕を基材繊維として使用
した点を除いて実施例１と同一の条件で加熱加圧下に結
着成形し、研磨して摩擦材を得た。

（ｉ）摩擦係数：　０．３５　（１００℃）　、０．４
１　（２００℃）　、０．４２　（３００℃）（ｉｉ　）摩耗ｆ　：　　（ＸＩＯ−’ａＪ／ｋｇ−ｍ
）　　：　１，１（１００℃）　、１．２（２００℃）
　、２．０（３００℃）。

（ｉｉｉ　）強度：やや不良（繰り返し試験によりクラ
ック、剥離、割れ発生）参考例（チタン化合物繊　の製造）ＣＩ）溶融反応天然ルチルサンド（Ｔ　ｉ　Ｏ□９５．５％）と工業用
炭酸力■デウムとをＴｉＯ□／Ｋ２Ｏモル比が２．０と
なるように混合し、これをニッケルるつぼ中１１５０℃
で加熱溶融する。

〔■〕冷却固化処理上記溶融反応生成物を鉄板上に、層厚約８Ｉｍに流し出
して冷却（冷却速度約５℃／５ｅｃ）することにより、
初生相としてのニチタン酸カリウム（Ｋｇ（Ｔ　ｉ、Ｍ
’）ｇｏｓ−ｎ）（ｔｏ）繊維の束状集合体である塊状
物を得る。

（ＩＩＩ）溶出解繊化処理および二次処理次の（１１〜
（６）の６通りの処理により各種チタン化合物繊維を得
る。

（１）前記塊状物を冷水（常温）で処理し、可溶性向質
を溶出させるとともに、繊維同士を分離（解繊化）した
のち、９ＱＯ℃で焼成し、四チタン酸カリウム繊維（Ｋ
ｇ（Ｔ　ｉ　、　Ｍ’）４０９）を得た。

（２）上記冷水による処理において更に脱アルカリを進
めたのち、１０００℃で焼成し、六チタン酸カリウム繊
維（Ｋ　ｚ（Ｔ　ｉ、　Ｍ　’）＆Ｏ０〕を得た。

（３）塊状物を沸騰水で１時間浸漬（２ｇ／ｌ）処理し
たのち、水洗し、１０００℃で焼成することによりルチ
ル−プリプライト−六チタン酸カリウム複合繊維（（Ｔ
　ｉ　、　Ｍ’）Ｏｘ　　Ｋｇ（Ｔ　ｌ　、　Ｍ’）ａ
ｏ＋ｈ−Ｋ　ｚ（Ｔ　ｉ　、　Ｍ　’）６０゜）を得た
。

（４）塊状物を０．５　Ｍ塩酸水溶液に２４時間浸漬（
２ｇ／ｌ）処理したのち、十分に水洗し、風乾する−こ
とにより、チタン酸繊維（Ｈｚ（Ｔ　ｉ　、　Ｍ’）２
Ｏｓ　）を得た。

（５）塊状物を上記（３）と同じ酸溶液での処理に付し
、十分に水洗したのち、９００℃で焼成し、アナターゼ
繊維（（Ｔ　ｉ　、　Ｍ’）Ｏｘ）を得た。

（６）塊状物を上記（３）と同じ酸溶液での処理に付し
、十分に水洗せる後、１１５０℃で焼成し、ルチル繊維
（（Ｔ　ｉ　、　Ｍ’）Ｏｘ）を得た。

〔発明の効果〕

本発明の摩擦材は、従来のアスベスト繊維を基材とする
ものに比し、摩擦性能が良好で、温度に対する摩擦係数
の安定性にすぐれ、高温域における耐摩耗性も高い。ま
た、基材繊維が同じチタン化合物であっても、高純度精
製酸化チタンを原料として製造された繊維（その繊維長
は非常に短い）を基材とする摩擦材にくらべても、より
すぐれた摩擦性能と強度を有している。

従って、本発明の摩擦材は、自動車、車輌、航空機、各
種産業機械類の制動装置におけるブレーキライニング、
クラッチフィーシング、ディスクパッド、制輪子等とし
て有利に使用することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）式：Ｍ＿２Ｏ・ｎ（Ｔｉ、Ｍ′）Ｏ＿２・ｍＨ＿
２Ｏｕ（Ｔｉ、Ｍ′）Ｏ＿２・ｖＨ＿２ＯまたはＭｘ（Ｔｉ、Ｍ′）＿８Ｏ＿１＿６・ｍＨ＿２Ｏ
〔式中、Ｍはアルカリ金属、Ｍ′はＭｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、
Ｃｏ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃａ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｎ
ｂ、Ｚｒ、Ｖ、Ｍｎ等の元素、ｎは８以下の正数、ｍは
０または４以下の正数、ｕは４以下の正数、ｖは０また
は２以下の正数、ｘは２以下の正数をそれぞれ表す〕で示されるチタン化合物繊維を基材としてなる摩擦材。