JPH06184328A

JPH06184328A - 摩擦材の製造法

Info

Publication number: JPH06184328A
Application number: JP33771692A
Authority: JP
Inventors: Toichi Sakata; 淘一坂田
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 1992-12-18
Filing date: 1992-12-18
Publication date: 1994-07-05

Abstract

(57)【要約】【目的】高温高負荷の条件でも安定した摩擦特性と高
い回転破壊強度を有する摩擦材の製造法を提供する。【構成】紐状の繊維基材を摩擦調整剤及び結合剤を混
合した混和物中に浸漬した後、ほぼ円錐状のノズル孔に
通し、次いで乾燥、成形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、石綿公害の問題から非石綿
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】一方、摩擦材の製造法として、熱硬化性樹
脂溶液に摩擦調整剤を加えて混合した混和物を、ガラス
ロービングのような紐状の繊維状物質の基材（以下、繊
維基材と呼ぶ）に含浸塗布する方法が一般に用いられて
いる。しかし、この方法では表面層だけが混和物で覆わ
れ、紐の内部にまで混和物が均一に含浸されない。即
ち、紐の内部には溶媒とこれに溶解した樹脂だけが浸透
するだけである。そのため、紐の内部まで均一に混和物
を含浸する工夫は種々なされている。例えば、含浸塗布
の後に細い隙間を通してしごきをかけたり、混和物の粘
度を低くしたり、紐に有機繊維を混合したり撚りを加え
たり等、基材に対する混和物の含浸性を向上させる工夫
がなされているが、何れも十分ではなく、これらの塗工
紐を用いた摩擦材は摩擦特性や回転破壊強度(バースト
強度)に劣っているのが現状である。

【０００４】

【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、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、同59−113038号公報、同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、同60−92332号公報、同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。現状では、摩擦特性及び機械強度を向上させるた
め、一般摩擦メンバーと強度メンバーとに分けて対処し
ているが、両者を満足するものはない。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62−1413
28号公報、特開昭62−215134号公報、特開昭62−266237
号公報）。本発明は、上記した問題を解消し、高温高負
荷の条件でも安定した摩擦特性と高い回転破壊強度を有
する摩擦材の製造法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、紐状の繊維基
材を摩擦調整剤及び結合剤を混合した混和物中に浸漬し
た後、ほぼ円錐状のノズル孔に通し、次いで乾燥、成形
する摩擦材の製造法に関する。

【０００６】本発明において、繊維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、真鍮線、銅線等の金属線、フェノ
ール樹脂繊維、芳香族ポリアミド樹脂繊維、天然のセル
ロース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、安価で比較的耐熱性が高いこと
などからガラス繊維が好ましい。紐状の繊維基材として
は、ロービング、撚糸、マット、フェルト等の不織布、
織布、抄造シート等のスリット材があるが、機械強度、
混和物の保持性、均一性、価格等からロービング又は撚
糸が好ましい。また、例えばガラス繊維の紐に有機繊
維、金属線等を加えてもよい。ここで使用される紐の太
さに制限はないが、複数本を束にしたものが作業性、加
工性、強度等において有利である。

【０００７】紐としてガラスロービングを用いる場合、
そのフィラメント径は通常６〜１５μｍのものが使用さ
れるが、より細い方が好ましい。またフィラメントを結
束する結束剤は使用する混和物の溶媒によりその一部又
は全部を溶解したものが好ましい。ガラス繊維の量は摩
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取り難くなると共
に強度の低下が著しい。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り、摩擦特性の制御が困難と
なる。より好ましい値は３５〜５５重量％である。

【０００８】摩擦調整剤は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、
カーボンブラック、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、硫化鉛、硫化モリブデン等の各種の無機物
の粉末、銅、鉄、鉛、アルミニウム、亜鉛等の金属の粉
末、カシューダスト、ゴムダスト、木粉、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。摩擦特性
を良好に保持するためには三酸化アンチモン、銅粉、メ
ラミンダスト(メラミン樹脂硬化物の粉末)を含むものが
好ましい。摩擦調整剤の粒度は特に制限はないが、均一
に分散され易くするためには２００メッシュ以下がよ
い。また、添加量は摩擦材に対して１０〜４０重量％が
好ましい。

【０００９】結合剤は熱硬化性樹脂が使用され、その中
でフェノール樹脂が好ましく用いられる。その理由は耐
熱性及び接着性に優れ、安価な上に摩擦調整剤との相性
がよく、機械強度や摩擦特性にも優れるからである。ま
た、フェノール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、ポリアミドイミド樹脂、ポリイ
ミド樹脂、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。
結合剤の量が少ないと繊維状物質の基材と摩擦調整剤と
の結合力が弱くなる。多すぎると摩擦特性の調整が困難
になる。ほぼ円錐形のノズル孔は、繊維基材の径及び混
和物の付着量により異なるが、円錐底部の直径が繊維基
材の径の４〜８倍の径を有し、絞り部(円錐頂部)の径は
底部の径の２０〜６０％に絞り込んだものが好ましい。
また、ほぼ円錐のノズル孔の長さは円錐底部の径の３〜
５倍が好ましい。

【００１０】塗工紐は、紐状の繊維基材を熱硬化性樹脂
の溶液に摩擦調整剤を加えて混合した混和物(スラリー)
中に浸漬し、繊維基材に混和物を含浸付着させた後、こ
の紐をほぼ円錐形のノズル孔中に通し、次いで比較的低
温の温和な条件下で乾燥し、溶媒を除去して得られる。
このほぼ円錐形のノズル孔を通すことにより紐の内部に
も混和物が圧入される状態となり、ガラスフィラメント
間にも混和物が入るようになる。このようにして得られ
た塗工紐の径は、もとの繊維の径の３〜１０倍になる。
次に、この塗工紐を円環状に巻き上げ、予備成形してタ
ブレットにした後、金型等に入れて熱圧成形を行い、そ
の後成形品を所定の加熱条件下で熱処理して樹脂を硬化
させ、摩擦材とされる。

【００１１】繊維基材にガラスロービングを用いた場合
の混和物の付着量は、重量％でガラスロービング／混和
物が２５／７５〜６０／４０が好ましい。混和物の付着
量が多過ぎると機械強度が低下し、摩耗が増大する。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。また、混和物の付着状態が紐の表面及び内部の全体
に均一に分布している場合には、ガラス含有量を多くす
ることが出来、摩擦係数は安定し、機械強度も向上す
る。一方、混和物が紐内部にまで含浸されず表層部だけ
の付着状態であると、摩擦係数が乱れ、機械強度が低下
する。溶媒を除去する方法に制限はないが、温和な条件
で行うのが好ましい。混和物が従来の均一系から無機の
摩擦調整剤を含有する不均一系となるため、従来の付着
量を制御する方法では付着組成分に偏りを生ずる。即ち
従来法では紐状の基材の表面部に混和物が多く付着し、
内部はガラス繊維の多い構造になる。ほぼ円錐形のノズ
ル孔を通すことにより、一定の空間内で徐々に断面積が
減少するように絞られるため、付着物が繊維状物質の基
材中に圧入され、塗工紐に対する付着物の分布は断面で
均一になるのである。

【００１２】

【実施例】次に本発明の実施例を説明する。実施例１摩擦調整剤としてメラミン樹脂硬化物の粉末（カシュー
（株）製、メラミンダストＨ−９０４４）８．６重量部
及び電解銅粉（日本鉱業製、Ｎo.５−２−Ｄ，４４μm
以下）３.０重量部を用意した。また、その他の摩擦調
整剤として硫酸バリウム（堺化学製、ＢＣ）１．６重量
部、三酸化アンチモン（和光純薬工業製、化学用）２．
４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）４．１重量部及びカシュー変
性フリクションダスト（カシュー（株）製、ＷＤ−１３
５０）１．０重量部の計９．１重量部を用意した。更に
硫黄粉（細井化学製、微粉硫黄）２．０重量部及び酸化
亜鉛（和光純薬工業製、化学用）０．５重量部からなる
ゴム加硫剤２．５重量部を用意し、前記メラミン樹脂硬
化物の粉末、銅粉及びその他の摩擦調整剤と共にＶ型混
合機で混合して混合粉を作成した。

【００１３】一方、レゾール型フェノール樹脂（大日本
インキ化学工業製、ＴＤ−２０４０Ｃ、固形分１００
％）２２．２重量部及びアクリルニトリルブタジエゴム
（ＮＢＲ、日本ゼオン製、Ｎippol１０４１）２０重量
部の１５％ＭＥＫ（メチルエチルケトン）溶液にＭＥＫ
２５重量部を加えて混合溶解し、フェノール樹脂／ＮＢ
Ｒ溶液を作成した。この溶液に前記混合粉を投入混合し
て混和物（スラリー）を得た。

【００１４】ガラスロービング（富士ファイバーグラス
製、ＦＥＲ２３１０）を前記混和物中に浸漬した後、こ
のガラスロービングを開繊するようにして、絞り部２．
５mmφ×円錐底部８mmφ×長さ３０mmの円錐形のノズル
孔を通して塗工した。この紐を熱風送風乾燥機で乾燥し
て、揮発分が１０〜１５重量％及び混和物付着量が５０
〜５３重量％の塗工紐とした。この塗工紐を外径２２５
mm、内径１５０mmの円環状に巻き上げた後、予備成形し
てタブレットを得た。このタブレットを再度乾燥して、
揮発分を１〜３重量％とした後金型に充填し、１００kg
f／cm²の圧力で１６０℃で１５分間の成形を行って厚さ
４．５mmの成形品を得た。この成形品の両面をサンダー
で研磨して厚さを３．５mmにした後、１８０℃で１時
間、２２０℃で２時間、２４０℃で２時間の順に後硬化
を行い、摩擦材を得た。

【００１５】実施例２実施例１と同じ仕様のガラスロービングを２本束にし
て、実施例１と同じ混和物中に浸漬し、混和物内で開繊
するようにして、絞り部３．５mmφ×円錐底部８mmφ×
長さ３０mmの円錐形のノズル孔を通して塗工した。この
紐を実施例１と同様に乾燥して塗工紐とし、この塗工紐
を用いて実施例１と同様にしてタブレット化、成形、研
磨及び後硬化を行い、実施例１と同寸法の即ち厚さ３．
５mm、外径２２５mm、内径１５０mmの摩擦材を得た。

【００１６】比較例１実施例１と同じ仕様のガラスロービングを２５ｍに切断
し、実施例１と同じ混和物中に浸漬し、そのガラスロー
ビングに張力をかけながら２本の棒の間隙を通過させ
て、混和物付着量を５０〜５３重量％とし、次いで加熱
乾燥して揮発分が１０〜１５重量％の塗工紐を得た。こ
の塗工紐を実施例１と同様の方法でタブレット化、成
形、研磨及び後硬化を行い、実施例１と同寸法の摩擦材
を得た。比較例２実施例１と同じ仕様のガラスロービングを１３ｍに切断
し、２本束にした後比較例１と同様の方法で混和物を塗
工し、乾燥後、実施例１と同様の方法でタブレット化、
成形、研磨及び後硬化を行い、実施例１と同寸法の摩擦
材を得た。

【００１７】（試験方法及びその結果）実施例及び比較
例で得られた塗工紐及び摩擦材を以下の方法で試験し
た。（１）塗工紐内の混和物の含浸性塗工紐を縦に開いて、紐内部への混和物の含浸性を目視
観察した。（２）成形品表面のガラス繊維の状態３．５mmの厚さに仕上げた成形品表面のガラス繊維の状
態を目視観察した。（３）バースト強度（回転破壊強度）円環状の摩擦材を２００℃の雰囲気下で２５００rpmで
１５分間保持し、その後回転数を毎秒１００rpmずつ上
昇させ、破壊時の回転数を求めた。（４）摩擦係数及び摩耗率得られた摩擦材を２５ｍｍ角に切断して摩擦特性の試験
片とした。この試験片をＪＩＳＤ４４１１に定める定
速度摩擦試験機に、押し付け圧力５kgf／cm²で取り付け
て運転し、１００℃、２００℃及び３００℃における摩
擦係数及び摩耗率（cm³／kgf-ｍ）を測定した。

【００１８】以上の試験結果を表１及び以下に示す。比
較例の塗工紐は内部まで混和物が含浸されていない。ま
た、成形品表面のガラス繊維が毛羽立ち、ガラス繊維内
への混和物の含有は認められない。一方、実施例の塗工
紐は、内部まで混和物が含浸されており、嵩高い状態と
なっている。また、成形品表面は、ガラス繊維と混和物
とがほぼ均一に分布している。表１から明らかなよう
に、実施例の摩擦材は比較例の摩擦材に比べて、バース
ト強度が高く、摩擦係数が安定し、摩耗率も小さい。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、摩擦係数が安定し、摩
耗率が小さく、バースト強度の高い摩擦材が得られる。

【００２０】

【表１】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】紐状の繊維状物質の基材を摩擦調整剤及
び結合剤を混合した混和物中に浸漬した後、ほぼ円錐状
のノズル孔に通し、次いで乾燥、成形することを特徴と
する摩擦材の製造法。