JPH05163366A - 摩擦材の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高温における機械的強度及び摩擦特性を向上
した非アスベスト系摩擦材の製造法を提供する。 【構成】 繊維状物質の基材、摩擦調整剤及び結合剤か
らなる摩擦材を製造する方法において、フェノール樹脂
を含浸付着させた繊維基材に、イミド基及び／又はアミ
ド基を含有する耐熱性樹脂の結合剤と摩擦調整剤とを混
合した混和物を塗布又は含浸し、次いでこの繊維基材の
複数枚を積層し、成形及び熱処理する摩擦材の製造法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車の動力伝達、制
動等に用いる摩擦材の製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車に用いる摩擦材としては、一般に
ブレーキライニング、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（アスベスト）を
基材として使用していたが、アスベスト公害の問題から
非アスベスト系摩擦材の開発が望まれている。また、自
動車エンジンの性能向上に伴い摩擦材の摩擦特性（摩擦
係数、摩耗率）、機械特性の向上が望まれている。更に
最近は使用条件が苛酷になり高温時の高速回転強度も要
求されるようになってきている。現在、石綿基材の代替
材として、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
高弾性で硬く、耐熱性が低いために、摩擦材にした場合
に種々の問題があり、上記した要求される性能を満足し
ない。

【０００３】

【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56−131846
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。特殊な
摩擦調整剤を添加したもの（例えば特開昭60−96625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。

【０００４】更に、摩擦特性を改善するために摩擦調整
剤添加量に自由度がもてるモールド成形法で製造した摩
擦材もあるが、繊維状物質として短繊維を用いるため機
械強度に難点があり製品化はごく一部に限られている。
この方法で長繊維を用いた場合は、成形品密度を均一に
することが困難であり、このばらつきにより機械強度の
低下が著しい。以上のことから、摩擦特性と機械強度を
向上させるためには一般に摩擦メンバーと強度メンバー
に分けて、強度保持のためには現状のクラッチフェーシ
ングの裏面に薄い鋼板又はアルミニウム板等を貼り合せ
る手法を採用している（特開平２−163529号公報、特開
昭62−266239号公報、特開昭61−41022号公報又は、特
開平１−141242号公報）。その他、塗工紐の巻きパター
ンやヤーンに改善を加えたものがあるが、工業化におい
て技術的に困難である（例、特開昭62−141328号公報、
特開昭62−215134号公報又は特開昭62−266237号公
報）。

【０００５】本発明は、上記した問題を解消し、高温高
負荷の条件下でも高い機械強度及び耐摩耗性を有する摩
擦材の製造法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、繊維状物質の
基材、摩擦調整剤及び結合剤からなる摩擦材を製造する
方法において、フェノール樹脂を含浸付着させた繊維基
材に、イミド基及び／又はアミド基を含有する耐熱性樹
脂の結合剤と摩擦調整剤とを混合した混和物を塗布又は
含浸し、次いでこの繊維基材の複数枚を積層し、成形及
び熱処理する摩擦材の製造法に関する。

【０００７】本発明において繊維状物質の基材の材質と
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、鉄線等の金属線、フェノール樹
脂繊維、芳香族ポリアミド樹脂繊維等の有機繊維などで
あり、特に制限はないが、加工の容易なこと、安価なこ
となどからガラス繊維が好ましい。繊維基材の形態とし
ては、マット、フェルト等の不繊布のほか、抄造シー
ト、撚糸ヤーン、織布等があるが、結合剤の含浸性、結
合剤及び摩擦調整剤の分散した構造の均一性、価格等か
らマットが好ましい。また、例えばガラス繊維のマット
に短繊維及び金属線等を加えてもよい。また、ここで使
用されるシートの厚さに制限はないが、複数枚を積層し
て強度を向上させる。

【０００８】不繊布のガラスマットを用いる場合は、そ
のマットはチョップドストランドから得られたものであ
り、ストランドは５０〜２００本のフィラメントの集合
体から形成され、ストランドの長さが２０〜１００mm
で、目付が１５０〜８００ｇ／ｍ²のものが、強度及び
かさ密度が高く、構造が均一で、摩擦特性が良く、好ま
しい。更に好ましくは、フィラメント本数８０〜１５
０、ストランド長さ２５〜８０mm、目付３００〜５００
ｇ／ｍ²のものである。ガラスマットを構成するストラ
ンドを結束させるためにフェノール樹脂を含浸付着させ
る。その理由は、フェノール樹脂はガラス繊維及び摩擦
材の結合剤との接着性が良く、摩擦材の耐熱性及び耐摩
耗性を良好にするからである。その付着処理は、フェノ
ール樹脂の２〜１０重量％溶液をガラスマットへ含浸塗
工し、乾燥等により溶媒を除去する方法による。フェノ
ール樹脂のガラスマットへの付着量は、ガラスマットに
対して重量で３〜１５％が好ましく、３〜１０％であれ
ば更に好ましい。付着量が少ないとガラスマットを形成
するストランドの接着性と嵩高さが保持できない。また
付着量が多いと耐熱性が低下する。ガラスマットの量は
摩擦材中に２５〜６０重量％含有させるのが好ましい。
ガラス繊維の量が少ないと相対的に摩擦調整剤の無機粉
の量が多くなり、摩擦特性のバランスをとりにくい。一
方ガラス繊維の量が多いと摩擦調整剤の量が少なくなっ
て、摩擦特性の制御が困難となる。より好ましい値は３
０〜５０重量％である。

【０００９】摩擦調整剤は、メラミン樹脂硬化物、三酸
化アンチモン（Ｓb₂Ｏ₃）及び銅粉を含むものが良好な
摩擦特性を保持するために好ましい。メラミン樹脂硬化
物としては、メチル化メラミン樹脂、ベンゾグアナミン
樹脂及びメチルグアナミン樹脂の各硬化物、これらのエ
ーテル化メラミン樹脂硬化物等が使用されるが、好まし
くはメチル化メラミン樹脂の硬化物であり、粉末にして
用いる。硬化条件及び粉末粒度は特に制限がない。メラ
ミン樹脂硬化物粉末（メラミンダストと呼ぶ）の量は得
られる摩擦材中に５〜３０重量％含有させるのが好まし
い。量が少ないと安定した摩擦係数が得られず、量が多
すぎると摩耗率が大きくなる。また量が多すぎても少な
すぎても摩擦係数と耐摩耗率とのバランスがとり難い。
より好ましくは５〜２５重量％である。三酸化アンチモ
ンもメラミンダストと同様の作用を有し、摩擦材中に３
〜１０重量％含有させるのが好ましい。含有量が少ない
と摩擦係数を安定させる効果がなく、多過ぎる添加は効
果が向上せず、密度を大きくする。銅粉は結合剤の高温
フェードを防止するのに有効である。銅粉は、形状が鱗
片状（箔状）、粒状及び短繊維状に大別され、特に制限
はないが、均一に分散され易い点で箔状又は粒状（電解
銅粉を含む）が好ましい。粒度は特に制限しない。銅粉
の量はフェノール樹脂の固形分に対して１〜４０重量％
が好ましい。銅粉の量が少ないと高温のフェード現象の
防止が困難となり、多すぎると摩擦係数が大きく不安定
で摩耗率も高くなる。より好ましくは５〜３０重量％で
ある。

【００１０】摩擦調整剤はこのほか、公知の炭酸カルシ
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物の粉末、鉄、鉛等の金属
の粉末、カシューダスト、ゴムダスト、各種樹脂硬化物
の粉末等の有機物の粉末などが使用される。

【００１１】イミド基及び／又はアミド基を含有する耐
熱性樹脂の結合剤としては、ポリアミド樹脂、ポリアミ
ドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、それらのシリコーン変
性樹脂、それらのエステル化樹脂等がある。フェノール
樹脂と混合して使用すると摩擦調整剤の分散が良好にな
って好ましい。この中でポリビスマレイミド樹脂が、価
格も比較的安価で、成形時の溶融温度が低く、フェノー
ル樹脂との相性、ガラス繊維との接着性が良好で好まし
い。また、これらの樹脂と共に耐熱性に影響しない程度
にメラミン樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性
樹脂又は架橋性ゴムを用いてもよい。結合剤の量は得ら
れる摩擦材中に固形分として１０〜５０重量％含有させ
るのが好ましい。より好ましくは１５〜３５重量％であ
る。結合剤の量が少ないと接着性に劣り、機械的強度及
び耐摩耗性が低下する。多すぎると摩擦係数及び摩耗率
の調整が困難となる。

【００１２】摩擦材を得るには、前記結合剤の溶液に摩
擦調整剤を加えて混合した混和物をガラスマットのよう
なシート状の繊維基材に塗布又は含浸して、繊維基材に
混和物を均一に付着させ（塗工し）、乾燥等により溶媒
を除去してプリプレグのシートとした後、所定の寸法に
切断して、その複数枚を積層するか、繊維基材を環状に
巻き上げた後、金型等に入れて熱圧成形し、次いで成形
品を所定の加熱条件下で熱処理して後硬化させる製造法
による。

【００１３】繊維基材にガラスマットを用いた場合の混
和物の付着量は、重量でガラスマット／混和物（摩擦調
整剤＋結合剤の固形分）が４０／６０〜７０／３０が好
ましい。混和物の付着量が多すぎると機械強度が低下し
かつ摩擦係数が安定しない。一方、付着量が少ないと摩
擦係数が高くなり、不安定になる。混和物を付着させる
塗布又は含浸の方法に制限はないが、繊維基材を混和物
中に浸漬含浸するか、又はナイフコータで塗布する方法
が付着量が均一で好ましい。溶媒を除去する方法も特に
制限はなく、付着した樹脂が硬化しないようにする。

【００１４】

【実施例】次に本発明の実施例を説明する。

【００１５】実施例１ 摩擦調整剤として硫酸バリウム（堺化学製、ＢＣ）５重
量部、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）４重量部、三酸化アンチモン（和
光純薬工業製、化学用）６重量部、カシュー変性フェノ
ール樹脂硬化物粉末（カシュー（株）製、カシューダス
トＷＤ−１３５０）１重量部及び電解銅粉（日本鉱業
製、Ｎo.５−２−Ｄ，４４μm以下）２重量部をＶ型混
合機で混合して混合粉を作成した。

【００１６】次に、ビスマレイミド樹脂（三井石油化学
製、ケルイミド６０１）２０重量部に、レゾール型フェ
ノール樹脂（大日本インキ化学工業製、ＴＤ−２０４０
Ｃ、固形分１００％）２０重量％のジメチルホルムアミ
ド（ＤＨＦ）溶液３０重量部を加え混合溶解した。この
溶液に前記混合粉を投入混合して混和物（スラリー）と
した。

【００１７】一方、４０cm平方に切断したガラスマット
｛富士ファイバーグラス製、ＦＥＭ４５０−５（フィラ
メント数１００本、ストランド長さ５０．８mmのチョッ
プドストランドから得られたもの、目付は４５０ｇ／ｍ
²）｝に、ＴＤ−２０４０Ｃの５重量％メチルエチルケ
トン（ＭＥＫ）溶液を含浸し、ガラスマットにフェノー
ル樹脂を５重量％付着させた。この処理したガラスマッ
ト４５重量部に前述した混和物を含浸塗工し、１５０℃
で３０分乾燥してプリプレグシートとした（混和物の付
着量は重量でガラスマット／混和物が４５／５５）。次
にこのプリプレグシートを５cm平方に切断し、５枚を積
層して金型に充填し、７０kgｆ／cm²の圧力で１８０℃
で１５分間成形し、厚さ４ｍｍの成形体を得た。この成
形体の両面をサンダーで研磨した後、２００℃で２時
間、２４０℃で２時間の順に後硬化を行い、摩擦材を得
た。

【００１８】実施例２ 実施例１におけるガラスマットへのフェノール樹脂付着
量を１０重量％とした以外は実施例１と全く同様にして
摩擦材を得た。

【００１９】実施例３ 実施例１における銅粉の量を５重量部とした以外は実施
例１を全く同様にして摩擦材を得た。

【００２０】実施例４ 実施例１における銅粉の量を７重量部とした以外は実施
例１と同様にして摩擦材を得た。

【００２１】実施例５ 実施例１におけるプリプレグシートの混和物付着量を４
５重量％とした以外は実施例１と同様にして摩擦材を得
た。

【００２２】比較例１ 実施列１におけるガラスマットへのフェノール樹脂含浸
処理を行わない以外は実施例１と同様にして摩擦材を得
た。

【００２３】比較例２ 実施例１における銅粉を加えない以外は実施例１と同様
にして摩擦材を得た。

【００２４】比較例３ 実施例１におけるビスマレイミド樹脂をフェノール樹脂
（ＴＤ−２０４０Ｃ）に代えた以外は実施例１と同様に
して摩擦材を得た。

【００２５】比較例４ 実施例１におけるビスマレイミド樹脂をメラミン樹脂
（日本カーバイド製、Ｓ−２６０）に代えた以外は実施
例１と同様にして摩擦材を得た。

【００２６】実施例及び比較例で得られた摩擦材から試
験片を切り出し、ＪＩＳＤ４４１１に定める定速度摩擦
試験機に取り付けて運転し、１００℃、２００℃及び３
００℃における摩擦係数及び摩耗率を測定した。なお押
付け圧力５kgｆ／cm²で行った。一方、得られた摩擦材
から厚さ４mm×幅１０mm×長さ１００mmの試験片を加工
し、島津製作所製オートグラフにより２００℃での曲げ
強度（kgf／mm²）を測定した。なお測定における支点間
距離は５０mm、送り速度は毎分２mmとした。これらの試
験結果を表１に示した。なお摩耗率は表中の数値に１０
^-6を掛けた値（cm³／kgf-m）である。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１から明らかなように、実施例のもの
は、曲げ強度、摩擦特性の何れも満足する結果を示して
いるが、比較例のものはいずれか一つ以上の特性が劣っ
ていることがわかる。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、高温での機械的強度
（曲げ強度）に優れ、安定した摩擦特性を有する摩擦材
が得られる。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０９Ｋ 3/14 Ａ 6917−4Ｈ // Ｂ２９Ｋ 105:06

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 繊維状物質の基材、摩擦調整剤及び結合
   剤からなる摩擦材を製造する方法において、フェノール
   樹脂を含浸付着させた繊維基材に、イミド基及び／又は
   アミド基を含有する耐熱性樹脂の結合剤と摩擦調整剤と
   を混合した混和物を塗布又は含浸し、次いでこの繊維基
   材の複数枚を積層し、成形及び熱処理することを特徴と
   する摩擦材の製造法。
2. 【請求項２】 耐熱性樹脂がポリビスマレイミド樹脂を
   含む請求項１記載の摩擦材の製造法。
3. 【請求項３】 摩擦調整剤が銅粉を含む請求項１又は２
   記載の摩擦材の製造法。