JPH0762114A

JPH0762114A - 摩擦材の製造法

Info

Publication number: JPH0762114A
Application number: JP21575993A
Authority: JP
Inventors: Toichi Sakata; 淘一坂田; Yoshihiro Miya; 好宏宮; Akitsugu Tashiro; 了嗣田代; Masaaki Yasuda; 雅昭安田; 秀次 ▲くわ▼島; Hideji Kuwashima
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1993-08-31
Filing date: 1993-08-31
Publication date: 1995-03-07

Abstract

(57)【要約】【目的】製造時の安全性と環境の改善が可能で、かつ
乾燥性が向上し生産性が向上し生産性が高く、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】結合剤、分散剤、増粘剤、可撓化剤及び界面
活性剤を含む水溶液に摩擦調整剤を分散させた混和物を
繊維状物質の基材に塗工し、次いで該混和物を硼酸水溶
液で固定化した後、成形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、自動車などの動力伝
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。また、近年地球環境、作業環境、製造時の安全性等
から有機溶媒の使用が見直されて来ている。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、セラミツク繊維、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。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の材料はアスベストに比べて高弾性で硬く、耐熱性が低
いために種々の摩擦調整剤を加えて改善を図っている
が、摩擦調整剤を基材に均一に付着させるために、一般
にゴムと樹脂との組成物を有機溶媒に溶解した溶液に摩
擦調整剤を分散させた混和物が用いられている。そして
有機溶媒として、近年は製造作業時の燃焼爆発を防止す
るためにハロゲン系のものが多く使用されている。しか
し、この溶媒はオゾン層の破壊や地下水汚染等から規制
が施かれ、その使用が制限又は禁止されるようになり、
代替材料が要求されている。これに対処するために水の
使用が考えられるが、水だけでは混和物を均一に基材に
付着させることは難しく、摩擦調整剤や結合剤の偏りが
生じたり、使用材料に制限を受けることなどから、高性
能の摩擦材を得ることが難しいという問題がある。

【０００４】アスベスト代替材を使用し、製造時に有機
溶媒を用いない摩擦材の製造法としては、基材の繊維状
物質が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６１−６３７９７号公報、
特開平３−２１０３３８号公報等）。この方法は繊維状
物質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、機械強度の低下や品質のバラツキが
生じ易い。

【０００５】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）等があるが、
前記した問題を解決するまでには至らない。また有機溶
媒に代えて水を溶媒とするため、高温で長時間の乾燥が
必要となり、工業化において不利であると共に使用して
いる熱硬化性樹脂の反応も進行し、成形時における樹脂
の流動性にも悪影響を与える等の問題がある。

【０００６】本発明は上記した問題を解消し、製造時の
安全性と環境の改善が可能で、かつ乾燥性が向上し生産
性が高く、安定した摩擦特性を有する摩擦材の製造法を
提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は結合剤、分散
剤、可撓化剤及び界面活性剤を含む水溶液に摩擦調整剤
を分散させた混和物を繊維状物質の基材に塗工し、次い
で該混和物を硼酸水溶液で固化した後成形する摩擦材の
製造法に関する。

【０００８】本発明において、分散剤としては、増粘効
果を有するポリビニルアルコールを用いることが好まし
い。なおポリビニルアルコールは、重合度が４００〜２
０００の範囲のものを用いることが好ましい。またポリ
ビニルアルコールと併用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、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、
ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルエチルエーテル
等がある。分散材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％以下含有させることが好まし
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。

【０００９】繊維状物質の基材としては、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の一種以上が用いら
れ、特に制限はないが加工が容易であり、また、安価な
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。繊維の形態としてはチョップドフィラメント、ロ
ービング、シート、マット等特に制限はない。ガラス繊
維を用いる場合、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％とする
ことが好ましく、３０〜５５重量％とすればさらに好ま
しい。

【００１０】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用いられる。摩擦調整剤の量は
前記した繊維状物質の量に左右されるが、好ましい量は
摩擦材に対して１０〜４０重量％である。

【００１１】結合剤としては、熱硬化性樹脂組成物及び
ゴムラテックスが用いられる。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用いられる。この中では
フェノール樹脂、メチル化メラミン樹脂が好ましい。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擦率の調整の点で摩擦材に対して１
０〜５０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。ゴムラテ
ツクスのゴムとしては天然ゴム、クロロプレンゴム、ニ
トリルブタジエンゴム、アクリルゴム、スチレンブタジ
エンゴムなどがある。ゴムラテックスの量としては、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。

【００１２】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
撓化剤の量は分散剤の種類にもよるが、分散剤に対して
８０〜２０重量％が好ましい。

【００１３】界面活性剤は摩擦調整剤の分散効果及び分
散剤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フェニルエーテル系である。
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。

【００１４】混和物の塗工方法としては、特に制限はな
いが浸漬含浸しながらしごきを加えて行うことが好まし
い。また硼酸水溶液で混和物を固定化する方法について
も特に制限はないが、混和物を塗工した塗工物を硼酸水
溶液中に浸漬することが好ましい。硼酸水溶液の濃度
は、浸漬時間に関係するので短時間で固定化するには、
高濃度のものを用いることが好ましく、飽和水溶液を用
いればさらに好ましい。さらに溶媒の水を除去する方法
も特に制限はなく、混和物中の樹脂分が硬化しないよう
に注意する。特に高温で乾燥する場合は、被乾燥物の温
度が上昇しないように送風量を多くすることが好まし
い。

【００１５】摩擦材を得るには例えば次のような方法に
よる。分散剤の水溶液に熱硬化性樹脂の粉末、可撓化剤
及び界面活性剤を加え、よく撹拌して分散、溶解する。
次いで摩擦調整剤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を加えて撹拌混合
して混和物を得る。得られた混和物をガラスロービング
等の繊維状物質の基材に均一に塗工して塗工物とし、次
いで塗工物を硼酸水溶液中に浸漬して混和物を固定化
し、更に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状物質の基材と混和物
との比率は重量で繊維状物質の基材／混和物（固形分）
が３０／７０〜６０／４０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
と共に摩擦の経日熱変化により強度が低下する。

【００１７】

【実施例】次に本発明の実施例を説明する。以下の実施
例及び比較例には次の材料を使用した。繊維状物質の基
材は、ガラスロービング（富士ファイバーグラス製、Ｆ
ＥＲ２３１０、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（三菱化成製、♯４４）６重量％、黒鉛（英国ＡＢＲ
ＡＭＷＥＬＬ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Ｎ
ＹＣＯ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（カシュー製、ＷＤ−１３
５０）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。

【００１８】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
を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％）及び比較例３で用いるゴム溶液
はＮＢＲ固形ゴム（日本ゼオン製、Ｎｉｐｐｏｌ１０４
１）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。

【００１９】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及びＭＥ
Ｋとして和光純薬工業製の試薬一級品を用いた。

【００２０】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。即ち実施例と
比較例１及び２の場合は、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。次いで摩擦調整剤を加えて撹拌し、均一に分散させ
た。比較例３の場合は、熱硬化性樹脂組成物に摩擦調整
剤を加えて撹拌し、均一に分散させた。その後撹拌をプ
ロペラ撹拌に替え、実施例と比較例１及び２のものには
ゴムラテックス並びに比較例３のものにはゴム溶液を加
えて撹拌し、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。

【００２１】次に上記で得た混和物に表２に示す量のガ
ラスロービングを浸漬含浸して所定量の混和物を付着さ
せ、比較例のものは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、実施例
のものは混和物を付着させた後、ただちに硼酸飽和水溶
液中に浸漬し、その後上記と同様に熱風送風乾燥機で表
２に示す条件で乾燥して付着している混和物を固定化し
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、４．９×１０⁶Ｐａ（５０kgf/cm²）の圧力
で熱圧成形し、次いで２０５℃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。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【表２】

【００２４】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。

【００２５】また各実施例及び各比較例で得られた円環
状の摩擦材の両面を研磨し、厚さを３．５mmとしたとき
の外観を目視で観察すると共に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３５０℃における摩
耗率（cm³/kgf・m×１０^-7）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２５００min^-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。

【００２６】

【表３】

【００２７】表３から明らかなように、硼酸水溶液で混
和物を固定化することにより、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、機械強度
及び摩耗が比較例の摩擦材に比較して優れていることが
わかる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、高温で長時間の乾燥を
必要とせず、摩擦材製造時の作業環境及び安全性が改善
される。また得られる摩擦材はバースト強度が大きく、
摩擦率が小さく安定した摩擦特性を有する摩擦材であ
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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】結合剤、分散剤、可撓化剤及び界面活性
剤を含む水溶液に摩擦調整剤を分散させた混和物を繊維
状物質の基材に塗工し、次いで該混和物を硼酸水溶液で
固定化した後成形することを特徴とする摩擦材の製造
法。
【請求項２】分散剤がポリビニルアルコールである請
求項１記載の摩擦材の製造法。