JPH0762329A

JPH0762329A - 摩擦材用混和物及びそれを用いた摩擦材

Info

Publication number: JPH0762329A
Application number: JP20927393A
Authority: JP
Inventors: Toichi Sakata; 淘一坂田; Akitsugu Tashiro; 了嗣田代; Yoshihiro Miya; 好宏宮; 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: 1993-08-24
Filing date: 1993-08-24
Publication date: 1995-03-07

Abstract

(57)【要約】【目的】経日安定性に優れる水溶媒を用いたラテック
ス系の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、熱硬化性樹脂、ゴムラテックス
及び緩衝剤を含む摩擦材用混和物並びに摩擦材用混和物
を繊維状物質の基材に塗工し、これを成形した摩擦材。

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用混和物及びこれを用いた摩擦
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。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。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、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が、この有機溶
媒はオゾン層の破壊、地下水汚染等の点から規制が施か
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。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、繊維状物質の基材に塗工
する混和物には、種々の無機塩類や有機物の硬化物粉が
添加される。そのため、溶媒中に種々の溶出成分が溶出
して、結合剤として用いるラテックスが不安定となり、
増粘、凝集が生じ、混和物は経日安定性が乏しく、摩擦
材の製造が技術的、工業的に困難になる問題がある。本
発明は上記した問題を解消し、製造時の安全と環境の改
善が可能であり、更に経日安定性に優れる水を溶媒とす
る摩擦材用混和物及びこの混和物を用いた摩擦材を提供
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、
熱硬化性樹脂組成物、ゴムラテックス及び緩衝剤を含む
摩擦材用混和物並びに摩擦材用混和物を繊維状物質の基
材に塗工し、これを成形した摩擦材に関する。

【０００６】本発明において繊維状物質の基材として
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。ガラス繊維を主とした
ものを用いる場合、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％含有
させるのが好ましい。

【０００７】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。摩擦調整剤の含有
量は塗工する繊維状物質の基材の量によって左右される
が、好ましい含有量は摩擦材に対して２０〜８０重量％
である。

【０００８】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
樹脂等があげられる。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。樹脂の量は繊維状物質の
基材と摩擦調整材との結合力及び摩擦材の摩擦係数と摩
耗率の調整の点で混和物に対して固形分で２０〜８０重
量％含有させるのが好ましい。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
ゴムとしては天然ゴム、クロロプレンゴム、スチレンブ
タジエンゴム、ニトリルブタジエンゴム、アクリルゴム
等が用いられる。ゴムラテックスの量は、混合物に対し
て固形分で１０〜４０重量％含有させるのが好ましい。
本発明における結合剤としては、上記に示す熱硬化性樹
脂組成物及びゴムラテックスの他に必要に応じ固形ゴム
を有機溶剤に溶かしたゴム溶液が用いられる。

【０００９】緩衝剤は、ゴムラテックスのｐＨを安定に
するために用いるものである。一般にゴムラテックス系
はアルカリ性で安定であるので、使用する緩衝剤もアル
カリ性でｐＨ８〜１０付近のものが好ましい。緩衝剤に
は、一般に水酸化ナトリウムと燐酸二水素カリウム、水
酸化ナトリウムとグリシンと塩化ナトリウム、硼酸と塩
化カリウムと水酸化ナトリウム等の組合せがある。この
中では、摩擦特性、防錆性等から水酸化ナトリウムと燐
酸二水素カリウムの組合せが好ましい。緩衝剤の量は、
混和物の安定性及び熱硬化性樹脂組成物の硬化性の点で
混和物に対して０．５〜１０重量％が好ましい。

【００１０】本発明の摩擦材用混和物は、上記した材料
のほかに必要に応じ、分散剤、可撓化剤及び界面活性剤
が併用される。分散剤としては、主に水溶性高分子樹脂
が用いられる。この樹脂としては、一般に増粘硬化を有
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。

【００１１】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。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、混和物に対し
て通常１〜２重量％が好ましい。

【００１２】混和物を得るには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。その後、緩衝剤を溶解
した水溶液及び摩擦調整剤を徐々に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、撹拌混合して得られる。混和物の水分散液の調整
方法には特に制限はない。また、上記の混和物を用いて
摩擦材を得るには、該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、この塗工
物の揮発分を乾燥等により除去し、プリプレグを得る。
得られたプリプレグを積層するか、環状に巻き上げ、こ
れを金型等に入れて熱圧成形を行って成形品を得、次い
でこの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。

【００１３】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）
で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。

【００１４】

【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。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ABRAMWELL
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−１３５０)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。緩衝剤は、重量
比で水酸化ナトリウム／燐酸二水素カリウムが、３０／
７０の２０重量％水溶液を用いた。

【００１５】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％)を用いた。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９１０)を用いた。溶媒は、イオン交換水を
用いた。

【００１６】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、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。次に摩擦調整剤及び緩衝剤
を加えて(比較例のものは摩擦調整剤だけを加えて)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、ゴムラテックス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。

【００１７】

【表１】

【００１８】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（繊維状物質の基材、富士ファイバーグ
ラス製、ＦＥＲ２３１０、２．３ｇ／ｍ）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１００℃で１０分間の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、外形が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、ついで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。

【００１９】

【表２】

【００２０】上記実施例及び比較例で得られた混和物の
安定性を試験した。即ち、実施例及び比較例で得られた
混和物の一部を１００mlの試験管に採取し、室温（２５
℃）及び４０℃の恒温槽にそれぞれ放置して、ラテック
スの凝集性を調べた。また、２５℃に保持した振とう機
にかけて、３０mmの振幅で振とうさせた後のラテックス
の凝集性を調べた。この結果を表３に示す。表３におい
て、×印はラテックスが凝集、増粘を起したこと及び○
印はそのような現象がなく良好であることを示す。表３
から明らかなように、緩衝剤を添加した実施例の混和物
は、緩衝剤を添加しない比較例の混和物に比べて、経日
安定性に優れることが示される。

【００２１】

【表３】

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、経日安定性に優れるラ
テックス系の摩擦材用混和物が提供される。また、この
混和物を用いることにより、摩擦材製造時の作業環境及
び安全性が改善される。

───────────────────────────────────────────────────── 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】摩擦調整剤、熱硬化性樹脂組成物、ゴム
ラテックス及び緩衝剤を含む摩擦材用混和物。
【請求項２】請求項１記載の摩擦材用混和物を繊維状
物質の基材に塗工し、これを成形した摩擦材。