(57)【要約】【課題】  硬化物の曲げ強度を維持すると共に、耐熱性を著しく向上させた摩擦材用結合材およびその効果的な製造方法を提供する。【解決手段】  活性炭を含むフェノール樹脂からなる摩擦材用結合材およびフェノール樹脂を含む有機溶媒溶液に、活性炭を加えて分散させたのち、有機溶媒を留去させる摩擦材用結合材の製造方法である。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性炭を含むフェノール樹脂からなる摩擦材用結合材。
【請求項２】
活性炭の含有量が、フェノール樹脂に対して０．５〜１５質量％である、請求項１に記載の摩擦材用結合材。
【請求項３】
活性炭の平均粒径が０．５〜５０μｍである、請求項１または２に記載の摩擦材用結合材。
【請求項４】
活性炭が石油系、木質系および椰子殻系活性炭の中から選ばれる少なくとも１種である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の摩擦材用結合材。
【請求項５】
フェノール樹脂が、ノボラック型フェノール樹脂である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の摩擦材用結合材。
【請求項６】
フェノール樹脂を含む有機溶媒溶液に、活性炭を加えて分散させたのち、有機溶媒を留去させることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の摩擦材用結合材の製造方法。
【請求項７】
有機溶媒がアルコール系溶媒である、請求項６に記載の摩擦材用結合材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦材用結合材およびその製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、硬化物の曲げ強度を維持すると共に、耐熱性を著しく向上させた摩擦材用結合材およびその効果的な製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車等のブレーキパッドに用いられるノンアスベスト系摩擦材は、例えば、スチール、銅等の金属繊維、セラミック、カーボン等の無機繊維、アラミド繊維等の有機繊維等からなる基材に、黒鉛、三硫化アンチモン、二硫化モリブデン等の潤滑材、膨潤性粘土鉱物、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム等の充填材、およびカシューダスト、セラミック粉、金属粉末等の摩擦調整材を配合し、かつこれらの成分にバインダー樹脂（結合材）を配合して十分攪拌混合後、加熱しつつ圧縮成形を行うことにより作製されている。
【０００３】
そして、上記バインダー樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリベンゾオキサジン樹脂などの熱硬化性樹脂が用いられている。
また、これらの熱硬化性樹脂の耐熱性や機械的強度のさらなる向上を目的として、有機化粘土鉱物の樹脂中への分散が検討されている（例えば、特許文献１および２参照）。
【０００４】
層状（膨潤性）粘土鉱物の有機化手法としては、例えば４級アンモニウム塩やアミン類などの有機化剤を用いて行われている。有機化層状粘土鉱物の樹脂中への分散は、一般に、溶媒中において、前記熱硬化性樹脂と有機化層状粘土鉱物とを混合する方法、あるいは２軸混練機などを用いて、樹脂と有機化層状粘土鉱物とを機械的に混合する方法などが用いられている。
【０００５】
しかしながら、前記有機化粘土鉱物においては、有機化剤の熱分解温度が十分に高くないことから、摩擦制動時において、該有機化剤の熱分解により、摩擦材の性能を低下させることが予測される。
【特許文献１】特開平１０−３３０５３４号公報
【特許文献２】特開２００２−２１２３８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような事情のもとで、硬化物の曲げ強度を維持すると共に、耐熱性を著しく向上させた摩擦材用結合材およびその効果的な製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、活性炭を分散状態で含むフェノール樹脂が、摩擦材用結合材としてその目的に適合し得ること、そして活性炭を分散状態で含むフェノール樹脂は、フェノール樹脂を含む有機溶媒溶液に、活性炭を加えて分散させたのち、有機溶媒を留去させることにより、効率よく得られることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、
（１）  活性炭を含むフェノール樹脂からなる摩擦材用結合材、
（２）  活性炭の含有量が、フェノール樹脂に対して０．５〜１５質量％である、上記（１）項に記載の摩擦材用結合材、
（３）  活性炭の平均粒径が０．５〜５０μｍである、上記（１）または（２）項に記載の摩擦材用結合材、
（４）  活性炭が石油系、木質系および椰子殻系活性炭の中から選ばれる少なくとも１種である、上記（１）〜（３）項のいずれか１項に記載の摩擦材用結合材、
（５）  フェノール樹脂が、ノボラック型フェノール樹脂である、上記（１）〜（４）項のいずれか１項に記載の摩擦材用結合材、
（６）  フェノール樹脂を含む有機溶媒溶液に、活性炭を加えて分散させたのち、有機溶媒を留去させることを特徴とする、上記（１）〜（５）項のいずれか１項に記載の摩擦材用結合材の製造方法、および
（７）  有機溶媒がアルコール系溶媒である、上記（６）項に記載の摩擦材用結合材の製造方法
を提供するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、硬化物の曲げ強度を維持すると共に、耐熱性を著しく向上させた摩擦材用結合材およびその効果的な製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
まず、本発明の摩擦材用結合材について説明する。
［摩擦材用結合材］
本発明の摩擦材用結合材は、活性炭を含むフェノール樹脂からなることを特徴とする。
【００１１】
（フェノール樹脂）
本発明の摩擦材用結合材に用いられるフェノール樹脂としては特に制限はなく、レゾール型フェノール樹脂およびノボラック型フェノール樹脂のいずれも用いることができるが、摩擦材用としては、ノボラック型フェノール樹脂が好適である。
【００１２】
このノボラック型フェノール樹脂は、シュウ酸、塩酸、硫酸、トルエンスルホン酸などの酸性触媒の存在下で、フェノール類とアルデヒド類とを、フェノール類（Ｐ）に対するアルデヒド類（Ｆ）のモル比（Ｆ／Ｐ）を、０．５〜０．９程度として反応させることにより、得ることができる。
【００１３】
ここで、フェノール類としては、例えばフェノール、ｏ−クレゾール、ｍ−クレゾール、ｐ−クレゾール、キシレノール、ｐ−ｔ−ブチルフェノール、ｐ−オクチルフェノール、ｐ−フェニルフェノール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、レゾルシン、これらの混合物などが挙げられるが、通常フェノールおよびクレゾールが多用される。
【００１４】
一方、アルデヒド類としては、例えばホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ブチルアルデヒド、アクロレイン、およびこれらの混合物などが挙げられ、これらのアルデヒド類の発生源となる物質、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が、通常ホルムアルデヒドが多用される。
【００１５】
（活性炭）
本発明の摩擦材用結合材に用いられる活性炭としては特に制限はなく、石油系（石油由来）、木質系（木質由来）および椰子殻系（椰子殻由来）のいずれも用いることができる。これらの活性炭は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が、本発明の効果の点から、椰子殻系活性炭が好適である。
【００１６】
当該活性炭の平均粒径は、通常０．５〜５０μｍ程度、摩擦材用結合材として好ましくは０．５〜１０μｍである。
【００１７】
また、本発明の摩擦材用結合材における前記活性炭の含有量は、フェノール樹脂に対して０．５〜１５質量％であることが好ましく、摩擦材用結合材としては０．５〜１０質量％であることがより好ましい。当該活性炭の含有量が０．５質量％未満では、最終的に得られる摩擦材の耐熱性向上効果が発揮されにくく、１５質量％を超えると、結合材としての溶融粘度が増加して成形性が悪くなり、好ましくない。
【００１８】
本発明の摩擦材用結合材は、前述したように、活性炭を含むフェノール樹脂からなり、その製造方法としては、フェノール樹脂中に活性炭を均質に分散させ得る方法であればよく、特に制限はないが、以下に示す本発明の方法に従えば、所望の摩擦材用結合材を効率よく製造することができる。
【００１９】
［摩擦材用結合材の製造方法］
本発明の摩擦材用結合材の製造方法においては、フェノール樹脂を含む有機溶媒溶液に、所定量の活性炭を加えて分散させたのち、有機溶媒を留去させる方法が用いられる。前記有機溶媒としては、用いるフェノール樹脂を溶解し、かつ容易に留去し得る溶媒であればよく、特に制限はないが、例えばエタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、イソブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノールなどのアルコール系溶媒が、フェノール樹脂の溶解性、留去性、環境性などの観点から好適である。これらの溶媒は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。
【００２０】
前記フェノール樹脂を含む有機溶媒溶液の濃度に特に制限はないが、操作性および生産性のバランスなどの観点から、１〜２０質量％が好ましく、５〜２０質量％がより好ましく、１０〜１５質量％がさらに好ましい。また、操作温度は、通常２０〜７０℃程度、好ましくは６０〜７０℃である。
このようにして、活性炭を分散状態で含むフェノール樹脂からなる摩擦材用結合材が効率よく得られる。
【実施例】
【００２１】
次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
なお、各例で得られた摩擦材用結合材の性能は以下の方法に従って評価した。
【００２２】
（１）耐熱性
試料を１５０℃で１時間加熱後、さらに２５０℃で１時間加熱したのち、空気中にて昇温温度１０℃／ｍｉｎで昇温して、６００℃における質量保持率を、ＴＧ−ＤＴＡ（熱重量−示差熱分析）により測定し、耐熱性を評価した。
【００２３】
（２）フロー距離
試料の１５０℃におけるフロー距離を、下記の方法に従って測定した。
１６０℃に加熱したアルミ板上に試料０．２ｇを置き、アルミ箔を被せてアルミ板で挟み、１６０℃で３分、５０ｋＮで加熱した後に冷却後試料の平均直径を算出し、フロー距離とした。
【００２４】
（３）曲げ強度
試料２７質量部と、炭酸カルシウム粉末（平均粒径２．４μｍ）７０質量部と、ヘキサメチレンテトラミン３質量部とを均質に配合して得られた混合物を、１５０℃で１０分、３０ＭＰａで加圧成形後、２５０℃で６時間加熱処理後加工して、サイズ１０×５０×厚み５ｍｍの成形体試料を作製し、下記の条件で曲げ強度を測定した。
【００２５】
曲げ強度測定条件
支点間距離：４０ｍｍ  、加圧くさび先端Ｒ：３ｍｍ
支点先端Ｒ：１．５ｍｍ  、クロスヘッドスピード：１ｍｍ／ｍｉｎ
【００２６】
製造例１
表１に示す種類の各活性炭を、ボールミル（径１０ｍｍのボールを使用）を用いて９Ｇの加速度で１時間粉砕処理することにより、表１に示す平均粒径を有する粒度調整活性炭を得た。
【表１】
2010121031.tif 000002
実施例１〜３
エタノール中に、カシュー社製ノボラック型フェノール樹脂（平均分子量Ｍｗ２５００）を濃度が１０質量％になるように溶解させたのち、製造例１で得た各粒度調整活性炭を、それぞれ該ノボラック型フェノール樹脂に対して、５質量％の割合で加え、密封した状態で、７０℃にて２時間加熱攪拌した。その後、減圧下、７０℃に加熱してエタノールを留去させ、さらに粉砕処理して、各摩擦材用結合材を製造した。実施例１〜３で得られた摩擦材用結合材の性能評価結果を、活性炭を含まずフェノール樹脂のみからなる摩擦材用結合材（比較例）の性能評価結果とともに表２に示す。
【表２】
2010121031.tif 000003
表２から分かるように、各種活性炭の中で椰子殻由来の活性炭が、６００℃質量保持率の点で最も優れている。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の摩擦材用結合材は、硬化物の曲げ強度を維持すると共に、耐熱性を著しく向上させたものであって、摩擦材の耐熱性を向上させることができる。