説明

摩擦材用結合材およびその製造方法

【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。

【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】

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】

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。

【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。

【公開番号】特開2010−121031(P2010−121031A)
【公開日】平成22年6月3日(2010.6.3)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−295671(P2008−295671)
【出願日】平成20年11月19日(2008.11.19)
【出願人】(000000516)曙ブレーキ工業株式会社 (621)
【Fターム(参考)】