JPH0133699B2

JPH0133699B2 -

Info

Publication number: JPH0133699B2
Application number: JP55005216A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Tanabe; Hiromitsu Takamoto; Keizo Shimada; Yasusaburo Sugita
Original assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd; Teijin Ltd
Current assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd; Teijin Ltd
Priority date: 1980-01-22
Filing date: 1980-01-22
Publication date: 1989-07-14
Also published as: EP0034258A2; DE3163331D1; CA1197936A; EP0034258A3; EP0034258B1; US4324706A; JPS56103270A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は自動車及び鉄道車輌各種産業機械用に
使用する有用な摩擦材に関する。更に詳しくは、
結合材として、耐熱性を有する芳香族系重合体の
パルプ状粒子を使つた無機質を基材とする摩擦材
に関するものである。近年車輌の大型化、高速化
といつた使用条件の苛酷化に伴つてブレーキライ
ニング、デイスクパツド、クラツチフエーシング
などに要求される性能もますます高度なものにな
りつつある。すなわち、摺動時に単に高い摩擦係
数を有することだけでなく、摺動面の温度、速
度、圧力等の変化に対応して安定した摩擦性能を
持つことが必要であり、さらに耐摩耗性の良いこ
とや摺動中の異常音発生のないこと、耐熱性のあ
ることなど多くの性能が要求される。従来知られ
ている繊維質を基材とする摩擦材としては、セル
ロース繊維を基材として固体粉末及びフエノール
系樹脂を加えて熱圧成型したもの（特公昭46−
38443号公報）有機性活性炭素を吸着せしめたフ
エルト状シートとフエノール系樹脂を一体化し
て、熱圧成型したもの（特公昭46−21123号公報）
木材パルブと熱硬化性樹脂を加圧することなく加
熱した後熱圧成型したもの（特公昭48−24101号
公報）、繊維成分としてアスベスト及び木材パル
プにガラス繊維その他の無機質繊維を配合したも
のを主体として用い、これに無機充填剤及び金属
酸化物を混合して抄紙したもの（特開昭53−
94279号公報）などが知られている。本来制動用
の摩擦材に要求される主要特性は安定した摩擦特
性、耐熱性、耐摩耗性さらに湿式摩擦材について
は、保油性などである。これら要求特性のうち摩
擦特性、保油性については、従来の技術でほゝ満
足すべきレベルまで改良がなされ、とりわけ繊維
質を基材とする摩擦材は良好な性能を示す。しか
し特に更に高い温度域まで安定した高温時におけ
る摩擦性能の維持ならびに耐摩耗性の向上が強く
望まれている。本発明では上述の特性を備えた摩
擦材を提供するため耐熱性の繊維に更に耐熱性を
有する芳香族系重合体からなるパルプ状粒子を使
用することにより、その多数の触手状の毛羽立ち
で摩擦性能調整剤の粒子を強く把持して高温域に
至るまで安定した摩擦性能と耐摩擦性を確保した
ものである。すなわち本発明は高温時における摩
擦特性、耐熱性、耐摩擦性を備えた摩擦材を提供
せんとするものである。すなわち本発明は (i) 耐熱性を有する芳香族系重合体からなるパル
プ状粒子 (ii) 無機質繊維及び／又は耐熱性を有する有機質
繊維 (iii) 摩擦性能調整剤 (iv) 熱硬化性樹脂を主たる配合成分とする摩擦材である。芳香族系重合体本発明にいう芳香族系重合体とは、少くとも
150℃以上好ましくは250℃以上の軟化点を有し、
少くとも150℃以上好ましくは180℃以上の温度で
長時間使用しても大きな物性の変化のない重合体
であり、かついずれかの有機溶媒系に対して室温
において少くとも２重量％以上好ましくは、５重
量％以上の溶解性を有し安定な溶液を形成する重
合体を意味し次のようなものが例示される。１芳香族ポリアミド (1) 芳香族環を有するジカルボン酸（好適には
酸ハライド等の高活性誘導体）と芳香族環を
有するジアミンとの縮合ポリアミド、例えば
ジカルボン酸として、テレフタル酸、イソフ
タル酸等、ジアミンとして、メタフエニレン
ジアミン、４，４―ジアミノジフエニエーテ
ル、４，４―ジアミノジフエニルメタン、キ
シリレンジアミン、Ｎ―メチル―パラ―フエ
ニレンジアミン等を使用した一種のジカルボ
ン酸、一種のジアミンから成るホモポリマー
であつても良く、ジカルボン酸成分とジアミ
ン成分の中、何れか一方又は両方２種以上の
化合物よりなる共重合ポリマーであつてもよ
い。代表的なものとして、例えば、ポリメタ
フエニレンイソフタルアミド、ポリメタキシ
リレンテレフタルアミド、ポリＮメチルパラ
フエニレンテレフタルアミド、或いはメタフ
エニレンジアミン、イソフタル酸、及びテレ
フタル酸の共重合ポリマー等が例示される。 (2) 芳香族環を有するアミノカルボン酸を好適
には活性化して縮合したポリアミド例えばア
ミノカルボン酸としては、パラ或いはメタア
ミノ安息香酸、パラアミノメチル安息香酸等
を使用した１種のみからのホモポリマーであ
つても良く、二種以上のアミノカルボン酸の
共重合ポリマーであつても良い。代表的なも
のとして、例えばパラアミノ安息香酸の縮合
物が挙げられる。 (3) 前記(1)、(2)を共重合したポリアミド、代表
的なものとしては、例えばメタフエニレンジ
アミン、イソフタル酸クロライド、パラアミ
安息香酸クロライド塩酸塩の三成分を縮合し
たポリアミドが挙げられる。２含窒素ポリ複素環状化合物 (1) 芳香族ポリアミドイミドここに芳香族ポリアミドイミドとはの繰返単位からなるものをいう。ここでＸは
１〜６の炭素原子を有するアルキレン、アル
キリデン、シクロアルキレン又はシクロアル
キリデン基、―Ｏ―、―Ｓ―、―SO₂―、―
Ｎ＝Ｎ―、

【式】から選ばれた基からなる。Ｒは１〜10の炭素原子
を有する有機基で、Ｙ、Y′は同一又は異つ
たもので良く、各々は１〜６の炭素原子を有
する炭化水素基、ハロゲン原子、１〜３炭素
原子を有するアルコキシ基、１〜３の炭素原
子を有するアリルオキシ（aryloxy）基、２
〜10の炭素原子を有するアルコキシ―カルボ
ニル基から選ばれた少くとも１つである。ｍ
とｎは同一又は異つたもので良く、０〜３で
ある。上記式のポリアミドイミドが少なくとも70
モル％、好ましくは85モル％以上で構成さ
れ、特にＸは―CH₂―、―Ｏ―、―SO₂―、
Ｙ、Y′はメチル基、ハロゲン原子、メトキ
シ基ｍ、ｎは０又は１が好ましい。ポリアミドイミドは30モル％迄、特に15モ
ル％迄の繰返単位を含む。ここではＲは２〜15の炭素原子を有するア
ルキレン基、

【式】又は

【式】である。 30モル％迄、特に15モル％迄の繰返単位は
ポリアミドベンツイミダゾール、芳香族ポリ
イミド、芳香族ポリアミド、ポリアゾール例
えばポリオキサゾール、ポリオキサジアゾー
ル、ポリチアゾール、ポリチアジアゾール、
ポリベンツアゾール例えばポリベンツイミダ
ゾール、ポリベンゾチアゾール、ポリベンゾ
オキサゾール、ポリヒダントイン、ポリパラ
バン酸、ポリキナゾリンジオン、ポリキナゾ
ロン、ポリキノキサリン、ポリオキサジノン
を含んでも良い。 (2) ポリアゾール例えばポリオキサゾール、ポ
リオキサジアゾール、ポリチアゾール、ポリ
チアジアゾール、 (3) ポリベンツアゾール例えばポリベンツイミ
ダゾール、ポリベンゾチアゾール、ポリベン
ゾオキサゾール、 (4) ポリヒダントイン、ポリパラバン酸、ポリ
キナゾリンジオン、ポリキナゾロン、 (5) ポリキノキサリン、ポリオキサジノン、３含窒素ポリ複素環状化合物の前駆体 (1) 式で表わされる単位を有する重合体（ポリアミドイミドの前駆体） (2) 芳香族ポリアミドヒドラジド式

【式】で表わされる単位を有するポリアミドヒドラジド。これらはメチル基、アルコキシル基、ハロ
ゲン原子等の不活性の置換基を有しても差し
支えない。 (3) 芳香族ポリヒドラジドこれらの前駆体に対し、イソフタル酸、テ
レフタル酸等の芳香族ジカルボン酸、ベンゾ
フエノンテトラカルボン酸無水物、ピロメリ
ツト酸無水物等を共重合せしめた前駆体も使
用することができる。４芳香族ポリエーテルポリフエニレンオキサイド、ポリアリーレンオ
キサイドパルプ状粒子本発明に用いるパルプ状粒子は他の粒子と機械
的にもつれ合うことのできる多数の触手状突起を
有する繊維状薄膜状又はリボン状構造を有してお
り、例えば特開昭51−100151号公報、特開昭51−
102117号公報、特開昭52−121524号公報、特開昭
53−10719号公報等によつて知られているように
重合体を溶媒に溶かした溶液を高速撹拌している
沈殿剤中へ導入し、微細な粒子として沈殿せしめ
る方法により製造することができる。パルプ状粒子の製造に際し重合体の溶液中ある
いは沈殿剤中にアルミナ、シリカ、酸化マグネシ
ウム、酸化カルシウム等の無機質微粒子やそれら
の溶融混合物、銅または銅合金、亜鉛、アルミニ
ウム等の金属粉末や金属酸化物、カーボンブラツ
ク、黒鉛等の摩擦性能調整剤、無機質繊維、耐熱
性を有する有機質繊維等をあらかじめ混合してお
き次いで沈殿することにより摩擦性能調整剤や繊
維の周囲を重合体で被覆したパルプ状粒子が得ら
れる。この方法は摩擦材中における摩擦性能調整
剤や繊維の分散状態を良くする為などに有効であ
る。摩擦性能調整剤や繊維を重合体溶液中に混合す
る際の摩擦性能調整剤や繊維の量は摩擦材を製造
するに必要な量の一部であつても良いし、全部で
あつても良い。沈殿によつて得られたパルプ状粒
子は公知の方法により単離し、洗浄し必要ならば
乾燥した後摩擦材の製造に供する。摩擦材中に占
めるパルプ状粒子の量は摩擦材の機械的性質等を
発現せしめるうえで重要な要素であり、５〜70重
量％好ましくは10〜50重量である。無機質繊維本発明の摩擦材に使用する無機質繊維として
は、次のようなものがある。１アスベニト繊維２ガラス繊維３セラミツク繊維４カオリン繊維５チタン酸カリウム繊維６シリカ繊維７ボーキサイト繊維８カヤナイト繊維９ホウ素系繊維 10 マグネシア繊維 11 アルミナ繊維 12 ロツクウール 13 鉱滓綿 14 金属繊維 15 針状無水石コウこれらの無機質繊維を単独又は２種以上を混合
して使用することもできるし、又耐熱性を有する
有機質繊維の１種又は２種以上を混合して使用す
ることもできる。耐熱性を有する有機質繊維本発明の摩擦材に使用する耐熱性を有する有機
質繊維としては、次のようなものが挙げられる。１芳香族ポリアミドからなる短繊維芳香族ポリアミドは前記に同じ２含窒素複素環状化合物からなる短繊維含窒素複素環状化合物は前記に同じ３含窒素複素環状化合物の前駆体からなる短繊
維含窒素複素環状化合物の前駆体は前記に同じ４芳香族ポリエーテルからなる短繊維芳香族ポリエーテルとしては、ポリフエニレ
ンオキサイド、ポリアリーレンオキサイド等が
ある。５炭素繊維これら繊維の太さは10デニール以下、好まし
くは３デニール以下、特に好ましくは、1.5デ
ニール以下であり、又繊維長は、繊維の太さ摩
擦材中の割合摩擦材の製法などにより多少異な
るが10mm以下好ましくは５mm以下である。これら有機質繊維は、二種以上を混合しても
良いし、又、前記無機質繊維の１種又は二種以
上と混合して使用することもできる。摩擦材中の無機質繊維及び／又は有機質繊維
の量は摩擦材の使用目的に応じて適当に決定す
ることができるが、１〜70重量％が良い。70％
を越える場合は耐熱性は向上するものの摩擦特
性が悪くなるとともに加工が困難になる。摩擦性能調整剤アルミナ、シリカ、タルク、カオリン、雲母、
酸化クロム、酸化マグネシウム、酸化チタン等の
金属酸化物；銅または銅合金、亜鉛、鉄、アルミ
ニウム等の金属；硫酸バリウム、生石灰、リン酸
カルシウム、弗化カルシウム、カーボランダム等
の無機化合物、粘土、緑柱石、ムライト、クロム
鉄鉱等の鉱物；陶磁器粉末など砥粒的摩擦性能調
整剤やカシユー樹脂の粒子；ゴム（生ゴムまたは
加硫ゴム）の粉末；カーボンブラツク；黒鉛等の
非砥粒的摩擦性能調整剤を利用できる。摩擦性能調整剤の配合量は摩擦材の用途、摩擦
性能調整剤の種類等を考慮して、広範囲に変える
ことができるが、１〜35重量％が望ましい。又、
パルプ状粒子製造の際に、重合体を溶解する溶媒
と実質的に反応せず、又、溶媒に溶解せず、かつ
パルプ状粒子の洗滌の際の水に溶解しない摩擦性
能調整剤を使用する場合には、摩擦性能調整剤の
一部又は全部を重合体の溶液の中に分散させ、し
かるのち沈殿剤中に導入して沈殿せしめることに
より、摩擦性能調整剤を重合体で被覆したパルプ
状粒子が得られる。かくして得られたパルプ状粒
子は、例えば油中で使用されるペーパー系摩擦材
を製造すべく、湿式抄紙する場合に特に有用であ
る。すなわち、摩擦性能調整剤が重合体で被覆さ
れたパルプ状粒子となつているために、抄紙に際
し、抄紙金網からの漏洩がなく又摩擦性能調整剤
の偏在をも、防ぐことができるのである。又、上
記に溶液中に熱硬化性樹脂も適量同時に混入して
抄紙することもできる。熱硬化性樹脂一般的には、熱硬化性樹脂は、液状または粉末
状の樹脂が使用されが、これら熱硬化性樹脂もそ
のまゝの状態で使用する場合と、油変性、カシユ
ー変性、その他金属変性した熱硬化性樹脂を使用
する場合もある。熱硬化性樹脂としては、フエノ
ール系、メラミン系、尿素系、または場合によ
り、エポキシ系等を使用する場合とあるが、一般
的には上記フエノール系樹脂と混合使用する場合
が多い。摩擦材の製造本発明の摩擦材の製造に際しては、公知の方法
により容易製造できる。一般的なブレーキライニ
ング、デイスクブレーキパツド、クラツチフエー
シング等の製法は次の通り、芳香族系重合体からなるパルプ状粒子
５〜50部無機質繊維及び／又は耐熱性を有する有機質
繊維２〜60部摩擦性能調整剤１〜35部熱硬化性樹脂５〜30部を充分混合撹拌したものを仮成型し、所定の金型
に入れて50Kg／cm²以上の圧力で成型温度120〜250
℃で成型する。成型後に研摩して所定の寸法に仕
上げる。また成型した後、熱硬化性樹脂の硬化反
応を完了させるなどの目的で120〜450℃の温度で
２〜24時間、熱処理をすることもある。またこの
熱処理の際に１〜30Kg／cm²になるように加圧しな
がら行う場合もある。またペーパ系摩擦材を製造するに際しては、芳香族系重合体からなるパルプ状粒子
５〜70部無機質繊維及び／又は耐熱性を有する有機質
繊維５〜60部摩擦性能調整剤１〜35部熱硬化性樹脂５〜40部〜を叩解及び離解してその後を加えて、
0.2〜20％濃度の液を造り、長綱式または丸綱式
等の抄紙機を用いて、シート状を造り、90〜250
℃の温度で熱圧加圧を行つて摩擦材に使用する。またを加えずに上記の方法で抄紙し、上記温
度で加熱加圧後を加える方法もある。この場合
には、液状樹脂が多い。この方法は油中で使用さ
れるペーパー系摩擦材にも適用できる。つぎに実
施例により、本発明の摩擦材をさらに説明する。
なお、部または％は特に断らないかぎり、重量基
準である。実施例１ (1) ポリメタフエニレンイソフタルアミドのパル
プ状粒子 20部 (2) チタン酸カリウム繊維 40部 (3) カシユー粉末 20部 (4) フエノール樹脂 20部を撹拌機にて15〜20分間撹拌し、次いで一定の形
に予備成型を行い、180℃にて６分間250Kg／cm²の
圧力をかけて、加熱、加圧成型後200℃にて４分
間加熱し、その後研摩仕上をして製品とした。この摩擦材の摩擦係数、摩耗量は次のとおりで
あつた。（ブレーキライニングの日本工業規格JIS
D4411による）

【表】上記の内ポリメタフエニレンイソフタルアミド
のパルプ状粒子は次の如く製造した。 95％硫酸中0.5ｇ／100ml、30℃の条件で測定し
た固定粘度（ηinh）1.85を有するポリメタフエニ
レンイソフタルアミドの粉末９部を91部のＮ―メ
チル―２―ピロリドンに溶解して溶液を作つた。
管路撹拌式沈殿機に前記溶液0.5Kg／min、水70
部とＮ―メチル―２―ピロリドン30部とから成る
沈殿剤10Kg／minを同時に供給し、パルプ状粒子
スラリーを得た。得られたパルプ状粒子スラリー
を遠心分離機に仕込み大部分の沈殿物を液とし
てとり出した後、イオン交換水により充分に洗浄
して、パルプ状粒子を得る。上記実施例のうち無機質繊維としては、チタン
酸カリウム繊維が使用されるが、セラミツク繊維 10〜30部シリカ繊維〃カヤナイト繊維〃ホウ素系繊維〃マグネシヤ繊維〃アルミナ繊維〃鉱滓綿〃などを使用しても、ほゝ同様の結果が得られる。また摩擦性能調整剤としては、上記実施例は20
部使用しており、これは、硬化性樹脂粒子：硫酸
バリウム＝３：１のものを使用したが、アルミナ、シリカ、タルク、カオリン、雲母、
酸化クロム、酸化マグネシウム、酸化チタンの
金属酸化物は１〜10部銅、または銅合金、亜鉛、鉄、アルミニウム等
の金属は１〜20部硫酸バリウム、生石灰、リン酸カルシウム、弗
化カルシウム、カーボランダム等は１〜15部粘土、緑柱石、ムライト、クロム鉄鉱類は
１〜10部陶磁器粉末類は５部以下ゴム粉末、カーボンブラツク黒鉛等は１〜20部使用することができる。熱硬化性樹脂としては、実施例では、フエノー
ル系樹脂を使用したが、エポキシ樹脂５〜15部メラミン樹脂５〜20部でも、ほゞ同様の結果を得ることができる。なお、油変性フエノール系樹脂、カシユー変性
フエノール系樹脂５〜30部を使用してもほゞ同様
の結果を得ることができる。実施例２実施例１と同様の方法で作成したポリメタフエ
ニレンイソフタルアミドの溶液に、銅粉１部及び
硫酸バリウム３部を混合した後、実施例１と同様
の方法でパルプ状粒子を作成し、銅粉末及び硫酸
バリウムがポリメタフエニレンイソフタルアミド
で被覆されたパルプ状粒子を得た。このパルプ状
粒子35部、ポリメタフエニレンイソフタルアミド
繊維（帝人社コーネツクス 1.5デニール、３mm）
15部、アスベスト短繊維50部、フエノール樹脂10
部を水に分散し均一に混合した後過、乾燥し
た。次いで金型に入れ、実施例１と同様の条件で
成型し、冷却後研摩して摩擦材を得た。この摩擦
材の摩擦係数は第二表のとうりであつた。又、摩
耗量は2.5×10^-7cm³／Kg・ｍと良好であつた。

【表】実施例２の内無機質繊維としては、アスベスト
短繊維50部を使用しているが、無機質繊維として
次のものを使用してもほゞ同様の結果が得られ
る。チタン酸カリウム繊維30部とアスベスト短繊
維20部セラミツク繊維50〜５部とアスベスト短繊維
０〜45部アルミナ繊維50〜５部とアスベスト短繊維０
〜45部実施例３ポリメタフエニレンイソフタルアミドのパル
プ粒子 20部チタン酸カリウム繊維 40部カシユー粉末 20部フエノール樹脂 20部硫酸バンド７部ポリメタフエニレンイソフタルアミドのパルプ
粒子とチタン酸カリウム繊維とをビーカーにて良
く離解し（約20分）その後円筒槽に移して、カシ
ユー粉末、フエノール樹脂、硫酸バンドを加えて
約30分間撹拌し、さらに水を加えて約１％液とす
る。これを抄紙して120℃にて圧縮、乾燥し、摩
擦材用用紙とする。これを10mmの巾で長さ方向に切断し、ドーナツ
型に所定の長さに巻き、200Kg／cm²、180℃にて６
分間所定の型にて加熱、加圧、成型して研摩後、
製品とする。この摩擦材の摩擦係数、摩耗量は次のとおりで
あつた。（クラツチフエーシングの日本工業規格
JIS D4311による）

【表】また抄紙した摩擦材用用紙は、そのまゝ摩擦材
の形状に切り抜き一枚または複数枚重ねで、加
熱、加圧、成型して製品とする方法もあるが、こ
の場合は、油中にて使用する場合が多い。抄紙は、木材パルプの抄紙に使用される普通の
長網式抄紙機で実施したが、ほかに丸網式抄紙機
に使用できる。実施例４実施例２において銅粉末１部及び硫酸バリウム
３部の代りにチタン酸カリウム繊維９部、硫酸バ
リウム３部黄銅粉末１部を用いる。他は実施例２
と同様に実施してチタン酸カリウム繊維、硫酸バ
リウム、黄銅粉末をポリメタフエニレンイソフタ
ルアミドを被覆したパルプ状粒子を得た。このパ
ルプ状粒子の組成は次のとおりである。ポリメタフエニレンイソフタルアミド 40.9％チタン酸カリウム繊維 40.9％硫酸バリウム 13.6％黄銅粉末 4.6％前記パルプ状粒子80部とポリメタフエニレンイ
ソフタルアミド繊維（デユポン社製Kevlar ）
５部、アスベスト繊維15部及びフエノール樹脂10
部とから実施例１と同様にして得た摩擦材の性能
は次表のとおりであつた。

【表】以上の如く、実施例１〜４を挙げたが、これら
の実施例と現在多く造られている公知の方法によ
る摩擦材との性能比較を次の第５表と第１図にま
とめた。

【表】【図面の簡単な説明】

第１図において、Ａは実施例１、Ｂは実施例
２、Ｃは実施例３、Ｄは実施例４、Ｅは従来技術
におけるそれぞれの摩擦材の性能を図示したもの
である。

Claims

【特許請求の範囲】１ (i) 耐熱性を有する芳香族系重合体からなる
パルプ状粒子５〜70部 (ii) 無機質繊維及び／又は耐熱性を有する有機質
繊維２〜60部 (iii) 摩擦性能調整剤１〜35部 (iv) 熱硬化性樹脂５〜40部を主たる配合成分とする摩擦材２芳香族系重合体が芳香族ポリアミドである特
許請求の範囲第１項記載の摩擦材。３芳香族ポリアミドが主にポリメタフエニレン
イソフタルアミド構造単位からなる特許請求の範
囲第２項記載の摩擦材。４ (i) 摩擦性能調整剤及び／又は無機質繊維と
耐熱性を有する芳香族系重合体とからなり、前
記摩擦性能調整剤及び／又は無機質繊維を前記
芳香族系重合体で被い、かつ連結してなるパル
プ粒子。 (ii) 無機質繊維及び／又は耐熱性を有する有機質
繊維 (iii) 熱硬化性樹脂を主たる配合成分とする摩擦材。５芳香族系重合体が芳香族ポリアミドである特
許請求の範囲第４項記載の摩擦材。６芳香族ポリアミドが主にポリメタフエニレン
イソフタルアミド構造単位からなる特許請求の範
囲第５項記載の摩擦材。