(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
摩擦調整剤として、長径１０〜５００μｍ、厚み５０〜１０００ｎｍである層状・板状８チタン酸カリウムを含有することを特徴とする摩擦材。
【請求項２】
層状・板状８チタン酸カリウムを３〜５０重量％含有する請求項１に記載の摩擦材。
【請求項３】
層状・板状８チタン酸カリウムが、ＫｘＬｉｙＴｉ２−ｙＯ４（式中、ｘは０．５〜１．０、ｙは０．２５〜１．０の数をそれぞれ示す。）で表される層状・板状チタン酸塩を酸処理し、得られた層状・板状チタン酸を、飽和ＫＯＨ水溶液中に分散することにより得られるものであることを特徴とする請求項１または２に記載の摩擦材。
【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】
制動部材における摩擦材としては、これまでアスベストを有機系また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、このものは耐熱性等の摩擦摩耗特性が不十分であるとともに、アスベストは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を配合した摩擦材においても、制動装置の「鳴き」の問題の解決には十分対応できていないのが現状である。
また、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、製造時点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問題点を有している。
【０００５】
本発明の目的は、上記従来の問題点を解消することにあり、摩擦摩耗特性に優れ、かつ生産性に優れた摩擦材を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の摩擦材は、摩擦調整剤として層状・板状８チタン酸カリウムを含有することを特徴としている。
【０００７】
本発明で摩擦調整剤として用いる層状・板状８チタン酸カリウムは、いずれも温度変化に安定な摩擦摩耗特性を有するものであり、摩擦材用摩擦調整剤として好適なものである。しかも、チタン酸カリウム繊維のような繊維形状を有していないため、製造工程において供給路を閉塞する虞が少なく、加えて吸入性繊維による労働環境の悪化を生じることがない。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明で用いる層状・板状８チタン酸カリウムの形状としては、摩擦摩耗特性向上の観点から、長径１０〜５００μｍ、短径（厚み）５０〜１０００ｎｍのものが特に好ましく用いられる。
【０００９】
また、層状・板状８チタン酸カリウムは、本発明の摩擦材中に３〜５０重量％配合されることが好ましい。３重量％以上配合しないと、摩擦摩耗特性の改善効果を発現させることができない場合があり、また５０重量％を超えて配合しても、摩擦摩耗特性の効果改善はそれ以上期待できないため経済的に不利となる場合がある。
【００１０】
本発明で摩擦調整剤として用いる層状・板状８チタン酸カリウムの合成方法としては特に制限されるものではないが、例えば以下の方法により製造することができる。
【００１１】
Ｋx Ｌｉy Ｔｉ2-y Ｏ4 （式中、ｘは０．５〜１．０、ｙは０．２５〜１．０の数をそれぞれ示す。）で表される層状・板状チタン酸塩をまず用意する。この層状・板状チタン酸塩は、各元素が所望のモル比（上記ｘ及びｙ）の割合となるように混合したフラックス原料粉末を、例えば、１１００〜１２００℃の温度で加熱し、その後除冷して結晶を育成させ、得られた生成物を水で温湿し、フラックスを除去して製造することができる。このＫx ＬｉyＴｉ2-yＯ4 で示される層状・板状チタン酸塩を、塩酸やその他の鉱酸並びに有機酸などを用いて酸処理し、層状・板状チタン酸とする。得られた層状・板状チタン酸を飽和ＫＯＨ水溶液中に分散し、例えば３０分〜５時間程度攪拌する。濾別分離した後、これを焼成することにより層状・板状８チタン酸カリウムを得ることができる。焼成は一般に４５０〜７００℃程度の温度が好ましく、焼成時間は１〜５時間程度が好ましい。
【００１２】
本発明の摩擦材の具体例としては、例えば基材繊維、摩擦調整材及び結合剤からなる摩擦材を例示できる。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、摩擦調整剤は層状・板状８チタン酸カリウムを含め２０〜８０重量部、結合剤１０〜４０重量部、その他の成分を０〜６０重量部を例示できる。
【００１３】
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られる。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、エポキシシラン系また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。
【００１４】
本発明の摩擦材における摩擦調整材としては、層状・板状８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、加硫または未加硫の天然、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、三チタン酸ナトリウム、五チタン酸ナトリウム、６チタン酸カリウム、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が挙げられる。
【００１５】
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。
【００１６】
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ができる。
本発明の摩擦材の製造に際しては、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。
【００１７】
本発明の摩擦材の製造方法の一例を挙げれば、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て摩擦材組成物を調製し、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例示できる。
【００１８】
また、他の一例を挙げれば、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例示できる。
【００１９】
また、他の一例を挙げれば、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例示できる。
【００２０】
【実施例】
以下に実施例を挙げ、本発明を更に詳細に説明する。
参考例
Ｋ0.8 Ｌｉ0.2 Ｔｉ1.8 Ｏ4 で表される層状・板状チタン酸塩を塩酸中で酸処理し、層状・板状チタン酸とした後、これを飽和ＫＯＨ水溶液中に分散し、２時間攪拌した。濾別分離した後、６００℃で２時間焼成し、層状・板状８チタン酸カリウムを得た。
【００２１】
実施例
参考例で得られた層状・板状８チタン酸カリウム（長径５０〜６０μｍ、短径（厚み）０．３μｍ、アスペクト比約１８０〜２００）２０重量部、アラミド繊維（商品名「ケブラーパルプ」、平均長３ｍｍ、東レ株式会社製）１０重量部、結合剤（フェノール樹脂）２０重量部、硫酸バリウム５０重量部を混合した原料混合物を、加圧力３００ｋｇｆ／ｃｍ2 、常温、１分間で予備成形した後、金型による結着成形（加圧力１５０ｋｇｆ／ｃｍ2 、温度１７０℃、時間５分間）を行い、成形後、熱処理（１８０℃で３時間保持）した。金型から取り出した後、研磨加工を施して供試ディスクパッドＡ（ＪＩＳ  Ｄ  ４４１１試験片）を得た。
なお、摩擦調整剤の流動性は良好であり、原料混合物の調製は容易であった。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の摩擦材は、低温から高温域までの広い温度範囲にわたって、優れた安定した摩擦係数と耐摩耗性を有している。従って、自動車、鉄道車両、航空機、各種産業用機器類等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ライニングやディスクパッド等のブレーキ用材料等として用いることにより、制動機能の向上、安定化、耐用寿命の改善効果が得られる。
【００２３】
本発明の摩擦材は、摩擦調整剤として層状・板状８チタン酸カリウムを含有することにより、以下のような作用効果を奏する。
１）  摩擦調整剤が平らな層状構造を有しているので安定した摩擦摩耗特性が得られる。
２）  摩擦調整剤のアスペクト比が大きいので摩擦材自体の強度の向上に資する。
３）  摩擦調整剤の流動性が高く、原料混合物の調整が容易である。
４）  吸入性粉塵の発生が極めて少なく、作業環境がクリーンに保てる。
５）  耐熱性が高く、低温〜高温の広い温度領域で安定した摩擦係数が得られる。