JPH0762330A

JPH0762330A - 摩擦材組成物及びそれを用いた摩擦材の製造法

Info

Publication number: JPH0762330A
Application number: JP20927493A
Authority: JP
Inventors: Toichi Sakata; 淘一坂田
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】製造時の安全と環境の改善が可能で、かつ摩
擦性能が向上できる水を溶媒とする摩擦材組成物及びそ
れを用いた摩擦材の製造法を提供する。【構成】繊維状物質の基材、摩擦調整剤、結合剤、分
散剤、増粘剤、可撓化剤、界面活性剤及び水溶媒を含む
摩擦材組成物並びに結合剤、分散剤、可撓化剤及び界面
活性剤の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、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、自動車の動力伝達、制
動等に用いられる摩擦材組成物及びそれを用いた摩擦材
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。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、かつ摩擦性能
が向上できる水を溶媒とする摩擦材組成物及びこの組成
物を用いた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、繊維状物質の
基材、摩擦調整剤、結合剤、分散剤、可撓化剤、界面活
性剤及び水溶媒からなる摩擦材組成物並びに結合剤、分
散剤、可撓化剤及び界面活性剤の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、成形す
る摩擦材の製造法に関する。

【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、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。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％含有させるのが好ましく、３０〜５５重量％
含有させればさらに好ましい。

【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。摩擦調整剤の量は
前記したガラス繊維の量に左右されるが、摩擦材に対し
て１０〜４０重量％とすることが好ましい。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剤との結合力及び摩擦係数
と摩耗率の調整の関係で摩擦材に対して固形分で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５〜２
０重量％とすることが好ましい。

【０００８】分散剤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％以下とすることが好ましく、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】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。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に対し
て１〜２重量％が好ましい。

【００１０】摩擦材を得るには次のような方法による。
分散剤の水溶液に可撓化剤及び界面活性剤を加え、よく
撹拌して均一溶液とし、これに熱硬化性樹脂の粉末を加
えて分散、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
用いてもよい。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。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)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。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。

【００１１】

【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、ＦＥＲ２３
１０、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。

【００１２】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、ＬＸ５１３、
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。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。溶媒は水としてイ
オン交換水、ＭＥＫ及びトリクレンとして和光純薬工業
製の試薬一級品を用いた。

【００１３】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
の場合は分散剤のポリビニルアルコール水溶液に可撓化
剤及び界面活性剤を添加し、よく撹拌して均一溶液と
し、これに熱硬化性樹脂の粉末を加え、比較例の場合は
熱硬化性樹脂組成物の溶液を作製し、分散剤(比較例
３、４)や可撓化剤(比較例５)を加え又はそのまま(他の
比較例)とし、何れの場合も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
を行い、均一に分散させた。その後撹拌をプロペラ撹拌
に替え、比較例１及び４を除いてゴムラテックス又はゴ
ム溶液を加えて撹拌しなかせ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。この混和物に表２に示す量のガラスロービング
（繊維状物質の基材）を浸漬含浸して所定量の混和物を
付着させ、１３５℃の乾燥機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、４．９×１０⁶Pa（５０kgf／cm）²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。

【００１４】

【表１】

【００１５】

【表２】

【００１６】上記各実施例及び各比較例における作業環
境の良否、作業性、混和物の性質、摩擦材の性質等につ
いて以下のように試験した。試験結果を表３に示す。各
実施例及び各比較例で得られた混和物の一部を試験管に
採取し、室温で５日間放置後の混和物溶液の沈降性及び
増粘性を調べ、混和物の安定性とした。また、混和物を
ガラスロービングに塗工する際の付着性及び乾燥後の付
着性を調べ、ガラスロービングへの付着性とした。各実
施例及び各比較例の塗工作業時の臭気及び溶媒の揮発性
から作業環境、安全性を評価した。各実施例及び各比較
例で得られた塗工紐のスキャッタ巻き成形作業の容易
性、成形性から予備成形性を判断した。各実施例及び各
比較例で得られた円環状の摩擦材に径８mmのドリル穴を
あけ、穴周辺のカケ、キレツ等から加工性を評価した。
また、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３５０℃における摩耗率(cm³／kgf・ｍ×１０
^-7)を測定した。更に、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
０rpm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。

【００１７】

【表３】

【００１８】表３において、○印、△印及び×印は次の
ようなことを示す。臭気…○印は臭気性なし、×印は臭気性あり爆発の危険性…○印は爆発の危険性なし、×印は爆発の
危険性あり混和物の安定性…○印は凝集、増粘の現象なし、△印は
凝集はないが増粘する、×印は凝集、増粘を起こす。混和物の付着性…○印は良好、△印は一部不良、×印は
不良予備成形性…○印は良好、△印は成形し難いドリル穴の加工性…○印は良好、△印は一部に亀裂、欠
けが発生する表３から明らかなように、水溶媒を使用することによ
り、従来の有機溶媒を使用する場合に比べて作業環境及
び安全性が良好である。また、実施例の混和物の安定
性、混和物の付着性、予備成形性及び加工性は比較例の
それらよりも改善されている。更に、実施例の摩擦材は
比較例の摩擦材より摩耗率が小さく、バースト強度が大
きいことが示される。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、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、摩耗率が小さい。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】繊維状物質の基材、摩擦調整剤、結合
剤、分散剤、可撓化剤、界面活性剤及び水溶媒を含む摩
擦材組成物。
【請求項２】結合剤、分散剤、可撓化剤及び界面活性
剤の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、成形することを特徴とする摩擦材の
製造法。