JPH073041A

JPH073041A - 摩擦材の製造法

Info

Publication number: JPH073041A
Application number: JP14873193A
Authority: JP
Inventors: Toichi Sakata; 淘一坂田
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1993-06-21
Filing date: 1993-06-21
Publication date: 1995-01-06

Abstract

(57)【要約】【目的】短繊維ガラスを用いたモールド摩擦材におい
て、バースト強度と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】摩擦調整剤及び結合剤を含んでなる摩擦材用
組成物と短繊維の繊維状物質からなる基材とを混合、混
練して混練物とし、次いで、この混練物を押出成形機を
用いて混練押出し、紐状の予備成形品を作製し、これを
配列させて成形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、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、アスベスト公害から非アスベスト
系摩擦材が望まれている。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
特性等の向上が望まれている。また、最近は使用条件が
苛酷になり高温時の高速回転強度やクラッチ切れ等に影
響する軽量化も要求されるようになってきている。現
在、アスベスト代替材としてガラス繊維、炭素繊維、芳
香族アミド繊維、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
アスベスト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生じ、上記した要
求される性能を満足しない。

【０００３】アスベスト代替材を使用し前記した要求さ
れる摩擦材を得るため、摩擦材を高温処理したもの（例
えば特開昭５６−１３１８４６号公報、５９−１１３０
３８号公報、６０−１４５３０２号公報等）、特殊摩擦
調整を添加したもの（例えば特開昭６０−９６６２５号
公報、６０−９２３３２号公報、６２−１９０２３２号
公報等）さらに基材にアラミド繊維や結合剤にポリイミ
ド等が開示されているが、製造技術、コスト等に問題が
ある。また、摩擦特性を向上するために摩擦基材、摩擦
調整剤の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、摩擦材の機械強度を保持するため
繊維状物質を加えている。しかし、この方法で繊維状物
質を成形品に均一に分布させることは困難であり、成形
品が不均一となり、機械強度が低下する。摩擦特性と機
械強度を両立させるために、モールド成形品の裏面に種
々の補強材を貼り合わせたもの（例えば、特開平２−１
６３５２９号公報、特開昭６２−２６６２３９号公報、
特開昭６１−４１０２２号公報、特開平１−１４１２４
２号公報等）がある。また、現在、非アスベストクラッ
チフェーシングの主流である塗工紐を用いたセミモール
ド型のもの（例えば特開昭６２−１４１３２８号公報、
特開昭６２−２１５１３号公報、特開昭６２−２６６２
３７号公報）があるが、未だ工業化には無理がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した問
題を解決し、安定した摩擦特性と高い機械強度を有する
摩擦材を生産性、作業性よく製造することのできる摩擦
材の製造法を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、摩擦調整剤及
び結合剤を含んでなる摩擦材用組成物と短繊維の繊維状
物質からなる基材とを混合、混練して混練物とし、次い
で、この混練物を押出成形機を用いて混練押出し、紐状
の予備成形品を作製し、これを配列させて成形すること
を特徴とする摩擦材の製造法に関する。

【０００６】本発明における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、カ
ーボンブラック、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。

【０００７】本発明における結合剤としては、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。また、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（加硫剤）や酸
化亜鉛等の加硫促進剤などを用いることができる。

【０００８】本発明における摩擦材用組成物には、上記
した摩擦調整剤及び結合剤の他に、必要に応じて有機溶
媒、水等の溶媒、分散剤、可塑剤、密着性向上剤、界面
活性剤等の添加剤を用いることができる。

【０００９】本発明における短繊維の繊維状物質からな
る基材としては、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
の有機繊維などで形状的に短繊維（最長１００mm以下）
であるものが挙げられる。ガラス繊維は、加工の容易な
こと、安価なことなどから望ましく、内でも最長５０mm
以下のチョプドストランドが好ましく、最長２５mm以下
のチョプドストランドがより好ましい。ストランドは２
０〜１００本のフィラメント集合体から形成されたもの
が好ましい。ストランドの長さが長すぎると混練物の粘
度を大幅に上昇させ混練効率を低下させると共に、過剰
な剪断力が生じ繊維を切断してしまい好ましくない。

【００１０】摩擦材においては、摩擦材組成物（固形
分）Ａと短繊維の繊維状物質からなる基材Ｂの重量比Ｂ
／Ａが２５／７５〜６０／４０（望ましくは３０／７０
〜５５／４５）となるように、摩擦材組成物と短繊維の
繊維状物質からなる基材とを混合、混練することが好ま
しい。この重量比Ｂ／Ａは、使用した短繊維の繊維状物
質からなる基材の重量ｂと得られた摩擦材の重量ｃから
ｃ−ｂ＝ａとして、ａ（摩擦材中の摩擦材組成物（固形
分）Ａの重量）を求めれば、Ｂ／Ａ＝ｂ／ａとして確認
することができる。Ｂ／Ａが大きすぎても小さすぎても
摩擦特性のバランスがとりにくくなる傾向がある。

【００１１】本発明における押出成形機は、特に制限な
く公知のものを用いることができる。摩擦材を得るに
は、例えば、次のような方法による。摩擦材組成物と短
繊維の繊維状物質からなる基材とを混合、混練して混練
物とし、次いで、この混練物を例えば、、一軸又は二軸
の押出成形機に入れて混練押出し、紐状の予備成形品を
得る。この際、強い剪断力が加わらない様に押出成形機
のスクリューはフルフライト型とすることが好ましい。
次に得られた紐状の予備成形品を円環状に巻き上げる等
して配列させ、次いで、このものを成形金型等に入れて
成形を行い、所定の厚さにスリットしたのち、必要に応
じて揮発分を乾燥させてから金型に入れ熱圧成形を行
い、その後、熱処理して後硬化させ摩擦材を得る。

【００１２】

【実施例】次に本発明を実施例によって説明する。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、電
解銅粉（日本鉱業製、Ｎｏ．５−２−Ｄ、４４μｍ以
下）２重量部、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−１３５
０）２．１重量部の計２８．８重量部を用意した。ま
た、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
なる加硫剤及び加硫促進剤との混合物３．２重量部を用
意し、前記摩擦調整剤と共にＶ型混合機で混合して混合
粉を作成した。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
重量％）１５重量部、アクリロニトリルブタジエンゴム
（ＮＢＲ、日本ゼオン製、Ｎｉｐｐｏｌ１０４１）の１
５重量％ＭＥＫ（メチルエチルケトン）溶液５３重量部
及びＭＥＫ１０重量部を混合溶解し、結合剤の溶液を作
成した。この溶液に前記の混合粉を投入混合してスラリ
ー状の摩擦材用組成物を得た。この摩擦材用組成物（固
形分５０重量％）１１０重量部にガラスチョップドスト
ランド（最長５０mm）２２．５重量部及びガラスチョッ
プドストランド（最長２５mm）２２．５重量部を加えて
小型混練機（ニーダ）で混合、混練し均一化した混練物
を得た。この混練物を加温しＭＥＫを揮発させ（残存揮
発分が１５〜２０重量％となるように）たのち、一軸の
押出機（東洋精機製ラボプラストミル、スクリューはフ
ルフライト型）に投入し、４０℃の温度で混練押出しを
行い直径２０mmの紐状の予備成形品を得た。このものを
外径２００mm、内径１３０mmの金型に環状に巻きなが
ら、６重巻きしたのち７０℃の温度で加熱加圧して厚さ
２０mm、外径２００mm、内径１３０mmの円環状の成形品
を得た。この成形品を３等分にスリットし、７０〜８０
℃で約２時間乾燥を行いＭＥＫを揮発させ（残存揮発分
が３〜５重量％となるように）、次いで金型に充填し、
１００kgf/cm²の圧力で１６０℃で１５分間成形し、厚
さ５mmの成形体を得た。この成形体を両面研磨して厚さ
３．５mmとして１８０℃で１時間、２１０℃で２時間及
び２４０℃で２時間の順で熱処理をして円環状の摩擦材
とした。

【００１３】実施例２アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ、日本ゼオン
製、Ｎｉｐｐｏｌ１０４１）８重量部を固形の状態でニ
ーダで混練しつつ、ＭＥＫ２０重量部を添加し素練りを
し、次いでレゾルフェノール樹脂（大日本インキ化学工
業製、ＴＤ−２０４０Ｃ、固形分１００重量％）１５重
量部を加えて、さらに混練したのち、実施例１で作製し
た混合粉と同じものを同じ量を加えてさらに混練し、次
いでガラスチョップドストランド（最長２５mm）４５重
量部を加えて混練し、粘土状の摩擦材用組成物を得た。
この摩擦材用組成物を押出成形機（実施例１と同様）に
投入し、４０℃で混練押出しを行い、直径２０mmの均質
な密度の紐状成形体を得た。この成形体を実施例１と同
様の方法で成形及び熱処理を行って円環状摩擦材を得
た。

【００１４】比較例１実施例１と同様の混練物を、４０〜６０℃で乾燥して、
外径２００mm、内径１３０mmの金型に円環状に充填し７
０℃の温度で５０kgf/cm²の圧力で予備成形した。次い
で、７０〜８０℃で約２時間乾燥を行いＭＥＫを揮発さ
せ（残存揮発分が３〜５重量％となるように）た。この
ものを金型に充填し、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
体を両面研磨して厚さ３．５mmとしたのち、１８０℃で
１時間、２１０℃で２時間及び２４０℃で２時間の順で
熱処理を行って円環状の摩擦材を得た。

【００１５】比較例２実施例２と同様の混練物を、４０〜６０℃で乾燥したの
ち、再度ニーダに投入して混練、粉砕を行って粉状に
し、このものを外径２００mm、内径１３０mmの金型に充
填し、次いで、比較例１と同様の成形及び熱処理を行っ
て円環状の摩擦材を得た。

【００１６】特性評価（１）バースト強度実施例及び比較例で作製した円環状の摩擦材を２００℃
の雰囲気下、２５００rpm/５分間保持したのち、回転数
を１００回転／秒で上昇させて、破壊時の回転数を求め
た。（２）摩擦特性（摩擦係数と摩耗率）実施例及び比較例で作製した円環状の摩擦材から２５mm
角の試験片を切り出し、ＪＩＳＤ４４１１に準じた低
速度摩擦試験機で１５０℃、２５０℃及び３５０℃の各
温度での摩擦係数と摩耗率を求めた。

【００１７】

【表１】

【００１８】比較例のものはバースト強度が低く、摩擦
係数が安定せず摩耗率も高い値を示している。一方、実
施例のものは、高いバースト強度と摩擦係数も安定して
おり、摩耗率も低い値を示すことから、優れた摩擦材で
あることが分かる。

【００１９】

【発明の効果】本発明の摩擦材の製造法は、生産性、作
業性に優れ、この製造法によって得られる摩擦材は、高
いバースト強度と安定した摩擦特性を有する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｂ２９Ｂ 7/00 9350−4Ｆ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】摩擦調整剤及び結合剤を含んでなる摩擦
材用組成物と短繊維の繊維状物質からなる基材とを混
合、混練して混練物とし、次いで、この混練物を押出成
形機を用いて混練押出し、紐状の予備成形品を作製し、
これを配列させて成形することを特徴とする摩擦材の製
造法。