JP2010116440A - 湿式ペーパー摩擦材 - Google Patents

Abstract

【課題】 柔軟性を付与しながら強度を保持又は向上するフェノール樹脂を含む樹脂組成物を用いて、高摩擦係であり且つ高強度である湿式ペーパー摩擦材を提供する。
【解決手段】 フェノール、アルキルフェノール及びホルムアルデヒドより得られるフェノール樹脂を含む樹脂組成物から構成される湿式ペーパー摩擦材であって、前記フェノール樹脂に用いられるアルキルフェノールのアルキル数は炭素数が３以上であり、フェノール樹脂中のアルキルフェノール変性率が５〜２０％であることが好ましい。
【選択図】 なし

Description

本発明は湿式ペーパー摩擦材に関するものである。

熱硬化性樹脂であるフェノール樹脂は、主に成形品の基材となる材料同士を結合させるバインダーとして広く用いられ、優れた機械的特性や電気的特性、接着性を有することから、様々な分野で使用されている。特に近年、自動車、鉄道車両などにおける、フェノール樹脂をバインダーとして使用した摩擦材の使用量が増加している。その中でも湿式ペーパー摩擦材と呼ばれる、オートマチック車等の自動変速機等において使用される摩擦材には、天然パルプや有機合成繊維を母材とし、フェノール樹脂や耐熱性樹脂を含浸したものが用いられ、製造法としては湿式抄紙したペーパーに熱硬化樹脂を含浸し、硬化した後に、鋼板に接着する方法が一般的である。その湿式ペーパー摩擦材用フェノール樹脂に対する要求特性は年々高まっており、特に、摩擦係数の向上を目的として、フェノール樹脂の柔軟性向上への要求が高まってきている。しかしながら、一般的なフェノール樹脂の硬化物は、機械的特性に優れる反面、堅くてもろいという性質をもち、柔軟性に優れているとは言えない。従来から摩擦材として用いられる要求として安定した高摩擦係数が得られることがあり、その目的に向かって、種々の方法が用いられている。（例えば、特許文献１参照）。

フェノール樹脂に対して、ゴムなどのエラストマーを用いた場合は、柔軟性が大きく向上し、結果として初期の摩擦係数の向上は得られるものの、フェノール樹脂の架橋密度が低下することから強度が低下するなどの傾向があった。

特開平７−１５７７４８

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消して、柔軟性を付与しながら強度を保持又は向上するフェノール樹脂を含む樹脂組成物により、高摩擦係であり且つ高強度である湿式ペーパー摩擦材を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明（１）〜（６）により達成される。
（１） フェノール、アルキルフェノール及びホルムアルデヒドより得られるフェノール樹脂を含む樹脂組成物から構成されることを特徴とする湿式ペーパー摩擦材。
（２） 前記フェノール樹脂に用いられるアルキルフェノールのアルキル数は炭素数が３以上である（１）項記載の湿式ペーパー摩擦材。
（３） 前記フェノール樹脂中のアルキルフェノール変性率が５〜２０％である（１）又は（２）項に記載の湿式ペーパー摩擦材。
（４） 前記フェノール樹脂は、レゾール型フェノール樹脂である（１）〜（３）項のいずれか１項に記載の湿式ペーパー摩擦材。
（５） 前記フェノール樹脂は、ノボラック型フェノール樹脂である（１）〜（３）項のいずれか１項に記載の湿式ペーパー摩擦材。
（６） 前記ノボラック型フェノール樹脂の硬化促進剤が、ヘキサメチレンテトラミン又はヘキサメトキシメチル化メラミン樹脂である（５）項に記載の湿式ペーパー摩擦材。

本発明の湿式ペーパー摩擦材を用いることにより、柔軟性が向上し、且つ強度も向上することで良好な摩擦係数が得られる。

本発明の湿式ペーパー摩擦材に用いるフェノール樹脂は、アルキルフェノール変性フェノール樹脂、すなわち、フェノール樹脂の主鎖骨格にアルキル鎖を付与した樹脂を含有することを特徴とするものである。

本発明に用いるフェノール樹脂は、ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂など特に限定されるものでは無い。

一般的なフェノール樹脂の場合、三次元架橋することにより物理的に非常に強い構造を形成するため高強度が保てるが、柔軟性に乏しく、摩擦係数が低下する傾向にある。
一方、ゴムなどエラストマーを添加することにより柔軟性を向上させると摩擦係数は向上するが、架橋密度が大きく低下することより摩擦材としての強度が低下する結果となる。
本発明では、アルキルフェノールを用いることで三次元架橋性を維持したままアルキル鎖による柔軟性を付与することが可能な樹脂となる。

本発明に用いるアルキルフェノール変性フェノール樹脂を得る手法は種々存在し限定されるものではないが、例えば通常のフェノールとホルムアルデヒドを反応させることによりフェノール樹脂を合成した後、酸又はアルカリ触媒存在下、アルキルフェノールと反応させることにより目的の樹脂を得ることが出来る。
また、フェノールとアルキルフェノールを共存下、酸又はアルカリ触媒存在下、ホルムアルデヒドを反応させることにより目的の樹脂を得ることが出来る。
また、得られたフェノール樹脂は、有機溶剤により溶解希釈して、液状の形態とすることができる。 希釈に用いられる有機溶剤としては特に限定されないが、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノールなどのアルコール系有機溶剤、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系有機溶剤、トルエン、キシレンなどの芳香族系有機溶剤が挙げられる。これらを単独または２種類以上組み合わせて使用することができる。

この際、用いるアルキルフェノールは、特に限定されることは無いが、特にブチルフェノール（C4）からオクチルフェノール（C8）間のアルキルフェノールが好ましい。この理由として、C3以下では側鎖が短いため、柔軟性を付与するための効果は低い。一方C9以上では側鎖が長いため、縮合反応時に立体障害から架橋密度が低下し、強度の低下することとなる。

アルキルフェノールの変性量は特に規定されないが、通常はフェノール／アルキルフェノールの重量比として３／９７〜２０／８０の範囲であり、特に５／９５〜１０／９０の範囲がより好ましい。
ここで前記下限値未満であると、その効果は十分ではなく、前記上限値を越えるとフェノール樹脂の硬化が十分に進まないため、成形も困難になり、強度が低下してしまう。

本発明の湿式ペーパー摩擦材に用いる樹脂組成物を得る方法は、例えば、アルキル変性フェノール樹脂とその他樹脂とを以下の各方法によって併用しても問題ない。
併用する方法としては、液状同士を混合する溶液混合方法、混練機やロール等で均一混合する溶融混合方法や、粉砕混合などの乾式混合方法等あるが、特に限定されるものではない。

本発明の湿式ペーパー摩擦材は、前記フェノール樹脂を繊維状基材あるいは、繊維状基材と粉末状充填剤とを湿式抄紙したペーパーに含浸し、硬化させて得られる。繊維状基材としては木材パルプ、リンターパルプなどの天然パルプやアラミド繊維、ポリエステルなどの有機合成繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、炭素繊維、チタン酸カリウム繊維の様な無機繊維が挙げられ、これらを単独でまたは二種以上を組み合わせて用いることができる。また粉末充填剤としては珪藻土、活性炭、グラファイトのような無機充填剤やカシューダストのような有機充填剤が挙げられ、これらを単独でまたは二種以上を組み合わせて用いることができる。

本発明の湿式ペーパー摩擦材は、このように、アルキルフェノール変性フェノール樹脂から構成されることを特徴とするものであり、耐熱性、強度など、フェノール樹脂の優れた特性を有し、かつ、柔軟性にも優れた硬化物を得られる。

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。しかし、本発明は実施例に限定されるものではない。また本文中に記載されている「部」及び「％」はすべて「重量部」及び「重量％」を示す。

実施例１
撹拌装置、還流冷却器及び温度計を備えた反応装置に、フェノール９５０部、オクチルフェノール５０部、濃度３７％のホルマリン１２９４部、トリエチルアミン１０部を加え、１時間反応させた。その後、６５０ｍｍＨｇの減圧下で脱水を行いながら、系内の温度が７０℃に達したところでメタノール７５０部、加えて溶解・冷却して、フェノール樹脂３９００部を得た。

実施例２
フェノール９５０部、オクチルフェノール５０部に変えて、フェノール９００部、オクチルフェノール１００部を用いた以外は実施例１に基づいてフェノール樹脂を得た。

実施例３
フェノール９５０部、オクチルフェノール５０部に変えて、フェノール８００部、オクチルフェノール２００部を用いた以外は実施例１に基づいてフェノール樹脂を得た。

実施例４
フェノール９５０部、オクチルフェノール５０部に変えて、フェノール９００部、ブチルフェノール１００部を用いた以外は実施例１に基づいてフェノール樹脂を得た。

比較例１
フェノール９５０部、オクチルフェノール５０部に変えて、フェノール１０００部を用いた以外は実施例１に基づいてフェノール樹脂を得た。

実施例５
フェノール７００部、オクチルフェノール３００部を用いた以外は実施例１に基づいてフェノール樹脂を得た。

実施例６
フェノール９００部、メチルフェノール１００部を用いた以外は実施例１に基づいてフェノール樹脂を得た。

引張り強度、引張り弾性率の評価
（１）評価用試験片の作製方法
実施例及び比較例で得られたフェノール樹脂に、メタノールを添加して濃度３０％に調整した。これに、濾紙（厚さ１ｍｍ、アドバンテック社製）を３０秒間浸した後、常温で３０分間風乾、８０℃で３０分間乾燥後、２００℃で３０分間焼成し、ペーパー摩擦材相当の試験片を作製した。

（２）評価方法
ＪＩＳ Ｐ ８１１３「紙及び板紙−引張特性の試験方法」に準拠して、常態、及び、２００℃４時間処理後について、各々、引張り強度、引張り弾性率を測定した。

以上の実施例および比較例について、評価結果を表１に示す。

実施例１〜４及び実施例５〜６はいずれも、アルキルフェノール変性フェノール樹脂であり、これらのフェノール樹脂を用いた摩擦材相当試験片の評価の結果、比較例１のフェノール樹脂を用いた場合と比べて、引張り強度を同等水準に維持しながら、引張弾性率をいずれも小さくして、柔軟性に優れたものとすることができた。

本発明の湿式ペーパー摩擦材はアルキルフェノール変性フェノール樹脂を用いるものであり、該フェノール樹脂を用いることで、強度、柔軟性、摩擦性能に優れており工業的価値は大である。

Claims (6)

1. フェノール、アルキルフェノール及びホルムアルデヒドより得られるフェノール樹脂を含む樹脂組成物から構成されることを特徴とする湿式ペーパー摩擦材。
2. 前記フェノール樹脂に用いられるアルキルフェノールのアルキル数は炭素数が３以上である請求項１記載の湿式ペーパー摩擦材。
3. 前記フェノール樹脂中のアルキルフェノール変性率が５〜２０％である請求項１又は２に記載の湿式ペーパー摩擦材。
4. 前記フェノール樹脂は、レゾール型フェノール樹脂である請求項１〜３のいずれか１項に記載の湿式ペーパー摩擦材。
5. 前記フェノール樹脂は、ノボラック型フェノール樹脂である請求項１〜３のいずれか１項に記載の湿式ペーパー摩擦材。
6. 前記ノボラック型フェノール樹脂の硬化促進剤が、ヘキサメチレンテトラミン又はヘキサメトキシメチル化メラミン樹脂である請求項５に記載の湿式ペーパー摩擦材。