JPH07292349A - 摩擦材用バインダー組成物および摩擦材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】従来の設備においても容易に製造でき、しかも
高温作動時における耐フェード性、耐摩耗性などに優れ
た摩擦材およびこの様な摩擦材の製造に適したバインダ
ー組成物を提供することにある。 【構成】１．熱硬化性樹脂と有機金属化合物とからなる
ことを特徴とする摩擦材用バインダー組成物。 ２．上記項１に記載のバインダー組成物をバインダー成
分とする摩擦材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、摩擦材用バインダー組
成物および摩擦材に関する。本発明によるバインダー組
成物を自動車などの各種車両用のブレーキ、クラッチな
どにおける摩擦材の製造に使用する場合には、摩擦材の
耐フェード性、耐摩耗性などを大幅に改善することがで
きる。

【０００２】

【従来技術とその問題点】近年、エンジンの出力が高く
なり、また同時に車体重量の軽量化に対する要求も強く
なりつつあることなどの理由で、自動車などの車両類に
おけるブレーキ、クラッチなどの高性能化および小型化
が強く求められている。

【０００３】一方、高温作動時に摩擦係数が低下するフ
ェード現象および摩擦係数が急激に変動するジャダー現
象などは、これらの車両用部品において解消ないし軽減
が求められている長年の技術課題である。J.M.Herring
Jr.（SAE Paper,670146(1967））、井上らの研究報告
（トライボロジスト，第３７巻 第６号（１９９２）４
９３頁）には、フェード現象の直接の原因物質として、
これらの部品においてバインダー或いは摩擦調整材とし
て用いられている熱硬化性樹脂硬化体の熱分解生成物で
あるガス、タール状物質などが挙げられている。

【０００４】従来から、この様なガス、タール状物質な
どの発生を抑制する目的で、１）ナフトール樹脂をバイ
ンダーとして使用する摩擦材（特開平４−６３３８７号
公報）、２）縮合多環芳香族（ピッチなど）をメチレン
結合で架橋したコプナ樹脂をバインダーとする摩擦材
（特開平１−１０８４９２号公報）、３）ピッチとシア
ン酸エステル系樹脂との混合物をバインダーとして成形
した後、２５０〜６５０℃でセミカーボン化した摩擦材
（特開平５−２１５１６４号公報）などの手法が提案さ
れている。また、これらとは異なる観点から、４）摩擦
材組成物に活性炭を配合しておくことにより、発生する
分解生成物を吸着させることも提案されている（特公昭
５９−１８４２９号公報）。

【０００５】さらにまた、５）オルガノポリシロキサン
で変性したフェノール樹脂をバインダーとする摩擦材
（特開昭６１−１９２７１１号公報）、或いは６）シリ
コーン系オリゴマーを配合したバインダーを使用する摩
擦材も提案されている（特開昭６１−７７６５３号公
報）。

【０００６】しかしながら、上記１）、２）で使用する
バインダーも有機物であり、程度の差はあれ、４００〜
５００℃の温度で熱分解するので、ガス或いはタール状
物質の大量の発生は、避けられない。３）の技術は、分
解生成物の発生は抑制しうるものの、製造時に３００〜
５００℃という高温度を要するのみならず、現在摩擦材
用の補強繊維の主流であるアラミド繊維などのフィブリ
ル化して他の構成成分との混合を容易にする有機補強繊
維が使用できないという問題点を有している。また、
４）の技術では、脆性材料である活性炭を使用するの
で、摩擦材の強度および耐久性が低下するとともに、タ
ール状の分解生成物の吸着には、効果がないという欠点
もある。５）の技術には、フェノール樹脂の変性による
コストアップを伴うという問題点がある。６）の技術で
は、安定なシリコーン系オリゴマーを添加しているた
め、シリコーンオリゴマーの分解よりもその揮発が優先
的に起こり、バインダーの分解抑制の効果が十分に発揮
されない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の主な目的は、
従来の設備においても容易に製造でき、しかも高温作動
時において、揮発分が少なく、耐フェード性、耐摩耗性
などに優れた摩擦材用のバインダーを提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の様な
従来技術の問題点に留意しつつ、種々研究を重ねた結
果、熱硬化性樹脂と有機金属化合物、特に少なくともＳ
ｉ−Ｓｉ結合を有する有機ケイ素化合物との混合物をバ
インダーとして使用する場合には、耐フェード性、耐摩
耗性などに優れた摩擦材を得ることができることを見出
し、本発明を完成するにいたった。

【０００９】即ち、本発明は、下記の摩擦材用のバイン
ダーおよび摩擦材を提供するものである； １．熱硬化性樹脂と有機金属化合物を含むことを特徴と
する摩擦材用バインダー組成物。

【００１０】２．有機金属化合物が、少なくともＳｉ−
Ｓｉ結合を有する有機ケイ素オリゴマーあるいは有機ケ
イ素ポリマーである上記項１に記載の摩擦材用バインダ
ー組成物。

【００１１】３．有機ケイ素オリゴマーあるいは有機ケ
イ素ポリマーが、フェニルエチルポリシラン、フェニル
メチルポリシラン、ジフェニルポリシランおよびネット
ワークフェニルポリシランの少なくとも１種である上記
項２に記載の摩擦材用バインダー組成物。

【００１２】４．熱硬化性樹脂が、フェノール樹脂、フ
ラン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ビスマ
レイミド樹脂およびコプナ樹脂の少なくとも１種である
上記項１に記載の摩擦材用バインダー組成物。

【００１３】５．上記項１乃至４のいずれかに記載のバ
インダー組成物をバインダー成分とする摩擦材。

【００１４】以下に本発明の構成成分のそれぞれについ
て、詳細に説明する。

【００１５】（Ｉ）熱硬化性樹脂 熱硬化性樹脂としては、ノボラック型フェノール樹脂、
レゾール型フェノール樹脂、フラン樹脂、ポリイミド樹
脂、ポリウレタン樹脂、ビスマレイミド樹脂、コプナ
（ＣＯＰＮＡ）樹脂などが挙げられ、これらの１種また
は２種以上を使用する。

【００１６】また、熱硬化性樹脂としては、これらの熱
硬化性樹脂を適宜改質乃至変性した樹脂、例えば、カシ
ュー樹脂、フラン変性フェノール樹脂などを使用するこ
ともできる。

【００１７】なお、熱硬化性樹脂には、その３０質量％
を超えない範囲でピッチを配合しても良い。ピッチとし
ては特に限定されるものではないが、軟化点（Ｒ＆Ｂ
法）４０〜３５０℃程度、より好ましくは６０〜１５０
℃程度で、炭素化収率４０質量％以上のものが好適であ
る。ピッチの添加量が３０質量％未満であれば、樹脂の
熱硬化性にほとんど影響を与えず、混合物の炭素化収率
の向上（すなわち、高温での揮発分の減少）に寄与す
る。

【００１８】さらに、ピッチには、熱硬化性樹脂との混
合に先立って、有機ケイ素化合物を添加しても良い。こ
の場合には、本来熱可塑性であるピッチを有機ケイ素化
合物との共存下に２５０〜３５０℃程度の温度に加熱す
ることにより、熱硬化させうることが明らかとなった。
ピッチへの有機ケイ素化合物の添加量は、ピッチを基準
として、１〜５０質量％程度である。この添加により、
ピッチの炭素化収率の向上、すなわち、熱硬化性バイン
ダー組成物の炭素化収率の向上が認められる。

【００１９】（ＩＩ）有機金属化合物 本発明では、有機金属化合物としては、有機ケイ素化合
物、有機ホウ素化合物、有機ゲルマニウム化合物、有機
スズ化合物、有機鉛化合物などを使用することができ
る。これらの有機金属化合物の中では、昇華乃至蒸発温
度よりもラジカル発生（分解）温度の低い有機金属化合
物がより好ましい。有機ケイ素化合物としては、例え
ば、下式（１）および（２）で示される構造を有するも
のが挙げられる。

【００２０】 式（−ＳｉＲ₂−ＣＲ₂−）_n （１） で示されるポリカルボシラン 式（−ＳｉＲ₂−ＳｉＲ₂−）_n （２） で示されるポリシラン 但し、上記の式（１）および（２）において、Ｒは、同
一または相異なって、水素原子、メチル基、エチル基、
フェニル基などである。また、ｎは、通常３〜２００程
度、より好ましくは５〜１００程度である。

【００２１】また、有機ケイ素化合物としては、ネット
ワークフェニルポリシランも挙げられる。ここに、ネッ
トワークフェニルポリシランとは、フェニル基をφと
し、結合手の記載のないものはφまたはＳｉが結合して
いるとするとき、下式（３）で表わされるものをいう。

【００２２】

【化１】

【００２３】但し、上記の式（３）において、ｎは、通
常３〜２００程度、より好ましくは５から１００程度で
ある。

【００２４】式（１）、（２）および（３）で示される
有機ケイ素化合物としては、より具体的に、ジメチルポ
リシラン、ジエチルポリシラン、フェニルエチルポリシ
ラン、フェニルメチルポリシラン、ジフェニルポリシラ
ン、ネットワークフェニルポリシランなどが例示され、
フェニルエチルポリシラン、フェニルメチルポリシラ
ン、ジフェニルポリシラン、ネットワークフェニルポリ
シランなどのフェニル基を有するものがより好ましい。

【００２５】また、上記式（１）、（２）および（３）
のＳｉの一部または全部をＧｅ、ＳｎまたはＰｂにより
置換した化合物も使用できる。

【００２６】（ＩＩＩ）縮合促進触媒 熱硬化性樹脂と有機金属化合物との混合物をバインダー
として使用する場合には、熱硬化性樹脂と有機金属化合
物との架橋を促進するために、縮合促進触媒を使用する
ことが好ましい。特に好ましい縮合促進触媒としては、
下記のものが例示される。

【００２７】Ａ アミン類：Ｎ，Ｎ−ジメチルベンジル
アミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエチレンアミン、２，４，６
−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノールなど。

【００２８】Ｂ ルイス酸およびプロトン酸：塩化コバ
ルト、塩化第２鉄、塩化亜鉛、ｐ−トルエンスルホン酸
など。

【００２９】Ｃ 金属：コバルト、鉄、チタン、スズ、
銅、亜鉛など。

【００３０】Ｄ 金属酸化物および金属硫化物：Ｃｏ
Ｏ、Ｃｏ₃Ｏ₄、Ｃｕ₂Ｏ、ＦｅＯ、ＺｎＯ、ＭｇＯ、Ｚ
ｒＯ₂、ＳｎＯ、ＣｕＳ、ＦｅＳ、ＺｎＳ、ＭｏＳな
ど。金属酸化物および金属硫化物は、同一金属であれ
ば、酸化状態が低い程好ましい（例えば、ＣｕＯよりは
Ｃｕ₂Ｏの方が好ましい）。

【００３１】熱硬化性樹脂および有機金属化合物と混合
して使用される縮合促進触媒が固体である場合には、粒
子径が小さいほど高い効果が期待される。しかしなが
ら、超微粒子は、高価であるため、好ましくは１０μｍ
以下程度の粒子、より好ましくは３μｍ以下程度の粒子
を使用する。

【００３２】（ＩＶ）熱硬化性樹脂と有機金属化合物と
の配合割合 熱硬化性樹脂（ピッチを配合する場合には、ピッチを配
合した複合体を熱硬化性樹脂として扱う）と有機金属化
合物との配合割合は、通常前者９９．９９〜７０質量％
に対し後者０．０１〜３０質量％程度、好ましくは前者
９９．９５〜８０質量％に対し後者０．０５〜２０質量
％程度、特に好ましくは前者９９．９０〜９０質量％に
対し後者０．１〜１０質量％程度とする。

【００３３】縮合促進触媒の配合割合は、有機金属化合
物と熱硬化性樹脂との混合物に対し、０．０１〜３０質
量％程度、好ましくは０．１〜１５質量％程度、より好
ましくは１〜１０質量％程度である。

【００３４】摩擦材の構成成分中に金属、金属酸化物、
金属硫化物などが含まれている場合には、縮合促進触媒
の添加量を減らしても良い。この様な場合には、予め熱
硬化性樹脂および有機金属化合物と縮合促進触媒とを均
一に混合した後、摩擦材の構成成分と混合することによ
り、反応を効果的に促進することができる。

【００３５】さらに、熱硬化性樹脂、有機金属化合物お
よび縮合促進触媒の混合物がバインダーとしての能力を
失わない温度、すなわちバインダーの硬化反応開始温度
以下の温度で熱処理を行う場合には、反応を部分的に進
行させることができるので、バインダーの炭素化収率を
効果的に向上させることができる。

【００３６】（Ｖ）熱硬化性樹脂、有機金属化合物およ
び縮合促進触媒の混合方法 これらの混合は、これらが常温で固体である場合には、
その粉末を混合する方法；クロロホルム、クロロベンゼ
ン、エタノール等の溶媒中でこれらを混合した後、溶媒
を除去する方法などにより、またピッチを使用する場合
には、ピッチを加熱溶融した後、有機金属化合物を混合
する方法などにより行なうことができる。熱硬化性樹脂
が１００〜２３０℃の温度で溶融する場合には、これに
有機金属化合物を混合することもできる。熱硬化性樹脂
の合成過程で有機金属化合物を添加しておく方法も、有
効である。また、熱硬化性樹脂が常温で液状の場合に
は、有機金属化合物を直接混合することができる。これ
らの場合、得られる混合物の一部は反応するが、残りは
未反応の状態で存在する。

【００３７】（ＶＩ）摩擦材製造用材料 ブレーキ、クラッチなどの摩擦材を製造するためには、
上記のバインダー組成物、公知の摩擦調整材、補強繊維
などの原料を配合し、常法に従って成形し、熱処理す
る。

【００３８】バインダー組成物の使用量は、摩擦調整材
および補強繊維の合計質量の５〜２５％程度とする。

【００３９】摩擦調整材としては、銅、黄銅、青銅、
鉄、ステンレス鋼などの金属の粉末および粒子、黒鉛、
ＢａＳＯ₄ 、ＣａＣＯ₃ 、ＭｇＣＯ₃ 、シリカ、アルミ
ナ、マグネシア、酸化クロム、ウォラストナイト、珪藻
土、ドロマイト、硫化モリブデン、フッ化カルシウムな
どの無機物質の粉末および粒子が使用できる。

【００４０】摩擦調整材として金属粉末および／または
粒子を使用する場合には、金属の種類などにもよるが、
添加量は、摩擦材原料中の５〜８０質量％程度とするこ
とが好ましく、１０〜５０質量％程度とすることが特に
好ましい。

【００４１】摩擦調整材として黒鉛を使用する場合に
は、添加量は、摩擦材原料（摩擦調整材＋補強繊維）中
の０．５〜３０質量％程度とすることが好ましく、３〜
２０質量％程度とすることが特に好ましい。

【００４２】また、摩擦調整材としては、カシューダス
ト、ラバーダストなどの有機物質や熱硬化性樹脂硬化物
の粉末および粒子などを用いることができる。有機金属
化合物を含む熱硬化性樹脂であるフェノール樹脂、カシ
ュー樹脂などを２００〜３５０℃程度で硬化させたも
の、有機金属化合物を含むピッチの硬化物なども使用で
きる。これらは、摩擦材に要求される性能に応じて、単
独でもしくは２種以上を混合して使用する。

【００４３】通常のフェノール樹脂或いはカシュー樹脂
を熱硬化性樹脂とした本発明のバインダー組成物の硬化
物としては、該バインダー組成物を１３０〜３００℃程
度（より好ましくは１５０〜２５０℃程度）で硬化させ
た後、２００〜３５０℃程度（より好ましくは２２０〜
３００℃程度）で２〜３０時間程度後硬化（ポストキュ
アー）させることにより得られる。この硬化物は、粉砕
し、１μｍ〜１ｍｍ程度に整粒して使用することが好ま
しい。

【００４４】さらに、摩擦調整材としてピッチに本発明
の有機金属化合物を添加し、加熱硬化させたものを使用
することもできる。ピッチとしては、石油系ピッチ、石
炭系ピッチおよびナフタレン、アセナフチレンなどの芳
香族炭化水素を原料とする合成ピッチ、これらピッチの
改質品などのいづれをも使用でき、また等方性ピッチお
よび異方性ピッチのいづれをも使用できる。ピッチと有
機金属化合物との配合割合は、通常前者９９〜５０質量
％に対し後者１〜５０質量％程度であり、より好ましく
は前者９５〜７５質量％に対し後者５〜２５質量％程度
である。両者の混合は、ピッチを加熱溶融した後、有機
金属化合物を混合する方法、両者の粉末を混合する方
法、溶媒中で両者を混合する方法などにより行うことが
できる。このような硬化物からなる摩擦調整材は、ピッ
チと有機金属化合物とからなる組成物を２００〜４５０
℃程度（より好ましくは２５０〜４００℃程度）で硬化
させた後、２５０〜４５０℃程度で２〜３０時間程度後
硬化（ポストキュアー）させることにより得られる。こ
のような硬化物も、粉砕し、１μｍ〜１ｍｍ程度に整粒
して使用することが好ましい。摩擦調整材として、この
ような硬化物は、通常使用されているフェノール樹脂硬
化物、カシュー樹脂硬化物などよりも、ガス、タールな
どの発生率を低下させ、耐フェード性を向上させる。

【００４５】摩擦調整材としてカシューダスト、ラバー
ダスト、本発明のバインダー組成硬化物などの有機物質
を使用する場合には、添加量は、摩擦材原料（摩擦調整
材＋補強繊維）中の１〜３０質量％程度とすることが好
ましく、３〜１０質量％程度とすることが特に好まし
い。

【００４６】摩擦調整材の粒径は、特に限定されるもの
ではなく、摩擦材に要求される特性などに応じて適宜定
めることができる。例えば、金属を使用する場合には、
１０μｍ〜５ｍｍ程度、無機物質を使用する場合には、
１μｍ〜１ｍｍ程度、有機物質を使用する場合には、１
μｍ〜１ｍｍ程度の粒径範囲から選択すれば良い。

【００４７】補強繊維としては、銅、黄銅、鉄、ステン
レス鋼などの金属の繊維体、炭素繊維、ロックウール、
アスベスト、セラミックス繊維、ガラス繊維などの無機
繊維、アラミド繊維などの有機繊維などを併用すること
ができる。これらの繊維類は、補強効果を発揮するのみ
ならず、摩擦係数を高める効果をも発揮する。

【００４８】摩擦材原料の混合方法は、特に限定され
ず、乾式混合方法、少量のバインダーを用いて原料を造
粒する方法、湿式混合する方法、湿式抄紙方法などが採
用できる。

【００４９】（ＶＩＩ）摩擦材原料の成形および硬化 原料混合物は、特に限定されるものではないが、例え
ば、ホットプレスを使用して、成形温度１５０〜４００
℃程度、好ましくは１８０〜３００℃程度、成形圧力１
〜５０Ｍｐａ程度で、１〜１０分程度の条件下に行な
う。成形の過程では、適宜ガス抜きを行なうために、型
締め−開放という操作を２〜６回程度繰り返すことが好
ましい。また、成形前に高周波、マイクロ波などによる
予熱を行なうことも好ましい。

【００５０】成形後、後硬化（ポストキュアー）とし
て、空気中２００〜３００℃程度で２〜３０時間程度の
熱処理を行なう。また、従来から行なわれている５００
〜６００℃程度でのスコーチ処理などの高温熱処理も、
勿論有効である。

【００５１】

【発明の効果】有機金属化合物を配合する本発明のバイ
ンダー組成物は、有機金属化合物を配合しないバインダ
ー組成物に比して、窒素雰囲気中においても、空気中に
おいても、４９０〜８００℃の温度範囲での熱分解によ
る揮発分の発生が著しく減少する。従って、この様なバ
インダー組成物を使用する摩擦材においては、熱硬化性
樹脂と混合乃至反応している有機金属化合物は、制動時
の摩擦熱により、ポリラジカルを発生し、本来ならば分
解により揮発する成分を架橋させて高分子化させるとと
もに、例えばＳｉ−Ｃ結合を導入させるので、摩擦材の
フェード性が向上するのみならず、耐熱性および耐摩耗
性も大幅に改善される。

【００５２】

【実施例】以下に実施例および比較例を示し、本発明の
特徴とするところをより一層明確にする。

【００５３】なお、実施例および比較例における揮発分
の測定は、以下の様にして行なった。

【００５４】ＴＧ−ＤＴＡ測定：（株）島津製作所製
「ＴＧＡ５０」を用いて、試料１０ｍｇを白金製試料皿
に精秤し、５０ｍｌ／分の窒素気流中１０℃／分の昇温
速度で常温から４９０℃及び８００℃まで昇温させ、そ
の間の質量減少（％）を測定した。また、窒素に代えて
空気を使用する場合には、窒素と同流量で行った。

【００５５】実施例１ ノボラック型フェノール樹脂（カシュー（株）製、品番
“ＮＲ−２２３５”、ヘキサミン系硬化剤１０％を含
む）１００質量部に、ネットワークフェニルポリシラン
（重量平均分子量ＭＷ６１８４、分散度ＭＷ／ＭＮ＝
２．２７、分解温度３６５℃、大阪瓦斯（株）製）５質
量部を加え、粉末状態で均一に混合し、空気中１７０℃
で２０分間硬化させた後、さらに空気中２００℃で６時
間ポストキュアーした。

【００５６】得られたフェノール樹脂−ポリシラン複合
体を約６０メッシュに粉砕し、得られた粉砕物の揮発分
を窒素気流中４９０℃と８００℃で測定した。

【００５７】本実施例の結果を実施例２〜７および比較
例１〜４の結果と併せて下記表１に示す。

【００５８】実施例２ ネットワークフェニルポリシランの添加量を３質量部と
する以外は実施例１と同様にしてフェノール樹脂−ポリ
シラン複合体の粉砕物を調製し、その粉砕物の揮発分を
窒素気流中４９０℃と８００℃で測定した。

【００５９】実施例３ ネットワークフェニルポリシランに代えてジフェニルポ
リシラン（重量平均分子量ＭＷ１７５６、分散度ＭＷ／
ＭＮ＝４．６９、分解温度３７３℃、大阪瓦斯（株）
製）を５質量部使用する以外は実施例１と同様にしてフ
ェノール樹脂−ポリシラン複合体の粉砕物を調製し、そ
の粉砕物の揮発分を窒素気流中４９０℃と８００℃で測
定した。

【００６０】実施例４ ノボラック型フェノール樹脂に代えてレゾール型フェノ
ール樹脂（鐘紡（株）製、品番“Ｓ−８９９”）を１０
０質量部使用する以外は実施例１と同様にして、フェノ
ール樹脂−ポリシラン複合体の粉砕物を調製し、その粉
砕物の揮発分を窒素気流中４９０℃と８００℃で測定し
た。

【００６１】実施例５ ノボラック型フェノール樹脂に代えてレゾール型フェノ
ール樹脂１００質量部を使用し、ネットワークフェニル
ポリシランの使用量を１０質量部とする以外は実施例１
と同様にして、フェノール樹脂−ポリシラン複合体の粉
砕物を調製し、その粉砕物の揮発分を窒素気流中４９０
℃と８００℃で測定した。

【００６２】実施例６ ネットワークフェニルポリシランの使用量を２５質量部
とする以外は実施例１と同様にして、フェノール樹脂−
ポリシラン複合体の粉砕物を調製し、その粉砕物の揮発
分を空気気流中４９０℃と８００℃で測定した。

【００６３】実施例７ （１）ポリシラン／ピッチ複合体Ａの調製 ストレートコールタールピッチ（軟化点８４．２℃、キ
ノリン不溶分５．４質量％、ベンゼン不溶分２２．７質
量％）１００質量部に実施例３と同じジフェニルポリシ
ラン１０質量部を配合し、オートクレーブ中で窒素雰囲
気下に３５０℃で３時間熱共重合させて、ポリシラン／
ピッチ複合体Ａを調製した。

【００６４】（２）ポリシラン／フェノール樹脂複合体
Ｂの調製 実施例１と同じノボラック型フェノール樹脂１００質量
部に実施例３と同じジフェニルポリシラン１０質量部を
配合し、粉末状態で均一に混合し、ポリシラン／フェノ
ール樹脂複合体Ｂを調製した。

【００６５】（３）複合体Ｃの調製 上記で得た複合体Ａの３質量部と複合体Ｂの７質量部と
を粉末状態で均一に混合した後、空気中２４０℃で１２
時間キュアーして、複合体Ｃを調製した。

【００６６】（４）複合体Ｃの揮発分の測定 上記で得られた複合体Ｃを粉砕し、得られた粉砕物の揮
発分を実施例１と同様にして窒素気流中４９０℃と８０
０℃で測定した。

【００６７】比較例１ ネットワークフェニルポリシランを配合することなく、
実施例１に準じてノボラック型フェノール樹脂を空気中
１７０℃で２０分間加熱して硬化し、さらに空気中２０
０℃で６時間ポストキュアーした。得られた硬化体を約
６０メッシュに粉砕し、得られた粉砕物の揮発分を窒素
気流中４９０℃と８００℃で測定した。

【００６８】比較例２ ネットワークフェニルポリシランを配合することなく、
実施例４と同じレゾール型フェノール樹脂を空気中１７
０℃で２０分間加熱して硬化し、さらに空気中２００℃
で６時間ポストキュアーした。得られた硬化体を約６０
メッシュに粉砕し、得られた粉砕物の揮発分を窒素気流
中４９０℃と８００℃で測定した。

【００６９】比較例３ ネットワークフェニルポリシランを配合することなく、
実施例６に準じてノボラック型フェノール樹脂を空気中
１７０℃で２０分間加熱して硬化し、さらに空気中２０
０℃で６時間ポストキュアーした。得られた硬化体を約
６０メッシュに粉砕し、得られた粉砕物の揮発分を空気
気流中４９０℃と８００℃で測定した。

【００７０】比較例４ 実施例７のストレートコールタールピッチ１００質量部
をオートクレーブ中で窒素雰囲気下に３５０℃で３時間
加熱した。これを３質量部とノボラック型フェノール樹
脂粉末７質量部とを、室温で粉末状態で均一に混合した
後、空気中２４０℃で１２時間キュアーして、ピッチ／
フェノール樹脂複合体を調製した。得られた複合体を約
６０メッシュに粉砕して揮発分を窒素気流中４９０℃と
８００℃で測定した。

【００７１】

【表１】

【００７２】表１に示す結果から、本発明によれば、Ｓ
ｉ−Ｃ結合の導入により、バインダー組成物の炭素化収
率が向上し、摩擦材の耐熱性が大幅に向上することが明
らかである。

【００７３】例えば、実施例１（ノボラック型フェノー
ル樹脂＋ネットワークフェニルポリシランの併用）と比
較例１（ノボラック型フェノール樹脂単独使用）とを対
比すれば、前者では高温での揮発分の発生量が著しく減
少している。

【００７４】また、実施例４（レゾール型フェノール樹
脂＋ネットワークフェニルポリシランの併用）と比較例
２（レゾール型フェノール樹脂単独使用）とを対比する
と、前者では高温での揮発分の発生量が著しく減少して
いる。

【００７５】さらに、実施例６（ノボラック型フェノー
ル樹脂＋ネットワークフェニルポリシランの併用）と比
較例３（ノボラック型フェノール樹脂単独使用）とを比
較すると、前者では高温空気中での揮発分（酸化消耗
量）が著しく減少している。

【００７６】さらにまた、実施例７（ピッチ＋ジフェニ
ルポリシラン＋ノボラック型フェノール樹脂の併用）と
比較例４（ピッチ＋ノボラック型フェノール樹脂の併
用）とを比較すると、前者では窒素気流中で高温での揮
発分の発生量が著しく減少していることが明らかであ
る。

【００７７】実施例８ レゾール型フェノール樹脂（鐘紡（株）製、品番“Ｓ−
８９５”）１００質量部と実施例１と同じネットワーク
フェニルポリシラン１０質量部とを粉末状態で均一混合
し、得られた混合物１００質量部にエタノール１００質
量部を加えて室温で撹拌混合し、エバポレーターで溶媒
を除去し、さらに真空乾燥器中４０℃で４時間乾燥し
た。得られた乾燥物を窒素雰囲気中２５０℃で１時間保
持して硬化させた。得られたフェノール樹脂−ポリシラ
ン複合体を約６０メッシュに粉砕し、得られた粉砕物の
揮発分を窒素気流中８００℃で測定した。

【００７８】本実施例の結果を実施例９〜１４および比
較例５の結果とともに表２に示す。

【００７９】実施例９ 実施例８と同じレゾール型フェノール樹脂１００質量部
に、実施例１と同じネットワークフェニルポリシラン１
０質量部を粉末状態で均一混合し、得られた混合物１０
０質量部に縮合促進触媒としてのＺｎＣｌ₂３質量部と
エタノール１００質量部とを加えて室温で撹拌混合し、
エバポレーターで溶媒を除去し、さらに真空乾燥器中４
０℃で４時間乾燥した。得られた乾燥物を窒素雰囲気中
２５０℃で１時間保持して硬化させた。得られたフェノ
ール樹脂−ポリシラン複合体を約６０メッシュに粉砕
し、得られた粉砕物の揮発分を窒素気流中８００℃で測
定した。

【００８０】実施例１０〜１４ 実施例９のＺｎＣｌ₂に代えて、ＣｏＣｌ₂・６Ｈ₂Ｏ
（実施例１０）、ＦｅＣｌ₃・６Ｈ₂Ｏ（実施例１１）、
ｐ−トルエンスルホン酸・１Ｈ₂Ｏ（実施例１２）、２,
４，６−トリス（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノメチル）フェ
ノール（実施例１３）、Ｎ，Ｎ−ジメチルベンジルアミ
ン（実施例１４）をそれぞれ３質量部使用する以外は実
施例９と同様にして作成した粉砕物の揮発分を窒素気流
中８００℃で測定した。

【００８１】比較例５ 実施例８と同じレゾール型フェノール樹脂１００質量部
にエタノール１００質量部を加え、攪拌した後、実施例
８と同様の条件で乾燥−硬化を行った。

【００８２】得られた乾燥物を窒素雰囲気中２５０℃で
１時間保持して硬化させた。得られたフェノール樹脂−
ポリシラン複合体を約６０メッシュに粉砕し、得られた
粉砕物の揮発分を窒素気流中８００℃で測定した。

【００８３】

【表２】

【００８４】実施例１５ 実施例８と同じレゾール型フェノール樹脂１００質量部
に、実施例１と同じネットワークフェニルポリシラン１
０質量部を加えて室温で均一混合し、得られた混合物を
窒素雰囲気中２５０℃で１時間保持して硬化させた。得
られたフェノール樹脂−ポリシラン複合体を約６０メッ
シュに粉砕し、得られた粉砕物の揮発分を窒素気流中８
００℃で測定した。

【００８５】本実施例および実施例１６〜２９ならびに
比較例６〜８の結果を後記の表３に併せて示す。

【００８６】実施例１６ 実施例８と同じレゾール型フェノール樹脂１００質量部
と、 ネットワークフェニルポリシランに代えてネット
ワークフェニルポリゲルマン（大阪瓦斯（株）製、重量
平均分子量ＭＷ８８５、分散度ＭＷ／ＭＮ＝２．３）１
０質量部とを用いた以外は、実施例１５と同じ条件で処
理を行い、フェノール樹脂−ポリゲルマン複合体硬化体
を得た後、実施例１５と同様にして窒素気流中８００℃
で揮発分を測定した。

【００８７】実施例１７〜２９ 実施例８と同じレゾール型フェノール樹脂１００質量部
に、実施例１と同じネットワークフェニルポリシラン１
０質量部を加えて室温で均一混合し、得られた混合物１
００質量部に、縮合促進触媒としてＣｏ粉末（実施例１
７）、Ｓｎ粉末（実施例１８）、Ｔｉ粉末（実施例１
９）、還元鉄粉末（実施例２０）、ＣｏＯ粉末（実施例
２１）、Ｃｏ₃Ｏ₄粉末（実施例２２）、Ｃｕ₂Ｏ粉末
（実施例２３）、ＺｎＯ粉末（実施例２４）、ＭｇＯ粉
末（実施例２５）、ＺｒＯ₂粉末（実施例２６）、Ｓｎ
Ｏ粉末（実施例２７）、ＺｎＳ粉末（実施例２８）、Ｃ
ｕＳ粉末（実施例２９）をそれぞれ３質量部加えて室温
で均一混合し、得られた混合物を窒素雰囲気中２５０℃
で１時間保持して硬化させた。得られたフェノール樹脂
−ポリシラン複合体を約６０メッシュに粉砕し、得られ
た粉砕物の揮発分を窒素気流中８００℃で測定した。

【００８８】比較例６ 実施例８と同じレゾール型フェノール樹脂を窒素雰囲気
中２５０℃で１時間保持して硬化させた。得られたフェ
ノール樹脂の硬化体を約６０メッシュに粉砕し、得られ
た粉砕物の揮発分を窒素気流中８００℃で測定した。

【００８９】表３に示す結果から、フェノール樹脂単独
の場合には、揮発分の量が多いことが明らかである。

【００９０】比較例７ 実施例８と同じレゾール型フェノール樹脂１００質量部
に、２００メッシュ以下のＳｉＯ₂を１０質量部を加
え、室温で均一混合した後、該混合物を窒素雰囲気中２
５０℃で１時間保持して硬化させた。得られた硬化体を
約６０メッシュに粉砕し、得られた粉砕物の揮発分を窒
素気流中８００℃で測定した。

【００９１】表３に示す結果から、ポリシランに代えて
ＳｉＯ₂を使用する場合には、揮発分の量が多いことが
わかる。

【００９２】比較例８ 先行技術文献として挙げた特開昭６１−７７６５３号公
報は、バインダーにシリコーン系オリゴマーを配合して
いる。そこで、実施例８と同じレゾール型フェノール樹
脂１００質量部にシリコーン系オリゴマー（米国Owens
Illinois社製、Glass Resin GR950）を１０質量部を加
え、室温で均一混合した後、該混合物を窒素雰囲気中２
５０℃で１時間保持して硬化させた。得られた組成物を
約６０メッシュに粉砕し、得られた粉砕物の揮発分を窒
素気流中８００℃で測定した。

【００９３】表３に示す結果から、ポリシランに代えて
シリコーン系オリゴマーを使用した場合には、揮発分の
量が多いことがわかる。

【００９４】

【表３】

【００９５】実施例３０〜３３ 表４に示す割合（質量部）で粉末フェノ−ル樹脂（鐘紡
（株）製、品番“Ｓ−８９５”）にポリシラン（実施例
１と同じもの）を混合するか、或いはフェノール樹脂と
ポリシランにＭｇＯ、ＺｒＯ₂またはＣｕ₂Ｏを混合し
て、複合バインダ−Ａ（実施例３０）、Ｂ（実施例３
１）、Ｃ（実施例３２）およびＤ（実施例３３）をそれ
ぞれ製造した。

【００９６】より詳しくは、ブレンダ−に粉末フェノ−
ル樹脂およびポリシランを入れ、１分間混合後、そのま
ま５分間混合するか（複合バインダ−Ａ）、或いはブレ
ンダ−に粉末フェノ−ル樹脂およびポリシランを入れ、
１分間混合した後、さらにＭｇＯ、ＺｒＯ₂またはＣｕ₂
Ｏを添加し、５分間混合して（複合バインダ−Ｂ、Ｃお
よびＤ）、複合バインダ−を得た。得られた各複合バイ
ンダ−と、炭素繊維、アラミド繊維、カシューダスト、
黒鉛、バライト、ロックウールおよび銅粉とをそれぞれ
表５に示す割合（質量部）でロッキングミキサ−で１時
間混合し、均一な混合物を得た。

【００９７】この混合物をそれぞれ成形用金型に入れ、
１５０℃、１０ＭＰａの条件で加熱圧縮成形を行った
後、得られた成形物を２００℃にて５時間後硬化処理を
行い、試料を得た。

【００９８】得られた試料を、定速式摩擦試験機（摩擦
面はＦＣ２５０製、摩擦円盤直径３５０ｍｍ、厚さ１０
ｍｍ、試験材の取付け位置は中心から１５０ｍｍの位
置、試験片の大きさは長さ２５ｍｍ×幅２５ｍｍ×厚さ
６ｍｍ）を用いて、ＪＩＳ Ｄ−４４１１に準じて周速
８m/s、面圧１ＭＰａ、温度３００℃における引きずり
および断続試験の摩擦係数μを測定し、表６に示す結果
を得た。

【００９９】引きずり試験は、試験片を摩擦面に面圧１
ＭＰａで押し付けて３０分間行った。なお、最初の１０
分間はデータが不安定であるため、除外し、後の２０分
間の測定値をデータとした。

【０１００】断続試験は、試験片を摩擦面に面圧１ＭＰ
ａで２０秒間押しつけた後、荷重を２０秒間解放するこ
とを１サイクルとして、６０サイクルの試験を行った。
なお、最初の１０サイクルはデータが不安定であるた
め、除外し、後の５０サイクルの測定値をデータとし
た。

【０１０１】比較例９ 複合バインダ−の代わりに粉末フェノ−ル樹脂を用いる
以外は実施例３０〜３３と同様にして試料を製造し（表
５参照）、その摩擦特性を調べ、結果を表６に示した。

【０１０２】比較例１０〜１３ ポリシランを使用することなく、粉末フェノ−ル樹脂に
対し表４に示す割合でＭｇＯまたはＺｒＯ₂を添加して
作った複合バインダ−Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈを用いる以外は実
施例３０〜３３と同様にして試料を製造し、その摩擦特
性を調べ、表６に結果を示した。

【０１０３】表６に示す実施例３０〜３３と比較例１０
〜１３の値を比較すると、実施例ではバラツキＲ１及び
Ｒ２が小さいことがわかる。フェード現象は、Ｒ１およ
びＲ２が小さいほど起こりにくいことから、本発明のバ
インダー組成物を使用して得られる摩擦材は、耐フェー
ド性に優れていることが明らかである。

【０１０４】

【表４】

【０１０５】

【表５】

【０１０６】

【表６】

【０１０７】注：Ｒ１＝μｍａｘ−μｍｉｎ Ｒ２＝断続の平均μ−引きずりの平均μ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱硬化性樹脂と有機金属化合物とを含むこ
   とを特徴とする摩擦材用バインダー組成物。
2. 【請求項２】有機金属化合物が、少なくともＳｉ−Ｓｉ
   結合を有する有機ケイ素オリゴマーあるいは有機ケイ素
   ポリマーである請求項１に記載の摩擦材用バインダー組
   成物。
3. 【請求項３】有機ケイ素オリゴマーあるいは有機ケイ素
   ポリマーが、フェニルエチルポリシラン、フェニルメチ
   ルポリシラン、ジフェニルポリシランおよびネットワー
   クフェニルポリシランの少なくとも１種である請求項２
   に記載の摩擦材用バインダー組成物。
4. 【請求項４】熱硬化性樹脂が、フェノール樹脂、フラン
   樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ビスマレイ
   ミド樹脂およびコプナ樹脂の少なくとも１種である請求
   項１に記載の摩擦材用バインダー組成物。
5. 【請求項５】請求項１乃至４のいずれかに記載のバイン
   ダー組成物をバインダー成分とする摩擦材。