JPH0776626A

JPH0776626A - 摩擦材の製造法

Info

Publication number: JPH0776626A
Application number: JP22330993A
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 Kuwajima
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1993-09-08
Filing date: 1993-09-08
Publication date: 1995-03-20

Abstract

(57)【要約】【目的】摩擦材製造時の安全性と作業環境の改善が可
能で、乾燥性が向上し、かつ水溶媒の混和物を均一に繊
維状物質の基材に付着させることができ、優れた摩擦性
能を有する摩擦材の製造法を提供する。【構成】繊維状物質の基材に結合剤、分散剤、可撓化
剤及び界面活性剤の水溶液または分散液に摩擦調整剤を
分散させた混和物を含浸塗工し、次いで先端を円錐状と
したゴム製ノズルを通して混和物の付着量を制御した
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。

【０００４】しかし、この溶媒はオゾン層の破壊、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、水溶媒の混和物
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。

【０００５】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６１−６３７９７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、乾燥性が向上し、かつ水
溶媒の混和物を均一に基材に付着させ、優れた摩擦性能
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】本発明は繊維状物質の基
材に結合剤、分散剤、可撓化剤及び界面活性剤の水溶液
または分散液に摩擦調整剤を分散させた混和物を含浸塗
工し、次いで少なくとも内部先端を円錐状とした円柱の
ゴム製ノズル（以下円錐柱ゴムノズルとする）を通して
混和物の付着量を制御した後、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、アクリルゴム等がある。ゴムラテックスの量として
は、得られる摩擦材に対して固形分で５〜２０重量％と
することが好ましい。

【０００９】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％以下含有させることが好まし
く、混和物の固形分に対して２０重量％以下が好まし
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。

【００１０】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。

【００１１】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。

【００１２】本発明における熱硬化性樹脂組成物を含む
水溶液または分散液は、固形分が通常２５〜６５重量％
の範囲とされる。

【００１３】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。

【００１４】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％とすることがさらに好ましい。

【００１５】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が用いられ、特に制限
はないが加工の容易なこと、安価なこと等からガラス繊
維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２
５〜６０重量％含有させるのが好ましい。

【００１６】円錐柱ゴムノズルの材質としては、天然ゴ
ム及びＳＢＲ、ＮＢＲ、クロロプレンゴム、シリコーン
ゴム、ウレタンゴム等の合成ゴムがあるが、適当な弾性
と伸びを得るために加硫できるゴムを用いることが好ま
しい。円錐柱ゴムノズルの形状は、少なくとも内部先端
は円錐状であることが必要とされ、また内部先端の寸法
は、基材の種類、太さ及び混和物の付着量により適宜選
定されるが、底部の内径は内部先端（絞り口）の直径の
２〜８倍、全長は内部先端の直径の３〜３０倍及び円錐
部の長さは全長の０．３〜０．７倍であることが好まし
い。

【００１７】なおゴム以外の材料及び上記した形状以外
のノズルを用いて混和物の付着量を制御すると、水溶媒
に分散した混和物が繊維状物質の基材に均一に付着でき
ず、塗工後の乾燥や摩擦材としての性能が安定しない。
即ち従来の付着量を制御する方法、例えばダイスでしご
くダイス法、丸棒に押しつけながらしごくしごき棒法又
は２本のロールの間隙を通してしごく間隙法によれば、
繊維の内部には水溶媒及び可溶性成分が選択的に含浸さ
れ、表面にはしごきで残存した摩擦調整剤の粒状成分が
付着した不均一な構造の塗工物（塗工紐）となり易く、
均一に含浸させた塗工物が得られない。

【００１８】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、よく撹拌して均一溶液とし、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。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。

【００１９】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。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。

【００２０】

【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ＡＢＲＡＭＷ
ＥＬＬ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。

【００２１】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％）を用いた。

【００２２】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を用いた。

【００２３】上記した材料を表１に示す配合割合に従っ
て、混和物を作製した。まず、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。その後摩擦調整剤を加えて撹拌を行った後、
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。

【００２４】次に該混和物に表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するた
め、実施例１及び２では円錐柱ゴムノズルいずれも寸法
は全長が７５mm、円錐部の長さが２５mm及び底部の内径
が１３mmを使用し、比較例ではダイス法及びしごき棒法
で行い、毎分１ｍの塗工スピードで、１３５℃の乾燥機
で２０分間乾燥し混和物の付着した塗工紐を得た。

【００２５】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１
０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。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】次に各実施例及び各比較例で得られた塗工
紐を１３５℃で１．５時間加熱処理（乾燥）し、揮発分
（重量％）を求めて乾燥性を評価すると共に塗工紐を縦
に裂き、表面部と内部の混和物の含浸性を評価した。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２５０℃におけ
る摩擦係数及び摩耗率（cm³/kgf・m）を測定した。これ
らの結果をまとめて表３に示す。

【００２９】

【表３】

【００３０】表３から明らかなように、実施例によるも
のは均一な混和物の付着となり、ガラス繊維内部にも含
浸していることから、摩擦性能が良好である。これに対
し比較例のものは、水分が選択的に吸収され水分の多い
塗工紐となるために乾燥性が悪く、付着した混和物も不
均一であり、詳しくは表面に多く、内部には含浸してい
ないため摩耗率が高くなっている。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、摩擦材製造時の安全性
と作業環境が改善され、乾燥性が向上し、かつ水溶媒の
混和物を均一に繊維状物質の基材に付着させることがで
き、摩擦性能に優れる摩擦材を製造することができる。

───────────────────────────────────────────────────── 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】繊維状物質の基材に結合剤、分散剤、可
撓化剤及び界面活性剤の水溶液または分散液に摩擦調整
剤を分散させた混和物を含浸塗工し、次いで少なくとも
内部先端を円錐状とした円柱のゴム製ノズルを通して混
和物の付着量を制御した後成形することを特徴とする摩
擦材の製造法。