JP2003012897A - 摩擦材用樹脂組成物 - Google Patents

摩擦材用樹脂組成物

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Teruki Aizawa
輝樹 相沢
Akira Matsui
章 松井
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、耐フェード性、耐熱性に優れた摩擦
材用樹脂組成物及びそれを用いた摩擦材を提供すること
にある。 【解決手段】フェノール変性アルキル置換芳香族炭化水
素樹脂と補強繊維を含む摩擦材用樹脂組成物であって、
該フェノール変性アルキル置換芳香族炭化水素樹脂中の
アルキル置換芳香族核とフェノール核の割合が、5:9
5〜75:25であり、前記フェノール変性アルキル置
換芳香族炭化水素樹脂の硬化剤がヘキサメチレンテトラ
ミンである摩擦材用樹脂組成物及びそれを用いた摩擦
材。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、使用時の耐フェー
ド特性に優れる自動車用の摩擦材用組成物に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車の高速度化に伴い、使用す
るブレーキの特性向上が望まれている。特に、制動を繰
り返した際の制動特性の劣化を防ぐことは、安全性を高
める上で重要である。従来、自動車用ブレーキパッドに
は、金属繊維、ガラス繊維、セラミック繊維等を基材と
し、この基材に充填剤および結合剤を混合した摩擦材が
用いられており、結合剤にはフェノール樹脂が用いられ
ている。例えば、特開平01−150033号公報及び
特開平06−184523号公報にはアルキル変性フェ
ノール樹脂を用いた摩擦材組成物の開示がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
デイスクブレーキパッドやブレーキライニング等の摩擦
材の結合剤に用いられるフェノール樹脂は、更に優れた
耐熱性が要求される。このために、フェノール樹脂の分
子構造骨格のフェノール基間に直接結合或いは反応基を
持たないベンゼン核を組み入れる樹脂変性が必要とな
る。しかし、この手段によってもマトリックスがしっか
りしているため高温での弾性率が高くなり、耐フェード
性が低下する課題があった。また、カシュー、オイル、
ゴム等の変性フェノール樹脂を使用した場合には柔軟性
は優れているが、耐熱性が劣る課題があった。一方、耐
フェード性を向上する方法としては、摩擦材組成物の樹
脂の配合量を減らして充填剤の配合量を増やす手段があ
る。しかし、この方法は摩擦材の磨耗量が増大する、ブ
レーキの効きの安定性が低下する、ノイズ(ブレーキ制
動蒔の騒音)が発生する等の問題があった。本発明の目
的は、補強繊維の結合剤にフェノール変性アルキル置換
芳香族炭化水素樹脂を使用し、耐フェード性、耐熱性に
優れた摩擦材用樹脂組成物及びそれを用いた摩擦材を提
供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は以下のと
おりである。 [1]フェノール変性アルキル置換芳香族炭化水素樹脂
と補強繊維を含む摩擦材用樹脂組成物であって、該フェ
ノール変性アルキル置換芳香族炭化水素樹脂中のアルキ
ル置換芳香族核とフェノール核の割合が、5:95〜7
5:25であり、前記フェノール変性アルキル置換芳香
族炭化水素樹脂の硬化剤がヘキサメチレンテトラミンで
ある摩擦材用樹脂組成物である。 [2]前記の項「1」において、フェノール変性アルキ
ル置換芳香族炭化水素樹脂が、フェノール変性キシレン
樹脂である摩擦材用樹脂組成物である。 [3]前記の項「1」において、フェノール変性アルキ
ル置換芳香族炭化水素樹脂が、アルキル置換芳香族炭化
水素ホルムアルデヒド樹脂に、フェノール性水酸基を有
する化合物、又はフェノール性水酸基を有する化合物と
ホルマリンを反応させて得られる合成物である摩擦材用
樹脂組成物である。 [4]前記の項「1」において、フェノール変性アルキ
ル置換芳香族炭化水素樹脂が、アルキル置換芳香族炭化
水素ホルムアルデヒド樹脂に、フェノールと分子中に2
個以上のフェノール性水酸基を有する化合物の混合系
に、必要によりホルマリンを反応させて得られる合成物
である摩擦材用樹脂組成物である。 [5]前記の項「1」において、アルキル置換芳香族炭
化水素が、トルエン、キシレン、メシチレン、ジュレン
または各種アルキルベンゼンの混合物等の芳香族炭化水
素である摩擦材用樹脂組成物である。 [6]前記の項「1」〜[5]のいずれかに記載の摩擦
材用樹脂組成物を用いて製造した摩擦材である。 本発明の樹脂成分の分子構造の特徴は、疎水性基である
アルキル置換芳香族炭化水素構造を分子中に有するフェ
ノール変性芳香族炭化水素樹脂である。該フェノール変
性芳香族炭化水素樹脂は、アルキル置換芳香族炭化水素
とホルマリンとから合成されるアルキル置換芳香族炭化
水素ホルムアルデヒド樹脂とフェノール性水酸基を有す
る化合物、更に必要によりホルマリンとを反応させて得
られる合成物である。
【0005】前記のアルキル置換芳香族炭化水素ホルム
アルデヒド樹脂は、トルエン、キシレン、メシチレン、
ジュレン、各種アルキルベンゼンの混合物等の芳香族炭
化水素とホルムアルデヒドとを酸触媒存在下に反応して
得られる。その反応物の分子構造は芳香族炭化水素核が
メチレン結合、メチレンエーテル結合、アセタール結合
で結合し、分子の末端にメチロール基、メトキシ基を有
することが好ましい。
【0006】フェノール性水酸基を有する化合物として
は、フェノール、ヒドロキノン、カテコール、レゾルシ
ン、ビスフェノールA及びその誘導体が挙げられ、これ
らの単独、或いは少なくとも2種類を混合して用いるこ
とができる。ホルマリン源としては、一般的に用いられ
ているホルマリン、パラホルムアルデヒド等の他に、ベ
ンズアルデヒド、テレフタルアルデヒド等の芳香族アル
デヒド化合物を単独、或いは少なくとも2種類を混合し
て用いることができる。また、触媒としては、修酸、硫
酸、塩酸、パラトルエンスルホン酸、メタンスルホン
酸、ベンゼンスルホン酸等の酸系の化合物或いは酢酸亜
鉛等の金属塩類を単独或いは併用して用いることができ
る。
【0007】本発明において、フェノール変性アルキル
置換芳香族炭化水素樹脂を用いる場合、該樹脂中のアル
キル置換芳香族核とフェノール核の割合が、5/95〜
75/25であり、アルキル置換芳香族核がフェノール
核に対し75/25より大きくなるとヘキサメチレンテ
トラミンを用いて硬化させる際に硬化時間が長くなり実
用上問題となる。一方、この比が5/95より小さくな
ると変性の効果が著しく低下する。
【0008】本発明の摩擦材用樹脂組成物には、公知の
フェノール樹脂、或いはメラミン変性フェノール樹脂、
マレイミド変性フェノール樹脂等の各種変性フェノール
樹脂を任意の割合で混合して用いることもできる。この
場合、アルキル変性芳香族核の全樹脂中の芳香族核に占
める割合は、5/95〜75/25(5〜75%)であ
ることが望ましい。本発明の樹脂組成物の硬化反応は、
ノボラック型フェノール樹脂の硬化剤であるヘキサメチ
レンテトラミンを用いることが好ましい。このヘキサメ
チレンテトラミンの使用量は、全樹脂成分100重量部
に対して5〜20重量部が好ましい。
【0009】本発明において、補強繊維としては、スチ
ール繊維、アルミ繊維、銅繊維、黄銅繊維、亜鉛繊維、
ニッケル繊維、クロム繊維等の金属繊維あるいはガラス
繊維、セラミック繊維等の無機繊維あるいはアラミド繊
維、アクリル繊維等の有機繊維を単独、或いは少なくと
も2種類を複合して用いることができる。また、本発明
の樹脂組成物には必要により充填剤として、黒鉛、金属
粉、金属酸化物粉、硫酸バリウム、水酸化カルシウム、
アルミナ、アラミド繊維、ガラス繊維等を、また、必要
によりシラン系、チタネート系、ジルコネート系等の公
知のカップリング剤を、また、ゴム、エラストマ等の低
応力剤等の添加剤を用いることができる。
【0010】上記の成分を用いた本発明の摩擦材用樹脂
組成物は、樹脂、ヘキサメチレンテトラミン、無機充填
剤、その他の添加剤をミキサー、コニ―ダ、ロール等の
混合器で均一に混合することにより製造できる。上記で
得られた摩擦材用樹脂組成物は、例えば、150〜18
0℃、100〜1000kgf/cm2 、1〜30分の
条件でプレス成形し、150〜200℃、1〜10時間
のアフターキュア、の工程を経てデイスクブレーキパッ
ドやブレーキライニング等の摩擦材として自動車、鉄道
の制動部に適用される。
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。
【0011】[実施例1〜3]及び「比較例1〜3]フ
ェノール変性アルキル置換芳香族炭化水素樹脂は、フェ
ノール変性キシレン樹脂A(キシレン核/フェノール核
=20/90、軟化点100℃)、フェノール変性キシ
レン樹脂B(キシレン核/フェノール核=50/50、
軟化点92℃)、フェノール変性キシレン樹脂C(キシ
レン核/フェノール核=75/25、軟化点95℃)、
フェノール変性キシレン樹脂D(キシレン核/フェノー
ル核=5/95、軟化点90℃)、フェノール変性キシ
レン樹脂E(キシレン核/フェノール核=80/20、
軟化点97℃)の5種類を用いた。該フェノール変性キ
シレン樹脂 <フェノール変性キシレン樹脂A>の合成
方法の一例を以下に示す。キシレン樹脂ニカノールG
(三菱ガス化学株式会社製)1500gにフェノール6
000g、p−トルエンスルホン酸1.2gを加え、1
20℃、1時間反応した。この後、80℃に冷却後、ホ
ルマリン2720g、修酸24gを加え、105℃、2
時間反応させた。160℃、4時間減圧濃縮し、フェノ
ール変性キシレン樹脂Aを5800g得た。このフェノ
ール変性キシレン樹脂Aの軟化点は85℃であった。表
1に、本発明の実施例1〜3及び比較例1〜3の摩擦材
用組成物の成分配合を示した。前記で得た5種類のフェ
ノール変性アルキル置換芳香族炭化水素樹脂(樹脂A〜
E)と、フェノールノボラック樹脂(日立化成工業株式
会社製、HP−209N)をそれぞれ20重量部、及び
硬化剤としてヘキサメチレンテトラミンを12重量部、
補強繊維として金属繊維(スチール繊維)を30重量
部、その他充填剤(黒鉛)を20重量部を配合した後、
該配合物をアイリッヒミキサーで混合して実施例1〜3
及び比較例1〜3の摩擦材用樹脂組成物を得た。
【0012】(ゲル化時間の測定)実施例1〜3及び比
較例1〜3の摩擦材用樹脂組成物の150℃のゲル化時
間をゲルタイマで測定した。表1に結果を示す。
【表1】
【0013】(ブレーキパッドの成形)実施例1〜3及
び比較例1〜3の摩擦材用樹脂組成物を(成形条件:1
55℃、500kgf/cm2 、5分)の条件でプレス
成形し、200℃、4時間のアフターキュアを行った。
自動車用ブレーキパッドに使用した場合のフェードの評
価結果を図1に示す。
【0014】
【発明の効果】本発明は、補強繊維の結合剤にフェノー
ル変性アルキル置換芳香族炭化水素樹脂を使用したこと
により、耐フェード性、耐熱性に優れた摩擦材用樹脂組
成物及びそれを用いた摩擦材を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の摩擦材用樹脂組成物を自動車用ブレ
ーキパッドに使用した場合のフェードの評価結果を示
す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C09K 3/14 520 C09K 3/14 520C 520M 530 530G F16D 69/02 F16D 69/02 A Fターム(参考) 3J058 BA34 CA42 FA01 GA04 GA07 GA23 GA28 GA37 GA43 GA45 GA46 GA49 GA50 GA62 GA65 GA73 GA92 4F071 AA69 AD01 AE17 AF22 AF28 AF45 AH07 BA01 BB03 BC03 4J002 BG002 CC121 CE001 CL062 DA076 DA086 DA096 DB006 DL006 DM006 EU187 FA042 FA046 FD012 FD016 FD147 GD00

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フェノール変性アルキル置換芳香族炭化水
    素樹脂と補強繊維を含む摩擦材用樹脂組成物であって、
    該フェノール変性アルキル置換芳香族炭化水素樹脂中の
    アルキル置換芳香族核とフェノール核の割合が、5:9
    5〜75:25であり、前記フェノール変性アルキル置
    換芳香族炭化水素樹脂の硬化剤がヘキサメチレンテトラ
    ミンであることを特徴とする摩擦材用樹脂組成物。
  2. 【請求項2】請求項1において、フェノール変性アルキ
    ル置換芳香族炭化水素樹脂がフェノール変性キシレン樹
    脂であることを特徴とする摩擦材用樹脂組成物。
  3. 【請求項3】請求項1において、フェノール変性アルキ
    ル置換芳香族炭化水素樹脂がアルキル置換芳香族炭化水
    素ホルムアルデヒド樹脂と、フェノール性水酸基を有す
    る化合物、又はフェノール性水酸基を有する化合物及び
    ホルマリン、とを反応させて得られる合成物であること
    を特徴とする摩擦材用樹脂組成物。
  4. 【請求項4】請求項1において、フェノール変性アルキ
    ル置換芳香族炭化水素樹脂がアルキル置換芳香族炭化水
    素ホルムアルデヒド樹脂に、フェノールと分子中に2個
    以上のフェノール性水酸基を有する化合物の混合系、必
    要によりホルマリン、とを反応させて得られる合成物で
    あることを特徴とする摩擦材用樹脂組成物。
  5. 【請求項5】請求項1において、アルキル置換芳香族炭
    化水素が、トルエン、キシレン、メシチレン、ジュレン
    または各種アルキルベンゼンの混合物等の芳香族炭化水
    素であることを特徴とする摩擦材用樹脂組成物。
  6. 【請求項6】請求項1〜5のいずれかに記載の摩擦材用
    樹脂組成物を用いたことを特徴とする摩擦材。
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