JPH04100849A - 摩擦材組成物 - 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、自動車、鉄道車両、産業機械、農業機械、等
に使用する摩擦材組成物に関するもので、制動部品やク
ラッチ部品に用いられるものである。

〔従来の技術〕

自動車、鉄道車両、産業機械、農業機械等に使用する制
動部品やクラッチ部品には、摩擦材が用いられている。

これら摩擦材は、一般にセラミックファイバー、ガラス
繊維等の無機繊維、ポリイミド、ポリアミド、フェノー
ル樹脂、等の有機繊維、または金属繊維を基材とし、こ
れに結合剤としての樹脂、摩擦調整剤、添加剤を加え、
加熱硬化成形して製造される。

この１１Ｍ材に要求される特性として、耐熱性、摩擦係
数、耐摩耗性、摩擦フィーリング（振動や鳴き、体感シ
ョック等）、強度等がある。

近年の車両や機械の高速化、大型化に伴い、摩擦材は高
速、高負荷での、より過酷な条件で使用されるようにな
ってきた。このような過酷な条件で、安定して上記摩擦
材特性を得るのは、なかなか困難となってきている。

この摩擦材特性を決める要因として、結合材の特性が大
きく影響している。

結合剤として一般的に種々の熱硬化性樹脂が使用されて
いる。なかでも耐熱性、耐摩耗性の良いレゾール型フェ
ノール樹脂が多く使用されている。

また摩擦材特性の改良のために、硬度の高いメラミン変
性フェノール樹脂、柔軟性に優れるカシュー変性フェノ
ール樹脂、ゴム変性フェノール樹脂、などの変性フェノ
ール樹脂が検討されている。

しかしこれらの樹脂では、耐熱性と柔軟性を同時に高め
ることはできず、過酷な条件下での摩擦特性の改良は十
分に行えなかった。

また、特開平２−９１１５０号公報には、未反応フェノ
ールが３％以下のノボランク型フェノール樹脂を用いた
摩擦剤が開示されている。しかし分子量が１５００以下
のものでは、硬化物が跪く、かつ耐熱性に劣るので広範
囲の温度で安定した摩擦係数が得られない。またブレー
キの鳴きや、クラッチの接続フィーリングを改良するた
めには、十分な量の柔軟性付与剤を添加する必要がある
が、柔軟性付与剤の添加量を増すと耐熱性が低下し十分
な量の添加ができなかった。

〔発明が解決しようとする課題］ 本発明は、高速高負荷の過酷な条件下でのＦｊ擦時特性
優れた１１！擦材を提供しようとするもので、耐熱性と
柔軟性を同時に付与し広い温度範囲で摩擦係数が安定で
あり、また摩擦フィーリングに優れたものを目的とする
。

〔課題を解決するだめの手段〕

本発明の摩擦材組成物は必須成分として下記の（ａ）、
、（ｂ）、（ｃ）成分を含有してなる組成物である。

（ａ）数平均分子量が１５００以上の高分子量ノボラン
ク型フェノール樹脂を３〜８０重量％含む結合剤成分樹
脂、 （ｂ）充填材、（ｃ）基材繊維。

本発明に用いられる（ａ）成分の結合材成分樹脂は、数
平均分子量が１５００以上のノボラック型フェノール樹
脂を３〜８０重量％含む樹脂を用いることに特徴がある
。

それによって耐熱性をあげ、強度を増すことができた。

また柔軟性を与えるためにゴム等の柔軟性付与剤を添加
しても耐熱性を落とすことが少なくなった。

本発明の摩擦材組成物の（ａ）成分に用いられる数平均
分子量が１５００以上の高分子量ノボラック型フェノー
ル樹脂は、フェノール、クレゾール、キシレノール、ア
ルキルフェノール、レゾルシノール、などのフェノール
類とホルムアルデヒドを酸の存在下に反応させることに
より製造される。

たとえば高分子量フェノールノボラック樹脂については
、公告特許公報昭４７−１３６２０号、高分子量クレゾ
ールノボラック樹脂の製造については、公開特許公報昭
６０−２６０６１１、昭６１−１２７１４号に記載の製
造方法がある。

これらのうちでも、炭素数１〜１２のアルキル置換フェ
ノールを用いて得られるアルキル基置換ノボラック型フ
ェノール樹脂が好ましい。

置換ノボラック型フェノール樹脂に用いられるアルキル
置換フェノールとして、クレゾール、ブチルフェノール
、アミルフェノール、オクチルフェノール、ノニルフェ
ノールドデシルフェノール、キシレノール、ジブチルフ
ェノール、２価フェノールとして、カテコール、レゾル
シノール、ハイドロキノン、炭素数１−１２のアルキル
置換フェノールとしては、メチルレゾルシノール、ジメ
チルジヒドロキシベンゼン、などがあげられる。とくに
クレゾール、エチルフェノール、ブチルフェノール、ノ
ニルフェノール、キシレノールから選ばれたものが好ま
しい。

本発明の（ａ）成分に用いられる高分子量ノボランク型
フェノール樹脂は数平均分子量が１５００以上のもので
あるがとくに数平均分子量が、１８００〜６０００の範
囲のものが好ましい。

この高分子量ノボラック型フェノール樹脂は、結合剤成
分樹脂の３〜８０重量％をしめる様に添加される。

本発明の（ａ）成分の結合剤成分を構成する樹脂として
は、前記の高分子量ノボラック樹脂のほかに各種の熱硬
化性樹脂が用いられる。具体的には、フェノール類、メ
ラミン類、またはこれらの混合物トホルムアルデヒドを
塩基性触媒の存在下反応したレゾール系樹脂、またはメ
チロール化メラミン系樹脂、またはこれらレゾール系樹
脂またはメチロール化メラミン系樹脂のアルキルエーテ
ル化樹脂、カシュー変性フェノール樹脂、油変性フェノ
ール樹脂、ゴム変性フェノール樹脂、メラミン変性フェ
ノール樹脂等の変性フェノール樹脂、またはエポキシ樹
脂、またはこれらの混合物が用いられる。

また必要に応じ柔軟性付与剤として、スチレンブタジェ
ンゴム、天然ゴム、ニトリルゴム、クロロブレンゴム、
等のエラストマーを（ａ）成分の結合材樹脂１００重量
部に対し３０重量部を越えない範囲で添加することもで
きる。

（ａ）成分の結合剤成分樹脂には、必要に応して０〜２
５重量％の硬化剤が配合される。硬化剤としては、ヘキ
サメチレンテトラミン等、またはイミダゾール化合物や
、ヘンシルジメチルアミン等の塩基性化合物、またはリ
ン酸、トルエンスルホン酸、塩酸等の酸性化合物、また
はこれら塩基性化合物と酸性化合物の塩が添加されて用
いられる。

本発明の（ｂ）成分の充填剤としては、シリカ、アルミ
ナ、炭酸カルシウム、炭酸マグ７シウム、硫酸バリウム
等の増摩剤、グラファイト、二硫化モリブデン、硫化ア
ンチモン等の減摩剤、カシュー殻油熱硬化物等の摩擦特
性向上剤が添加される。

本発明の（ｃ）成分に用いられる基材繊維としては、金
属繊維、無機繊維、または有機繊維の中から１種以上が
選ばれる。

金属繊維としては、スチール繊維、ステンレススチール
繊維、銅繊維、黄銅繊維、亜鉛繊維等がある。

無機繊維としては、アスベスト繊維、セラミック繊維、
ガラス繊維、ウニラストナイト、人工鉱物質繊維等があ
る。

有機繊維としては、ポリアミド（含む芳香族ポリアミド
）繊維、フェノール樹脂繊維、ポリイミド繊維、スフ繊
維等がある。

これらのうちでもガラス繊維および芳香族ポリアミド繊
維が好ましく用いられる。

本発明の摩擦材組成物における、（ａ）、（ｂ）（ｃ）
成分の割合は、（ａ）成分３〜４０重量％、（ｂ）成分
１０〜９０重量％、（Ｃ）成分１０〜９０重量％である
。

これらの材料にて摩擦材を製造するには、まず（ａ）成
分の結合剤成分樹脂、柔軟性付与剤、硬化剤、（ｂ）成
分の充填材（増摩材、減摩材、摩擦特性向上剤、等）を
必要に応じて溶剤と共に混合する。

この混合物を繊維に塗布し、熱風乾燥して、Ｂステージ
化する。この結合剤を塗布した繊維糸を集成し成形する
。成形には金型内に集成した糸を入れ加圧加熱した後さ
らに数時間後硬化する方法がよく用いられる。

〔実施例〕

以下に実施例により本発明を説明するが、本発明はこれ
に限定されるものではない。

例中％は重量％である。

実施例１ ガラス繊維６０％黄銅線１０％スフ２０％ケフラー繊維
１０％を用いて、ヤーンを製造した。

レゾール型フェノール樹脂（群栄化学製、商品名ＰＬ−
２４０７）を固形分換算にて４５％、数平均分子量２８
００、環球法軟化点１６５°Ｃのクレゾールノボラック
樹脂２５％、メチル化メチロールメラミン樹脂（三井東
圧化学製、商品名サイメル３０３）１０％、ニトリルゴ
ム（日本合成ゴム製、商品名ＰＮ２０ＨＡ）　２０％に
ヘンジルジメチルアミン２％を硬化剤として加え、同量
のアセトンに混合し、結合剤溶液を製造した。

固形物換算で２０％の結合剤溶液に、充填材として硫酸
バリウム２０％、カシュー硬化物粒１０％、グラファイ
ト５％、炭酸マグネシウム５％を加え前記のヤーン４０
％に結合剤と充填材の混合物を塗布した。

このヤーンを１００℃で１０分間加熱乾燥し、溶剤を除
去した後、円板形状の金型内にいれ、１８０℃、２５０
　ｋｇ／ｃａｔにて３分間成形し、離型後２００℃にて
２時間後硬化しクラッチフェーシングを製造した。

摩耗係数、摩耗量、耐シャダー性、接続時の体感フィー
リング試験を実施した。その結果を第１表に示す。

試験の結果各項目とも良好な値を示した。

実施例２ 結合剤用樹脂として、レゾール型フェノール樹脂（群栄
化学製、商品名ＰＬ−２４０７）を固形分換算にて４０
％、数平均分子量２８００、環球法軟化点１６５°Ｃの
タレゾールノボラック樹脂２０％、フェノールノボラッ
クエポキシ樹脂（油化シェルエポキシ製、商品名エピコ
ート１５２）２０％、ニトリルゴム（日本合成ゴム製、
商品名ＰＮ２０８Ａ　）２０％に２−メチルイミダゾー
ル１％、ヘンシルジメチルアミン２％を硬化剤として加
えるほかは実施例１と同様にしてクラッチフェーシング
を製造した。

摩耗係数、摩耗量、耐シャダー性、接続時の体感フィー
リング試験を実施した。その結果を第１表に示す。

試験の結果各項目とも良好な値を示した。

比較例１ 結合剤用樹脂として、レゾール型フェノール樹脂（群栄
化学製、商品名ＰＬ−２４０７）を固形分換算にて７０
％、メチル化メラミン樹脂（三井東圧化学製、商品名サ
イクル３０３）１０％、ニトリルゴム（日本合成ゴム製
、商品名ＰＮ２０ＨＡ）　２０％にヘンシルジメチルア
ミン２％を硬化剤として加えるほかは実施例１と同様に
してクラッチフェーシングを製造した。

摩耗係数、摩耗量、耐シャダー性、接続時の体感フィー
リング試験を実施した。その結果を第１表に示す。

摩耗特性：直径２００−のフェーシングに０．１６一−
ｍ・秒２の慣性力をもった回転円板の繰り返し制動を行
い、そのときの相手材の温度をテストサイクルにより規
制し、２００″Ｃ１２５０’Ｃの時の摩耗係数と摩耗量
を測定した。

耐ジ＋ダー性二自動車による実車テストでの車体の前後
振動を加速度計で測定した。

接続時体感フィーリング：自動車ムこよる実車テストで
、テストドライバーによる体感フィーリングを○、Δ、
×で表す。

高負荷牽引テスト：自動車による実車テストで、クラ・
７チを滑らせた状態で牽引登はんテストを行った結果を
○、Δ、×で表す。

実施例３ ガラス繊維４０％、スチール繊維６０％を用いて、ヤー
ンを製造した。

レゾール型フェノール樹脂（群栄化学製、商品名ＰＬ　
−２４０７＞を固形分換算にて６５％、数平均分子量２
８００、環球法軟化点１６５°Ｃのクレゾールノボラッ
ク樹脂３５％の結合剤樹脂にヘンシルジメチルアミン３
％を硬化剤として加え、同量のアセトンに混合し、結合
剤溶液を製造した。

固形物換算で２０％の結合剤溶液に、充填材として硫酸
バリウム１５％、カシュー硬化物粉５％、グラファイト
２０％、アルミナ１０％を加え前記のヤーン３０％に結
合剤と充填材の混合物を塗布した。

このヤーンを１００°Ｃで１０分間加熱乾燥し、溶削を
除去した後、円板形状の金型内にいれ、１８０°Ｃ１３
００ｋｇ／ｃ＋ｆｌにて３分間成形し、離型後２００″
Ｃにて２時間後硬化しブレーキライニングを製造した。

摩耗係数、摩耗率、自動車による実車試験を実施した。

その結果を第２表に示す。

試験の結果各項目とも良好な値を示した。

比較例２ 結合剤用樹脂として、レゾール型フェノール樹脂（群栄
化学製、商品名ＰＬ　−２４０７）を固形分換算にて１
００％、ヘンシルジメチルアミン３％を硬化剤として加
えるほかは実施例３と同様にしてブレーキライニングを
製造した。

摩耗係数、摩耗量、自動車による実車試験を実施した。

その結果を第２表に示す。

ブレーキライニング摩擦試験：　５ｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ
Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ　Ｂｏｏｋ
（１９７９）の３Ｌ５９〜６１頁に記載の５ｏｃｉｅｔ
ｙ　ｏｆ　ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇｉｎｅｅｒｓ　
Ｂｒａｋｅ　Ｌｉｎｉｎｇ　Ｑｕａｌｉｔｙ　Ｃｏｎｔ
ｒｏｌ　Ｔｅ５ｔＰｒｏｃｅｄｕｒｅ　Ｊ−６６１に基
づく。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）（ａ）数平均分子量が１５００以上の高分子量ノボ
   ラック型フェノール樹脂を３〜８０重量％含む結合剤成
   分樹脂、 （ｂ）充填材、（ｃ）基材繊維を含んで成る摩擦材組成
   物。 ２）結合材成分樹脂を構成する他の樹脂成分がレゾール
   型フェノール樹脂、変性フェノール樹脂、メラミン樹脂
   、メラミンフェノール樹脂、及びエポキシ樹脂から選ば
   れたものである請求項第１項記載の摩擦材組成物。 ３）高分子量ノボラック型フェノール樹脂が炭素数１〜
   １２のアルキルフェノールを用いて得られるアルキル基
   置換ノボラック型フェノール樹脂である請求項第１項記
   載の摩擦材組成物。 ４）置換ノボラック型フェノール樹脂に用いられるアル
   キルフェノールがクレゾール、エチルフェノール、ブチ
   ルフェノール、ノニルフェノール、またはキシレノール
   から選ばれた１種またはその混合物である請求項第１項
   記載の摩擦材組成物。 ５）基材繊維がガラス繊維である請求項第１項記載の摩
   擦材組成物。 ６）基材繊維が芳香族ポリアミド繊維である請求項第１
   項記載の摩擦材組成物。