JPH06158028A - 摩擦材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 摩擦材の剥離の恐れがなく、高い耐摩耗性と
高い摩擦係数を有し、容易かつ低コストにて製造するこ
とができる摩擦材を提供する。 【構成】 鉄、アルミニウム、チタン、或いは、これら
の少なくとも１種を含む合金を芯材とし、この芯材の表
面に有機質樹脂コーティング層を焼付けてなる摩擦材で
あって、該芯材の表面には微細な突条が多数設けられて
いる。 【効果】 芯材とコーティング層との接着性、密着性に
優れ、剥離の問題がない。芯材の微細突条の存在で、コ
ーティング層への無機質ファイバーの添加が不要とな
る。この微細突条のファイバー形状のエッチング模様が
ランダムに配向しているため、あらゆる方向からの力に
も強く、摩擦材料中に部分的にクラックや剥離すること
がない。耐摩耗性、耐久性、機械的強度、耐熱性等に優
れ、摩擦係数が安定かつ良好である。極めて容易に製造
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は摩擦材に係り、特に、機
械、家電機器等の耐摩耗材料、自動車等の摩擦機器を有
する装置の摩擦部材として有用な摩擦材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の摩擦材は、一般に、摩擦
性能を奏するフィラーやファイバーを含む組成物を抄造
又はロール、プレス成形によりシート状にし、これを基
材となる金属板材に接着し、得られたシート状の摩擦材
を打ち抜きや切り出し法で、所望のフェージング素材の
形に加工して製造される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の摩擦材の製
造方法は、シート状の摩擦材を打ち抜きや切り出し法で
フェージング素材の形に加工して製造するため、材料歩
留りが悪いものであった。しかも、摩擦材自体について
も、フィラーやファイバーの添加、混合状態が均一でな
く、安定した性状の摩擦材を得ることが難しかった。特
に、ファイバー状フィラーを分散させる場合には、その
方向性を良好に配向させることが難しく、このため強度
等のバラツキの大きいものとなる場合がある。

【０００４】更に、シート状に成形する際、特に有機質
材料のロール熱間成形において、厚みや表面状態が均一
なものを作製することが困難である。

【０００５】その上、シート状に成形した摩擦材を芯材
に接着する従来法では製造工程が多く、製造コストの高
いものとなる上に、摩擦材の剥離の問題もある。

【０００６】本発明は上記従来の問題点を解決し、摩擦
材の剥離の恐れがなく、高い耐摩耗性と高い摩擦係数を
有し、容易かつ低コストにて製造することができる摩擦
材を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の摩擦材は、
鉄、アルミニウム、チタン、或いは、これらの少なくと
も１種を含む合金を芯材とし、この芯材の表面に有機質
樹脂コーティング層を焼付けてなる摩擦材であって、該
芯材の表面には微細な突条が多数設けられていることを
特徴とする。

【０００８】請求項２の摩擦材は、請求項１の摩擦材に
おいて、該芯材の表面の微細な突条はエッチング法によ
り形成されたものであり、その長さが１００〜１０００
μｍ、幅が５〜５０μｍ、高さが５〜５０μｍであっ
て、該芯材の表面に対する該微細な突条形成部の面積割
合が５〜２０％であることを特徴とする。

【０００９】請求項３の摩擦材は、請求項１又は２の摩
擦材において、該有機質樹脂コーティング層は無機質フ
ィラー及び／又は有機質フィラーを含む、フッ素系樹
脂、エポキシ系樹脂、レゾール型フェノール系樹脂又は
ポリアミドイミド系樹脂コーティング剤よりなることを
特徴とする。

【００１０】請求項４の摩擦材は、請求項１ないし３の
いずれか１項の摩擦材において、無機質フィラー及び／
又は有機質フィラーの含有割合が、該コーティング剤に
対して１０重量％以下であることを特徴とする。

【００１１】以下に本発明を詳細に説明する。

【００１２】本発明の摩擦材において、芯材の材質は、
鉄、アルミニウム、チタン、鉄系合金、アルミニウム合
金、チタン系合金である。これらの合金の具体例として
は、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｃｒ合金、Ａｌ−Ｍｇ合
金、Ａｌ−Ｍｎ合金、Ｔｉ−Ａｌ合金、Ｔｉ−Ｆｅ合金
等が挙げられる。

【００１３】本発明に係る芯材は、その有機質樹脂コー
ティング層形成表面に微細な突条を多数設けたものであ
る。

【００１４】本発明において、この微細な突条はエッチ
ング法、特にフォトレジスト法により、ファイバー形状
様の突条模様として形成するのが好ましい。

【００１５】フォトレジスト法は公知の技術であり、芯
材の表面に所定のマスキングを行なった後、エッチング
液で芯材の非マスキング表面を溶解してエッチング処理
を行なう。このようなフォトレジスト法であれば、あた
かもランダムにファイバーが分散したような形状の微細
な突条を容易に形成することができ、極めて有利であ
る。

【００１６】本発明において、この芯材の表面に形成す
る微細な突条の大きさは、長さ１００〜１０００μｍ、
幅５〜５０μｍ、高さ５〜５０μｍであることが好まし
く、従って、エッチング処理におけるマスキングも、こ
のような微細突条が形成されるように、行なうのが好ま
しい。

【００１７】なお、この微細突条の形成面積割合は、芯
材の表面、即ち、摩擦材としての有効面積に対して５〜
２０％であることが好ましい。

【００１８】一方、本発明において、このような芯材の
表面に形成する有機質樹脂コーティング層は、無機質フ
ィラー及び／又は有機質フィラーを分散させたフッ素系
樹脂、エポキシ系樹脂、レゾール型フェノール系樹脂、
又は、ポリアミドイミド樹脂によるコーティング層が好
ましい。

【００１９】フッ素系樹脂は、フッ素を含有するポリマ
ーであり、強固なＣ−Ｆ結合のために熱安定性に富む。
具体的には、４フッ化エチレン樹脂、４フッ化エチレン
−６フッ化プロピレン共重合樹脂、３フッ化エチレン樹
脂、フッ化ビニリデン樹脂、フッ化ビニル樹脂などを用
いることができる。

【００２０】エポキシ系樹脂は、分子内に２個以上のエ
ポキシ基を持つ樹脂で、通常、ビスフェノールＡとエピ
クロルヒドリンの反応から誘導される縮合物が代表的な
ものである。具体的には、ビスフェノールＡ型エポキシ
樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ポリグリコール型エ
ポキシ樹脂などを用いることができる。

【００２１】レゾール型フェノール樹脂は、ホルマリン
をアルカリ触媒で反応させて得られるレゾール樹脂の各
種メチロールフェノール混合物であり、熱硬化により黄
褐色の樹脂となる。このレゾール型フェノール樹脂は、
容易に三次元構造を取り、各種フィラーを配合して熱硬
化させると、各種フィラーを強固に樹脂内に取り込むと
共に、芯材に対して高い接着力で接着する。

【００２２】ポリアミドイミド系樹脂は、芳香族ポリイ
ミド系樹脂であり、芳香族四塩基カルボン酸二無水物と
芳香族第一級ジアミンとの反応により得られるポリマー
であり、熱安定性に富む。例えば、ワニス状のものを利
用して、その中に、前記のフィラー等を混合して、コー
ティングに形成するなどをして、コーティングを焼付け
処理することができる。

【００２３】これらの有機質樹脂に含有させる無機質フ
ィラーとしては、アルミナ微粒子、マグネシア微粒子、
グラファイト微粒子等を用いることができ、有機質フィ
ラーとしては、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）フィラーを用
いることができる。これらのフィラーは、１種を単独で
用いても良く、２種以上を併用しても良い。

【００２４】これら無機質フィラー及び／又は有機質フ
ィラーの配合量は、多過ぎると形成されるコーティング
層の表面強度が若干小さくなる傾向がある。従って、有
機質樹脂コーティング剤に対する無機質フィラー及び／
又は有機質フィラーの配合量は１０重量％以下、特に４
〜８重量％とするのが好ましい。

【００２５】なお、フィラーの大きさは、直径７０μｍ
以下程度であることが好ましい。

【００２６】無機質フィラー及び／又は有機質フィラー
を配合した有機質樹脂コーティング剤を、前記芯材に付
着させる方法としては特に制限はないが、スプレーによ
る吹き付け、又は、ディッピング等によるコーティング
方法を採用することができる。これらの方法によれば、
芯材との密着性が非常に良好なコーティング層を形成す
ることができ、剥離などの現象を防止できる。しかも、
コーティング層の固化（乾燥、ベーキング）処理も簡単
に行なうことができる。

【００２７】なお、芯材は、コーティング層をより密着
し易くするために、サンドブラストやショットブラスト
法で処理し、表面を荒らしておくこともできる。この処
理により、密着性を格段に向上させることができる。

【００２８】コーティング処理後は、有機質樹脂の種類
に応じた適当な温度で所定時間焼き付けて、芯材表面
に、有機質樹脂コーティング層を形成する。なお、具体
的な焼き付け条件は次の通りである。

【００２９】

【表１】

【００３０】本発明において、芯材表面に形成される有
機質樹脂コーティング層の厚さは、２０〜３００μｍ程
度とするのが好ましい。この厚さが２０μｍ未満では摩
擦材としての強度が不十分であり、３００μｍを超える
と、コーティング層に必要以上の弾性が生じ、好ましく
ない。コーティング層の最適な厚さは３０〜１００μｍ
である。

【００３１】

【作用】本発明においては、均一な摩擦特性と高い強度
を有する摩擦材を得るために、表面に特定の微細突条を
形成した芯材に直接、摩擦調整材、即ち、研掃材、潤滑
材、補強材等の機能性フィラーを適当な量配合してなる
特殊組成の有機質樹脂コーティング層を設けて一体化す
る。

【００３２】このコーティング法としては、従来の通常
の方法を採用することができ、基材との密着性が非常に
良好なコーティング層を形成することが可能で、剥離な
どの現象を引き起こすことはない。また、コーティング
層の焼き付け処理による固化工程も簡単に行なうことが
できる。

【００３３】しかも、芯材表面にはファイバー形状のよ
うな微細な突条が形成されているため、コーティング剤
への均一分散が困難な無機質ファイバーを添加すること
なしに、芯材に形成された自由なファイバー形状の凸形
模様によって、摩擦材コーティング層の安定化、高性能
化が図られる。

【００３４】本発明に係る芯材は、高強度で耐熱性に優
れる上に、コーティング剤との接着性に優れ、クラック
や剥離の問題もない。特に、芯材がアルミニウム、チタ
ン、アルミニウム合金又はチタン合金の軽量金属である
場合には、軽く、発錆の問題もなく有利である。

【００３５】しかして、このような芯材に、直接、摩擦
調整材、即ち、研掃材、潤滑材、補強材等として機能す
る無機質フィラー及び／又は有機質フィラーを配合した
コーティング層を形成したものであるため、芯材との接
着性（密着性）が高く、剥離することがない。また、芯
材表面の微細突条のファイバー形状のエッチング模様が
ランダムに配向しているため、あらゆる方向からの力に
も強く、コーティング層中に部分的にクラックや剥離す
ることがない。

【００３６】また、このように、コーティング層の強
度、耐摩耗性等に優れることから、コーティング層の厚
さを薄くすることができ、焼き付け処理もより一層容易
となる。

【００３７】本発明の摩擦材は、予め微細突条を形成加
工した芯材を用いて有機質樹脂コーティング層を形成す
ることにより容易に製造することができ、剥離現象が起
こり難く、また、高い耐摩耗性と高い摩擦係数を有する
摩擦材が提供される。

【００３８】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明する。

【００３９】実施例１ 鉄鋼板（Ｓ４５Ｃ）（厚さ１．５ｍｍ）を５０ｍｍ径の
円板に打ち抜き切断し、反り直しを行なった。これに公
知のフォトレジスト法により、ファイバー状の模様を写
した。ファイバー状模様の大きさは長さ１００〜１００
０μｍ、幅５〜５０μｍの範囲で様々な大きさとした。
これを室温で約１０分間エッチングした。エッチング液
の組成はシュウ酸２０ｇ、過酸化水素水１０ｇ、酢酸
０．５ｇを水１リットルに溶解したものである。

【００４０】これにより深さ平均２０μｍで上記大きさ
の微細突条が形成された。これをアルカリ洗浄して、水
洗脱脂して芯材とした。

【００４１】次に、摩擦調整材として、無機質フィラー
のアルミナ、マグネシア及びグラファイト微粒子を、有
機質フィラーとしてポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）微粒子を
用い、フッ素樹脂（ダイキン工業（株）製「ＴＣＷ−８
１００」）系コーティング剤と混合して、表２に示す配
合の２種類のコーティング剤Ｎｏ．Ａ，Ｂを調製した。
フィラーの添加量は、表２に示す如く、フッ素樹脂系コ
ーティング剤に対して１０重量％を超えない範囲とし
た。

【００４２】なお、アルミナ微粒子としては平均粒径１
０μｍのものを、マグネシア微粒子としては平均粒径４
０μｍのものを、グラファイト微粒子としては平均粒径
４０μｍのものを、ＰＶＣ微粒子としては平均粒径３０
μｍのものを用いた。

【００４３】

【表２】

【００４４】得られたコーティング剤Ｎｏ．Ａ，Ｂを、
前記芯材に各々スプレー法によりコーティングして焼き
付け、表３に示す厚さのコーティング層を形成した。な
お、焼き付けは、１６０℃から３００℃に３０分かけて
徐々に昇温し、３００℃で３０分間保持して行なった。

【００４５】得られた摩擦材について、摩耗量（Ｓ４５
Ｃを相手材として１０００サイクル摺動テストした時の
摩耗量）及び摩擦係数を調べ、結果を表３に示した。

【００４６】なお、比較のため、従来品として、鉄系金
属基板に厚さ５００μｍの摩擦素材を接着した表３，Ｎ
ｏ．３の摩擦材についても、同様にして摩耗量及び摩擦
係数を調べ、結果を表３に示した。

【００４７】

【表３】

【００４８】実施例２ フッ素系樹脂の代りに、エポキシ系樹脂を用いたこと以
外は実施例１と同様にして、表４に示すコーティング剤
Ｎｏ．Ｃ，Ｄを調製し、同様に摩擦材を製造してその特
性を調べ、結果を表５に示した。

【００４９】なお、エポキシ系樹脂としてはコニシボン
ドＥＤ−１１０を用い、焼き付けは、９０℃から１５０
℃に３０分かけて徐々に昇温し、１５０℃で３０分間保
持して行なった。

【００５０】

【表４】

【００５１】

【表５】

【００５２】実施例３ フッ素系樹脂の代りに、レゾール型フェノール系樹脂を
用いたこと以外は実施例１と同様にして、表６に示すコ
ーティング剤Ｎｏ．Ｅ，Ｆを調製し、同様に摩擦材を製
造してその特性を調べ、結果を表７に示した。

【００５３】なお、レゾール型フェノール系樹脂として
はスミトモデュレス・ＰＲ１７５を用い、焼き付けは、
１５０℃から２００℃に３０分かけて徐々に昇温し、２
００℃で３０分間保持して行なった。

【００５４】

【表６】

【００５５】

【表７】

【００５６】実施例４ フッ素系樹脂の代りに、ポリアミドイミド系樹脂を用い
たこと以外は実施例１と同様にして、表８に示すコーテ
ィング剤Ｎｏ．Ｇ，Ｈを調製し、同様に摩擦材を製造し
てその特性を調べ、結果を表９に示した。

【００５７】なお、ポリアミドイミド系樹脂としては三
井東圧化学（株）製「ＬＡＲＣ−ＴＰＩ」を用い、焼き
付けは、１３０℃から２００℃に３０分かけて徐々に昇
温し、２００℃で３０分間保持して行なった。

【００５８】

【表８】

【００５９】

【表９】

【００６０】以上の結果から、本発明によれば、コーテ
ィング層の厚さを薄くして、耐摩耗性に優れた摩擦材と
することができることが明らかである。

【００６１】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の摩擦材は、
芯材と摩擦材料であるコーティング層が一体化されてな
るものであり、摩擦材料の剥離の問題がなく、耐摩耗
性、耐久性、機械的強度、耐熱性等に優れ、摩擦係数が
安定かつ良好であり、しかも容易かつ低コストに製造す
ることができる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉄、アルミニウム、チタン、或いは、こ
   れらの少なくとも１種を含む合金を芯材とし、この芯材
   の表面に有機質樹脂コーティング層を焼付けてなる摩擦
   材であって、該芯材の表面には微細な突条が多数設けら
   れていることを特徴とする摩擦材。
2. 【請求項２】 請求項１の摩擦材において、該芯材の表
   面の微細な突条はエッチング法により形成されたもので
   あり、その長さが１００〜１０００μｍ、幅が５〜５０
   μｍ、高さが５〜５０μｍであって、該芯材の表面に対
   する該微細な突条形成部の面積割合が５〜２０％である
   ことを特徴とする摩擦材。
3. 【請求項３】 請求項１又は２の摩擦材において、該有
   機質樹脂コーティング層は無機質フィラー及び／又は有
   機質フィラーを含む、フッ素系樹脂、エポキシ系樹脂、
   レゾール型フェノール系樹脂又はポリアミドイミド系樹
   脂コーティング剤よりなることを特徴とする摩擦材。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれか１項の摩擦
   材において、無機質フィラー及び／又は有機質フィラー
   の含有割合が、該コーティング剤に対して１０重量％以
   下であることを特徴とする摩擦材。