JP2002181097A - 制動部材及びその製造方法 - Google Patents

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、重量平均分子量３３，００
０以上の超高分子量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ブレーキパッドの製造
方法において、プレッシャープレートに重量平均分子量
３３，０００以上の超高分子量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、ブレーキシュー等に関
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、従来「裏
金」あるいは「裏板」と呼ばれている）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と称する）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と称する）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ドの製造方
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。さらに、特開平８−１４５０９７号公報（以後、
先行技術３と称する）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
面強度を裏板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。

【０００４】

【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傍
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。

【０００５】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
される現在の情況においては無視できない問題点を有す
るものである。

【０００６】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。

【０００７】バインダーには、フェノール樹脂の他、種
々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、その溶融温度は
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。

【０００８】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ってくる。すなわち、
周囲の環境の状態によって摩擦材の品質にばらつきが起
こることになる。そこで、プレッシャープレートを予熱
する工程を採用した場合には、予熱により熱成形工程に
おける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。

【０００９】この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（１４０−１５０℃）
に近いことが望ましい。従来用いられてきたプレッシャ
ープレート用接着剤は、融点が約９０℃のものであり、
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。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摩擦パッド及びその製造
方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記の手段に
より上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、重量平均分子量３３，０００以上の超高分子
量ノボラックフェノール樹脂を接着剤として用いたこと
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
形する制動部材の製造方法において、金属製保持部材に
重量平均分子量３３，０００以上の超高分子量ノボラッ
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。

【００１１】本発明の要点は、融点が従来のフェノール
樹脂に比べ高く、融点を若干上回っても溶融粘度がきわ
めて高い、直鎖状超高分子量型ノボラックフェノール樹
脂（架橋なし）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。

【００１２】

【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、制動部材としてデ
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５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５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。

【００１３】本発明においては、プライマー処理工程及
び接着剤塗布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への接着剤塗布工
程では、プレッシャープレートのプライマー層上に直鎖
状超高分子量ストレートノボラックフェノール樹脂を塗
布し、７０℃の加熱炉中で乾燥する。さらに予熱工程で
は接着剤層３が形成されたプレッシャープレート２を、
１３０〜１５０℃で３０分〜１時間加熱することが行わ
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。
本発明の高分子量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、歩留まり向上により製
造コストが低減できる。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。

【００１４】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、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Ａｌ₂
Ｏ₃ −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、炭酸
カルシウムの無機粒子、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。

【００１５】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
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。

【００１６】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
ボラック型樹脂であって、重量平均分子量が３３，００
０以上の超高分子量のものでなければならない。そし
て、直鎖状のストレート（未変性）ノボラック型フェノ
ール樹脂が好ましいが、必ずしもこれに限定されなく、
直鎖状で超高分子量であれば、アルキルフェノール等の
フェノール誘導体や、アルキルベンゼン、カシューオイ
ル等の変性剤が０．５〜２重量％添加された変性樹脂で
あってもよい。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。

【００１７】

【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。

【００１８】実施例 重量平均分子量３３，０００以上の直鎖状ノボラックフ
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）を配合した直鎖状超高分子量
ストレートノボラック型フェノール樹脂を、有機溶媒に
分散して、接着剤を作製した。この際、重量平均分子量
（ポリスチレン換算の平均分子量をＧＰＣにより測定し
た）の大きさが異なった４種の直鎖状ノボラックフェノ
ール樹脂を用意して各種の接着剤を作製した。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て、それ
ぞれの試料を作製した。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。

【００１９】

【表１】

【００２０】比較例 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を、実
施例と同様の硬化剤配合割合で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。

【００２１】（評価方法）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、熱履歴（３００℃、１
ｈ）後の接着性試験、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 ×：全面接着層破壊 （試験結果）本発明による超高分子量型接着剤は、１４
０℃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。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、接着剤に融点が高い超
高分子量ノボラックフェノール樹脂を用いることによ
り、プレッシャープレートの予熱の際に接着剤が流れる
現象が起こらないので、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、摩擦材品質の
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 (2)

【特許請求の範囲】
1. 【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、重量平均分子量３３，０００以上の
   超高分子量ノボラックフェノール樹脂を接着剤として用
   いたことを特徴とする制動部材。
2. 【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
   て熱成形する制動部材の製造方法において、金属製保持
   部材に重量平均分子量３３，０００以上の超高分子量ノ
   ボラックフェノール樹脂を接着剤として塗布し、熱成形
   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。