JPS6356534A - 摩擦材の製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、摩擦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材とし
て最適な非アスベスト系摩腟材の製造方法に関する。

［従来の技術］ 従来、摩控材用の基材としてはアスベストを利用して、
成形加工等を行ったものが最も汎用されてきた。しかし
、アスベストはフェノール等の梅脂含浸性に劣り、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
業環境や、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１１繊維や、あるいは、金属繊維、炭素繊維
、ガラス繊維等の！！Ｊａ繊纜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機繊維は
、耐熱性に劣り、且つ、摩厩熱や長期の使用に刻する抵
抗力に劣るため不適当てあり、又、耐熱性の有８′ｌ！
繊維を利用するものとして、例えば特開昭６０−１８４
５２７号にノボロイド繊維等の耐熱性合成繊維を利用し
た摩擦材の製造方法が閑示されているが、これらのもの
は、シートの作成が比較的８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８！！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：Ａ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、満足できるものではなかった。

又、アラミド繊維を利用する方法として、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べ、耐熱性や機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
無機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おり、更に、スラリーを成形
する方法のため、結合剤等の配合に限界があり、量産性
や多様性に劣るものであった。

一方、無機繊維を利用する方法としては、例えば、特開
昭６０−１６１４７６号等のガラス繊維を利用するもの
、あるいは、例えば、特開昭６０−８５３６号等の炭素
繊維を利用した方法等が知られている。

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、摩擦材の製造方法として
として満足できるものではなかった。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、繊維長が２乃至２（１ｗｍの繊維材料と接着
剤とから構成される不織シートを、Ｆｊ擦係数増加剤及
び／又は潤滑剤を含む熱硬化性結合剤溶液に含浸した後
、マンドレルに巻きつけて、次いて、該結合剤′？Ｂ液
を硬化せしめて、円上状にスライスすることを特徴とす
る摩擦材の製造方法に閏する。

［作　用コ 本発明は、摩擦材としての必要特性、生産性、品質の均
−性等全てに優れた製品が得られる製造方法を提供する
ものである。

本発明においては、剛直性繊維を主たる構成繊維とし、
繊維状、液状、あるいは、粉体状の接着剤で各繊維間が
接着された不織シートを利用する。

これらのシ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繊維があるが、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利であり、これらの剛直性繊
維は、摩擦材に高いＪ？擦係数と耐久性とを与える作用
を有する。

これらの剛直性繊維は、摩擦材を構成する全構成繊維の
少なくとも４０重量％以上、好適には６０乃至９０重量
％の配合であることが望ましく、４０重ｍ×未溝の場合
には、摩擦材の耐久性等に劣る場合があるので、好まし
くない。

剛直性繊維と共に配合される繊維材料としては、レーヨ
ン、アラミド、ポリビニルアルコール等の合成繊維が好
ましく、これらの比較的柔軟な繊維は、不織シートにク
ッション性を与え、且つ、屈曲性等を向上する作用を有
し、不織シートのマンドレルへの巻きつけ作業性や熱硬
化性結合剤溶液の含浸性を改善する。

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２頂請以
上、好適には５ｎｖ以上で、繊維径が５μ以上のものが
、摩擦特性に優れ、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。繊維長が
２ｎｕ＋＋未満のもの、あるいは、２０ｍｍを越えるよ
うなものは、シートの均一形成に劣ったり、強度が不十
分になったりするので不適当である。これらの繊維材料
は、従来のアスベストの代替材料になると共に、物理的
あるいは化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、極めて安全で信頼性の高い摩擦
材用シートの作成を可能とする。

繊維材料は、後に述べる接着剤により各繊維間が結合さ
れてシートを構成するが、７埋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、
６５：３５乃至９８：２の範囲であることを必要とする
。繊維材料が６５重置火未溝の場合には、結合剤が繊維
間に充填されて他の助剤や熱硬化性結合剤の含浸性に劣
り、摩擦特性を低下ぜしめるので不適当であり、繊維材
料が９８重ヱ％を越えるような場合には、シート形状の
保持性が悪く、熱硬化性結合剤の含浸作業性等に劣るの
で好ましくない。

接着剤として利用する材料について説明すると、これら
の材料形態としては、液状、粉末状、あるいは、繊維状
静穏々のものがあり、任意に選択することが可能である
。これらの材料としては、液状のものであれば、エポキ
シ系、フェノール系、あるいは、ポリエステル系の樹脂
溶液やディスパージョンが、粉体状であれば、フェノー
ル系、ポリイミド系樹脂等が、あるいは、繊維状であれ
ばポリビニルアルコール繊維等が利用できるが、特にエ
ポキシ系の樹脂を利用すると、接着剤の量が繊維に対し
て２乃至１５重量％という極めて低い配合で十分なシー
ト形状保形性が得られるため、後に説明する摩擦係数増
加剤や熱硬化性結合剤の含浸性に優れ、又、結合剤溶液
の粘度や固形分の変化にも十分な対応が可能となるので
有利である。

上記の繊維と接着剤を用いた不織シートの製造方法は、
乾式法あるいは湿式法等の周知の不織布製造技術を利用
できるが、本発明においては、湿式抄造法を利用するこ
とが、不織シートの均一性や作業性の点で有利である。

湿式法による例を説明すると、周知の傾斜短網式や丸網
式等の単層あるいは多層の抄造機により、繊維材料がま
ず水中に分散され、次いで脱水することで湿式ウェアが
形成され、次いで接着剤が付与された後乾燥又は接着剤
の硬化によりシートの形状保持性に優れた湿式不織シー
トが形成される。

尚、接着剤がポリビニルアルコール等の繊維状接着剤で
ある場合には、接着剤はウェブの形成後ではなく、繊維
材料と同時に水中に分散される。

このようにして得られた不織シートは、抄造時に繊維が
一般的にシートの進行方向（以下「縦方向」と言う）に
配列し、縦横の強度比が３＝１又はそれ以上となるが、
本発明の摩擦材は、不織シートをマンドレル等に巻きつ
けた後門慇状にスライスして形成するので、摩擦係数及
び繊維の脱落防止等の点から、繊維が横方向に配列する
ことが望ましく、このため、抄造時の網の傾斜角度や、
脱水速度、脱水角度等を調整することで繊維の縦方向へ
の配列を少なくし、縦横の強度比が１：１乃至３：ｌ、
最適には２：１以下の範囲の不織シートとすることが望
ましい。この様な縦横の配列が少ない不織シートを用い
ると、摩擦面に対して繊維が角度を有して存在すること
になるので、摩擦係数を高めると共に、繊維の脱落が生
じないので長寿命の摩擦材を得ることができる。

次に、その他の摩擦係数増加剤、潤滑剤、熱硬化性結合
剤について説明すると、これらの°材料は、周知の１も
のが全て利用できるが、これらのものは、本発明では、
溶液又はディスパージョンとして用いるため、溶剤に可
溶か、あるいは分散可能であることが必要である。これ
らの、摩擦係数増加剤としては、ｆｔＲａバリウム、炭
酸カルシウム、シリカ、アルミナ等が、潤滑剤としては
、カーボンブラック、パラフィンワックス、カシュー油
硬化物、二硫化モリブデン等があり、熱硬化性結合剤と
しては、フェノール系、メラミン系、°エポキシ系樹脂
等が利用できる。

これらの摩擦係数増加剤及び／又は潤滑剤を含む熱硬化
性結合剤溶液に前述の不織シートが含浸された後、所定
の厚みになるまでマンドレルに巻きつけられ、次いで加
熱下で、又は、加圧加熱下で該結合剤溶液が硬化せしめ
られ、マンドレルが抜き取られて、円筒状の摩擦材基材
が得られる。

本発明で用いる不織シートは、従来のヤーンや織物等の
ように緻密な構造では無いため、含浸性に優れ、シート
内部まで結合剤が均一に充填され、極めて生産性に優れ
、しかも品質の安定した製品を得ることができる。

又、含浸や巻きつけに利用する装置や方法は特別なもの
を必要とせず、周知の含浸絞りロール等をそのまま利用
することができる。

これらの結合剤等の含浸率も、任意に設定することがで
きるが、結合剤の硬化後の摩擦材の構成が、繊維材料２
０乃至５０重量部、接着剤ｌ乃至１５重、に部、摩擦係
数増加剤及び／又は潤滑剤１０乃至３０重量部、熱硬化
性結合剤ｌＯ乃至２５重還部の範囲となるように含浸さ
れることが好適である。

更に、本発明の方法においては、異なる種類の不織シー
トを積層したり、あるいは、異なる配合の結合剤溶液を
含浸したりして、性質の異なる複数の層を同時に＋ｎ層
して巻きつけることが容易に行え、特に、摩擦係数増加
剤が多いか、あるいは、繊維の横方向の配列が多い摩擦
係数の高い層と、潤滑剤が多いか、あるいは、繊維の縦
方向の配列が多い摩擦係数の低い層とを積層して巻きつ
けた場合は、耐シャダー性等が改良され、且つ、安定し
た摩控力と長寿命の製品が得られるので最適なものとい
える。

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］ 平均繊維径カ月２７１で、繊維長が１５ｍｍのガラス繊
！Ｉｔ４５重酢％、アラミド繊維（１，５デニール、１
２１長）４４重苗％、エポキシ系接着剤１１１星％から
なる、縦横の強度比が約２：１で、目付が１００ｇ／ｎ
＋２、厚みが０．８ｍｍの湿式不織シートを用いて、フ
ェノール樹脂系結合剤１００重量部に対し、硫酸バリウ
ｌい１０重量部とヤシ油砂化物ＩＱ毛屑部とを均一に混
合分散せしめた固形分が５０％のディスパージョンから
なる結合剤溶液に前記シートを含浸し、マンドレルに内
径１３０ｍｍ外径２００ｍ−の円柱になるまで巻きつけ
た後、＋５０°Ｃの温度で約３時間硬化せしめた。

次いて、マンドレルからこのものを取り外し、円盤状に
スライスして本発明による摩擦材を得た。

得られた基材は、その表面全体にわたり実費的に摩擦面
と角度を有してガラス繊維が存在し、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り、フェノー
ル系の結合剤の含浸においても、含浸性が非常に良好で
気泡等の発生も無く、摩擦亭才として最適のものであっ
た。

［実施例２］ 実施例１で用いたものと同一の不織シート（Ａ）と、平
均繊維長り月１ｍ−で、繊維径カ月０μの炭素繊維９０
重量部と、ポリビニルアルコール繊！ｌ１ｌＯ重量部と
からなる、目付が２００３１０＋２で、厚みｂ月、７ｍ
ｓ＋の別の不織シー）（Ｂ）とを用いて、不織シー）（
Ａ）には実施例１と同一配合の結合剤溶液を、不織シー
ト（Ｂ）には、フェノール樹脂系結合剤１００重量部に
対し、ヤシ油硬化物１０重量部とパラフィン系ワ・ンク
ス５重全部とを均一に混合分散せしめた固形分が５０％
のディスパージョンからなる結合剤溶液を含浸して、不
織シート（Ａ）と不織シー）（Ｂ）とを積層しながらマ
ンドレルに巻きつけて、内径１５０ＩＩ＋清外径２３０
慣■の円柱状とし、実施例１と同様に加熱硬化せしめた
後、スライスして、本発明による別の摩擦材を得た。

この摩擦材も又、炭素繊維からなる摩擦係数の低い層と
、ガラス繊維からなる摩擦係数の高い層とが完全に一体
化し、層間の剥離の生じない、優れた一体構造の摩擦材
であり、含浸作業性に優れ、しかも、耐シャダー性の改
良されたクラッチフェーシング用として最適の摩擦材で
あった。

［発明の効果］ 本発明の摩擦材製造方法は、繊維材料を接着剤で結合し
た不織シートに、摩擦係数Ａ？！剤等を含む熱硬化性結
合剤を含浸して、円柱状に巻上げ、次いて硬化後スライ
スするという極めて簡単な構成であり、これらに用いる
材料、装置等は全て周知のものが利用可能であり、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。

このことは、従来には其かった、不織シートを基材とし
て採用することで初めて可能となるものであり、含浸作
業性、工程安定性に優れるので、全く熟練等が必要なく
、誰にても容易、且つ正確に生産することができるもの
である。

又、本発明の摩擦材の製造方法は、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、任意の繊維配合量の基材を得
ることが可能であり、しかもマンドレルのサイズと巻き
つけ厚みを変更するのみで種々のサイズの７’Ｚ！！！
材が得られるため、汎用性に優れ、広範な用途と、多様
な種類の摩擦材を、非常に容易且つ安価に提供すること
を可能とするものである。

更に、本発明の製造方法による摩擦材は、確実で安定し
た摩損係数が得られ、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、アスベストのように経時
変化や、周辺機器への悪影響等の恐れが全く舞い、優れ
た品質のものが得られる。

従って、本発明の摩擦材の製造方法は、従来の製法では
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、従来よりも格段に優れた摩損
特性を有する、理想的な摩腟材提供することができる製
造方法である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）繊維長が２乃至２０ｍｍの繊維材料と接着剤とか
   ら構成される不織シートを、摩擦係数増加剤及び／又は
   潤滑剤を含む熱硬化性結合剤溶液に含浸した後、マンド
   レルに巻きつけて、次いで、該結合剤溶液を硬化せしめ
   て、円盤状にスライスすることを特徴とする摩擦材の製
   造方法。
2. （２）不織シートが、ガラス繊維を主たる構成繊維とし
   、エポキシ系接着剤で繊維間を結合した、目付が５０乃
   至１５０ｇ／ｍ＾２で厚みが０．３乃至１．５ｍｍの非
   アスベスト系湿式不織布である特許請求の範囲第１項記
   載の摩擦材の製造方法。
3. （３）繊維材料２０乃至５０重量部、接着剤１乃至１５
   重量部、摩擦係数増加剤及び／又は潤滑剤１０乃至３０
   重量部、熱硬化性結合剤１０乃至２５重量部から構成さ
   れる特許請求の範囲第１項記載の摩擦材の製造方法。