JPH0711015A - 摩擦材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 繊維基材に、まず無機結合剤及び摩擦調整剤
を含有する混和物（Ｉ）を塗工し、次いで有機結合剤及
び摩擦調整剤を含有する混和物（II）を塗工して塗工基
材を作成し、これを成形することを特徴とする摩擦材の
製造方法。 【効果】 高温で安定した摩擦特性をもつ摩擦材が得ら
れる。

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方法に関する。

【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。又、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、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５６−１３１８４
６号公報、同５９−１１３０３８号公報、同６０−１４
５３０２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６０−９２３３
２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。又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、繊維基材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。

【０００５】本発明は、上記した問題を解消し、高温高
負荷の条件下で安定した摩擦特性を有する摩擦材の製造
方法を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、繊維基材に、
まず無機結合剤及び摩擦調整剤を含有する混和物（Ｉ）
を塗工し、次いで有機結合剤及び摩擦調整剤を含有する
混和物（II）を塗工して塗工基材を作成し、これを成形
することを特徴とする摩擦材の製造方法に関する。

【０００７】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があり、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。基材の形状としては、マッ
ト、フェルト等の不繊布、抄造シート、撚糸ヤーン、織
布等がある。又、ガラス繊維の短繊維、金属線等を加え
てもよい。繊維基材は摩擦材中に２５〜６０重量％含有
させると摩擦特性のバランスが良好なので好ましい。よ
り好ましい値は摩擦材中に３０〜５０重量％である。

【０００８】本発明の方法においては、前記繊維基材
に、まず無機結合剤及び摩擦調整剤を含む混和物（Ｉ）
を塗工する。無機結合剤には、燐酸、珪酸、硼酸のアル
ミニウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩等があり、
結合剤としての役割を果たすために、これらを水溶液に
する。溶解度は、水溶液のｐＨなどで調製できる。な
お、結合剤水溶液中に微粒子状の結合剤が溶解せずに残
っていてもよい。この中では比較的安価で接着性及び含
浸性に優れる燐酸系結合剤が好ましく用いられる。特に
２水素燐酸アルミニウム、２水素燐酸カルシウム及び燐
酸のマグネシウム塩が好ましい。又、これらに本発明の
効果をそこなわない程度の有機結合剤を共用してもよ
い。無機結合剤の量は得られる摩擦材に対して５〜３０
重量％含有させるのが摩擦特性が良好なので好ましい。
より好ましい値は１０〜３０重量％である。

【０００９】摩擦調整剤としては、炭酸カルシウム、珪
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、三酸化アンチモン、硫化鉄、硫
化モリブデン等の各種の無機物の粉末及び短繊維、銅、
鉄、鉛等の金属の粉末、カシューダスト、メラミン樹脂
硬化物の粉末、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。また、本発明において
は無機結合剤と混合する摩擦調整剤として、硫酸カルシ
ウムを使用すると、摩擦特性改善効果が特に高いので好
ましい。無機結合剤と混合する摩擦調整剤の量は、混和
物（Ｉ）の固形分量に対して２０〜７０重量％が摩擦特
性が良好なので好ましい。

【００１０】無機結合剤及び摩擦調整剤を含有する混和
物（Ｉ）を基材に塗工する方法としては、特に制限はな
い。例えば、無機結合剤水溶液に摩擦調整剤を分散させ
スラリー状混和物とし、この混和物中に繊維基材を通
し、混和物を含浸させたのち、乾燥して水を除去する。

【００１１】前記塗工により得られた処理基材に、次い
で有機結合剤及び摩擦調整剤を含有する混和物（II）を
塗工する。有機結合剤としては通常熱硬化性樹脂が用い
られるがこの中では特にフェノール樹脂が好ましい。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
剤のメラミン樹脂硬化物の粉末及び銅粉と組合せること
により、他の熱硬化性樹脂を使用した場合よりも摩擦特
性の温度依存性を小さくできるからである。フェノール
樹脂の中では未変性でかつレゾール型のものがより好ま
しい。又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
性ゴムを用いることができる。有機結合剤の量は得られ
る摩擦材中に固形分として５〜５０重量％含有させると
結合力を高め、摩擦特性を向上できるので好ましい。よ
り好ましい有機結合剤の含有量は６〜３０重量％であ
る。また有機結合剤として天然ゴム、ＮＢＲ、ＢＲ、Ｓ
ＢＲ、クロロプレン、ウレタン、イソプレン等の加硫で
きるゴムの組成物を、得られる摩擦材に対して１〜４０
重量％含有させれば、摩擦調整剤を繊維基材へ良く付
着、保持させ、成形加工時の脱落を防止できるので好ま
しい。また、これらに本発明の効果をそこなわない程度
の無機結合剤を共用してもよい。

【００１２】混和物（II）に用いる摩擦調整剤として
は、混和物（Ｉ）の説明で例示したものと同様のものが
使用できる。摩擦調整剤の量は得られる摩擦材中に総量
として１０〜６０重量％含有させると安定した摩擦係数
が得らず、摩耗量とのバランスに優れるので好ましい。
より好ましくは２０〜４０重量％である。

【００１３】前記処理基材への、有機結合剤及び摩擦調
整剤を含む混和物（II）の塗工方法は、特に制限されな
い。例えば、有機結合剤の良溶媒の溶液に摩擦調整剤を
加えてニーダーで混和してスラリー状又はペースト状の
混和物（II）を得る。次にこの混和物（II）中に先に混
和物（Ｉ）を塗工した処理基材を通して基材に混和物
（II）を付着させた後、乾燥して溶媒や揮発分を除去す
る。こうして得られた塗工基材は、最後に金型に入れて
熱圧成形し、次いで樹脂の硬化処理を行うことにより摩
擦材成形品とされる。

【００１４】

【実施例】次に本発明の実施例を説明する。 実施例１ 基材のガラス繊維（富士ファイバーグラス製、ガラスロ
ービングＦＥＲ２３１０）を無機結合剤である二水素燐
酸アルミニウム水溶液（固形分２５重量％）２８０重量
部に摩擦調整剤である硫酸カルシウム３０重量部を分散
混合した混和物（Ｉ）に浸漬して混和物（Ｉ）を含浸塗
布し、混和物（Ｉ）の固形分付着量がガラス繊維に対し
て３０重量％となるようにした塗工紐を得た。この塗工
紐を乾燥（水分含有量：１０〜１５重量％）し無機結合
剤塗工基材を得た。

【００１５】次いで、この無機結合剤塗工基材に下記混
和物（II）の塗工を行った。硫酸バリウム（堺化学製、
Ｂ・Ｃ）２０重量部、タルク（和光純薬工業製、化学
用）２０重量部、炭酸カルシウム（竹原化学製、商品名
サンライトＳＬ−１５００）２０重量部及び珪酸カルシ
ウム短繊維（米国ＮＹＣＯ社製、商品名ウオラストナイ
ト）４０重量部を混合した無機物粉末、メチル化メラミ
ン樹脂（日本カーバイド製、Ｓ−２６０）を１５０℃１
時間、１８０℃４時間次いで２１０℃２時間の順に加熱
して硬化させ、硬化物を４０メッシュ（約３５０μｍ）
以下に粉砕したメラミン樹脂粉並びに箔状銅粉（和光純
薬工業製、化学用銅箔粉、平均で厚さ２μｍ、短径５０
μｍ、長径７０μｍ）を表１に示す割合で混合して摩擦
調整剤とした。一方、ＮＢＲ（日本ゼオン製、Nippol
１０４１）１３重量部をメチルエチルケトン（ＭＥＫ）
８７重量部に溶解してゴム溶液を得、この２３重量部
（固形分で３重量部）を、フェノール樹脂（大日本イン
キ化学工業製、ＴＤ−２０４０Ｃ、固形分１００％）１
５重量部をその良溶媒であるメチルエチルケトン（ＭＥ
Ｋ）８５重量部に溶解した樹脂溶液１４７重量部（固形
分で２２重量部）に加えて有機結合剤とし、更に前記摩
擦調整剤を４０重量部加えてスラリー状の混和物（II）
とした。この混和物（II）に前記した無機結合剤処理基
材を浸漬し、無機結合剤処理基材固形分に対して固形分
で５０重量％の混和物（II）を付着させた。

【表１】 得られた塗工基材を６０℃で２時間乾燥して成形用塗工
基材とし、次いでこれを金型に充填し、１６０℃で１５
分、圧力２００kg/cm²で成形し、８mm×５０mm×５０mm
の成形体を得た。この成形体を１８０℃で４時間及び２
１０℃で２時間の順に後硬化を行い、摩擦材を得た。

【００１６】実施例２ 実施例１の無機結合剤処理基材の製造において混和物
（Ｉ）の固形分付着量を１５重量％に代えた以外は、実
施例１と同様にして摩擦材を得た。 比較例 基材のガラス繊維の無機結合剤及び硫酸カルシウムを含
む混和物（Ｉ）による塗工処理を行わない以外は、実施
例１と同様の方法で摩擦材を得た。

【００１７】実施例及び比較例で得られた摩擦材を２５
mm角に切断して摩擦特性の試験片とした。この試験片を
ＪＩＳ Ｄ ４４１１に定める定速度摩擦試験機に押し
付け圧力５kg/cm²で取り付けて運転し、１５０℃、２５
０℃及び３５０℃における摩擦係数及び摩耗率（cm³/kg
f−ｍ）を測定した。この結果を表２に示す。

【表２】 表２から明らかなように、比較例のものは、各温度での
摩擦係数の変動が大きく、摩耗率も大きいことから摩擦
特性に劣る。これに対し、実施例のものは、摩擦係数が
安定し、摩耗率は比較例に比べて小さく摩擦特性に優れ
る。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、高温で安定した摩擦特
性をもつ摩擦材が得られる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 繊維基材に、まず無機結合剤及び摩擦調
   整剤を含有する混和物（Ｉ）を塗工し、次いで有機結合
   剤及び摩擦調整剤を含有する混和物（II）を塗工して塗
   工基材を作成し、これを成形することを特徴とする摩擦
   材の製造方法。
2. 【請求項２】 混和物（Ｉ）に含有させる摩擦調整剤が
   硫酸カルシウムである請求項１記載の摩擦材の製造方
   法。
3. 【請求項３】 繊維基材がガラス繊維である請求項１又
   は２記載の摩擦材の製造方法。