JPH0712157A - 摩擦材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 繊維基材として撚糸紐及び非撚糸紐を使用
し、中心に配置した一方の紐の周囲にもう一方の紐が巻
き付けられた形状又は互いに撚り合わされた、かつ摩擦
調整剤及び結合剤が塗布含浸された成形用紐を作成し、
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、高負荷の条件下でも高いバースト強度
と安定した摩擦特性を有する摩擦材が得られる。

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、多孔質
化や軽量化が計られガラス短繊維を撚り合わせた紡績ガ
ラス紐や、このガラス紐にアクリル繊維、スフ、レーヨ
ン、芳香族ポリアミド、フェノール樹脂等の繊維を混合
した混紡績ガラス紐が用いられているが、高価格であり
高温時の摩擦特性に種々の悪影響を与える等の問題があ
り、製品化は一部に限られている。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高いバースト強度
及び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。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、繊維基材とし
て撚糸紐及び非撚糸紐を使用し、中心に配置した一方の
紐の周囲にもう一方の紐が巻き付けられた形状又は互い
に撚り合わされた形状で、かつ摩擦調整剤及び結合剤が
塗布含浸された成形用紐を作成し、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。

【０００６】本発明において用いる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。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３０〜５０重量％
である。

【０００７】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。摩擦調整剤の量は得ら
れる摩擦材中に１０〜６０重量％含有させると安定した
摩擦係数が得られ、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。

【０００８】結合剤は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
摩擦調整剤のメラミンダスト、三酸化アンチモン、銅粉
等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。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
硬化性樹脂また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％
含有させるのが繊維基材と摩擦調整剤との結合力に優
れ、摩擦係数及び摩耗率の調整が容易なので好ましい。

【０００９】本発明の方法においては、繊維基材として
撚糸紐及び非撚糸紐の２種類を用いる。ここで撚糸紐と
は、繊維のフィラメントが撚り合わせたものを指し、市
販の紡績紐や、ガラスロービング等をあらかじめ撚り合
わせたものが使用できる。一方、非撚糸紐とは、繊維の
フィラメントが撚り合わされず直線状の束になったもの
を指し、好ましくは解繊したガラスロービングが使用で
きる。

【００１０】本発明の方法においては、上記２種類の紐
を使用し、中心に一方の紐を配置し、その周囲にもう一
方の紐が巻き付けられた形状又は互いに撚り合わされた
形状でかつ摩擦調整剤及び結合剤が塗布含浸された成形
用紐を作成する。具体的にはまず、結合剤を溶解又は分
散した溶液に摩擦調整剤を分散させて混和物を作成す
る。次いで行われる工程としては、上記各々の紐をこ
の混和物に浸漬して塗布含浸し、乾燥等により溶媒を除
去して各々塗工紐とし、この一方にもう一方を巻き付け
る方法、未塗工の一方の紐に、混和物を含浸塗工乾燥
したもう一方の塗工紐を巻き付ける方法、未塗工の一
方の紐に未塗工のもう一方の紐を巻き付けた後、混和物
を含浸塗工乾燥する方法などがある。互いに撚り合わせ
る場合は、、の巻き付けのかわりに撚り合わせれ
ばよい。なお、の方法の場合、未塗工の一方の紐にあ
らかじめ少量の結合剤を塗布しておくことが、結合力を
高める上で好ましい。これらの方法のうちでは、互いに
撚り合わせる方法より巻き付ける方法が効果が高く好ま
しい。また、中心に撚糸紐を配置し、非撚糸紐を巻きつ
ける方が効果が高く好ましい。

【００１１】混和物を塗布含浸させる際の混和物の付着
量は、繊維基材に対して固形分で３０〜７０重量％が摩
擦係数の調整が容易であり、フェードが発生しないので
好ましい。付着量の調整は、混和物の固形分含有割合、
紐の浸漬条件（速度、回数等）等で行いうる。前記巻き
付け（撚り合わせ）方法に制限はないが、巻き付け又は
撚り合わせ回数は、２０〜１００回／ｍが好ましい。巻
き付け又は撚り合わせ回数が２０回／ｍ未満では摩耗が
大きくなりすぎ、一方１００回／ｍを超えると摩擦係数
の変動が大きくなる。

【００１２】以上のようにして得られた成形用紐は、常
法に従い金型等に入れて熱圧成形することができる。さ
らにその後、得られる成形品を所定の加熱条件下で熱処
理することができる。このようにして得られた摩擦材
は、繊維基材に沿って均一な空隙を有し、高温で安定し
た摩擦特性とバースト強度を有する。

【００１３】

【実施例】次に本発明の実施例を説明する。 実施例１ 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）２
０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
機物粉末の２４．３重量部、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、１８
０℃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
したものの８重量部、酸化鉄Ｆｅ₂Ｏ₃粉（和光純薬工業
製、化学用、平均粒径：５０〜１００μｍ）の２重量部
及び箔状銅粉（和光純薬工業製、化学用銅箔粉、平均で
厚さ２μｍ、短径５０μｍ、長径７０μｍ）の１．８重
量部をＶ形混合機で混合して摩擦調整剤とした。一方、
ＮＢＲ（日本ゼオン製、Ｎｉｐｐｏｌ １０４１）１５
重量部をメチルエチルケトン（ＭＥＫ）８５重量部に溶
解してゴム溶液を得、この溶液２００重量部（固形分３
０重量部）に、フェノール樹脂（大日本インキ化学工業
製、ＴＤ２０４０Ｃ、固形分１００％）１５重量部をＭ
ＥＫ８５重量部に溶解した樹脂溶液１３３重量部（固形
分２０重量部）を加えて結合剤とし、ここへ上記摩擦調
整剤３５重量部を加えてスラリー状の混和物を得た。こ
の混和物に解繊処理したガラスロービング（非撚糸紐、
富士ファイバーグラス製、ＦＥＲ２３１０）を浸漬し、
ガラスロービングに対して固形分で５０重量％の混和物
を付着含浸させ塗工がラスロービングを得た。次いで、
撚糸紐（ガラス繊維：撚り回数４０回／ｍ）も上記同様
にして、混和物を撚糸紐に対して固形分で５０重量％付
着させ塗工撚糸紐を得た。このようにして得られた塗工
撚糸紐を中心に、塗工ガラスロービングをその外側に４
０回／ｍ巻き付けた。この成形用紐を金型に充填し、１
６０℃で１５分間、圧力７０kg/cm²で成形し、厚さ５．
５mm、縦、横５cmの成形体を得た。この成形体を１８０
℃−４時間、２１０℃−２時間及び２４０℃−４時間の
順に後硬化を行い、摩擦材を得た。

【００１４】実施例２ 実施例１の巻き付け回数を７０回／ｍとした以外は、実
施例１と同様の方法で摩擦材を得た。 実施例３ 実施例１で得られたそれぞれの塗工紐を互いに撚り合せ
（４０回／ｍ）た成形用紐を実施例１と同様の方法で成
形して摩擦材を得た。 比較例１ 実施例１で得られたガラスロービング塗工紐のみを成形
して摩擦材を得た。 比較例２ 実施例１で得られた撚糸紐の塗工紐のみを成形して、摩
擦材を得た。 比較例３ 実施例１で得られたガラスロービング塗工紐と撚糸紐の
塗工紐を平行に沿わせて、実施例１と同様の方法で成形
し、摩擦材を得た。

【００１５】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 Ｄ４４１１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。実施例及び比較例で得られた摩擦材
を用いて外径２００mmφ、内径１３５mmφのクラッチフ
ェシングを作成し、厚さ３．５mmに両面研磨し、実施例
１と同様の後硬化を行い、バースト強度を求めた。バー
スト強度は、２００℃で２５００rpm、５分間保持しそ
の後１０００rpm／分で回転数を上昇させ破壊時の回転
数を求めた。その結果を表１に示す。

【００１６】

【表１】

【００１７】表１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、高温での摩耗
率も高いことから摩擦特性に劣ると共に、バースト強度
も低い。これに対して、実施例のものは、安定した摩擦
係数と、高温での摩耗率が比較例に比べて低いことから
摩擦特性に優れ、またバースト強度も高い値を示してい
る。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、高温又は高負荷の条件
下で安定した摩擦特性とバースト強度をもつ摩擦材が得
られる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 繊維基材として撚糸紐及び非撚糸紐を使
   用し、中心に配置した一方の紐の周囲にもう一方の紐が
   巻き付けられた形状又は互いに撚り合わされた形状で、
   かつ摩擦調整剤及び結合剤が塗布含浸された成形用紐を
   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】 中心に配置した撚糸紐の周囲に、非撚糸
   紐が巻き付けられた形状である請求項１記載の摩擦材の
   製造方法。