JP3522776B2 - 摩擦材 - Google Patents
摩擦材Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐熱性樹脂を結合剤と
した摩擦材に関わり、耐フェード性、耐摩耗性、耐熱性
に優れ、かつ制動時の鳴きを防ぐ良好な自動車用ブレー
キパッドに関するものである。
した摩擦材に関わり、耐フェード性、耐摩耗性、耐熱性
に優れ、かつ制動時の鳴きを防ぐ良好な自動車用ブレー
キパッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、自動車用ブレーキパッドには、金
属繊維、ガラス繊維、セラミック繊維等を基材とし、こ
の基材に充填剤及び結合剤を混合した摩擦材が用いられ
ている。この摩擦材の結合剤には、従来フェノール樹脂
を用いていた。
属繊維、ガラス繊維、セラミック繊維等を基材とし、こ
の基材に充填剤及び結合剤を混合した摩擦材が用いられ
ている。この摩擦材の結合剤には、従来フェノール樹脂
を用いていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】フェノール樹脂は耐熱
性を考慮する場合、ストレートないしはフェノール基間
に反応基を持たないベンゼン核を主体とするが、架橋密
度の高くマトリックスが固いため、局所当たりによるフ
ェードで効力が低下する。また、カシュ、ゴム等の変性
樹脂は柔軟であるが、耐熱性に劣り耐摩耗性等に問題が
ある。さらに、耐フェード性を向上するために樹脂の配
合量を減じ、充填剤の配合量を増やすことも考えられる
が、この方法ではブレーキパッドの摩耗増や効き安定性
及びノイズ等に問題が生じ好ましくない。本発明は、上
記課題を解決するためになされたものであり、摩擦係数
が高く、安定した耐フェード性に優れ、かつ耐摩耗性に
優れた自動車用ブレーキパッドを提供することを目的と
したものである。
性を考慮する場合、ストレートないしはフェノール基間
に反応基を持たないベンゼン核を主体とするが、架橋密
度の高くマトリックスが固いため、局所当たりによるフ
ェードで効力が低下する。また、カシュ、ゴム等の変性
樹脂は柔軟であるが、耐熱性に劣り耐摩耗性等に問題が
ある。さらに、耐フェード性を向上するために樹脂の配
合量を減じ、充填剤の配合量を増やすことも考えられる
が、この方法ではブレーキパッドの摩耗増や効き安定性
及びノイズ等に問題が生じ好ましくない。本発明は、上
記課題を解決するためになされたものであり、摩擦係数
が高く、安定した耐フェード性に優れ、かつ耐摩耗性に
優れた自動車用ブレーキパッドを提供することを目的と
したものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、従来の摩擦材
用結合剤であるフェノール樹脂（一般のフェノール樹
脂）の一部または全部に代えて、耐熱性を有するｐ−置
換フェノール類とフェノール類を共重合した変性フェノ
ール樹脂を用いている。すなわち、本発明はｐ−置換フ
ェノール類にホルムアルデヒドを付加反応させ、得られ
た付加反応物に対して、前記ｐ−置換フェノール類より
もホルムアルデヒドとの反応性の高いフェノール類を添
加して、遷移金属、ＩＩＡ族元素、ＩＩＩＡ族元素、Ｉ
ＶＡ族元素、ＶＡ族元素及びＶＩＡ族元素の中から選ば
れた金属元素と弱酸ないし強酸の存在下で反応させるこ
とを特徴とする変性フェノール樹脂を結合剤に用いた摩
擦材である。本発明の摩擦材に使用している結合剤は、
フェノール類、ｐ−置換フェノール類とホルムアルデヒ
ドを金属と酸を触媒に用いて付加縮合反応させることに
より、フェノール樹脂分子の化学構造、分子量、分子量
分布を制御できる。
用結合剤であるフェノール樹脂（一般のフェノール樹
脂）の一部または全部に代えて、耐熱性を有するｐ−置
換フェノール類とフェノール類を共重合した変性フェノ
ール樹脂を用いている。すなわち、本発明はｐ−置換フ
ェノール類にホルムアルデヒドを付加反応させ、得られ
た付加反応物に対して、前記ｐ−置換フェノール類より
もホルムアルデヒドとの反応性の高いフェノール類を添
加して、遷移金属、ＩＩＡ族元素、ＩＩＩＡ族元素、Ｉ
ＶＡ族元素、ＶＡ族元素及びＶＩＡ族元素の中から選ば
れた金属元素と弱酸ないし強酸の存在下で反応させるこ
とを特徴とする変性フェノール樹脂を結合剤に用いた摩
擦材である。本発明の摩擦材に使用している結合剤は、
フェノール類、ｐ−置換フェノール類とホルムアルデヒ
ドを金属と酸を触媒に用いて付加縮合反応させることに
より、フェノール樹脂分子の化学構造、分子量、分子量
分布を制御できる。
【０００５】ｐ−置換フェノール類としては、ｐ−フェ
ニルフェノール、ｐ−クレゾール、ｐ−ブチルフェノー
ル、ｐ−オクチルフェノール又はｐ−アミルフェノール
が用いられる。フェノール全体量１モルに対してホルム
アルデヒド源を１．３モル以上、塩基性触媒の存在下で
付加反応させる。次に、ｐ−置換フェノール類よりもホ
ルムアルデヒドとの反応性の高いフェノール類を、ｐ−
置換フェノール類に対してモル比０．５〜１０．０、好
ましくは１．０〜５．０で共縮合反応させる。フェノー
ル類の割合が上記範囲より小さいと架橋密度が低過ぎる
ため、必要とする硬化後の強度が得られなくなる。ま
た、１０．０を越えるとｐ−置換フェノール変性の意味
がなくなる。
ニルフェノール、ｐ−クレゾール、ｐ−ブチルフェノー
ル、ｐ−オクチルフェノール又はｐ−アミルフェノール
が用いられる。フェノール全体量１モルに対してホルム
アルデヒド源を１．３モル以上、塩基性触媒の存在下で
付加反応させる。次に、ｐ−置換フェノール類よりもホ
ルムアルデヒドとの反応性の高いフェノール類を、ｐ−
置換フェノール類に対してモル比０．５〜１０．０、好
ましくは１．０〜５．０で共縮合反応させる。フェノー
ル類の割合が上記範囲より小さいと架橋密度が低過ぎる
ため、必要とする硬化後の強度が得られなくなる。ま
た、１０．０を越えるとｐ−置換フェノール変性の意味
がなくなる。
【０００６】本発明で用いられるホルムアルデヒド源は
特に限定されるものではなく、ホルマリン、パラホルム
アルデヒド、トリオキサンなどが使用される。またフェ
ノール類は、レゾルシン、カテコール、ｍ−クレゾー
ル、ｏ−クレゾール、ノニルフェノール、ｔｅｒｔ−ブ
チルフェノール、キシレノール又はフェノールが使用で
きる。
特に限定されるものではなく、ホルマリン、パラホルム
アルデヒド、トリオキサンなどが使用される。またフェ
ノール類は、レゾルシン、カテコール、ｍ−クレゾー
ル、ｏ−クレゾール、ノニルフェノール、ｔｅｒｔ−ブ
チルフェノール、キシレノール又はフェノールが使用で
きる。
【０００７】次に触媒として使用される金属元素として
は、クロム、ニッケル、コバルト、亜鉛、鉄、銅等の遷
移金属、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム等のＩ
ＩＡ族元素、アルミニウム、ガリウム、インジウム等の
ＩＩＩＡ族元素、珪素、ゲルマニウム、錫、鉛等のＩＶ
Ａ族元素、リン、ヒ素、アンチモン等のＶＡ族元素、硫
黄、セレン、テルル等のＶＩＡ族元素などが挙げられ
る。これらの金属は、これに限定されるものではなく、
また反応系において、単独または任意の２種類以上の混
合物として使用できる。上記触媒の使用量については特
に限定しない。一般にはフェノール類とｐ−置換フェノ
ール類の合計１モルに対して、０．０００１〜０．０５
モル、好ましくは０．０００５〜０．００２モルの量で
使用される。併用する酸触媒は特に限定するものではな
いが、蓚酸、酒石酸、コハク酸、クエン酸、塩酸、硫
酸、パラトルエンスルホン酸などを用いる。上記酸触媒
の使用量については特に限定しないが、用いる金属元素
の０．０００１〜１００倍モル使用することが好まし
い。
は、クロム、ニッケル、コバルト、亜鉛、鉄、銅等の遷
移金属、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム等のＩ
ＩＡ族元素、アルミニウム、ガリウム、インジウム等の
ＩＩＩＡ族元素、珪素、ゲルマニウム、錫、鉛等のＩＶ
Ａ族元素、リン、ヒ素、アンチモン等のＶＡ族元素、硫
黄、セレン、テルル等のＶＩＡ族元素などが挙げられ
る。これらの金属は、これに限定されるものではなく、
また反応系において、単独または任意の２種類以上の混
合物として使用できる。上記触媒の使用量については特
に限定しない。一般にはフェノール類とｐ−置換フェノ
ール類の合計１モルに対して、０．０００１〜０．０５
モル、好ましくは０．０００５〜０．００２モルの量で
使用される。併用する酸触媒は特に限定するものではな
いが、蓚酸、酒石酸、コハク酸、クエン酸、塩酸、硫
酸、パラトルエンスルホン酸などを用いる。上記酸触媒
の使用量については特に限定しないが、用いる金属元素
の０．０００１〜１００倍モル使用することが好まし
い。
【０００８】本発明における変性フェノール樹脂の反応
条件については特に限定しないが、一般にはｐ−置換フ
ェノール類とホルムアルデヒドとの付加反応は２０〜１
００℃の温度が好ましい。また、付加反応生成物とフェ
ノール類との反応は１００〜１１０℃の温度で還流下に
実施するのが好ましく、還流下の反応時間は使用した触
媒の種類や量により異なるが、通常は１〜５０時間であ
る。還流反応終了後、反応生成物を２３０℃以下の温度
で減圧脱水し、任意の軟化点になった時に生成樹脂を反
応釜から取り出して冷却することによって、所望のノボ
ラック型ｐ−置換フェノール変性フェノール樹脂を得る
ことができる。そして、この耐熱性樹脂であるｐ−置換
フェノール類とフェノール類を共重合した変性フェノー
ル樹脂を結合剤とし、スチール繊維、アルミ繊維、銅繊
維、黄銅繊維、亜鉛繊維、ニッケル繊維、クロム繊維等
の無機繊維、アラミド繊維、アクリル繊維等の有機繊維
を基材とし、この基材に、黒鉛、金属粉、無機充填剤等
を混合した摩擦材材料を成形することで、耐熱性を有す
るブレーキパッドを提供するもので、耐フェード性、耐
摩耗性、耐熱性に優れていることを特徴とするものであ
る。
条件については特に限定しないが、一般にはｐ−置換フ
ェノール類とホルムアルデヒドとの付加反応は２０〜１
００℃の温度が好ましい。また、付加反応生成物とフェ
ノール類との反応は１００〜１１０℃の温度で還流下に
実施するのが好ましく、還流下の反応時間は使用した触
媒の種類や量により異なるが、通常は１〜５０時間であ
る。還流反応終了後、反応生成物を２３０℃以下の温度
で減圧脱水し、任意の軟化点になった時に生成樹脂を反
応釜から取り出して冷却することによって、所望のノボ
ラック型ｐ−置換フェノール変性フェノール樹脂を得る
ことができる。そして、この耐熱性樹脂であるｐ−置換
フェノール類とフェノール類を共重合した変性フェノー
ル樹脂を結合剤とし、スチール繊維、アルミ繊維、銅繊
維、黄銅繊維、亜鉛繊維、ニッケル繊維、クロム繊維等
の無機繊維、アラミド繊維、アクリル繊維等の有機繊維
を基材とし、この基材に、黒鉛、金属粉、無機充填剤等
を混合した摩擦材材料を成形することで、耐熱性を有す
るブレーキパッドを提供するもので、耐フェード性、耐
摩耗性、耐熱性に優れていることを特徴とするものであ
る。
【０００９】
【作用】本発明は前記の手段により、耐熱性樹脂である
ｐ−置換フェノール類とフェノール類とを共重合した変
性フェノール樹脂を使用することにより、高温・高負荷
時の摩擦係数が安定し、耐摩耗性も向上する。
ｐ−置換フェノール類とフェノール類とを共重合した変
性フェノール樹脂を使用することにより、高温・高負荷
時の摩擦係数が安定し、耐摩耗性も向上する。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない。攪拌機、
冷却器、温度計を備えた２リットルのフラスコに、ｐ−
フェニルフェノール２１３ｇ、３７％ホルムアルデヒド
１７３ｇ、水酸化ナトリウム５０ｇ、蒸留水１００ｇと
を６５〜７５℃で１時間加熱反応後、塩酸１３０ｇを加
えて中和水洗した。このものにフェノール３５３ｇ、３
７％ホルムアルデヒド１５２ｇ、アルミニウム粉末０．
５４ｇ、蓚酸１．２６ｇを加え、４時間還流反応させた
後、２００℃まで昇温しながら７００ｍｍＨｇで減圧脱
水し、７００ｇの固形の樹脂を得た。本発明で分子量及
び分子量分布測定に用いたＧＰＣ装置は日立製高速液体
クロマトグラフィ６０００及び島津製作所製データ解析
装置Ｃ−Ｒ４Ａである。ＧＰＣカラムとして昭和電工製
Ｆ−８０４Ｌ，２本を使用し、検量線はポリスチレン標
準サンプルで作製した。上記の分析装置によりＭｎ＝９
０４、Ｍｗ／Ｍｎは３．３となった。この変性フェノー
ル樹脂と一般のフェノール樹脂の耐熱性をマックサイエ
ンス製の熱天秤を用いて、窒素気流中（５０ｃｃ／ｍｉ
ｎ）、昇温速度１０℃／ｍｉｎで１０００℃までの残炭
率を測定した。各温度での残炭率を表１に示す。
が、本発明はこれに限定されるものではない。攪拌機、
冷却器、温度計を備えた２リットルのフラスコに、ｐ−
フェニルフェノール２１３ｇ、３７％ホルムアルデヒド
１７３ｇ、水酸化ナトリウム５０ｇ、蒸留水１００ｇと
を６５〜７５℃で１時間加熱反応後、塩酸１３０ｇを加
えて中和水洗した。このものにフェノール３５３ｇ、３
７％ホルムアルデヒド１５２ｇ、アルミニウム粉末０．
５４ｇ、蓚酸１．２６ｇを加え、４時間還流反応させた
後、２００℃まで昇温しながら７００ｍｍＨｇで減圧脱
水し、７００ｇの固形の樹脂を得た。本発明で分子量及
び分子量分布測定に用いたＧＰＣ装置は日立製高速液体
クロマトグラフィ６０００及び島津製作所製データ解析
装置Ｃ−Ｒ４Ａである。ＧＰＣカラムとして昭和電工製
Ｆ−８０４Ｌ，２本を使用し、検量線はポリスチレン標
準サンプルで作製した。上記の分析装置によりＭｎ＝９
０４、Ｍｗ／Ｍｎは３．３となった。この変性フェノー
ル樹脂と一般のフェノール樹脂の耐熱性をマックサイエ
ンス製の熱天秤を用いて、窒素気流中（５０ｃｃ／ｍｉ
ｎ）、昇温速度１０℃／ｍｉｎで１０００℃までの残炭
率を測定した。各温度での残炭率を表１に示す。
【００１１】
【表１】
表１からも明らかなように、耐熱性を有するｐ−置換フ
ェノールを変性することで、合成した樹脂の耐熱性は向
上する。次に耐酸化性を上記熱天秤を用いて、空気気流
中（５０ｃｃ／ｍｉｎ）、昇温速度１０℃／ｍｉｎです
べての樹脂が燃え尽きる時の温度を測定した。結果を表
２に示す。
ェノールを変性することで、合成した樹脂の耐熱性は向
上する。次に耐酸化性を上記熱天秤を用いて、空気気流
中（５０ｃｃ／ｍｉｎ）、昇温速度１０℃／ｍｉｎです
べての樹脂が燃え尽きる時の温度を測定した。結果を表
２に示す。
【００１２】
【表２】
表２からも明らかなように、耐酸化性を有するｐ−置換
フェノールを変性することで、合成した樹脂の耐酸化性
は向上する。この樹脂を結合剤とし、基材のスチール繊
維及び黒鉛やその他の充填剤を表３に示す体積比（％）
に従って配合し、これを均一に混練する。
フェノールを変性することで、合成した樹脂の耐酸化性
は向上する。この樹脂を結合剤とし、基材のスチール繊
維及び黒鉛やその他の充填剤を表３に示す体積比（％）
に従って配合し、これを均一に混練する。
【００１３】
【表３】
【００１４】次に上記複合材料を金型に充填し、温度１
５０℃、圧力５００ｋｇ／ｃｍ２ で圧縮成形する。で
きた成形品を２００℃で４時間の所定条件によりアフタ
ーキュアを施した。このｐ−置換フェノール類とフェノ
ール類とを共重合した変性フェノール樹脂を用いた自動
車用ブレーキパッドを実施例（第１図中Ａ）とし、一般
のフェノール樹脂のみを用いた自動車用ブレーキパッド
を従来例（第１図中Ｂ）として、フェード試験について
比較試験し、添付の第１図のごとき結果を得た。また、
４００℃での摩耗量は前者は後者の１／２であった。
５０℃、圧力５００ｋｇ／ｃｍ２ で圧縮成形する。で
きた成形品を２００℃で４時間の所定条件によりアフタ
ーキュアを施した。このｐ−置換フェノール類とフェノ
ール類とを共重合した変性フェノール樹脂を用いた自動
車用ブレーキパッドを実施例（第１図中Ａ）とし、一般
のフェノール樹脂のみを用いた自動車用ブレーキパッド
を従来例（第１図中Ｂ）として、フェード試験について
比較試験し、添付の第１図のごとき結果を得た。また、
４００℃での摩耗量は前者は後者の１／２であった。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、摩擦係数が高く安定し
た耐フェード性に優れ、かつ耐摩耗性に優れた自動車用
ブレーキパッドが得られる。また、本発明に用いられる
変性フェノール樹脂は、ｐ−置換基を多量に有するため
耐熱性及び耐酸化性に優れ、また鳴きの主要因である樹
脂分解物の発生が一般のフェノール樹脂に比べ少ないた
め、鳴きの発生が少なくなる副次的効果も有する。
た耐フェード性に優れ、かつ耐摩耗性に優れた自動車用
ブレーキパッドが得られる。また、本発明に用いられる
変性フェノール樹脂は、ｐ−置換基を多量に有するため
耐熱性及び耐酸化性に優れ、また鳴きの主要因である樹
脂分解物の発生が一般のフェノール樹脂に比べ少ないた
め、鳴きの発生が少なくなる副次的効果も有する。
【図１】本発明の実施例と従来例における摩擦材の制動
回数に対する摩擦係数の関係を示す特性曲線図である。
回数に対する摩擦係数の関係を示す特性曲線図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 栗田 高明
茨城県下館市大字小川1500番地 日立化
成工業株式会社下館研究所内
(56)参考文献 特開 平４−50284（ＪＰ，Ａ)
村山 新一，フェノール樹脂 プラ
スチック材料講座１，日本，増田 顕邦
／日刊工業新聞社，1961年 ７月15日,
第７頁〜第38頁
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C09K 3/14
F16D 69/02
C08L 61/04 - 61/16
Claims (11)
- 【請求項１】 耐熱性樹脂を結合剤とし、補強繊維を基
材、そして黒鉛、金属粉、無機充填剤等よりなる摩擦材
において、前記耐熱性樹脂はｐ−置換フェノール類にホ
ルムアルデヒドを付加反応させ、得られた付加反応物に
対して、前記ｐ−置換フェノール類よりもホルムアルデ
ヒドとの反応性の高いフェノール類を添加して、遷移金
属、ＩＩＡ族元素、ＩＩＩＡ族元素、ＩＶＡ族元素、Ｖ
Ａ族元素及びＶＩＡ族元素の中から選ばれた金属元素と
酸の存在下で共重合した変性フェノール樹脂であること
を特徴とする摩擦材。 - 【請求項２】 フェノール類が、レゾルシン、カテコー
ル、ｍ−クレゾール、ｏ−クレゾール、ノニルフェノー
ル、ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、キシレノール又はフ
ェノールであることを特徴とする請求項１記載の摩擦
材。 - 【請求項３】 ｐ−置換フェノール類が、ｐ−フェニル
フェノール、ｐ−クレゾール、ｐ−ブチルフェノール、
ｐ−オクチルフェノール又はｐ−アミルフェノールであ
ることを特徴とする請求項１記載の摩擦材。 - 【請求項４】 ホルムアルデヒド源が、ホルマリン、パ
ラホルムアルデヒド、トリオキサン等であることを特徴
とする請求項１記載の摩擦材。 - 【請求項５】 金属元素が、クロム、ニッケル、コバル
ト、亜鉛、鉄、銅等の遷移金属であることを特徴とする
請求項１記載の摩擦材。 - 【請求項６】 金属元素が、ベリリウム、マグネシウ
ム、カルシウム等のＩＩＡ族元素であることを特徴とす
る請求項２記載の摩擦材。 - 【請求項７】 金属元素が、アルミニウム、ガリウム、
インジウム等のＩＩＩＡ族元素であることを特徴とする
請求項１記載の摩擦材。 - 【請求項８】 金属元素が、珪素、ゲルマニウム、錫、
鉛等のＩＶＡ族元素であることを特徴とする請求項１記
載の摩擦材。 - 【請求項９】 金属元素が、リン、ヒ素、アンチモン等
のＶＡ族元素であることを特徴とする請求項１記載の摩
擦材。 - 【請求項１０】 金属元素が、硫黄、セレン、テルル等
のＶＩＡ族元素であることを特徴とする請求項１記載の
摩擦材。 - 【請求項１１】 酸触媒が、蓚酸、酒石酸、コハク酸、
クエン酸、塩酸、硫酸、パラトルエンスルホン酸等であ
ることを特徴とする請求項１記載の摩擦材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24465092A JP3522776B2 (ja) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | 摩擦材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24465092A JP3522776B2 (ja) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | 摩擦材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0693251A JPH0693251A (ja) | 1994-04-05 |
| JP3522776B2 true JP3522776B2 (ja) | 2004-04-26 |
Family
ID=17121906
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24465092A Expired - Lifetime JP3522776B2 (ja) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | 摩擦材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3522776B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20080112308A (ko) * | 2006-03-29 | 2008-12-24 | 보르그워너 인코퍼레이티드 | 극성 작용기들을 함유하는 수지들로 만든 마찰재들 |
| CN106536962B (zh) * | 2014-05-16 | 2019-03-22 | 福乐尼·乐姆宝公开有限公司 | 摩擦组件、制动钳以及制造方法 |
-
1992
- 1992-09-14 JP JP24465092A patent/JP3522776B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 村山 新一，フェノール樹脂 プラスチック材料講座１，日本，増田 顕邦／日刊工業新聞社，１９６１年 ７月１５日，第７頁〜第３８頁 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0693251A (ja) | 1994-04-05 |
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