(57)【要約】【課題】耐熱性に優れ、ゴム弾性を有する摩擦材用充填剤と、それを用いた摩擦材を提供すること。【解決手段】エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体の少なくともいずれかを含む高分子材料を粉末化して、摩擦材用充填剤として用いる。これらは、ゴム弾性を示す高分子材料の中では、耐熱性が高く、しかも低価格なので、これらを摩擦材に添加することで、優れた耐熱性及び摩擦特性を兼備した摩擦材を低価格で提供することができる。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体の少なくともいずれかを含む、粉末状の高分子材料からなることを特徴とする摩擦材用充填剤。
【請求項２】
粉末状の高分子材料の粒径が２ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の摩擦材用充填剤。
【請求項３】
請求項１または請求項２のいずれかに記載の摩擦材用充填剤を含むことを特徴とする摩擦材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブレーキライニング、ディスクパッドなどを構成する摩擦材に用いられる充填剤と、その充填剤を用いた摩擦材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ブレーキライニングやブレーキパッドを構成する摩擦材は、概ね次の工程によって製造される。即ち、ロックウールを代表とする無機物繊維やアラミド繊維を代表とする有機物繊維などの繊維状物質に、摩擦性能を向上するためのカシューダストや、その他の充填剤を混合し、さらに結合材として、フェノール樹脂などを添加混合し、それらの混和物を予備成形した後、加熱硬化するというものである。
【０００３】
そして、近年の交通事情の悪化や高速化、自動車の性能向上に伴い、摩擦材に用いられる充填剤にも、新たな性能が要求され、それに対応すべく、種々の新製品が開発されつつある。
【０００４】
一例として、摩擦材のダンピング特性向上などを目的として、柔軟性、振動吸収性能に優れたゴム系の充填剤が検討され、一部で実用化されている。このようなゴム系の充填剤の例としては、天然ゴム粉末、ニトリルゴム粉末、クロロプレンゴム粉末が挙げられ、特にニトリルゴム粉末は耐熱性の点で優れていることから、実用に供されている。
【０００５】
さらには、ニトリルゴムよりも耐熱性に優れるゴムとしてアクリルゴムがあり、特許２１２４０５６号には、アクリルゴムの粉末を用いた摩擦材が開示されている。アクリルゴムは、主成分であるアクリル酸エステル、アクリロニトリルなどのコモノマー、少量のアクリル酸グリシジルのような多官能性モノマーの混合物を、共重合して得られるゴムである。
【０００６】
このため、アクリルゴムは、架橋可能でありながら主鎖に二重結合を持たないことから、経時変化が少なく、摩擦特性の安定性に優れている。耐熱性は、いうまでもなく摩擦材に要求される重要な要件の一つであり、前記の理由からアクリルゴムの粉末は、摩擦材用の充填剤として好適な材料である。また、アクリルゴムはエマルションの状態で市販されているので、機械的な粉砕によらず、エマルションを解消させることで粉末化できることも、工業的に有利な点である。
【０００７】
近年、一方で、エチレン−酢酸ビニル共重合体や、エチレン−酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体が、市販されている。これらの共重合体は、アクリルゴムと同等の耐熱性を有し、しかも共重合に用いるモノマーの組成によっては、アクリルゴムでは得られない特性を発現し得る。たとえば、酢酸ビニルの含有量の増加により、粉末の高充填が可能となり、水酸化アルミニウムのような難燃剤を添加することで、ハロゲンフリーで難燃性を付与することができる。
【０００８】
また、共重合に用いるモノマーの組成比や、エチレン−酢酸ビニル共重合体とエチレン−酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体との混合比を変えることで、比較的剛性が高い樹脂状の性状から、弾性や可撓性が高いゴム状の性状を選択することも可能である。しかも現在のところ、これらは既存のアクリルゴムよりも低価格で提供されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の共重合体は、現在のところ粉末の形態では販売されておらず、アクリルゴムの場合と同様の粉末化の可否、摩擦材への充填剤として適用の可否については不明なのが実情である。従って、本発明の技術的な課題は、エチレン−酢酸ビニル共重合体や、エチレン−酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体を用いることで、アクリルゴム粉末と同等の耐熱性を有する摩擦材用充填剤と、それを用いた摩擦材を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の課題解決のため、エチレン−酢酸ビニル共重合体、及びエチレン−酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体の粉末化と、当該粉末の摩擦材への適用を検討した結果なされたものである。
【００１１】
即ち、本発明は、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体の少なくともいずれかを含む、粉末状の高分子材料からなることを特徴とする摩擦材用充填剤である。
【００１２】
また、本発明は、粉末状の高分子材料の粒径が２ｍｍ以下であることを特徴とする、前記の摩擦材用充填剤である。
【００１３】
また、本発明は、前記の摩擦材用充填剤を含むことを特徴とする摩擦材である。
【００１４】
エチレン−酢酸ビニル共重合体や、エチレン−酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体は、アクリルゴムと同様に、塊状の原料を低温で粉砕する方法、エマルションの原料を用いた噴霧乾燥法、エマルションの原料に分散している粒子を凝集合体させる方法などを用いて、粉末化することができる。本発明では、これらの原料が、エマルションの状態でも市販されていていることから、簡便な設備で比較的容易に粉末化が可能な凝集合体させる方法を用いることができる。
【００１５】
周知のように、エマルションは親水性基と親油性基を同一分子に具備した界面活性剤を用い、油状の物質や、高分子材料の微粒子を水中に分散させたものである。その分散安定性は、親油性基を微粒子表面に向けて結合している界面活性剤の、親水性基の電荷に基づく電気的な反発による。
【００１６】
従って、エマルションに塩化カルシウムなどの電解質の水溶液を添加すると、微粒子表面とは極性の異なるイオンが、微粒子表面に作用することで、エマルションの分散状態を解消することができる。その際に、電解質水溶液の濃度や添加速度を調整することで、高分子材料の微粒子を適当な大きさの粒子に凝集合体させることが可能である。
【００１７】
また、凝集合体した粒子の大きさを揃えるには、水に不溶な微粉末を、核として添加することも有効であり、本発明においては摩擦材に用いる粉末を核として用いることができる。具体的には、炭酸カルシウムや硫酸バリウムなどが挙げられるが、一定量以上の酸化アンチモンや水酸化アルミニウムなどの難燃剤を用いることで、凝集合体した粒子に難燃性を付与することも可能である。
【００１８】
なお、本発明の摩擦材用充填剤として用いる、粉末状の高分子材料の粒径を、２ｍｍ以下としたのは、粒径が２ｍｍを超えると、摩擦材中に均一に分散させるのが困難となり、摩擦材用充填剤としての機能を、十分に発現できなくなるからである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の形態について説明する。本発明の摩擦材用充填剤は、固形分が重量で５０％程度の、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体のエマルションに、摩擦材に用いる無機物の粉末を加え、攪拌しながら、１０重量％程度に濃度を調整した電解質の水溶液を、噴霧または滴下して作製する。
【００２０】
前記電解質水溶液の添加量は、エマルションと無機物の粉末の混合物に対して１〜３重量％程度が適切である。得られる粉末状の高分子材料は、十分に乾燥を施した後解砕し、必要に応じて適宜分級を行って粒径を揃え、摩擦材用充填剤とする。その後は、既知の原材料と製造方法を用いて、摩擦材を作製する。
【００２１】
【実施例】
次にさらに具体的な例を挙げ、本発明の実施例について説明する。
【００２２】
酢酸ビニル含有量が５０重量％で、固形分が５０重量％のエチレン−酢酸ビニル共重合体のエマルションと、エチレンの含有量が４０重量％、酢酸ビニルの含有量が４０重量％、アクリル酸エステルの含有量が２０重量％で、固形分が５０重量％のエチレン−酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体のエマルションを１対１で混合したエマルションの混合物と、濃度が１０重量％の硫酸アルミニウム水溶液を調製した。
【００２３】
次に、エマルションの混合物を攪拌しながら、エマルション混合物が１００重量部に対して、１．５重量部の硫酸アルミニウム水溶液を、３０分で添加が終了するように速度を調整して噴霧した。噴霧完了後も１０分間攪拌した後、攪拌を停止したところ、容器の下部に、エチレン−酢酸ビニル共重合体とエチレン−酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体の混合物が凝集合体した粒子が沈下し、容器の上部が上澄み液となった。
【００２４】
デカンテーションにより上澄み液を除き、沈下した粒子を底部にメッシュを張った容器に移して水切りをした後、温度を１３０℃に保持した乾燥炉に装入して乾燥を行った。そして、乾燥物を１ｍｍのスクリーンを具備したサンプルミルを用いて、解砕するとともに粒径を調整し、実施例の摩擦材用充填剤とした。
【００２５】
次に、前記の摩擦材用充填剤とその他の原材料を秤量し、実施例の摩擦材混和物を得た。また、比較例としてニトリルゴムの粉末を用い同様に混和物を調製した。表１は、実施例と比較例の、摩擦材混和物における原材料の混合比率を示したものである。なお、表１では、本発明の摩擦材用充填剤をＥＶＡ−ＥＶＡＡ粉末と記した。
【００２６】
表１に示した摩擦材混和物を十分に混合し、４０ＭＰａの圧力で予備成形した後、１６０℃の温度、４０ＭＰａの圧力で、１０分間熱成形し、さらに２００℃の温度で、１２時間保持し、結合剤として配合したフェノール樹脂を硬化させ、所要の形状を具備したテストピースを得た。
【００２７】
これらのテストピースについて、まず熱劣化特性を評価するために、熱処理前後の機械的特性を測定した。熱処理は３７０℃で、１時間保持するという条件で行い、評価項目は、比重、硬度、曲げ強さ、引張強さ、気孔率、対数減衰率である。表２に、実施例及び比較例のテストピースについての評価結果を示した。
【００２８】
表２に示した結果から、実施例のテストピースは、比較例のテストピースに比較して、曲げ強さ、引張強さが同程度であるにもかかわらず、実施例のテストピースは、硬度が小さく、従って柔軟性に富み、また実施例のテストピースは、対数減衰率が大きいことから振動吸収性能に優れていることがわかる。
【００２９】
また、熱処理を施したテストピースに関して、実施例のテストピースでは、比較例のテストピースより、熱処理前後で硬度や対数減衰率の変化が小さいことから耐熱性に優れていることがわかる。
【００３０】
次に、実施例及び比較例のテストピースについて、ＪＩＳ−Ｄ−４４１１による摩擦試験を行った。表３は、その測定結果を示したものである。表３に示したように、実施例のテストピースは、比較例のテストピースよりも、高温まで動摩擦係数の安定性が保たれ、高温における摩耗量も少ないことがわかった。
【００３１】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体の少なくともいずれかを含む、粉末状の高分子材料からなり、耐熱性に優れた摩擦材用充填剤を提供することが可能となる。また、これを用いた摩擦材は、優れた摩擦特性を発現し、ブレーキライニング、ディスクパッドなどの特性向上に寄与するところは大きい。
【００３２】
また、本発明の摩擦材用充填剤は、特許２１２４０５６号に開示されているアクリルゴム粉末とほぼ同じ工程、ほぼ同じ設備で製造できる。従って、製造に用いる原材料の販売価格がアクリルゴム粉末の場合よりも低価格なので、それに応じて製造コストの低減が可能となる。
【表１】
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【表２】
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【表３】
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