JP3632716B2

JP3632716B2 - 摩擦材組成物

Info

Publication number: JP3632716B2
Application number: JP11357496A
Authority: JP
Inventors: 誠菊地; 稔服部; 有三小野; 正信前田; 浩敏勝岡; 貴則加藤; 学小野
Original assignee: Mitsui Chemicals Inc; Hitachi Chemical Co Ltd; Showa Denko Materials Co Ltd; Resonac Corp
Current assignee: Mitsui Chemicals Inc; Resonac Corp
Priority date: 1996-05-08
Filing date: 1996-05-08
Publication date: 2005-03-23
Anticipated expiration: 2016-05-08
Also published as: JPH09302332A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車、鉄道車両、各種産業機械等の制動に用いられるディスクブレーキパッド、ブレーキライニング等の摩擦材に適した摩擦材組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車、鉄道車両、各種産業機械等には、その制動のためディスクブレーキパッド、ブレーキライニング等の摩擦材が使用されている。
この摩擦材として、従来は特開昭６４−８７９３０号公報、特開平２−１１７９８５号公報等に示されるようにスチール繊維を主構成繊維としたセミメタリック系摩擦材が主流であったが、自動車産業界の軽量化、高級化への移行に沿って、オートマチック車の発進時や停止時の異音発生、低温での制動力不足、摩耗粉によるホイール汚れ等の問題点が出て来た。ここで発生する異音は、速度が３０ｋｍ／時間程度から減速していく過程で現われる摩擦材の制動に伴うノイズ（７５ｄＢ以上の音圧）であり、周波数では約１００（Ｈｚ）で乗用者が不快を感ずる領域の音である。
【０００３】
これらの問題点を解消するため、スチール繊維の代替として銅繊維、黄銅繊維等の非鉄金属繊維、アラミド繊維、セラミック繊維等の有機繊維や、無機繊維を使用したノンスチール摩擦材への移行が急速に進んで来た。
【０００４】
従来の技術では、この異音の発生を防止するため、有機繊維、無機繊維を使用したノンスチール摩擦材に結合剤としてストレートフェノール樹脂からゴム変性フェノール樹脂、Ｓｉ変性フェノール樹脂を適用し、結合剤自身の柔軟性の付与での摩擦材の柔軟性向上によって、摩擦材の制動に伴う異音（ノイズ）の発生の防止を図ってきた。
【０００５】
しかしながら、ゴム変性フェノール樹脂、Ｓｉ変性フェノール樹脂からゴム、Ｓｉがとれ、これがストレートフェノール樹脂の熱硬化時に障害となり、摩擦材の製品面から樹脂間結合力の低下、熱硬化性状態の不均一、製造工程面からは成形体の皺、亀裂等に対応するため加熱加圧成形時間の増大の問題点が生じ、未だ解決されていない状況にある。
【０００６】
例えば従来のストレートフェノール樹脂、ゴム変性フェノール樹脂、Ｓｉ変性フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を摩擦材の結合剤として配合した場合、加熱加圧成形に６．５〜１５分の時間が必要となり、作業性が悪いという問題点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
請求項１、２及び３記載の発明は、摩擦材の異音の発生を防止し、また摩擦材製作時における加熱加圧成形後の成形体の皺、亀裂等の問題点が生ぜず、かつ加熱加圧成形時間を従来の２／３程度に短縮するための摩擦材組成物を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、アクリルゴム変性フェノール樹脂と安息香酸、サリチル酸及びコハク酸からなる群から選ばれた１種以上の有機酸を含む速硬化性結合剤と、補強繊維と、潤滑剤及び充てん剤を含み、上記速硬化性結合剤の含有量は摩擦材組成物全体の４〜３０重量％である摩擦材組成物に関する。
また、本発明は、アクリルゴム変性フェノール樹脂とカテコール及びハイドロキノンからなる群から選ばれた１種以上の二価のフェノールを含む速硬化性結合剤と、補強繊維と、潤滑剤及び充てん剤を含み、上記速硬化性結合剤の含有量は摩擦材組成物全体の３〜４０重量％である摩擦材組成物に関する。
さらに、本発明は、アクリルゴム変性フェノール樹脂及びビスフェノールＡを含む速硬化性結合剤と、補強繊維と、潤滑剤及び充てん剤を含み、上記速硬化性結合剤の含有量は摩擦材組成物全体の２〜３５重量％である摩擦材組成物に関する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明において、速硬化性結合剤は、摩擦材組成物を加熱加圧成形する際、成形体の硬化時間を短縮するために用いられる結合剤であり、その含有量は含まれる成分によって異なる。速硬化性結合剤中に含有する成分がアクリルゴム変性フェノール樹脂と安息香酸、サリチル酸及びコハク酸からなる群から選ばれた１種以上の有機酸を含む場合、速硬化性結合剤の量は、摩擦材組成物全体の４〜３０重量％、好ましくは１０〜２５重量％の範囲である。また速硬化性結合剤中に含有する成分がアクリルゴム変性フェノール樹脂とカテコール及びハイドロキノンからなる群から選ばれた１種以上の二価のフェノールを含む場合、速硬化性結合剤の量は、摩擦材組成物全体の３〜４０重量％、好ましくは１０〜３５重量％である。また速硬化性結合剤中に含有する成分がアクリルゴム変性フェノール樹脂及びビスフェノールＡを含む場合、速硬化性結合剤の量は、摩擦材組成物全体の２〜３５重量％、好ましくは１０〜３０重量％の範囲である。それぞれの下限未満であると成形不能又は成形が可能であっても摩擦材の強度が低下するという問題点が生じ、それぞれの上限を超えると潤滑剤の効果が十分に発揮されず、安定した摩擦係数（μ≧０．３）が得られない。本発明における速硬化性結合剤は、上記成分の他に必要に応じ硬化剤が添加される。
【００１０】
なお、速硬化性結合剤に占める安息香酸、サリチル酸、コハク酸、カテコール、ハイドロキノン、ビスフェノールＡの含有量は特に制限はないが、加熱加圧成形時間の短縮及び成形性の観点から、安息香酸、サリチル酸及びコハク酸の場合は、速硬化性結合剤の０．５〜４０重量％が好ましく、５〜３５重量％であればさらに好ましい。カテコール及びハイドロキノンの場合は、速硬化性結合剤の０．２〜３５重量％が好ましく、５〜３０重量％であればさらに好ましい。またビスフェノールＡの場合は、速硬化性結合剤の０．１〜５０重量％が好ましく、５〜４５重量％であればさらに好ましい。
【００１１】
本発明において、必要に応じ添加される硬化剤としては、ヘキサメチレンテトラミン、パラホルムアルデヒド、トリオキサン等が用いられる。硬化剤は速硬化性結合剤中に０〜１０重量％含有することが好ましい。補強繊維としては、ガラス繊維、セラミック繊維、炭素繊維、鉱物繊維等の無機繊維、アラミド繊維、ポリアミド繊維、ポリイミド繊維等の有機繊維、銅繊維、黄銅繊維、スチール繊維等の金属繊維が用いられる。補強繊維は摩擦材組成物全体の１４〜１７重量％含有することが好ましい。
【００１２】
また潤滑剤としては、黒鉛、三硫化アンチモン、三硫化モリブデン等が、充てん剤としては、カシューダスト、ゴムダスト、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、シリカ、金属粉等が１種又は２種以上混合して用いられる。潤滑剤は全組成物中に５〜７重量％含有することが好ましく、充てん剤は全組成物中に５２〜７７重量％含有することが好ましい。
なお本発明の摩擦材組成物は、上記成分の他に必要に応じ黄銅、しんちゅう、銅等の金属粉が添加される。これらの成分は、補強繊維、潤滑剤、充てん剤及び速硬化性結合剤を含む全組成物全体が１００重量％となるように配合される。
本発明になる摩擦材組成物を用いて摩擦材を得るには、金型内に裏金及び摩擦材組成物を挿入及び充てんした後、１３０〜１６０℃、３０〜７０ＭＰａの条件で加熱加圧成形法で成形し、その後必要に応じ１８０〜２４０℃で３〜１０時間熱処理が行われる。
【００１３】
【実施例】
以下本発明の実施例を説明するが、本発明はこれに制限するものではない。
実施例１〜５、比較例１〜２
フェノール樹脂（三井東圧化学（株）製、アクリルゴム変性フェノール樹脂、商品名ＲＮ２８３０ＭＢ…ヘキサメチレンテトラミンを１０重量％含む）８０重量％及び実施例１、２、３と比較例１、２は安息香酸（日本蒸溜工業（株）製）、実施例４はサリチル酸（三井東圧化学（株）製）、実施例５はコハク酸（上野製薬（株）製）をそれぞれ２０重量％配合し、混合機で均一に混合して速硬化性結合剤を得た。次いでこの速硬化性結合剤と表１に示す成分を配合し、混合機で均一に混合して摩擦材組成物を得た。
【００１４】
次に１４０℃、圧力４０ＭＰａの条件で５分間加熱加圧成形し、さらに２００℃で５時間熱処理を行ってディスクブレーキパッドを得た。但し比較例１は成形不能な為、途中でディスクブレーキパッドの製作を中止した。
【００１５】
比較例３〜４
表１に示す成分を混合機で均一に混合して摩擦材組成物を得た。次いで１４０℃、圧力４０ＭＰａの条件で比較例３は６．５分間、比較例４は１０分間加熱加圧成形し、さらに２００℃で５時間熱処理を行ってディスクブレーキパッドを得た。
【００１６】
【表１】

【００１７】
次に本発明になるディスクブレーキパッドと比較例のディスクブレーキパッドとについて、比較試験を行った。その試験結果を表２に示す。なお試験条件は下記の通りである。
▲１▼ 剪断強度
ＪＡＳＯ、Ｃ４２７に従い、２２℃及び３００℃における強度を測定した。
▲２▼ 耐摩耗性
キャリパ型式：コレットタイプ（シリンダ面積２８．８ｃｍ^２）
試験条件：ＪＡＳＯ、Ｃ４２７に従い、イナーシャ…４９ｋｇｍ^２、制動初速度…６４ｋｍ／時間、減速度…２．９４ｍ／秒^２、制動前温度…２５０℃、制動回数…各１０００回毎の条件で摩耗量を測定した。
▲３▼ 異音の発生状況及び効力
２０００ｃｃのオートマチック車（日産自動車（株）製、車種名セドリック（Ｙ３２））でＪＡＳＯ、Ｃ４０２の実車試験を行い、試験中の異音を測定し、その発生率及び最大音圧を求めた。また効力については、試験中のディスクブレーキとしての効力をμ値で、相手材表面攻撃量をロータの研削量で評価した。
▲４▼ 成形性
ディスクブレーキパッドの外観を目視し、皺及び亀裂の発生の有無について観察した。表２において〇印は皺及び亀裂がないものを示し、×印は皺及び亀裂が発生したものを示す。
【００１８】
【表２】

【００１９】
実施例６〜９、比較例５〜７
実施例１〜５で用いたフェノール樹脂８０重量％及び実施例６、７、８と比較例５、６、７はカテコール（宇部興産（株）製）、実施例９はハイドロキノン（宇部興産（株）製）をそれぞれ２０重量％配合し、混合機で均一に混合して速硬化性結合剤を得た。次いでこの速硬化性結合剤と表３に示す成分を配合し、混合機で均一に混合して摩擦材組成物を得た。以下実施例１〜５と同様の工程を経てディスクブレーキパッドを得た後、実施例１〜５と同様の方法で本発明になるディスクブレーキパッドと比較例のディスクブレーキパッドとについて、比較試験を行った。その試験結果を表４に示す。但し比較例５は成形不能な為、途中でディスクブレーキパッドの製作を中止した。
【００２０】
【表３】

【００２１】
【表４】

【００２２】
実施例１０〜１２、比較例８〜１０
実施例１〜５で用いたフェノール樹脂８０重量％及びビスフェノールＡ（三井東圧化学（株）製）を２０重量％を混合機で均一に混合して速硬化性結合剤を得た。次いでこの速硬化性結合剤と表５に示す成分を配合し、混合機で均一に混合して摩擦材組成物を得た。以下実施例１〜５と同様の工程を経てディスクブレーキパッドを得た後、実施例１〜５と同様の方法で本発明になるディスクブレーキパッドと比較例のディスクブレーキパッドとについて、比較試験を行った。その試験結果を表５に示す。但し比較例８は成形不能な為、途中でディスクブレーキパッドの製作を中止した。
【００２３】
【表５】

【００２４】
【表６】

【００２５】
表２、表４及び表６に示されるように、本発明になるディスクブレーキパッドは、加熱加圧成形時間を比較例４に示す従来の２／３に短縮しても皺及び亀裂の発生がなく、全ての特性に優れることが確認された。また比較例４を除いた比較例のディスクブレーキパッドは、剪断強度、摩耗性、異音発生率、最大音圧、効力、相手材表面攻撃量及び皺、亀裂のいずれかに欠点が生じた。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１、２及び３記載の摩擦材組成物は、摩擦材の異音の発生を防止ないしは減少させることができ、また摩擦材製作時における加熱加圧成形後の成形体の皺、亀裂等の問題が生ぜず、かつ加熱加圧成形時間を従来の２／３程度に短縮することができる。

Claims

アクリルゴム変性フェノール樹脂単独とビスフェノールＡを含む速硬化性結合剤と、補強繊維と、潤滑剤及び充てん剤を含み、上記速硬化性結合剤の含有量は摩擦材組成物全体の２〜３５重量％である摩擦材組成物。
請求項１において、上記速硬化性結合剤に占めるビスフェノールＡの含有量は０．１〜５０重量％である摩擦材組成物。
請求項１において、上記補強繊維は無機繊維、有機繊維及び金属繊維である摩擦材組成物。