JPH02214729A - 摩擦材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、特定の繊維形態を有するアクリル系繊維を基
材として含有する摩擦材料に関するものである。

（従来の技術） 自動車をはじめ、各種の動力機械のクラッチ用摩擦材料
、あるいはブレーキ用摩擦材料は、基材としてアスベス
トを用いたものが多く用いられてきた。然しなから、ア
スベストはその粉塵が肺癌発生の一因であることが指摘
され、これに代わる繊維基材が要求されている。このよ
うな要望の中で、各種有機繊維の使用が試みられている
が、最近、アクリル系繊維を基材とする摩擦材料が注目
されてきている。

例えば、特開昭６２−１０６１３３号公報には、フィブ
リル化アクリル系繊維を含む繊維と充填材とを混合して
抄紙した基材に熱硬化性樹脂を含浸し、該樹脂を硬化し
てなる摩擦材が開示されている。また、特開昭６３−１
８３９５０号公報には、熱硬化性樹脂、繊維質強化材料
及びフィブリル化アクリル系繊維を含んでいる摩擦材が
開示されている。

これらの公開特許公報に記載されている摩擦材料に用い
られているフィブリル化アクリル系繊維は、製紙工業で
通常行われている繊維の叩解の手法を用いて、通常一般
に知られているアクリル系繊維を叩解してフィブリル化
したバルブ状のアク。

リル系繊維である。

このようなフィブリル化アクリル系繊維は、該繊維自身
の樹脂との馴みのよさにより、摩擦材の破壊強度が向上
し、またフィブリル化した繊維であることにより、摩擦
材に細かい気孔を多く発生させ、該摩擦材の保油力が向
上する、という効果がある。更に、摩擦材の予備成型時
の保形性を改良する効果も有している。

このように、フィブリル化したアクリル系繊維は優れた
性能を有している基材の１つではあるが、更に高度の性
能を有する摩擦材料に対する要求があり、基材となる繊
維の改良が望まれている。

（発明が解決しようとする課Ｒ） 即ち、摩擦材料の摩擦係数の増大及びその耐摩耗性に対
する要求は一段と高く、本発明は繊維基材の改良によっ
て従来よりも優れた摩擦材料を提供するものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、特殊な繊維形態を有するアクリル系繊維が高
摩擦係数を有しており、しかも、耐摩耗性に優れた摩擦
材料を得るうえで重要な因子の１つであることを発見し
て、本発明を完成するに至ったものである。

即ち、本発明は； 繊維の横断面に不特定な形状を有する開口を多数有して
おり、該開口の各々は繊維の内部において繊維の長さ方
向に沿って略平行な６０μ以上の長さを有する筋状（ス
トロ−状）の空隙を形成しているアクリル系繊維を幹と
し、該幹の表面に該幹から技分かれした微細なヒゲ状繊
条を多数有し、かつ該幹が部分的に幹の長さ方向に割れ
て複数の繊維に分離しているアクリル系繊維状物、樹脂
及び充填材を含んでなる摩擦材料である。

以下、本発明の摩擦材料について、更に詳細に説明する
。

本発明の摩擦材料は、その基材となる繊維として特殊な
繊維形態を有しているアクリル系繊維を用いているとこ
ろに特徴がある。即ち、本発明で用いる基材となる繊維
は、繊維の横断面に不特定な形状を有する開口を多数有
しており、該開口の各々は繊維の内部において繊維の長
さ方向に沿って略６０μ以上の長さを有する筋状（スト
ロ−状）の空隙を形成しているアクリル系繊維（以下、
本発明のアクリル系繊維という）を幹とし、該幹の表面
に該幹から技分かれした微細なヒゲ状繊条を多数有し、
かつ該幹が部分的に幹の長さ方向に割れて複数の繊維に
分離しているアクリル系繊維状物（以下、本発明のアク
リル系繊維状物という）である。

このような特殊な繊維形態を有する繊維を、摩擦材料の
基材として用いることによって、該摩擦材料の摩擦係数
の増大及び耐摩耗性の向上に作用するのである。

その理由は、必ずしも定かではないが、本発明のアクリ
ル系繊維状物は、幹となっている部分が筋状の空隙を多
数有しているため、樹脂及び充填材がその空隙部に入り
込み、更に幹の表面に微細なヒゲ状繊条を多数有してい
るために、樹脂及び充填材が、幹とヒゲ状繊条とによっ
て形成される空間部にも十分入り込み、全体として繊維
状物、樹脂及び充填材とが極めて密接に一体化されてい
るためであろうと考えられる。

第１図及び第２図は、本発明のアクリル系繊維の横断面
及び縦断面の電子顕微鏡写真（４，０００倍）である、
第３図は、該アクリル系繊維から得られた本発明のアク
リル系繊維状物の電子顕微鏡写真（１００倍）である。

本発明のアクリル系繊維は、第１図に示されるように、
その横断面に不特定の形状をした開口を多数有している
ものである。即ち、その開口の形状は略円形状のもの、
偏平状のもの、緑が鋭角的な屈曲を繰り返しているもの
、断面開口が大きいもの又は小さいものなど、その形状
、大きさが一定せず、不規則なものである。

■このような不特定の空隙が多数存在することにより、
この部分に樹脂及び充填材が入り込むことができ、これ
らのより密な一体化形成に寄与するものである。

■また、このような空隙が多数存在することが、該繊維
の外部表面に微細なヒゲ状繊条がより容易に発現するこ
とができる。

■また、この空隙数は繊維の横断面においておよそ１０
０個以上存在すれば、数多く存在する程微細なヒゲ状繊
条が発生し易くなる。

第２図は、本発明のアクリル系繊維の縦断面を示したも
ので、黒い筋状の部分が空隙部である。

この図面から、前記開口が、繊維の長さ方向に、その内
部においてほぼ平行な筋状（ストロ−状）の空隙を形成
していることが分かる。その長さは６０μ以上であるこ
とが好ましく、６０μより短い場合は、微細なヒゲ状の
繊条が発生し難くなり、摩擦材料の性能改良効果が期待
できない、その長さは６０μ以上あれば、長い程ヒゲ状
繊条が発生し易く、繊維の全長にわたって連続している
ことが好ましい。

第３図は、本発明のアクリル系繊維状物を示すものであ
り、太い部分は前記のアクリル系繊維（幹）であり、こ
の繊維の外部表面に、該繊維から枝分かれした微細なヒ
ゲ状の繊条が多数発生していることが分かる。また、ア
クリル系繊維（幹）はその長さ方向に沿った不特定の部
分で、その長さ方向に割れて細い繊維に分離しており、
この細い繊維は束状になっていたり、あるいはランダム
に絡み合ったりしていることが観察される。

このような微細なヒゲ状繊条の発生及び幹の部分的な割
れによる幹の微細化は、樹脂及び充填材がそれらによっ
て作り出される空間部へ浸透するため、繊維状物、樹脂
及び充填材の緊密な一体化に極めて有益であり、これが
摩擦材料の摩擦係数の増大と耐摩耗性の向上に作用する
ものである。

上記幹となっているアクリル系繊維が割れた部分の細い
繊維は、その各々の横断面及び縦断面はその分割の程度
により異なるが、分割が少ない場合、例えば２分割〜１
０分割の場合は、横断面における開口の数が元の繊維（
幹）に比較して当然少なくなるが、この点を除いて基本
的には元の繊維（幹）と同じであり、分割が非常に多い
場合には、分割された細い繊維の横断面に開口が認めら
れない場合もある。

また、前記の幹から技分かれした微細なヒゲ状繊条は、
幹からの技分かれ程度によって、その横断面に開口が認
められる場合と認められない場合がある。即ち、微細な
ヒゲ状繊維が太い場合には開口が認められ、極めて微細
な場合には開口は認められず、通常このようなヒゲ状繊
条が混在している。

上記、本発明のアクリル系繊維状物は、摩擦材料中、１
０〜８０％（％は重量を表す、以下同様）、好ましくは
２０〜６０％である。該繊維が１０％より少ない場合に
は該繊維を基材として用いた時の摩擦係数、耐摩耗性の
改善効果が殆ど認められず、また、８０％を趨えると繊
維量が多くなり過ぎ、摩擦材料として適さなくなる。ま
た、樹脂は２０〜７０％であり、充填材は１０〜５０％
が好ましい。

本発明に使用する上記樹脂は、通常摩擦材料用として用
いられている樹脂であり、フェノール系樹脂、エポキシ
系樹脂、ポリイミド系樹脂、メラミン系樹脂、天然ある
いは合成ゴムなどである。

更に、本発明で摩擦材料の特性改良のために用いられる
充填材は、金属粉、シリカ、クレイ、ウオラストナイト
、マイカ、タルク、珪藻土、炭酸カルシウム、炭酸マグ
ネシウム、カシューダスト、グラファイトなどであり、
これらの少なくとも１種類を用いる。

更に、摩擦材料の特性を改良するために、ガラス繊維、
金属繊維、炭素繊維、耐炎化繊維、あるいはポリビニル
アルコール系繊維、ポリアミド系繊維、ポリエステル系
繊維、アクリル系繊維、木綿など他の繊維素材を含んで
いてもよい。

本発明のアクリル系繊維状物は、幹となっているアクリ
ル系繊維が多数の筋状（ストロ−状）の空隙を有してい
るために、その空隙に樹脂、充填材の浸入が容易であり
、また、幹の部分的な割れ、幹から発生した微細なヒゲ
状繊条によって作り出される空間部に上記樹脂及び充填
材が侵入し、これら王者が極めて緊密に結合され、一体
化された摩擦材料となる。その結果、本発明の摩擦材料
は、摩擦係数が高く、耐摩耗性に優れたものとなる。

次に、本発明の摩擦材料の製造法について説明する。

本発明の摩擦材料は、前記のとおり、その基材として用
いる繊維に特徴を有しており、この繊維は従来から知ら
れているアクリル系繊維とは異なる新規な繊維である。

このアクリル系繊維はアクリロニトリルを少なくとも６
０重量％（以下％は特定しない限り重量を示す）と４０
％までのアクリロニトリルと共重合可能なエチレン系単
量体との重合体または、少なくとも２つのアクリル系重
合体の混合物から成るものである。該混合重合体の場合
は、混合重合体の重量を基準にしてアクリロニトリルを
６０％以上含まれていることが必要である。アクリロニ
トリルの含有量が６０％より少ない場合は、樹脂との馴
みが悪（なるとともに、摩擦材料の摩擦係数、耐摩耗性
の改善効果が少ない。

アクリロニトリルと共重合可能なエチレン系単量体とし
ては、従来より知られている単量体であり、例えば、ア
クリル酸、メタクリル酸及びそのエステル（アクリル酸
メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、メタ
クリル酸エチル等）、酢酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビ
ニリデン、アクリルアミド、メタクリルアミド、メタク
リレートリル、アリルスルホン酸、メタリルスルホン酸
、スチレンスルホン酸、ビニルピリジン、２−メチル−
５−ビニルピリジン、Ｎ、Ｎ−ジメチルアミノエチルメ
タクリレートなどである。

上記重合体は、従来より知られているアクリル系重合体
の溶剤、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセ
トアミド、ジメチルスルホキシドのような有機溶剤、ロ
ダン塩、塩化亜鉛、硝酸などの無機塩系濃厚水溶液、無
機酸系濃厚水溶液に溶解して紡糸原液を調製する。この
場合、重合体濃度は溶剤の種類によって最適濃度は異な
るが、概ね１０〜３０％が好ましい。

次に、上記紡糸原液に、ポリアルキレングリコールを添
加する。

本発明で用いる上記ポリアルキレングリコールは、エチ
レンオキサイド、プロピレンオキサイドが重量比で８０
　：　２０〜２０　：　８０のランダム型共重合体ある
いはブロック型共重合体であり、その数平均分子量はｓ
、ｏｏｏ〜５０．０００まで、好ましくは１０．０００
〜２０．０００である。数平均分子量が、５，０００よ
り小さい場合には繊維の長さ方向に連続した空隙が得ら
れず、極く微細な略球形状の空洞部を有する微多孔質の
繊維となる。一方、その数平均分子量が５０．０００を
越えると、巨大な筋状の空洞部を有する繊維となり、し
かも繊維の横断面において、多（でも高々数十個の空洞
部を有する繊維となる。このような繊維は、液体の柱状
流のような外力によって微細な繊維に分割されることは
ない。

特にその数平均分子量が１０．０００〜２０．０００の
時に、繊維の長さ方向に沿って微細で、繊維の横断面に
おいて、断面形状が不特定の形状である細長い空隙を有
する繊維が得られる。

更に、上記のようにして、ポリアルキレングリコールを
溶解して調製した紡糸原液は、その後少な（とも４時間
熟成する。

ここで、熟成とは、上記アクリル系重合体とポリアルキ
レングリコールとを溶解して調製した紡糸原液を、激し
く攪拌したり、振動したりすることなく、例えば静置し
ておく、あるいは緩やかに移動、例えば配管中を緩やか
に送液することを云う。

本発明のポリアルキレングリコールの添加量は、アクリ
ル系重合体に対して５〜２０％、好ましくは１０〜１５
％である。５％より少ない場合には、繊維の横断面にお
ける空隙の数が少な（なり、その数が多数、例えば１０
０個以上である繊維が得られない、また、その添加量が
２０％を越えると、開口の数は多くなるが、多（なり過
ぎ、繊維の製造工程で繊維が分割したり、紡糸が安定に
できな（なる等の問題が生じる。ポリアルキレングリコ
ールの添加量が１０〜１５％の時に、開口の数、紡糸安
定性等において最もバランスがとれている。

この紡糸原液は、紡糸口金を通して、紡糸原液の凝固媒
体中に押出し、水洗、延伸、乾燥等の工程を経た後、必
要に応じて更に熱セットを行う。

このような製造工程において、紡糸原液に添加したポリ
アルキレングリコールは凝固、水洗、延伸等の過程で、
凝固糸条体から溶出する。紡糸以降の工程は、従来より
知られているアクリル系合成繊維の製造法をそのまま採
用することができる。

即ち、前記紡糸原液の紡糸方法は、溶媒の希薄水溶液中
に押出す湿式紡糸法、空気、窒素ガスのような不活性な
気体中に押出す乾式紡糸法、あるいは、上記の不活性な
気体中に一旦押出し、その後溶媒の希薄な水溶液中に導
く乾湿式紡糸法などを採用することができる。紡糸後の
凝固糸条体は、水洗後延伸、水洗と同時に延伸あるいは
延伸後水洗することにより、溶剤を除去する。

次に、本発明のアクリル系繊維状物の製造法について述
べる。

本発明のアクリル系繊維状物は、上記の方法によって製
造されたアクリル系繊維を、製紙工業で用いられている
ビータ−例えばディスクリファイナ−により叩解して得
ることができる。このビータ−による叩解条件、例えば
、繊維長、繊維濃度、ローター間隙、ローターの回転数
、あるいは叩解回数などによって、微細なヒゲ状繊条の
発生程度及び幹の部分の分割程度を変えることができる
。

この微細なヒゲ状繊条の発生の程度及び幹の部分の分割
程度は、摩擦材料に要求される特性に応じて変化し、−
船釣には、製紙工業でパルプの叩解の程度を表すために
用いられている濾水度で約６００〜２００　ｃｃの範囲
が好ましい、しかし、濾水度はこの範囲に限定されるも
のではなく、６００ｃｃよりも大きくても、また２　０
０　ｃｃより小さくても摩擦材の特性により用いること
ができる。尚、濾水度の測定はＪＩＳ　Ｐ８１２１−１
９７６により規定されている方法により測定したもので
ある。

上記のアクリル系繊維状物は前記樹脂と混合して摩擦材
料に成形する。

摩擦材料の製造は、本発明の繊維状物と充填材とを含む
基材、例えば紙状物、不織布を予め製造し、これに樹脂
を含浸して成形し、硬化する方法、あるいは本発明の繊
維状物と樹脂及び充填材とをトライブレンドして成形し
、硬化する方法など、従来より知られている方法によっ
て行うことができる。

（実施例） 以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、これ
らは本発明の範囲を制限するものでない。

実施例１ アクリロニトリル９５．０％、アクリル酸メチル４．５
％及びメタリルスルホン酸ソーダ０．５％からなる重合
体、ポリエチレンオキサイドーボリブロビレンオキサイ
ドーポリエチレンオキサイドのブロック型ポリエーテル
（数平均分子量１０，０００、ポリエチレンオキサイド
とポリプロピレンオキサイドの割合は７０：３０）をジ
メチルホルムアミドに溶解して、アクリル系重合体２３
％、ブロック型ポリエーテル２．３％の紡糸原液を調製
した。

この紡糸原液を６時間静置した後、紡糸口金を通して、
温度３５℃、ジメチルホルムアミド濃度７５％の凝固浴
中に押出し、水洗後、沸騰水中で１２倍延伸し、８０℃
の熱風中で乾燥して１．５ｄの繊維を製造した。

この繊維の長さ方向に切断した縦断面（以下、縦断面と
いう）の電子顕微鏡写真（４０００倍）を第１図に示し
、かつ繊維の横断面の同様の写真を第２図に示す。

第１図において、黒い部分が空隙部であり、該空隙部は
繊維の長さ方向に沿って略平行に筋状（ストロ−状）に
連続していることが分かる。

また、第２図において、同様に黒い部分は開口であり、
その断面形状が略円形のもの、偏平形状をしたもの、ま
たは開口の縁が鋭角的な屈曲を繰り返しているもの、断
面の大きいもの、小さいものなど、不特定の形状をした
開口が多数不規則に混在しでいることが分かる。

次に、この繊維を、１５ｆｌＩｏｌの長さに切断し、水
中に分散して、繊維濃度１０％の繊維分散液を調製した
。この繊維分散液をディスク間隙０．１ｍに調製した製
紙用ディスクリファイナ−で処理し、濾水度４５０ｃｃ
まで叩解した。

第３図は、上記叩解した繊維の電子顕微鏡写真（１００
倍）で、太い繊維の部分（元のアクリル系繊維の幹）の
表面に、該繊維から技分かれした微細なヒゲ状繊条が多
数発生しているのが分かる。

また、幹となっている繊維は、部分的に、その長さ方向
に分割して細い繊維に分離しているところがあることが
分かる。

次に、この繊維５０％、フェノール樹脂２５％及び充填
材として炭酸カルシウム２５％の割合で、ヘンシェルミ
キサー中で混合した後、金型で１５５ｋｇ／ｃｊ、温度
１５０°Ｃで十分量圧縮成形して自動車用ディスクブレ
ーキのパッド材を製造した。

このパッド材をＪＩＳ　Ｄ−４４１１に準じた方法で定
速摩擦試験を行った。

この結果、２５０°Ｃにおける摩擦係数は０．４５であ
り、また摩耗量は１．４８ｘｌＯ−’ａｉ／ｋｇ・ｍで
あった。

実施例２ 実施例１において、繊維長を５ＩＩＩＩｌとし、分散液
中の繊維濃度を１％にする以外は、実施例１と同じ操作
を繰り返してブレーキパッド材を製造した。

得られたブレーキパッド材を実施例１と同様の方法で試
験したところ、摩擦係数は０．４５で、摩耗量は１　、
　４７　Ｘ　１０−’ｃｊ／ｋｇ−ｍであり、同じ性能
を有する摩擦材料が再現性良く得られた。

実施例３ 実施例１で製造したアクリル系繊維状物４０％、ガラス
繊維１５％、珪藻土２２％及びフェノール樹脂２３％の
割合で混合し、実施例１の操作を繰り返してブレーキパ
ッド材を製造した。

このブレーキパッド材を実施例１と同様の方法で摩擦係
数及び摩耗量を調べた。

摩擦係数は０．４５であり、摩耗量は１．４６Ｘ　Ｉ　
Ｏ−’ｄ７ｋｇ−ｍであった。

（発明の効果） 本発明の摩擦材料は、特殊な形態の繊維からなる繊維状
物を用いているために、繊維状物、樹脂及び充填材の均
一な混合及びそれらのより緊密な一体的結合が図られ、
摩擦係数、耐摩耗性の改良された摩擦材料である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第２図は、本発明で用いるアクリル系繊維の横
断面及び縦断面を示す電子顕微鏡写真（４、０００倍）
である。 第３図は、叩解処理した後の、本発明で用いる繊維状物
の繊維形態を示す電子顕微鏡写真（１００倍）である。 （ばか１名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 繊維の横断面に不特定な形状を有する開口を多数有して
   おり、該開口の各々は繊維の内部において繊維の長さ方
   向に沿って略平行な６０μ以上の長さを有する筋状（ス
   トロー状）の空隙を形成しているアクリル系繊維を幹と
   し、該幹の表面に該幹から枝分かれした微細なヒゲ状繊
   条を多数有し、かつ該幹が部分的に幹の長さ方向に割れ
   て複数の繊維に分離しているアクリル系繊維状物、樹脂
   及び充填材を含んでなる摩擦材料。