JPH073249A - 摩擦材用組成物、これを用いた摩擦材及び摩擦材の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水溶媒系混和物の経日安定性を向上させると
共に、高温高負荷の条件下でも安定した摩擦特性を有す
る摩擦材用組成物を提供する。 【構成】 （ａ）摩擦調整剤、（ｂ）結合剤、（ｃ）ア
ルブミン及び（ｄ）水を含む摩擦材用組成物、これを用
いた摩擦材並びに摩擦材の製造法。

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用途に好適な摩擦材用組成物、これ
を用いた摩擦材及び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の用途としては、
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。
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】石綿基材の代替材を使
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５６−１３
１８４６号公報、同５９−１１３０３８号公報、同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、同６０−９
２３３２号公報、同６２−１９０２３２号公報等）もあ
るが、未だ耐熱性と接着性が不充分である。又、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
ものなども提案されているが、基材及び摩擦調整剤を接
着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。

【０００４】結合剤の耐熱性を改善するために、結合剤
として、熱硬化性樹脂にゴム成分を加えたものを用いる
ことが提案されているが、ゴム成分を溶解するには、通
常、有機溶媒としてエステル化合物、含塩素系化合物等
が必要とされる。しかしこれらは、作業環境及び安全衛
生に大きな問題を抱えている。また含塩素系化合物は地
下水汚染、大気汚染等の観点から、使用規制が拡大さ
れ、工業的、技術的にその使用が困難になっている。

【０００５】そこで、有機溶媒の使用を極力減らし水溶
化した系（以下、水系と略す）の検討が始められている
が、水系においては未だ充分な特性を有するものが得ら
れておらず、特に高温高負荷の条件下における摩擦特性
が不安定なこと及び機械強度が低いことが問題であっ
た。

【０００６】本発明は、上記した問題を解消し、高温高
負荷の条件下でも摩擦特性が安定で、機械強度の優れた
摩擦材を得ることのできる摩擦材用組成物、これを用い
た摩擦材及び摩擦材の製造法を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、（ａ）摩擦調
整剤、（ｂ）結合剤、（ｃ）アルブミン及び（ｄ）水を
含む摩擦材用組成物に関する。

【０００８】又、本発明は、前記摩擦材用組成物を
（ｅ）繊維状物質からなる基材に適用した摩擦材に関す
る。

【０００９】又、本発明は、前記摩擦材用組成物を
（ｅ）繊維状物質からなる基材に含浸塗工し、次いで成
形することを特徴とする摩擦材の製造法に関する。

【００１０】以下、本発明を詳しく説明する。 （ａ）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、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
ラミン樹脂等の熱硬化性樹脂の硬化物の粉末の如き有機
物の粉末など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。

【００１１】（ｂ）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
ルゴム等の架橋性ゴムラテックスなどが挙げられる。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、架橋性ゴムラテックスが好まし
い。架橋性ゴムラテックスを用いる場合は、通常その架
橋剤（加硫剤）として硫黄が併用される。

【００１２】（ｃ）アルブミンは、水に易溶で、硫酸ア
ンモニウム半飽和で沈殿せず飽和で沈殿する熱凝固性を
示す蛋白質である。アルブミンは、精製されたものを用
いてもよいが、卵白、血清、乳汁、小麦、大麦、豆、ヒ
マ種子等の中に存在するので、これらを用いることで摩
擦材組成物中にアルブミンを含ませることができる。卵
白が、特性の点から好ましく、中でも鶏卵白が、入手容
易性の点からより好ましい。卵白を用いる際は、泡立て
器で撹拌してよく泡立ててから添加することが、均一に
混合できるので好ましい。

【００１３】（ｄ）水は、溶媒として用いられる。

【００１４】本発明の摩擦材用樹脂組成物には、上記
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）の他に、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（ｆ）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（ｇ）可塑
剤、界面活性剤、密着性向上剤等の添加剤などを用いる
ことができる。

【００１５】以上の各成分の望ましい使用割合は、
（ａ）摩擦調整剤２０〜８０重量部、好ましくは２５〜
６５重量部、（ｂ）結合剤５〜６０重量部、好ましくは
１０〜４０重量部及び（ｆ）分散剤０〜３０重量部、好
ましくは２〜１０重量部及び（ｇ）可塑剤０〜１０重量
部、好ましくは２〜５重量部を（ａ）、（ｂ）、
（ｆ）、（ｇ）及び必要に応じて用いられる他の成分が
総量で１００重量部となる量で使用し、この１００重量
部（固形分総量１００重量部）に対して（ｃ）アルブミ
ンを０．３〜１．５重量部（アルブミンの供給源として
鶏卵白を用いる場合、鶏卵白を２〜２０重量部。これは
鶏卵白が、概ね８８重量％の水分、７．５重量％の卵白
アルブミン、２．５重量％の卵白アルブミン以外の蛋白
質、２重量％の糖質、無機質等から構成されていること
から逆算できる）である。

【００１６】（ａ）が少なすぎると、摩擦係数が小さく
フェードが発生し摩耗も大きくなる傾向があり、多すぎ
ると、摩擦係数の調節が困難となり、摩耗も増大する傾
向がある。（ｂ）が少なすぎると、摩擦材の機械強度が
低下すると共に摩耗も増大する傾向があり、多すぎる
と、摩擦係数が低下し摩耗も増大する傾向がある。
（ｆ）は少なすぎると、分散性向上の効果が得にくく、
多すぎると、摩擦係数の低下を損う傾向がある。（ｇ）
は少なすぎると、可塑性向上の効果が得にくく、多すぎ
ると摩擦係数及び機械強度の低下を損う傾向がある。
（ｃ）は少なすぎると、分散安定性が悪くなる傾向があ
り、多すぎると摩耗が増加する傾向がある。

【００１７】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。（ｂ）結合剤、必要に応じて用
いる（ｆ）分散剤及び必要に応じて用いる（ｇ）可塑剤
を（ｄ）水に添加して高速ミキサー等で良く混合したも
のに（ａ）摩擦調整剤を添加して混合しスラリーとし、
これに（ｄ）アルブミンを加えて良く混合し、必要に応
じてさらに（ｄ）水を加え適当な固形分濃度（２５〜６
０重量％）に調整したスラリー状の摩擦材用組成物を得
ることができる。なお、上記（ｂ）結合剤は分割して添
加することができる。

【００１８】摩擦材は、（ｅ）繊維状物質からなる基材
に上記の摩擦材用組成物を、例えば、含浸塗布し、乾燥
し（１００〜１４０℃、５分〜３０分）、これを熱圧成
形（１４０〜１８０℃、５分〜６０分、５０〜２００kg
f/cm²）して成形品を得、その成形品を熱処理（１８０
〜２２０℃、１〜１６時間）することにより得ることが
できる。含浸塗布の際は、最終的に得られる摩擦材にお
いて（ｅ）繊維状物質からなる基材２０〜６０重量部及
び摩擦材用組成物（固形分）４０〜８０重量部（但し、
両者の総量１００重量部とする）となるように（ｅ）繊
維状物質からなる基材に摩擦材用組成物を含浸すること
が好ましい。

【００１９】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、
最終的に得られる摩擦材における摩擦材用組成物（固形
分）の重量は、最終的に得られる摩擦材の重量Ａを測定
し、これから使用した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
の繊維状物質からなる基材と摩擦材組成物との重量割合
は、摩擦材組成物の固形分濃度を増減すること、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。

【００２０】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、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
どが挙げられる。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。

【００２１】

【実施例】次に実施例によって本発明を詳しく説明す
る。 実施例１ 硫酸バリウム（堺化学製、ＢＣ）１２重量部、タルク
（和光純薬工業製、化学用）１０重量部、炭酸カルシウ
ム（竹原化学製、サンライトＳＬ−１５００）１０重量
部、珪酸カルシウム短繊維（米国ＮＹＣＯ社製、ウォラ
ストナイト）１０重量部、酸化鉄粉（Ｆｅ₂Ｏ₃粉：和光
純薬工業製、化学用、平均粒径５０〜１００μｍ）２重
量部、箔状銅粉（和光純薬工業製、化学用銅箔粉、平均
で厚さ２μｍ、短径５０μｍ、長径７０μｍ）３重量部
及びメチル化メラミン樹脂（日本カーバイド製、Ｓ−２
６０）を１５０℃１時間、１８０℃４時間、次いで２１
０℃２時間の順に加熱して硬化させ、硬化物を４０メッ
シュ（約３５０μｍ）以下に粉砕したもの７重量部をＶ
形混合機で混合して摩擦調整剤とした。

【００２２】一方、摩擦材組成物を下記の方法で得た。
まず分散剤としてのポリビニルアルコール（和光純薬工
業、重合度１５００）を熱水で溶解した固形分１０重量
％の溶液３０重量部に、結合剤としてのレゾール型フェ
ノール樹脂（大日本インキ化学工業製、ＴＤ−２０４０
Ｃ、固形分１００重量％）１５重量部、メチル化メラミ
ン樹脂（日本カーバイド製、Ｓ−２６０、固形分１００
重量％）１０重量部、可塑剤としてのエチレングリコー
ル（和光純薬工業、化学用）２重量部を加え混合しスラ
リー状とした。これに前記した摩擦調整剤を加えて撹拌
混合しながら全体の固形分が５０重量％になるよう水を
５７重量部加えた。ついで、結合剤としてのアクリルニ
トリルブタジエンゴムエマルジョン（日本ゼオン製、Ｎ
ｉｐｐｏｌ１５３７、固形分４５重量％）２９重量部及
び粉末硫黄（和光純薬工業、化学用）３重量部を加えて
さらに撹拌を行い均一なスラリーを得た（固形分総量１
００重量部）。次にアルブミン０．３７５重量部（鶏卵
白を泡立機で泡立てたクリーム状物５重量部）を加え
て、再度撹拌して、経時安定性に優れた摩擦材用組成物
を得た。

【００２３】この摩擦材用組成物を基材としてのガラス
ロービング（富士ファイバーガラス製：ＦＥＲ２３１
０）に、摩擦材組成物を含浸塗布し（乾燥、熱処理を行
い得られた摩擦材において繊維状物質からなる基材／摩
擦材組成物（固形分）の重量比が４０／６０となるよう
に）、乾燥（１１０℃で１５分）したのち熱圧成形（１
６５℃で１５分、１００kgf/cm²）して成形品を得た。
この成形品を熱処理（２４０℃で４時間）して外径２２
５mm、内径１５０mm、厚さ３．５mmの円環状の摩擦材を
得た（見掛密度１．７g/cm³）。

【００２４】実施例２ 実施例１で泡立てた鶏卵白の添加量を１５重量部とした
以外は、実施例１と同様にして摩擦材を得た。

【００２５】比較例１ 鶏卵白の添加を除いた以外は実施例１と同様にして摩擦
材を得た。 比較例２ 鶏卵白添加量を２重量部とした以外は、実施例１と同様
にして摩擦材を得た。

【００２６】特性評価 （１）摩擦材組成物の経日安定性 実施例１〜２及び比較例１〜２で得られた摩擦材組成物
を１００ｍｌのポリビーカーに入れ、密封し２５℃で沈
降性と溶液の経時変化を目視で調べ、結果を表１に示し
た。 （２）摩擦材の摩擦特性（摩擦係数と摩耗率） 実施例１〜２及び比較例１〜２で得られた摩擦材から
２．５ｃｍ角の試験片を切り出し、ＪＩＳ Ｄ４４１１
に準ずる定速度摩擦試験機で、１５０、２５０及び３５
０℃の各温度での摩擦特性を評価し、結果を表１に示し
た。 （３）バースト強度 実施例１〜２及び比較例１〜２で得られた摩擦材を回転
破壊強度試験機に取り付け、雰囲気温度２００℃で５分
間２５００ｒｐｍ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
強度とし、結果を表１に示した。

【００２７】

【表１】

【００２８】実施例１〜２の鶏卵白由来のアルブミンを
含有する摩擦材組成物の経日安定性は良好であり、又、
これを用いた摩擦材のバースト強度は優れたものであ
る。一方、比較例１〜２のアルブミンを含有しない摩擦
材組成物は経日安定性が劣り、これを用いた摩擦材のバ
ースト強度も劣るものである。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、水溶媒系の摩擦材混合
物の経日安定性が良好でかつ摩擦特性及び機械強度（バ
ースト強度）が優れた摩擦材が得られる。

フロントページの続き (72)発明者 安田 雅昭 茨城県日立市東町四丁目13番１号 日立化 成工業株式会社茨城研究所内 (72)発明者 ▲くわ▼島 秀次 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 (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）摩擦調整剤、（ｂ）結合剤、
   （ｃ）アルブミン及び（ｄ）水を含む摩擦材用組成物。
2. 【請求項２】 （ａ）摩擦調整剤及び（ｂ）結合剤が
   （ｄ）水に分散した請求項１の摩擦材用組成物。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の摩擦材用組成物を
   （ｅ）繊維状物質からなる基材に適用した摩擦材。
4. 【請求項４】 請求項１又は２記載の摩擦材用組成物を
   （ｅ）繊維状物質からなる基材に含浸塗工し、次いで成
   形することを特徴とする摩擦材の製造法。