JPH03109481A - 耐熱性摩擦材および耐熱性摩擦材の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は耐熱性摩擦材に関し、さらに詳しくは自動車の
動力伝達または制動に好適に用いることができる耐熱性
摩擦材およびその製造法に関する。

〔従来の技術〕

従来、自動車に用いられる摩擦材としては、ブレーキラ
イニング、ディスクパッド、クラッチフェーシングなと
があり、その基材にはアスベストが用いられていた。し
かし、近年、アスベストが有害であるため、非アスベス
ト系の摩擦材の開発が望まれており、また自動車のエン
ジン性能の向上に伴う、摩擦材の性能向上、特に高温お
よび高負荷に耐える材料の開発が要求されている。

アスベスト基材の代替材としては、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用いた摩擦材が開
発され、使用されている。しかし、これらの基材は従来
の石綿に較べると繊維が太く、高弾性で硬く、もろいと
いう欠点がある。

また金属やアスベスト以外の無機繊維を用いた摩擦材で
は、嵩高い成形品が得られないため、摩擦界面で生じた
高熱が摩擦材全体へ２、速に伝導し、結合剤を加速度的
に熱分解するという問題がある。

従って、従来の結合剤では、高温および高負荷の条件下
で摩擦係数、摩耗率および強度のすべてを満足する摩擦
材を得ることが困難であった。

石綿代替材を使用して高温および高負荷に耐える摩擦材
を得る方法には、あらかじめ摩擦材自身を高温処理する
方法（特開昭５６−１３１８４６号公報、特開昭５９−
１１３０３８号公報、特開昭６０−１４５３０２号公報
）があるが、この方法ではコストが上昇し、機械強度が
低下するという欠点がある。また特殊な摩擦調整剤を添
加する方法（特開昭６０−９６６２５号公報、特開昭６
０−９２３３２号公報、特開昭６２−１９０２３２号公
報）もあるが、この方法では充分な改良効果が得られな
い。さらに基材にアラミド耐熱性繊維を混合したり、ポ
リイミド樹脂粉（粒子）を加える方法もあるが、いずれ
も基材および摩擦調整剤を保持する結合剤として従来の
ものを使用しているため、充分な耐熱性が得られないと
いうのが現状である。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、前記従来技術の問題点をなくし、高温
および高負荷条件下でも高い摩擦係数、耐摩耗性および
機械的強度を備えた耐熱性摩擦材およびその製造法を提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者等は、前記課題に鑑み、鋭意検討の結果、摩擦
調整剤に銅箔または銅粉を必須成分とし用い、かつ結合
剤にポリアミドイミド樹脂を用いることにより、前記課
題を解決できることを見出し、本発明に到達したもので
ある。

すなわち、本発明は、無機基材および／または有機基材
、摩擦調整剤ならびに結合剤を含有する耐熱性摩擦材に
おいて、前記摩擦調整剤として銅箔または銅粉、および
前記結合剤としてポリアミドイミド樹脂を用いてなる耐
熱性摩擦材およびその製造法に関する。

本発明の基材には無機および／または有機基材が用いら
れる。無機基材としては、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、各種金属チッ
プや金属ファイバーが挙げられ、また有機基材としては
、フェノール繊維、芳香族ポリアミド繊維等の有機繊維
が挙げられる。

これらのうち、コストや加工性の点から、ガラス繊維、
芳香族ポリアミド繊維、鋳鉄チップ、スチールファイバ
ーが好ましい。

本発明の摩擦調整剤には、銅箔または銅粉が必須成分と
して用いられる。該銅粉としては粒径０゜２＋＋ｎ以下
のものが好ましい。また銅箔としては、長径が２〜１０
００μｍで、長径と短径の比で決まるアスペクト比が１
〜５０で、かつ短径に対する厚さが１／３以下であるも
のが好ましい。銅粉またはｗ４箔が前記範囲以外では均
一な分散が困難となり、不安定な摩擦係数の発生原因と
なることがある。

摩擦調整剤としては、銅箔または銅粉に加えて他の無機
物粉および／または有機物粉を用いてもよい。無機物粉
としては、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バ
リウム、クレー、タルク、黒鉛、アルミナ、マイカ、蛍
石、ジルコニア、ヘマタイト、マグネタイト、シリカ、
硫化アンチモン、硫化鉄、硫化モリブデン等の無機粉末
、真鍮、銅、鉄、鉛、亜鉛、アルミ等の金属線粉末が挙
げられ、また有機物粉としては、カシューダスト、ゴム
ダスト、木粉等の有機物が挙げられる。

本発明の結合剤にはポリアミドイミド樹脂が用いられる
。該ポリアミドイミド樹脂は、芳香族ジアミンとトリカ
ルボン酸無水物とを縮重合させて得られる。

芳香族ジアミンとしては、例えば一般式（１）（式中、
ＸはＣＨ２，０、Ｓ、ＳＯ２または占Ｈ３ で表される化合物、具体的には４．４′−ジアミノジフ
ェニルプロパン、４．４′−ジアミノジフェニルメタン
、４．４’−ジアミノジフェニルスルフィド、４．４１
−ジアミノジフェニルスルホン、４．４１−ジアミノジ
フェニルエーテル、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェ
ニレンジアミン、１．５−ジアミノナフタレン、３，３
゛−ジアミノジフェニル、３．３′−ジメトキシベンジ
ジン、１．３−ジアミノ−４−イソプロピルベンゼン、
キシリレンジアミン、４．４“−ジアミノターフェニル
、４，４“°°−ジアミノクォーターフェニル、１．４
−ビス（ｐ−アミノフェノキシ）ベンゼン、４．４’−
（ビス−（ｐ−アミノフェノキシ）〕ジフェニルスルホ
ン、４．４’−（ビス−（ｐ　−アミノフェノキシ）〕
ビフェニル、２，２−ビス（４−（４−アミノフェノキ
シ）フェニル〕プロパン、２．２−ビス（４−（４−ア
ミノフェノキシ）フェニル〕へキサフルオロプロパン、
４．４’−ジアミノベンゾフェノン、ベンジジン−２゜
３．５．６−チトラメチルーＰ−フェニレンジアミン、
ジアミノトルエン、テトラフルオロフェニレンジアミン
、ジアミノオクタフルオロビフェニル等を用いることが
できる。これらは単独で用いても２種以上を併用しても
よい。これらの化合物のうち耐熱性と経済性の点から、
ｐ−フェニレンジアミンまたはｍ−フェニレンジアミン
が好ましく、４，４′−ジアミノジフェニルメタンまた
は４．４′−ジアミノジフェニルエーテルがより好まし
い。

トリカルボン酸無水物としては、トリメリット酸無水物
またはその誘導体が用いられる。トリメリット酸無水物
の誘導体としては、トリメリット酸またはトリメリット
酸無水物とアルコールとのエステル、例えばトリメリッ
ト酸無水物のメタノールハーフエステル化合物が挙げら
れる。

前記結合剤としてのポリアミドイミド樹脂に、フェノー
ル樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ビスマレイミド
樹脂、シリコーン樹脂等を、耐熱性および摩擦特性を低
下させない程度に添加して変性または混合し、ガラス繊
維などの基材や無機粉などの摩擦調整剤の保持力向上を
図ることができる。

前記結合剤の含有量は、摩擦材全重量に対して５〜５０
重量％が好ましく、より好ましくは２０〜４５重量％で
ある。結合剤量が５重量％未満では、基材となる繊維お
よび摩擦調整剤を結合して成形体を得ることが困難とな
ることがあり、また５０重量％を超えると摩擦特性が低
下することがある。

前記銅箔または銅粉の含有量は、結合剤に対して２〜５
０重景％重量ましく、より好ましくは５〜４０重量％で
ある。銅箔または銅粉の使用量が２重量％未満では、ポ
リアミドイミド樹脂結合剤の潤滑効果を阻止できないこ
とがあり、また５０重量％を超えると成形体の密度が高
く、摩擦係数が異常に高くなり、摩擦面の温度が上昇し
、金属の溶融や結合剤の熱分解が著しくなり、強度およ
び摩耗率を低下させることがある。

無機基材および／または有機基材、摩擦調整剤ならびに
結合剤を含む成形用混和物を金型に充填して加圧、加熱
成形して摩擦材が得られる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により詳しく説明する。

〈摩擦材用結合剤の合成〉 第１表に示す配合量の材料を、撹拌機、温度計、冷却管
、窒素吹込管および水分離管を備えた１０１００Ｏのセ
パラブルフラスコに入れ、徐々に加温し、２１０°Ｃま
で昇温した。反応で生成する縮合水を系外へ留去させな
がら同温度で反応を進めた。反応の進行は高速液体クロ
マトグラフで調べ、ンスケ粘度計で測定）の樹脂溶液を
得た。得られた樹脂溶液をＮ−メチルピロリドンで希釈
し、樹脂分を２５重量％に調整して摩擦材用結合剤とし
第 表 実施例１〜５ 第２表に示すそれぞれの摩擦材料のうちガラス繊維（富
士ファイバー社製、ＵＰＧ　Ｉ　ＺＡ５０８）を除いた
材料を混合撹拌し、溶媒（Ｎ−メチルピロリドン）を加
えながらペースト状にした。

このペースト状の混和物にミキサーで開繊したガラス繊
維を加えてさらに撹拌を行い、均一な混和物とした。得
られた混和物を高速撹拌状態にある水中に滴下し、脱溶
媒と粉状化を同時に行って粒状の混和物を得た。次いで
、この混和物を１５０°Ｃで１時間乾燥し、成形用混和
物を得た。この成形用混和物を金型に充填し、２ＱＯｋ
ｇｆ／ｃＪの加圧下で２９０°Ｃで１０分間加熱成形を
行い、成形品を得た。成形品の両面をサンダーで研摩し
た後、２５０°Ｃで２時間の後硬化を行って摩擦材を得
た。

この摩擦材をインチ角に切断して試験片とし、ＪＩＳ定
速摩耗試験機により１００℃、２００°Ｃおよび３００
　’Ｃで、摩擦係数および摩耗率を求め、また試験後の
試料摩擦面の観察を行った。その結果を第２表および第
１図に示した。なお、第１図の縦軸は摩擦係数、横軸は
摩耗率（ｃｄ／ｋｇｆ−ｍ）である。第１図において層
番号１．２．３はそれぞれ測定温度１００°Ｃ１２００
℃および３００′Ｃを示す。

比較例１．２および４ 第２表に示すそれぞれの摩擦材料のうちガラス繊維（富
士ファイバー社製、ＵＰＧ　Ｉ　ＺＡ５０８）を除いた
材料を混合撹拌し、溶媒（水／メタノール：　１／１）
を加えてペースト状にした。このペースト状の混和物に
ミキサーで開繊したガラス繊維を加え、さらに撹拌を行
い均一な混和物とした。得られた混和物を細粒にして６
０〜８０°Ｃの熱風送風乾燥機で約２時間乾燥を行った
のち、乳鉢で粉砕して成形用混和物を得た。この混和物
を金型に充填し、成形圧力１００ｋｇｆ／ｃｆｆｌ、温
度１６０°Ｃで１０分間加熱加圧成形を行って摩擦材の
成形品を得た。この成形品を１８０″Ｃで４時間、次い
で２１０°Ｃで２時間の後硬化を行った。

この成形品の両面をサンダーで研摩したのち、インチ角
に切断して試験片とし、実施例１〜５と同様にしてＪＩ
Ｓ定速摩耗試験機で摩擦係数および摩耗率を求め、さら
に試験後の摩擦面の観察を行った。その結果を第２表お
よび第１図に示した。

比較例３ 第２表の配合に基づき、実施例１と同様の方法で成形品
を作製し、その評価を行い、結果を第２第２表の摩擦試
験後の試験片の外観および第１図の摩擦係数および摩耗
率の関係から、本実施例のポリアミドイミド樹脂を結合
剤とし、かつ摩擦調整剤に銅箔または銅粉を必須成分と
した系では、高温時の摩擦係数、耐摩耗性および機械強
度に優れていることがわかる。

〔発明の効果〕

本発明の耐熱性摩擦材は、高温および高負荷の条件下で
優れた摩擦性能、すなわち摩擦係数、耐摩耗性および機
械強度を示すため、特に自動車の動力伝達または制動に
好適に用いることができ、工業上極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例および比較例で測定した１００″Ｃ，
２００℃および３００°Ｃにおける摩擦係数と摩耗率の
関係を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、無機基材および／または有機基材、摩擦調整剤なら
   びに結合剤を含有する耐熱性摩擦材において、前記摩擦
   調整剤として銅箔または銅粉、および前記結合剤として
   ポリアミドイミド樹脂を用いてなる耐熱性摩擦材。 ２、一般式（１） ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、ＸはＣＨ＿２、Ｏ、Ｓ、ＳＯ＿２または▲数式
   、化学式、表等があります▼を示す） で表される芳香族ジアミンと、一般式（２）▲数式、化
   学式、表等があります▼、 （式中、Ｒ、Ｒ’はアルキル基であり、互いに同じであ
   っても異なっていてもよい）で表される化合物から得ら
   れるトリカルボン酸無水物との縮合反応により得られる
   ポリアミドイミド樹脂を用いてなる請求項１記載の耐熱
   性摩擦材。 ３、結合剤の使用量が、摩擦材全重量に対して５〜５０
   重量％である請求項１または２記載の耐熱性摩擦材。 ４、銅箔または銅粉の含有量が、結合剤に対して２〜５
   ０重量％である請求項１ないし３のいずれかに記載の耐
   熱性摩擦材。 ５、銅箔の長径が２〜１０００μｍで、銅箔の長径と短
   径の比で決まるアスペクト比が１〜５０で、かつ短径に
   対する銅箔の厚さが１／３以下である請求項１ないし４
   のいずれかに記載の耐熱性摩擦材。 ６、銅粉の粒径が０．２０ｍｍ以下である請求項１ない
   し４のいずれかに記載の耐熱性摩擦材。 ７、無機基材および／または有機基材、銅箔または銅粉
   ならびにポリアミドイミド樹脂を含む成形用混和物を金
   型に充填して加圧加熱成形する耐熱性摩擦材の製造法。