JPH03143946A - 摩擦要素の為の組成物 - 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、摩擦要素の製造に適した改良樹脂組成物に関
し、更にこの組成物から製造した摩擦要素に関するもの
である。

（従来の技術） 自動車ブレーキライニングとディスクパッド、鉄道ブレ
ーキブロック及びクラッチフェーシングの様な摩擦要素
は、摩擦材料を樹脂と結合することにより製造されるこ
とが出来る。アスベストが、織布としてか、又は繊維形
態でのいずれかで、摩擦材料として普通使用されている
。この様な摩擦要素が、苛酷なブレーキ条件又はクラッ
チ操作条件にさらされる時に、生成した高温は、摩擦要
素を分解して、摩擦性質に摩損及び／又は損失を結果し
勝ちである。

（発明が解決しようとする課題） これにも拘わらず、アスベスト以外の材料から今まで製
造された摩擦要素は、アスベスト要素の性能に匹敵させ
るのに失敗している。

本発明の目的は、性能のどんな重大な損失も無く、との
゛アスベストも使用する必要無しに。

摩擦要素の組成物の処方を可能にすることである。

（課題を解決するための手段） 従って９本発明は、摩擦材料と結合剤とから成り、複合
材料で使用されるのに適する摩擦要素の為の組成物にお
いて、前記結合剤が。

（ａ）　　ポリビニルアルキルエーテルＣＰＶＡＥ）と
。

（ｂ）　　硬化性フェノール樹脂及び任意的に（ｃ）　
　ゴム これらの配合物から成ることを特徴とする組成物に関す
るものである。

本発明の組成物に使用される摩擦材料は、アスベスト、
ガラス繊維、グラスウールの様な鉱質綿、岩綿及びスラ
グウール、鉄繊維、ポリアラミド、特にケブラー（Ｋｅ
ｖｌａｒ）　（登録商標）の様な有機重合体繊維、セラ
ミックファイバなどの様な公知の材料を包含して良い。

本発明の特徴は、今まで摩擦要素の必須成分であるアス
ベスト繊維を、所望の性能を達成する為に使用する必要
を無くすことである。

前記繊維成分に加えて１組成物は、摩擦ダスト、バライ
ト白土、スレート粉末、シリカ。

浮石、金属酸化物粉末、及び粉末又はターニングの何れ
かの形態の銅、亜鉛、黄銅、及びスチールの様な金属粒
子の様な他の性能変性剤を含んで良い。

本発明に使用される結合剤は、ポリビニルアルキルエー
テル（以下ＰＶＡＥ）と硬化性フェノール樹脂及び任意
的にゴムとの配合物から成る。

配合物に使用されるＰＶＡＥは９例えば硬化性フェノー
ル樹脂と配合される時に、特に配合物が摩擦要素を製造
する為に使用される時に、均−単一槽配合物を形成すべ
きである。

適切なＰＶＡＥの例は、ポリビニルメチルエーテル（以
下ＰＶＭＥ）及びポリビニルエチルエーテル（以下ＰＶ
ＥＥ）を包含する。

例えば、　ＰＹＩ［Ｅは、工業的に入手出来る重合体で
ある。ＰＶＡＥは、適切には、少なくとも２０００゜好
適には７０００〜３５０００の数平均分子量、及び３５
０００〜１００．０００の範囲の重量平均分子量を有す
る。

配合物の他の成分の一つは、硬化性フェノール樹脂であ
る。

ノボラック樹脂は、単に加熱することにより熱硬化性架
橋生成物へ硬化出来ないフェノール樹脂のタイプのもの
である。工業的に入手出来るノボラック樹脂は、全体的
に又は主に、フェノール自体から成るフェノール性供給
原料から製造される。ノボラック樹脂は、加熱により直
接的に硬化出来ないけれども、これらに架橋剤を混合す
るならば、これらは熱硬化性生成物へ硬化され得る。

本発明者等は、硬化性ノボラック樹脂の作用は、　ＰＹ
ＡＥ樹脂と配合される時には、非硬化性樹脂の作用と異
なることを突き止めるに至った。

特に９非硬化性樹脂と相溶性の重合体は、硬化性ノボラ
ックと必ずしも相溶性でない。

前記説明した様に、ノボラック樹脂は、直接的に加熱し
ても硬化しない。「硬化性」ノボラック樹脂とは、架橋
剤がこれに添加される時に硬化性であるフェノール樹脂
を意味する。この様なフェノール樹脂は、工業的に入手
出来、かつこれらの製造方法は、フェノール樹脂の製造
に携わる当業者には周知であろう。従って、樹脂の製造
に使用されるフェノール性供給原料は。

実質的にフェノールのみから成る。ノボラックは、好適
には、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂である。フェ
ノール−ホルムアルデヒド樹脂の製造は３人、クツツブ
、Ｌ、Ａ、ビラト、スプリンゲルヘラーグ（［ｎｏｐ、
　Ｐｉｌａｔｏ、　ＳｐｒｉｎｇｅｒＹｅｒＬａｇ）、
　ｒフェノール樹脂化学、用途及び性能。

将来展望ｊ（Ｐｈｅｎｏｌｉｃ　Ｒｅｓｉｎｓ−Ｃｈｅ
ｍｉｓｔｒｙ。

人ｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　　ａｎｄ　　Ｐｅｒｆｏｒ
ｍａｎｃｅ、　　ＦｕｔｕｒｅＤｉｒｅｃｔｉｏｎｓ）
、　１９８５年、第９５頁、及び「ポリマー化学におけ
る製造方法Ｊ（Ｐｒｅｐａｒａｔｉｖｅ　ｍｅｔｈｏｄ
ｓ　ｏｆＰｏｌｙｍｅｒ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）、第２
版、インターサイエンス社出版、　１９６８年に記載さ
れている。

フェノール−ホルムアルデヒドノボラックの製造におい
て、使用される代表的反応物比率は、フェノールのモル
当たりのホルムアルデヒドのモル０．７５〜０．９であ
る。ノボラックの数平均分子量は１例えば、５００〜１
５００の範囲にあるであろう。

硬化性フェノール樹脂は、適切には、配合物の主成分で
あり、かつ好適には、配合物の少なくとも６０重量％、
より好適には配合物中のフェノール樹脂とＰＶ［Ｈに基
づいて少なくとも８０重量％から成る。

配合物は、固体硬化性フェノール樹脂とＰＴＡＨの粒子
を混合し２次いで撹拌しながら混合物を熔融することに
より製造され得る。別宴として、配合物の成分を、別々
に熔融状態で庸し。

次いで共に混合しても良い。熔融混合物を冷却し１次い
でこれを粉砕し１次いで再熔融して。

より均一な混合物を得るのが都合が良いであろう。別案
として、フェノール、ホルムアルデヒド及びＰＴＡＨの
混合物を、一つの坩堝中で重合化させる。

本発明で使用される配合物は、全体的に又は部分的に架
橋可能な生成物を付与する為の架橋剤の存在下に、微粉
砕樹脂、　ＰＹＡＥ、及び架橋剤を共に混合し１次いで
加熱することにより製造される。然し乍ら、熔融状態で
樹脂とＰＴＡＨの長時間の混合が、均一混合を得る為に
必要であるので、早期硬化を避ける為に、架橋剤の存在
無しに配合物の製造を実施するのが好適である。

ノボラック樹脂用の最も普通に使用される架橋剤、即ち
、ヘキサメチレンテトラミンは、架橋した材料が必要な
場合に使用されて良い。本発明で使用される配合物は１
部分的に硬化されており、即ち、ノボラック樹脂単位間
の充分な結合が完成されて、充分な熱硬化性にならずに
、その分子量を顕著に増大する。別案として、配合物は
、充分に硬化されて、不熔融性熱硬化性樹脂にしても良
い。硬化の程度は、硬化工程において、使用される架橋
剤の量と、使用される温度により制御され得る。どの方
法か使用されても、摩擦材料として使用される繊維及び
／又は充填剤は１組成物が充分に硬化される前に、樹脂
配合物と充分に混合される。

前記に関する配合物は、フェノール樹脂に加えて、ゴム
を含んで良い。この様なゴムは、天然ゴム又は合成ゴム
であって良い。合成ゴムが使用される場合、これらは１
例えば、アクリルニトリル−ブタジェンゴム、ブタジエ
ン−スチレンゴム又はポリブタジェンゴムであって良い
。

ゴム成分は１組成物中の硬化性フェノール樹脂に部分的
に代えられる。

配合物の結合剤含有量は、適切には５〜４０％ｗ／ｗの
範囲である。

摩擦材料は、最終用途に応じて１次の方法の一つにおい
て、結合剤と結合されて摩擦要素を形成する： ａ）　ドラムブレーキライニング、デスクパッド、及び
クラッチ・フェーシングの為の圧縮成形法； ｂ）　ドラムブレーキライニングの為の乾式混合後成形
法 Ｃ）　ドラムブレーキライニングの為の湿式混合法：又
は ｄ）　ドラムブレーキライニング及びクラッチ・フェー
シングの為の織繊維の含浸。

より特定的に、前記（ａ）に関する圧縮成形性技術は、
下記に詳細に記載される。

この方法は、繊維、充填剤を乾式混合して成形すること
から成り、この時間の間に樹脂は硬化する。

混合の後１次の工程は、加熱と加圧下に２乾式混合物を
合わせることである。最終成形に対する混合物の圧縮比
は、約２０＝１〜５：ｌの範囲に。

好適には１５：１〜７：１１例えば１０・１の範囲にあ
るので、乾式混合物を熱圧する為に深絞り成形する必要
があろう。この困難を克服する為に、習慣的に、単純゛
成形で乾式混合物の軽量重量を冷圧することによりプレ
フォームを製造し、これらプレフォームの何形は２例え
ば２００〜２０００１ｂ／ｉｈ２（１４（４０ｋｇ／ｃ
ｍ２）の圧力で、最終成形に近い。

次いで冷圧プレフォームは、熟成形へ移して、圧力を掛
けられて良い。代表的な銭形条件は１例えば１５０〜１
６０℃（３０２〜３２０°Ｆ）の成形温度。

及び例えば１ｔｏｎ／ｉｎ”　（１５７ｋｇ／ｃｍ２）
の成形圧力で。

ｍｍ厚み当たり１７２〜１分である。

圧縮サイクルの間、成形物のガス抜きをする必要がある
。これには、短時間圧力を止めて揮発物を逃す必要があ
る。成功的な成形品の製造は、ガス抜きサイクルの正確
な選択に、しばしば左右される。不充分なガス抜きは、
抜は出す揮発物の為に膨れを結果し、一方ガス抜きか。

成形サイクルにおいて余りに遅すぎると、５５形品の離
層が引き起こされる。圧縮の後、成形品は、最適性能特
性を得る為に、−船釣に、数時間、約１５０〜２００℃
（３０２〜３９２°Ｆ）でオーブン中にて加熱される。

（実施例） 本発明を次の実施例に関して更に説明する。

実施例１ 配合物を製造するのに使用したノボラック樹脂は、ビー
、ビー、ケミカルズ（ＢＰ　Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）社に
より供給され、工業的に入手可能なものであった。これ
は、フェノール供給原料をホルムアルデヒドとＰＹＩ［
Ｅとを１次の様にして縮合させることにより製造された
： 次の原料を、還流コンデンサ、温度計及び撹拌器を付け
たフラスコに充填した。

フェノール（７００ｇｍｓ）、ホルマリン３６．６％（
５５１ｇｍｓ）及びシュウ酸（４，９ｇｍ５）　［（１
４ｇｍｓ）の水に溶解したもの］を、水（１４０ｇｍｓ
）の５０％溶液として供給されるポリビニルメチルエー
テル（分子量二重量平均分子量［ｗ４２．５００．及び
数平均分子量Ｎｎ８．５００）と混合した。

混合物を、加熱還流し、１８５分還流し続けた。

混合物を、１３０℃の温度まで真空（２６ｉｎ　Ｈｇ）
下に蒸留して樹脂を脱水した。樹脂を流し出して、冷却
して固体にして固めた。

次いでこれは、ヘキサミンを１０％添加して粉砕されて
、摩擦要素を製造する為の下記実施例に使用された樹脂
を得た。

この樹脂配合物は、　５３ｍｍの１２５℃で流動するペ
レットであった。

次の実施例において、前記の様にして製造したＰＹＲＥ
変性フェノール樹脂を、摩擦要素の製造に使用した。摩
擦要素を製造する為に使用した原料と方法は、下記にし
て一覧表で示す： ネ 登録商標 配合処方 ガラス繊維−３叩にＣ３１６１７ ポリアラミドパルプーケブラー８９７９黄銅削り屑−２
０〜８０メツシユ 虫酸化マグネシウム（ＭｇＯ） アルミナ（λ１２０３）−微粉末級ＭＡ６５パライト（
ＢａＳＯ，） 脱水石灰［Ｃａ　（ＱＨ）　２　］−リムブックスセロ
ボンドフリックションダストＪ４１０３Ｄ前記実施例１
に示した通りの樹脂 ネ　登録商標 １８　ｐ、　ｂ、　ｖ。

２　　〃 ｌＯ／／ １２１／ ３　　　／／ １８／１ １２１・ １０１／ １５〃 ００ 混合 ロディジ（Ｌｏｄｉｇｅ）型混合装置 ａ）ポリアラミドパルプ及びバライ ｂ）ガラス繊維以外の残り原料 添加し混合 Ｃ）ガラス繊維を添加し混合 ト 一１０分 ５分 −２分 予備銭形 周囲温度２０〜２５℃ 圧力　　３０１［Ｎｍ−２ 圧縮−硬化 圧力　　３０■１２ 温度　　１６０℃ 時間　　１０分 １．５分で１５秒間ガす抜き 後硬化 温度　　１５０℃−１６時間（熱オーブン中）摩擦と摩
耗特性の評価 フェードと摩擦性能を、前記製造したフルサイズのディ
スク　パッドを使用して評価した。

摩耗性質を、フルサイズのディスク　パッドから切断し
た試料片を使用して測定した。

使用した試験スケジュールは１次の通りである 摩擦とフェード性能 この試験は、ギルリング（Ｇｉｒｌｉｎｇ）Ｍ１６キヤ
リバーを装着した慣性動力計を使用し、かつ一定トルク
で操作して実施した。

機械の慣性　　　　３５ｋｇｍ２ 機械の速度　　　　４７８ｒｐｍ　＝　４８ｋｐｈ９５
５ｒｐｍ　＝９６ｋｐｈ 減速度　　　　　　０．２ｇ＝−トルク　２６ｋｇ　ｍ
ｏ、３ｇ＝トルク　３９ｋｇ　ｍ ０．４ｇ＝トルク　５２ｋｇ　ｔｐ ｏ、５ｇ＝トルク　６５ｋｇ　ｍ ０．６ｇ−ｈルク　７８ｋｇ　ｍ ２゜ 試験方法 ベツディング方法 ０、２５ｇの減速度を使用して４８ｋｐｈから少なくと
も３０ストツプで実施。ブレーキの各適用前の温度は、
１００℃以下であるべきである。冷却ファンを、このサ
イクルの関 連用すべきである。

ディスク厚みの重量測定する。

３、　４８ｋｐｈから予備−フェート試験。

次の各々の減速度、　０．２．０．３．０．４．０．５
゜及び０，６％ｇで休む為に４８ｋｐｈから１回適用。

冷却ファンを働かせ、かつ各々の適用前の温度は、１０
０℃以下であるべきである。

４、　９６ｋｐｈから予備−フェート試験。

５．９６ｋｐｈからフェードサイクル。

この試験は、０．５ｇの減速度を使用して２５回の逐次
休止から成る。各々の休止の開始温度は１次の通りであ
るべきである。

休止Ｎｏ、　　温度０Ｃ休止Ｎｏ、　　温度℃１　　　
　９５　　　　１３　　　３５０２　　　　１５０　　
　　１４　　　３５５３　　　　１９０　　　　１５　
　　３６０４　　　　２２５　　　　１６　　　３６０
５　　　　２５０　　　　１７　　　３６０６　　　　
２７５　　　　１８　　　３６０７　　　　２９５　　
　　１９　　　３６０８　　　　３１５　　　　２０　
　　３６５９　　　　３２５　　　　２１　　　３６５
１０　　　　３３５　　　　２２　　　３６５１１　　
　　３４５　　　　２３　　　３６５１２　　　　３４
５　　　　２４　　　３６５冷却フアンは、このフェー
ドサイクルの間止められねばならない。

６、後フェード試験。

この試験は、工程３と４の繰り返しである。

７、ディスクパッド厚みの再重量測定及び試峠に対する
損失の計算。

８、結果と記録損失をプロット。

スケールリグ摩耗試験スケジュール スケールファクター　ギルリング型１４に対して９．４
を 試料サイズ　　　　　　０．７４ｉｎｓＸ０．６１ｉｎ
ｓ慣性　　　　　　　　０．１５１ｂｓ、ｆｔ、　５ｅ
ｃ２（０，２５ｋｇｍ２） ２７６０　ｒ、ｐ、ｍ、　＝　９６に、ｐ、ｈ。

５．３２Ｎ夏　　＝２５％ｇ。

１０．６　＋［＝　５０％ｇ。

１．１５０℃でのＹＲ２−摩耗評価 ３００休止を、　５．３２ＮＭのトルク設定を使用して
開始温度１５０℃と２７６０ｒ、　ｐ、　ｍ、から実施
。

試料を、試験前と後に重量測定した。

（結果を、１００回のブレーキ適用当たりの損失として
引用する） ２゜ ３゜ ４゜ ２００℃でのＴＲ３−摩耗評価 ２００休止を、　５．３２ＮＭのトルク設定を使用して
開始温度２００℃と２７６０ｒ、　ｐ、　ｍ、から実施
。

試料を、試験前と後に重量測定した。

結果を、１００回のブレーキ適用当たりの損失として引
用する。

３００℃でのマＲ４−摩耗評価 １５０休止を、　５．３２Ｎｍ［のトルク設定を使用し
て開始温度３００℃と２７６Ｏｒ、　ｐ、　ｍ、から実
施。

試料を、試験前と後に重量測定した。

結果を、１００回のブレーキ適用当たりの損失として引
用する。

４００℃でのマＲ５−摩耗評価 ５０回のブレーキ適用の全体を１次の温度とトルク設定
で２７６０ｒ、　ｐ、　ｍ、から実施される。

休止ＮＯ１晟反　　　　トルク ■　　　　　　３０　　　） ２　　　　　８０　　　） ３　　　　　　１５０　　　　） ４　　　　　　２００　　　　） ５　　　　　　２４０　　　　１０、６ＮＭ５　　　　
　　２８０　　　　） ７　　　　　　３１０　　　　） ３　　　　　　３４０　　　　） ９　　　　　　３６５　　　　） １０　　　　　　３９０　　　　） １１　　　　　　４１０　　　　） 休止Ｎｏ、　１２−５０は、総括して、　５．３２ＮＭ
のトルク設定と４００℃の開始ブレーキ適用温度で実施
された。

摩擦要素の物理的特性と性能 １、複合材料密度：　　２．１８　ｇ／ｃｃ２、機械的
性質 曲げ強さ　６３．１４白Ｎｍ−２ 摩耗性能 ｔ　定められた速度（ｋｍｈ−’における速度）におけ
る平均摩擦レベル 未変性樹脂及び／又は本発明の規定と異なる他の有機化
合物により変性された樹脂に基づく摩擦要素と比較して
９本発明の摩擦要素は。

３５％と５０％までの夫々の曲げ強さの増大が、達成出
来る。この増大は、摩耗性能又は摩擦性能に松ｌ＋７＋
餌土＝ａア；皆店亡　ｈ　ヱ（発明の効果） 本発明によると、性能のどんな重大な損失も無く、どの
形態のアスベストも使用する必要無しに、優れた摩擦要
素の組成物の処方を可能にする。従来、アスベスト以外
の材料から今まで製造された摩擦要素は、アスベスト要
素の性能に匹敵させるのに失敗しているので１本発明は
、工業上、顕著な効果を奏するものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）摩擦材料と結合剤とから成り、複合材料で使用さ
   れるのに適する摩擦要素の為の組成物において、前記結
   合剤が、 （ａ）ポリビニルアルキルエーテル（ＰＶＡＥ）と、（
   ｂ）硬化性フェノール樹脂及び任意的に （ｃ）ゴム これらの配合物から成ることを特徴とする組成物。 （２）摩擦材料が、アスベスト、ガラス繊維、鉱質綿、
   鉄繊維、有機重合体繊維、及びセラミックファイバから
   成る請求項１記載の組成物。 （３）配合物中のポリビニルアルキルエーテルが、ポリ
   ビニルメチルエーテル（ＰＶＭＥ）又はポリビニルエチ
   ルエーテル（ＰＶＥＥ）である請求項１又は２記載の組
   成物。 （４）ＰＶＡＥが少なくとも２０００の数平均分子量を
   有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の組成物。 （５）硬化性フェノール樹脂が、架橋剤を有するフェノ
   ール−ホルムアルデヒド樹脂である請求項１〜４のいず
   れか１項に記載の組成物。 （６）硬化性フェノール樹脂が、５００〜１５００の範
   囲の数平均分子量を有する請求項５記載の組成物。 （７）硬化性フェノール樹脂が、配合物中のフェノール
   樹脂とＰＶＭＥに基づいて少なくとも６０％ｗ／ｗの量
   で存在する請求項１〜６のいずれか１項に記載の組成物
   。 （８）ＰＶＡＥとフェノール樹脂との配合物が、均一な
   単一相配合物である請求項１〜７のいずれか１項に記載
   の組成物。 （９）配合物中のゴムが、合成ゴムである請求項１〜８
   のいずれか１項に記載の組成物。（１０）合成ゴムが、
   アクリロニトリル−ブタジエンゴム、ブタジエン−スチ
   レンゴム及びポリブタジエンゴムから選択される請求項
   ９記載の組成物。 （１１）結合剤含有量が、総組成物の５〜４０％ｗ／ｗ
   の範囲にある請求項１〜１０のいずれか１項に記載の組
   成物。 （１２）前記組成物が、摩擦材料に加えて、摩擦ダスト
   、バライト　白土、スレート粉末、シリカ、浮石、金属
   酸化物粉末、及び金属粒子から選択される性能変性剤か
   ら成る請求項１〜１１のいずれか１項に記載の組成物。 （１３）請求項１〜１２のいずれか１項に記載の摩擦材
   料と結合剤とから成る複合摩擦要素。 （１４）複合摩擦要素が、摩擦材料を結合剤と、 ａ）ドラムブレーキライニング、デスクパッド、及びク
   ラッチ・フェーシングの為の圧縮成形法； ｂ）ドラムブレーキライニングの為の乾式混合後成形法
   ； ｃ）ドラムブレーキライニングの為の湿式混合法；又は ｄ）ドラムブレーキライニング及びクラッチ・フェーシ
   ングの為の織繊維の含浸 最終用途に応じて前記諸方法の一つにより結合すること
   により製造される請求項１３記載の複合摩擦要素。 （１５）圧縮成形法が、 ａ）繊維、充填剤及び粉末フェノール樹脂を乾式混合し
   、次いでこの乾式混合物の計 量重量を冷圧して予備成形物とし、 ｂ）（ａ）からの冷圧予備成形物を、加熱及び加圧（ホ
   ットプレス）下に固め、 ｃ）１５０〜２００℃の温度で熱圧材料を焼付けること
   により実施される請求項１４記載の複合摩擦要素。