JPH05163483A

JPH05163483A - 摩擦材の製造法

Info

Publication number: JPH05163483A
Application number: JP32934591A
Authority: JP
Inventors: Toichi Sakata; 淘一坂田; Akitsugu Tashiro; 了嗣田代; Tetsuya Sudo; 鉄也須藤; Takafumi Tanigawa; 隆文谷川
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1991-12-13
Filing date: 1991-12-13
Publication date: 1993-06-29

Abstract

(57)【要約】【目的】高温高負荷の条件下でも高いバースト強度及
び安定した摩擦特性を有する摩擦材の製造法を提供す
る。【構成】繊維状物質の基材、摩擦調整剤及び結合剤か
らなる摩擦材を製造する方法において、シート状の繊維
基材に摩擦調整剤と結合剤とを混合した混和物を塗布又
は含浸し、次いで該シート状の繊維基材を乾燥して環状
に巻き上げるか又は環状に巻き上げてから乾燥後、熱硬
化性樹脂又は前記混和物を塗布又は含浸して、これを成
形及び熱処理することを特徴とする摩擦材の製造法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車の動力伝達、制
動等に用いられる摩擦材の製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車に用いる摩擦材としては、一般に
ブレーキライニング、ディスクパッド及びクラッチフェ
ーシングがある。これらは従来、石綿（アスベスト）を
基材として使用していたが、アスベスト公害の問題から
非アスベスト系摩擦材の開発が望まれている。また、自
動車エンジンの性能向上に伴い摩擦材の摩擦特性（摩擦
係数、摩耗率）、機械特性の向上が望まれている。更に
最近は使用条件が苛酷になり高温時の高速回転強度も要
求されるようになってきている。現在、石綿基材の代替
材として、ガラス繊維、炭素繊維、芳香族ポリアミド繊
維、ロックウール、セラミック繊維、各種のスチールフ
ァイバー等を使用した摩擦材が開発され、一部で使用さ
れている。しかし、これらの基材は従来の石綿に比べて
高弾性で硬く、耐熱性が低いために、摩擦材にした場合
に種々の問題があり、上記した要求される性能を満足し
ない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】石綿代替材を使用し高
温で高負荷に耐える摩擦材として、あらかじめ摩擦材自
身を高温処理したもの（例えば特開昭56−131846号公
報、59−113038号公報、60−145302号公報等）がある
が、これはコスト高や機械強度の低下を伴う。特殊な摩
擦調整剤を添加したもの（例えば特開昭60−96625号公
報、60−92332号公報、62−190232号公報等）もある
が、従来の結合剤では耐熱性と接着性が不足しているた
めその効果を十分発揮できない。また基材に耐熱性の高
いアラミド繊維やポリイミド樹脂粉を加えたものなどが
開示されているが、基材及び摩擦調整剤を保持する結合
剤の耐熱性が充分でなく高温強度が得られない。たとえ
耐熱性樹脂を結合剤として使用し摩擦材を得ようとして
も、従来の製造方法では工業的、技術的に困難である。

【０００４】更に、摩擦特性を改善するために摩擦調整
剤添加量に自由度がもてるモールド成形法で製造した摩
擦材もあるが、繊維状物質として短繊維を用いるため機
械強度に難点があり製品化はごく一部に限られている。
この方法で長繊維を用いた場合は、成形品密度を均一に
することが困難であり、このばらつきにより機械強度の
低下が著しい。以上のことから、摩擦特性と機械強度を
向上させるためには一般に摩擦メンバーと強度メンバー
に分けて、強度保持のためには現状のクラッチフェーシ
ングの裏面に薄い鋼板又はアルミニウム板等を貼り合せ
る手法を採用している（特開平２−163529号公報、特開
昭62−266239号公報、特開昭61−41022号公報又は、特
開平１−141242号公報）。その他、塗工紐の巻きパター
ンやヤーンに改善を加えたものがあるが、工業化におい
て技術的に困難である（例特開昭62−141328号公報、
特開昭62−215134号公報又は特開昭62−266237号公
報）。

【０００５】本発明に関係の深い特許出願に特開昭55−
86820号公報、特開昭63-56534号公報、特開昭63−14013
3号公報及び特開昭63−251432号公報がある。特開昭55
−86820号公報のものは、基材のガラス繊維がフィラメ
ントであり、目付が１０００ｇ／ｍ²、厚さが２〜３mm
と厚く、また目が詰んでいるために、結合剤中に含まれ
る摩擦調整剤の粒状物が基材の内部にまで浸透せず、摩
擦係数が不安定になり易い。また、比較的多量の摩擦調
整剤を加えると、基材と摩擦調整剤との層ができ、その
層間強度が低下することからバースト強度も低下する。
特開昭63-56534号公報のものは、ガラス繊維が２〜２０
mmと長く、目付も１00ｇ／ｍ²付近で良好であるが、フ
ィラメントを用いているために不織布の目が詰まり、粒
状物を含む混合物が基材の内部にまで含浸し難い。強制
的に含浸するとランダムに配置した繊維を樹脂の流動方
向を向いて等方性が欠け、強度の低下や反りを生ずる。
特開昭63−140133号公報では、チョップドストランドを
使用し、モールド成形によりブレーキ用摩擦材を製造し
ている。しかし、モールド成形によって製造したクラッ
チフェーシングはバースト強度が低く、高出力車には適
用できない。特開昭63−251432号公報のものは、基材繊
維が不織布であり、結合剤中に含まれる摩擦調整剤の粒
状物が基材の内部にまで浸透しないため不均一な構造と
なり、バースト強度の向上及び反りの改善は望めない。

【０００６】本発明は、上記した問題を解消し、高温高
負荷の条件下でも高いバースト強度及び安定した摩擦特
性を有する摩擦材の製造法を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、繊維状物質の
基材、摩擦調整剤及び結合剤からなる摩擦材を製造する
方法において、シート状の繊維基材に摩擦調整剤と結合
剤とを混合した混和物を塗布又は含浸し、次いで該シー
ト状の繊維基材を乾燥して環状に巻き上げるか又は環状
に巻き上げてから乾燥後、熱硬化性樹脂又は前記混和物
を塗布又は含浸し、これを成形及び熱処理する摩擦材の
製造法に関する。

【０００８】本発明において繊維状物質の基材の材質と
しては、ガラス繊維、炭素繊維、ロックウール、セラミ
ック繊維等の無機繊維、鉄線等の金属線、フェノール樹
脂繊維、芳香族ポリアミド樹脂繊維等の有機繊維などで
あり、特に制限はないが、加工の容易なこと、安価なこ
となどからガラス繊維が好ましい。シート状の繊維基材
の形態としては、マット、フェルト等の不繊布のほか、
抄造シート、撚糸ヤーン、織布等があるが、結合剤の含
浸性、結合剤及び摩擦調整剤の分散した構造の均一性、
価格等からマットが好ましい。また、例えばガラス繊維
のマットに短繊維及び金属線等を加えてもよい。また、
ここで使用されるシートの厚さに制限はないが、複数回
巻回して強度を向上させる。

【０００９】不繊布のガラスマットを用いる場合は、そ
のマットはチョップドストランドから得られたものであ
り、ストランドは５０〜２００本のフィラメントの集合
体から形成され、ストランドの長さが２０〜１００mm
で、目付が１５０〜８００ｇ／ｍ²のものが、強度及び
かさ密度が高く、構造が均一で、摩擦特性が良く、好ま
しい。更に好ましくは、フィラメント本数８０〜１５
０、ストランド長さ２５〜８０mm、目付３００〜５００
ｇ／ｍ²のものである。ガラスマットを構成するストラ
ンドの結束剤は、通常の有機溶媒に溶解しないポリビニ
ルアルコールが好ましく用いられる。結束剤のガラスマ
ットへの付着量は、ガラスマットに対して重量で１〜１
５％が好ましく、３〜１０％であれば更に好ましい。付
着量が少ないとガラスマットを形成するストランドの接
着性と嵩高さが保持できない。また付着量が多いとガラ
スマットが剛直化し、後の加工に支障を生ずる。ガラス
マットの量は摩擦材中に２５〜６０重量％含有させるの
が好ましい。ガラス繊維の量が少ないと相対的に摩擦調
整剤の無機粉の量が多くなり、摩擦特性のバランスをと
りにくい。一方ガラス繊維の量が多いと摩擦調整剤の量
が少なくなり、摩擦特性の制御が困難となる。より好ま
しい値は３０〜５０重量％である。

【００１０】摩擦調整剤は、メラミン樹脂硬化物、三酸
化アンチモン（Ｓｂ₂Ｏ₃）及び銅粉を含むものが良好な
摩擦特性を保持するために好ましい。メラミン樹脂硬化
物としては、メチル化メラミン樹脂、ベンゾグアナミン
樹脂及びメチルグアナミン樹脂の各硬化物、これらのエ
ーテル化メラミン樹脂硬化物等が使用されるが、好まし
くはメチル化メラミン樹脂の硬化物であり、粉末にして
用いる。硬化条件及び粉末粒度は特に制限がない。メラ
ミン樹脂硬化物粉末（メラミンダストと呼ぶ）の量は得
られる摩擦材中に５〜３０重量％含有させるのが好まし
い。量が少ないと安定した摩擦係数が得られず、量が多
すぎると摩耗率が大きくなる。また量が多すぎても少な
すぎても摩擦係数と耐摩耗率とのバランスがとり難い。
より好ましくは５〜２５重量％である。三酸化アンチモ
ンもメラミンダストと同様の作用を有し、摩擦材中に３
〜１０重量％含有させるのが好ましい。含有量が少ない
と摩擦係数を安定させる効果がなく、多過ぎる添加は効
果が向上せず、密度を大きくする。銅粉は結合剤の高温
フェードを防止するのに有効である。銅粉は、形状が鱗
片状（箔状）、粒状及び短繊維状に大別され、特に制限
はないが、均一に分散され易い点で箔状又は粒状（電解
銅粉を含む）が好ましい。粒度は特に制限しない。銅粉
の量は結合剤の固形分に対して１〜４０重量％が好まし
い。銅粉の量が少ないと高温でのフェード現象の防止が
困難となり、多すぎると摩擦係数が大きく不安定で摩耗
率も高くなる。より好ましくは５〜３０重量％である。

【００１１】摩擦調整剤はこのほか、公知の炭酸カルシ
ウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、クレー、タル
ク、黒鉛、アルミナ、マイカ、蛍石、ジルコニア、ヘマ
タイト、マグネタイト、シリカ、硫化アンチモン、硫化
鉄、硫化モリブデン等の無機物の粉末、鉄、鉛等の金属
の粉末、カシューダスト、ゴムダスト、各種樹脂硬化物
の粉末等の有機物の粉末などが使用される。

【００１２】結合剤はフェノール樹脂が好ましく用いら
れる。その理由は耐熱性及び接着性に優れ、安価な上に
摩擦調整剤のメラミンダスト、三酸化アンチモン、銅粉
等と組合せることにより、他の熱硬化性樹脂を使用した
場合よりも摩擦特性の温度依存性を小さくできるからで
ある。フェノール樹脂の中では未変性でかつレゾール型
のものがより好ましい。またフェノール樹脂と共に耐熱
性に影響しない程度にメラミン樹脂、尿素樹脂、ポリア
ミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等の熱
硬化性樹脂又は架橋性ゴムを用いてもよい。結合剤の量
は得られる摩擦材中に固形分として１０〜５０重量％含
有させるのが好ましい。結合剤の量が少ないと繊維状物
質の基材と摩擦調整剤との結合力が弱くなる。多すぎる
と摩擦係数及び摩耗率の調整が困難になる。

【００１３】摩擦材を得るには次のような方法による。
まず熱硬化性樹脂の溶液に摩擦調整剤を加えて混合した
混和物（スラリー）をガラスマットのようなシート状の
繊維基材に塗布又は含浸して、繊維基材に混和物を均一
に付着させて塗工シートとする。次にこの塗工シートを
環状に巻き上げた後乾燥等により溶媒を除去して予備成
形品を得るか、又は塗工したシートを乾燥機等で乾燥し
て溶媒を除去したプリプレグシートとした後、このシー
トをロール状に巻いて巻きつけ密度を向上させると共
に、均一にするため３本ロール等で巻き締めを行い、所
定の幅に切断して円環状の予備成形品を得る。この環状
体に前記の熱硬化性樹脂又は前記の混和物を塗布又は含
浸する。その付着量は摩擦材に対して固形分で５〜３０
重量％が好ましい。付着量が少ないと強度改善効果が発
現せず、多すぎると摩擦係数の制御が困難になる。含浸
後は乾燥してから金型等に入れて熱圧成形を行い、次い
で成形品を所定の加熱条件下で熱処理して樹脂を硬化さ
せる。

【００１４】繊維基材にガラスマットを用いた場合の混
和物の付着量は、重量でガラスマット／混和物（摩擦調
整剤＋結合剤の固形分）が３５／６５〜６５／３５が好
ましい。混和物の付着量が多すぎると機械強度が低下
し、摩耗が増大する。一方、付着量が少ないと摩擦係数
が高くなり、不安定になる。混和物を付着させる塗布又
は含浸の方法に制限はないが、繊維基材を混和物中に浸
漬含浸するか、又はナイフコータで塗布する方法が付着
量が均一で好ましい。溶媒を除去する方法も特に制限は
なく、付着した樹脂が硬化しないようにする。

【００１５】

【実施例】次に本発明の実施例を説明する。

【００１６】実施例１摩擦調整剤としてメラミン樹脂硬化物粉末（カシュー
（株）製、メラミンダストＨ−９０４４）８重量部、三
酸化アンチモン（和光純薬工業製、化学用）６重量部及
び電解銅粉（日本鉱業製、ＮO.５−２−Ｄ，４４μm以
下）２重量部を用意した。またその他の摩擦調整剤とし
て硫酸バリウム（堺化学製、ＢＣ）６．４重量部、珪酸
カルシウム短繊維（米国ＮＹＣＯ社製、商品名ウォラス
トナイト）４．３重量部及びカシュー変性フリクション
ダスト（カシュー（株）製、ＷＤ−１３５０）２．１重
量部の計１２．８重量部を用意した。更に硫黄粉（細井
化学製、微粉硫黄）２．４重量部及び酸化亜鉛（和光純
薬工業製、化学用）０．８重量部からなるゴム加硫剤
３．２重量部を用意し、前記メラミンダスト、三酸化ア
ンチモン、銅粉及びその他の摩擦調整剤と共にＶ型混合
機で混合して混合粉を作成した。

【００１７】一方、レゾール型フェノール樹脂（大日本
インキ化学工業製、ＴＤ−２０４０Ｃ、固形分１００
％）１５重量部及びアクリルニトリルブタジエゴム（Ｎ
ＢＲ、日本ゼオン製、Ｎippol１０４１）８重量部の１
５重量％ＭＥＫ（メチルエチルケトン）溶液にＭＥＫ１
０重量部を加えて混合溶解し、フェノール樹脂／ＮＢＲ
溶液を作成した。この溶液に前記混合粉を投入混合して
スラリーとした。

【００１８】幅３０cm×長さ６０ｍに切断したガラスマ
ット｛富士ファイバーグラス製、ＦＥＭ４００−５（フ
ィラメント数８０本、ストランド長さ５０mmのチョップ
ドストランドから得られたもの、目付は４００ｇ／
ｍ²）｝の４５重量部に、ポリビニルアルコール（和光
純薬工業製：重合度４００、以下ＰＶＡと呼称）の５重
量％水溶液を含浸してＰＶＡを３重量％付着させた。こ
の含浸処理ガラスマットを前記スラリー中に浸漬して含
浸シートとし、これを連続乾燥機で６０℃で乾燥してプ
リプレグシートの成形用シートとした。次にこの成形用
シートを１０mm幅のテープ状に切断し、その長さ約３０
ｍを内径１５０mmの鉄製の円柱に巻きつけて外径２２５
mm、厚さ１０mmの円環状の予備成形品を得た。次いでこ
の予備成形品をフェノール樹脂ＴＤ−２０４０Ｃの２０
重量％ＭＥＫ溶液３０重量部中に浸漬して均一に含浸
し、６０℃で１時間乾燥してから円柱ごと金型に充填
し、１００kgｆ／cm²の圧力で１６０℃で１５分間成形
し、厚さ５mmの成形体を得た。この成形体の両面をサン
ダーで研磨して厚さ３．５mmとした後、１８０℃で１時
間、２１０℃で２時間、２４０℃で２時間の順に後硬化
を行い、摩擦材を得た。

【００１９】実施例２実施例１と同一の円環状の予備成形品を、メラミン樹脂
（日本カーバイド製、Ｓ−２６０）のメタノール３：水
７（重量比）の２０重量％溶液３０重量部中に浸漬して
均一に含浸し、６０℃で１時間乾燥してから実施例１と
同様に成形、硬化処理して摩擦材を得た。

【００２０】実施例３実施例１と同一の円環状の予備成形品を、前記したプリ
プレグシート用スラリーの２５重量％ＭＥＫ溶液５０重
量部中に浸漬して均一に含浸し、６０℃で１時間乾燥し
てから実施例１と同様に成形、硬化処理して摩擦材を得
た。

【００２１】実施例４、比較例２繊維基材のガラスマットのフィラメント数を１００本
（実施例４）及び４０本（比較例２）にした以外は実施
例１と全く同様にして摩擦材を得た。

【００２２】実施例５、比較例１繊維基材のガラスマットのストランド長さを２５mm（実
施例５）及び１０mm（比較例１）にした以外は実施例１
と全く同様にして摩擦材を得た。

【００２３】実施例６、比較例３繊維基材のガラスマットを、目付量が６００ｇ／ｍ²の
富士ファイバーグラス製、ＦＥＭ６００−５（実施例
６）及び目付量が１００ｇ／ｍ²の富士ファイバーグラ
ス製、ＦＥＭ１００−５（比較例３）にした以外は実施
例１と全く同様にして摩擦材を得た。

【００２４】実施例７、比較例４繊維基材のガラスマットの結束剤であるＰＶＡ付着量を
８重量％とした（実施例７）及び結束剤処理をしない
（比較例４）以外は実施例１と全く同様にして摩擦材を
得た。

【００２５】比較例５摩擦調整剤中のメラミンダスト８重量部を除き、またス
ラリー用及び予備成形品への含浸用の結合剤をフェノー
ル樹脂に代えてメラミン樹脂（日本カーバイド製、Ｓ−
２６０）を用いた以外は実施例１と全く同様にして摩擦
材を得た。

【００２６】比較例６、７、８及び９摩擦調整剤中のメラミンダストを除き、更に２回目の塗
布又は含浸処理を行わない（比較例６）、銅粉を除いた
（比較例７）、三酸化アンチモンを除いた（比較例８）
及びメラミンダストと銅粉と三酸化アンチモンとを除い
た（比較例９）以外は実施例１と全く同様にして摩擦材
を得た。

【００２７】実施例及び比較例で得られた摩擦材の円環
の一部を切りだして試験片とした。摩擦特性は、この試
験片をＪＩＳＤ４４１１に定める定速度摩耗試験機に
取付けて運転し、押付け圧力５kgf／cm²で１００℃、２
００℃及び３００℃における摩擦係数及び摩耗率を測定
した。バースト強度は、円環状の摩擦材を回転破壊強度
試験機に取付け、雰囲気温度２００℃で５分間２５００
rpmで回転し、次いで毎秒１００回転の速度で回転数を
上昇させ、破壊時の回転数を測定した。これらの試験結
果を表１に示した。なお、摩耗率は、表中の数値に１０
^-6を掛けた値（cm³／kgf-m）である。

【００２８】表１から明らかなように、実施例の摩擦材
は比較例のものに比べてバースト強度が大きく、かつ摩
擦特性が優れていることが示される。

【００２９】

【表１】

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、特に高温でのバースト
強度が高く、安定した摩擦特性を有する摩擦材が提供さ
れる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者谷川隆文茨城県日立市鮎川町三丁目３番１号日立化成工業株式会社桜川工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】繊維状物質の基材、摩擦調整剤及び結合
剤からなる摩擦材を製造する方法において、シート状の
繊維基材に摩擦調整剤と結合剤とを混合した混和物を塗
布又は含浸し、次いで該シート状の繊維基材を乾燥して
環状に巻き上げるか又は環状に巻き上げてから乾燥後、
熱硬化性樹脂又は前記混和物を塗布又は含浸し、これを
成形及び熱処理することを特徴とする摩擦材の製造法。
【請求項２】繊維基材がガラスマットを含む請求項１
記載の摩擦材の製造法。
【請求項３】ガラスマットがフィラメント本数５０〜
２００、ストランド長さ２０〜１００mmのチョップドス
トランドから得られた目付１５０〜８００ｇ／ｍ²のも
のである請求項２記載の摩擦材の製造法。
【請求項４】ガラスマットを構成するストランドの結
束剤がポリビニルアルコールであり、その付着量がガラ
スマットに対して１〜１５重量％である請求項２又は３
記載の摩擦材の製造法。
【請求項５】結合剤がフェノール樹脂を含む請求項
１、２、３又は４記載の摩擦材の製造法。