JPH03149284A - 摩擦材及びその製造法 - 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、自動車の動力伝達あるいは制動に用いる摩擦
材であシ、特に耐摩耗性、耐熱性及び摩擦係数の安定性
に優れた摩擦材及びその製造法に関する。

（従来の技術） 自動車に用いる摩擦材としては、一般にブレーキラ仁ン
グ、ディスクパッド及びクラッチフェーシングがある。

これらは従来、石綿を基材として使用していたが、石綿
公害を防止するために非石綿系摩擦材の開発が望まれて
いる。また。自動車のエンジン性能の向上に伴い摩擦材
の性能向上が必要となシ、特に高温高負荷に耐える材料
の開発が要求されている。現在は石綿基材の代替として
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、芳香族ポリアミド繊維等の有機繊維をは
じめ、各種のスチールファイバ一等を使用した摩擦材が
開発され、一部で使用されている。しかしこれらの基材
は、従来の石綿に比べて硬くて脆いため、成形性や接着
性が悪く種々の点で摩擦特性に問題をのこしている。ま
た。嵩高の成形品が得られないために、摩擦面で生じた
熱や振動が摩擦材全体へ伝導して結合剤の熱分解が急速
に進む現象も認められ、高温高負荷の条件下で摩擦係数
、耐摩耗性及び強度のすべてを満足する摩擦材を得るこ
とは、従来の結合剤では困難になってきている。

（発明が解決しようとする課題） 石綿代替材を使用し高温で高負荷に耐える摩擦材として
は、あらかじめ摩擦材自身を高温処理したもの（例えば
特開昭５ロー１３１８４６号公報。

５９−１１３０３８号公報、６０−１４５３０２号公報
等）があるが、これはコスト高や機械強度の低下を伴う
。又特殊な摩擦調整剤を添加したもの（例えば特開昭６
０−９６６２５号公報、６０−９２３３２号公報、６２
−１９０２３２号公報等）もあるが従来の結合剤では耐
熱性と接着性が不足しているためその効果を十分発揮で
きない。

また基材に耐熱性の高いアラミド繊維やポリイミド樹脂
粉を加えたものなどが開示されているが。

基材及び摩擦調整剤を保持する結合剤の耐熱性が充分で
なく高温強度が得−られない。たとえ耐熱性樹脂を結合
剤として使用し摩擦材を得ようとしても、従来の製造方
法では工業的、技術的に困難である。

本発明は上記した問題を解消し、高温高負荷の条件下で
も安定した摩擦係数及び耐摩耗性を有し。

フェードやジャダーの発生し難い摩擦材及びその製造法
を提供することを目的とする。

（課題を解決するだめの手段） 本発明祉、シート状の裏打材の上に、ガラス繊維及びア
ラミド繊維の各短繊維を含む繊維状物質の基材、銅粉を
含む摩擦調整剤並びに摩擦材層に対し固形分で１０〜６
０重量％のポリアミドイミド樹脂を含む結合剤からなる
摩擦材層を形成してなる摩擦材及びその製造法に関する
。

本発明における繊維状物質の基材としては、ガラス繊維
及びアラミド繊維の短繊維が使用されるが、仁れらに加
えてロッククール、セラミック繊維等の無機繊維、フェ
ノール樹脂繊維等の有機繊維、鋼線等の金属線を使用し
てもよい。

ガラス繊維及びアラミド繊維の短繊維の長さは特に制限
はないが、通常１０ｍｍ程度のものが使用され、開繊に
よって５ｍｍ以下となる。ガラス繊維（Ｇ）とアラミド
繊維（Ａ）の配合比率は、重量でＧ：Ａが５０：５０〜
９０　：　１０が好ましい。

アラミド繊維が少ないと耐摩耗性及び摺動相手材とのな
じみが悪くなり、多すぎると摩擦材層の嵩密度が大きく
なり、また接着カネ充分で摩耗増大の原因になる。好ま
しくはＧ：Ａが６０：４０〜８０：２０である。

本発明において摩擦調整剤は銅粉が必須の成分として用
いられる。銅粉は箔状と粒状（電解銅粉を含む）に大別
され、そのいずれでもよい。粒状銅粉は粒径０．２■以
下の本のが好ましい。また箔状銅粉は、長径が２０〜２
００μｍ、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。粒状及び箔状の銅粉が上記範囲からはずれ
るに従い分散性が低下し易くなシ、摩擦係数を不安定に
する。

摩擦調整剤は、上記銅粉のはかに炭酸カルシウム、炭酸
マグネシウム、硫酸バリウム、クレー。

メルク、黒鉛、アルミナ、マイカ、螢石、ジルコニア、
ヘマタイト、マグネタイト、シリ力、硫化アンチモン、
硫化鉄、硫化モリブデン等の無機物粉末、カシューダス
ト、ゴムダスト、木粉等の有機物粉末、黄銅、鉄、鉛、
亜鉛、アルミニウム等の金属の粉末又は細線を添加して
もよい。

本発明では結合剤に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トリカルボン酸無水物と芳
香族ジアミンとを重縮合させて得られる。トリカルボン
酸無水物としては、トリメリット酸無水物又はその誘導
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、トリメリット酸又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
ノールハーフェステル化合物が挙げられる。

芳香族ジアミンとしては、例えばｍ−フェニレンジアミ
ン、ｐ−フェニレンジアミン、　　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イド、４．イ
ージアミノジフェニルスルホン、４．イ￥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、４３′−
ジアミノジフェニル、亀３′−ジメトキシベンジジン、
１．３−ジアミノ−４−インプロピルベンゼン、キシリ
レンジアミン。

４．４＃−ジアミノターフェニル、４４”−ジアミノク
ォーターフェニル、Ｌ４−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、４ｇ−〔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、ス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。

鳴イージアミノベンゾフェノン、ペンジジンース３．５
．６−テトラメチル−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ヲ用いることが
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、４４′−ジアミノジフェニルメタンまたは
４４′−ジアミノジフェニルエーテルがよシ好筐しい。

前記結合剤としてのポリアミドイミド樹脂Ｋ。

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物粉等の摩擦調整剤
の保持力向上、樹脂の流動性改善に利用してもよい。

前記ポリアミドイミド樹脂の摩擦材層に対する含有量は
、固形分で１０〜６０重量％とされる。

１０重量％未満では繊維状物質の基材及び摩擦調整剤を
無加圧状態で結合させることが困難であり。

また６０重量％を越えると相対的に摩擦調整剤の含有量
が低下し、適正な摩擦係数の維持、耐摩耗性の保持が困
難となる。

前記銅粉の含有量は、結合剤の固形分に対して５〜４０
重量％が好ましい。銅粉の量が少ないとポリアミドイミ
ド樹脂結合剤の潤滑効果を阻止できないことがあ）、ま
た多すぎると摩擦材層の密度が高く、摩擦係数も高くな
って摩擦面の温度が上昇して金属の溶融や結合剤の熱分
解が起シ、強度の低下及び摩耗率の増大を招く恐れがあ
る。よシ好ましくは５〜４０重量％である。

本発明におけるシート状の裏打材＃ｉｓ＜制限はない。

ガラス繊維、有機繊維及び炭素繊維の織布又は不織布、
金属板等が挙げられるが、接着性。

軽量化、耐熱性、コスト等を考慮すればガラス繊維もし
く＃ｉ炭素繊維の織布もしくは不織布、アルミニウム板
又は鋼板が好ましい。裏打材の厚さは摩擦材の用途によ
って決定され、制限はない。

裏打材の上に形成する摩擦材層の厚さも摩擦材の用途に
よって決定され、特に制限はない。

本発明の摩擦材は、前記結合剤を溶剤に溶解した樹脂溶
液に、短繊維からなる基材及び銅粉を含む摩擦調整剤を
加えて混和し、得られるペースト状の混和物を裏打材の
上に均一な厚さに塗布し。

乾燥機、炉等を用いて加熱して得られる。加熱は３００
〜３５０℃まで段階的に行うことが好ましい。例えば１
５０℃、１８０℃及び２５０℃で各１時間次いで３００
℃で３０分加熱して結、合剤を硬化させ、摩擦材層を形
成させる。加熱温度が低いと良好な摩擦特性が得られな
い。

（実施例） 次に本発明の実施例を説明する。

〈摩擦材用結合剤の合成〉 第１表に示す配合量の材料を、攪拌機、温度計。

冷却管、窒素吹込管および水分離管を備えた１０００−
のセパラブルフラスコに入れ、徐々に加温し、２１０℃
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り
目マドグラフで調べ、還元粘度ｏ−５（ｄｉ／ａ　）　
（０，５ｇをジメチルホルムアミド１ｄｇＫ溶かし、３
０℃でキャノンフェ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た。

１　材　　料　１　配合量　１ ４４′−ジアミノジフェニルメタン　１９８９（１，０
モル］トリメリット酸無水物　　　　　１９２９（１，
０モル）Ｎ−メチルピロリドン　　　　　３９０ｇ（５
０重量％）実施例１〜４ 長さ約３０■のガラス繊維の短繊維（富士ファイバーグ
ラス製、Ｕ８ＧＩＺＡ５０８）ｔ−ミ＊？ーで開繊し、
長さ５■以下の綿状のものとした。

また水を入れたミキサー中に長さ約１２閣のアラミド繊
維の短繊維（デュポン社製、商品名ケブラー）を入れて
攪拌開繊して、長さ５ｍｍ＋以下の繊維の分散液とし、
この液中に第２表の重量比になるように前記綿状のガラ
ス繊維を投入し、更に攪拌してガラス繊維とアラミド繊
維の混合分散液とした。この分散液を嵐１３１のＰ紙を
用いて吸引Ｐ遇し、次いでＰ紙残留物を８０℃の熱風送
風乾燥機で約２時間加熱乾燥してガラス繊維及びアラミ
ド繊維の混綿を得た。

一方珪酸カルシウム短繊維（米国ＮＹＣＯ社製。

商品名ウォラストナイト）１３重量部、硫酸バリウム（
堺化学製、Ｂ−Ｃ）１３重量部、タルクＣ和光純薬工栗
製、化学用）１３重量部及び三酸化アンチモン（和光純
薬工業製、化学用）１３重量部を混合した無機物粉末、
平均で厚さ２μｍ、　　　短径５ＱＩ１ｍ、長径７０μ
ｍの箔状銅粉Ｃ和光純薬工業製、化学用銅箔粉）並びに
粒径ａ　１−以下の電解銅粉（日本鉱業製、Ｃ−３０）
を用意した。

第２表に示す重量組成に従ってポリアミドイミド樹脂溶
液から表る摩擦材用結合剤に、前記箔状銅粉又は電解銅
粉及び無機物粉を加えて混合してスラリーとした。この
スラリーに前記混綿を加えてニーダーで混和し、ペース
ト状の混和物を得た。

この混和物を厚さ０，２６閣の平織）ガラスクロス（富
士ファイバーグラス製、ＦＥＣＲ−２７３２人）の裏打
材の片側Ｋｍ８ｗｍの厚さに塗布し、表面を平滑にした
のち、熱風送風乾燥機で１５０℃１時間、１８０℃１時
間、２５０ＩＣ１時間、３００ｔ３０分の順に加熱して
結合剤を硬化させ、摩擦材層を形成させ、次いでこの表
面をサンダーで研摩して摩擦材を得た。

比較例１〜４ ａＩＺ表の材料組Ｍｔｔｃ徒い、実施例と同様にして摩
擦材を得た。但し、比較例１で社アラミド繊維を使用せ
ず、比較例３７は混和物を塗布後の加熱を１８０℃て止
めた。比較例４では銅粉の代りに西田細Ｉｗ製の０．１
６５■φの銅線を３ｏ■に切断したものを用いた。比較
例２Ｆｉ結合剤不足で裏打材の上に摩擦材層が形成され
なかった。

比較例５ 第２表に示す材料のうち、ガラス繊維を除いた実施例で
調整した各種材料をニーダーに入れて混合攪拌した後、
溶媒のジメチルホルムアミドを加えてペースト状属した
。このペースト状混和物をガラスロービング（富士ファ
イバーグラス製。

ＧＢＹ−１００−０３３に付着させ、塗工紐を作製した
。この塗工紐を水に浸漬して溶媒を除去し。

１００℃で３時間乾燥させて成形用紐とした。この成形
用紐を約５ｏｎＫ切断し５ａ５平方の金型に敷き詰めて
、温ｔ２９０℃、圧力２００ｋｇｆ　／ｃｍ”で　１０
分間加熱成形して成形品を得た。この成形品の両面をサ
ンダーで研摩したのち、２５０℃で１時間次いて３００
℃で３０分の後硬化を行って摩擦材を得た。

比較例６．７ ８に２表に示す各種材料のうち、ガラス繊維及びアラミ
ド繊維を除いた材料をニーダーに入れて混合攪拌した後
、溶媒（水／メタノールが等重量）を加えてペースト状
にした。ただし、結合剤は比較例６ではフェノール樹脂
（大日本インキ化学工業製、ＴＤ−２０４０Ｃ）、比較
例７ではメチル化メラミン樹脂（日本カーバイド製、Ｓ
−２６０）を用いた。このペースト状の混和物に実施例
においてミキサーで開繊［７たガラス繊維及びアラミド
繊維の混綿を加え、更に攪拌を行い均一な混和物とした
。得られた混和物を細粒罠して、６０〜８０℃に保持し
た熱風送風乾燥機で約２時間乾燥を行つたのち、乳鉢で
粉砕して成形粉を得、この成形粉を金型に充填し、温度
１６０℃、圧力１００ｋｓｉｆ　／ｃｍ”で１０分間熱
圧成形を行った。この成形品は１８０℃で４時間次いで
２１０℃で２時間後硬化を行ったのち、成形品の両面を
サンダーで研磨して摩擦材を得た。

上記実施例及び比較例で得られた摩擦材をインチ角の試
験片を切シ出し、治具に貼シつけて試料とした。この試
料をＪＩＳ　　Ｄ４４１１に定める定速度摩耗試験機Ｋ
ｌｌｌｂ付けて運転し、＊擦係数及び摩耗率を求めて第
１図に示し、運転時の発生トルクの変動を１０分間にわ
たって記録した。その結果を第２図に示す。第１図及び
第２図において■は１００℃、■ｔｊ：２００℃及び■
は３００℃における測定値を示す。更に試験後の試料摩
擦面の外観を観察し、これを第２表の下部に示す。

第１図から、摩擦係数は比較例のものが高温で著しく低
下するのに対し、実施例のものをｉＯ，５前後で安定し
ている。摩耗率も実施例のものが小さい。また第２図か
ら摩擦試験時の発生トルクも実１　ロー 施例のものは比較例のものよシ安定している。更に試験
後の試料の摩擦面は、第２表に見られるように従来の熱
圧成形品が種々の不具合を示すのに対して実施例のもの
は緻密で安定している。

（発明の効果） 本発明によって得られる摩擦材は、高温においても優れ
た摩擦特性を有し、即ち適正な摩擦係数及び低い摩耗率
を示し、％に自動車の動力伝達又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図は実施例及び比較例で得られた摩擦材の１００℃
、２００℃及び３００℃における摩擦係数と摩耗率との
関係を示すグラフ、第２図は摩耗試験における発生トル
クの経時変動を示すグラフである。 （櫂−Ｉ（メ）ｔゲ４−（Ｖ−チ１オ）ｔｌ／（（＊−
ｆｈ）　ｌｌ（（

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、シート状の裏打材の上に、ガラス繊維及びアラミド
   繊維の各短繊維を含む繊維状物質の基材、銅粉を含む摩
   擦調整剤並びに摩擦材層に対し固形分で１０〜６０重量
   ％のポリアミドイミド樹脂を含む結合剤からなる摩擦材
   層を形成してなる摩擦材。 ２、ポリアミドイミド樹脂を含む結合剤の溶液に、ガラ
   ス繊維及びアラミド繊維の各短繊維を含む繊維状物質の
   基材と銅粉を含む摩擦調整剤とを加えて混和し、得られ
   る混和物をシート状の裏打材に塗布した後、無加圧で加
   熱することを特徴とする請求項１記載の摩擦材の製造法
   。