(57)【要約】【課題】機械的強度を実用レベルに維持しつつ、耐摩耗性に優れた成形品を得ることができるフェノール樹脂成形材料及びその製造方法、並びにこのフェノール樹脂成形材料を用いてなる摩擦材を提供する。【解決手段】フェノール樹脂（ａ）、無機充填材（ｂ）、及び、珪酸カルシウム（ｃ）を含むフェノール樹脂成形材料であって、上記珪酸カルシウム（ｃ）は、少なくとも一部が滑剤（ｄ）で被覆されていることを特徴としたフェノール樹脂成形材料であり、上記珪酸カルシウム（ｃ）と滑剤（ｄ）とが予め混合する工程を含む製造方法であり、上記フェノール樹脂成形材料からなる摩擦材である。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェノール樹脂（ａ）、無機充填材（ｂ）、及び、珪酸カルシウム（ｃ）を含むフェノール樹脂成形材料であって、前記珪酸カルシウム（ｃ）は、少なくとも一部が滑剤（ｄ）で被覆されていることを特徴とするフェノール樹脂成形材料。
【請求項２】
前記珪酸カルシウム（ｃ）の含有量は、成形材料全体に対して、１〜１５重量％である請求項１に記載のフェノール樹脂成形材料。
【請求項３】
前記珪酸カルシウム（ｃ）と、滑剤（ｄ）とは、予め混合されたものである請求項１又は２に記載のフェノール樹脂成形材料。
【請求項４】
前記珪酸カルシウム（ｃ）と滑剤（ｄ）との配合割合（ｃ）：（ｄ）は、２０：１〜５：１である請求項１〜３のいずれかに記載のフェノール樹脂成形材料。
【請求項５】
前記滑剤（ｄ）は、ステアリン酸カルシウムを含むものである請求項１〜４のいずれかに記載のフェノール樹脂成形材料。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のフェノール樹脂成形材料を製造する製造方法であって、前記珪酸カルシウム（ｃ）と、滑剤（ｄ）とを予め混合する工程を含むことを特徴とするフェノール樹脂成形材料の製造方法。
【請求項７】
前記珪酸カルシウム（ｃ）と滑剤（ｄ）との配合割合（ｃ）：（ｄ）は、２０：１〜５：１である請求項６に記載のフェノール樹脂成形材料の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれかに記載のフェノール樹脂成形材料を用いることを特徴とする摩擦材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェノール樹脂成形材料、及びその製造方法、並びにこのフェノール樹脂成形材料を用いてなる摩擦材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フェノール樹脂成形材料から得られる成形品は、耐熱性があり、製品の加工も容易であることから多方面の分野にわたって使用されており、更に用途が増加し続けている。その中でも、自動車等の機構部品用途においては、軽量化、コストダウンを目的にセラミックや金属製の部品の樹脂化が検討されている。これらの中には、本来耐摩耗性が必要な部品（例えば、プーリー、ポンプ部品等）が多いにもかかわらず、これまで実用化されていないのが現実である。これは、本質的な要求特性である機械的特性や耐熱性を重視してきたため、充填材として例えば、ガラス繊維や球状シリカ、破砕シリカなどが使用されてきた。この場合、機械的強度は向上するが耐摩耗性が悪化するという問題があった。一方、熱硬化性樹脂に球状の合成珪酸カルシウム繊維を含有させた電磁クラッチ用摩擦材が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−７４５９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、機械的強度を実用レベルに維持しつつ、耐摩耗性に優れた成形品を得ることができるフェノール樹脂成形材料とその製造方法、及び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】
【０００５】
このような課題は、下記の本発明（１）〜（８）によって達成される。
（１）フェノール樹脂（ａ）、無機充填材（ｂ）、及び、珪酸カルシウム（ｃ）を含むフェノール樹脂成形材料であって、前記珪酸カルシウム（ｃ）は、少なくとも一部が滑剤（ｄ）で被覆されていることを特徴とするフェノール樹脂成形材料。
（２）前記珪酸カルシウム（ｃ）の含有量は、成形材料全体に対して、１〜１５重量％である（１）に記載のフェノール樹脂成形材料。
（３）前記珪酸カルシウム（ｃ）と、滑剤（ｄ）とは、予め混合されたものである（１）又は（２）に記載のフェノール樹脂成形材料。
（４）前記珪酸カルシウム（ｃ）と滑剤（ｄ）との配合割合（ｃ）：（ｄ）は、２０：１〜５：１である（１）〜（３）のいずれかに記載のフェノール樹脂成形材料。
（５）前記滑剤（ｄ）は、ステアリン酸カルシウムを含むものである（１）〜（４）のいずれかに記載のフェノール樹脂成形材料。
（６）請求項１〜５のいずれかに記載のフェノール樹脂成形材料を製造する製造方法であって、前記珪酸カルシウム（ｃ）と、滑剤（ｄ）とを予め混合する工程を含むことを特徴とするフェノール樹脂成形材料の製造方法。
（７）前記珪酸カルシウム（ｃ）と滑剤（ｄ）との配合割合（ｃ）：（ｄ）は、２０：１〜５：１である（６）に記載のフェノール樹脂成形材料の製造方法。
（８）（１）〜（５）のいずれかに記載のフェノール樹脂成形材料を用いることを特徴とする摩擦材。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のフェノール樹脂成形材料によれば、機械的強度を実用レベルに維持しつつ、耐摩耗性に優れた成形品を得ることができる。
また、本発明のフェノール樹脂成形材料の製造方法によれば、上記フェノール樹脂成形材料を製造することができる。
更に、上記フェノール樹脂成形材料を用いることで、耐摩耗性に優れた摩擦材を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明のフェノール樹脂成形材料（以下、単に「成形材料」ということがある）について説明する。
【０００８】
本発明は、フェノール樹脂（ａ）、無機充填材（ｂ）、及び、珪酸カルシウム（ｃ）を含むフェノール樹脂成形材料であって、上記珪酸カルシウム（ｃ）は、少なくとも一部が滑剤（ｄ）で被覆されていることを特徴とする。
【０００９】
まず、本発明の成形材料に用いられるフェノール樹脂（ａ）について説明する。
上記フェノール樹脂（ａ）は、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＡ型ノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂、メチロール型レゾール樹脂、ジメチレンエーテル型レゾール樹脂、桐油、アマニ油、クルミ油等で溶融した油溶融レゾールフェノール樹脂等のレゾール型フェノール樹脂等が挙げられる。
これらの中でも入手容易性、安価及びロール混錬による作業性が良好等の理由からノボラック型フェノール樹脂が好ましい。
【００１０】
本発明で用いられるフェノール樹脂において、ノボラック型フェノール樹脂（以下、単に「ノボラック樹脂」ということがある）を用いる場合は、通常、硬化剤としてヘキサメチレンテトラミンを使用する。ヘキサメチレンテトラミンは、特に限定されないが、ノボラック樹脂１００重量部に対して１０〜２５重量部使用することが好ましい。更に好ましくは、ノボラック樹脂１００重量部に対して１３〜２０重量部である。ヘキサメチレンテトラミンの使用量が小さすぎると成形時の硬化に時間を必要とし、また大きすぎると成形品にフクレを生じることがあるところ、上記範囲とすることで両者のバランスに優れる。
【００１１】
本発明の成形材料には、無機充填材（ｂ）を用いる。
上記無機充填材（ｂ）としては、例えば、タルク、焼成クレー、未焼成クレー、マイカ等のケイ酸塩、酸化チタン、アルミナ、シリカ、溶融シリカ等の酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ハイドロタルサイト等の炭酸塩、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等の水酸化物、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム等の硫酸塩または亜硫酸塩、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸ナトリウム等のホウ酸塩、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素等の窒化物及びガラス繊維等が挙げられる。この中でもガラス繊維が好ましい。ガラス繊維を用いると、特に得られる成形品の機械的強度を維持できる。
上記無機充填材（ｂ）の含有量は、成形材料全体に対して、３５〜６５重量％が好ましく、更に好ましくは４０〜６０重量％である。無機充填材（ｂ）の含有量を上記範囲とすることで、特に材料化の作業性も確保でき、かつ得られる成形品の機械的強度を更に向上させることができる。
【００１２】
本発明の成形材料で用いられる珪酸カルシウム（ｃ）は、少なくとも一部が滑材（ｄ）で被覆されていることを特徴とする。ここでいう少なくとも一部とは、少なくとも珪酸カルシウムの表面の一部が滑材（ｄ）により被覆されるという意味である。こうすることで、特に摩耗特性を向上させることができる。このメカニズムは明らかでないが、珪酸カルシウムに滑剤が被覆されることで、珪酸カルシウム自体の摩耗を抑えることができ、さらには材料全体の摩耗量を低減させることができるものと推測される。
【００１３】
上記珪酸カルシウム（ｃ）は、形状としては繊維状のものを用いることができる。
繊維径は０．２〜２μｍであることが好ましい。更に好ましくは０．５〜１μｍである。
また繊維長は２〜１５μｍであることが好ましい。更に好ましくは３〜１０μｍである。上記範囲の繊維径及び繊維長を有する珪酸カルシウム（ｃ）を用いることで上記摩耗特性を更に向上させることができる。
【００１４】
珪酸カルシウム（ｃ）の含有量は、成形材料全体に対して、１〜１５重量％が好ましい。更に好ましくは５〜１０重量％である。珪酸カルシウム（ｄ）の含有量を上記範囲とすることで、耐摩耗性を向上させることができると共に、ロール混錬作業性及び機械的強度を良好なものとすることができる。
【００１５】
本発明の成形材料に用いられる上記滑剤（ｄ）としては、例えば、ステアリン酸やステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウム、１２−ヒドロキシステアリン酸マグネシウム、ベヘン酸アルミニウム、モンタン酸カルシウムなどの金属石鹸類、パラフィンワックスなどの有機化合物等が挙げられる。これらの中でも、安価で手に入りやすい点からステアリン酸カルシウムを用いることが好ましいが、上記ステアリン酸カルシウムを単独で用いても良く、上記他の滑剤と組み合わせて用いることもできる。
【００１６】
上記珪酸カルシウム（ｃ）と滑剤（ｄ）との配合比率（ｃ）：（ｄ）は、２０：１〜５：１が好ましい。更に好ましくは１５：１〜１０：１である。両者の比率を上記範囲とすることで、特に滑剤（ｄ）の量が最適な量であれば摩耗量の低減効果が維持できることと併せて、強度低下も抑えられる。
【００１７】
上記珪酸カルシウム（ｃ）と滑剤（ｄ）とは予め混合処理することが好ましい。こうすることで、摩耗特性の向上、特に摩耗量低減効果を向上させることができる。上記混合処理する方法は、例えばボールミルによる混合処理、離型剤の溶液等を無機基材へ噴霧する処理、離型剤の溶液等の中へ無機基材を浸す処理などが挙げられる。この中でも溶液の調製および溶媒除去等の手間などの観点からボールミルによる混合処理が好ましい。
【００１８】
上記のように、珪酸カルシウム（ｃ）と滑剤（ｄ）とを予め混合処理することにより、摩耗特性が向上するメカニズムは明らかではないが、珪酸カルシウム（ｃ）に滑剤（ｄ）が被覆されることで、珪酸カルシウム（ｃ）自体の摩耗を抑えることができ、さらには材料全体の摩耗量を低減させることができると推測される。
【００１９】
本発明の成形材料は、上記配合材料の他、本発明の目的を損なわない範囲で、滑剤、硬化助剤、顔料等の添加剤を添加することができる。
【００２０】
次に、本発明のフェノール樹脂成形材料の製造方法（以下、単に「製造方法」ということがある）について説明する。
本発明の製造方法は、上記フェノール樹脂成形材料を製造する製造方法であって、上記珪酸カルシウム（ｃ）と滑剤（ｄ）とを予め混合処理する工程を含むことを特徴とする。こうすることで、摩耗特性の向上、特に摩耗量低減効果が期待できる。
【００２１】
上記混合処理する方法は、例えば、ボールミルによる混合処理、ジェットミル、ダイナミックミルなどの乾式処理、離型剤の溶液等を無機機材へ噴霧する処理、離型剤の溶液等の中へ無機機材を浸す処理等が挙げられる。この中でも、処理装置の保守点検や溶液の調製および溶媒除去等の手間などの観点からボールミルによる混合処理が好ましい。
【００２２】
本発明の製造方法の工程としては、上記したように珪酸カルシウム（ｃ）と滑剤（ｄ）とを予備混合処理し、それにフェノール樹脂（ａ）、無機充填材（ｂ）、更に着色剤、硬化助剤等を配合し、混合物とする。
次に得られた混合物を加熱ロールまたは二軸混練機等を用いて溶融混練を行い、冷却後に粉砕または造粒化して得ることができる。上記加熱ロールの条件としては、高速ロール表面温度：８０〜９０℃、低速側ロール表面温度：２０〜３０℃、ロールピッチ：２．０〜３．０ｍｍ、高速側回転数：２０ｒｐｍ、低速側回転数：１４ｒｐｍで実施することができる。
【００２３】
上記珪酸カルシウム（ｃ）と滑剤（ｄ）との配合比率（ｃ）：（ｄ）は、２０：１〜５：１が好ましい。更に好ましくは１５：１〜１０：１である。両者の比率を上記範囲とすることで、特に滑剤（ｄ）の量が最適な量であれば摩耗量の低減効果が維持できることと併せて、強度低下も抑えられる。
【００２４】
上記珪酸カルシウム以外の無機充填材（ｂ）としては、例えば、タルク、焼成クレー、未焼成クレー、マイカ等のケイ酸塩、酸化チタン、アルミナ、シリカ、溶融シリカ等の酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ハイドロタルサイト等の炭酸塩、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等の水酸化物、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム等の硫酸塩または亜硫酸塩、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸ナトリウム等のホウ酸塩、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素等の窒化物及びガラス繊維等が挙げられる。この中でもガラス繊維が好ましい。ガラス繊維を用いると、特に得られる成形品の機械的強度を維持できる。
【００２５】
上記無機充填材（ｂ）の含有量は、成形材料全体に対して、３５〜６５重量％が好ましく、更に好ましくは４０〜６０重量％である。無機充填材の含有量を上記範囲とすることで、特に材料化の作業性も確保でき、かつ得られる成形品の機械的強度を更に向上させることができる。
【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、上記本発明のフェノール樹脂成形材料を用いることを特徴とする。
本発明の摩擦材は、機械的強度を実用レベルに維持しつつ、耐摩耗性に優れた特性を有することができる。さらに、上記摩擦材の摩擦特性を向上させるために固体潤滑剤（ポリエチレン、４フッ化ポリエチレンなど）や摺動特性を持つ熱可塑性樹脂（ポリアミド、ポリアセタールなど）を添加することもできる。
【００２７】
また、本発明の成形材料の成形方法としては特に限定されないが、例えば、射出成形、移送成形、圧縮成形等いずれの方法を用いることもできる。これらの中でも特に、射出成形法が適している。射出成形の成形条件の一例を挙げると、温度が１６０〜１８０℃、圧力１００〜２００ｋｇ／ｃｍ２、硬化時間３０秒間から２分間で、各種成形品を成形することができる。
【００２８】
次に本発明を実施例及び比較例に基づいて説明する。
【実施例】
【００２９】
１．滑剤被覆珪酸カルシウムの作成
直径３０ｃｍ、高さ２５ｃｍの円筒型陶器製容器へ、珪酸カルシウム３００ｇとステアリン酸カルシウム３０ｇを入れ、さらにφ３ｃｍの鉄球を２．５ｋｇほど入れる。容器にふたをして、１時間容器を回転させることにより、中にある珪酸カルシウムとステアリン酸カルシウムが混合され、滑剤に被覆された珪酸カルシウムを得た。
【００３０】
２．フェノール樹脂成形材料の作成
<実施例１>
成形材料全体に対して、ノボラック型フェノール樹脂３５重量％、ヘキサメチレンテトラミン７重量％、ガラス繊維４５重量％、滑剤被覆珪酸カルシウム１０重量％、硬化助剤として酸化マグネシウム１重量％、着色剤としてカーボンブラック１重量％、滑剤としてステアリン酸カルシウム１重量％を配合し、混合物を得た。得られた混合物を８５〜９０℃の加熱ロールで１５分間混練してシート状にした後、冷却し、粉砕装置により粉砕して成形材料を得た。
【００３１】
<実施例２>
滑剤被覆珪酸カルシウムを３重量％に減量し、ガラス繊維を５２重量％に増量した以外は、実施例１と同様にして成形材料を得た。
【００３２】
<実施例３>
滑剤被覆珪酸カルシウムを１３重量％に増量し、ガラス繊維を４２重量％に減量した以外は、実施例１と同様にして成形材料を得た。
【００３３】
<比較例１>
成形材料全体に対して、ノボラック型フェノール樹脂３５重量％、ヘキサメチレンテトラミン７重量％、ガラス繊維４５重量％、滑材未被覆の珪酸カルシウム１０重量％を配合し、８５〜９０℃の加熱ロールで１５分間混練してシート状にした後、粉砕装置により粉砕して成形材料を得た。
【００３４】
<比較例２>
珪酸カルシウムを３重量％に減量し、ガラス繊維を５２重量％に増量した以外は、比較例１と同様にして成形材料を得た。
【００３５】
<比較例３>
珪酸カルシウムを１３重量％に増量し、ガラス繊維を４２重量％に減量した以外は、比較例２と同様にして成形材料を得た。
実施例及び比較例の配合について、表１に示す。
【００３６】
<比較例４>
珪酸カルシウムの代わりに球状シリカを配合した以外は、比較例１と同様にして成形材料を得た。
【００３７】
【表１】
2007177146.tif 000002
【００３８】
〔表の注〕
（１）ノボラック型フェノール樹脂：住友ベークライト社製  Ａ−１０８２Ｇ
（２）ヘキサメチレンテトラミン：三菱瓦斯化学社製  ヘキサミン
（３）ガラス繊維：日本板硝子社製  チョップドストランド（平均繊維径１１μｍ、平均繊維長３ｍｍ）
（４）珪酸カルシウム：河合石灰工業社製  ゾノトライト（平均繊維径１μｍ、平均繊維長７μｍ）
（５）球状シリカ：電気化学工業社製  シリカＦＢ３０１（平均粒径６μｍ）
（６）硬化助剤：酸化マグネシウム
（７）滑剤：ステアリン酸カルシウム
（８）着色剤：カーボンブラック
実施例及び比較例で得られた成形材料及びその成形品について、下記の評価を行った。結果を表２に示す。
【００３９】
【表２】
2007177146.tif 000003
【００４０】
（１）機械的特性
実施例及び比較例で得られた成形材料を用いて、トランスファー成形により特性を測定するための試験片を作製した。成形条件は、金型温度１７５℃、硬化時間３分間とした。成形後各特性の評価を実施した。曲げ強さをＪＩＳ  Ｋ  ６９１１に準拠して測定した。
【００４１】
（２）摩耗特性
実施例及び比較例で得られた成形材料を、トランスファー成形（金型温度１７５℃、硬化時間３分）して摺動特性評価用試験材を成形した。摺動特性は、滑り摩耗試験（鈴木式摩耗試験機）により、相手材として「Ｓ−４５Ｃ」を用いて、試験材の摩耗量及び相手材の摩耗量を測定した。
【００４２】
表２の結果から明らかなように、実施例１〜３は、少なくとも一部が滑材によって被覆された珪酸カルシウムを含む本発明のフェノール樹脂から得られた成形品であり、これを含まない比較例１〜４に比較して、機械的強度を実用レベルに維持しつつ、耐摩耗性、特に試験材自身の摩耗量を大幅に低減することができた。