摩擦材およびその製造方法
【課題】摩擦材用バインダーとして、高温で酸化分解を起こしやすい熱硬化性樹脂を用いているにも拘わらず、耐熱性および耐摩耗性に優れた摩擦材およびその製造方法を提供する。
【解決手段】バインダーとしての熱硬化性樹脂を含む摩擦材用成形物の少なくとも表面に無機質セラミックスを存在させてなる摩擦材、並びにバインダーとしての熱硬化性樹脂を含む摩擦材用成形物を形成し、該成形物を無機質セラミックスを含む溶液で処理して摩擦材を製造する方法、または、バインダーとしての熱硬化性樹脂を含む摩擦材用材料粉末を、無機質セラミックスを含む溶液で処理したのち、成形して摩擦材用成形物を作製する摩擦材の製造方法である。
【解決手段】バインダーとしての熱硬化性樹脂を含む摩擦材用成形物の少なくとも表面に無機質セラミックスを存在させてなる摩擦材、並びにバインダーとしての熱硬化性樹脂を含む摩擦材用成形物を形成し、該成形物を無機質セラミックスを含む溶液で処理して摩擦材を製造する方法、または、バインダーとしての熱硬化性樹脂を含む摩擦材用材料粉末を、無機質セラミックスを含む溶液で処理したのち、成形して摩擦材用成形物を作製する摩擦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、摩擦材およびその製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、摩擦材用バインダーとして、高温で酸化分解を起こしやすい熱硬化性樹脂を用いているにも拘わらず、高温・高負荷の摩擦においても耐熱性および耐摩耗性に優れた摩擦材およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車部品の軽量化・小型化の要求は、車両の燃費向上や原材料の高騰といったマクロ環境を受けて高まっており、ブレーキ部品においてはブレーキディスクの小径化に伴い摩擦材にかかる熱的、機械的負担が大きくなっている。以上の現状から、摩擦材の耐熱性、耐摩耗性を向上させることが求められている。
【０００３】
しかしながら、例えば特許文献１に記載されたように、フェノール樹脂をバインダーとする摩擦材組成物は、バインダーであるフェノール樹脂が６００℃付近で急激に酸化分解を起こし消失する為に、高温・高負荷の摩擦では急激に摩擦材の摩耗量が増大するという課題があり、解決が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２７５１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような事情のもとで、摩擦材用バインダーとして、高温で酸化分解を起こしやすい熱硬化性樹脂を用いているにも拘わらず、耐熱性および耐摩耗性に優れた摩擦材およびその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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明者等は鋭意研究を重ねた結果、高温で酸化分解を起こしやすいフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂をバインダーとして含む摩擦材用成形物を無機質セラミックスを含む溶液で処理した後、乾燥させることにより、あるいは、前記バインダーを含む摩擦材用材料粉末を無機質セラミックスを含む溶液で処理し、乾燥処理した摩擦材用材料粉末、又は前記バインダーを除く摩擦材用材料粉末を無機質セラミックスを含む溶液で処理し、乾燥処理後、これに該バインダーを混合して得られたバインダーを含む摩擦材用材料粉末を用いて、摩擦材用成形物を形成させることにより、耐熱性および耐摩耗性に優れた摩擦材が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。
【０００７】
すなわち、本発明は、
（１）バインダーとしての熱硬化性樹脂を含む摩擦材用成形物の少なくとも表面に無機質セラミックスを存在させたことを特徴とする摩擦材、
（２）無機質セラミックスが、摩擦材用成形物の内部には存在しない上記（１）項に記載の摩擦材、
（３）無機質セラミックスが、摩擦材用成形物の内部にも存在する上記（１）項に記載の摩擦材、
（４）摩擦材用成形物が、繊維状補強材、潤滑材、摩擦調整材およびフィラーを含む上記（１）〜（３）項のいずれか１項に記載の摩擦材、
（５）無機質セラミックスが、水酸化カリウム、炭酸ナトリウムおよびメタルシリコンと水との反応物を含む上記（１）〜（４）項のいずれか１項に記載の摩擦材、
（６）上記（１）、（２）、（４）、（５）項のいずれか１項に記載の摩擦材の製造方法であって、バインダーとしての熱硬化性樹脂を含む摩擦材用成形物を形成し、該成形物を無機質セラミックスを含む溶液で処理した後、乾燥させ、次いで所定の寸法に調整することを特徴とする摩擦材の製造方法、
（７）摩擦材用成形物の無機質セラミックスを含む溶液による処理を浸漬法、噴霧法または塗布法により行う上記（６）項に記載の方法、
（８）上記（１）、（３）、（４）、（５）項のいずれか１項に記載の摩擦材の製造方法であって、（ｉ）バインダーとしての熱硬化性樹脂を含む摩擦材用材料粉末を無機質セラミックスを含む溶液で処理し、乾燥処理した摩擦材用材料粉末、又は（ii）バインダーとしての熱硬化性樹脂を除く摩擦材用材料粉末を無機質セラミックスを含む溶液で処理し、乾燥処理後、これにバインダーとしての熱硬化性樹脂を混合して得られた摩擦材用材料粉末を用いて、摩擦材用成形物を形成し、次いで所定の寸法に調整することを特徴とする摩擦材の製造方法、
（９）摩擦材用材料粉末の無機質セラミックスを含む溶液による処理を、浸漬法または噴霧法により行う上記（８）項に記載の方法、
（１０）無機質セラミックスを含む溶液が、水酸化カリウム、炭酸ナトリウムおよびメタルシリコンと水との反応物を含む溶液である上記（６）〜（９）項のいずれか１項に記載の方法、および
（１１）無機質セラミックスを含む溶液が、さらにホウ砂、リン酸およびホウ酸を含む上記（６）〜（１０）項のいずれか１項に記載の方法、
を提供するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、バインダーとして、高温で酸化分解を起こしやすい熱硬化性樹脂を用いているにも拘わらず、耐熱性および耐摩耗性に優れた摩擦材およびその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形態】
【０００９】
まず、本発明の摩擦材について説明する。
［摩擦材］
本発明の摩擦材は、バインダーとしての熱硬化性樹脂を含む摩擦材用成形物の少なくとも表面に無機質セラミックスを存在させたことを特徴とするものであり、少なくとも表面に無機質セラミックスを存在させることにより、バインダーである熱硬化性樹脂の酸化分解が抑えられ、耐熱性および耐摩耗性に優れた摩擦材を得ることができる。
【００１０】
本発明の摩擦材の本体を構成する摩擦材用成形物は、バインダーとしての熱硬化性樹脂を含むものである。
【００１１】
バインダーとして用いられる熱硬化性樹脂としては、公知の熱硬化性樹脂の中から任意のものを適宜選択して用いることができるが、フェノール樹脂またはポリベンゾオキサジン樹脂を用いるのが特に好ましい。その理由は、これらの樹脂が特に高温で酸化分解を起こしにくいものであるからである。
【００１２】
フェノール樹脂としては、ノボラック型、レゾール型のいずれであってもよいが、レゾール型の場合、硬化触媒として酸触媒を必要とするため、機器の腐食等の観点から、ノボラック型が好ましい。
【００１３】
ノボラック型フェノール樹脂は、フェノール類とホルムアルデヒド類とを縮合反応させて得られるものである。
【００１４】
原料のフェノール類としては、フェノール、ｏ−、ｍ−又はｐ−クレゾール、キシレノール、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、α−ナフトール、β−ナフトール、ｐ−アミノフェノール、ｐ−フェニルフェノール等の１価フェノール類；カテコール、レゾルシノール、４，４’−ジヒドロキシジフェニルメタン（ビスフェノールＦ）、４，４’−イソプロピリデンジフェノールまたは２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン（ビスフェノールＡ）等の２価フェノール類；トリスフェノール化合物、テトラフェノール化合物等の３価以上の多価フェノール類等が挙げられるが、フェノール、クレゾール、レゾルシノールを用いるのが好ましい。
【００１５】
ホルムアルデヒド類としては、ホルマリン、パラホルムアルデヒド、トリオキサン等が挙げられるが、パラホルムアルデヒドを用いるのが好ましい。
【００１６】
ノボラック型フェノール樹脂の場合、硬化剤としては、通常ヘキサメチレンテトラミン（ヘキサミン）が用いられるが、後記するポリベンゾオキサジン樹脂を併用する場合には、ヘキサメチレンテトラミン等の硬化触媒を用いなくてもよい。
【００１７】
ポリベンゾオキサジン樹脂は、フェノール類と１級アミン類とホルムアルデヒド類とを縮合反応させて得られるものである。
【００１８】
原料のフェノール類としては、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−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、α−ナフトール、β−ナフトール、ｐ−アミノフェノール、ｐ−フェニルフェノール等の１価フェノール類；カテコール、レゾルシノール、４，４’−ジヒドロキシジフェニルメタン（ビスフェノールＦ）、４，４’−イソプロピリデンジフェノールまたは２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン（ビスフェノールＡ）等の２価フェノール類；トリスフェノール化合物、テトラフェノール化合物、フェノール樹脂等の３価以上の多価フェノール類等を挙げることができる。これらの中で、得られるポリベンゾオキサジン樹脂の性能の観点から、ビスフェノールＡ、ｐ−アミノフェノールを用いるのが好ましい。
【００１９】
他の原料である、１級アミン類としては、脂肪族アミンおよび芳香族アミンが挙げられるが、脂肪族アミンであると、得られるポリベンゾオキサジン樹脂は、耐熱性の劣るものとなるので、芳香族アミンが好ましい。芳香族アミンとしては、例えばアニリン、トルイジン、キシリジン、アニシジン等を挙げることができる。これらの中で、アニリンを用いるのが特に好ましい。
【００２０】
フェノール類としてｐ−アミノフェノールなどの１級アミノ基を含有するフェノール類を用いる場合には、これが１級アミン類を兼ねるので、１級アミン類を用いなくてもよい。
【００２１】
ホルムアルデヒド類としては、ホルマリン、パラホルムアルデヒド、トリオキサン等を挙げられるが、パラホルムアルデヒドを用いるのが特に好ましい。
【００２２】
なお、熱硬化性樹脂としては、上記フェノール樹脂およびポリベンゾオキサジン樹脂以外に、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられる。
【００２３】
本発明の摩擦材の本体を構成する摩擦材用成形物は、繊維状補強材、潤滑材、摩擦調整材およびフィラーを含み、これらがバインダーである上記熱硬化性樹脂で一体化されて摩擦材用成形物を形成している。
【００２４】
繊維状補強材としては、有機繊維および無機繊維のいずれも用いることができる。有機繊維としては、高強度の芳香族ポリアミド繊維（アラミド繊維；デュポン社製、商品名「ケブラー」等）、耐炎化アクリル繊維、ポリイミド繊維、ポリアクリレート繊維、ポリエステル繊維等を挙げることができる。一方、無機繊維としては、チタン酸カリウム繊維、バサルト繊維、炭化珪素繊維、ガラス繊維、炭素繊維、ワラストナイト等の他、アルミナシリカ系繊維等のセラミック繊維、ステンレス繊維、銅繊維、真鍮繊維または黄銅繊維、ニッケル繊維、鉄繊維等の金属繊維等を挙げることができる。これらの繊維状物質は１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２５】
潤滑材としては、特に制限はなく、従来摩擦材に潤滑材として使用されている公知のものの中から、任意のものを適宜選択することができる。この潤滑材の具体例としては、黒鉛、フッ化黒鉛、カーボンブラックや、硫化スズ、二硫化タングステン等の金属硫化物、さらにはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、窒化硼素等を挙げることができ、これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２６】
摩擦調整材としては、特に制限はなく、従来摩擦材に摩擦調整材として使用されている公知のものの中から、任意のものを適宜選択することができる。この摩擦調整材の具体例としては、アルミナ、シリカ、マグネシア、ジルコニア、酸化鉄等の金属酸化物；ケイ酸ジルコニウム；炭化ケイ素；銅、黄銅、亜鉛、鉄等の金属粉末類やチタン酸塩粉末等の無機摩擦調整材、ＮＢＲ、ＳＢＲ、タイヤトレッド等のゴムダストや、カシューダスト等有機ダスト等の有機摩擦調整材を挙げることができる。これらは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２７】
フィラーとしては、粘土鉱物を含有させることができる。この粘土鉱物としては、例えばカオリン、タルク、スメクタイト、バーミキュライト、雲母等が挙げられる。また、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化カルシウム等を含有させることができる。
【００２８】
本発明の摩擦材の本体を構成する摩擦材用成形物には、下記の２つの態様、すなわち、（１）無機質セラミックスが、摩擦材用成形物の内部には存在せず、表面のみに存在する摩擦材用成形物（以下、「摩擦材用成形物Ｉ」と称することがある。）、及び（２）無機質セラミックスが、摩擦材用成形物の表面に存在すると共に、内部にも存在する摩擦材用成形物（以下、「摩擦材用成形物II」と称することがある。）がある。
【００２９】
（摩擦材用成形物Ｉ）
本発明の摩擦材における摩擦材用成形物Ｉは、無機質セラミックスが、該成形物の内部には存在せず、表面のみに存在する成形物であって、上記繊維状補強材、潤滑材、摩擦調整材、フィラーおよびバインダーをミキサーで混合後、得られた摩擦材用材料粉末を金型等に充填し、通常常温にて１０〜５０ＭＰａ程度の圧力で予備成形し、次いで温度１４０〜１８０℃、好ましくは１４５〜１６５℃、圧力１０〜５０ＭＰａ程度の条件で５〜３０分間程度圧縮成形したのち、この成形物の表面に、無機質セラミックスを存在させる（無機質セラミックスの被覆層を設ける）ことにより、作製することができる。この被覆層を設ける方法については、後述する摩擦材の製造方法の説明において詳述する。
【００３０】
前記無機質セラミックスとしては、摩擦材に耐熱性および耐摩耗性を付与するものであればいかなる無機質セラミックスを用いることができるが、特に水酸化カリウム、炭酸ナトリウムおよびメタルシリコンと水との反応物を含むものを用いるのが好ましい。
【００３１】
水酸化カリウム、炭酸ナトリウムおよびメタルシリコンと水との反応物は、例えば該反応物を水で希釈したアルカリ性溶液（Ａ）または該アルカリ性溶液（Ａ）にホウ砂、リン酸およびホウ酸を含む酸性溶液を加えた中性溶液（Ｂ）から水分を除去して得られるものである。
【００３２】
上記アルカリ性溶液（Ａ）は、特開平１０−３０６５２１号公報に記載されており、上記中性溶液（Ｂ）は特開２００２−１２１４２４号公報に記載されている。また上記アルカリ性溶液（Ａ）および中性溶液（Ｂ）は、（有）共栄工業所からセメスロスアルカリ性液およびセメスロス中性液として市販されており、これらをそのまま用いることができる。
【００３３】
（摩擦材用成形物II）
本発明における摩擦材用成形物IIは、無機質セラミックスが摩擦材用成形物の表面に存在すると共に、内部にも存在する成形物であって、バインダーとしての熱硬化性樹脂を含む摩擦材用材料粉末を無機質セラミックスを含む溶液で処理し、乾燥処理した摩擦材用材料粉末、又はバインダーとしての熱硬化性樹脂を除く摩擦材用材料粉末を無機質セラミックスを含む溶液で処理し、乾燥処理後、これに前記のバインダーとしての熱硬化性樹脂を混合して得られた摩擦材用材料粉末を、前述した摩擦材用成形物Ｉの場合と同様な条件で成形することにより、作製することができる。
なお、無機質セラミックスについては、前述したとおりであり、また無機質セラミックスを含む溶液による処理については、後述の摩擦材の製造方法において詳述する。
【００３４】
本発明の摩擦材は、摩擦材用成形物の少なくとも表面に無機質セラミックスを存在させることにより、配合材料の中においては、高温で酸化分解を起こしやすいフェノール樹脂やポリベンゾオキサジン樹脂などの熱硬化性樹脂をバインダーとして用いているにも拘わらず、得られる摩擦材が耐熱性および耐摩耗性に優れている。
【００３５】
次に、本発明の摩擦材の製造方法について説明する。
［摩擦材の製造方法］
本発明の摩擦材の製造方法には、製造方法Ｉ及び製造方法IIの２つの態様がある。
【００３６】
（製造方法Ｉ）
本発明の摩擦材の製造方法Ｉは、バインダーとしての熱硬化性樹脂を含む摩擦材用成形物を無機質セラミックスを含む溶液で処理した後、乾燥させて摩擦材用成形物Ｉを作製し、次いで所定の寸法に調整することを特徴とする。
【００３７】
前記摩擦材用成形物Ｉは、無機質セラミックスが内部に存在せず、表面のみに存在する成形物であり、得られた摩擦材は高温で酸化分解を起こしやすい熱硬化性樹脂をバインダーとして用いているにも拘わらず、耐熱性および耐摩耗性に優れているという利点を有する。
【００３８】
本発明の摩擦材の製造方法Ｉにおいて用いられる前記摩擦材用成形物としては、上記したとおり、バインダーである熱硬化性樹脂とともに繊維状補強材、潤滑材、摩擦調整材およびフィラーを含むものであるが、これらは、本発明の摩擦材の項で詳述したので、ここでの記載は省略する。
【００３９】
無機質セラミックスを含む溶液としては、水酸化カリウム、炭酸ナトリウムおよびメタルシリコンと水との反応物を含む溶液を用いるのが好ましい。この溶液は上記のアルカリ性溶液（Ａ）に相当し、アルカリ性であるが、この溶液にホウ砂、リン酸およびホウ酸を加えることにより中性液（上記の中性溶液（Ｂ）に相当）とし、これを用いることもできる。他の材料との反応を考慮すると、中性溶液が好ましい。
【００４０】
また、摩擦材への濡れ性を良くするために、アルコール系やケトン系の溶媒を上記のアルカリ性溶液や中性溶液に混ぜてもよい。
【００４１】
摩擦材用成形物の無機質セラミックスを含む溶液による処理は、浸漬法、噴霧法または塗布法により行うことができる。
【００４２】
浸漬法は、摩擦材用成形物を無機質セラミックスを含む溶液に浸漬することにより行われる。無機質セラミックスを含む溶液の温度は、１０℃〜４０℃が好ましく、２０℃〜３０℃がより好ましい。浸漬時間は、１０分〜３時間が好ましく、３０分〜１時間がより好ましい。
【００４３】
噴霧法は、摩擦材用成形物に無機質セラミックスを含む溶液をスプレーなどにより噴霧することにより行われる。
【００４４】
塗布法は、摩擦材用成形物に無機質セラミックスを含む溶液をブラシ、ハケなどにより塗布することにより行われる。
【００４５】
無機質セラミックスを含む溶液による処理後に行う乾燥は、無機質セラミックスを含む溶液から水分等の溶媒が蒸発して、摩擦材用成形物の表面に無機質セラミックスが存在する状態になるまで行われ、この乾燥は、加熱処理、風乾等により行うことができる。
【００４６】
加熱処理は、温度２００℃〜３００℃で行うのが好ましく、２４０℃〜２６０℃で行うのがより好ましい。加熱時間は、３０分〜５時間が好ましく、１時間〜３時間がより好ましい。
【００４７】
（製造方法II）
本発明の製造方法IIは、（ｉ）バインダーとしての熱硬化性樹脂を含む摩擦材用材料粉末を無機質セラミックスを含む溶液で処理し、乾燥処理した摩擦材用材料粉末、又は（ii）バインダーとしての熱硬化性樹脂を除く摩擦材用材料粉末を無機質セラミックスを含む溶液で処理し、乾燥処理後、これに前記のバインダーとしての熱硬化性樹脂を混合して得られた摩擦材用材料粉末を用いて、摩擦材用成形物IIを形成し、次いで所定の寸法に調整することを特徴とする。
【００４８】
前記摩擦材用成形物IIは、無機質セラミックスがその表面に存在すると共に、内部にも存在しており、得られた摩擦材は高温で酸化分解を起こしやすい熱硬化性樹脂をバインダーとして用いているにも拘わらず、耐熱性および耐摩耗性に優れているという利点を有する。
【００４９】
本発明の製造方法IIにおいては、無機質セラミックスを含む溶液で処理してなる摩擦材用材料粉末は、（ｉ）バインダーとしての熱硬化性樹脂を含む摩擦材用材料粉末を無機質セラミックスを含む溶液で処理し、乾燥処理してなる粉末であってもよいし、あるいは（ii）バインダーとしての熱硬化性樹脂を除く摩擦材用材料粉末を無機質セラミックスを含む溶液で処理し、乾燥処理後、これに前記のバインダーとしての熱硬化性樹脂を混合して得られた粉末であってもよい。
【００５０】
前記摩擦材用粉末は、バインダーである熱硬化性樹脂とともに繊維状補強材、潤滑材、摩擦調整材およびフィラーを含むものであるが、これらは、本発明の摩擦材の項で詳述したので、ここでの記載は省略する。
また、無機質セラミックスを含む溶液については、前述した摩擦材の製造方法Ｉにおいて説明したとおりである。
【００５１】
摩擦材用材料粉末の無機質セラミックスを含む溶液による処理は、浸漬法または噴霧法により行うことができる。
【００５２】
浸漬法は、摩擦材用材料粉末を無機質セラミックスを含む溶液に浸漬することにより行われる。無機質セラミックスを含む溶液の温度は、１０℃〜４０℃が好ましく、２０℃〜３０℃がより好ましい。浸漬時間は、１０分〜３時間が好ましく、３０分〜１時間がより好ましい。
【００５３】
噴霧法は、摩擦材用材料粉末に無機質セラミックスを含む溶液をスプレーなどにより噴霧することにより行われる。
【００５４】
無機質セラミックスを含む溶液による処理後に行う乾燥は、無機質セラミックスを含む溶液から水分等の溶媒が蒸発して、摩擦材用材料粉末粒子の表面に無機質セラミックスが存在する状態になるまで行われ、この乾燥は、加熱処理、風乾等により行うことができる。
【実施例】
【００５５】
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら限定されるものではない。
【００５６】
実施例１
（ｉ）４つ口フラスコ中に、ポリベンゾオキサジン樹脂用原料であるｐ−アミノフェノール３００ｇおよびパラホルムアルデヒド１７６ｇを加え、さらに溶媒であるテトラヒドロフラン９００ｇを加えて還流下で１２時間反応させ、反応溶液を得た。該反応溶液を、真空オーブン中１００℃で１０時間減圧乾燥後、粉砕しポリベンゾオキサジン樹脂Ａを得た。
（ｉｉ）上記（ｉ）で得られたポリベンゾオキサジン樹脂Ａをバインダーとして用い、後掲の表２に示す配合物をミキサーで混合後、混合物を予備成形型に投入し、常温、３０ＭＰａで圧縮して予備成形を行い、予備成形体を得た。次いで、該予備成形体と予め接着剤を塗布したプレッシャプレートとを熱成形型にセットし、加熱圧縮成形（１８０℃、５０ＭＰａ、３００秒）を行い、摩擦材用成形物を作製した。
（ｉｉｉ）上記（ｉｉ）で得られた摩擦材用成形物を、セメスロス中性液（（有）共栄工業所製）１０００ｍｌに常温で１時間浸漬した後、オーブン中で２５０℃で３時間の熱処理を行い、摩擦材（６５ｍｍ×５０ｍｍ×１０ｍｍ）を作製した。
【００５７】
比較例１
実施例１の（ｉ）、（ｉｉ）の工程を実施して摩擦材用成形物を得た後、（ｉｉｉ）の工程において、セメスロス中性液に浸漬する工程を行わずに、直ちにオーブン中で２５０℃で３時間の熱処理を行い、摩擦材を作製した。
【００５８】
実施例２
（ｉ）ヘキサミンを含有するフェノール樹脂（カシュー（株）製Ｒ１５５）からなるフェノール樹脂Ｂをバインダーとして用い、後掲の表２に示す配合物をミキサーで混合後、混合物を予備成形型に投入し、常温、３０ＭＰａで圧縮して予備成形を行い、予備成形体を得た。次いで、該予備成形体と予め接着剤を塗布したプレッシャプレートとを熱成形型にセットし、加熱圧縮成形（１５０℃、５０ＭＰａ、３００秒）を行い、摩擦材用成形物を作製した。
（ｉｉ）上記（ｉ）で得られた摩擦材用成形物を、セメスロス中性液（（有）共栄工業所製）１０００ｍｌに常温で１時間浸漬した後、オーブン中で２５０℃で３時間の熱処理を行い摩擦材（６５ｍｍ×５０ｍｍ×１０ｍｍ）を作製した。
【００５９】
比較例２
実施例２の（ｉ）の工程を実施して摩擦材用成形物を得た後、（ｉｉ）の工程において、セメスロス中性液に浸漬する工程を行わずに、直ちにオーブン中で２５０℃で３時間の熱処理を行い摩擦材を作製した。
【００６０】
前記の実施例１、２及び比較例１、２で得られた各摩擦材の高温摩擦試験を、下記のように実施し、平均摩擦係数および摩耗量を測定した。結果を表２に示す。
【００６１】
<高温摩擦試験>
各摩擦材からテストピースを切り出し、スケールテスタ摩擦試験機（曙エンジニアリング（株）製、機種名［慣性型１／１０スケールテスタ］）を用いて表１の条件で摩擦試験を行い、高温摩擦試験での平均摩擦係数と摩擦材摩耗量を測定した。
【００６２】
【表１】
【００６３】
【表２】
【００６４】
表２より、次のことが明らかになった。
（１）実施例１で得られた摩擦材は、表面に無機質セラミックスが存在することにより、比較例１で得られた摩擦材に比べ、高負荷摩擦試験において摩耗量が減少していることが分かる。
（２）実施例２で得られた摩擦材も、表面に無機質セラミックスが存在することにより、比較例２で得られた摩擦材に比べ、高負荷摩擦試験において摩耗量が減少していることが分かる。
【００６５】
実施例３
表３に示す組成の摩擦材原材料を１０Ｌのアイリッヒミキサー（日本アイリッヒ社製、機種名「ＲＶ０２Ｅ」）中に投入し、パン回転数５００ｒｐｍ、攪拌回転数２０００ｒｐｍで攪拌しながら、セメスロス中性液（（有）共栄工業所製）５００ｇをミキサー内にスプレーして５分間攪拌を行った。
得られた攪拌物を予備成形型に投入し、常温、３０ＭＰａで圧縮して予備成形を行い、予備成形体を得た。次いで、該予備成形体と予め接着剤を塗布したプレッシャプレートとを熱成形型にセットし、加熱圧縮成形（１５０℃、５０ＭＰａ、３００秒）を行い、摩擦材（６５ｍｍ×５０ｍｍ×１０ｍｍ）を作製した。
【００６６】
実施例４
表３に示す組成の原材料からフェノール樹脂（カシュー（株）製Ｒ１５５、ヘキサミン含有）を除いたものを、ビーカー中で２Ｌのセメスロス中性液（前出）に浸漬したのちろ取し、オーブン中で１１０℃にて２４時間乾燥処理した。この乾燥物と前記フェノール樹脂を、１０Ｌアイリッヒミキサー（前出）で、パン回転数５００ｒｐｍ、攪拌翼回転数２０００ｒｐｍで５分間攪拌を行った。
得られた攪拌物を予備成形型に投入し、常温、３０ＭＰａで圧縮して予備成形を行い、予備成形体を得た。次いで、該予備成形体と予め接着剤を塗布したプレッシャプレートとを熱成形型にセットし、加熱圧縮成形（１５０℃、５０ＭＰａ、３００秒）を行い、摩擦材（６５ｍｍ×５０ｍｍ×１０ｍｍ）を作製した。
【００６７】
比較例３
表３に示す組成の原材料を、１０Ｌアイリッヒミキサー（前出）でパン回転数５００ｒｐｍ、攪拌翼回転数２０００ｒｐｍにて５分間攪拌を行った。
得られた攪拌物を予備成形型に投入し、常温、３０ＭＰａで圧縮して予備成形を行い、予備成形体を得た。次いで、該予備成形体と予め接着剤を塗布したプレッシャプレートとを熱成形型にセットし、加熱圧縮成形（１５０℃、５０ＭＰａ、３００秒）を行い、摩擦材（６５ｍｍ×５０ｍｍ×１０ｍｍ）を作製した。
【００６８】
前記の実施例３、４及び比較例３で得られた各摩擦材のフェード試験を、下記のように実施すると共に、前述で示した高温摩擦試験を実施した。その結果を表４に示す。
【００６９】
<フェード試験>
各摩擦材からテストピースを切り出し、スケールテスタ摩擦試験機（曙エンジニアリング（株）製、機種名［慣性型１／１０スケールテスタ］）を用いて、ＪＡＳＯ−Ｃ４０６−８２に準拠して試験を行い、第１フェードの最小摩擦係数と、試験後の摩擦材摩耗量を測定した。
【００７０】
【表３】
【００７１】
【表４】
【００７２】
表４より、次のことが明らかになった。
摩擦材フェード試験において、実施例３及び４は最低摩擦係数の上昇と、摩擦材摩耗量の減少が見られ、また、高温摩擦試験においても、実施例３及び４は、平均摩擦係数が上昇し、摩擦材摩耗量が低下しており、セメスロスの添加による高温摩擦性能の向上が確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明の摩擦材は、バインダーとして、高温で酸化分解されやすい熱硬化性樹脂を用いているにも拘わらず、耐熱性および耐摩耗性に優れている。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦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、摩擦材用バインダーとして、高温で酸化分解を起こしやすい熱硬化性樹脂を用いているにも拘わらず、高温・高負荷の摩擦においても耐熱性および耐摩耗性に優れた摩擦材およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車部品の軽量化・小型化の要求は、車両の燃費向上や原材料の高騰といったマクロ環境を受けて高まっており、ブレーキ部品においてはブレーキディスクの小径化に伴い摩擦材にかかる熱的、機械的負担が大きくなっている。以上の現状から、摩擦材の耐熱性、耐摩耗性を向上させることが求められている。
【０００３】
しかしながら、例えば特許文献１に記載されたように、フェノール樹脂をバインダーとする摩擦材組成物は、バインダーであるフェノール樹脂が６００℃付近で急激に酸化分解を起こし消失する為に、高温・高負荷の摩擦では急激に摩擦材の摩耗量が増大するという課題があり、解決が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２７５１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような事情のもとで、摩擦材用バインダーとして、高温で酸化分解を起こしやすい熱硬化性樹脂を用いているにも拘わらず、耐熱性および耐摩耗性に優れた摩擦材およびその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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明者等は鋭意研究を重ねた結果、高温で酸化分解を起こしやすいフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂をバインダーとして含む摩擦材用成形物を無機質セラミックスを含む溶液で処理した後、乾燥させることにより、あるいは、前記バインダーを含む摩擦材用材料粉末を無機質セラミックスを含む溶液で処理し、乾燥処理した摩擦材用材料粉末、又は前記バインダーを除く摩擦材用材料粉末を無機質セラミックスを含む溶液で処理し、乾燥処理後、これに該バインダーを混合して得られたバインダーを含む摩擦材用材料粉末を用いて、摩擦材用成形物を形成させることにより、耐熱性および耐摩耗性に優れた摩擦材が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。
【０００７】
すなわち、本発明は、
（１）バインダーとしての熱硬化性樹脂を含む摩擦材用成形物の少なくとも表面に無機質セラミックスを存在させたことを特徴とする摩擦材、
（２）無機質セラミックスが、摩擦材用成形物の内部には存在しない上記（１）項に記載の摩擦材、
（３）無機質セラミックスが、摩擦材用成形物の内部にも存在する上記（１）項に記載の摩擦材、
（４）摩擦材用成形物が、繊維状補強材、潤滑材、摩擦調整材およびフィラーを含む上記（１）〜（３）項のいずれか１項に記載の摩擦材、
（５）無機質セラミックスが、水酸化カリウム、炭酸ナトリウムおよびメタルシリコンと水との反応物を含む上記（１）〜（４）項のいずれか１項に記載の摩擦材、
（６）上記（１）、（２）、（４）、（５）項のいずれか１項に記載の摩擦材の製造方法であって、バインダーとしての熱硬化性樹脂を含む摩擦材用成形物を形成し、該成形物を無機質セラミックスを含む溶液で処理した後、乾燥させ、次いで所定の寸法に調整することを特徴とする摩擦材の製造方法、
（７）摩擦材用成形物の無機質セラミックスを含む溶液による処理を浸漬法、噴霧法または塗布法により行う上記（６）項に記載の方法、
（８）上記（１）、（３）、（４）、（５）項のいずれか１項に記載の摩擦材の製造方法であって、（ｉ）バインダーとしての熱硬化性樹脂を含む摩擦材用材料粉末を無機質セラミックスを含む溶液で処理し、乾燥処理した摩擦材用材料粉末、又は（ii）バインダーとしての熱硬化性樹脂を除く摩擦材用材料粉末を無機質セラミックスを含む溶液で処理し、乾燥処理後、これにバインダーとしての熱硬化性樹脂を混合して得られた摩擦材用材料粉末を用いて、摩擦材用成形物を形成し、次いで所定の寸法に調整することを特徴とする摩擦材の製造方法、
（９）摩擦材用材料粉末の無機質セラミックスを含む溶液による処理を、浸漬法または噴霧法により行う上記（８）項に記載の方法、
（１０）無機質セラミックスを含む溶液が、水酸化カリウム、炭酸ナトリウムおよびメタルシリコンと水との反応物を含む溶液である上記（６）〜（９）項のいずれか１項に記載の方法、および
（１１）無機質セラミックスを含む溶液が、さらにホウ砂、リン酸およびホウ酸を含む上記（６）〜（１０）項のいずれか１項に記載の方法、
を提供するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、バインダーとして、高温で酸化分解を起こしやすい熱硬化性樹脂を用いているにも拘わらず、耐熱性および耐摩耗性に優れた摩擦材およびその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形態】
【０００９】
まず、本発明の摩擦材について説明する。
［摩擦材］
本発明の摩擦材は、バインダーとしての熱硬化性樹脂を含む摩擦材用成形物の少なくとも表面に無機質セラミックスを存在させたことを特徴とするものであり、少なくとも表面に無機質セラミックスを存在させることにより、バインダーである熱硬化性樹脂の酸化分解が抑えられ、耐熱性および耐摩耗性に優れた摩擦材を得ることができる。
【００１０】
本発明の摩擦材の本体を構成する摩擦材用成形物は、バインダーとしての熱硬化性樹脂を含むものである。
【００１１】
バインダーとして用いられる熱硬化性樹脂としては、公知の熱硬化性樹脂の中から任意のものを適宜選択して用いることができるが、フェノール樹脂またはポリベンゾオキサジン樹脂を用いるのが特に好ましい。その理由は、これらの樹脂が特に高温で酸化分解を起こしにくいものであるからである。
【００１２】
フェノール樹脂としては、ノボラック型、レゾール型のいずれであってもよいが、レゾール型の場合、硬化触媒として酸触媒を必要とするため、機器の腐食等の観点から、ノボラック型が好ましい。
【００１３】
ノボラック型フェノール樹脂は、フェノール類とホルムアルデヒド類とを縮合反応させて得られるものである。
【００１４】
原料のフェノール類としては、フェノール、ｏ−、ｍ−又はｐ−クレゾール、キシレノール、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、α−ナフトール、β−ナフトール、ｐ−アミノフェノール、ｐ−フェニルフェノール等の１価フェノール類；カテコール、レゾルシノール、４，４’−ジヒドロキシジフェニルメタン（ビスフェノールＦ）、４，４’−イソプロピリデンジフェノールまたは２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン（ビスフェノールＡ）等の２価フェノール類；トリスフェノール化合物、テトラフェノール化合物等の３価以上の多価フェノール類等が挙げられるが、フェノール、クレゾール、レゾルシノールを用いるのが好ましい。
【００１５】
ホルムアルデヒド類としては、ホルマリン、パラホルムアルデヒド、トリオキサン等が挙げられるが、パラホルムアルデヒドを用いるのが好ましい。
【００１６】
ノボラック型フェノール樹脂の場合、硬化剤としては、通常ヘキサメチレンテトラミン（ヘキサミン）が用いられるが、後記するポリベンゾオキサジン樹脂を併用する場合には、ヘキサメチレンテトラミン等の硬化触媒を用いなくてもよい。
【００１７】
ポリベンゾオキサジン樹脂は、フェノール類と１級アミン類とホルムアルデヒド類とを縮合反応させて得られるものである。
【００１８】
原料のフェノール類としては、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−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、α−ナフトール、β−ナフトール、ｐ−アミノフェノール、ｐ−フェニルフェノール等の１価フェノール類；カテコール、レゾルシノール、４，４’−ジヒドロキシジフェニルメタン（ビスフェノールＦ）、４，４’−イソプロピリデンジフェノールまたは２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン（ビスフェノールＡ）等の２価フェノール類；トリスフェノール化合物、テトラフェノール化合物、フェノール樹脂等の３価以上の多価フェノール類等を挙げることができる。これらの中で、得られるポリベンゾオキサジン樹脂の性能の観点から、ビスフェノールＡ、ｐ−アミノフェノールを用いるのが好ましい。
【００１９】
他の原料である、１級アミン類としては、脂肪族アミンおよび芳香族アミンが挙げられるが、脂肪族アミンであると、得られるポリベンゾオキサジン樹脂は、耐熱性の劣るものとなるので、芳香族アミンが好ましい。芳香族アミンとしては、例えばアニリン、トルイジン、キシリジン、アニシジン等を挙げることができる。これらの中で、アニリンを用いるのが特に好ましい。
【００２０】
フェノール類としてｐ−アミノフェノールなどの１級アミノ基を含有するフェノール類を用いる場合には、これが１級アミン類を兼ねるので、１級アミン類を用いなくてもよい。
【００２１】
ホルムアルデヒド類としては、ホルマリン、パラホルムアルデヒド、トリオキサン等を挙げられるが、パラホルムアルデヒドを用いるのが特に好ましい。
【００２２】
なお、熱硬化性樹脂としては、上記フェノール樹脂およびポリベンゾオキサジン樹脂以外に、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられる。
【００２３】
本発明の摩擦材の本体を構成する摩擦材用成形物は、繊維状補強材、潤滑材、摩擦調整材およびフィラーを含み、これらがバインダーである上記熱硬化性樹脂で一体化されて摩擦材用成形物を形成している。
【００２４】
繊維状補強材としては、有機繊維および無機繊維のいずれも用いることができる。有機繊維としては、高強度の芳香族ポリアミド繊維（アラミド繊維；デュポン社製、商品名「ケブラー」等）、耐炎化アクリル繊維、ポリイミド繊維、ポリアクリレート繊維、ポリエステル繊維等を挙げることができる。一方、無機繊維としては、チタン酸カリウム繊維、バサルト繊維、炭化珪素繊維、ガラス繊維、炭素繊維、ワラストナイト等の他、アルミナシリカ系繊維等のセラミック繊維、ステンレス繊維、銅繊維、真鍮繊維または黄銅繊維、ニッケル繊維、鉄繊維等の金属繊維等を挙げることができる。これらの繊維状物質は１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２５】
潤滑材としては、特に制限はなく、従来摩擦材に潤滑材として使用されている公知のものの中から、任意のものを適宜選択することができる。この潤滑材の具体例としては、黒鉛、フッ化黒鉛、カーボンブラックや、硫化スズ、二硫化タングステン等の金属硫化物、さらにはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、窒化硼素等を挙げることができ、これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２６】
摩擦調整材としては、特に制限はなく、従来摩擦材に摩擦調整材として使用されている公知のものの中から、任意のものを適宜選択することができる。この摩擦調整材の具体例としては、アルミナ、シリカ、マグネシア、ジルコニア、酸化鉄等の金属酸化物；ケイ酸ジルコニウム；炭化ケイ素；銅、黄銅、亜鉛、鉄等の金属粉末類やチタン酸塩粉末等の無機摩擦調整材、ＮＢＲ、ＳＢＲ、タイヤトレッド等のゴムダストや、カシューダスト等有機ダスト等の有機摩擦調整材を挙げることができる。これらは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２７】
フィラーとしては、粘土鉱物を含有させることができる。この粘土鉱物としては、例えばカオリン、タルク、スメクタイト、バーミキュライト、雲母等が挙げられる。また、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化カルシウム等を含有させることができる。
【００２８】
本発明の摩擦材の本体を構成する摩擦材用成形物には、下記の２つの態様、すなわち、（１）無機質セラミックスが、摩擦材用成形物の内部には存在せず、表面のみに存在する摩擦材用成形物（以下、「摩擦材用成形物Ｉ」と称することがある。）、及び（２）無機質セラミックスが、摩擦材用成形物の表面に存在すると共に、内部にも存在する摩擦材用成形物（以下、「摩擦材用成形物II」と称することがある。）がある。
【００２９】
（摩擦材用成形物Ｉ）
本発明の摩擦材における摩擦材用成形物Ｉは、無機質セラミックスが、該成形物の内部には存在せず、表面のみに存在する成形物であって、上記繊維状補強材、潤滑材、摩擦調整材、フィラーおよびバインダーをミキサーで混合後、得られた摩擦材用材料粉末を金型等に充填し、通常常温にて１０〜５０ＭＰａ程度の圧力で予備成形し、次いで温度１４０〜１８０℃、好ましくは１４５〜１６５℃、圧力１０〜５０ＭＰａ程度の条件で５〜３０分間程度圧縮成形したのち、この成形物の表面に、無機質セラミックスを存在させる（無機質セラミックスの被覆層を設ける）ことにより、作製することができる。この被覆層を設ける方法については、後述する摩擦材の製造方法の説明において詳述する。
【００３０】
前記無機質セラミックスとしては、摩擦材に耐熱性および耐摩耗性を付与するものであればいかなる無機質セラミックスを用いることができるが、特に水酸化カリウム、炭酸ナトリウムおよびメタルシリコンと水との反応物を含むものを用いるのが好ましい。
【００３１】
水酸化カリウム、炭酸ナトリウムおよびメタルシリコンと水との反応物は、例えば該反応物を水で希釈したアルカリ性溶液（Ａ）または該アルカリ性溶液（Ａ）にホウ砂、リン酸およびホウ酸を含む酸性溶液を加えた中性溶液（Ｂ）から水分を除去して得られるものである。
【００３２】
上記アルカリ性溶液（Ａ）は、特開平１０−３０６５２１号公報に記載されており、上記中性溶液（Ｂ）は特開２００２−１２１４２４号公報に記載されている。また上記アルカリ性溶液（Ａ）および中性溶液（Ｂ）は、（有）共栄工業所からセメスロスアルカリ性液およびセメスロス中性液として市販されており、これらをそのまま用いることができる。
【００３３】
（摩擦材用成形物II）
本発明における摩擦材用成形物IIは、無機質セラミックスが摩擦材用成形物の表面に存在すると共に、内部にも存在する成形物であって、バインダーとしての熱硬化性樹脂を含む摩擦材用材料粉末を無機質セラミックスを含む溶液で処理し、乾燥処理した摩擦材用材料粉末、又はバインダーとしての熱硬化性樹脂を除く摩擦材用材料粉末を無機質セラミックスを含む溶液で処理し、乾燥処理後、これに前記のバインダーとしての熱硬化性樹脂を混合して得られた摩擦材用材料粉末を、前述した摩擦材用成形物Ｉの場合と同様な条件で成形することにより、作製することができる。
なお、無機質セラミックスについては、前述したとおりであり、また無機質セラミックスを含む溶液による処理については、後述の摩擦材の製造方法において詳述する。
【００３４】
本発明の摩擦材は、摩擦材用成形物の少なくとも表面に無機質セラミックスを存在させることにより、配合材料の中においては、高温で酸化分解を起こしやすいフェノール樹脂やポリベンゾオキサジン樹脂などの熱硬化性樹脂をバインダーとして用いているにも拘わらず、得られる摩擦材が耐熱性および耐摩耗性に優れている。
【００３５】
次に、本発明の摩擦材の製造方法について説明する。
［摩擦材の製造方法］
本発明の摩擦材の製造方法には、製造方法Ｉ及び製造方法IIの２つの態様がある。
【００３６】
（製造方法Ｉ）
本発明の摩擦材の製造方法Ｉは、バインダーとしての熱硬化性樹脂を含む摩擦材用成形物を無機質セラミックスを含む溶液で処理した後、乾燥させて摩擦材用成形物Ｉを作製し、次いで所定の寸法に調整することを特徴とする。
【００３７】
前記摩擦材用成形物Ｉは、無機質セラミックスが内部に存在せず、表面のみに存在する成形物であり、得られた摩擦材は高温で酸化分解を起こしやすい熱硬化性樹脂をバインダーとして用いているにも拘わらず、耐熱性および耐摩耗性に優れているという利点を有する。
【００３８】
本発明の摩擦材の製造方法Ｉにおいて用いられる前記摩擦材用成形物としては、上記したとおり、バインダーである熱硬化性樹脂とともに繊維状補強材、潤滑材、摩擦調整材およびフィラーを含むものであるが、これらは、本発明の摩擦材の項で詳述したので、ここでの記載は省略する。
【００３９】
無機質セラミックスを含む溶液としては、水酸化カリウム、炭酸ナトリウムおよびメタルシリコンと水との反応物を含む溶液を用いるのが好ましい。この溶液は上記のアルカリ性溶液（Ａ）に相当し、アルカリ性であるが、この溶液にホウ砂、リン酸およびホウ酸を加えることにより中性液（上記の中性溶液（Ｂ）に相当）とし、これを用いることもできる。他の材料との反応を考慮すると、中性溶液が好ましい。
【００４０】
また、摩擦材への濡れ性を良くするために、アルコール系やケトン系の溶媒を上記のアルカリ性溶液や中性溶液に混ぜてもよい。
【００４１】
摩擦材用成形物の無機質セラミックスを含む溶液による処理は、浸漬法、噴霧法または塗布法により行うことができる。
【００４２】
浸漬法は、摩擦材用成形物を無機質セラミックスを含む溶液に浸漬することにより行われる。無機質セラミックスを含む溶液の温度は、１０℃〜４０℃が好ましく、２０℃〜３０℃がより好ましい。浸漬時間は、１０分〜３時間が好ましく、３０分〜１時間がより好ましい。
【００４３】
噴霧法は、摩擦材用成形物に無機質セラミックスを含む溶液をスプレーなどにより噴霧することにより行われる。
【００４４】
塗布法は、摩擦材用成形物に無機質セラミックスを含む溶液をブラシ、ハケなどにより塗布することにより行われる。
【００４５】
無機質セラミックスを含む溶液による処理後に行う乾燥は、無機質セラミックスを含む溶液から水分等の溶媒が蒸発して、摩擦材用成形物の表面に無機質セラミックスが存在する状態になるまで行われ、この乾燥は、加熱処理、風乾等により行うことができる。
【００４６】
加熱処理は、温度２００℃〜３００℃で行うのが好ましく、２４０℃〜２６０℃で行うのがより好ましい。加熱時間は、３０分〜５時間が好ましく、１時間〜３時間がより好ましい。
【００４７】
（製造方法II）
本発明の製造方法IIは、（ｉ）バインダーとしての熱硬化性樹脂を含む摩擦材用材料粉末を無機質セラミックスを含む溶液で処理し、乾燥処理した摩擦材用材料粉末、又は（ii）バインダーとしての熱硬化性樹脂を除く摩擦材用材料粉末を無機質セラミックスを含む溶液で処理し、乾燥処理後、これに前記のバインダーとしての熱硬化性樹脂を混合して得られた摩擦材用材料粉末を用いて、摩擦材用成形物IIを形成し、次いで所定の寸法に調整することを特徴とする。
【００４８】
前記摩擦材用成形物IIは、無機質セラミックスがその表面に存在すると共に、内部にも存在しており、得られた摩擦材は高温で酸化分解を起こしやすい熱硬化性樹脂をバインダーとして用いているにも拘わらず、耐熱性および耐摩耗性に優れているという利点を有する。
【００４９】
本発明の製造方法IIにおいては、無機質セラミックスを含む溶液で処理してなる摩擦材用材料粉末は、（ｉ）バインダーとしての熱硬化性樹脂を含む摩擦材用材料粉末を無機質セラミックスを含む溶液で処理し、乾燥処理してなる粉末であってもよいし、あるいは（ii）バインダーとしての熱硬化性樹脂を除く摩擦材用材料粉末を無機質セラミックスを含む溶液で処理し、乾燥処理後、これに前記のバインダーとしての熱硬化性樹脂を混合して得られた粉末であってもよい。
【００５０】
前記摩擦材用粉末は、バインダーである熱硬化性樹脂とともに繊維状補強材、潤滑材、摩擦調整材およびフィラーを含むものであるが、これらは、本発明の摩擦材の項で詳述したので、ここでの記載は省略する。
また、無機質セラミックスを含む溶液については、前述した摩擦材の製造方法Ｉにおいて説明したとおりである。
【００５１】
摩擦材用材料粉末の無機質セラミックスを含む溶液による処理は、浸漬法または噴霧法により行うことができる。
【００５２】
浸漬法は、摩擦材用材料粉末を無機質セラミックスを含む溶液に浸漬することにより行われる。無機質セラミックスを含む溶液の温度は、１０℃〜４０℃が好ましく、２０℃〜３０℃がより好ましい。浸漬時間は、１０分〜３時間が好ましく、３０分〜１時間がより好ましい。
【００５３】
噴霧法は、摩擦材用材料粉末に無機質セラミックスを含む溶液をスプレーなどにより噴霧することにより行われる。
【００５４】
無機質セラミックスを含む溶液による処理後に行う乾燥は、無機質セラミックスを含む溶液から水分等の溶媒が蒸発して、摩擦材用材料粉末粒子の表面に無機質セラミックスが存在する状態になるまで行われ、この乾燥は、加熱処理、風乾等により行うことができる。
【実施例】
【００５５】
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら限定されるものではない。
【００５６】
実施例１
（ｉ）４つ口フラスコ中に、ポリベンゾオキサジン樹脂用原料であるｐ−アミノフェノール３００ｇおよびパラホルムアルデヒド１７６ｇを加え、さらに溶媒であるテトラヒドロフラン９００ｇを加えて還流下で１２時間反応させ、反応溶液を得た。該反応溶液を、真空オーブン中１００℃で１０時間減圧乾燥後、粉砕しポリベンゾオキサジン樹脂Ａを得た。
（ｉｉ）上記（ｉ）で得られたポリベンゾオキサジン樹脂Ａをバインダーとして用い、後掲の表２に示す配合物をミキサーで混合後、混合物を予備成形型に投入し、常温、３０ＭＰａで圧縮して予備成形を行い、予備成形体を得た。次いで、該予備成形体と予め接着剤を塗布したプレッシャプレートとを熱成形型にセットし、加熱圧縮成形（１８０℃、５０ＭＰａ、３００秒）を行い、摩擦材用成形物を作製した。
（ｉｉｉ）上記（ｉｉ）で得られた摩擦材用成形物を、セメスロス中性液（（有）共栄工業所製）１０００ｍｌに常温で１時間浸漬した後、オーブン中で２５０℃で３時間の熱処理を行い、摩擦材（６５ｍｍ×５０ｍｍ×１０ｍｍ）を作製した。
【００５７】
比較例１
実施例１の（ｉ）、（ｉｉ）の工程を実施して摩擦材用成形物を得た後、（ｉｉｉ）の工程において、セメスロス中性液に浸漬する工程を行わずに、直ちにオーブン中で２５０℃で３時間の熱処理を行い、摩擦材を作製した。
【００５８】
実施例２
（ｉ）ヘキサミンを含有するフェノール樹脂（カシュー（株）製Ｒ１５５）からなるフェノール樹脂Ｂをバインダーとして用い、後掲の表２に示す配合物をミキサーで混合後、混合物を予備成形型に投入し、常温、３０ＭＰａで圧縮して予備成形を行い、予備成形体を得た。次いで、該予備成形体と予め接着剤を塗布したプレッシャプレートとを熱成形型にセットし、加熱圧縮成形（１５０℃、５０ＭＰａ、３００秒）を行い、摩擦材用成形物を作製した。
（ｉｉ）上記（ｉ）で得られた摩擦材用成形物を、セメスロス中性液（（有）共栄工業所製）１０００ｍｌに常温で１時間浸漬した後、オーブン中で２５０℃で３時間の熱処理を行い摩擦材（６５ｍｍ×５０ｍｍ×１０ｍｍ）を作製した。
【００５９】
比較例２
実施例２の（ｉ）の工程を実施して摩擦材用成形物を得た後、（ｉｉ）の工程において、セメスロス中性液に浸漬する工程を行わずに、直ちにオーブン中で２５０℃で３時間の熱処理を行い摩擦材を作製した。
【００６０】
前記の実施例１、２及び比較例１、２で得られた各摩擦材の高温摩擦試験を、下記のように実施し、平均摩擦係数および摩耗量を測定した。結果を表２に示す。
【００６１】
<高温摩擦試験>
各摩擦材からテストピースを切り出し、スケールテスタ摩擦試験機（曙エンジニアリング（株）製、機種名［慣性型１／１０スケールテスタ］）を用いて表１の条件で摩擦試験を行い、高温摩擦試験での平均摩擦係数と摩擦材摩耗量を測定した。
【００６２】
【表１】
【００６３】
【表２】
【００６４】
表２より、次のことが明らかになった。
（１）実施例１で得られた摩擦材は、表面に無機質セラミックスが存在することにより、比較例１で得られた摩擦材に比べ、高負荷摩擦試験において摩耗量が減少していることが分かる。
（２）実施例２で得られた摩擦材も、表面に無機質セラミックスが存在することにより、比較例２で得られた摩擦材に比べ、高負荷摩擦試験において摩耗量が減少していることが分かる。
【００６５】
実施例３
表３に示す組成の摩擦材原材料を１０Ｌのアイリッヒミキサー（日本アイリッヒ社製、機種名「ＲＶ０２Ｅ」）中に投入し、パン回転数５００ｒｐｍ、攪拌回転数２０００ｒｐｍで攪拌しながら、セメスロス中性液（（有）共栄工業所製）５００ｇをミキサー内にスプレーして５分間攪拌を行った。
得られた攪拌物を予備成形型に投入し、常温、３０ＭＰａで圧縮して予備成形を行い、予備成形体を得た。次いで、該予備成形体と予め接着剤を塗布したプレッシャプレートとを熱成形型にセットし、加熱圧縮成形（１５０℃、５０ＭＰａ、３００秒）を行い、摩擦材（６５ｍｍ×５０ｍｍ×１０ｍｍ）を作製した。
【００６６】
実施例４
表３に示す組成の原材料からフェノール樹脂（カシュー（株）製Ｒ１５５、ヘキサミン含有）を除いたものを、ビーカー中で２Ｌのセメスロス中性液（前出）に浸漬したのちろ取し、オーブン中で１１０℃にて２４時間乾燥処理した。この乾燥物と前記フェノール樹脂を、１０Ｌアイリッヒミキサー（前出）で、パン回転数５００ｒｐｍ、攪拌翼回転数２０００ｒｐｍで５分間攪拌を行った。
得られた攪拌物を予備成形型に投入し、常温、３０ＭＰａで圧縮して予備成形を行い、予備成形体を得た。次いで、該予備成形体と予め接着剤を塗布したプレッシャプレートとを熱成形型にセットし、加熱圧縮成形（１５０℃、５０ＭＰａ、３００秒）を行い、摩擦材（６５ｍｍ×５０ｍｍ×１０ｍｍ）を作製した。
【００６７】
比較例３
表３に示す組成の原材料を、１０Ｌアイリッヒミキサー（前出）でパン回転数５００ｒｐｍ、攪拌翼回転数２０００ｒｐｍにて５分間攪拌を行った。
得られた攪拌物を予備成形型に投入し、常温、３０ＭＰａで圧縮して予備成形を行い、予備成形体を得た。次いで、該予備成形体と予め接着剤を塗布したプレッシャプレートとを熱成形型にセットし、加熱圧縮成形（１５０℃、５０ＭＰａ、３００秒）を行い、摩擦材（６５ｍｍ×５０ｍｍ×１０ｍｍ）を作製した。
【００６８】
前記の実施例３、４及び比較例３で得られた各摩擦材のフェード試験を、下記のように実施すると共に、前述で示した高温摩擦試験を実施した。その結果を表４に示す。
【００６９】
<フェード試験>
各摩擦材からテストピースを切り出し、スケールテスタ摩擦試験機（曙エンジニアリング（株）製、機種名［慣性型１／１０スケールテスタ］）を用いて、ＪＡＳＯ−Ｃ４０６−８２に準拠して試験を行い、第１フェードの最小摩擦係数と、試験後の摩擦材摩耗量を測定した。
【００７０】
【表３】
【００７１】
【表４】
【００７２】
表４より、次のことが明らかになった。
摩擦材フェード試験において、実施例３及び４は最低摩擦係数の上昇と、摩擦材摩耗量の減少が見られ、また、高温摩擦試験においても、実施例３及び４は、平均摩擦係数が上昇し、摩擦材摩耗量が低下しており、セメスロスの添加による高温摩擦性能の向上が確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明の摩擦材は、バインダーとして、高温で酸化分解されやすい熱硬化性樹脂を用いているにも拘わらず、耐熱性および耐摩耗性に優れている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バインダーとしての熱硬化性樹脂を含む摩擦材用成形物の少なくとも表面に無機質セラミックスを存在させたことを特徴とする摩擦材。
【請求項２】
無機質セラミックスが、摩擦材用成形物の内部には存在しない請求項１に記載の摩擦材。
【請求項３】
無機質セラミックスが、摩擦材用成形物の内部にも存在する請求項１に記載の摩擦材。
【請求項４】
摩擦材用成形物が、繊維状補強材、潤滑材、摩擦調整材およびフィラーを含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の摩擦材。
【請求項５】
無機質セラミックスが、水酸化カリウム、炭酸ナトリウムおよびメタルシリコンと水との反応物を含む請求項１〜４のいずれか１項に記載の摩擦材。
【請求項６】
請求項１、２、４、５のいずれか１項に記載の摩擦材の製造方法であって、バインダーとしての熱硬化性樹脂を含む摩擦材用成形物を形成し、該成形物を無機質セラミックスを含む溶液で処理した後、乾燥させ、次いで所定の寸法に調整することを特徴とする摩擦材の製造方法。
【請求項７】
摩擦材用成形物の無機質セラミックスを含む溶液による処理を浸漬法、噴霧法または塗布法により行う請求項６に記載の方法。
【請求項８】
請求項１、３、４、５のいずれか１項に記載の摩擦材の製造方法であって、（ｉ）バインダーとしての熱硬化性樹脂を含む摩擦材用材料粉末を無機質セラミックスを含む溶液で処理し、乾燥処理した摩擦材用材料粉末、又は（ii）バインダーとしての熱硬化性樹脂を除く摩擦材用材料粉末を無機質セラミックスを含む溶液で処理し、乾燥処理後、これにバインダーとしての熱硬化性樹脂を混合して得られた摩擦材用材料粉末を用いて、摩擦材用成形物を形成し、次いで所定の寸法に調整することを特徴とする摩擦材の製造方法。
【請求項９】
摩擦材用材料粉末の無機質セラミックスを含む溶液による処理を、浸漬法または噴霧法により行う請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
無機質セラミックスを含む溶液が、水酸化カリウム、炭酸ナトリウムおよびメタルシリコンと水との反応物を含む溶液である請求項６〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
無機質セラミックスを含む溶液が、さらにホウ砂、リン酸およびホウ酸を含む請求項６〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１】
バインダーとしての熱硬化性樹脂を含む摩擦材用成形物の少なくとも表面に無機質セラミックスを存在させたことを特徴とする摩擦材。
【請求項２】
無機質セラミックスが、摩擦材用成形物の内部には存在しない請求項１に記載の摩擦材。
【請求項３】
無機質セラミックスが、摩擦材用成形物の内部にも存在する請求項１に記載の摩擦材。
【請求項４】
摩擦材用成形物が、繊維状補強材、潤滑材、摩擦調整材およびフィラーを含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の摩擦材。
【請求項５】
無機質セラミックスが、水酸化カリウム、炭酸ナトリウムおよびメタルシリコンと水との反応物を含む請求項１〜４のいずれか１項に記載の摩擦材。
【請求項６】
請求項１、２、４、５のいずれか１項に記載の摩擦材の製造方法であって、バインダーとしての熱硬化性樹脂を含む摩擦材用成形物を形成し、該成形物を無機質セラミックスを含む溶液で処理した後、乾燥させ、次いで所定の寸法に調整することを特徴とする摩擦材の製造方法。
【請求項７】
摩擦材用成形物の無機質セラミックスを含む溶液による処理を浸漬法、噴霧法または塗布法により行う請求項６に記載の方法。
【請求項８】
請求項１、３、４、５のいずれか１項に記載の摩擦材の製造方法であって、（ｉ）バインダーとしての熱硬化性樹脂を含む摩擦材用材料粉末を無機質セラミックスを含む溶液で処理し、乾燥処理した摩擦材用材料粉末、又は（ii）バインダーとしての熱硬化性樹脂を除く摩擦材用材料粉末を無機質セラミックスを含む溶液で処理し、乾燥処理後、これにバインダーとしての熱硬化性樹脂を混合して得られた摩擦材用材料粉末を用いて、摩擦材用成形物を形成し、次いで所定の寸法に調整することを特徴とする摩擦材の製造方法。
【請求項９】
摩擦材用材料粉末の無機質セラミックスを含む溶液による処理を、浸漬法または噴霧法により行う請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
無機質セラミックスを含む溶液が、水酸化カリウム、炭酸ナトリウムおよびメタルシリコンと水との反応物を含む溶液である請求項６〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
無機質セラミックスを含む溶液が、さらにホウ砂、リン酸およびホウ酸を含む請求項６〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【公開番号】特開２０１０−１６８５５０（Ｐ２０１０−１６８５５０Ａ）
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８０６２９（Ｐ２００９−２８０６２９）
【出願日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【出願人】（００００００５１６）曙ブレーキ工業株式会社 (621)
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【出願人】（００００００５１６）曙ブレーキ工業株式会社 (621)
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