JPH0776683A

JPH0776683A - 摩擦材用混和物及びこれを用いた摩擦材の製造法

Info

Publication number: JPH0776683A
Application number: JP22330893A
Authority: JP
Inventors: Toichi Sakata; 淘一坂田; Yoshihiro Miya; 好宏宮; Akitsugu Tashiro; 了嗣田代; Masaaki Yasuda; 雅昭安田; 秀次 ▲くわ▼島; Hideji Kuwajima
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 1993-09-08
Filing date: 1993-09-08
Publication date: 1995-03-20

Abstract

(57)【要約】【目的】摩擦材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、安定し
た摩擦特性を有する摩擦材用混和物及びこれを用いた摩
擦材の製造法を提供する。【構成】摩擦調整剤、結合剤及び分散剤を含み、かつ
高分散性微粉末シリカを混和物の固形分に対して０．５
〜１０重量％含有してなる摩擦材用混和物並びに摩擦調
整剤、熱硬化性樹脂、ラテックス及び分散剤を含み、か
つ高分散性微粉末シリカを混和物の固形分に対して０．
５〜１０重量％含有する摩擦材用混和物を繊維状物質の
基材に含浸塗工し、次いで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
動等に用いられる摩擦材を製造するための摩擦材用混和
物（以下混和物とする）、詳しくは、繊維状物質の基材
に混和物を含浸塗工（以下塗工とする）し、成形して得
られる摩擦材における該混和物及びそれを用いた摩擦材
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、繊維
状物質の基材に混和物を塗工し乾燥したとき、溶媒に溶
解した溶質成分（樹脂、ゴムラテックス等）が内部から
表面に移動する（マイグレーションが現われる）ために
基材内部は、結合剤が少なくなり、接着力の低下と外観
ムラを生じ、摩擦係数の乱れ、摩耗の増大などが起り、
安定した摩擦材が得られないという問題がある。

【０００６】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あり、更に乾燥時に
生じるマイグレーションを防止し、安定した性能を有す
る混和物及びこ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】本発明は摩擦調整剤、結
合剤及び分散剤を含み、かつ高分散性微粉末シリカを混
和物の固形分に対して０．５〜１０重量％含有してなる
混和物並びに摩擦調整剤、結合剤及び分散剤を含み、か
つ高分散性微粉末シリカを混和物の固形分に対して０．
５〜１０重量％含有する混和物を繊維状物質の基材に塗
工し、次いで成形する摩擦材の製造法に関する。

【０００８】本発明における混和物は、摩擦調整剤、結
合剤及び分散剤を含む組成物である。本発明において、
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
繊維などが使用される。摩擦調整剤の含有量は塗工する
繊維状物質の基材の量によって左右されるが、好ましい
含有量は混和物の固形分に対して２０〜８０重量％であ
る。

【０００９】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。混和物中の
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混和物の固形分
に対して２０〜８０重量％とすることが好ましい。

【００１０】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、スチレンブタジエンゴム、
ニトリルブタジエンゴム、アクリルゴム等がある。混和
物中のゴムラテックスの量は、混和物の固形分に対して
１０〜４０重量％とすることが好ましい。

【００１１】分散剤としては、主に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。該分散剤は増粘効果を有するが、水溶性高分子
であるため、乾燥時に生じるマイグレーション防止効果
は極めて小さい。そこで添加量が少量で増粘効果を発現
する高分散性微粉末シリカ粉が用いられる。増粘方法と
しては、上記の水溶性高分子樹脂と併用した方が好まし
い。混和物中の高分散性微粉末シリカ粉の添加量は、マ
イグレーション防止効果及び作業性の点で混和物の固形
分に対して０．５〜１０重量％の範囲とされ、０．５重
量％未満ではマイグレーション効果が小さく、また１０
重量％を越えると作業性が悪くなる。高分散性微粉末シ
リカ粉は、上記に示すように増粘効果を発現するものと
して用いられ、例えば日本アエロジルのエロジール５０
０などが用いられる。

【００１２】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％以下含有させるのが好まし
く、混和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中の固形分に対して１
０重量％以下である。

【００１３】本発明の混和物には、上記した材料の他
に、必要に応じ可撓化剤及び界面活性剤が併用される。
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。可撓化剤の量は
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。

【００１４】界面活性剤としては、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、混和物の固形分に対して１
〜２重量％が好ましい。

【００１５】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２
５〜６０重量％とすることが好ましい。

【００１６】混和物を得るには次のような方法による。
分散剤の水溶液に熱硬化性樹脂を加えて分散、溶解す
る。このときに必要に応じて可撓化剤及び界面活性剤が
加えられる。次いで摩擦調整剤及び高分散性微粉末シリ
カ粉を徐々に添加して均一な分散液を作製し、更にゴム
ラテックス及び固形分調整用の水を加えて、撹拌混合し
粘度を調整して得られる。混和物の調整方法には特に制
限はない。

【００１７】また、得られた混和物を用いて摩擦材を製
造するには、該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、プリプレグを得る。この後
得られたプリプレグを積層するか又は環状に巻き上げ、
これを金型等に入れて熱圧成形を行って成形品を得、次
いでこの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。

【００１８】混和物の粘度は、混和物を塗工する繊維状
物質の基材にもよるが、含浸性、作業性を考慮すると３
０〜２００（ポイズ／２５℃）が良好であり、マイグレ
ーション防止効果は、７０〜１５０ポイズ付近で発現す
る。

【００１９】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
と共に摩擦の径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。

【００２０】

【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。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社製、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−１
３５０）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。

【００２１】熱硬化性樹脂組成物は、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。ゴムラ
テックスはＮＢＲラテックス（日本ゼオン製、ＬＸ５１
３、固形分４５重量％）を用いた。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、増粘効果を発現する高分散性微粉
末シリカ粉は日本アエロジル製のエロジール５００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を用いた。

【００２２】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、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。次に摩擦調整剤及び高分散
性微粉末シリカ粉を加えて（比較例１の場合は摩擦調整
剤だけを加えて）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、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
るように加えて所定配合の混和物を得た。混和物の粘度
を合せて表１に示す。

【００２３】次に上記で得た混和物に表２に示す量のガ
ラスロービング（富士ファイバグラス製、ＦＥＲ２３１
０、２．３g/m）（繊維状物質の基材）を浸漬して含浸
し、５０重量％（固形分）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５０mmの長さに切断して、寸法が５０×５
０mm角の金型に入れ１６０℃で１０分間、４．９×１０
⁶Ｐａ（５０kgf/cm²）の圧力で熱圧成形し、次いで２１
０℃で４時間の熱処理した後、両面を研磨して厚さ４mm
の摩擦材を得た。なお比較例３のものは混和物の粘度が
高すぎて、ガラスロービング中に混和物が含浸しなかっ
た。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】各実施例及び各比較例で得られた塗工紐を
縦に裂き、内部への混和物の含浸及び結合剤の存在を目
視観察すると共に、摩擦材の両面を研磨し、摩擦材の外
観を目視観察した。また円環状の摩擦材から２５×２５
mmの大きさに切り出して試験片を作り、ＪＩＳ−Ｄ４４
１１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２５０
℃における摩擦係数と摩耗率（cm³/kgf・ｍ×１０^-7）
を測定した。その結果を表３に示す。なお、表３の塗工
紐の含浸状態において、均一に含浸されているものを○
とし、不均一なものを×とした。また、摩擦材の外観に
ついては、外観ムラのない良好なものを○とし、外観ム
ラがあったものを×とした。

【００２７】

【表３】

【００２８】表３から明らかなように、本発明の実施例
になる混和物を用いた塗工紐及び摩擦材は、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、摩擦係数及び摩耗率が優れていることがわか
る。これに対し比較例の摩擦材は、外観ムラが生じ、摩
耗率が悪く、特に比較例３の摩擦材は摩擦係数が大き
く、塗工紐の状態においてもマイグレーションが現われ
た。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、摩擦材製造時の安全性
及び作業環境が改善される。また乾燥時におけるマイグ
レーションが生ぜず、得られる摩擦材は安定した摩擦特
性を有する摩擦材を製造することができる。

───────────────────────────────────────────────────── 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

【特許請求の範囲】

【請求項１】摩擦調整剤、結合剤及び分散剤を含み、
かつ高分散性微粉末シリカを摩擦材用混和物の固形分に
対して０．５〜１０重量％含有してなる摩擦材用混和
物。
【請求項２】摩擦調整剤、結合剤及び分散剤を含み、
かつ高分散性微粉末シリカを摩擦材用混和物の固形分に
対して０．５〜１０重量％含有する摩擦材用混和物を繊
維状物質の基材に含浸塗工し、次いで成形することを特
徴とする摩擦材の製造法。