JPH0762331A - 摩擦材組成物及びこれを用いた摩擦材の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製造時の安全性と環境の改善が可能で、乾燥
時におけるマイグレーションが生ぜず、機械的強度と摩
擦性能が向上できる摩擦材組成物及びこれを用いた摩擦
材の製造法を提供する。 【構成】 結合剤、分散剤、可撓化剤、界面活性剤、水
溶媒、デンプン及び／又はデンプンを含む穀類粉を含有
してなる摩擦材用組成物並びに結合剤、分散剤、可撓化
剤、界面活性剤、デンプン及び／又はデンプンを含む穀
類粉の水溶液に摩擦調整剤を分散させた混和物を繊維状
物質の基材に塗工し、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、自動車などの動力伝
達、制動等に用いられる摩擦材製造用の組成物及びこれ
を用いた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、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。また、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】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の材料はアスベストに比べて高弾性で硬く、耐熱性が低
いために種々の摩擦調整剤を加えて改善を図っている
が、摩擦調整剤を基材に均一に付着させるために、一般
にゴムと樹脂との組成物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
有機溶媒として、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ものが多く使用されている。しか
し、こ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水の
使用が考えられるが、水だけでは混和物を均一に基材に
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。

【０００５】その他、水溶媒を用いた摩擦材の製造法と
しては、摩擦調整剤を基材に付着し易いように表面処理
したもの（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。また水溶媒
は有機溶媒に比較して乾燥時に、溶質成分及び微細粒状
物のマイグレーションが顕著に現われるため、機械強度
の低下、品質のバラツキが生じ易い。

【０００６】本発明は上記した問題を解消し、製造時の
安全性と環境の改善が可能で、乾燥時におけるマイグレ
ーションが生ぜず、機械的強度と摩擦性能が向上できる
摩擦材組成物及びそれを用いた摩擦材の製造法を提供す
るものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、結合剤、分散
剤、可撓化剤、界面活性剤、水溶媒、デンプン及び／又
はデンプンを含む穀類粉を含有してなる摩擦材用組成物
並びに結合剤、分散剤、可撓化剤、界面活性剤、デンプ
ン及び／又はデンプンを含む穀類粉の水溶液に摩擦調整
剤を分散させた混和物を繊維状物質の基材に塗工し、成
形する摩擦材の製造法に関する。

【０００８】本発明において、繊維状物質の基材として
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用い
られ、特に制限はないが加工の容易なこと、安価なこと
等からガラス繊維を用いることが好ましい。繊維の形態
としてはチョップドフィラメント、ロービング、シー
ト、マット等特に制限はない。ガラス繊維を用いる場
合、その量は摩擦特性のバランス及び制御の容易さの点
で摩擦材に対して２５〜６０重量％とすることが好まし
く、３０〜５５重量％とすればさらに好ましい。

【０００９】摩擦調整剤としては、公知の炭酸カルシウ
ム、炭酸マグネシウム、酸化亜鉛、硫酸バリウム、クレ
ー、タルク、カーボンブラック、黒鉛、アルミナ、マイ
カ、螢石、ジルコニア、ヘマタイト、シリカ、硫化アン
チモン、硫化鉄、硫化モリブデン、硫黄等の無機物の粉
末、鉄、鉛、銅等の金属の粉末、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、珪酸
カルシウム短繊維などが用いられる。摩擦調整剤の量は
前記した繊維状物質の量に左右されるが、好ましい量は
摩擦材に対して１０〜４０重量％である。

【００１０】結合剤としては、熱硬化性樹脂組成物及び
ゴムラテックスが用いられる。熱硬化性樹脂組成物とし
てはフェノール樹脂、メチル化メラミン樹脂、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、エポキシ樹脂等の組成物が用いられる。この中では
フェノール樹脂、メチル化メラミン樹脂が好ましい。樹
脂組成物の量は繊維状物質の基材と摩擦調整剤との結合
力及び摩擦係数と摩耗率の調整の点で固形分で得られる
摩擦材に対して１０〜５０重量％とすることが好まし
い。ゴムラテックスとしては架橋性ゴムラテックスが用
いられる。ゴムラテックスのゴムとしては天然ゴム、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。ゴムラテック
スの量としては、固形分で得られる摩擦材に対して５〜
２０重量％とすることが好ましい。

【００１１】分散剤としては、主として水溶性高分子樹
脂が用いられる。この樹脂としては、一般に増粘効果を
有するメチルセルロース、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
が用いられる。分散剤の量は、摩擦係数及び機械強度の
点で摩擦材に対して１０重量％以下含有させることが好
ましく、混和物（繊維状物質の基材を除いた摩擦材組成
物）の固形分に対して２０重量％以下とするのが好まし
い、より好ましくは混和物の固形分に対して１０重量％
以下である。

【００１２】可撓化剤としては水溶性高分子樹脂に相溶
し、摩擦特性に影響しない物質が好ましい。例えばグリ
コール類が好適である。可撓化剤は混和物が塗工された
プリプレグの成形加工性を容易にするためのものであ
り、成形、後硬化時には飛散して実機の摩擦材中には極
力存在しないようにするのが好ましい。好ましい材料と
しては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好ましい。そ
の量は分散剤の種類にもよるが、分散剤に対して８０〜
２０重量％が好ましい。

【００１３】界面活性剤は摩擦調整剤の分散効果及び分
散剤の安定性を増強するために用いられ、特に制限はな
いが、効果的な界面活性剤としてはアニオン系かノニオ
ン系が好ましく用いられる。より好ましくはノニオン系
のポリエチレングリコールフェニルエーテル系である。
界面活性剤の量は通常は混和物の固形分に対して１〜２
重量％が好ましい。

【００１４】デンプン及び／又はデンプンを含む穀類粉
は、水に溶解又は分散する状態で含有させる。またデン
プン質は、水の存在下で加熱すると増粘効果が著しいた
め、加熱乾燥に伴なうマイグレーションを防止すること
ができる。その量は乾燥後の塗工物の硬さ及び加熱時の
増粘効果の点で混和物の固形分に対して０．５〜１０重
量％が好ましい。なお添加時期及び順序については特に
制限はない。

【００１５】摩擦材を得るには例えば次のような方法に
よる。分散剤の水溶液に熱硬化性樹脂の粉末、可撓化剤
及び界面活性剤を加え、よく撹拌して分散、溶解する。
次いで摩擦調整剤を添加して均一な分散液を作製し、更
にゴムラテックスと固形分調整用の水を加えて撹拌混合
した後、デンプン及び／又はデンプンを含む穀類粉を添
加し、混合して混和物を得る。得られた混和物をガラス
ロービング等の繊維状物質の基材に均一に塗工して塗工
物とし、この塗工物の揮発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る。得られた環状
体を金型等に入れて熱圧成形を行い、次いで成形品を所
定の加熱条件下で熱処理を行って樹脂を硬化させる。

【００１６】塗工物における繊維状物質の基材と混和物
との比率は重量で繊維状物質の基材／混和物（固形分）
が３０／７０〜６０／４０が好ましい。混和物の付着量
が多すぎると摩擦材の機械強度が低下する。一方、付着
量が少ない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強度が低下する。混和物
の塗工方法としては、特に制限はないが浸漬含浸による
のが好ましい。また、溶媒の水を除去する方法も特に制
限はなく、混和物中の樹脂分が硬化しないように注意す
る。

【００１７】

【実施例】次に本発明の実施例を説明する。以下の実施
例及び比較例には次の材料を使用した。繊維状物質の基
材は、ガラスロービング（富士ファイバーグラス製、Ｆ
ＥＲ２３１０、２．３ｇ／ｍ）を用いた。摩擦調整剤は
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）４０重量％、カーボンブラッ
ク（三菱化成製、＃４４）６重量％、黒鉛（英国ＡＢＲ
ＡＭＷＥＬＬ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Ｎ
ＹＣＯ製、商品名ウォラストナイト）２０重量％、カシ
ュー変性フリクションダスト（カシュー製、ＷＤ−１３
５０）１４重量％及び微粉硫黄（細井化学製）５重量％
をＶ型ブレンダーで均一に混合したものを使用した。

【００１８】熱硬化性樹脂組成物は、実施例のものはノ
ボラックフェノール樹脂（日立化成工業製、ＨＤ−４９
１、ヘキサミンを７重量％含有）４９重量％及びメチル
化メラミン樹脂（日本カーバイド製、Ｓ−２６０）５１
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、比較例のものは上記と同様のノボラックフェノー
ル樹脂５０重量％及びメチル化メラミン樹脂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。ゴムラテックスはＮＢＲラテックス（日本ゼオン
製、ＬＸ５１３、固形分４５重量％）及び比較例２で用
いるゴム溶液はＮＢＲ固形ゴム（日本ゼオン製、Ｎｉｐ
ｐｏｌ１０４１）をＭＥＫ（メチルエチルケトン）及び
トリクレン（トリクロロエチレン）のそれぞれの溶媒で
１５重量％の溶液に調整した。

【００１９】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９１
０）を用いた。溶媒は、水としてイオン交換水及びＭＥ
Ｋとして和光純薬工業製の試薬一級品を用いた。デンプ
ン及びデンプンを含む穀類粉は、市販のデンプン及び小
麦粉を用いた。

【００２０】上記した材料を表１に示す配合割合に従っ
て次の順序で混合し、混和物を作製した。即ち、実施例
の場合は、分散剤のポリビニルアルコール水溶液に熱硬
化性樹脂組成物、可撓化剤及び界面活性剤を添加し高速
ミキサーで撹拌混合し、均一な溶液とした。次いで摩擦
調整剤を加えて撹拌し、均一に分散させた。その後撹拌
をプロペラ撹拌に替え、ゴムラテックスを加えて撹拌し
ながら固形分調整用の溶媒を固形分５０重量％となるよ
うに加え、さらにデンプン類を加えて所定配合の混和物
を得た。

【００２１】比較例１の場合は、デンプン類を添加せ
ず、また比較例２の場合は、分散剤、可撓化剤、界面活
性剤及びデンプン類を添加せずゴムラテックスに替えて
ゴム溶液を用い、その他は実施例と同じ材料を用い、上
記と同様の工程を経て混和物を得た。

【００２２】次に上記で得た混合物に表２に示す量のガ
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、１３５℃の乾燥機で乾燥して混和物の付着した塗工
紐を得た。この塗工紐をスキャッタ巻き機にかけて、外
径が２００mm及び内径が１３０mm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、４．９×１０⁶Ｐａ（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。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】各実施例及び各比較例で得られた塗工紐を
縦に裂き、内部への樹脂混和物の存在を目視で判定する
と共に、各実施例及び各比較例で得られた円環状の摩擦
材の両面を研磨し、厚さを３．５mmとした後の摩擦材の
外観を目視観察した。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４．
９×１０⁵Ｐａ（５kgf/cm²）で３５０℃における摩耗率
（cm³/kgf・m×１０^-7）を測定した。さらに円環状の摩
擦材を回転破壊強度試験機に取り付け、雰囲気温度２０
０℃で５分間２５００min^-1（rpm）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。これらの結果をまとめ
て表３に示す。

【００２６】

【表３】

【００２７】表３から明らかなように、摩擦材組成物に
デンプン及び／又はデンプンを含む穀類粉を含有するこ
とにより、加熱乾燥時に生じるマイグレーションが防止
でき、成形品の外観が良好で、機械強度及び摩耗が比較
例の摩擦材に比較して優れていることがわかる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、摩擦材製造時に生じる
組成のバラツキ及び摩擦材製造時の作業環境及び安全性
が改善される。また得られる摩擦材はバースト強度が大
きく、摩耗率が小さく安定した摩擦特性を有する摩擦材
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安田 雅昭 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

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 結合剤、分散剤、可撓化剤、界面活性
   剤、水溶媒、デンプン及び／又はデンプンを含む穀類粉
   を含有してなる摩擦材用組成物。
2. 【請求項２】 結合剤、分散剤、可撓化剤、界面活性
   剤、デンプン及び／又はデンプンを含む穀類粉の水溶液
   に摩擦調整剤を分散させた混合物を繊維状物質の基材に
   塗工し、成形することを特徴とする摩擦材の製造法。