JPH0587108B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ フエノール樹脂によりマトリツクス中に保持
された摩擦調節剤及び補強繊維と組合せた20〜50
重量％の金属粒子を有し、ブレーキ適用の間の摩
擦材と他員との係合で前記金属粒子が高い低温摩
擦係数及び比較的低い摩擦係数を与える摩擦材に
おいて、金属粒子が海綿鉄とミルスケールの組合
せであり、前記ミルスケールが摩擦材の作用特性
に実質的に影響を与えることなく前記金属粒子の
14〜33重量％含まれることを特徴とする摩擦材。

２ ミルスケールがFeO、Fe₂O₃及びFe₃O₄の混
合物からなる、請求項１に記載の摩擦材。

３ ミルスケールと海綿鉄の比が１：10〜１：１
の範囲内にある、請求項１に記載の摩擦材。

４ ミルスケールの少なくとも50％が＋60メツシ
ユより小さい粒径を有する、請求項２に記載の摩
擦材。

明細書 本発明はミルスケールを、含有海綿鉄の一部の
代りに使用する摩擦材に関する。

近年、以前には単に廃物として廃棄された物質
を再循環して再使用し、また工業的生産工程によ
り生じた多くの廃棄物に対する用途を見いだす必
要があることが明らかになつた。製鋼業はスチー
ルの製造中に生ずるミルスケールに対する用途を
見いだすことが望ましいことを長い間認めてき
た。ミルスケールは、殊にスチールの加工のため
の加熱中及び熱間加工の間に生ずるスチールの酸
化された表面である。

スチールのインゴツト、ストリツプ又はシート
の表面上のミルスケールの存在は以後の加工が必
要であるときに好ましくない。例えば、材料の変
形を含む任意の作業において熱間圧延したシート
又はストリツプから満足な結果を得ようとすれ
ば、酸化物を除去して清浄な表面を与えねばなら
ない。シートが練条用途に使用されるならば、ス
チール表面の酸化物の存在がダイ寿命を短くし、
不規則な練条状態を生じ、仕上り製品の表面滑ら
かさを破壊する傾向があるので、酸化物の除去は
不可欠である。酸化物の除去はまた、コーテイン
グを含む後の加工にシート又はストリツプを使用
するとすれば金属コーテイングとの適当な合金化
を、及び非金属コーテイング又はペイントを使用
するときの満足な密着を可能にするために必要で
ある。

従つて、スチールミルは一定の時間に多量のミ
ルスケールを生ずる。生ずるものに比べて産業に
おいて使用されるミルスケールの割合は小さく、
その結果、スチールミルの周りの廃物の山に多量
のミルスケールが含まれる。

スチールの製造の間のミルスケールの形成は鉄
の酸化物の交互する形成および還元による連続的
作用である。そのような製造において、Fe₂O₃が
初めに形成され、次いで鉄の利用性により連続的
にFe₃O₄及びFeOに還元される。さらにFe₂O₃が
雰囲気−表面界面で形成され、過程が連続的にな
る。最終結果はスケール表面において最も酸素に
富む、及び金属表面において最も鉄に富む層から
なる。FeO、スチールに隣る層、がスケールの厚
さの約85パーセントを、Fe₃O₄が約10〜15パーセ
ントを、及びFe₂O₃が約0.5〜２パーセントを構成
する。粒子であると考えられるミルスケール、そ
の生じたものの少くとも50％が＋60メツシユを通
過する。ミルスケールの物理性的質は変動するこ
とができ、それは通常、色が暗青色、形状が不規
則であり、硬く、研磨剤であると考えられる。米
国特許第3008224号が焼結摩擦物品中に使用され
る一定割合のミルスケールを含む海綿鉄の製法に
開示しているけれども、今日までスチールの生産
におけるスクラツプ添加剤以外のミルスケールの
使用は非常に限られている。

ミルスケール及び海綿鉄は鉄鉱の誘導体である
ので、ミルスケールを米国特許第3835118号中に
開示された型の摩擦材中の海綿鉄の一部の代りに
使用することを試みることが決定された。この型
の摩擦材及及び米国特許第4605105号中に開示さ
れた一般的組成物により作られた摩擦材は、一般
に多くの車両、殊にバス、タクシー、警備用車両
などのようにしばしば又は急な停止を必要とする
車両に対する現在の停止要件を満たすベースライ
ン非石綿摩擦材として産業により容認されている
型の摩擦材の代表である。

粗ミルスケールに対する用途を見出す努力にお
いて、米国特許第3835118号中に開示された一般
組成を基にして次の成分：海綿鉄粒子；摩擦調節
剤（黒鉛、ゴム及びバライト）、補強繊維（スチ
ール繊維）；及び海綿鉄の約１対10比である14重
量％のミルスケール；並びにフエノール樹脂、を
有する摩擦材が本発明により作られた。生じた摩
擦材はブレーキパツドに作られた。米国特許第
3835118号中に開示された標準組成物により作ら
れた典型的なブレーキパツドに比べたとき、本発
明は騒音、摩擦及び耐久性に関して実質的に等し
かつた。

本発明の利点は、これまでの廃物のミルスケー
ルを、現在のベースライン非石綿摩擦材と同様の
作用特性を有する摩擦材の生産に使用できること
である。

本発明の目的は、実質的に作用特性を変えるこ
となくベースライン摩擦材中に約１対10比で海綿
鉄の代りにミルスケールを代用することである。

低コストの材料で摩擦材を製造できる利点は、
生ずる摩擦が高価格材料で作られたベースライン
摩擦材と実質的に同様の作用特性を有するときに
明らかであろう。

図１は本発明により作られた摩擦材のための成
分を列挙した表であり； 図２は30mphからの減速及び車に対するブレー
キ適用を行なうために要した種々の組成物に対す
るライン圧力を比較するグラフであり； 図３は60mphからの減速及び車に対するブレー
キ適用を行なうために要したライン圧力を比較す
るグラフである。

本発明を評価するベースライン摩擦材を作るた
めに、組成物Ａとして図１の表中に確認される摩
擦材を米国特許第3835118号中に開示された原理
に従つて作つた。

組成物Ａの摩擦材を1985フオードLTDステー
シヨンワゴンに取付けた。フオード・モーター
（Ford Motor Company）により136Lとして確
認される試験スケジユールを、組成物Ａを備えた
この車で行つた。この試験において、ブレーキ系
に対する摩擦材の有効性を、種々の流体圧力を用
いて、セツトした速度からの車の停止を評価する
ことにより測定した。

30mph（48.3Km／Ｈ）からの組成物Ａの有効性
は図２中の曲線１００により、また60mph（96.6
Km／Ｈ）からは図３中の曲線１０２により示され
る。この試験中の平均騒音はブレーキ操作中に発
生した音が不快でないか又は多くのドライバーに
聞こえないことを意味する。このブレーキ系中の
組成物Ａに対する耐久性は43000マイルより大き
いと計算された。

スチールスケールの名称でイリノイ州ピオリア
のキーストーン・スチール・アンド・ワイヤ
（Keystone Steel and Wire）によるミルスケー
ル物質を入手した。16″穴を通すハンマミル後18
メツシユふるいを通してふるつたミルスケールは
＋60メツシユを約50％通過し、＋325メツシユ上に
約85％保持されるような粒度を有した。粒子の分
析は約85％FeO、12％Fe₃O₄及び３％Fe₂O₃の組
成を示した。この分析値はミルスケールに対して
普通の一般的範囲内に ると考えられる。このミ
ルスケール10パーセントを組成物Ａ中の海綿鉄の
代りに用いて図１中の表中に示される組成物Ｂを
製造した。

組成物Ｂをブレーキパツドになし、試験車に取
付けた。試験スケジユール１３６Ｌは30mph
（48.3Km／Ｈ）に対して曲線１１０により示され
るように、また60mph（96.6Km／Ｈ）に対して曲
線１１２により示されるようにブレーキ系に対す
る組成物Ｂの有効性を示した。組成物Ｂに対する
この試験スケジユールの実施において記録された
騒音は組成物Ａと同等であり、算出耐久性は約
42000であつた。

摩擦材中のミルスケールの代用をさらに評価す
るために、第２のミルスケールをニユーヨーク州
ナイアガラ・フオールズのプライオン・コーポレ
ーシヨン（Pryon Corporation）から入手した。
プライオンから入手したこの第２のミルスケール
の物理的及び化学的組成はキーストーンから入手
したものと実質的に等しかつた。プライオンミル
スケールはハンマミル又はふるいにかける必要が
なかつた。

組成物Ａ中の10パーセントの海綿鉄をプライオ
ンから入手したミルスケールで置きかえ、図１の
表中に示される摩擦材組成物Ｃを製造した。組成
物Ｃをブレーキパツドになし、試験車で試験し
た。試験スケジユール１３６Ｌは30mph（48.3
Km／Ｈ）において曲線１２０により示されるよう
に、また60mph（96.6Km／Ｈ）において曲線１２
２により示されるようにブレーキ系に対する組成
物Ｃの有効性を示した。組成物Ｃの有効性は組成
物Ａと同等であると考えられ、しかし、測定され
た騒音水準における低下があり、約45000マイル
の系に対する算出耐久性は組成物Ａに比べて向上
である。

組成物Ｂ及びＣの評価において、組成物Ｃは少
くとも65％が＋60メツシユふるいを通過すること
が認められ、その結果、小サイズ粒子が組成物Ｃ
の向上された耐久性及び騒音減少に関与できると
思われる。

摩擦材組成物中のミルスケールに対する範囲を
決定するために、組成物Ｃ中のミルスケールを33
重量％に増し、相応して海綿鉄含量を減らして図
１の表中に示される組成物Ｄを製造した。

ブレーキライニングパツドを組成物Ｄから作
り、車で試験した。試験スケジユール１３６Ｌは
30mph（48.3Km／Ｈ）に対し図２中の曲線１３０
により示されるように、また60mph（96.6Km／Ｈ）
に対し図３中の曲線１３２により示されるよう
に、組成物Ｄの有効性を示した。車に対する試験
の間に、組成物Ｄに対する測定騒音は組成物Ａよ
り大きく、系に対する算出耐久性は約38000マイ
ルであつた。組成物Ｄは従つて、組成物Ａからの
有効性、騒音及び耐久性の約10％の総括低下を、
ミルスケールのパーセントが摩擦材中の海綿鉄の
量の約２倍である型の配合物で予想できることを
示唆するように思われる。

摩擦材中のミルスケールをさらに評価するため
に、組成物Ａを等量のミルスケール及び海綿鉄を
組合せるように変形して図１中の表に示される組
成物Ｅを製造した。ブレーキライニングパツドを
組成物Ｅから作り、車で試験した。

試験スケジユール１３６Ｌは30mph（48.3Km／
Ｈ）に対して図２中の曲線１４０により、また
60mph（96.6Km／Ｈ）に対し図３中の曲線１４２
に示されるように、組成物Ｅの有効性を示した。
組成物Ｅに対する試験の間に測定された騒音は組
成物Ｄよりも向上を示し、系に対する算出摩耗速
度は約37000マイルであつた。

要するに、行つた試験は、ミルスケールと海綿
鉄の比が１：10〜１：１の範囲内にあれば、ミル
スケールを摩擦材の性能に実質的な変化なく海綿
鉄の代りに使用できることを示す。