(57)【要約】【課題】  摩擦材として用いた場合に、摩擦特性を実質的に維持しながら、摩耗量を低減することができる摩擦材用組成物、及び、これを成形してなる摩擦材を提供する。【解決手段】  バインダー樹脂、基材、及び、球状フェノール樹脂硬化物を含有することを特徴とする摩擦材用組成物と、これを成形してなる摩擦材。好ましくは、球状フェノール樹脂硬化物は、平均粒径が０．１〜５００μｍ、アセトン抽出率が５重量％以下であり、摩擦材用組成物全体に対して、５〜４０重量％を含有するものであることが好ましい。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
バインダー樹脂、基材、及び、球状フェノール樹脂硬化物を含有することを特徴とする摩擦材用組成物。
【請求項２】
前記球状フェノール樹脂硬化物は、平均粒径が０．１〜５００μｍである請求項１に記載の摩擦材用組成物。
【請求項３】
前記球状フェノール樹脂硬化物は、アセトン抽出率が５重量％以下である請求項１又は２に記載の摩擦材用組成物。
【請求項４】
前記摩擦材用組成物全体に対して、前記球状フェノール樹脂硬化物５〜４０重量％を含有する請求項１ないし３のいずれかに記載の摩擦材用組成物。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の摩擦材用組成物を成形してなる摩擦材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦材用組成物及びこれを成形してなる摩擦材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
摩擦材は様々な分野に用いられている。これらの材料は、材料同士が接触して、その間に摩擦による抵抗を生ずることにより作用するものである。このため、材料同士の接触時間及び接触圧力により摩擦材が徐々に磨耗していくことは避けられず、この現象をいかに低減させるかが、摩擦材の分野において大きな課題となっている。
【０００３】
摩擦材の分野においては、これまで磨耗量を低減するために、例えば金属酸化物やセラミック繊維などを配合した摩擦材用組成物の検討が実施されているが、その効果はまだ充分でないというのが実情である（例えば、特許文献１ないし特許文献３参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開平０５−２４７４４１号公報
【特許文献２】特開２０００−１７８５３８号公報
【特許文献３】特開２０００−３１９４０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、摩擦材として用いた場合に、摩擦特性を実質的に維持しながら、摩耗量を低減することができる摩擦材用組成物、及び、これを成形してなる摩擦材を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、下記の本発明（１）〜（５）によって達成される。
（１）バインダー樹脂、基材、及び、球状フェノール樹脂硬化物を含有することを特徴とする摩擦材用組成物。
（２）上記球状フェノール樹脂硬化物は、平均粒径が０．１〜５００μｍである上記（１）に記載の摩擦材用組成物。
（３）上記球状フェノール樹脂硬化物は、アセトン抽出率が５重量％以下である上記（１）又は（２）に記載の摩擦材用組成物。
（４）上記摩擦材用組成物全体に対して、上記球状フェノール樹脂硬化物５〜４０重量％を含有する上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の摩擦材用組成物。
（５）上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の摩擦材用組成物を成形してなる摩擦材。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、バインダー樹脂、基材、及び、球状フェノール樹脂硬化物を含有することを特徴とする摩擦材用組成物であり、摩擦特性を実質的に維持しながら、摩耗量を低減することができる摩擦材を得ることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、本発明の摩擦材用組成物及び摩擦材について詳細に説明する。
本発明の摩擦材用組成物は、バインダー樹脂、基材、及び、球状フェノール樹脂硬化物を含有することを特徴とする。
また、本発明の摩擦材は、上記本発明の摩擦材用組成物を成形してなるものである。
まず、本発明の摩擦材用組成物（以下、単に「組成物」ということがある）について説明する。
【０００９】
本発明の組成物に用いられるバインダー樹脂としては特に限定されないが、例えば、ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂などのフェノール樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂などのエポキシ樹脂、あるいはメラミン樹脂などの熱硬化性樹脂を好適に用いることができる。これらの熱硬化性樹脂の形態は特に限定されず、液状、固形、粉末など、いずれの形態のものでも使用することができる。
これらの中でも特に、フェノール樹脂を用いることが好ましい。これにより、摩擦材に高い耐熱性及び機械的強度を付与することができる。また、摩擦材のコストを低減することができる。
【００１０】
本発明の組成物に用いられる基材としては特に限定されないが、例えば、アラミドパルプ、紙パルプなどの有機繊維、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、珪藻土、チタン酸カリウムなどの無機充填材を用いることができる。これらは単独または二種類以上を組み合わせて使用することができる。
【００１１】
本発明の組成物に用いられる球状フェノール樹脂硬化物としては特に限定されないが、例えば、フェノール類とアルデヒド類とを、触媒の存在下で懸濁重合させて得られた球状フェノール樹脂を硬化させたものを好適に用いることができる。
【００１２】
ここで用いられるフェノール類としては特に限定されないが、例えば、フェノール、オルソクレゾール、メタクレゾール、パラクレゾール、キシレノール、カテコール、レゾルシン、アルキルフェノール類、ビスフェノール類等から選ばれた少なくとも１種以上のフェノール類が挙げられ、通常、フェノールやメタクレゾールが多く用いられる。
【００１３】
また、アルデヒド類としては特に限定されないが、例えば、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、ベンズアルデヒド等あるいはこれらの混合物を用いることができ、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。これらのアルデヒド類から選ばれた少なくとも１種以上のアルデヒド類が使用できるが、通常はホルムアルデヒドまたはパラホルムアルデヒドが多く用いられる。
【００１４】
フェノール類とアルデヒド類との反応に用いられる触媒としては特に限定されないが、通常、アルカリ性触媒が用いられる。アルカリ性触媒としては例えば、アンモニア、１級アミン化合物、２級アミン化合物、および３級アミン化合物のようなアミン系化合物、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムのようなアルカリ金属の水酸化物などが挙げられる。
【００１５】
これらの中でも、３級アミン化合物を用いることが好ましい。これにより、反応系への添加量を少量に抑えられ、かつ、フェノール類とアルデヒド類との反応終了時において、フェノール樹脂中の未反応フェノール類の含有量を少なくすることができる。
他のアルカリ性触媒、例えば、アンモニア、１級アミン化合物、２級アミン化合物を用いた場合は、３級アミンを用いた場合と比較すると、フェノール類とアルデヒド類との反応率が低くなり、未反応フェノール類の含有量が増加する傾向がある。また、アルカリ金属の水酸化物を使用する場合は、反応条件によってはフェノール樹脂硬化物を反応系中で球状化することが難しくなる場合がある。
【００１６】
ここで３級アミン化合物としては特に限定されないが、例えば、トリエチルアミン、トリメチルアミン、ジアザビシクロウンデセンなどが挙げられ、通常、コストや入手のしやすさの点からトリエチルアミンが使用される。
３級アミン化合物の配合量についても特に限定されないが、フェノール類に対して０．１〜５．０重量％であることが好ましく、さらに好ましくは１．０〜３．０重量％である。配合量が上記下限値より少ないと、フェノール樹脂粒子を形成することが難しくなる場合がある。
【００１７】
フェノール類（Ｐ）とアルデヒド類（Ｆ）との反応モル比（Ｆ／Ｐ）については特に限定されないが、０．９〜３．０であることが好ましく、さらに好ましくは１．２〜２．０、特に好ましくは１．３〜１．８である。これにより、目的とする粒径の球状フェノール樹脂硬化物を効率よく得ることができる。
反応モル比が上記上限値を越えると、樹脂中に含有される未反応のアルデヒド類の量が多くなるので、アルデヒド臭が強くなるとともにコスト的にも不利である。一方、上記下限値未満であると同様に未反応フェノール類の量が多くなったり、樹脂が硬化するのに長時間を要したりするようになる。
【００１８】
球状フェノール樹脂硬化物を製造する際には、通常、球状にするために反応時に懸濁安定剤を使用する。懸濁安定剤としては特に限定されないが、通常、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、アラビアゴムなどが用いられる。
また、懸濁安定剤の配合量についても特に限定されないが、フェノールに対して０．１〜１０重量％を配合することが好ましい。
これにより、目的とする平均粒径を有する球状フェノール樹脂を効率的に得ることができる。
【００１９】
本発明の組成物に用いられる球状フェノール樹脂硬化物は、上記で得られた球状フェノール樹脂を硬化させることにより得られる。硬化条件としては特に限定されないが、例えば、１２０℃〜２５０℃で３〜１２時間行うことができる。
【００２０】
本発明の組成物で使用する球状フェノール樹脂硬化物において、その粒径は用途により異なるため特に限定されないが、平均粒径が０．１〜５００μｍであることが好ましく、さらに好ましくは０．５μｍ〜５０μｍである。これにより、摩擦材として使用した場合に、摩耗量の低減効果をより大きなものとすることができる。また、このような平均粒径を有する球状フェノール樹脂硬化物を簡易に製造することができる。
平均粒径を上記範囲内とする方法としては特に限定されないが、用いるフェノール類、アルデヒド類、反応触媒、縣濁剤などの種類や、反応温度、反応時間、縣濁時の撹拌速度などの反応条件を調整し、目的とする用途に合わせて適宜条件を選択することにより行うことができる。
【００２１】
本発明の組成物に用いる球状フェノール樹脂硬化物は、以上の方法により製造したものを好適に用いることができる。また、このようにして製造された市販品を用いることもできる。
【００２２】
本発明の組成物において、バインダー樹脂及び基材の配合量としては、用途により異なるために特に限定されないが、例えば、ブレーキ用の摩擦材の場合は、組成物全体に対してバインダー樹脂５〜２０重量％、基材と上記球状フェノール樹脂硬化物とを併せて８０〜９５重量％である。
また、クラッチ用の摩擦材の場合は、バインダー樹脂１５〜４０重量％、基材と上記球状フェノール樹脂硬化物とを併せて６０〜８５重量％とすることが好ましい。
これにより、摩擦材として用いた場合に充分な機械的強度と摩擦特性とを付与することができる。
【００２３】
また、本発明の組成物において、球状フェノール樹脂硬化物の配合量は、用いる球状フェノール樹脂硬化物の粒径や、摩擦材の用途により異なるため特に限定されないが、組成物全体に対して、５〜４０重量％とすることが好ましい。これにより、摩擦材として用いた場合に充分な摩耗量低減効果を付与することができる。
配合量が上記下限値を下回ると、磨耗量低減効果が充分でない場合がある。また、上記上限値を越えると、摩擦材の摩擦特性が低減する場合がある。
【００２４】
本発明の組成物で用いられる球状フェノール樹脂硬化物の硬化度については特に限定されないが、アセトン抽出率を指標として評価を実施し、抽出率が５重量％以下であるものが望ましい。５重量％を上回ると、硬化度が低下する傾向があり、磨耗量の低減効果が低くなってしまうことがある。
【００２５】
次に、本発明の組成物の製造方法について説明する。
本発明の組成物の製造方法としては特に限定されないが、例えば、上記バインダー樹脂、基材、及び球状フェノール樹脂硬化物を各々好ましい形態で用い、通常の混合装置等を用いて混合する方法、あるいは、基材と球状フェノール樹脂硬化物とをあらかじめ混合して抄紙等の工程により成形し、これを、バインダー樹脂とともに用いる方法などがある。
【００２６】
次に、本発明の摩擦材について説明する。
本発明の摩擦材は、上記本発明の組成物を成形してなるものである。
具体的には、例えば、組成物としてバインダー樹脂、基材、及び球状フェノール樹脂硬化物を混合したものを用いる場合は、組成物を目的とする摩擦材の形状に成形し、必要に応じて焼成することにより摩擦材を得ることができる。成形条件としては特に限定されないが、１４０〜１７０℃、２０〜６０ＭＰａ、２〜２０分間で行うことができる。また、焼成条件としても特に限定されないが、１８０〜２５０℃、３〜１０時間で行うことができる。
また、基材と球状フェノール樹脂硬化物とをあらかじめ成形したものを用いる場合は、これにバインダー樹脂あるいはその溶液を０．５〜６０分間含浸させ、風乾した後、１５０〜２５０℃で１０〜６０分間硬化させることにより摩擦材を得ることができる。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明を実施例により説明する。しかし、本発明は実施例により限定されるものではない。また、実施例、比較例で示される「部」は「重量部」、「％」は「重量％」を表すものである。
【００２８】
《実施例１》
市販のアラミドパルプ（ドライパルプ  繊維長２ｍｍ）５０部、紙パルプ５０部、珪藻土１００部、市販の球状フェノール樹脂硬化物（住友ベークライト株式会社製：「ＰＲ−ＡＣＳ−７」）５０部を配合して混合物を調製し、この混合物を用いて抄紙を行い、厚さ１ｍｍの摩擦材用の紙基材を作製した。
この紙基材を、市販のレゾール型フェノール樹脂（住友ベークライト社製：「ＰＲ−５３３３８」）をメタノールで希釈して不揮発分が３０％になるように調節したものに１分間含浸した後に、１時間風乾して、摩擦材組成物として摩擦材用含浸紙を得た。得られた摩擦材用含浸紙は、バインダー樹脂３０％、基材５６％、及び、球状フェノール樹脂硬化物１４％を含有するものであった。
この含浸紙を２００℃に予熱しておいたオーブンに入れ、３０分間硬化させて摩擦材を得た。
【００２９】
《実施例２》  
実施例１において、摩擦材用の紙基材を作成する際に用いた球状フェノール樹脂硬化物を１００部とした以外は、実施例１と同様にして摩擦材用含浸紙を得た。得られた摩擦材用含浸紙は、バインダー樹脂３０％、基材４６％、及び、球状フェノール樹脂硬化物２３％を含有するものであった。
この含浸紙を用い、実施例１と同様にして摩擦材を得た。
【００３０】
《実施例３》
実施例１において、摩擦材用の紙基材を作成する際に用いた球状フェノール樹脂硬化物を２５部とした以外は、実施例１と同様にして摩擦材用含浸紙を得た。得られた摩擦材用含浸紙は、バインダー樹脂３０％、基材６２％、及び、球状フェノール樹脂硬化物８％を含有するものであった。
この含浸紙を用い、実施例１と同様にして摩擦材を得た。
【００３１】
《実施例４》
冷却管及び撹拌機を備えた５Ｌのフラスコに、メタクレゾール１０００部、３７％ホルマリン１２００部、水１５００部、トリエチルアミン２０部、ポリビニルアルコール（クラレ社製・「ＰＶＡ−１１７」）１００部を入れ、撹拌しながら昇温を行い、１００℃で５時間還流反応を行った。反応後、３０℃まで冷却して、静置し、上水を除去し、水で粒子を洗浄した。
洗浄後、１００℃のオーブンで５時間乾燥を行い、その後、卓上粉砕機で解砕して、球状メタクレゾール樹脂硬化物を得た。
得られた球状メタクレゾール樹脂硬化物を用い、実施例１と同様の方法で摩擦材用含浸紙を得た。この含浸紙を用い、実施例１と同様にして摩擦材を得た。
【００３２】
《比較例１》
実施例１において、球状フェノール樹脂硬化物を配合しない以外は実施例１と同様にして摩擦材用含浸紙を得た。得られた摩擦材用含浸紙は、バインダー樹脂３０％、基材７０％を含有するものであった。この含浸紙を用い、実施例１と同様にして摩擦材を得た。
【００３３】
実施例及び比較例で使用した球状フェノール樹脂硬化物、及び、得られた摩擦材について評価を行った。結果を表１に示す。
【００３４】
【表１】
2005097415.tif 000002
【００３５】
（１）フェノール樹脂硬化物の平均粒径：レーザー散乱型粒度分布測定装置（堀場製作所社製：ＬＡ９２０）を用いて測定した。
（２）フェノール樹脂硬化物のアセトン抽出率：フェノール樹脂球状硬化物約１ｇを円筒濾紙に入れ、ソックスレー抽出機を用いて８時間還流抽出を行った。抽出後、抽出物を１００℃で８時間乾燥固化させて、減少分の重量を測定し抽出率を求めた。
（３）摩耗量：得られた摩擦材を２ｃｍ角に裁断した。これを試験用の治具に接着させて、磨耗量測定用の試験片を作製した。スラスト式摺動試験機による摺動試験法に準拠して、相手材としてＳ４５Ｃを用い、滑り速度１００ｃｍ／秒、荷重５０Ｎで、滑り距離が１０ｋｍになるまで連続運転して回転摩擦させた。このときの摩耗量を測定した。
（４）摩擦特性：磨耗量測定と同様の条件で、スラスト式摺動試験機を用いて実施し、滑り距離が１０ｋｍにおける摩擦係数を求めた。
【００３６】
実施例１〜４はいずれも、バインダー樹脂、基材、及び、球状フェノール樹脂硬化物を含有することを特徴とする本発明の摩擦材用組成物であり、これを成形してなる摩擦材の評価の結果、球状フェノール樹脂硬化物を配合しなかった比較例１と比べて、摩擦特性を実質的に低下させることなく、摩耗量を大きく低減させることができた。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の摩擦材用組成物は、自動車のブレーキ部材、クラッチ部材など、高い摩擦特性を必要とし、かつ、摩耗量の低減が要求されている用途に好適に用いることができるものである。