JP2000153145A - 噴霧攪拌造粒による立毛状基材粒子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 任意の材料、成分を所定の位置に配置するた
めの基材となる粒子を開発すること。基材粒子自身が成
形プロセスにおけるハンドリングに耐えうる強度を持つ
基材粒子を開発すること。粒子が立毛状により、成形体
強度が向上するものを得ること。 【解決手段】 粉体粒子と繊維とを含む材料を造粒する
方法において、粉体粒子と繊維とを含む材料を攪拌しな
がらそれにアルコールミストを噴霧することにより立毛
状となった基材粒子を形成させることを特徴とする立毛
状基材粒子の製造方法。繊維を所定時間攪拌する、
前記の攪拌された繊維に粉体粒子を投入し、攪拌しなが
らアルコールミストを噴霧することにより立毛状基材粒
子を形成させる、のステップよりなる立毛状基材粒子の
製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、立毛状基材粒子の
製造方法に関し、特に部材中で成分濃度が変化してい
る、いわゆる成分傾斜機能をもつ「傾斜材」となるも
の、また、ブレーキ用摩擦材、建築用壁材、電子部品用
材料などの広い技術分野において使用することができる
立毛状基材粒子を攪拌造粒により得る製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、ブレーキ用摩擦材の製造プロセス
においては、摩擦材の原料を一括投入して混合する一括
混合処理法によっては、その混合物内に成分を均一に存
在するように分散させることが困難であり、その混合物
内における各成分の存在状態を希望する状態にあるよう
に任意に制御することは困難である。また、繊維あるい
はバルクの粉体（例えば炭酸カルシウム、硫酸バリウム
のような充填材）中に保持されにくい材料、例えば黒
鉛、ゴムなどは、均一に混合しても他の材料とのなじみ
が悪いために、混合処理後の操作により混合状態から離
脱して偏在するようになりやすい。また、アラミド繊維
は現在のところ構造物の補強材として用いられている
が、アラミド繊維は解繊性が悪く、単純に攪拌処理した
だけでは、原料繊維塊を混合物中に均一な状態まで分散
させることは非常に困難であり、攪拌物内に微細な固ま
りとして残留する場合がある。更に、アラミド繊維に対
する各原料の付着性や親和性の違いから、混合物内で各
成分がそれぞれが均一に分散した状態を得ることは難し
く、均質な攪拌物、安定した品質の製品を得ることは困
難である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記した問
題点から下記の点を課題とするものである。 任意の材料、成分を所定の位置に配置するための基
材となる粒子（以下「基材粒子」という）を開発するこ
と。 任意に成分の分布を制御し得る成分傾斜機能摩擦材
へ応用できる基材となる粒子を開発すること。 基材粒子自身が成形プロセスにおけるハンドリング
に耐えうる強度を持つ基材粒子を開発すること。 粒子自身は機械的強度は低く、圧縮成形時に容易に
変形し、かつ成形体内には粒子自身の界面が残存しない
ものを得ること。 粒子が立毛状（粒子表面より繊維が突出した状態）
により、成形体強度が向上するものを得ること。

【０００４】さらに、これらの課題を具体的にいうと、
本発明は、配合して用いる材料を粒子として他の配合材
料と混合した際に、その混合した他の配合材料と良く混
和している状態を維持することができるものであって、
その混合物から離脱したり、或いはその中で偏在する状
態とならない性状を持つ粒子を得ることを目的とするも
のである。本発明は、粒子自体が相互に機械的などに結
合力が働き得るような作用を有する形態を有する粒子を
得ることを目的とするものである。また、本発明は、そ
のような粒子を用いて機械的強度の高い熱成形体を得る
ことを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記の手段に
より前記の課題を解決することができた。 （１）粉体粒子と繊維とを含む材料を造粒する方法にお
いて、粉体粒子と繊維とを含む材料を攪拌しながらそれ
にアルコールミストを空気流により噴霧することにより
立毛状となった基材粒子を形成させることを特徴とする
立毛状基材粒子の製造方法。 （２）次のステップよりなる立毛状基材粒子の製造方
法。 繊維を所定時間攪拌する。 前記の攪拌された繊維に粉体粒子を投入し、攪拌し
ながらアルコールミストを噴霧することにより立毛状基
材粒子を形成させる。 （３）前記（１）の製造方法により得られた立毛状基材
粒子を用いて成形することにより得られた成形体。 （４）前記（１）の製造方法により得られた立毛状基材
粒子を含む摩擦材組成物を用いて熱成形することを特徴
とする摩擦材の製造方法。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明において、立毛状基材粒子
の製造に用いる繊維は、各種の材質からなるものを使用
することができ、有機繊維、無機質繊維、金属繊維を挙
げることができるが、そこで得られる立毛状基材粒子の
実用性からいうと、有機繊維が最も好ましく、有機繊維
のなかでも、強度の大きい合成繊維が好ましく、例えば
アラミド繊維を挙げることができる。繊維の長さ及び太
さについては、その粒子から立毛状に繊維が出ている形
態のものを得るという点から、長さはあまり短いもので
はその粒子から繊維が出ている状態が得られないし、ま
たあまり長いと繊維同士が絡まってしまい粒子となら
ず、塊となってしまうので、０．１〜１０ｍｍ程度が好
ましい。繊維の太さは、繊維の強度とも関連するが、５
〜２００μｍ程度が好ましい。それによって、得られる
立毛状基材粒子から出ている繊維の長さは、用いた繊維
の長さと得られる粒子の粒径によって変わってくる。こ
の出ている繊維の長さによって、この立毛状基材粒子を
用いて得られる成形体などの性質が変わる。

【０００７】立毛状基材粒子の製造に用いる繊維以外の
材料については、その立毛状基材粒子の用途に従って種
々の物質を用いることができる。有機物粉末、無機質粉
末と共に粒子を形成するための結合材を使用するのが普
通である。例えば摩擦材を製造するための立毛状基材粒
子を得る場合には、繊維基材、、摩擦調整材、黒鉛など
の潤滑材、結合材のフェノール樹脂などが用いられる。
また、建築用壁材のような場合には、前記材料の主な物
質は無機質粉末であり、石材の粉砕物やシリカ、炭酸カ
ルシウムなどの粉末の他に結合材が用いられる。

【０００８】摩擦材の場合には、無機充填材としては、
例えば銅やアルミニウム、亜鉛等の金属粒子、バームキ
ュライトやマイカ等の鱗片状無機物、硫酸バリウムや炭
酸カルシウム等の粒子が挙げられ、有機充填材として
は、例えば合成ゴムやカシュー樹脂等が挙げられる。熱
硬化性樹脂バインダとしては、例えばフェノール樹脂
（ストレートフェノール樹脂、ゴム等による各種変性フ
ェノール樹脂を含む）、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、
シアン酸エステル樹脂等を挙げることができる。また、
摩擦調整材としては、例えばアルミナやシリカ、マグネ
シア、ジルコニア、酸化クロム、石英等の金属酸化物等
を、固体潤滑剤としては、例えばグラファイトや二硫化
モリブデン等を挙げることができる。

【０００９】本発明の製造方法における特徴である、材
料の攪拌造粒に際して、原料にアルコールミストをスプ
レーする技術は、前記の材料の粉末を攪拌しているとき
に、アルコールミストを噴霧するものであるが、その前
記の材料の粉末量に対して一定の量のアルコールをミス
トとして噴霧することが好ましい。その量の割合は、例
えば材料の粉末量１００部（重量）に対して１５〜３０
部である。使用するアルコールの種類としては低級アル
コールが好ましく、安全性からいってもエチルアルコー
ルが最も好ましい。アルコールミストの噴霧に際して
は、空気流にアルコールをスプレーし、そのアルコール
ミストを攪拌中の材料の粉末に吹きつけることが好まし
いが、その他の形態を取ることもできる。材料粉末の攪
拌は、現在まで行った実験によれば、攪拌機の底に平行
に配置した２枚の攪拌羽根を回動させるタイプの攪拌機
で行った場合に、最も好ましい形態の立毛状基材粒子を
得ることができるようである。さらに、その際攪拌羽根
の回転により生じる空気流により材料粉末が舞い上がる
ように操作すると、好ましい形態の立毛状基材粒子を得
ることができる。これには攪拌機の容器の底面と攪拌羽
根との間隔も関係しているようである。しかし、他の形
式の攪拌機でも造粒に適したものであれば同様の成果が
得られる。

【００１０】立毛状基材粒子の製造をより具体的に説明
すると、例えば次に示す操作の順序で立毛状基材粒子の
製造を行うことができる。 攪拌装置内にアラミド繊維を投入し、攪拌する。例
えば６００ｒｐｍの回転速度で、１分間攪拌する。 所定量のその他の原料を計量し、攪拌装置内に投入
する。 各成分の投入後、所定の回転速度（例えば６００ｒ
ｐｍ）で、所定時間（５分間）攪拌し、原料を乾式にて
混合処理する。 次に、スプレーノズルよりアルコールミストを噴霧
しながら攪拌操作を行う。アルコールを噴霧するときの
吐き出し空気流量は１０〜１００リットル／分とする。
アルコール供給量は、０．１〜１０ｍｌ／秒の範囲とす
る。このの工程で立毛状基材粒子が得られる。

【００１１】前記の工程におけるアルコール供給量が
１０ｍｌ／秒より多くなると、得られる粒子の径が大き
くなり、また０．１ｍｌ／秒より少なくなると、得られ
る粒子の径が小さくなる。前記のアルコールを噴霧しな
がらの処理時間は３０秒〜５分間程度とするが、その処
理時間が短いと得られる粒子が柔らかくなり、また処理
時間が長いと得られる粒子が硬くなる。その処理におけ
る攪拌羽根の回転速度も粒子の成形性に大きく影響し、
通常５〜６０ｒｐｍの範囲で行われるが、回転速度が早
いと、粒径が小さくて硬い粒子が得られ、また回転速度
が遅いと、粒径が大きくて柔らかい粒子が得られる。 の工程で得た立毛状基材粒子は、これをそのまま
熱成形工程に送って熱成形することにより、強度の大き
い熱成形体を得ることができる。 の熱成形体は、さらに所定の時間加熱処理を行
い、研磨等の処理後、完成品とする。従来の材料粒子は
一旦予備成形しないと、熱成形工程の型に入れて熱成形
するとき、粒子相互の結合力が弱いために製品が崩れや
すかったが、立毛状基材粒子は粒子から多数の繊維が粒
子表面に出ていて、熱成形の際にこの多数の繊維が相互
に絡み合い熱により相互溶着するためか、製品の強度が
大きく、崩れるようなことはない。

【００１２】製造装置として、例えば図１に示す混合機
１を使用することが好ましい。図１は縦断面図であり、
説明図として示されている。この混合機１は、ボウル状
の容器２の内部にはその底面に沿って２枚の攪拌羽根３
が設けられ、この攪拌羽根３は回転軸を介して容器２の
底の下方に設ける回転する電動モーター９により回転さ
れるようになっている。この際材料粉体が攪拌羽根３の
回転により生じる空気流により舞い上がるようにするこ
とが好ましい。また、混合機１にはアルコールミストを
噴霧するためのスプレーノズル４が容器２の蓋１０を通
して内部に開口するように設置されている。蓋１０には
空気抜きのための空気孔１１が設けられている。なお、
そのスプレーノズル４の設置位置は、水平面については
容器２の中心を通る線Ｌに対して角度ａ°を有し、また
垂直面については容器２の縦断面図での容器２の上面Ｐ
に対して角度ｂ°を有するようにするのが好ましいとさ
れる。

【００１３】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定される
ものではない。

【００１４】実施例１ −摩擦材用粒子の製造例− （摩擦材の組成）ここでは、摩擦材の組成として次の配
合例とした。 充填材 ２６１ｇ （８７ｗｔ％） 炭酸カルシウム １７０ｇ 硫酸バリウム ８０ｇ アルミナ １１ｇ 繊維 アラミド繊維（ケプラー） １５ｇ （ ５ｗｔ％） 樹脂 フェノール樹脂 ２４ｇ （ ８ｗｔ％）

【００１５】（製造装置）製造装置として、図１に示す
攪拌機１を使用した。図１は縦断面図である。この混合
機１は、ボウル状の容器２の底面上に回転する攪拌羽根
３が設けられている。この攪拌羽根３はその回転軸を介
して容器２の底の下方に設けた電動モーター９により回
転されるようになっている。また、攪拌機１にはアルコ
ールミストを噴霧するためのスプレーノズル４が容器２
の蓋１０を通して内部に開口するように設置されてお
り、そのスプレーノズル４の設置位置は、水平面につい
ては垂直に示されている。

【００１６】（製造工程）次に示す操作の順序で製造を
行った。 予備攪拌 前記混合機内にアラミド繊維を投入し、６００ｒｐｍで
６０秒攪拌する。 本攪拌 所定量のその他の原料の炭酸カルシウム、硫酸バリウ
ム、アルミナ及びフェノール樹脂を計量し、攪拌装置内
に投入する。各成分の投入後、回転速度７２０ｒｐｍ
で、３００秒（５分間）、原料を乾式にて混合処理す
る。 噴霧攪拌造粒 次に、攪拌操作を行いながら、途中でスプレーノズルよ
りアルコールミストを噴霧しながら造粒を行う。攪拌時
の回転数は３０ｒｐｍである。アルコールを噴霧すると
きの吐き出し空気流量は約４０リットル／分とし、アル
コール供給量は７０ｇで、９０秒の間に供給されて、ア
ルコールミストを噴霧する。この際、空気流量は攪拌機
内で投入原料が舞い上がる程度とするのがよい。このア
ルコールミストの噴霧により立毛状基材粒子の造粒物が
得られた。

【００１７】実施例２ −立毛状基材粒子の成形− （成形）実施例１の造粒により得られた造粒物（立毛状
基材粒子）を使用形態に合わせて投入したアルコールを
１０〜９０ｗｔ％程度乾燥させてから、熱間プレスに供
する。熱間プレスによりディスクブレーキ用摩擦材を得
た。この造粒物の乾燥が進行するほど硬く、空隙の大き
な造粒物が得られるが、その造粒物から得られる成形体
の強度が低下するため、目的に合わせて造粒物の乾燥度
を適宜調整する。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、次のような効果が得ら
れる。 本発明の方法で得られた立毛状基材粒子は、成形の
ために充填された際に自由流動性が全くないため、所定
の位置のまま成形されることができるので、その分布と
配置を制御した製品を得ることができる。 本発明の方法では任意の成分をその粒子内に封入す
るように造粒することができる。 この立毛状基材粒子を用いて成形する際には、その
粒子に脱落しやすい例えば黒鉛粒子、ゴムダスト等の他
の粒子を混合して用いても、他の粒子が移動しがたいた
めに、均一な成形体を得ることができる。 立毛状基材粒子を用いる場合、その表面上のアラミ
ド繊維が粒子間で絡み合うために、得られる成形体の強
度が向上する。

【００１９】 立毛状基材粒子の硬さを製造条件によ
り制御できるため、複雑な形状の成形体を製造する場合
にも対応できる。 より高機能、高品質の摩擦材成形体を製造すること
が可能である。 造粒に際してアルコールミストを噴霧することによ
り、立毛状基材粒子を容易に得ることができる。 この立毛状基材粒子は、成形に用いると、例えば摩
擦材の製造の場合、従来の予備成形、熱成形の２段階を
行うことなく、熱成形のみの１段階で製造を行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の立毛状基材粒子の製造に用いる混合機
の縦断面図を示す。

【符号の説明】

１ 攪拌機 ２ 容器 ３ 攪拌羽根 ４ スプレーノズル ５ 材料 ６ 空気 ７ アルコール ８ スプレー ９ 電動モーター １０ 蓋 １１ 空気孔

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粉体粒子と繊維とを含む材料を造粒する
   方法において、粉体粒子と繊維とを含む材料を攪拌しな
   がらそれにアルコールミストを噴霧することにより立毛
   状となった基材粒子を形成させることを特徴とする立毛
   状基材粒子の製造方法。
2. 【請求項２】 次のステップよりなる立毛状基材粒子の
   製造方法。 繊維を所定時間攪拌する。 前記の攪拌された繊維に粉体粒子を投入し、攪拌し
   ながらアルコールミストを噴霧することにより立毛状基
   材粒子を形成させる。
3. 【請求項３】 請求項１の製造方法により得られた立毛
   状基材粒子を用いて成形することにより得られた成形
   体。
4. 【請求項４】 請求項１の製造方法により得られた立毛
   状基材粒子を含む摩擦材組成物を用いて熱成形すること
   を特徴とする摩擦材の製造方法。