JPH073247A - 摩擦材用混和物及びそれを用いた摩擦材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 強度と摩擦特性のバランスのとれる摩擦材用
混和物及びそれを用いた摩擦材を提供する。 【構成】 摩擦調整剤、結合剤及び銅化合物を含む摩擦
材用混和物及び該摩擦材用混和物を繊維基材に含浸し、
結合剤を硬化させた摩擦材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

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

【０００２】

【従来の技術】自動車や産業用に用いられる摩擦材とし
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。現在、アスベスト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の繊維基材を使用
した摩擦材が開発され、一部で使用されている。そして
これらの繊維基材に摩擦調整剤、結合剤等を加えて摩擦
材の強度と摩擦特性のバランスをとることが試みられて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の各種材料の種類、配合量を検討しても摩擦材の強度と
摩擦特性のバランスを最適に保持するのは困難である。
例えば繊維基材としてファイバー状のものを用いた抄造
法又はモールド法によるものがある（特開昭６１−６３
７９７号公報、特開平３−２１０３３８号公報等）。こ
の方法は短かく切断した繊維基材と混和物とを混合して
製造する方法（一種のモールド法）であるため、機械強
度の低下が生じ易い。その他、水溶媒を用いた摩擦材の
製造法としては、摩擦調整剤を繊維基材に付着し易いよ
うに表面処理したもの（特開平３−６１７３２号公報）
などがあるが、前記した問題を解決するまでには至らな
い。

【０００４】すなわち高速回転時の破壊強度又は高負荷
時の破壊強度を高めようとするには結合剤の量を増加す
れば良いが、結合剤の量を増加すると高温時に摩擦係数
が低下する欠点が生じる。これを防止するには結合剤の
量を減少させる方法、空隙率を高める方法、充てん剤の
量を増加させる方法などがあるが、いずれの方法におい
ても破壊強度が低下し易くバランスをとることが困難で
ある。

【０００５】本発明はこれら欠点のない、強度と摩擦特
性のバランスのとれる摩擦材用混和物及びそれを用いた
摩擦材を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、摩擦調整剤、
結合剤及び銅化合物を含む摩擦材用混和物及び該摩擦材
用混和物を繊維基材に含浸し、結合剤を硬化させた摩擦
材に関する。

【０００７】本発明において繊維基材としては、ガラス
繊維、炭素繊維、セラミックス繊維等の無機質の繊維及
び芳香族ポリアミド樹脂繊維、フェノール樹脂繊維、ポ
リアクリロニトリル繊維等の有機質の繊維であり、これ
らの繊維の一種以上又はこれらと金属線とが組み合わさ
れて用いられ、特に制限はないが加工が容易であり、ま
た安価であることからガラス繊維を主としたものを用い
ることが好ましい。なお繊維基材とは直径が数μｍ〜数
十μｍのフィラメントが集束剤で集束されたストランド
が数十本まとめられたもの又はフィラメントが撚り合わ
されたものをさす。

【０００８】ガラス繊維を主たる基材として用いる場
合、その量は摩擦特性のバランス及び制御の容易さの点
で摩擦材に対して２５〜６０重量％含有させるのが好ま
しい。

【０００９】本発明になる摩擦材用混和物は、摩擦調整
剤及び結合剤を含む組成物である。摩擦調整剤として
は、公知の炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化亜
鉛、硫酸バリウム、クレー、タルク、カーボンブラッ
ク、黒鉛、アルミナ、マイカ、螢石、ジルコニア、ヘマ
タイト、シリカ、硫化アンチモン、硫化鉄、硫化モリブ
デン、硫黄等の無機物の粉末、鉄、鉛、銅等の金属の粉
末、カシューダスト、ゴムダスト、各種樹脂硬化物の粉
末等の有機物の粉末、珪酸カルシウム短繊維などが使用
される。摩擦調整剤の量は摩擦係数の安定性及び摩擦係
数と摩耗量とのバランスの点で得られる摩擦材に対して
２０〜６０重量％とするのが好ましく、２０〜４０重量
％含有することがさらに好ましい。

【００１０】結合剤としては熱硬化性樹脂組成物、ゴム
ラテックス及び／又はゴム溶液が用いられる。熱硬化性
樹脂組成物としてはフェノール樹脂、メチル化メラミン
樹脂、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、エポキシ樹脂等の組成物があげら
れる。この中ではフェノール樹脂組成物、メチル化メラ
ミン樹脂組成物が好ましい。熱硬化性樹脂組成物の量は
繊維状物質の基材と摩擦調整剤との結合力及び摩擦係数
と摩耗率の調整の点で摩擦材に対して１０〜５０重量％
とすることが好ましい。ゴムラテックスとしては架橋性
ゴムラテックスが用いられる。ラテックスのゴムとして
はニトリルブタジエンゴム、アクリルゴム、天然ゴム、
クロロプレンゴム等がある。ゴム溶液はＮＢＲ等の固形
ゴムを有機溶剤に溶かしたものである。ゴムラテックス
又はゴム溶液の量としては、固形分で得られる摩擦材に
対して５〜２０重量％とすることが好ましい。

【００１１】銅化合物としては、酸化第一銅、酸化第二
銅、水酸化銅、炭酸銅又は炭酸銅の水和物、ヨウ化銅、
硫酸第一銅、硫酸第二銅、硫化第一銅、硫化第二銅等の
一種以上が用いられる。銅化合物の添加量は摩擦材に対
して０．１〜１０重量％の範囲が好ましい。またその添
加方法は粒径が数μｍ乃至数十μｍの粉末として添加す
ることが好ましい。

【００１２】本発明の摩擦材は、上記した材料の外に必
要に応じ分散剤、可撓化剤及び界面活性剤が併用され
る。特に有機溶媒を使用せず、水系溶媒で混和物（繊維
基材を除いた摩擦材成分）を作製しこれを繊維基材に含
浸させて塗工紐を作製する場合にはこれらをうまく活用
することが望ましい。この場合、分散剤には主として水
溶性高分子樹脂が用いられる。この樹脂としては、一般
に増粘効果を有するメチルセルロース、カルボキシメチ
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、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルエチル
エーテル等が用いられる。分散剤の量は摩擦係数及び機
械強度の点で摩擦材に対して１０重量％以下含有させる
のが好ましく、混和物の固形分に対して２０重量％以下
とするのが好ましい。より好ましくは混和物の固形分に
対して１０重量％以下である。

【００１３】可撓化剤としては水溶性高分子樹脂に相溶
し、摩擦特性に影響しない物質が好ましい。例えばグリ
コール類が好適である。可撓化剤は混和物が塗工された
プリプレグの成形加工性を容易にするためのものであ
り、成形、後硬化時には飛散して実機の摩擦材中には極
力存在しないようにするのが好ましい。好ましい材料と
してはエチレングリコール、プロピレングリコール、ジ
エチレングリコール等の低級グリコールが好ましい。可
撓化剤の量は分散材の種類にもよるが、分散剤に対して
８０〜２０重量％が好ましい。

【００１４】界面活性剤は摩擦調整剤の分散効果及び分
散材の安定性を増強するために用いられ、特に制限はな
いが、効果的な界面活性剤としてはアニオン系かノニオ
ン系が好ましく用いられる。より好ましくはノニオン系
のポリエチレングリコールである。界面活性剤の量は通
常は混和物の固形分に対して１〜２重量％が好ましい。

【００１５】摩擦材を得るには例えば次のような方法に
よる。結合剤である熱硬化性樹脂の粉末を水又は有機溶
剤に分散、溶解する。このときに必要に応じて分散剤、
可撓化剤又は界面活性剤が加えられる。次いで摩擦調整
剤及び銅化合物を添加して均一な分散液を作製し、更に
ゴムラテックスと固形分調整用の水又はゴム溶液を加え
て撹拌混合して混和物を得る。結合剤としては熱硬化性
樹脂組成物、ゴムラテックス及びゴム溶液の全てを用い
る必要はなく、いずれか一つを用いればよい。上記の混
和物をガラスロービング等の繊維基材に均一に塗工して
塗工物とし、この塗工物の揮発分を乾燥等により除去し
た後、環状に巻き上げて予備成形品を得る。得られた環
状体を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を行って樹脂を硬化させる。

【００１６】塗工物における繊維基材と混和物との比率
は重量で繊維基材／混和物（固形分）で３０／７０〜６
０／４０が好ましい。混和物の付着量が多すぎると摩擦
材の機械強度が低下する。一方、付着量が少ないと摩擦
特性が不安定になり、摩耗が増大すると共に摩擦の径日
熱変化により強度が低下する。混和物の塗工方法として
は、特に制限はないが浸漬含浸によるのが好ましい。ま
た、溶媒の水又は有機溶媒を除去する方法は特に制限は
なく、混和物中の樹脂分が硬化しないように注意する。

【００１７】

【作用】摩擦材に求められる特性は、摩擦性能、破壊強
度及び耐摩耗性に優れることである。これらの性質のう
ち、破壊強度を向上させれば耐摩耗性も向上するが、摩
擦性能特に、高温時の摩擦係数が低下し易くなる。とこ
ろが銅化合物を摩擦材中に添加含有せしめることによ
り、高温で結合剤又は有機質を含む摩擦調整剤が分解し
て生成するタール状物質の酸化脱水素反応を促進し、タ
ール状物質をすみやかに炭化物に変化せしめる。これに
より高温時の摩擦係数の低下が防止できる。

【００１８】

【実施例】次に本発明の実施例を説明する。実施例及び
比較例には次の材料を使用した。繊維基材はガラスロー
ビング（富士ファイバーグラス製、ＦＥＲ２３１０、
２．３ｇ／ｍ）を用いた。摩擦調整剤は酸化亜鉛（和光
純薬工業製、化学用）２重量％、硫酸バリウム（堺化学
製、ＢＣ）４０重量％、カーボンブラック（三菱カーボ
ン製、＃４４）６重量％、黒鉛（英国ＡＢＲＡＭＷＥＬ
Ｌ製）３重量％、シリカ粉（龍森製、クリスタライト）
１０重量％、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）２０重量％、カシュー変
性フリクションダスト（カシュー株製、ＷＤ−１３５
０）１４重量％及び微粉硫黄（細井化学製）５重量％を
Ｖ型ブレンダーで均一に混合したものを使用した。

【００１９】熱硬化性樹脂組成物は、ノボラックフェノ
ール樹脂（日立化成工業製、ＨＤ−４９１、ヘキサミン
７重量％含有）５０重量％及びメチル化メラミン樹脂
（日本カーバイド製、Ｓ−２６０）５０重量％をＶ型ブ
レンダーで混合して均一にしたものを使用した。ゴムラ
テックスはＮＢＲラテックス（日本ゼオン製、ＬＸ５１
３、固形分４５重量％）及びゴム溶液はＮＢＲ固形ゴム
（日本ゼオン製、Ｎｉｐｐｏｌ１０４１）をＭＥＫ（メ
チルエチルケトン）及びトリクレン（トリクロロエチレ
ン）のそれぞれの溶媒で、１５重量％の溶液に調整し
た。銅化合物は、酸化第一銅、硫化第二銅及び炭酸銅水
和物（いずれも和光純薬工業製、試薬）を用いた。

【００２０】分散剤は、ポリビニルアルコール（和光純
薬工業製、重合度１５００）の１０重量％水溶液を用い
た。可撓化剤はエチレングリコール（和光純薬工業製、
化学用）を用いた。界面活性剤は、ポリエチレングリコ
ールノニルフェノール（花王化学製、エマルゲン９１
０）を用いた。溶媒は、水としてイオン交換水、ＭＥＫ
として和光純薬工業製の試薬一級品を用いた。

【００２１】上記した材料を表１に示す配合割合に従っ
て次の順序で混合し、混和物を作製した。即ち実施例１
〜４及び比較例１のものは、分散剤のポリビニルアルコ
ール水溶液に熱硬化性樹脂組成物、可撓化剤及び界面活
性剤を添加し、高速ミキサーで撹拌混合し、均一な溶液
とした。次いで実施例１〜４のものは摩擦調整剤と銅化
合物を添加し、比較例１のものは摩擦調整剤を添加して
それぞれ撹拌し、均一に分散させた。一方実施例５のも
のは、熱硬化性樹脂組成物に摩擦調整剤と銅化合物を添
加し、比較例２のものは熱硬化性樹脂組成物に摩擦調整
剤を添加してそれぞれ撹拌し、均一に分散させた。その
後撹拌をプロペラ撹拌に替え、ゴムラテックス又はゴム
溶液を加えて撹拌しながら、固形分調整用の溶媒を固形
分５０重量％となるように加えて所定配合の混和物を得
た。

【００２２】次に上記で得た混和物に表２に示す量のガ
ラスロービング（繊維基材）を浸漬含浸して所定量の混
和物を付着させ、そのまま熱風送風乾燥機で表２に示す
条件で乾燥して混和物の付着した塗工紐を得た。この塗
工紐をスキャッタ巻き機にかけて、外径が２００mm及び
内径が１３０mmの円環状の予備成形品を得た。この予備
成形品を金型に入れ、１６０℃で１０分間、４．９×１
０⁶Pa（５０kgf/cm²）の圧力で熱圧成形し、次いで２０
５℃で４時間の熱処理をして樹脂を硬化させた後、両面
を研磨して厚さ３．５mmの摩擦材を得た。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】各実施例及び各比較例で得られた塗工紐を
１７０℃の乾燥機で３０分間乾燥し、揮発分を求めて乾
燥性を評価すると共に塗工紐の外観を目視で観察した。
さらに各実施例及び各比較例で得られた塗工紐約１ｍを
縦に裂き表面部と内部の混和物の分布を目視で調べ評価
した。

【００２６】また各実施例及び各比較例で得られた円環
状の摩擦材から一部を切り出して試験片を作り、ＪＩＳ
−Ｄ４４１１に定める定速度摩耗試験機に取り付けて運
転し、押し付け圧力４．９×１０⁵Pa（５kgf/cm²）で３
５０℃における摩耗率（cm³/kgf・m×１０^-7）及び摩擦
係数を測定した。さらに円環状の摩擦材を回転破壊強度
試験機に取り付け、雰囲気温度２００℃で５分間２５０
０min^-1（rpm）で回転し、次いで毎秒１００回転の速さ
で回転数を上昇し、破壊時の回転数を調べてバースト強
度を求めた。これらの結果をまとめて表３に示す。

【００２７】

【表３】

【００２８】表３から明らかなように、本発明の実施例
になる摩擦材は、乾燥性及び乾燥後の外観が良好であ
り、また塗工紐内の混和物も均一に分布されており、こ
れによって成形品の外観が良好で、バースト強度及び摩
耗率が良好で、かつ摩擦係数の低下が少なく優れている
ことが示される。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば得られる摩擦材は、強度
と摩擦特性のバランスを最適に保持することができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 摩擦調整剤、結合剤及び銅化合物を含む
   摩擦材用混和物。
2. 【請求項２】 請求項１記載の摩擦材用混和物を繊維基
   材に含浸し、結合剤を硬化させた摩擦材。