JP2002181096A

JP2002181096A - 制動部材及びその製造方法

Info

Publication number: JP2002181096A
Application number: JP2000377481A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Kusaka; 聡日下
Original assignee: Akebono Research and Development Centre Ltd
Current assignee: Akebono Research and Development Centre Ltd
Priority date: 2000-12-12
Filing date: 2000-12-12
Publication date: 2002-06-26

Abstract

(57)【要約】【課題】プレッシャープレート予熱による摩擦材品質
の安定化、熱プレス時間の短縮及び歩留まり向上による
製造コストの低減が行える摩擦パッド及びその製造方法
を提供する。【解決手段】プレッシャープレートに摩擦材を接着し
てなる摩擦パッドにおいて、一部架橋型ノボラックフェ
ノール樹脂を接着剤として使用した摩擦パッド。接着剤
が塗布されたプレッシャープレートを予熱した後、その
接着剤の上に摩擦材の予備成形体を載せて熱成形する摩
擦パッドの製造方法において、プレッシャープレートに
一部架橋型ノボラックフェノール樹脂を接着剤として塗
布し、熱成形に近い温度に予熱した後、熱成形を行う摩
擦パッドの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属製保持部材に
摩擦材を接着してなる制動部材に関するものであり、特
に産業機械、鉄道車両、荷物車両、乗用車などに用いら
れる制動部材に関するものであり、より具体的には前記
の用途に使用される摩擦パッド、ブレーキライニング等
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から耐久性に優れ、常時物理特性や
性能が安定した高品質の摩擦材を得るために熱成形工程
における温度管理を簡略化するためや、車両の高性能化
に対応するための多層構造を持つ制動部材の、煩雑とな
る製造工程を簡易にし、且つ、界面強度を維持するため
に、プレッシャープレート（金属製保持部材、「裏金」
や「裏板」とも呼ばれている）を予熱する方法が幾つか
提案されている。

【０００３】例えば、特開平６−２２９４３３号公報
（以後、「先行技術１」という）には、摩擦パッドを加
熱成形する前に、プレッシャープレートを予備加熱し、
そのプレッシャープレートと、摩擦材とを加熱成形装置
に配置し、加圧・加熱をして、摩擦パッドを得る技術が
開示されている。また、特開平１１−９３３９５号公報
（以後、「先行技術２」という）には、所定の形状に成
形し、脱脂処理及びプライマー処理してなるプレッシャ
ープレートと、摩擦材原料を予備成形してなる予備成形
体とを、熱成形により一体に固着する摩擦パットの製造
方法であって、前記熱成形の前に、前記プレッシャープ
レートを略熱成形温度に予熱した状態にて前記熱成形を
行うことを特徴とする摩擦パッドの製造方法が開示され
ている。

【０００４】さらに、特開平８−１４５０９７号公報
（以後、先行技術３という）には、プレッシャープレー
トと接する材料に造粒体を用い、予備成形工程でプレッ
シャープレートと造粒体を一体化したのち、熱成形工程
において、プレッシャープレートと接しない材料を合体
させることで、造粒体の隙間に材料が入り込むことによ
り、界面強度をプレッシャープレートとの密着強度と同
等にすることができる技術が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
先行技術にはそれぞれ下記のような問題点がある。すな
わち、先行技術１においては、摩擦材とプレッシャープ
レートとの固着を強固にし、制動に伴う摩擦パッドの熱
膨張・熱収縮による圧縮力・引張り力及び制動時の曲げ
モーメントに対する、摩擦材のプレッシャープレート側
の強度を上げ、剪断強度を上げるためには、プレッシャ
ープレートと接する上型の表面温度を１８０℃にする必
要があるのに、プレッシャープレートの予熱温度を８０
〜１３０℃にすることが望まれる。何故ならば、８０℃
以下では予熱効果が少なくなり、一方、１３０℃を越え
て高温にすると塗布した接着剤が短時間で硬化して摩擦
パッドに十分な剪断強度が得られなくなり、熱成形工程
における温度管理が複雑となるとともに、性能の安定し
た高品質の摩擦パッドが得にくくなるという問題点があ
った。

【０００６】また、先行技術２においては、季節毎に熱
成形条件を変更して摩擦パッドを製造することに伴う、
煩雑な温度管理が不要となるとともに、プレッシャープ
レートに接着剤を塗布することが不要となる。しかしな
がら、熱成形工程では、先ず、熱プレス機内に１５０〜
２００℃に予備加熱されたプレッシャープレートを高温
を維持した状態でセットし、その上に予備成形体を載せ
る。この熱成形温度（１５０〜２００℃）で所定の圧力
下で所定時間保持して予備成形体の熱硬化とともに、プ
レッシャープレートと予備成形体とを接着剤を用いずに
一体に固着させる。その結果、熱成形に際してプレッシ
ャープレートが高温に予熱されているために極めて短時
間の内に熱成形が完了し、熱成形工程として大幅な時間
短縮を実現する。それゆえ、温度管理を簡略化できるも
のの、プレッシャープレートの予熱、熱成形温度とも１
５０〜２００℃の高温を必要とするため、省エネが要望
される現在の状況においては無視できない問題点を有す
るものである。

【０００７】さらに、先行技術３においては、摩擦パッ
ドを多層化する際に注意すべき点としては、摩擦面側の
層の性能と同時に、プレッシャープレートとの密着性及
び摩擦面側の層とプレッシャープレート側の層との層間
の接着性にも考慮する必要がある。そしてプレッシャー
プレートと造粒材料を一体化する成形条件は、造粒材料
中のバインダーの特性により左右され、バインダーは溶
融するが硬化反応が開始しない温度を選ぶことになる。
また造粒物が形状を大きく変更しない温度と加圧力を選
ぶのが好ましい。

【０００８】バインダーには、フェノール樹脂などの熱
硬化性樹脂が広く用いられるが、フェノール樹脂もしく
はその変性樹脂が一般的であり、溶融温度は９５℃近辺
にあり、また、使用される硬化剤であるヘキサメチレン
テトラミンによる硬化反応は１４０℃以上で進行するこ
とが多く、この例では９５℃以上、１４０℃以下にセッ
トすべきであり、加圧によりこの温度は低温側にシフト
するから、９０℃〜１３０℃が妥当な条件となる。しか
しながら、多層構造を持つ摩擦パッドの層間の界面強度
をプレッシャープレートとの密着強度と同等にするため
に、熱成形の成形温度を１６０℃（１５５〜１７０℃）
にセットする必要があるため、温度管理が煩雑になると
いう問題点があった。

【０００９】上記の従来の技術におけるプレッシャープ
レートの予熱と接着剤に関する問題の要点は下記のよう
になる。摩擦パッドにおいては、摩擦材部分とプレッシ
ャープレート部分の熱容量がほぼ同等である。このた
め、摩擦パッドの熱成形において、予熱されていない室
温のプレッシャープレートを用いると、季節・環境によ
り摩擦材の昇温曲線が大きく異なるという事態が起き
る。すなわち、周囲の環境の状態によって摩擦パッドの
品質にばらつきが起こる。そこで、摩擦パッドの製造に
おいて、熱成形の工程でプレッシャープレートを事前に
予熱する手段を採ることにより、熱成形時の昇温曲線が
環境変化に左右されず一定となり、品質が安定化するば
かりでなく熱プレス時間の短縮も可能となる。この場
合、熱プレス時間の短縮を考慮すると、予熱温度はでき
るだけ熱プレス温度（１４０〜１６０℃）に近いことが
望ましい。

【００１０】ところで、この予熱手段を採る場合、従来
のプレッシャープレート用接着剤は融点約９０℃であ
り、これ以上の温度で予熱すると溶融が始まってしま
う。さらに硬化剤であるヘキサメチレンテトラミンの分
解温度以上では接着剤の硬化反応が開始してしまい好ま
しくないという問題が出てくる。本発明は、このような
従来の課題に鑑みてなされたものであり、プレッシャー
プレート予熱による摩擦材品質の安定化、熱プレス時間
の短縮、及び保留まり向上による製造コストの低減が行
えるブレーキパッド及びその製造方法を提供することを
目的とする。

【００１１】

【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した。（１）金属製保持部材に摩擦材を接着してなる制動部材
において、一部架橋型ノボラックフェノール樹脂を接着
剤として使用したことを特徴とする制動部材。（２）接着剤が塗布された金属製保持部材を予熱した
後、その接着剤の上に摩擦材の予備成形体を載せて熱成
形する金属製保持部材の製造方法において、金属製保持
部材に一部架橋型ノボラック形フェノール樹脂を接着剤
として塗布し、熱成形温度に近い温度に予熱した後、熱
成形を行うことを特徴とする制動部材の製造方法。

【００１２】本発明のポイントは、常圧での樹脂フロー
が起こらない一部架橋型ノボラック型フェノール樹脂を
用いることにより、樹脂の溶融による取扱い性の問題を
起こすことなく、金属製保持部材を熱プレス温度付近ま
で予熱することが可能となる点である。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の摩擦材の製造方法を、図
面を参照して詳細に説明する。以下、摩擦材としてディ
スクブレーキの摩擦パッド１を例示して各工程について
説明する。ここで、図１は、プライマー５を塗布された
プレッシャープレート２に接着剤３を介して摩擦材４が
プレス成形により一体化された摩擦パッド１の断面図で
ある。プレッシャープレート２の加工は、板金プレス、
脱脂処理、プライマー処理及びプレッシャープレート予
熱の各工程を主工程とする。板金プレス工程では、予め
選定したプレッシャープレート素材をプレス加工等によ
り、所定形状のプレッシャープレート２に成形加工す
る。脱脂工程では、プレス加工に際してプレッシャープ
レート２に付着した油脂等を洗浄剤を用いて除去する。
プライマー処理工程では、脱脂処理したプレッシャープ
レート２の表面全体に樹脂系プライマーをスプレー塗布
し、乾燥し、１８０〜２００℃で約１時間加熱し、プラ
イマーを硬化させてプライマー層を形成する。前記のプ
ライマー５には、一般的なプライマーを用いることがで
き、例えばビニル／フェノール系樹脂（ビニル系エラス
トマーとしてポリビニルアセタール、ポリビニルホルマ
ール、ポリビニルブチラール、共重合ポリアミド）、ニ
トリルゴム／フェノール系樹脂、シラン系（γ−アミノ
プロピルトリエトキシシランなど）、ウレタン系プライ
マーなどが挙げられる。

【００１４】次いで接着剤予熱工程を行う。本発明にお
いては、プライマー処理工程を経たプレッシャープレー
ト２を、後述された熱成形ラインに移行する前に予熱す
ることを特徴とする。このプレッシャープレート予熱工
程では、プライマー層上に常圧での樹脂フローが起こら
ない一部架橋型ノボラックフェノール樹脂を塗布し、７
０℃の加熱炉中で乾燥し、接着剤層３が形成されたプレ
ッシャープレート２を、略熱成形温度（１４０〜１６０
℃）直下の１３０〜１５０℃で３０分〜１時間予熱する
ことが行われる。予熱方法は特に制限されるものではな
いが、例えば高（低）周波オープン内に接着剤層３を形
成したプレッシャープレート２を投入する方法や、熱板
の上に載せる方法、電磁誘導加熱法等を採用することが
できる。本発明の一部架橋型接着剤を用いる製造方法に
よれば、従来の低分子量接着剤の場合のような予熱時の
接着剤の溶融による流れが生じなくなり、熱プレス時の
高圧下で初めてフローが起こり、硬化反応（接着）が開
始するので、１３０〜１５０℃でのプレッシャープレー
トの予熱が可能となる。予熱されたプレッシャープレー
トは、その高温を維持した状態で速やかに熱成形工程に
移行される。

【００１５】一方、摩擦材４の予備成形は、原材料の計
量、配合、攪拌及び予備成形を主工程とする。これらの
各工程は、従来の摩擦材の製造技術に従うことができ
る。例えば、耐熱性有機繊維や無機繊維、金属繊維等の
補強繊維と、無機充填材、摩擦調整材、固体潤滑材及び
熱硬化樹脂バインダ等の粉末原料とを、所定の割合で配
合し、攪拌により十分に均質化して出発原料を調製す
る。上記において、補強繊維としては、例えば芳香族ポ
リアミド繊維、耐炎化アクリル繊維等の有機繊維や銅繊
維、スチール繊維等の金属繊維、チタン酸カリウム繊維
やＡｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系セラミック繊維等の無機繊維
が挙げられる。無機充填材としては、例えば硫酸バリウ
ムや炭酸カルシウム等の無機粒子、バーミキュライトや
マイカ等の鱗片状無機物等が挙げられる。熱硬化性樹脂
結合材としては、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、ポリイミド樹脂
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
化クロム等の無機摩擦調整材、合成ゴムやカシュー樹脂
等の有機摩擦調整材を、固体潤滑材としては、例えば黒
鉛や二硫化モリブデン等を挙げることができる。摩擦材
の組成としては、種々の組成割合を採ることができる。
すなわち、これらは、製品に要求される摩擦特性、例え
ば、摩擦係数、耐摩耗性、振動特性、鳴き特性等に応じ
て、単独でまたは２種以上を組み合わせて配合すればよ
い。

【００１６】次いで、この出発原料を、成形金型に投入
し、常温で、面圧１０〜１００ＭＰａ程度の圧力にて成
形して、例えば図１に示すような摩擦材４の予備成形体
４ａを作製する。上記の如く処理されたプレッシャープ
レート２及び摩擦材の予備成形体４ａは、次いで熱成形
工程に移行される。熱成形工程では、先ず、熱プレス機
内に予備加熱されたプレッシャープレート２を高温を維
持した状態でセットし、その上に予備成形体４ａを載せ
る。この熱成形温度（１４０〜１６０℃）で所定の圧力
（１０〜１００ＭＰａ）下で所定時間保持して予備成形
体４ａの熱硬化とともに、プレッシャープレート２と予
備成形体４ａとを接着剤３により一体に固着させる。本
発明によれば、熱成形に際してプレッシャープレート２
が予熱されているために、極めて短時間の内に熱成形が
完了し、熱成形工程として大幅な時間短縮を実現する。
その後、従来の方法に従って加熱工程でアフタキュア、
仕上げ工程で仕上げ処理が施されて、図１に示す摩擦パ
ッド１が完成する。なお、熱成形における成形圧力は、
１０〜１００ＭＰａの範囲が用いられるが、その圧力が
低いと、樹脂のフロー性が不十分であることから、接着
性に問題がある。また、圧力が高いと、接着面から樹脂
が流れ出して好ましくない。

【００１７】上記の摩擦パッド１の製造工程に使用する
プレッシャープレート２と摩擦材４の予備成形体４ａと
の結合に使用する接着剤３としては、フェノール類とホ
ルマリンの縮重合反応触媒が酸性物質の可溶可融性のノ
ボラック樹脂であって、常圧での樹脂フローが起こらな
い一部架橋型のものでなければならない。そして、スト
レート（未変性）ノボラックフェノール樹脂が好ましい
が、必ずしもこれに限定されなく、常圧での樹脂フロー
が起こらなく、熱プレス時の高圧下で初めてフローが起
こる一部架橋型のものであれば、ゴムなどの変性剤が
０．５〜２重量％添加された変性樹脂であってもよい。

【００１８】本発明で用いる一部架橋型のノボラック樹
脂が、一部架橋型のものであるかを評価する方法として
は、有機溶媒に該樹脂を入れ、十分に攪拌後、３０分放
置する。その際の該樹脂と有機溶媒との使用割合は、全
部溶けた時に１５ｍａｓｓ％となる割合とする。前記の
放置したものから不溶分を濾過し、不溶分の質量を測定
することにより、その架橋割合を測定する。架橋度が高
いほど不溶分の質量が大きくなる。その一部架橋型樹脂
における不溶分の量は、有機溶媒の種類によっても異な
るが、一部架橋型樹脂の溶媒不溶成分分率を挙げると次
のとおりである。有機溶媒がメタノールの場合、不溶分
（質量％）が１０〜７５％であり、アセトンの場合、不
溶分（質量％）が２０〜８５％である。

【００１９】さらに、使用に際しては、硬化剤としてヘ
キサメチレンテトラミンをあらかじめ１０重量％程度配
合し、これを有機溶媒に分散したものを用いることが好
ましいが、粉体やシート状物であってもよい。特に後者
は溶媒に溶解し難い接着剤に有効である。接着剤の塗布
は、スプレー塗布以外に粉体塗装方式やシート貼付け方
式としてもよい。また、硬化剤としてのヘキサメチレン
テトラミンは架橋剤として作用するものであり、その配
合量を変えることによりフェノール樹脂の架橋度を任意
に変更することができる。本発明で用いる接着剤を塗布
するに際しては、接着剤は「有機溶媒」に溶解して用い
られるが、それに用いられる有機溶媒としては、メタノ
ール、エタノール、アセトン等が好ましい。混合溶媒を
使用する場合には、メタノール・アセトン・トルエン
（１：１：１）などの適当な混合比で良好に分散する溶
媒であれば、その種類は、特に指定しない。実際には、
完全に溶ける溶媒がないので、理想的な溶媒はない。

【００２０】

【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。

【００２１】実施例１あらかじめヘキサメチレンテトラミンで一部架橋したス
トレート（未変性）ノボラックフェノール樹脂を、有機
溶媒に分散した。（架橋の度合いは定量的に測定困難で
あるが、フロー性、溶媒への溶解性で、ある程度評価が
可能である）。従来と全く同様の脱脂、洗浄、プライマ
ー処理されたプレッシャープレートにスプレーで均一に
接着剤を塗布した。接着剤塗布後のプレッシャープレー
トを７０℃の加熱炉に入れ乾燥させた。プレッシャープ
レートを加熱炉により所定温度で予熱した。上記した従
来通りの工程により、現行の配合による摩擦パッドを作
製した。このようにして作製した摩擦パッドの取扱い性
と接着性の評価結果を第１表に示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】比較例１接着剤として、重量平均分子量３，０００〜１２，００
０の直鎖状ストレートノボラックフェノール樹脂に、あ
らかじめ１０重量％程度の硬化剤（ヘキサメチレンテト
ラミン）を配合したものを溶剤に分散したフェノール樹
脂接着剤を用いた以外は実施例と同様の手順を繰返し
た。このようにして作製した摩擦パッドの取扱い性と接
着性の評価結果も第１表に示す。

【００２４】取扱い性は、樹脂の溶融によるべたつきの
有無で判断した。 ○：べたつきなし ×：べたつきあり接着性は、常温接着剪断試験、塩水噴霧による錆試験で
評価した。 ○：全面母材破壊 △：部分的に接着層破壊 ×：接着層破壊一部架橋型接着剤は、１４０℃のプレッシャープレート
高温予熱時にも十分な接着性が得られた。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、常圧での樹脂フローが
起こらない一部架橋型ノボラックフェノール樹脂を用い
ることにより、熱成形温度（１４０℃〜１６０℃）とほ
ぼ同じ１４０℃程度のプレッシャープレート予熱が安定
的に実施可能となる。その結果、熱プレス時の高圧下で
初めてフローが起こり、硬化反応（接着）が開始するた
め、摩擦パッド品質の安定化、熱プレス時間の短縮、及
び歩留り向上による製造コストの低減が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る摩擦パッドの断面図である。

【符号の説明】

１摩擦パッド２プレッシャープレート３接着剤４摩擦材４ａ予備成形体５プライマー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属製保持部材に摩擦材を接着してなる
制動部材において、一部架橋型ノボラックフェノール樹
脂を接着剤として使用したことを特徴とする制動部材。
【請求項２】接着剤が塗布された金属製保持部材を予
熱した後、その接着剤の上に摩擦材の予備成形体を載せ
て熱成形する金属製保持部材の製造方法において、金属
製保持部材に一部架橋型ノボラック形フェノール樹脂を
接着剤として塗布し、熱成形温度に近い温度に予熱した
後、熱成形を行うことを特徴とする制動部材の製造方
法。