JPS62285973A - 摩擦材用シ−ト状基材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 ［産業上の利用分野コ 本発明は、摩擦材用シート状基材、及び、摩擦材用シー
ト状基材の製造方法に関し、更に詳しくは、自動車等の
クラッチやブレーキ等に利用される摩擦Ｆ、１の基材と
して最適なシート状基材及びその製法に関する。

［従来の技術〕 従来、摩擦材用の基材としてはアスへストを利用して、
成形加工等を１１ったものが最も汎用されてきた。しか
し、アスベス！・はフェノール等の樹脂含浸性に劣り、
又、吸湿性があるために周辺機器を錆び付かせる等の欠
点が有り、しかも、近年アスベストの有害性が指摘され
、作業５境や、粉塵公害等の問題が生じ、このため、ア
スベスト以外の材料への転換が種々試みられている。

これらの非アスベスト系の材料として、天然繊維や合成
繊維等の有機繊維や、あるいは、金属繊維、炭７ｇ繊維
、ガラス繊維等の無８Ｎ繊維が幅広く検討されている。

アラミド繊維等の極一部の耐熱性繊維を除く有８１繊維
は、耐熱性に劣り、且つ、摩擦熱や長期の使用に刻する
抵抗力に劣るため不適当であり、又、耐熱性の有ａｍ維
を利用するものとしては、例えば特開昭６０−１３９９
３２号や同６０−１８４５２７号にノボロイド繊維等の
耐熱性合成繊維を利用した摩擦材が開示されているが、
これらのものは、シートの作成が容易で、生産性も高く
、非アスベスト系の摩擦材としては有用なものと考えら
れるが、無機繊維系の摩擦材と比較して、耐熱性や耐久
性に劣り、又、繊維の剛直性が低いために摩擦力のＵＦ
４整や耐摩耗性等の機械的性質に劣るという欠点があり
、これも又、満足できる摩擦材ではなかった。

又、アラミド繊維を利用したものとして、例えば特開昭
６０−２０９８８号が知られ、アラミド繊維は、上記の
ノボロイド繊維に比へ、耐熱性や８ＪＩ械的性質に優れ
更に有用なものと考えられるが、ガラス繊維や炭素繊維
等の無８Ｎ繊維に比べ剛直性に劣り、又、非常に高価で
あるため、アスベストに代えて使用した場合は、摩擦材
が高価になるという欠点を有していた。

一方、無ｎ繊維を利用したものとしては、例えば、特開
昭５９−４３０２０号、同ＧＯ−１６１４７６号等のカ
ラス繊維を利用するもの、あるいは、例えば、特開昭６
０−８５３６号等の炭素ｉ維を利用したもの等が知られ
ている。

しかし、これらの何れもが、ヤーンを形成したり、成形
加工を行ったりして、摩擦材用基材を作製するものであ
り、工程が複雑であったり、あるいは、繊維の分散状態
が不均一になったりする欠点があり、このため、品質の
管理や作業性等に問題があり、摩擦材用基材として満足
できるものてはなかった。

本考案の要旨である、構成繊維をシート面や摩擦摺動面
に刻して角度をもたせる点に関して類似点が認められる
ものとしては、特開昭６０−９５２２８号や、前記の特
開昭６０−８５３６号において類似の検討されている。

繊維を角度をもフて配向せしめることは、摩擦作用を高
め、且つ、摩擦材表面が摩耗した場合にも摩擦力の変動
のない均一な作用が得られるのて憂れた方法である。し
かし、上記のものは、何れもが、インジェクション成形
の流動性を利用するもので、繊維の分散性に劣り、又、
繊維の配合１も制限されるものであったり、あるいは、
シート状物を得るためには、非常に複雑な工程を必要と
し、生産性に劣り、これも又、満足できる材料ではなか
った。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、８５乃至９８重量％の剛直性繊維と、２乃至
１５ｊｉｆｆｉ％の結合剤からなるシート状基打てあっ
て、該剛直性繊維の一部がシート面に対して角度をもっ
て配向し、該結合剤が水溶性又は水膨潤性の合成樹脂で
あることを特徴とする摩擦材用シート状基相に関し、こ
れらの基材を得るために、８５乃至９８１辺％の剛直性
繊維と、２乃至Ｉｓ重ユ％の水溶性又は水膨潤性の結合
剤とから形成されたシートを、該シートに水を添加する
ことにより結合剤を膨潤せしめて結合を緩和し、次いて
、結合剤が粘性を有する間に、シートを針刺しすること
により、該剛直性繊維の一部をシーｊ・面に刻して角度
をもって配向せしめることを特徴とする摩擦材用シート
状基材の製造方法に関する。

［作　用コ 本発明は、摩擦材用の法相として最適なシート状基桐を
提供することを目的とし、Ｈ捺財としての必要特性、生
産性、品質の均−性等全てに浸れた製品を提供するもの
である。

本発明においては、湿式抄造法や乾式エアレイ法等によ
り作成された剛直性繊維を主たる構成繊維とし、水溶性
又は水膨潤性の結合剤で各繊維間が接着されたシートを
利用する。

これらのソートに利用する剛直性繊維としては、ガラス
繊維や炭素繊維が知られており、これ以外にも特殊なボ
ロン等の剛性の高い金属１ａ維があるが、摩擦材として
の適性及びコストの点から、ガラス繊維又はピッチ系の
炭素繊維を利用することが有ｆｌｌである。これらの繊
維は周知のものを全て利用することができるが、摩擦材
として特に適するものは、繊維長が１０ｍｍ以上で、繊
維径が１０μ以上のものが、摩擦特性に匠れ、且つ、シ
ートの生産も容易にしかも均質に作成することができる
ので最適である。この剛直性繊維は、従来のアスベスト
の代替材わ［になると共に、物理的あるいは１ヒ学的に
安定しており、しかも、アスベストのような発塵の生じ
ない、■めで安全で１言頼性の高い摩擦材用シートの作
成を可能とする。

これらの剛直ｆｆ：ｗｋ維は、後に述べる結合剤により
各繊維間が結合されてシートを構成するが、摩擦特性お
よび生産性の観点から、これらの繊維と結合剤との配合
率は、重量比で、８Ｓ：１．５乃至９８二２の範囲であ
ることを必要とする。剛直性繊維が８５重量部宋溝の場
合には、結合剤が繊維間に充填されてｇ波特性を低下せ
しめるとともに、針刺し処理の際にも繊維の配向に刻す
る抵抗力が大きくなり作業性が不良になるので不適当で
あり、剛直性繊維が、９８重量部を越えるような場合に
は、シート形状の深持性が悪く、且つ、剣刺し処理後の
、繊維配向の保持力にも劣るので好ましくない。

結合剤として利用する水溶性又は水膨潤性の材°科につ
いて説明すると、これらの材料形態としでは、液状、粉
末状、あるいは、繊維状等種々のものがあり、Ｉ−１：
Ｋｆ、に選択することが可能であるが、繊維状のｔＡ科
を利用した場合、シート形成性に優れ、しかも、後に述
べる針刺し処理を極めて安定して行うことができるため
最適である。これらの材料としては、ポリビニルアルコ
ール、変性ポリニスデル、変性ポリエチレン−酢酸ビニ
ル等があるが、繊維状材料としての人手が可能で、しか
も、極めて安価であることから、ポリビニルアルコール
を利用することが有利である。

本発明で用いるシートは上記の剛直性繊維及び結合剤を
主体とするが、必要に応じて、その＋１！！の合成繊維
や金属繊維等の１＆雄材料や、カシュー殻油熱硬化物等
の固体の摩擦力調整材等を添加することができる。

これらの材料から形成されたシートは、各繊維材料がシ
ート面と平行の状態にあり、このシートをそのままＢ波
防用の基材として適用した場合、繊維の脱落が生じたり
、あるいは、ｇ擦係数が極めて低かったりするので、高
性能の摩擦材を得ることは不可能である。

従って、摩擦係数及び耐摩耗性を高め、しかも、安定し
た高品質の摩擦材を得るために、これらのシートを構成
する剛直性のｌｌｉがシート面と角度を有して配向され
るが、このことを以下詳細に説明する。

まず、シートに水が適量添加され、結合剤が膨；関して
結合が緩和される。次いで、針刺し処理が周知のニード
ルパンチ機等により行われ、所定の繊維がシート面に対
して実質的に垂直に押込まれ、シート面に対して角度を
有して配向する。この時重要なことは、水の添加量を適
量とし、結合剤が流出したり、あるいは、粘性を失った
りすることがないようにする必要がある。つまり、本発
明者等は、従来には、実質的に不可化と考えられていた
極めて折れ易く脆いガラス繊維や炭素繊維等の剛直性繊
維からなるシートに針刺し処理を行うこと、及び、極め
て効果的に剛直性の繊維をシート面と角度を有して配向
せしめることが、水溶性又は水膨潤性の結合剤の粘性を
利用した場合に、該結合剤か！Ｉ刺し時の繊維に対する
１打撃を緩衝する作用と、組刺し後に配向した繊維をほ
ぼその角度で固定する作用を有し、これらの４刺し処理
が可能であることを見出し、本発明を完成したものであ
る。

これらが可能となった理由としては、第一には膨潤した
結合剤が、潤滑作用と、衝撃緩衝作用を有すると共に、
一部の繊維が折れた場合にも、結合剤がそれらの繊維粉
塵を１寸着して飛散を防ぎ、再乾燥後は、これらのｍ維
を強固に結合するためと考えられ、第二には、繊維材、
Ｎとして剛直性の繊維を利用することで、一旦角度を設
けられた繊維が、該繊維の剛直性故に、元の水平状態に
戻ることが無く、シート面に対しての角度をしフかりと
保持てきるためであると考えられる。

従って、結合剤の粘性が全く失われた場合には、繊維の
損傷や脱落が多発するので適当ではなく、又、剛直性に
劣る例えば周知の合成繊維等を利用した場合には、一旦
角度１ｔけられた繊維が、繊維の有する柔軟性により自
己回復したり、樹脂含浸等の後工程で再びシートと平行
になることが多いので、これも又不適当である。

本発明の利用範囲を更に拡大するものとして、複数のシ
ートを積層して任意の重量、任意の厚みの積層体を製造
することができる。従来、これらの剛直性の繊維を用い
たシートは、主に湿式抄造法により作成されるため、厚
手のものを製造することが実質的に不可能か、あるいは
、極めて困難であったが、本発明においては極めて容易
に作成することができる。積層する各シートは各層が、
剛直性の繊維と水溶性又は水膨潤性の結合剤を主体とす
るものであれば河でも良く、同一組成のシートを積層し
た場合は、層間の境界の判定が不可能なほど全く均一な
厚手のシート状基材が得られ、又、各層の組成を異なる
ものとした場合には、種々の性質を有する厚手の多機能
なシート状基材を得ることができる。

以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明するが
本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

［実施例１］ 平均繊維径り月２μで、繊維長す月５ｍｍのガラス繊維
９２重量部と、水に対する溶解温度が約５０℃のポリビ
ニルアルコール繊維（１，５デニール、１０ｍｍ長）を
、混合して、湿式抄造を行い、本発明に用いる目付３０
０ｇ／ｙ＋／、厚み２゜４１のシートを得た。

得られたシートに、周知のスプレー装置により水を界雷
した後余剰の水分を除去して結合剤を軟化せしめ、次い
で、結合剤が粘性を有する間に、針密度８０本／ｃｍ２
、針深さ１０ｍｍの条件でニードルパンチを行って、ガ
ラス繊維をシート面に刻して垂直方向に配向せしめた後
、乾燥して、本発明による摩擦材用シート状基材を得た
。

得られた基材は、その表面全体にわたり実質的に直立し
たガラス［１が存在し、又、シートの水平方向にもカラ
ス繊維が多く存在した三次元構造の優れた寸法安定性と
、均質性を有するものであった。

この基材に、フェノール系の樹脂を含浸したところ、含
浸性が非常に良好で気泡等の発生も無く、極めて均一に
ガラス繊維が存在しており摩擦材用のシート状基材とし
て最適のものであり、含浸工程において、繊維の配向性
が消失することも全くなかった。

［実施例２コ 実施例１て用いたものと同一の配合で、目付が２００３
／ｍ２、厚みが１．８ｍｍのシートと、平均繊維長が１
１ｍｍで、繊維径カ月０μの炭素繊維９０重量部と、実
施例１と同一のポリビニルアルコール繊＆１１１０Ｍ辺
部とからなる、目付２００ｇ／ｍ２、厚み１．７ｍｍの
別のシートとを用いて、実施例１と同様に各シートを水
により湿潤軟化せしめた後、結合剤が粘性を有する状態
で、各シートを交互に６Ｐｉ積層した。次いて、針密度
１２０本／ｃｍ２、！Ｉ深さ８ｎ＋ｍの条件てニードル
パンチを行った後、乾燥せしめて、目付＋、＋ｓｏ３／
ｍ２、厚み９．８ｍｍの本発明による厚手のシート状基
−祠を得た。

このｇ振材用基材は、炭素繊維からなる層と、ガラス繊
維からなる層とが極めて均一に混合し、実質的に積層境
界の無い留れた結合状態を示し、層間の剥離の生しない
、優れた一体構造のシート状基材であった。

この基材に、実施例１と同様にフェノール系の樹脂を含
浸したところ、含浸性が非常に良く、気泡等の発生も無
く、そして、極めて均一にガラス繊維及び炭素繊維が存
在しており摩擦材用のシート状複合基材として最適のも
のであり、含浸工程においても、繊維の配向性が消失す
ることも全くなかった。

［発明の効果］ 本発明の、摩擦材用シート状基材は、剛直性の繊維と水
溶性又は、水膨潤性の結合剤を主体とするシートから構
成され、これらに用いる＋Ａ料、製法等は全て公知のも
のである。従って、特殊な手法や特殊な材料を使用しな
いため、極めて安価、且つ、安定した製品を得ることが
できる。

又、これらのシート状基材を製造する方法に関しても、
結合剤の水に対する膨潤性と、膨潤時の粘性を利用して
、繊維劣化や、繊維粉塵を生ずること無く剛直性繊維を
配向けしめ、乾燥により強固にその配向を保持するとい
う、極めて簡単な構成のため、全く熟練等が必要なく、
誰にでも容易、且つ正確に生産することができるもので
ある。

又、本発明のシート状基材は、従来のアスベスト等のよ
うに、特殊、且つ、複雑な工程によりシート化するので
はなく、又、従来のインジェクション法等のように、繊
維材料を分散するための特殊技術や、あるいは、繊維配
合量等の限定を全く受けないので、任意のサイズ、任意
の繊維配合量の基材を得ることが可能であり、広範な用
途と、多様な種類の摩擦材を、非常に容易に、しかも安
価に提供することを可能とする。

しかも、本発明のシート状基を才を用いて作成された摩
擦材は、確実で安定した摩擦係数が得られ、又、使用原
料が物理的にも化学的にも安定した材料であるため、経
時変化や、周辺機器への悪影響等の恐れが全く無い、優
れた品質のものが得られる。

従って、本発明の摩擦材用シート状基材及びその製法は
、従来の物又は方法では決して得ることのできない、経
済性、作業性、品質の安定性等を具備し、しかも、従来
よりも格段に浸れた摩擦特性を有する、理想的な摩擦材
用のシート材料を提供するものである。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）８５乃至９８重量部の剛直性繊維と、２乃至１５
   重量部の結合剤を主体とするシート状基材であって、該
   剛直性繊維の一部が基材面に対して角度をもって配向し
   、該結合剤が水溶性又は水膨潤性の合成樹脂であること
   を特徴とする摩擦材用シート状基材。
2. （２）剛直性繊維が、ガラス繊維、又は、炭素繊維であ
   る特許請求の範囲第１項記載の摩擦材用シート状基材。
3. （３）結合剤が、繊維状ポリビニルアルコールである特
   許請求の範囲第１項記載の摩擦材用シート状基材。
4. （４）８５乃至９８重量部の剛直性繊維と、２乃至１５
   重量部の水溶性又は水膨潤性の結合剤を主たる構成とし
   て形成されたシートを、該シートに水を添加することに
   より結合剤を膨潤せしめて結合を緩和し、次いで、結合
   剤が粘性を有する間に、シートを針刺しすることにより
   、該剛直性繊維の一部をシート面に対して角度をもって
   配向せしめることを特徴とする摩擦材用シート状基材の
   製造方法。
5. （５）２以上の複数のシートを積層して針刺しする特許
   請求の範囲第４項記載の摩擦材用シート状基材の製造方
   法。