JP7131713B2 - 摩擦材用フェノール樹脂組成物 - Google Patents
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Description
以下の成分(A)、(B)および硬化剤を含み、前記硬化剤がヘキサメチレンテトラミンである、摩擦材用フェノール樹脂組成物が提供される。
(A)メチルフェニル基およびメチル基からなる群から選択される少なくとも1の基を有するポリオルガノシロキサンであって、軟化点140℃以下であるシリコーンレジン
(B)フェノール樹脂
摩擦材において、前記成分(B)の硬化物の外周に前記成分(A)の硬化物が存在していてもよい。
以下の成分(A)および(B):
(A)メチルフェニル基およびメチル基からなる群から選択される少なくとも1の基を有するポリオルガノシロキサンであって、軟化点140℃以下であるシリコーンレジン、
(B)フェノール樹脂
ならびに硬化剤を含む混合物を得る工程と、
前記混合物を前記軟化点以上の温度に加熱し、前記成分(A)の架橋体を含む硬化物を得る工程と、
を含み、前記硬化剤がヘキサメチレンテトラミンである、摩擦材の製造方法が提供される。
本実施形態において、摩擦材用フェノール樹脂組成物(以下、適宜単に「フェノール樹脂組成物」とも呼ぶ。)は、以下の成分(A)および(B)を含む。
(A)軟化点140℃以下のシリコーンレジン
(B)フェノール樹脂
成分(A)は、軟化点140℃以下のシリコーンレジンである。
成分(A)の軟化点は、硬化物の固結性向上の観点から、好ましくは25℃以上であり、より好ましくは30℃以上、さらに好ましくは35℃以上である。
また、硬化物の撥水性向上の観点から、成分(A)の軟化点は、140℃以下であり、好ましくは120℃以下、より好ましくは100℃以下である。
また、摩擦材の機械的強度向上の観点から、フェノール樹脂組成物中の成分(A)の含有量は、成分(B)100質量部に対して好ましくは500質量部以下であり、より好ましくは100質量部以下、さらに好ましくは50質量部以下である。
成分(B)は、フェノール樹脂である。成分(B)としては、ノボラック型フェノール樹脂が好適に用いられる。ノボラック型フェノール樹脂は、フェノール類とアルデヒド類とを酸触媒下で反応させて得られるフェノール樹脂である。ノボラック型フェノール樹脂としては、フェノールノボラック型樹脂、クレゾールノボラック型樹脂、レゾルシンノボラック型樹脂、キシレノールノボラック型樹脂、アルキルフェノールノボラック型樹脂、ナフトールノボラック型樹脂、ビスフェノールAノボラック型樹脂、フェノールアラルキルノボラック型樹脂、フェノールジフェニルアラルキルノボラック型樹脂、フェノールナフタレンノボラック型樹脂、フェノールジシクロペンタジエンノボラック型樹脂、及びカシューナッツ油、テルペン、トール油、ロジン、ゴム等より得られるノボラック型変性フェノール樹脂などが挙げられる。
また、フェノール類とアルデヒド類との組み合わせの例として、好ましくはフェノールとホルムアルデヒドとの組み合わせが挙げられる。
また、撥水性向上の観点から、フェノール樹脂組成物中の成分(B)の含有量は、フェノール樹脂組成物全体に対して好ましくは50体積%以下であり、より好ましくは40体積%以下、さらに好ましくは30体積%以下、さらにより好ましくは20体積%以下である。
また、フェノール樹脂組成物中の成分(B)の含有量は、フェノール樹脂組成物中の成分(A)、(B)および後述の硬化剤の合計100質量部に対して好ましくは50質量部以上であり、より好ましくは60質量部以上、さらに好ましくは70質量部以上、さらにより好ましくは80質量部以上であり、また、具体的には100質量部未満であり、好ましくは95質量部以下、より好ましくは90質量部以下、さらに好ましくは85質量部以下である。
硬化剤は、具体的には、ヘキサメチレンテトラミンおよびエポキシ樹脂からなる群から選択される1または2以上の化合物である。成分(B)の硬化を促進する観点から、硬化剤は、好ましくはヘキサメチレンテトラミンである。
また、硬化物の強度低下を抑制する観点、たとえば、硬化剤がヘキサメチレンテトラミンであるとき、その分解により発生するガスによって硬化物に亀裂や膨れが生じるのを抑制する観点から、フェノール樹脂組成物中の硬化剤の含有量は、成分(B)100質量部に対して、好ましくは20質量部以下であり、より好ましくは18質量部以下、さらに好ましくは17質量部以下である。
フィラーは、具体的には、繊維基材および充填材からなる群か選択される1種または2種以上である。
繊維基材は、得られる硬化物が摩擦材として使用するのに十分な機械強度を有するように、フェノール樹脂組成物の固形分全体に対して、好ましくは0.5体積%以上であり、より好ましくは1体積%以上であり、また、好ましくは20体積%以下であり、より好ましくは15体積%以下、さらに好ましくは10体積%以下、さらにより好ましくは5体積%以下である量で使用され得る。
充填材の含有量は、得られるフェノール樹脂組成物の硬化物の用途、特に、所望する摩耗特性に応じて適宜調整することができる。充填材の含有量は、フェノール樹脂組成物の固形分全体に対して、たとえば50体積%以上であり、好ましくは60体積%以上、より好ましくは70体積%以上、さらに好ましくは75体積%以上であり、また、たとえば95体積%以下であり、好ましくは90体積%以下、より好ましくは85体積%以下である。
また、フェノール樹脂組成物は、硬化触媒をさらに含んでもよい。硬化触媒は、たとえば、トリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィンなどの有機ホスフィン化合物;安息香酸、サリチル酸などの芳香族カルボン酸;フタル酸などのジカルボン酸;および無機塩基性化合物、有機塩基性化合物である塩基性化合物からなる群から選択される1種または2種以上である。
また、成形時の組成物の流動性低下を抑制し、より良好な機械的強度を有する硬化物を得る観点から、フェノール樹脂組成物中の硬化触媒の量は、フェノール樹脂組成物の固形分100質量部に対して、好ましくは5質量部以下であり、より好ましくは3質量部以下である。
フェノール樹脂組成物は、たとえば、成分(A)および(B)ならびに適宜他の成分の粉砕物を準備する工程と、各成分の粉砕物を所定の順序で乾式混合する工程と、を含む方法により得ることができる。
また、フェノール樹脂組成物は、成分(A)および(B)ならびに適宜他の成分の固形物を同時に粉砕して混合する方法により得ることもできる。
本実施形態において、摩擦材は、上述のフェノール樹脂組成物の硬化物からなる。また、摩擦材は、フェノール樹脂組成物を硬化することにより得ることができる。
(工程1)成分(A)および(B)を含む混合物を得る工程
(工程2)混合物を前記軟化点以上の温度に加熱し、成分(A)の架橋体を含む硬化物を得る工程
摩擦材の撥水性向上の観点から、工程1は、好ましくは成分(A)および(B)を粉砕混合する工程を含む。
粉砕混合して得られる混合物のメディアン径は、たとえば5μm以上であり、好ましくは10μm以上、より好ましくは20μm以上であり、また、たとえば100μm以下であり、好ましくは70μm以下、より好ましくは50μm以下である。
混合物のメディアン径は、具体的には、レーザー回折法により計測される粒度分布における体積基準累積50%時の粒子径である。
(工程1-1)成分(A)、(B)および適宜硬化剤を混合して摩擦材用フェノール樹脂組成物を得る工程
(工程1-2)工程1-1の後、他の成分、具体的には前述のフィラーおよび硬化触媒から選ばれる1種以上をさらに添加、混合し、上記混合物(摩擦材用組成物)を得る工程
このとき、工程1-2において摩擦材用組成物中に配合される摩擦材用フェノール樹脂組成物の量は、摩擦材用組成物全体に対してたとえば5体積%以上、好ましくは10体積%以上であり、また、たとえば30体積%以下、好ましくは25体積%以下、より好ましくは20体積%以下である。
熱硬化の条件は、より具体的には、フェノール樹脂組成物を金型に充填し、130℃~180℃、10~100MPaの条件で、1~20分間、好ましくは5~20分間、加熱圧縮成形し、その後、必要に応じて160℃~250℃でポストキュアー処理をすることにより製造することができる。
以下、参考形態の例を付記する。
1. 以下の成分(A)および(B)を含む、摩擦材用フェノール樹脂組成物。
(A)軟化点140℃以下のシリコーンレジン
(B)フェノール樹脂
2. 当該摩擦材用フェノール樹脂組成物中の前記成分(A)の含有量が、前記成分(B)100質量部に対して1質量部以上500質量部以下である、1.に記載の摩擦材用フェノール樹脂組成物。
3. 前記成分(A)および(B)が、いずれも、25℃において固体である、1.または2.に記載の摩擦材用フェノール樹脂組成物。
4. 前記成分(A)および(B)を粉砕混合して得られる、3.に記載の摩擦材用フェノール樹脂組成物。
5. 硬化剤をさらに含む、1.乃至4.いずれか1つに記載の摩擦材用フェノール樹脂組成物。
6. フィラーをさらに含む、1.乃至5.いずれか1つに記載の摩擦材用フェノール樹脂組成物。
7. 1.乃至6.いずれか1つに記載の摩擦材用フェノール樹脂組成物の硬化物からなる摩擦材。
8. 軟化点140℃以下のシリコーンレジンの硬化物と、フェノール樹脂の硬化物を含み、前記フェノール樹脂の硬化物の外周に前記シリコーンレジンの硬化物が存在している、摩擦材。
9. 以下の成分(A)および(B):
(A)軟化点140℃以下のシリコーンレジン、
(B)フェノール樹脂
を含む混合物を得る工程と、
前記混合物を前記軟化点以上の温度に加熱し、前記成分(A)の架橋体を含む硬化物を得る工程と、
を含む、摩擦材の製造方法。
<摩擦材用樹脂組成物の作製>
(合成例1:フェノール樹脂の合成)
フェノール1000部、37%ホルマリン570部(フェノールに対するホルムアルデヒドのモル比0.66)、蓚酸10部の混合物を、100℃で3時間反応させた後、反応混合物の温度が140℃になるまで、常圧蒸留で脱水し、更に、0.9kPaまで、徐々に減圧しながら、反応混合物の温度が220℃になるまで減圧蒸留で脱水、脱モノマーし、ノボラック型フェノール樹脂905部を得た。ノボラック型フェノール樹脂の軟化点は88℃であった。
合成例1で得られたフェノール樹脂を用いて摩擦材用フェノール樹脂組成物を調製した。各例の摩擦材用フェノール樹脂組成物を用いて摩擦材用樹脂組成物および摩擦材を作製し、撥水性を評価した。
合成例1で得られたフェノール樹脂、シリコーンレジン、およびヘキサメチレンテトラミンを表1に示す配合量で用い、小型粉砕機で粉砕混合を行い、メディアン径30μmの熱硬化性樹脂組成物を得た。表1中で用いた材料の詳細は以下のとおりである。
フェノール樹脂1:合成例1で調製したノボラック型フェノール樹脂
ヘキサメチレンテトラミン:三菱ガス化学社製、商品名「ヘキサミン」
シリコーンレジン1:メチルフェニル基含有シリコーンレジン、軟化点:70℃、不揮発分99%以上
シリコーンレジン2:メチル基含有シリコーンレジン、軟化点110℃、不揮発分99%以上
シリコーンレジン3:モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン社製 TOSPEARL1100、メチル基含有シリコーンレジン、軟化点なし、不揮発分99%以上
結合材として、18体積%の各例のフェノール樹脂組成物、繊維基材として、2体積%のアラミド繊維(DU PONT社製、ケブラー)、無機充填材として、40体積%の炭酸カルシウム(三共精粉製、炭酸カルシウム)および40体積%の硫酸バリウム(堺化学工業社製、簸性硫酸バリウム)を仕込み混合して、摩擦材用樹脂組成物を得た。
熱成形プレス機を用いて、得られた摩擦材用樹脂組成物を、温度150℃、4分間の成形時間、圧力を20MPa~40MPaの間で調整して成形を行い、その後、200℃、5時間の条件で加熱処理(ベーキング後)を行い、摩擦材を得た。
摩擦材の撥水性の指標として、水に対する接触角の測定をおこなった。各例で得られた摩擦材の表面を、#400研磨布紙で約0.5mm研磨し、接触角測定に供した。摩擦材表面に対する水の接触角を、協和界面科学社製 Drop Master DM-500によって測定した。測定に使用した水はpH6~8、温度25℃のイオン交換水である。結果を表1に示す。
Claims (8)
- 以下の成分(A)、(B)および硬化剤を含み、前記硬化剤がヘキサメチレンテトラミンである、摩擦材用フェノール樹脂組成物。
(A)メチルフェニル基およびメチル基からなる群から選択される少なくとも1の基を有するポリオルガノシロキサンであって、軟化点140℃以下であるシリコーンレジン
(B)フェノール樹脂 - 当該摩擦材用フェノール樹脂組成物中の前記成分(A)の含有量が、前記成分(B)100質量部に対して1質量部以上500質量部以下である、請求項1に記載の摩擦材用フェノール樹脂組成物。
- 前記成分(A)および(B)が、いずれも、25℃において固体である、請求項1または2に記載の摩擦材用フェノール樹脂組成物。
- 前記成分(A)の粉砕物および(B)の粉砕物を含む混合物である、請求項3に記載の摩擦材用フェノール樹脂組成物。
- フィラーをさらに含む、請求項1乃至4いずれか1項に記載の摩擦材用フェノール樹脂組成物。
- 請求項1乃至5いずれか1項に記載の摩擦材用フェノール樹脂組成物の硬化物からなる摩擦材。
- 前記成分(B)の硬化物の外周に前記成分(A)の硬化物が存在している、請求項6に記載の摩擦材。
- 以下の成分(A)および(B):
(A)メチルフェニル基およびメチル基からなる群から選択される少なくとも1の基を有するポリオルガノシロキサンであって、軟化点140℃以下であるシリコーンレジン、
(B)フェノール樹脂
ならびに硬化剤を含む混合物を得る工程と、
前記混合物を前記軟化点以上の温度に加熱し、前記成分(A)の架橋体を含む硬化物を得る工程と、
を含み、前記硬化剤がヘキサメチレンテトラミンである、摩擦材の製造方法。
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