JP2000264689A

JP2000264689A - 摩擦材

Info

Publication number: JP2000264689A
Application number: JP7108199A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ogawa; 博小川
Original assignee: Otsuka Chemical Co Ltd
Current assignee: Otsuka Chemical Co Ltd
Priority date: 1999-03-16
Filing date: 1999-03-16
Publication date: 2000-09-26
Also published as: AU3191400A; WO2000055275A1

Abstract

(57)【要約】【課題】高温時においても摩擦摩耗特性に優れ、且つ
生産性、作業性に優れ、しかも、物性にばらつきの少な
い摩擦材を提供することを課題とするものである。【解決手段】本発明は、摩擦調整剤として、粒状チタ
ン酸カリウムが配合されていることを特徴とする摩擦材
に係る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車、航空機、
鉄道車両及び産業用機器等の制動装置に用いられる制動
部材用材料、例えばクラッチフェーシング用材料及びブ
レーキ用材料等として好適な摩擦材に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
制動部材における摩擦材としては、アスベストを有機系
又は無機系の結合剤に分散させ結着成形してなる摩擦材
が使用されてきた。しかしながら、この種の摩擦材は、
耐熱性等の摩擦摩耗特性が不十分であるとともに、アス
ベストが発癌性等の環境衛生上の問題を有することから
代替品の開発が強く要望されている。

【０００３】斯かる要望に対し、チタン酸カリウム繊維
を基材繊維または摩擦調整剤として用いた摩擦材が提案
されている。チタン酸カリウム繊維はアスベストのよう
な発癌性を持たず、耐熱性に優れ、フェード現象の防止
や摩擦特性の熱安定性向上に有効であるという優れた特
徴を有している。

【０００４】しかしながら、チタン酸カリウム繊維は繊
維形状を有しているため嵩高く、流動性に劣り、製造時
において供給路の壁に付着して、これを閉塞させるとい
った生産性の面での問題点を有している。更に、チタン
酸カリウム繊維は繊維状粉末であるため粉塵を発生し易
く、作業環境を悪化させるという作業性の面での問題点
を有している。

【０００５】また、一般にブレーキ等の摩擦材のマトリ
ックスとしては、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂が用
いられているが、繊維状のチタン酸カリウムを配合した
場合、製造工程中で繊維が破損するとその破損断面から
カリウムイオンが溶出し、樹脂粘度やその硬化特性を変
化させ、物性にばらつきを生じる原因となるという問題
点を有していた。

【０００６】本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされ
たもので、高温時においても摩擦摩耗特性に優れ、且つ
生産性、作業性に優れ、しかも、物性にばらつきの少な
い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】本発明は、摩擦調整剤と
して、粒状チタン酸カリウムが配合されていることを特
徴とする摩擦材に係る（請求項１）。

【０００８】また、本発明は、前記粒状チタン酸カリウ
ムの配合量が３〜５０重量％である前記摩擦材に係る
（請求項２）。

【０００９】さらに、本発明は、前記粒状チタン酸カリ
ウムが６チタン酸カリウムである前記摩擦材に係る（請
求項３）。

【００１０】また、本発明は、前記粒状チタン酸カリウ
ムが８チタン酸カリウムである前記摩擦材に係る（請求
項４）。

【００１１】本発明で用いる粒状チタン酸カリウムは、
一般式Ｋ₂Ｏ・ｎＴｉＯ₂（ｎ＝２〜１２）で表わされる
チタン酸カリウムの略球状、略立方体状または不定形状
の粒子である。かかるチタン酸カリウムの粒子径として
は、平均粒子径０．１〜１００μｍ、好ましくは５〜８
０μｍのものを例示できる。これらのチタン酸カリウム
には、各種の金属酸化物等が添加（本明細書において添
加というときは、被覆、担持、層間導入若くは固溶され
たものを含む）されたものであってもよい。

【００１２】かかる粒状チタン酸カリウムとしては、ｎ
＝２の粒状２チタン酸カリウム、ｎ＝４の粒状４チタン
酸カリウム、ｎ＝６の粒状６チタン酸カリウム、ｎ＝８
の粒状８チタン酸カリウム等が挙げられる。

【００１３】これらの粒状チタン酸カリウムのうち、粒
状４チタン酸カリウム、粒状６チタン酸カリウム及び粒
状８チタン酸カリウムは、例えば以下のような製造方法
により製造することができる。

【００１４】第一の製造方法は、チタン含有化合物とカ
リウム含有化合物に、当該チタン含有化合物に対する割
合で酸化物換算で５重量％以上のホウ素含有化合物を配
合する方法である。

【００１５】ここでチタン含有化合物としては、酸化チ
タン又は加熱によって酸化チタンを生成するものより適
宜選択することができ、例えばルチル型酸化チタン、ア
ナターゼ型酸化チタン、ブルッカイト型酸化チタン、単
斜晶系酸化チタン等の酸化チタン、オルトチタン酸、メ
タチタン酸・オルトチタン酸塩（Ｍ₂ＴｉＯ₃、Ｍ₄Ｔｉ
Ｏ₂、Ｍはナトリウム、カリウム、リチウム等のアルカ
リ金属）、ＴｉＯＳＯ₄、ＴｉＣｌ₂、ＴｉＣｌ₃、Ｔｉ
Ｃｌ₄、Ｔｉ（ＳＯ₄）₂、ＴｉＳ₂（ＳＯ₄）₃、Ｔｉ
₂Ｏ₃、Ｈ₄ＴｉＯ₄、Ｈ₂ＴｉＯ₃、Ｔｉ（ＯＨ）₄等が例
示できる。これらは単独で、もしくは２種以上を併用し
て用いることができる。

【００１６】カリウム含有化合物としては、酸化カリウ
ム又は加熱により酸化カリウムを生成する化合物より適
宜選択することができ、例えば酸化カリウム、水酸化カ
リウム、炭酸カリウム、シュウ酸カリウム等が例示でき
る。これらは単独で、もしくは２種以上を併用して用い
ることができる。

【００１７】ホウ素含有化合物としては、酸化ホウ素及
び加熱により酸化ホウ素を生成し得る化合物より適宜選
択することができ、酸化ホウ素、ホウ素、ホウ酸及びそ
の塩類（ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属
塩、カルシウム塩、マグネシウム塩、バリウム塩等のア
ルカリ土類金属塩、アンモニウム塩等）、メタホウ酸及
びその塩類（ナトリウム塩、カリウム塩のアルカリ金属
塩、カルシウム塩、マグネシウム塩、バリウム塩等のア
ルカリ土類金属塩、アンモニウム塩等）等を例示でき
る。これらの中でも酸化ホウ素、ホウ酸が好ましい。こ
れらは単独で、もしくは２種以上を併用して用いること
ができる。

【００１８】チタン含有化合物とカリウム含有化合物の
配合割合は、目的とするチタン酸カリウムの種類により
適宜選択できるが、例えば粒状６チタン酸カリウムを製
造する場合、カリウム含有化合物とチタン含有化合物を
酸化カリウム：酸化チタンの換算比で１：２〜６程度、
好ましくは１：３〜５程度とするのがよい。

【００１９】また、ホウ素含有化合物の配合量は、酸化
ホウ素換算量で、チタン含有化合物の酸化チタン換算量
１００重量部に対して通常５重量部以上、好ましくは５
〜１００重量部、より好ましくは１０〜４０重量部とす
るのがよい。ホウ素含有化合物の配合量が５重量部を下
回ると、繊維状のチタン酸カリウムの生成が多くなり好
ましくない。一方、１００重量部を超えて配合しても、
その効果は変わらないので不経済である。

【００２０】第一の製造方法においては、チタン含有化
合物、カリウム含有化合物及びホウ素含有化合物を混合
し焼成することにより、目的物である粒状のチタン酸カ
リウムを製造できる。混合は、任意の手段により任意の
順序で行うことができる。焼成は、大気中又は酸化性雰
囲気下、通常、６５０〜１２００℃程度、好ましくは７
５０〜１１００℃で、通常０．５〜２０時間、好ましく
は２〜１０時間行えばよい。焼成に際しては、塩化カリ
ウム、硫酸カリウム、モリブデン酸カリウム等のフラッ
クスを用いてもよい。

【００２１】焼成後、冷却し、必要に応じて得られた焼
成物を解粒、粉砕、分級して本発明の摩擦調整剤として
用いる粒状チタン酸カリウムを得る。

【００２２】第一の製造方法は、粒状６チタン酸カリウ
ムの製造に特に適した方法である。

【００２３】本発明の摩擦調整剤として用いる粒状チタ
ン酸カリウムの第二の製造方法は、粒状２チタン酸カリ
ウムを水洗しカリウムイオンの一部を抜いた後に焼成す
ることにより粒状４チタン酸カリウムを得る方法であ
る。これまで、粒状４チタン酸カリウムを効率よく製造
する方法は知られていなかったが、この方法によれば効
率よく大量に４チタン酸カリウムを製造することができ
る。ここで粒状２チタン酸カリウムは、酸化チタンと炭
酸カリウムを塩化カリウムの存在下９００°Ｃで１〜５
時間焼成し、解砕、分級処理することにより製造でき
る。また、粒状２チタン酸カリウムの水洗は、粒状２チ
タン酸カリウムを水中に投入しスラリーとし、１〜５時
間撹拌することにより行うことができる。焼成は、７５
０〜１０００°Ｃ、好ましくは９００°Ｃ前後で１〜３
時間程度行うのが好ましい。

【００２４】本発明の摩擦調整剤として用いる粒状チタ
ン酸カリウムの第三の製造方法は、第二に製造方法で得
られた粒状４チタン酸カリウムを酸処理もしくは中和処
理することにより更にカリウムイオンを抜いて適当なチ
タン／カリウム比に調整した後、焼成処理することによ
り粒状６チタン酸カリウム、粒状８チタン酸カリウムを
得る方法である。

【００２５】ここで、酸処理もしくは中和処理する際に
用いる酸としては、硫酸、硝酸、塩酸、ホウ酸、炭酸等
が例示できる。粒状８チタン酸カリウムの製造は、例え
ば粒状４チタン酸カリウムを水中に投入しスラリーと
し、撹拌しながらｐＨ７．５程度に保ち１〜１０時間処
理した後、９００°Ｃで０．５〜１０時間焼成すること
により行うことができる。

【００２６】本発明の摩擦材においては、請求項２記載
の如く、粒状チタン酸カリウムの配合量は３〜５０重量
％とするのが好ましい。配合量を３重量％以上とするこ
とで摩擦特性の改善効果を十分に発現させることができ
る。また、５０重量％を越えて配合する利益はない。粒
状チタン酸カリウムは１種を単独で、又は２種以上を併
用して用いることができ、２種以上を併用する際には、
その合計量が３〜５０重量％となるようにするのが好ま
しい。

【００２７】本発明の摩擦材としては、基材繊維、摩擦
調整剤及び結合剤からなる摩擦材を例示でき、該摩擦材
中の各成分の配合割合としては、基材繊維１〜６０重量
部、摩擦調整剤は粒状チタン酸カリウムを含め２０〜８
０重量部、結合剤１０〜４０重量部、その他の成分０〜
６０重量部を例示できる。

【００２８】基材繊維としては、例えばアラミド繊維等
の樹脂繊維、スチール繊維、黄銅繊維等の金属繊維、炭
素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、ロックウール、
木質パルプ等を挙げることができる。これらの基材繊維
は、分散性及び結合剤との密着性向上のためにアミノシ
ラン系、エポキシシラン系又はビニルシラン系等のシラ
ン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤ある
いはリン酸エステル等の表面処理を施して用いてもよ
い。

【００２９】摩擦調整剤としては、粒状チタン酸カリウ
ムに加えて、本発明の効果を損なわない範囲で、他の摩
擦調整剤を併用してもよい。例えば、加硫又は未加硫の
天然、合成ゴム粉末、カシュー樹脂粉末、レジンダス
ト、ゴムダスト等の有機物粉末、カーボンブラック、黒
鉛粉末、二硫化モリブデン、硫酸バリウム、炭酸カルシ
ウム、クレー、マイカ、タルク、ケイソウ土、アンチゴ
ライト、セピオライト、モンモリロナイト、ゼオライ
ト、繊維状三チタン酸ナトリウム、繊維状五チタン酸ナ
トリウム、粒状三チタン酸ナトリウム、粒状五チタン酸
ナトリウム、繊維状４チタン酸カリウム、繊維状６チタ
ン酸カリウム、繊維状８チタン酸カリウム、板状６チタ
ン酸カリウム、板状８チタン酸カリウム等の無機質粉
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、酸化チタン、酸化鉄等の酸化
物粉末等を挙げることができる。

【００３０】結合材としては、フェノール樹脂、ホルム
アルデヒド樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、アクリ
ル樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ユリア樹脂等の熱硬
化性樹脂、天然ゴム、ニトリルゴム、ブタジエンゴム、
スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ポリイソ
プレンゴム、アクリルゴム、ハイスチレンゴム、スチレ
ンプロピレンジエン共重合体等のエラストマー、ポリア
ミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエー
テル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケト
ン樹脂、熱可塑性液晶ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹
脂等の有機質結合剤及びアルミナゾル、シリカゾル、シ
リコーン樹脂等の無機質結合剤を例示できる。

【００３１】本発明の摩擦材には、前記各成分に加え
て、必要に応じて防錆剤、潤滑剤、研削剤等の成分を配
合することもできる。

【００３２】本発明の摩擦材の製造方法は、特に制限は
なく、従来公知の摩擦材の製造方法に準じて適宜製造す
ることができる。一例としては、基材繊維を結合剤中に
分散させ、摩擦調整剤及び必要に応じて配合されるその
他の成分を組み合わせて配合し、摩擦材組成物を調整
し、次いで金型中に該組成物を注入し加圧加熱して結着
成形する方法を挙げることができる。

【００３３】また、他の一例としては、結合剤を二軸押
出機にて溶融混練し、サイドホッパーから基材繊維、摩
擦調整剤及び必要に応じて配合されるその他の成分を組
み合わせて配合し、押出成形後、所望の形状に機械加工
する方法を挙げることができる。さらに、他の一例とし
ては、摩擦材組成物を水等に分散させ抄き網上に抄き上
げ、脱水してシート状に抄造した後、プレス機にて加熱
加圧し結着成形し、得られた摩擦材を適宜切削・研磨加
工して所望の形状とする方法を挙げることができる。

【００３４】製造に際しては、本発明の摩擦材は、摩擦
調整剤としてのチタン酸カリウムが粒状であるため、繊
維形状であるチタン酸カリウム繊維を用いた場合に比し
て流動性が向上し、製造時において、供給路の壁に付着
して供給路を閉塞させる虞がない。しかも、粒状である
ため、チタン酸カリウムの繊維粉末の如く繊維状粉塵が
発生することも少なく、作業環境も改善される。

【００３５】

【実施例】以下に実施例、比較例及び試験例を挙げ、本
発明を更に詳細に説明する。参考例１アナターゼ型酸化チタンと炭酸カリウムと塩化カリウム
を重量比で５：４．５：１の割合で混合し、９００℃で
２時間焼成した後、得られた焼結体を解砕処理して平均
粒子径５０μｍの粒状２チタン酸カリウムを得た。次い
でこのものを水中に投入しスラリーとし、２時間撹拌し
た後、濾別、乾燥させ、９００°Ｃで２時間焼成した
後、得られた焼結体を解砕処理して平均粒子径５０μｍ
の粒状４チタン酸カリウムを得た。得られた粒状４チタ
ン酸カリウムを水中に投入しスラリーとし、ホウ酸を加
えてスラリーのｐＨを７．５に維持しながら２時間中和
処理を行い、濾別、乾燥させた後、９００℃で２時間処
理して焼結体を得た。得られた焼結体を解砕、分級して
平均粒子径５０μｍの粒状８チタン酸カリウムを得た。

【００３６】参考例２アナターゼ型酸化チタン、炭酸カリウム、塩化カリウ
ム、酸化ホウ酸を重量比５：２．５：１：１の割合で混
合し、１０５５℃まで５時間かけて昇温し、５時間保持
した後、１時間かけて６００℃まで冷却し、次いで室温
まで冷却して焼結体を得た。得られた焼結体を解砕、分
級して平均粒子径１０μｍの粒状６チタン酸カリウム粒
子を得た。

【００３７】実施例１参考例１で得られた粒状８チタン酸カリウム３０重量
部、アラミド繊維（商品名「ケブラーパルプ」長さ３ｍ
ｍ、東レ株式会社製）３重量部、結合剤（フェノール樹
脂）１０重量部、有機添加剤（カシューダスト等）９重
量部、その他（黒鉛等潤滑剤、金属粉末、酸化物粉末）
４８重量部を十分に混合して金型に充填し、結着成形
（加圧力：１５０ｋｇｆ／ｃｍ²、温度１７０℃、５分
間）を行い、成形後、離型して熱処理（１８０℃で３時
間保持）を施した。しかる後、研磨加工を加えて本発明
の摩擦材を得た。尚、有機添加剤、潤滑剤、金属粉末、
酸化物粉末については、通常、摩擦剤に添加されるもの
使用した。以上の製造工程において、粒状８チタン酸カ
リウムは供給路に付着することがなく、また、繊維状粉
塵を発生させないため作業環境を良好に保つことができ
た。

【００３８】実施例２参考例２で得られた粒状６チタン酸カリウム３０重量
部、アラミド繊維（商品名「ケブラーパルプ」長さ３ｍ
ｍ、東レ株式会社製）３重量部、結合剤（フェノール樹
脂）１０重量部、有機添加剤（カシューダスト等）９重
量部、その他（黒鉛等潤滑剤、金属粉末、酸化物粉末）
４８重量部を十分に混合して金型に充填し、実施例１と
同様にして本発明の摩擦材を得た。以上の製造工程にお
いて、粒状６チタン酸カリウムは供給路に付着すること
がなく、また、繊維状粉塵を発生させないため作業環境
を良好に保つことができた。

【００３９】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る摩擦材は、
摩擦調整材として、粒状チタン酸カリウムが配合されて
いるので、摩擦特性の熱安定性が向上し、高温時におい
ても摩擦摩耗特性に優れるという利点を有すると共に、
チタン酸カリウムが供給路に付着することや粉塵を発生
することも防止され、作業性、生産性に優れた摩擦材と
なる。しかも、チタン酸カリウム繊維を用いた場合に比
して、物性にばらつきが少ないものとなるのである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】摩擦調整剤として、粒状チタン酸カリウ
ムが配合されていることを特徴とする摩擦材。
【請求項２】前記粒状チタン酸カリウムの配合量が３
〜５０重量％である請求項１記載の摩擦材。
【請求項３】前記粒状チタン酸カリウムが６チタン酸
カリウムである請求項１又は２記載の摩擦材。
【請求項４】前記粒状チタン酸カリウムが８チタン酸
カリウムである請求項１又は２記載の摩擦材。