WO2023195481A1 - 湿式摩擦材用接着剤組成物および湿式摩擦板 - Google Patents

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    • C09J161/04Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
    • C09J161/06Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes with phenols

Definitions

  • the present invention relates to an adhesive composition for a wet friction material and a wet friction plate.
  • Friction materials are used in order for the clutch to function properly, and are generally divided into “wet friction materials” that use oil and “dry friction materials” that do not use oil.
  • the wet friction material can suppress an increase in frictional heat by using oil.
  • Wet friction materials are manufactured by applying an adhesive to a metal called a core plate and adhering it to a friction member made of phenol resin or the like.
  • a resol type phenolic resin which is a resin material with excellent mechanical properties, electrical properties, and adhesive properties, is generally used as an adhesive for producing friction materials such as clutches and brakes. Therefore, various studies have been made on resol type phenolic resins in order to improve the friction characteristics and wear resistance characteristics of the resulting wet friction materials, and to improve the curing characteristics such as adhesive strength.
  • Patent Document 1 describes an adhesive for friction materials that has short curing time and high heat resistance, and uses a resol-type phenolic resin, a polyvinyl butyral resin, a polyvalent metal salt of nickel acetate or cobalt acetate, and nitrous acid.
  • An adhesive composition comprising a metal salt or an ester of nitrous acid is disclosed.
  • Patent Document 2 discloses an adhesive for wet friction plates that exhibits excellent adhesive strength and includes a resol type phenolic resin and a nitrate or nitric acid.
  • the present invention was developed to meet these demands, and provides an adhesive composition for wet friction materials that has excellent adhesive strength and also has heat resistance (suppresses decrease in adhesive strength at high temperatures). This is what we provide.
  • the present inventors By blending a carboxylic acid having 1 to 6 carbon atoms into a resin composition containing a phenolic resin, the present inventors have achieved excellent adhesive strength and heat resistance (suppression of decrease in adhesive strength at high temperatures). The present inventors have discovered that it is possible to obtain an adhesive that has excellent properties and can be suitably used for wet friction material applications, leading to the completion of the present invention.
  • the following adhesive composition for wet friction materials and wet friction plates are provided.
  • An adhesive composition for a wet friction material comprising a resol type phenolic resin, polyvinyl butyral, a carboxylic acid having 1 to 6 carbon atoms, and an alcohol solvent.
  • a resol type phenolic resin polyvinyl butyral
  • a carboxylic acid having 1 to 6 carbon atoms and an alcohol solvent.
  • the content of the carboxylic acid having 1 to 6 carbon atoms is 0.1% by mass to 10% by mass based on the solid content of the adhesive composition for wet friction materials.
  • An adhesive composition for wet friction materials as described in .
  • the alcoholic solvent includes at least one selected from methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, n-butyl alcohol, isobutyl alcohol, sec-butyl alcohol, and tert-butyl alcohol.
  • the adhesive composition for wet friction materials according to any one of items [1] to [5] which does not substantially contain cobalt.
  • an adhesive composition for a wet friction material having excellent adhesive strength and high heat resistance, and a wet friction plate made using the same are provided.
  • the adhesive composition for wet friction materials of the present embodiment (hereinafter also referred to as "adhesive composition”) includes a resol type phenolic resin, polyvinyl butyral, a carboxylic acid having 1 to 6 carbon atoms, and an alcohol-based solvent. including. Each component will be explained below.
  • the resol type phenol resin used in the adhesive composition of this embodiment is a resol type phenol resin obtained by reacting a phenol resin and an aldehyde in the presence of a basic catalyst.
  • the phenols used for the synthesis of the resol type phenolic resin used in this embodiment include phenol; cresols such as o-cresol, m-cresol, and p-cresol; o-ethylphenol, m-ethylphenol; , p-ethylphenol and other ethylphenols; isopropylphenol, butylphenol, p-tert-butylphenol and other butylphenols; p-tert-amylphenol, p-octylphenol, p-nonylphenol, p-cumylphenol and other alkylphenols ; Halogenated phenols such as fluorophenol, chlorophenol, bromophenol, and iodophenol; Substituted monohydric phenols such as p-phenylphenol, aminophenol, nitrophenol, dinitrophenol, and trinitrophenol: 1-naphthol, 2- Monohydric phenols such as naphthol;
  • the aldehydes used for the synthesis of the resol type phenolic resin used in this embodiment include formaldehyde, paraformaldehyde, trioxane, acetaldehyde, propionaldehyde, polyoxymethylene, chloral, hexamethylenetetramine, furfural, glyoxal, n -butyraldehyde, caproaldehyde, allylaldehyde, benzaldehyde, crotonaldehyde, acrolein, tetraoxymethylene, phenylacetaldehyde, o-tolualdehyde, salicylaldehyde and the like.
  • precursors of these aldehydes or solutions of these aldehydes can also be used.
  • a formaldehyde aqueous solution it is preferable to use a formaldehyde aqueous solution.
  • Examples of the basic catalyst used for the synthesis of the resol type phenolic resin used in this embodiment include alkali metal or alkaline earth metal hydroxides such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, and calcium hydroxide. ; Carbonates such as sodium carbonate and calcium carbonate; Oxides such as lime; Sulfites such as sodium sulfite; Phosphates such as sodium phosphate; Ammonia, trimethylamine, triethylamine, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, hexa Examples include amines such as methylenetetramine and pyridine.
  • Organic solvents include alcohols, ketones, aromatics, and the like.
  • specific examples of alcohols include methanol, ethanol, propyl alcohol, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, glycerin, and the like.
  • Specific examples of ketones include acetone, methyl ethyl ketone, and the like.
  • Specific examples of aromatics include toluene, xylene, and the like.
  • the forms of the resol type phenolic resin include solid, aqueous solution, solvent solution, and aqueous dispersion.
  • solutions dissolved in solvents such as methanol, ethanol, methyl ethyl ketone, and acetone are preferred from the viewpoint of good workability.
  • the resol type phenolic resin used in the adhesive composition of this embodiment preferably has a weight average molecular weight of 1000 or more and 3000 or less, more preferably 1200 or more and 2000 or less.
  • a resol type phenolic resin having a weight average molecular weight within the above range can have both excellent adhesiveness and solvent solubility.
  • an adhesive composition containing such a resol type phenolic resin can have excellent adhesive properties as well as excellent applicability or handling properties.
  • the amount of free phenol contained in the resol type phenolic resin used in this embodiment is preferably 5.0% by mass or less, and preferably 4.0% by mass or less based on the entire resol type phenolic resin. is more preferable.
  • the lower limit of the amount of free phenol contained in the resol type phenolic resin is not particularly limited, but is, for example, 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, based on the entire resol type phenolic resin. .
  • the amount of free phenol is below the above upper limit, the resol type phenol resin has excellent storage stability. Furthermore, since the amount of free phenol is equal to or higher than the above lower limit, no special equipment or process is required to completely remove free aldehyde, and therefore manufacturing costs can be reduced.
  • the resol type phenolic resin used in this embodiment contains phenols (P) and aldehydes (F) at a blending molar ratio (F/P) of 1.5 or more, preferably 1.5 or more and 2.0 or less. , more preferably at a ratio of 1.6 to 1.9, the reaction is carried out in between, and the above-mentioned basic catalyst as a polymerization catalyst is added for an appropriate period of time (for example, 3 to 6 time) obtained by refluxing. If the blending molar ratio (F/P) of phenols (P) and aldehydes (F) is less than 1.5, the weight average molecular weight of the resol type phenolic resin produced may be less than 1000. be.
  • reaction temperature is, for example, 40°C to 120°C, preferably 60°C to 100°C. Thereby, gelation can be suppressed and a resol type phenol resin having a desired molecular weight can be obtained.
  • the polyvinyl butyral used in the adhesive composition of this embodiment is an elastomer obtained by butyralizing polyvinyl alcohol with butyraldehyde in the presence of an acid catalyst.
  • the weight average molecular weight of polyvinyl butyral is not particularly limited, but from the viewpoint of handling properties of polyvinyl butyral, it is preferably 1.0 ⁇ 10 4 to 1.0 ⁇ 10 5 , more preferably 2.0 ⁇ 10 4 8.0 ⁇ 10 4 , more preferably 3.3 ⁇ 10 4 to 5.5 ⁇ 10 4 . Note that the weight average molecular weight is measured by gel permeation chromatography (GPC) in terms of polystyrene.
  • the degree of polymerization of polyvinyl butyral is preferably 200 to 3,000.
  • the adhesive composition obtained has sufficient adhesive strength for use as a friction material, and by using polyvinyl butyral with a degree of polymerization of 3000 or less, The viscosity of the adhesive composition when melted can be suppressed to a low level, resulting in good handling properties when applied to a metal base material, as well as strong adhesion between the metal base material and the friction material. can.
  • the content of polyvinyl butyral is preferably 1 part by weight or more and 50 parts by weight or less, more preferably 5 parts by weight or more and 30 parts by weight or less, based on 100 parts by weight of the resol type phenolic resin.
  • the adhesive composition of this embodiment contains a carboxylic acid having 1 to 6 carbon atoms.
  • the carboxylic acid having 1 to 6 carbon atoms include formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among them, it is preferable to use acetic acid from the viewpoint of improving the adhesive strength of the resulting adhesive composition, and from the viewpoint of ease of handling and availability. By containing the above carboxylic acid, an adhesive composition with further improved adhesive strength can be obtained.
  • the content of the carboxylic acid in the adhesive composition is preferably 0.1% by mass or more and 10% by mass or less, more preferably 1% by mass or more and 10% by mass, based on the entire solid content of the composition. or less, and more preferably 2% by mass or more and 10% by mass or less.
  • the resulting adhesive composition has sufficient adhesive strength to be used as a friction material, and has excellent heat resistance (no decrease in adhesive strength at high temperatures). suppression).
  • the adhesive composition of the embodiment does not substantially contain substances that have a high environmental impact, such as nickel and cobalt, which are used in conventional adhesives to improve adhesion. Since the adhesive composition of the present embodiment does not contain these environmentally burdensome substances in the abrasion powder generated during braking of the friction plate manufactured using the adhesive composition, there is no risk of environmental pollution. Furthermore, by containing the iron salt, the adhesive composition of the present embodiment can have high adhesiveness and heat resistance (suppressing decrease in adhesive strength at high temperatures) even if it does not contain nickel or cobalt.
  • the adhesive composition of this embodiment is provided as a liquid material in which the above components are dissolved or dispersed in an alcohol solvent.
  • alcohols used as a solvent for the adhesive composition of this embodiment include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, n-butyl alcohol, isobutyl alcohol, sec-butyl alcohol, and tert-butyl alcohol. It will be done. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, methanol is preferably used from the viewpoint of ease of handling.
  • the adhesive composition of this embodiment may also contain an iron salt.
  • iron salts include ferric salts and ferrous salts.
  • the iron salt is a sulfate salt such as iron(II) sulfate or iron(III) sulfate.
  • sulfates include iron(II) sulfate, iron(II) sulfate heptahydrate, and ammonium iron(III) sulfate. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the resulting adhesive composition When using an iron salt, its content is preferably 0.1% by mass or more and 10% by mass or less, more preferably 0.5% by mass or more and 8% by mass or less, based on the entire solid content of the composition. and more preferably 0.8% by mass or more and 6% by mass or less.
  • the resulting adhesive composition has sufficient adhesive strength to be used as a friction material, and has excellent heat resistance (no decrease in adhesive strength at high temperatures). suppression).
  • the adhesive composition of this embodiment includes elastomers such as nitrile butadiene rubber and styrene butadiene rubber, surfactants, flame retardants, antioxidants, colorants, and It may also contain additives such as silane coupling agents.
  • elastomers such as nitrile butadiene rubber and styrene butadiene rubber, surfactants, flame retardants, antioxidants, colorants, and It may also contain additives such as silane coupling agents.
  • the adhesive composition according to the present embodiment can be obtained by mixing the above-mentioned components in the above-mentioned alcoholic solvent using a known method.
  • the adhesive composition of the present embodiment has excellent adhesiveness and heat resistance as well as excellent solvent solubility by containing the above-mentioned components.
  • the adhesive composition of this embodiment has a methanol tolerance (25° C.) as an index of solubility of 1000% or more. Therefore, it has excellent workability and coating properties during use. Note that the higher the methanol tolerance value, the higher the solubility in methanol, and in applications of adhesives for wet friction materials, 100% or more is required.
  • methanol tolerance can be measured as follows. First, 10 ml of the adhesive composition is measured into a 500 ml graduated cylinder, and methanol is gradually added while stirring while maintaining the temperature at 25°C.
  • Methanol tolerance (%) (methanol addition amount (ml)/adhesive composition 10ml) x 100
  • the viscosity of the adhesive composition of the present embodiment is, for example, 300 mPa or more and 10000 mPa or less, preferably 450 mPa or more and 8000 mPa or less, and more preferably 600 mPa or more and 6000 mPa or less.
  • An adhesive composition having a viscosity within such a range has high adhesive strength and is excellent in workability and coatability. Note that the viscosity is measured using an E-type viscometer (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.) in accordance with JIS Z8803.
  • the adhesive composition of this embodiment is suitably used for producing a wet friction plate.
  • the wet friction plate is produced by bonding a metal base material (steel plate) and a friction plate using the adhesive composition of this embodiment. More specifically, the wet friction plate is produced by applying the adhesive composition of this embodiment to a metal base material, and placing and bonding a friction material on the surface of the metal base material coated with the adhesive composition.
  • the adhesive composition of this embodiment has excellent coating properties and workability, the above steps can be carried out successfully. Furthermore, the wet friction plate thus obtained has excellent strength because the friction plate and the metal base material are firmly bonded.
  • Example 2 An adhesive composition was obtained in the same manner as in Example 1, except that the amount of acetic acid added was changed to 9.0 parts by weight.
  • Example 3 An adhesive composition was obtained in the same manner as in Example 1, except that 1.5 parts by weight of iron (II) sulfate was added in addition to 4.5 parts by weight of acetic acid.
  • a resol type phenol resin with a nonvolatile content of 50%.
  • 100 parts by weight of the obtained resol type phenolic resin, 12 parts by weight of polyvinyl butyral resin, and 12 parts by weight of methanol were dissolved and mixed to obtain an adhesive composition.
  • a resol type phenol resin with a nonvolatile content of 50% 100 parts by weight of the obtained resol type phenolic resin, 13 parts by weight of polyvinyl butyral resin, 2 parts by weight of resorcin, and 15 parts by weight of methanol are dissolved and mixed, and the mixture contains 3% by mass of resorcin based on the total solid content.
  • An adhesive composition was obtained.
  • viscosity Measurement of viscosity: The viscosity of the adhesive composition was measured according to JIS Z8803 using an E-type viscometer (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.). The results are shown in Table 1.
  • Adhesive strength The adhesive strength of the adhesive composition was evaluated by measuring the percentage of non-peelable area when adhering at a temperature of 250°C and when adhering at a temperature of 300°C. The larger the value of the non-peeled area ratio, the higher the adhesive strength. Measurement of non-peeling area ratio (adhesion temperature 250°C): The above-mentioned adhesive composition was applied to a pickled steel plate, and an impregnated paper made by impregnating and curing an aramid base material with a phenol resin was heated in a hot press (250°C).
  • the adhesive composition of the example had high adhesive strength both when bonded at a temperature of 250°C and when bonded at a temperature of 300°C.

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Abstract

レゾール型フェノール樹脂、ポリビニルブチラール、炭素数1以上6以下のカルボン酸、およびアルコール系溶剤、を含む湿式摩擦材用接着剤組成物。

Description

湿式摩擦材用接着剤組成物および湿式摩擦板
 本発明は、湿式摩擦材用接着剤組成物および湿式摩擦板に関する。
 オートマチック車等の自動変速機には、発進、停止、変速時にエンジンの力をトランスミッションに伝えたり遮断したりするために、エンジンとトランスミッション(変速機)の間にクラッチが取り付けられている。摩擦材は、当該クラッチが適切に機能するために用いられるが、一般に、オイルを使用する「湿式摩擦材」と、オイルを使用しない「乾式摩擦材」とに分けられる。湿式摩擦材は、オイルを使用することにより、摩擦熱の上昇を抑制することができる。湿式摩擦材は、コアプレートと呼ばれる金属に接着剤を塗布し、フェノール樹脂等からなる摩擦部材と接着することにより製造される。
 クラッチやブレーキ等の摩擦材を作製する際に使用される接着剤には、機械的特性、電気的特性および接着性に優れた樹脂材料であるレゾール型フェノール樹脂が一般に使用されている。そのため、レゾール型フェノール樹脂については、得られる湿式摩擦材の摩擦特性や耐摩耗特性を改善するため、および接着強度等の硬化特性を改善するために、従来から種々の検討がなされてきた。
 湿式摩擦材に用いられるレゾール型フェノール樹脂として、例えば、特許文献1および特許文献2記載のものがある。特許文献1には、短い硬化時間で高い耐熱性を有する摩擦材用接着剤として、レゾール型フェノール樹脂と、ポリビニルブチラール樹脂と、多価の金属塩である酢酸ニッケルまたは酢酸コバルトと、亜硝酸の金属塩または亜硝酸のエステルとを含む接着剤組成物が開示されている。
 特許文献2には、優れた接着強度を示す、レゾール型フェノール樹脂と、硝酸塩又は硝酸とを含む湿式摩擦板用接着剤が開示されている。
特開2014-24881号公報 特開2006-83892号公報
 近年、湿式摩擦材用の接着剤に対する要求はますます高くなっている。本発明は、これらの要求に応えるべく開発されたものであり、優れた接着強度を有し、さらに耐熱性(高温下での接着強度の低下抑制)を有する湿式摩擦材用接着剤組成物を提供するものである。
 本発明者らは、フェノール樹脂を含む樹脂組成物に、炭素数1~6のカルボン酸を配合することにより、優れた接着力を有するとともに、耐熱性(高温下での接着強度の低下抑制)に優れ、湿式摩擦材用途に好適に使用できる接着剤が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
 本発明によれば、以下に示す湿式摩擦材用接着剤組成物および湿式摩擦板が提供される。
[1]レゾール型フェノール樹脂、ポリビニルブチラール、炭素数1以上6以下のカルボン酸、およびアルコール系溶剤、を含む湿式摩擦材用接着剤組成物。
[2]上記炭素数1以上6以下のカルボン酸の含有量は、当該湿式摩擦材用接着剤組成物の固形分に対して、0.1質量%以上10質量%である、項目[1]に記載の湿式摩擦材用接着剤組成物。
[3]上記炭素数1以上6以下のカルボン酸は、酢酸を含む、項目[1]または[2]に記載の湿式摩擦材用接着剤組成物。
[4]上記アルコール系溶剤は、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、n-ブチルアルコール、イソブチルアルコール、sec-ブチルアルコール、およびtert-ブチルアルコールから選択される少なくとも1つを含む、項目[1]~[3]のいずれかに記載の湿式摩擦材用接着剤組成物。
[5]ニッケルを実質的に含まない、項目[1]~[4]のいずれかに記載の湿式摩擦材用接着剤組成物。
[6]コバルトを実質的に含まない、項目[1]~[5]のいずれかに記載の湿式摩擦材用接着剤組成物。
[7]メタノールトレランス(25℃)が、1000%以上である、項目[1]~[6]のいずれかに記載の湿式摩擦材用接着剤組成物。
[8]金属基材と、当該金属基材に、項目[1]~[7]のいずれかに記載の湿式摩擦材用接着剤組成物を介して接着された摩擦材と、を備える湿式摩擦板。
 本発明によれば、優れた接着強度を有するとともに、高い耐熱性を有する湿式摩擦材用接着剤組成物、およびこれを用いて作製された湿式摩擦板が提供される。
 以下、本発明の実施の形態について説明する。
[湿式摩擦材用接着剤組成物]
 本実施形態の湿式摩擦材用接着剤組成物(以下、「接着剤組成物」とも称する)は、レゾール型フェノール樹脂と、ポリビニルブチラールと、炭素数1以上6以下のカルボン酸と、アルコール系溶剤とを含む。以下に、各成分について説明する。
(レゾール型フェノール樹脂)
 本実施形態の接着剤組成物に用いられるレゾール型フェノール樹脂は、フェノール樹脂とアルデヒド類とを塩基性触媒の存在下で反応させて得られるレゾール型フェノール樹脂である。
 本実施形態で用いられるレゾール型フェノール樹脂の合成のために使用されるフェノール類としては、フェノール;o-クレゾール、m-クレゾール、p-クレゾール等のクレゾール類;o-エチルフェノール、m-エチルフェノール、p-エチルフェノール等のエチルフェノール類;イソプロピルフェノール、ブチルフェノール、p-tert-ブチルフェノール等のブチルフェノール類;p-tert-アミルフェノール、p-オクチルフェノール、p-ノニルフェノール、p-クミルフェノール等のアルキルフェノール類;フルオロフェノール、クロロフェノール、ブロモフェノール、ヨードフェノール等のハロゲン化フェノール類;p-フェニルフェノール、アミノフェノール、ニトロフェノール、ジニトロフェノール、トリニトロフェノール等の1価フェノール置換体:1-ナフトール、2-ナフトール等の1価のフェノール類;およびレゾルシン、アルキルレゾルシン、ピロガロール、カテコール、アルキルカテコール、ハイドロキノン、アルキルハイドロキノン、フロログルシン、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、ジヒドロキシナフタリン等の多価フェノール類等が挙げられる。これらは、単独でかまたは2種以上混合して使用できる。
 本実施形態で用いられるレゾール型フェノール樹脂の合成のために使用されるアルデヒド類としては、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、トリオキサン、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ポリオキシメチレン、クロラール、ヘキサメチレンテトラミン、フルフラール、グリオキザール、n-ブチルアルデヒド、カプロアルデヒド、アリルアルデヒド、ベンズアルデヒド、クロトンアルデヒド、アクロレイン、テトラオキシメチレン、フェニルアセトアルデヒド、o-トルアルデヒド、サリチルアルデヒド等が挙げられる。これらは、単独で使用してもよいし、2種類以上組み合わせて使用してもよい。また、これらのアルデヒド類の前駆体あるいはこれらのアルデヒド類の溶液を使用することもできる。中でも、製造コストの観点から、ホルムアルデヒド水溶液を使用することが好ましい。
 本実施形態で用いられるレゾール型フェノール樹脂の合成のために使用される塩基性触媒としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等のアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の水酸化物;炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム等の炭酸塩;石灰等の酸化物;亜硫酸ナトリウム等の亜硫酸塩;リン酸ナトリウム等のリン酸塩;アンモニア、トリメチルアミン、トリエチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ヘキサメチレンテトラミン、ピリジン等のアミン類等が挙げられる。
 本実施形態で用いられるレゾール型フェノール樹脂の合成のために使用される反応溶媒としては、水が一般的であるが、有機溶媒を使用してもよい。このような有機溶媒の具体例としては、アルコール類、ケトン類、芳香族類等が挙げられる。またアルコール類の具体例としては、メタノール、エタノール、プロピルアルコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、グリセリン等が挙げられる。ケトン類の具体例としては、アセトン、メチルエチルケトン等が挙げられる。芳香族類の具体例としては、トルエン、キシレン等が挙げられる。
 レゾール型フェノール樹脂の形態としては、固形、水溶液、溶剤溶液、および水分散液が挙げられる。中でも、作業性が良好となる点から、メタノール、エタノール、メチルエチルケトン、およびアセトン等の溶剤に溶解した溶液であることが好ましい。
 本実施形態の接着剤組成物に用いられるレゾール型フェノール樹脂は、1000以上3000以下の重量平均分子量を有することが好ましいく、1200以上2000以下の重量平均分子量を有することがより好ましい。上記範囲内の重量平均分子量を有するレゾール型フェノール樹脂は、優れた接着性と溶剤溶解性を両立することができる。結果として、このようなレゾール型フェノール樹脂を含む接着剤組成物は、優れた接着性を有するとともに、優れた塗布性または取扱い性を有し得る。
 本実施形態で用いられるレゾール型フェノール樹脂は、これに含まれる遊離フェノール量が、レゾール型フェノール樹脂全体に対して5.0質量%以下であることが好ましく、4.0質量%以下であることがより好ましい。レゾール型フェノール樹脂に含まれる遊離フェノール量の下限値は、特に限定されないが、レゾール型フェノール樹脂全体に対して、例えば、0.1質量%以上であり、好ましくは0.5質量%以上である。遊離フェノール量が上記上限値以下であることにより、レゾール型フェノール樹脂は、優れた保存安定性を有する。また、遊離フェノール量が上記下限値以上であることにより、遊離アルデヒドを完全に除去するための特別な装置や工程が不要であるため、製造コストを抑えることができる。
 本実施形態で用いられるレゾール型フェノール樹脂は、フェノール類(P)とアルデヒド類(F)とを、配合モル比(F/P)が1.5以上、好ましくは1.5以上2.0以下、より好ましくは1.6以上1.9以下となるような比率で、反応が間に仕込み、さらに重合化触媒としての上述の塩基性触媒を添加して、適当な時間(例えば、3~6時間)還流を行うことにより得られる。フェノール類(P)とアルデヒド類(F)との配合モル比(F/P)が、1.5未満である場合には、生成するレゾール型フェノール樹脂の重量平均分子量が1000より小さくなる場合がある。またフェノール類(P)とアルデヒド類(F)との配合モル比(F/P)が、2.0を超える場合は、反応中に樹脂のゲル化が進行し易くなるため、反応効率が低下し、また重量平均分子量が3000を超える高分子量のレゾール型フェノール樹脂が生成するため好ましくない。反応温度は、例えば、40℃~120℃であり、好ましくは60℃~100℃である。これにより、ゲル化を抑制して、目的の分子量のレゾール型フェノール樹脂を得ることができる。
(ポリビニルブチラール)
 本実施形態の接着剤組成物に用いられるポリビニルブチラールは、酸触媒の存在下、ポリビニルアルコールをブチルアルデヒドでブチラール化することにより得られるエラストマーである。ポリビニルブチラールの重量平均分子量は、特に限定されないが、ポリビニルブチラールの取り扱い性等の観点から、好ましくは1.0×10~1.0×10であり、より好ましくは2.0×10~8.0×10であり、さらに好ましくは3.3×10~5.5×10である。なお、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定されたポリスチレン換算によるものをいう。
 ポリビニルブチラールの重合度は、200~3000が好ましい。重合度が200以上のポリビニルブチラールを用いることにより、得られる接着剤組成物は摩擦材用として使用するのに十分な接着強度を有し、重合度が3000以下のポリビニルブチラールを用いることにより、得られる接着剤組成物の溶融時の粘度を低く抑えることができ、これにより、金属基材に塗布する際の取扱い性が良好となるとともに、金属基材と摩擦材とを強固に接着することができる。
 ポリビニルブチラールの含有量は、レゾール型フェノール樹脂100重量部に対し、好ましくは、1重量部以上50重量部以下であり、より好ましくは、5重量部以上30重量部以下である。ポリビニルブチラールの含有量を下限値以上とすることにより、得られる接着剤組成物は摩擦材用として使用するのに十分な接着強度を有し、上限値以下とすることにより、接着剤組成物の溶融時の粘度を低く抑えることができ、塗布性や作業性を改善できる。
(炭素数1~6のカルボン酸)
 本実施形態の接着剤組成物は、炭素数1以上6以下のカルボン酸を含む。炭素数1以上6以下のカルボン酸としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。中でも、得られる接着剤組成物の接着強度の改善と、取扱い性および入手容易性の観点から、酢酸を用いることが好ましい。上記カルボン酸を含むことにより、接着強度がさらに向上した接着剤組成物を得ることができる。
 接着剤組成物中の上記カルボン酸の含有量は、組成物の固形分全体に対し、好ましくは、0.1質量%以上10質量%以下であり、より好ましくは、1質量%以上10質量%以下であり、より好ましくは、2質量%以上10質量%以下である。鉄塩の含有量を上記範囲内とすることにより、得られる接着剤組成物は摩擦材用として使用するのに十分な接着強度を有するとともに、優れた耐熱性(高温下での接着強度の低下抑制)を有する。
 実施形態の接着剤組成物は、従来の接着剤に接着性の改善のために使用されていたニッケルやコバルトといった環境負荷の高い物質を実質的に含まない。このような本実施形態の接着剤組成物は、これを用いて作製される摩擦板の制動時に発生する摩耗粉にこれらの環境負荷の高い物質が含まれないため、環境汚染の虞がない。また、本実施形態の接着剤組成物は、鉄塩を含むことにより、ニッケルやコバルトを含まなくても、高い接着性と耐熱性(高温下での接着強度の低下抑制)を備え得る。
(アルコール系溶剤)
 本実施形態の接着剤組成物は、上記成分がアルコール系溶剤に溶解または分散された液状物として提供される。本実施形態の接着剤組成物の溶剤として用いられるアルコール類としては、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、n-ブチルアルコール、イソブチルアルコール、sec-ブチルアルコール、およびtert-ブチルアルコールが挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。中でも、取扱い性の簡便性の観点から、メタノールが好ましく用いられる。
(鉄塩)
 本実施形態の接着剤組成物は、鉄塩を含んでもよい。鉄塩としては、第二鉄塩、または第三鉄塩が挙げられる。好ましくは、鉄塩は、硫酸鉄(II)、または硫酸鉄(III)等の硫酸塩である。硫酸塩の具体例としては、硫酸鉄(II)、硫酸鉄(II)7水和物、硫酸鉄(III)アンモニウムが挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 鉄塩を用いる場合、その含有量は、組成物の固形分全体に対し、好ましくは、0.1質量%以上10質量%以下であり、より好ましくは、0.5質量%以上8質量%以下であり、より好ましくは、0.8質量%以上6質量%以下である。鉄塩の含有量を上記範囲内とすることにより、得られる接着剤組成物は摩擦材用として使用するのに十分な接着強度を有するとともに、優れた耐熱性(高温下での接着強度の低下抑制)を有する。
(その他の成分)
 本実施形態の接着剤組成物は、上記成分に加え、本発明の効果を損なわない範囲で、ニトリルブタジエンゴムおよびスチレンブタジエンゴム等のエラストマー、界面活性剤、難燃剤、酸化防止剤、着色剤、シランカップリング剤等の添加剤を含んでもよい。
(接着剤組成物の製造)
 本実施形態に係る接着剤組成物は、上述のアルコール系溶媒中に、上述した成分を、公知の方法を用いて混合することにより得られる。
 本実施形態の接着剤組成物は、上記成分を含むことにより、優れた接着性および耐熱性を有するとともに、溶剤溶解性に優れる。本実施形態の接着剤組成物は、溶解性の指標としてのメタノールトレランス(25℃)が1000%以上である。そのため、使用時の作業性および塗工性に優れる。なお、メタノールトレランスの値が高いほど、メタノールに対する溶解性が高いことを示し、湿式摩擦材用接着剤の用途においては、100%以上が求められる。
 なお、メタノールトレランスは、以下のようにして測定できる。
 まず、500mlのメスシリンダーに10mlの接着剤組成物を測り取り、25℃に保ち撹拌しながら、徐々にメタノールを添加して行う。接着剤組成物とメタノールの混合溶液が白濁した時点のメタノールの添加量(体積)から次式により算出する。
 メタノールトレランス(%)=(メタノール添加量(ml)/接着剤組成物10ml)×100
 また、本実施形態の接着剤組成物の粘度は、例えば、300mPa以上、10000mPa以下であり、好ましくは450mPa以上、8000mPa以下であり、より好ましくは、600mPa以上、6000mPa以下である。このような範囲の粘度を有する接着剤組成物は、高い接着強度を有するとともに、作業性および塗工性において優れる。
 なお、粘度は、JIS Z8803に準拠して、E型粘度計(東機産業社製)を用いて測定される。
[湿式摩擦板]
 本実施形態の接着剤組成物は、湿式摩擦板を作製するために好適に使用される。湿式摩擦板は、金属基材(鋼板)と摩擦板とを、本実施形態の接着剤組成物を用いて接着することにより作製される。より詳細には、湿式摩擦板は、金属基材に本実施形態の接着剤組成物を塗布し、この金属基材の接着剤組成物が塗布された面上に、摩擦材を配置して接着させることにより製造される。本実施形態の接着剤組成物は、塗工性および作業性に優れるため、上記の工程が首尾よく実施できる。またこのようにして得られた湿式摩擦板は、摩擦板と金属基材とが強固に接着されているため、優れた強度を有する。
 以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
 以下、本発明を実施例および比較例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
[接着剤組成物の調製]
(実施例1)
 撹拌装置、還流冷却器及び温度計を備えた反応装置に、フェノール100重量部、37%ホルマリン水溶液151重量部(F/Pモル比=1.7)、トリエチルアミン5重量部を添加し、還流条件下で40分間反応させた。その後、91kPaの減圧条件下で脱水を行いながら系内の温度が70℃に達したところでメタノールを40重量部加えて、80℃で2時間反応させ、重量平均分子量1382のレゾール型フェノール樹脂を得た。これにメタノールを120重量部、ポリビニルブチラール樹脂30重量部、酢酸4.5重量部を加えて溶解させて混合し、遊離フェノール1.5%、不揮発分50%の接着剤組成物を得た。
(実施例2)
 酢酸の添加量を、9.0重量部に変更した以外は、実施例1と同様にして、接着剤組成物を得た。
(実施例3)
 4.5重量部の酢酸に加え、1.5重量部の硫酸鉄(II)を添加したこと以外は、実施例1と同様にして、接着剤組成物を得た。
(比較例1)
 撹拌装置、還流冷却器及び温度計を備えた反応装置に、フェノール100重量部、37%ホルマリン水溶液151重量部(F/Pモル比=1.7)、トリエチルアミン5重量部を添加し、還流条件下で40分間反応させた。その後、91kPaの減圧条件下で脱水を行いながら系内の温度が70℃に達したところでメタノールを40重量部加えて、80℃で2時間反応させ、重量平均分子量1382のレゾール型フェノール樹脂を得た。これにメタノールを120重量部、ポリビニルブチラール樹脂30重量部を加えて溶解させて混合し、遊離フェノール1.5%、不揮発分50%の湿式摩擦材用接着剤組成物を得た。
(比較例2)
 撹拌装置、還流冷却器及び温度計を備えた反応装置に、フェノール100重量部、37%ホルマリン水溶液117重量部(F/Pモル比=1.2)、30%アンモニア水溶液4重量部を添加し、還流条件下で40分間反応させた。その後、91kPaの減圧条件下で脱水を行いながら系内の温度が70℃に達したところでメタノールを20重量部加えて、80℃で1時間反応させた。次いで、メタノールを80重量部を加えることにより、不揮発分50%のレゾール型フェノール樹脂を得た。
 得られたレゾール型フェノール樹脂100重量部と、ポリビニルブチラール樹脂12重量部と、メタノール12重量部を溶解させて混合し、接着剤組成物を得た。
(比較例3)
 撹拌装置、還流冷却器及び温度計を備えた反応装置に、フェノール100重量部、37%ホルマリン水溶液117重量部(F/Pモル比=1.2)、30%アンモニア水溶液4重量部を添加し、還流条件下で40分間反応させた。その後、91kPaの減圧条件下で脱水を行いながら系内の温度が70℃に達したところでメタノールを20重量部加えて、80℃で1時間反応させた。次いで、メタノールを80重量部を加えることにより、不揮発分50%のレゾール型フェノール樹脂を得た。
 得られたレゾール型フェノール樹脂100重量部と、ポリビニルブチラール樹脂13重量部と、レゾルシンを2重量部と、メタノール15重量部を溶解させて混合し、固形分全体に対してレゾルシンを3質量%含む接着剤組成物を得た。
[評価]
 実施例1~3および比較例1~3で得られた接着剤組成物を、以下の物性について測定し、性能を評価した。
(溶剤溶解性)
 溶剤溶解性を、メタノールトレランスを測定することにより評価した。メタノールトレランスの値が大きいほど、樹脂組成物のメタノールに対する溶解性が高いことを示す。
 メタノールトレランスの測定:まず、500mlのメスシリンダーに10mlの接着剤組成物を測り取り、25℃に保ち撹拌しながら、徐々にメタノールを添加した。接着剤組成物とメタノールの混合溶液が白濁した時点のメタノールの添加量(体積)から次式により算出した。結果を表1に示す。
 メタノールトレランス(%)=(メタノール添加量(ml)/接着剤組成物10ml)×100
(粘度)
 粘度の測定:JIS  Z8803に準拠して、E型粘度計(東機産業社製)を用いて、接着剤組成物の粘度を測定した。結果を表1に示す。
(接着強度)
 接着剤組成物の接着強度を、250℃の温度下で接着した場合、および300℃の温度下で接着した場合の非剥離面積率を測定することにより評価した。非剥離面積率の値が大きいほど、接着強度が高いことを示す。
 非剥離面積率の測定(接着温度250℃):酸洗鋼板に、上述の接着剤組成物を塗布し、アラミド基材にフェノール樹脂を含浸・硬化させて作製した含浸紙を熱プレス(250℃、10MPa)で接着し、90℃折り曲げた時に接着面が剥離していない面積を測定し、折り曲げる前の接着面積に対する割合(%)を算出した。結果を表1に示す。
 非剥離面積率の測定(接着温度300℃):酸洗鋼板に、上述の接着剤組成物を塗布し、アラミド基材にフェノール樹脂を含浸・硬化させて作製した含浸紙を熱プレス(300℃、10MPa)で接着し、90℃折り曲げた時に接着面が剥離していない面積を測定し、折り曲げる前の接着面積に対する割合(%)を算出した。結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
 実施例の接着剤組成物は、250℃の温度で接着した場合、および300℃の温度で接着した場合の両方において、高い接着強度を有していた。
 この出願は、2022年4月5日に出願された日本出願特願2022-062802号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (8)

  1.  レゾール型フェノール樹脂、
     ポリビニルブチラール、
     炭素数1以上6以下のカルボン酸、および
     アルコール系溶剤、
     を含む湿式摩擦材用接着剤組成物。
  2.  前記炭素数1以上6以下のカルボン酸の含有量は、当該湿式摩擦材用接着剤組成物の固形分に対して、0.1質量%以上10質量%である、請求項1に記載の湿式摩擦材用接着剤組成物。
  3.  前記炭素数1以上6以下のカルボン酸は、酢酸を含む、請求項1または2に記載の湿式摩擦材用接着剤組成物。
  4.  前記アルコール系溶剤は、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、n-ブチルアルコール、イソブチルアルコール、sec-ブチルアルコール、およびtert-ブチルアルコールから選択される少なくとも1つを含む、請求項1乃至3のいずれかに記載の湿式摩擦材用接着剤組成物。
  5.  ニッケルを実質的に含まない、請求項1乃至4のいずれかに記載の湿式摩擦材用接着剤組成物。
  6.  コバルトを実質的に含まない、請求項1乃至5のいずれかに記載の湿式摩擦材用接着剤組成物。
  7.  メタノールトレランス(25℃)が、1000%以上である、請求項1乃至6のいずれかに記載の湿式摩擦材用接着剤組成物。
  8.  金属基材と、
     前記金属基材に、請求項1乃至7のいずれかに記載の湿式摩擦材用接着剤組成物を介して接着された摩擦材と、を備える湿式摩擦板。
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