JP3998879B2

JP3998879B2 - 摩擦材

Info

Publication number: JP3998879B2
Application number: JP36116599A
Authority: JP
Inventors: 明宏引地; 幹也春田; 和也堀口
Original assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd
Current assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd
Priority date: 1999-12-20
Filing date: 1999-12-20
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2019-12-20
Also published as: FR2802544A1; JP2001172613A; US20020012783A1; US6670408B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、摩擦材に関するものであり、特に産業機械、鉄道車両、荷物車両、乗用車などに用いられる摩擦材に関するものであり、より具体的には前記の用途に使用されるブレーキパッド、ブレーキライニング、クラッチフェーシング等の摩擦材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
主としてブレーキパッドなどに用いる摩擦材は、その強度を高めるために材料の一つに補強繊維が使用され、補強繊維としてはアスベスト代替繊維としてガラス繊維、スチール繊維、アラミド繊維、チタン酸カリウム繊維などが使用され、これらはそれぞれの特性があるため、数種混合して使用されている。
これらの繊維の中でもチタン酸カリウム繊維は、研磨性硬質無機繊維として、摩擦材全体の強度、耐熱性を高め、耐摩耗性を向上させるだけでなく、その研磨性により摩擦材の摩擦係数を高め、特に高速制動等の高負荷時の高い摩擦係数を確保できるものとして高く評価されている。
【０００３】
従来のチタン酸カリウム繊維を補強繊維として使用した摩擦材としては、例えば、純度９８％以上であるチタン酸カリウム繊維を１種又は２種以上配合されている摩擦材（特許第２７６７５０４号公報、以後従来技術１と略記する）、断面径５〜１０μｍ、アスペクト比３〜７のチタン酸カリウム繊維が配合されている摩擦材（特許第２８１６９０６号公報、以後従来技術２と略記する）や繊維長と繊維径の異なる２種類のチタン酸カリウム繊維が配合されている摩擦材（特許第２８７９３６４号公報、以後従来技術３と略記する）がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術１は、チタン酸カリウム繊維の高純度化により、繊維の高融点化と共に高熱伝導性を付与し、その結果として高温度域での摩擦係数及び摩耗性の顕著な改善効果を得ることを目的としているものである。従来技術２は、特定の繊維径とアスペクト比を有するチタン酸カリウム繊維を使用することにより、低温域から高温域にわたり耐摩耗性に優れ、摩擦係数も温度変化に対して安定している、安定な摩耗抵抗性を有する摩擦材を得ることを目的としている。
【０００５】
一方、従来技術３は、鳴き性能及び高温における耐摩耗性が優れている上に、摩擦性能も良好な摩擦材を得ることを目的としている。そして、２種類のチタン酸カリウム繊維を用いることにより、対面攻撃性が小さく、低温から高温まで安定した摩擦性能を示すと共に、鳴き性能が向上する旨記載されている。
しかしながら、この発明は、１種類は繊維長が０．１〜３ｍｍ、繊維径が１０〜６０μｍであり、他の１種類は繊維長が１０〜３０μｍ、繊維径が０．２〜０．５μｍであるという、繊維長と繊維径の大きく異なるチタン酸カリウム繊維を併用しなければならないため、微細針状繊維と比較的粗大なフレーク状多結晶繊維の均一な混合、分散が困難であり、ひいては摩擦材も製造コストが高くなるという問題点があった。
【０００６】
上記のように、従来のチタン酸カリウム繊維を配合している摩擦材は、鳴き特性及び異音特性について全く考慮していないものや、たとえこれらの特性の改善に着目しても、製造コストが高価になるものしかなかったという問題点があった。
本発明は、摩擦材として、均一な混合や分散が困難となる繊維径と繊維長の大きく異なる繊維を併用する必要がなく、従来から存在し、市販されている化学組成だけが異なるチタン酸カリウム繊維を併用して配合するだけで、鳴き特性及び異音特性を改善できる摩擦材を提供することを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、前記の課題により、製造コストが高くつく繊維径と繊維長の異なる別技術で製造されたチタン酸カリウム繊維を併用することなく、それでいて前記無機繊維を使用した場合と同等の鳴き特性及び耐摩耗性と摩擦性能を摩擦材に与える無機繊維の材質や形態について種々研究した。
そして、組成の異なるチタン酸カリウム繊維を併用すると、前記同一組成で繊維径と繊維長の異なるチタン酸カリウム繊維を使用した場合と同等の鳴き特性及び耐摩耗性と摩擦性能を得ることができることに着目して、本発明に到達した。
【０００８】
すなわち、本発明は、下記の手段により前記の課題を解決した。
（１）補強繊維、摩擦調整材及び結合材よりなる摩擦材において、補強繊維として、少なくとも六チタン酸カリウム繊維と八チタン酸カリウム繊維を併用し、前記六チタン酸カリウム繊維と八チタン酸カリウム繊維の配合比率が重量比で１：４〜４：１であり、かつその合計量として摩擦材全体の２〜４０重量％配合したことを特徴とする摩擦材。
【０００９】
【発明の実施の形態】
摩擦材は、補強繊維、摩擦調整材及び結合材などから構成されるが、本発明では、補強繊維としてアスベストを使用せずに、組成の異なる２種類のチタン酸カリウム繊維を使用するものである。
本発明に使用されるチタン酸カリウム繊維は、出発原料の酸化チタンとして、特に高純度の工業用精製酸化チタンを使用する必要はなく、一般の工業用純度の酸化チタンを使用して、焼成法、ＫＤＣ法、融剤法、溶融法等の条件と工程とにより製造することができる。そして、その化学的組成として八チタン酸カリウム（Ｋ₂Ｏ・８ＴｉＯ₂）、六チタン酸カリウム（Ｋ₂Ｏ・６ＴｉＯ₂）、四チタン酸カリウム（Ｋ₂Ｏ・４ＴｉＯ₂）等が挙げられるが、前二者の併用が特に好ましい。
【００１０】
なお、チタン酸カリウム繊維のサイズは特に限定されず、上記溶融法により製造される各種サイズ（その繊維サイズは加熱溶融後の処理工程と条件とにより比較的広い範囲で調整可能である）の多結晶繊維、例えば断面径約２０〜５０μｍ、長さ約１００〜３００μｍの比較的粗大サイズのもの同志、あるいは断面径約５〜１０μｍ、長さ１５〜１００μｍの比較的小サイズのもの同志等を適宜使用することができる。
【００１１】
２種類の繊維の摩擦材中の合計使用量は、摩擦材全体の２〜４０重量％とするが、２重量％未満では混合攪拌時に均一に分散させることが困難で所望の鳴き防止効果が得られなく、一方４０重量％よりも多い場合は鳴き防止効果が向上するが、気孔率が大きくなり摩耗特性が悪化するので、４０重量％以下とする。好ましくは１０〜３０重量％とすることがよい。
なお、六チタン酸カリウム繊維と八チタン酸カリウム繊維の配合比率が１：４〜４：１であることが、摩擦材の鳴き特性及び異音特性の点で特に好ましい。
また、これらの繊維を含めて補強繊維としては、シランカップリング剤又はフェノール樹脂により表面処理したものを用いてもよく、この表面処理したものは摩擦材の製造において他の材料との均一な混合が容易で、熱成形による製品の強度が大きくなる利点がある。シランカップリング剤又はフェノール樹脂の使用量は、繊維の０．３〜５重量％とすることが好ましい。
【００１２】
従来、摩擦材には、通常摩擦調整材の１種にアルミナ、マグネシア等金属酸化物が添加されているが、本発明では、前記の繊維にこれらを併用しても良い。勿論、前記の繊維だけを使用しても、繊維が摩擦調整作用も併せ持つので目的とする効果が得られる。
本発明の摩擦材を製造するには、補強繊維、摩擦調整材、潤滑材、結合材からなる摩擦材において、前記原料の繊維を配合し、その配合物を通常の製法に従って予備成形し、熱成形することにより製造することができる。
【００１３】
本発明の摩擦材において、研磨材でもあるチタン酸カリウム繊維以外の補強繊維としては、例えば芳香族ポリアミド繊維、耐炎化アクリル繊維等の有機繊維や銅繊維、スチール繊維等の金属繊維が挙げられる。
無機充填材としては、例えば銅やアルミニウム、亜鉛等の金属粒子、バーミキュライトやマイカ等の鱗片状無機物、硫酸バリウムや炭酸カルシウム等が挙げられる。
結合材としては、例えばフェノール樹脂（ストレートフェノール樹脂、ゴム等による各種変性フェノール樹脂を含む）、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂を挙げることができる。
【００１４】
また、摩擦調整材としては、例えばアルミナやシリカ、マグネシア、ジルコニア、酸化クロム、石英等の無機摩擦調整材、合成ゴムやカシューダスト等の有機摩擦調整材を、固体潤滑材としては、例えば黒鉛や二硫化モリブデン等を挙げることができる。
摩擦材の組成としては、種々の組成割合を採ることができる。
すなわち、これらは、製品に要求される摩擦特性、例えば、摩擦係数、耐摩耗性、振動特性、鳴き等に応じて、単独でまたは２種以上を組み合わせて配合すればよい。
【００１５】
ブレーキパッドの製造工程は、板金プレスにより所定の形状に成形され、脱脂処理及びプライマー処理が施され、そして、接着剤が塗布されたプレッシャープレートと、耐熱性有機繊維や金属繊維等の補強繊維と、無機・有機充填材、摩擦調整材及び熱硬化性樹脂結合材等の粉末原料とを配合し、攪拌により十分に均質化した原材料を常温にて所定の圧力で成形（予備成形）して作製した摩擦材の予備成形体とを、熱成形工程において所定の温度及び圧力で熱成形して両部材を一体に固着し、アフタキュアを行い、最終的に仕上げ処理を施すことからなるが、それまでの工程は従来法と同一である。
【００１６】
【実施例】
以下実施例により本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００１７】
実施例
（摩擦材試料の材料）
摩擦材の試料を製造する際の摩擦材の材料として次のものを用い、試料として作成する際にはそれらの材料から選択して、試料の配合を変えるようにした。

【００１８】
（摩擦材試料の組成）
摩擦材の試料を製造する際の摩擦材の組成として、配合割合を以下の第１表に示すとおりのものとして、実施例１〜６を作製した。
なお、比較のために、八チタン酸カリウム繊維だけを使用したもの（比較例１）も作製した。
（ブレーキパッドの試料作製）
上記した組成の摩擦材試料を有するブレーキパッドを従来の製法により作成した。
【００１９】
【表１】

【００２０】
（試験方法）
新品ロータを用いたディスクブレーキを取付けた車両のロータとブレーキパッドに、ホースで毎分１０リットルの水をかけ、車速２０ｋｍ／ｈ、減速度１．９６ｍ／ｓ²の制動を２０回行い、鳴きの発生について、発生のあった場合を悪とし、発生のなかった場合を優と判定した。また、異音特性については、上記の条件で３０℃で停止後発進時の音圧ｄＢで評価した。
（試験結果）
試験結果を第２表に示す。
【００２１】
【表２】

【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、繊維径と繊維長の大きく異なる、均一な混合と分散が困難な２種類のチタン酸カリウム繊維を併用することなく、化学組成だけが異なる２種類のチタン酸カリウム繊維を使用することにより、均一な混合、分散が容易であって、高コスト化を招くなく、鳴き特性と異音特性に優れた非アスベスト系摩擦材を得ることができる。

Claims

補強繊維、摩擦調整材及び結合材よりなる摩擦材において、補強繊維として、少なくとも六チタン酸カリウム繊維と八チタン酸カリウム繊維を併用し、前記六チタン酸カリウム繊維と八チタン酸カリウム繊維の配合比率が重量比で１：４〜４：１であり、かつその合計量として摩擦材全体の２〜４０重量％配合したことを特徴とする摩擦材。