JPH073039A - 摩擦材の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製造時の安全と環境の改善が可能で、かつ摩
擦性能が向上できる水を溶媒とする摩擦材組成物を用い
た摩擦材の製造法を提供する。 【構成】 結合剤、分散剤及び界面活性剤を含んだ水溶
液に摩擦調整剤を分散させた混和物を、水溶性ポリマー
を主成分とする処理剤で表面処理したガラスファイバー
を含有する繊維状の基材に含浸塗工し、成形することを
特徴と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
等に用いられる摩擦材の製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車や産業用に用いられる摩擦材とし
ては、ブレーキライニング、ディスクパッド、クラッチ
フェーシング等がある。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、近年地球環境、作業環境、製造時の安全性等から有
機溶媒の使用が見直されて来ている。現在、アスベスト
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。

【０００３】しかし、これらのアスベスト代替材はアス
ベストに比べて高弾性で硬く、耐熱性が低いので種々の
摩擦調整剤を加えて改善を図っている。摩擦調整剤を基
材たるアスベスト代替材に均一に付着させるために、一
般にゴム、樹脂等の結合剤を有機溶媒に溶解した溶液に
摩擦調整剤を分散させた混和物が用いられている。そし
てこの有機溶媒としては、近年は製造作業時の燃焼爆発
を防止するためにハロゲン系の溶媒が多く使用されてい
る。しかし、ハロゲン系の溶媒はオゾン層の破壊、地下
水汚染等から規制が施かれ、その使用が制限又は禁止さ
れるようになり、代替材料が要求されている。これに対
処するために有機溶媒に代えて水を使用することが考え
られるが、水だけでは混合物を均一に基材に付着させる
ことは難しく、摩擦調整剤や結合剤の偏りが生じたり、
使用材料に制限を受けることなどから、高性能の摩擦材
を得ることが難しいという問題がある。

【０００４】アスベスト代替材を使用し、製造時に有機
溶媒を用いない摩擦材の製造法としては、基材の繊維状
物質がファイバー状のものを用いた抄造法又はモールド
法によるものがある（特開昭６１−６３７９７号公報、
特開平３−２１０３３８号公報等）。この方法は繊維状
物質と混和物とを混合して製造する方法（一種のモール
ド法）であるため、機械強度の低下や品質のバラツキが
生じ易い。また、水溶媒を用いた摩擦材の製造法で、摩
擦調整剤が基材に付着し易いように表面処理した基材を
用いるもの（特開平３−６１７３２号公報）等がある
が、前記した問題を解決するまでには至らない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した問題
を解消し、摩擦材製造時の安全性と環境の改善が可能
で、かつ摩擦性能が向上できる水を溶媒とする混和物を
用いた摩擦材の製造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、結合剤、分散
剤及び界面活性剤を含んだ水溶液に摩擦調整剤を分散さ
せた混和物を、水溶性ポリマーを主成分とする処理剤で
表面処理したガラスファイバーを含有する繊維状基材に
含浸塗工し、成形することを特徴とする摩擦材の製造法
に関する。

【０００７】本発明における結合剤としては、特に制限
はないが、通常、水溶性若しくは水分散性の樹脂及び／
又は水溶性若しくは水分散性のゴムが用いられ、樹脂で
は熱硬化性樹脂が好ましく、ゴムではラテックスが好ま
しい。熱硬化性樹脂としては例えば、フェノール樹脂、
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、エポキシ樹脂等が挙げられる。この中でフ
ェノール樹脂（中でもレゾール型フェノール樹脂）、メ
ラミン樹脂（中でもメチル化メラミン樹脂）が好まし
い。ラテックスとしては天然ゴム、クロロプレンゴム、
ニトリルブタジエンゴム、アクリルゴム、スチレンブタ
ジエンゴムなどがある。これらゴムたるラテックスを使
用する場合は、通常、その重量の０．１〜０．４倍重量
の硫黄等の加硫剤が用いられる。

【０００８】耐熱性、機械特性、摩擦特性等の点から熱
硬化性樹脂とゴムとを組み合わせて使用することが好ま
しい。

【０００９】結合剤の使用量は、混和物の固形分（結合
剤、分散剤、界面活性剤及び摩擦調整剤）の総量１００
重量部に対して１５〜７０重量部の範囲とすることが好
ましい。結合剤の使用量が少なすぎても多すぎても基材
と摩擦調整剤との結合が弱くなり、耐熱性、機械特性、
摩擦特性等が劣る傾向がある。

【００１０】本発明における分散剤としては、例えば、
メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリ
ビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリビニル
メチルエーテル、ポリビニルエチルエーテル等の水溶性
高分子樹脂が挙げられる。

【００１１】分散剤の使用量は、混和物の固形分の総量
１００重量部に対して０．１〜１０重量部の範囲とする
ことが好ましい。分散剤の量が多すぎると摩擦材の摩擦
係数及び高温での機械強度が低下する傾向があり、少な
すぎると混和物安定性が低下し、ゴムの成分が凝集する
傾向がある。

【００１２】本発明における界面活性剤としては、特に
制限なく公知のものを用いることができるが、アニオン
系、ノニオン系のものが好ましい。中でもノニオン系の
ポリエチレングリコールフェニルエーテル系化合物が好
ましい。

【００１３】界面活性剤の使用量は、混和物の固形分の
総量１００重量部に対して１〜５重量部の範囲とするこ
とが好ましい。界面活性剤の使用量が少なすぎると混和
物の安定性が低下する傾向があり、多すぎると摩擦特性
が低下する傾向がある。

【００１４】本発明における摩擦調整剤としては、特に
制限なく公知のものを用いることができるが例えば、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。

【００１５】摩擦調整剤の使用量は混和物の固形分の総
量１００重量部に対して３０〜７０重量部の範囲とする
ことが好ましい。摩擦調整剤の量が多すぎると摩擦特性
のバランスが悪くなる傾向があり、摩擦調整剤の量が少
なすぎると摩擦特性のバラツキが大きくなる傾向があ
る。

【００１６】本発明における混和物には、可撓化剤を添
加することが好ましい。可撓化剤としては、水溶性高分
子樹脂に相溶し摩擦特性に悪影響しない物質であれば特
に制限なく、例えば、エチレングリコール、プロピレン
グリコール、ジエチレングリコール等の低級グリコール
が挙げられる。

【００１７】可撓化剤の使用量は、混和物の固形分の総
量１００重量部に対して１〜１０重量部とすることが好
ましい。可撓化剤の使用量が少なすぎると可撓化の効果
がでにくく、多すぎると耐熱性が低下しやすい。

【００１８】本発明では水溶性ポリマーを主成分とする
処理剤で表面処理したガラスファイバーを含有する繊維
状の基材（以下、単に繊維状の基材と略す）が使用され
る。水溶性ポリマーを主成物とする処理剤で表面処理し
たガラスファイバーは、既に公知の材料であり、例え
ば、水分散性ガラスファイバーとして特開昭５１−９６
６００号公報等に示されているものが挙げられる。水溶
性ポリマーとしては、ポリビニルベンジルトリメチルア
ンモニウムクロライド、ポリ−４−ビニル−Ｎメチルピ
リジニウムクロライド、ポリエチレンイミド、ポリエピ
クロロヒドリン等が好ましい。水溶性ポリマーを主成物
とする処理剤で表面処理したガラスファイバーは、例え
ば、富士ファイバーグラス社製 商品名 ＦＥＲ０９０
２Ａ等として商業的に入手することができる。

【００１９】本発明における繊維状の基材には、上記ガ
ラスファイバー以外の材料を併用できる。そのような材
料としては、炭素繊維、ロックウール、セラミック繊維
等の無機繊維、鉄線銅線等の金属線、ポリアミド繊維等
の有機繊維などが挙げられる。繊維の形態としてはチョ
ップドストランド、ロービング、シート、マット等特に
制限はない。

【００２０】繊維状の基材は、紐状の塗工物（次述す
る）における重量比率の繊維状の基材／混和物（固形
分）が、３０／７０〜７０／３０の範囲となるような量
で使用されることが好ましい。繊維状の基材の量が少な
すぎると摩擦材の機械強度が低下する傾向があり、多す
ぎると摩擦特性が不安定になり摩耗が増大すると共に摩
擦の経日熱変化により機械強度が低下する傾向がある。
なお、前記した重量比率の繊維状の基材／混和物（固形
分）において、混和物（固形分）の重量は、得られる紐
状の塗工物の単位長さ当りの重量Ａを測定し、これから
単位長さ当りの繊維状の基材の重量Ｂを差し引いた値Ａ
−Ｂとして確認することができる。この重量比率の調整
は、混和物の固型分濃度を増減すること、塗工速度を増
減すること等により容易に行うことができる。

【００２１】摩擦材を得るには、例えば、次のような方
法による。まず、分散剤の水溶液に界面活性剤及び必要
に応じて用いる可撓化剤を加え、よく撹拌して均一溶液
とし、これに結合剤たる熱硬化性樹脂を加えて分散、溶
解する。次いで摩擦調整剤及び硫黄（結合剤たるゴムの
加硫剤）等を添加して均一な分散液を作製し、更に結合
剤たるゴムと固形分調整用の水を加えて撹拌混合して混
和物を得る。（固形分濃度は、２０〜７０重量％の範囲
が好ましい）得られた混和物を繊維状の基材に均一に塗
工して紐状の塗工物を得、この塗工物の水分を乾燥等に
より除去した後、環状に巻き上げて予備成形品を得、こ
れを金型等に入れて熱圧成形を行い成形品を得、次いで
この成形品を加熱条件下熱処理して硬化させる。混和物
の塗工方法としては、特に制限はないが浸漬含浸が好ま
しい。また、予備成形品を得るにおいて溶媒の水を除去
する方法も特に制限はないが、混和物中の結合剤が硬化
しないように注意する必要がある。

【００２２】

【実施例】次に本発明を実施例によって説明する。

【００２３】実施例及び比較例に用いる各材料は次のも
のを使用した。実施例では、水溶性ポリマーを主成分と
する処理剤で表面処理したガラスロービング（富士ファ
ィバーグラス製、ＦＥＲ０９０２Ａ、２．３ｇ／ｍ）
を、また、比較例では、ガラスロービング（富士ファィ
バーグラス製、ＦＥＲ２３１０、２．３ｇ／ｍ）を繊維
状の基材として用いた。

【００２４】酸化亜鉛（和光純薬工業製、化学用）２重
量％、硫酸バリウム（堺化学製、ＢＣ）３７重量％、カ
ーボンブラック（三菱化成（株）製、＃４４）６重量
％、黒鉛（英国ＡＢＲＡＭＷＥＬＬ製）３重量％、シリ
カ粉（龍森製、クリスタライト）１０重量％、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）１９重量％及びカシュー変性フリクションダスト
（カシュー株製、ＷＤ−１３５０）１３重量％を摩擦調
整剤とし、微粉硫黄（細井化学製）をゴムの加硫剤と
し、これをＶ型ブレンダーで均一に混合したものを使用
した。

【００２５】結合剤たる熱硬化性樹脂はノボラックフェ
ノール樹脂（日立化成工業製、ＨＤ−４９１、ヘキサミ
ン７重量％含有）５０重量％及びメチル化メラミン樹脂
（日本カーバイド製、Ｓ−２６０）５０重量％をＶ型ブ
レンダーで混合して均一にしたものを使用した。結合剤
たるゴムはＮＢＲラテックス（日本ゼオン製、ＬＸ５１
３、固形分４５重量％）を使用した。

【００２６】分散剤はポリビニルアルコール（和光純薬
工業製、重合度１５００）の１０重量％水溶液を用い
た。可撓化剤はエチレングリコール（和光純薬工業製、
化学用）を用いた。界面活性剤はポリエチレングリコー
ルノニルフェノール（花王化学製、エマルゲン９１０）
を用いた。溶媒はイオン交換水を用いた。

【００２７】上記した材料を表１に示す配合表に従って
次の順序で混合し、混和物を作製した。即ち、ポリビニ
ルアルコール水溶液に結合剤たる熱硬化性樹脂、可撓化
剤及び界面活性剤を添加した後、高速ミキサーで撹拌混
合し、均一な溶液とした。次に摩擦調整剤とゴムの加硫
剤（混合物Ａ）を加えて撹拌を行い、均一に分散させ
た。その後撹拌をプロペラ撹拌に替え、結合剤たるゴム
を加えて撹拌し、固形分調整用のイオン交換水を加えて
規定配合の混和物を得た（固形分濃度５０重量％）。

【００２８】この混和物にガラスロービングを浸漬含浸
して所定量の混和物を付着させた。１３５℃の乾燥機で
乾燥して混和物の付着した紐状の塗工物を得た。この塗
工物をスキャッタ巻き機にかけて、外径２２５mm、内径
が１５０mmの円環状の予備成形品を得た。この予備成形
品を金型に入れ、１６０℃で１０分間、５０kgf/cm²の
圧力で熱圧成形し、次いで２０５℃で４時間の熱処理を
して樹脂を硬化させた後、両面を研磨して厚さ３．５mm
の摩擦材を得た。

【００２９】

【表１】

【００３０】上記実施例及び比較例における摩擦材の特
性について以下のように調べ、結果を表２に示した。

【００３１】混和物を繊維状の基材としてのガラスロー
ビングに塗工して乾燥した塗工紐において、混和物の付
着性を目視で調べ、付着性とし、ガラスロービングの周
囲に均一に混和物が付着しているものを〇とし、不均一
で一部に脱落が認められるものを×とした。実施例及び
比較例の塗工作業時の臭気及び溶媒の揮発性から作業環
境、安全性を評価した。実施例及び比較例で得られた塗
工紐のスキャッタ巻き成形作業の容易性、成形性から予
備成形性を判断した。実施例及び比較例で得られた円環
状の摩擦材に径８mmのドリル穴をあけ、穴周辺のカケ、
キレツ等からドリル穴の加工性を評価し、カケ、キレツ
等のないものを〇とし、カケ、キレツ等の異常が認めら
れるものを×とした。また、円環状の摩擦材から一部を
切り出して試験片を作り、ＪＩＳ−Ｄ４４１１に定める
定速度摩耗試験機に取り付けて運転し、押し付け圧力５
kgf/cm²で３５０℃における摩耗率（cm³/kgf・m×１
０^-7）を測定した。また、円環状の摩擦材を回転破壊強
度試験機に取り付け、雰囲気温度２００℃で５分間２５
００rpmで回転し、次いで毎秒１００回転の速さで回転
数を上昇し、破壊時の回転数を調べてバースト強度を求
めた。

【００３２】

【表２】

【００３３】

【発明の効果】本発明の製造法により、摩擦材製造時の
作業環境及び安全性を良好とすることができる。本発明
の製造法により得られる摩擦材はドリル穴の加工性が良
好で、摩耗率が小さく、バースト強度が大きい優れたも
のである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮 好宏 茨城県日立市東町四丁目13番１号 日立化 成工業株式会社茨城研究所内 (72)発明者 ▲くわ▼島 秀次 茨城県日立市鮎川町三丁目３番１号 日立 化成工業株式会社桜川工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 結合剤、分散剤及び界面活性剤を含んだ
   水溶液に摩擦調整剤を分散させた混和物を、水溶性ポリ
   マーを主成分とする処理剤で表面処理したガラスファイ
   バーを含有する繊維状の基材に含浸塗工し、成形するこ
   とを特徴とする摩擦材の製造法。