JPH073040A

JPH073040A - 摩擦材の製造法

Info

Publication number: JPH073040A
Application number: JP5147586A
Authority: JP
Inventors: Toichi Sakata; 淘一坂田; Masaaki Yasuda; 雅昭安田; 秀次 ▲くわ▼島; Hideji Kuwajima
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1993-06-18
Filing date: 1993-06-18
Publication date: 1995-01-06

Abstract

(57)【要約】【目的】高温、高負荷の条件下でも安定した摩擦係数
と摩耗率の小さい摩擦材を製造しうる摩擦材の製造法を
提供する。【構成】（ａ）結合剤２０〜７０重量部及び（ｂ）摩
擦調整剤３０〜８０重量部（但し（ａ）及び（ｂ）の総
量が１００重量部となるようにする）並びに（ａ）及び
（ｂ）の総量１００重量部に対して（ｃ）カーボンブラ
ック１５〜５０重量部を含んでなる摩擦材用組成物を、
（ｄ）繊維状物質からなる基材に混練又は含浸させ、乾
燥し、予備成形し、次いで、熱圧形成し、さらに、２３
０〜３３０℃で１〜８時間熱処理して後硬化することを
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、ブレー
キライニング、ディスクパッド、クラッチフェーシング
等がある。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。又、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）、機械特性等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５６−１３１８４
６号公報、同５９−１１３０３８号公報、同６０−１４
５３０２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、同６０−９２３３
２号公報、同６２−１９０２３２号公報等）もあるが、
結合剤の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等が開示されている
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。又、摩擦特性を改善す
るために、多孔質化や軽量化が計られガラス短繊維撚り
合たせ紡績ガラス紐や、このガラス紐にアクリル繊維、
スフ、レーヨン、芳香族ポリアミド、フェノール樹脂等
の繊維を混合した混紡績ガラス紐が用いられているが、
高価格であり高温時の摩擦特性に種々の悪影響を与える
等の問題があり、製品化は一部に限られている。

【０００４】本発明は上記した問題を解消し、高温高負
荷の条件下でも安定した摩擦特性を有する摩擦材を提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、（ａ）結合剤
２０〜７０重量部及び（ｂ）摩擦調整剤３０〜８０重量
部（但し（ａ）及び（ｂ）の総量が１００重量部となる
ようにする）並びに（ａ）及び（ｂ）の総量１００重量
部に対して（ｃ）カーボンブラック１５〜５０重量部を
含んでなる摩擦材用組成物を、（ｄ）繊維状物質からな
る基材に混練又は含浸させ、乾燥し、予備成形し、次い
で、熱圧形成し、さらに、２３０〜３３０℃で１〜８時
間熱処理して後硬化することを特徴とする摩擦材の製造
法に関する。

【０００６】（ａ）結合剤としては、特に制限はなく、
公知のものを使用することができ、例えば、フェノール
樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、ポリア
ミドイミド前駆体樹脂、ポリイミド前駆体樹脂等の熱硬
化性樹脂、天然ゴム、クロロプレンゴム、スチレンブタ
ジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、アクリ
ルゴム等のゴムなどが挙げられる。これらのうち、フェ
ノール樹脂及びメラミン樹脂が特性のバランスの点から
好ましく、中でもレゾール型フェノール樹脂及びメチル
化メラミン樹脂がより好ましい。又、耐熱性向上の点か
ら、ゴムが好ましい。ゴムを用いる場合は、必要に応じ
て硫黄等のゴムの架橋剤を用いてもよい。

【０００７】（ｂ）摩擦調整剤としては、特に制限はな
く、公知のものを使用することができるが、例えば、炭
酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、珪酸
カルシウム短繊維、クレー、タルク、黒鉛、アルミナ、
マイカ、螢石、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、硫化鉛、硫化鉄、硫化亜
鉛、硫化モリブデン、三酸化アンチモン等の無機物の粉
末、鉄、鉛、銅等の金属の粉末、カシューダスト、メラ
ミン樹脂などの熱硬化性樹脂の硬化物の粉末などの有機
物の粉末等を挙げることができる。これらは単独で又は
２種以上を組み合わせて使用される。

【０００８】（ｃ）カーボンブラックとしては、特に制
限なく公知のものを使用することができる。

【０００９】上記（ａ）成分は２０〜７０重量部の範囲
で、（ｂ）成分は３０〜８０重量部の範囲で（但し、
（ａ）及び（ｂ）の総量が１００重量部となるようにす
る）使用される。また、（ｃ）成分は、（ａ）及び
（ｂ）成分の総量１００重量部に対して１５〜５０重量
部（好ましくは２０〜４５重量部、より好ましくは３５
〜４５重量部）の範囲で使用することが必要である。

【００１０】（ａ）成分の量が少なすぎると機械強度が
劣り、多すぎると摩擦係数と摩耗量のバランスがとれな
い。（ｂ）成分の量が少なすぎると摩擦係数が不安定と
なり、摩耗量が増大し、多すぎると摩擦係数と摩耗量の
バランスがとれない。（ｃ）成分の量が少なすぎると耐
熱性が低下し、高温時の摩擦特性が劣り、多すぎると摩
擦係数が不安定となり、摩耗量が増大する。

【００１１】本発明の摩擦材用樹脂組成物には、上記
（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の他に、必要に応じて使用さ
れる他の成分として、水、メチルエチルケトン、トルエ
ン等の有機溶剤、メチルセルロース、カルボキシメチル
セルロース、エチルセルロース、カルボキシエチルセル
ロース、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコー
ル、スチレン−マレイン酸共重合ポリマー等の分散剤、
エチレングリコール、プロピレングリコール、フタル酸
ジメチル等の可塑剤、界面活性剤、密着性向上剤等の添
加剤などが挙げられる。摩擦材用組成物は、例えば、次
のようにして製造することができる。（ａ）結合剤、（ｂ）摩擦調整剤、（ｃ）カーボンブラ
ック及び必要に応じて使用される他の成分を高速ミキサ
ー等で良く混合し、スラリー状の摩擦材用組成物を得る
ことができる。

【００１２】摩擦材は、例えば、次のようにして得るこ
とができる。摩擦材用組成物を、（ｄ）繊維状物質から
なる基材に混練又は含浸し、（ｄ）繊維状物質からなる
基材と摩擦材用組成物との混練物又は（ｄ）繊維状物質
からなる基材に摩擦材用組成物を均一に含浸塗工し付着
させた塗工紐を得、この混練物又は塗工紐を乾燥させ溶
媒を除去し予備成形する。次いで金型等に入れて熱圧成
形（１４０〜１８０℃、５０〜１５０kgf/cm²、５〜３
０分）を行い成形品を得、この成形品を２３０〜３３０
℃で１〜８時間熱処理して後硬化させ摩擦材を得る。熱
処理の温度と時間がこの範囲外であると、生産性、作業
性、摩擦特性（特に高温時）、機械強度が劣る。

【００１３】上記した（ｅ）繊維状物質からなる基材と
しては、特に制限なく公知のものを使用することができ
るが、例えば、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
などを挙げることができ、加工の容易なこと、安価なこ
と等からガラス繊維が好ましい。繊維状物質からなる基
材の形態としては、チョップ、フィラメント、ロービン
グ、撚糸、ヤーン、マット、フェルト等の不織布、抄造
シート、織布等があるが制限はない。

【００１４】（ｅ）繊維状物質からなる基材は、最終的
に得られる摩擦材における重量比率の、繊維状物質から
なる基材／摩擦材用組成物（固形分）が、３０／７０〜
７０／３０の範囲となるような量で使用されることが好
ましい。繊維状物質からなる基材の量が少なすぎると摩
擦材の機械強度が低下する傾向があり、多すぎると摩擦
特性が不安定になり摩耗が増大すると共に摩擦の経日熱
変化により機械強度が低下する傾向がある。なお、前記
した重量比率の、繊維状物質からなる基材／摩擦材用組
成物（固形分）において、摩擦材用組成物（固形分）の
重量は、最終的に得られる摩擦材の単位当りの重量Ａを
測定し、これから単位当りの繊維状物質からなる基材の
重量Ｂを差し引いた値Ａ−Ｂとして確認することができ
る。この重量比率の微調整は、摩擦材用組成物の固形分
濃度を増減すること、含浸塗工速度を増減すること等に
より容易に行うことができる。

【００１５】

【実施例】次に本発明を実施例によって説明する。硫酸
バリウム（堺化学製、Ｂ・Ｃ）、タルク（和光純薬工業
製、化学用）、炭酸カルシウム（竹原化学製、商品名サ
ンライトＳＬ−１５００）、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）４０重量部
を混合した無機物粉末及び銅粉（和光純薬工業製、化学
用銅箔粉、平均で厚さ２μｍ、短径５０μｍ、長径７０
μｍ）からなる摩擦調整剤とカーボンブラック（三菱化
成♯４４カーボンブラック）とを表１に示す割合で混合
して混合物を得た。また、ＮＢＲ（日本ゼオン製、Ｎｉ
ｐｏｏｌ１０４１）１５重量部をメチルエチルケトン
（ＭＥＫ）８５重量部に溶解して固形分１５重量％の結
合剤たるゴムの溶液を得た。また、フェノール樹脂（大
日本インキ化学工業製、ＴＤ−２０４０Ｃ、固形分１０
０％）１５重量部をメチルエチルケトン（ＭＥＫ）８５
重量部に溶解して固形分１５重量％の結合剤たる熱硬化
性樹脂の溶液を得た。表１に示す割合で摩擦調整剤とカ
ーボンブラックとの混合物に結合剤の溶液を加えて混練
しスラリー状の摩擦材用組成物とした。

【００１６】

【表１】

【００１７】また、チョップ状のガラス繊維（富士ファ
イバーグラス製、ＵＰＧ・ＩＺＡ５０８、長さ約３０m
m）をミキサーでほぐした（開繊した）ものを繊維状物
質からなる基材とした。

【００１８】実施例１〜２上記摩擦材用組成物（固形分）１００重量部に上記繊維
状物質からなる基材を６７重量部加えてニーダーで混練
し混練物を得、この混練物を６０℃で２時間乾燥しＭＥ
Ｋを除去して予備成形し、次いでこれを金型に充填し、
１６０℃で１５分、圧力１００kgf/cm²で成形し５mm厚
さ×５０mm角の成形体を得た。その後、２３０℃で１時
間、２６０℃で４時間の順に後硬化を行い、両面をサン
ダーで研磨し、摩擦材を得た。

【００１９】比較例１〜２表１の配合に従い、材料を配合、混合し、他は実施例１
〜２と同様にして、摩擦材を得た。

【００２０】実施例１〜２及び比較例１〜２で得られた
摩擦材を２５mm角に切断して摩擦特性評価用試験片とし
た。この試験片をＪＩＳＤ４４１１に定める低速度摩
擦試験機に取り付け、押し付け圧力５kgf/cm²で運転
し、１５０℃、２５０℃及び３５０℃における摩擦係数
及び摩耗率（cm³/kgf−ｍ）を測定した。この結果を表
２に示した。

【００２１】

【表２】

【００２２】表２から、比較例１〜２は、各温度での摩
擦係数の変動が大きく、高温の摩耗率も高く摩擦特性に
劣る。これに対し、実施例１〜２は、安定した摩擦係数
と、摩耗率が小さく優れた摩擦特性を有する。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、高温時の摩擦特性が良
好な摩擦材が得られる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）結合剤２０〜７０重量部及び
（ｂ）摩擦調整剤３０〜８０重量部（但し（ａ）及び
（ｂ）の総量が１００重量部となるようにする）並びに
（ａ）及び（ｂ）の総量１００重量部に対して（ｃ）カ
ーボンブラック１５〜５０重量部を含んでなる摩擦材用
組成物を、（ｄ）繊維状物質からなる基材に混練又は含
浸させ、乾燥し、予備成形し、次いで、熱圧形成し、さ
らに、２３０〜３３０℃で１〜８時間熱処理して後硬化
することを特徴とする摩擦材の製造法。