JP2003025356A - 熱成形用金型及び摩擦材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガス抜き用除荷工程を省いて所要時間を短縮
することができ、しかも一度に二つの摩擦材を製造する
ことができて、摩擦材の品質及び生産性を同時に向上さ
せることのできる熱成形用金型及び摩擦材の製造方法を
得る。 【解決手段】 中型２５は摩擦材２個分の摩擦材生地を
上下に重ねた状態で収容可能に寸法が設定されると共
に、収容した摩擦材２個分の摩擦材生地２２の境界付近
の周壁にガス抜き手段として適宜数のガス抜き用の孔２
５ｂを装備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両等に搭載され
るディスクブレーキ装置のブレーキパッドなどのブレー
キ用の摩擦材の製造工程で使用される熱成形用金型及び
摩擦材の製造方法に係り、製造する摩擦材の品質及び生
産性を向上させることのできる熱成形用金型及び摩擦材
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ブレーキ用の摩擦材は、通常、粉粒状の
各種の摩擦材原料を所定の比率で混合する配合・撹拌工
程と、その摩擦材原料を予備成形用金型に投入して常温
にて圧縮成形して所定形状の予備成形体を得る予備成形
工程と、予備成形体を熱成形用金型に投入して所定の圧
力，温度による熱成形処理を施して所定の摩擦材形状に
成形した熱成形体を得る熱成形工程と、熱成形体に対し
て後熱処理や研磨処理等を適宜実施することで所望形状
の摩擦材として完成させる後処理工程とを順に実施する
ことで製造されている。

【０００３】摩擦材の構成成分は、繊維材、結合材、各
種添加材等である。繊維材としては、一般に、金属繊維
や、無機繊維又は有機繊維等からなる各種の繊維材が使
用される。また、結合材としては、フェノール樹脂等の
熱硬化性樹脂粉末が使用される。各種添加材としては、
例えば、摩擦調整材や、潤滑材や、機械的強度アップ等
のための充填材等があり、摩擦調整材としてはセラミッ
クスやカシューダスト、ゴムダスト等が、潤滑材として
は黒鉛や二硫化モリブデンが、そして充填材としては炭
酸カルシウムや硫酸バリウム等が使用されている。この
ような摩擦材の原料は、摩擦材として要求される物理的
性能等に応じて配合比が調整されることになる。

【０００４】高品質の摩擦材を安定して生産するために
は、先ず、前述した配合・撹拌工程で、各種構成成分が
配合比に応じて均一に分散した良好な混合状態を得るこ
とが大前提となるが、前述した熱成形工程におけるガス
抜き処理も重要な要素となる。

【０００５】熱成形工程では、予備成形体を熱成形用金
型に投入して、例えば、金型温度を１５０℃前後に加熱
昇温させた状態で、金型内の予備成形体に５００ｋｇ／
cm²前後の成形荷重をかけて成形を行う。この加熱した
状況下での成形時には、例えば、摩擦材原料中に結合材
として配合されたフェノール樹脂と硬化剤との化学反応
や、一部の配合成分が含有している揮発性物質の気化、
あるいは配合成分の分解や摩擦材原料中の水分の蒸発等
によって、金型内の予備成形体からガスが発生する。こ
の予備成形体から発生するガスは、適時取り除かない
と、発生したガスが成形体内に残留した状態で加圧成形
が進み、製造された摩擦材において、製品内残留ガスに
よる成型品の局部的な硬さ低下や、亀裂の発生、局部的
な膨れの発生といった欠陥を招く。

【０００６】図２は、熱成形工程を実施する熱成形用金
型の従来例を示したものである。この熱成形用金型１
は、予備成形工程で形成した予備成形体である摩擦材生
地３を装填する生地収容部５ａが上下方向に貫通形成さ
れた略筒状の中型５と、この中型５の下に重ねられて中
型５に装填された摩擦材生地３の裏面に接合されるプレ
ッシャープレート４を押える下型を兼ねた下部ヒータ１
１と、中型５の上方に昇降可能に装備されると共に降下
時に生地収容部５ａに嵌入して摩擦材生地３を加圧する
生地押圧用凸部９ａを有した上型９と、この上型９を所
定温度に加熱する上部ヒータ１３とを備えた構成であ
る。

【０００７】上部ヒータ１３及び下部ヒータ１１は、板
状の構造材内にシーズヒータなどを埋め込んだ構成であ
る。以上の熱成形用金型１は、例えば、中型５内の予備
成形体を上下のヒータ１１，１３によって１５０℃前後
に加熱昇温させた状態で、上型９を降下させて金型内の
予備成形体に５００ｋｇ／cm² 前後の成形荷重をかけて
成形を行う。

【０００８】このような熱成形時に、中型５内の摩擦材
生地３は、上下の表面部から中央部へと加熱が進み、加
熱に伴って硬化反応が進行する。従って、摩擦材生地３
は表面部が先に硬化するため、硬化時に発生する反応ガ
スは内部に閉じこめられがちになってしまう。そこで、
前述した熱成形用金型１を使用する熱成形方法として、
規定の温度及び成形荷重で予備成形体を成形する加圧成
形工程と、予備成形体の発生するガスの除去のため成形
荷重を解放するガス抜き用除荷工程とを交互に適宜回数
繰り返して実施することで、成形体内へのガスの残留を
防止する対策が一般に実施されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述したガ
ス抜き用除荷工程でのガス抜きは、例えば、熱成形用金
型を開いて、金型内に発生したガスを自然対流等で金型
外に放出するもので、十分なガス抜きを行うにはガス抜
き用除荷工程に十分な時間をかけることが必要になると
同時に、加圧成形工程が頻繁に中断されることになり、
熱成形工程における所要時間の増大により生産性の低下
を招くという問題があった。また、一つの熱成形用金型
で、一度に一つの摩擦材しか成形できないという点も、
生産性の向上を困難にする問題となっていた。

【００１０】本発明は、上述した問題点に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、熱成形時に摩擦材生地が発
生するガスの残留を防止して摩擦材の品質を向上させる
ことができ、しかも、一度に二つの摩擦材を製造でき
て、生産性を向上させることのできる熱成形用金型及び
摩擦材の製造方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る熱成形用金型は、生地収容部が貫通形
成された中型と、前記生地収容部に装填された摩擦材生
地の下面を押える下型と、前記生地収容部に装填された
摩擦材生地の上面を押える上型と、前記上型及び下型を
所定温度に加熱するヒータとを備え、加熱環境下で上型
と下型とで加圧して、前記中型の生地収容部に装填した
摩擦材生地を所定形状の摩擦材に成形する熱成形用金型
であって、前記中型は、前記生地収容部が摩擦材２個分
の摩擦材生地を重ねた状態で収容可能に設定されると共
に、少なくとも重ね状態に収容した摩擦材２個分の摩擦
材生地の境界付近の周壁にガス抜き手段を装備したこと
を特徴とする。

【００１２】そして、生地収容部は摩擦材２個分の摩擦
材生地を収容して一度に二つの摩擦材を製造する構成な
ので、摩擦材の生産性を大幅に向上させるができる。ま
た、重ね状態に収容した摩擦材２個分の摩擦材生地の境
界付近の周壁にガス抜き手段が装備されているので、徐
々に摩擦材生地の中心（境界）付近に集まるガスは，境
界付近のガス抜き手段を介して速やかに外部に排出され
る。

【００１３】また、本発明に係る請求項２記載の熱成形
用金型は、上記した請求項１記載の熱成形用金型におい
て、前記上型及び下型のそれぞれに、前記生地収容部に
嵌入して摩擦材生地を加圧する生地押圧用凸部を備え、
且つ、それぞれの生地押圧用凸部が前記生地収容部に装
填された摩擦材生地に対して均等に加圧を行うことを特
徴とする。

【００１４】上型及び下型のそれぞれの生地押圧用凸部
が、生地収容部に装填された摩擦材生地に対して均等に
加圧を行うようにしているので、摩擦材の硬化が、上型
及び下型に接触したそれぞれの表面部から同時進行し、
その際発生する反応ガスは、上型及び下型間の中間位
置、即ち、摩擦材生地の境界付近に設けられて上型及び
下型に対し共通するガス抜き手段から排出できる。

【００１５】また、上記目的を達成するために、本発明
に係る摩擦材の製造方法は、生地収容部が上下方向に貫
通形成された中型内に、摩擦材２個分の摩擦材生地を上
下に重ねた状態で装填し、前記摩擦材生地を前記中型の
上下に配置された上型及び下型によって加熱しながら加
圧して所定形状に熱成形し、この熱成形によって形成し
た成型品を上下に２分割して、２個の摩擦材を得ること
を特徴とする。

【００１６】なお、好ましくは、本発明に係る摩擦材の
製造方法は、請求項１記載の熱成形用金型を使用して摩
擦材２個分の摩擦材生地を上下に重ねた状態で熱成形
し、熱成形時に加熱された摩擦材生地の発生するガス
を、中型のガス抜き手段から排出する構成とするとよ
い。

【００１７】このような摩擦材の製造方法では、上型及
び下型で加熱されながら加圧される中型内の摩擦材生地
は、上型及び下型に接触した表面部から内奥に向かって
徐々に硬化が進み、その際に発生する反応ガスは、上型
及び下型間の中間位置、即ち、中型内に収容された摩擦
材２個分の摩擦材生地の上下の中心位置付近に徐々に集
まる。しかし、この付近の中型の周壁にはガス抜き手段
が装備されているため、徐々に摩擦材生地の中心付近に
集まる反応ガスは、そのガス抜き手段を介して速やかに
外部に排出される。従って、従来技術として記載したよ
うに、特に成形荷重を解放するガス抜き用除荷工程を設
けなくとも、熱成形時に摩擦材生地が発生するガスの残
留を防止して、製造する摩擦材の品質を向上させること
ができる。そして、熱成形時に摩擦材生地が発生するガ
スを抜くために、成形荷重の付加を中断するガス抜き用
除荷工程を省いて、一気に所定寸法まで加圧成形するこ
とができるので、熱成形工程の所要時間を短縮すること
ができる。更に、一つの熱成形用金型で一度に二つの摩
擦材を製造することができるため、摩擦材の生産性を大
幅に向上させることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る熱成形用金型
及び摩擦材の製造方法の好適な実施の形態を図面に基づ
いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態
において、既に図２において説明した部材と同一の構成
については、図中に同一符号あるいは相当符号を付すこ
とにより説明を簡略化あるいは省略する。図１は、本発
明に係る熱成形用金型の一実施の形態を示したものであ
る。この一実施の形態の熱成形用金型の構成を説明した
後に、この熱成形用金型を用いた摩擦材の製造方法を説
明する。

【００１９】この一実施の形態の熱成形用金型２１は、
車両等に搭載されるディスクブレーキ装置のブレーキパ
ッドの製造工程での熱成形工程で使用される。

【００２０】この熱成形用金型２１は、具体的には、予
備成形工程で形成した予備成形体である摩擦材生地２２
を装填する生地収容部２５ａが上下方向に貫通形成され
た略筒状の中型２５と、この中型２５の下に配置されて
中型２５に装填された摩擦材生地２２の裏面に配される
第１のプレッシャープレート２３ｂを押える下型２７
と、中型２５の上に配置されて中型２５に装填された摩
擦材生地２２の裏面に配された第２のプレッシャープレ
ート２３ｃを押える上型２９と、下型２７を所定温度に
加熱する下部ヒータ３１と、上型２９を所定温度に加熱
する上部ヒータ３３とを備え、加熱環境下で中型２５内
の摩擦材生地２２を上型２９と下型２７とで加圧して、
摩擦材生地２２を所定の寸法形状の摩擦材に成形する。
なお、本実施の形態の場合、下部ヒータ３１及び上部ヒ
ータ３３は、板状の構造材内にシーズヒータなどを埋め
込んだものである。

【００２１】本実施の形態においては、製造すべき摩擦
材の２個分の摩擦材生地を上下に重ねた分量の摩擦材生
地２２の上下両面に、第１及び第２のプレッシャープレ
ート２３ｂ，２３ｃを配備した構造である。

【００２２】中型２５は、生地収容部２５ａが摩擦材２
個分の摩擦材生地を重ねた状態で収容可能に上下方向の
寸法が設定されると共に、少なくとも重ねた状態に収容
した摩擦材２個分の摩擦材生地の上下の中心（境界）付
近の周壁に、ガス抜き手段として適宜数のガス抜き用の
孔２５ｂを貫通装備した構成である。ガス抜き用の孔２
５ｂは、生地収容部２５ａの中心軸に対して放射状に、
装備されている。

【００２３】また、下型２７及び上型２９のそれぞれ
に、生地収容部２５ａに嵌入して摩擦材生地２２を加圧
する生地押圧用凸部２７ａ，２９ａを備えている。そし
て、これら下型２７及び上型２９は、それぞれが油圧シ
リンダ等によって昇降可能に支持されていて、それぞれ
の生地押圧用凸部２７ａ，２９ａが、生地収容部２５ａ
内ｉに装填された摩擦材２個分の摩擦材生地２２の上下
の中心位置に対して対照的に、矢印で示す成形荷重Ｆ
で、均等に加圧動作することが可能になっている。

【００２４】次に、本発明に係る摩擦材の製造方法を説
明する。摩擦材の製造方法では、中型２５の生地収容部
２５ａに、摩擦材２個分の摩擦材生地２２を装填し、そ
の摩擦材生地２２を上型２９及び下型２７によって加熱
しながら加圧して所定の寸法形状に熱成形する。なお、
熱成形時に加熱された摩擦材生地２２の発生するガス
は、中型２５の周壁に装備されているガス抜き用の孔２
５ｂから速やかに排出されるように、加圧の速度等を調
整する。そして、この熱成形によって形成された成型品
を上下に２分割して、２個の摩擦材を得る。

【００２５】以上に説明した一実施の形態の熱成形用金
型２１を使用して行う摩擦材の製造方法においては、上
型２９及び下型２７で加熱されながら加圧される中型２
５内の摩擦材生地２２は、上型２９及び下型２７に接触
した表面部から内奥に向かって徐々に硬化が進み、その
際に発生する反応ガスは、上型２９及び下型２７間の中
間位置、即ち、中型２５内に収容された摩擦材２個分の
摩擦材生地２２の境界付近に徐々に集まる。しかし、こ
の境界付近の中型２５の周壁にはガス抜き用の孔２５ｂ
が形成されているため、徐々に摩擦材生地の中心部に集
まる反応ガスは、そのガス抜き用の孔２５ｂを介して速
やかに外部に排出される。従って、特に従来技術でのよ
うに成形荷重を解放するガス抜き用除荷工程を設けなく
とも、熱成形時に摩擦材生地２２が発生するガスの残留
を防止して、製造する摩擦材の品質を向上させることが
できる。

【００２６】また、熱成形時に成形荷重の付加を中断す
るガス抜き用除荷工程を省くことができて一気に所定寸
法まで加圧成形することができるため、熱成形工程の所
要時間を短縮して、生産性を向上させることができる。

【００２７】更に、一つの熱成形用金型２１で一度に二
つの摩擦材を製造することができるため、摩擦材の生産
性を大幅に向上させることができる。

【００２８】なお、本発明の熱成形用金型は、前述した
一実施の形態に限定されるものでなく、構成部品の適宜
な変形，改良、材質の変更等が可能である。例えば、上
型及び下型の加圧時のストロークを一致させるための機
構として、公知の各種の移動制御機構を応用することが
でき、また、中型を上型及び下型の中間位置に位置決め
する機構も公知の各種の位置決め機構を応用することが
可能である。

【００２９】また、中型は、ガス抜き手段として、生地
収容部の上下の中心位置付近の周壁にガス抜き用の孔を
形成する構成としたが、例えば中型を多孔質のセラミッ
クス材料等によって形成することで、実質的に中型全域
にガス抜き用の孔を装備したと同等の構成とすることも
可能である。

【００３０】また、本発明の熱成形用金型の用途は、車
両用のブレーキ装置の摩擦材の熱成形に限らない。例え
ば、産業機械等で使用する各種ブレーキ装置における摩
擦材の熱成形にも応用可能である。

【００３１】

【発明の効果】以上に説明したように、請求項１及び請
求項２に記載した熱成形用金型を使用して、請求項３及
び請求項４に記載した摩擦材の製造方法を実施すると、
上型及び下型で加熱されながら加圧される中型内の摩擦
材生地は、上型及び下型に接触した表面部から内奥に向
かって徐々に硬化が進み、その際に発生する反応ガス
は、上型及び下型間の中間位置、即ち、中型内に収容さ
れた摩擦材２個分の摩擦材生地の境界付近に徐々に集ま
る。しかし、この境界付近の中型の周壁にはガス抜き手
段としてガス抜き用の孔が形成されているため、徐々に
摩擦材生地の上下の中心位置付近に集まる反応ガスは、
そのガス抜き用の孔を介して速やかに外部に排出され
る。従って、特に従来技術において成形荷重を解放する
ガス抜き用除荷工程を設けなくとも、熱成形時に発生す
るガスの残留を防止して、摩擦材の品質を向上させるこ
とができる。

【００３２】そして、ガスを抜くために成形荷重の付加
を中断するガス抜き用除荷工程を省くことができて一気
に所定寸法まで加圧成形することができるため、熱成形
工程の所要時間を短縮して、生産性を向上させることが
できる。更に、一つの熱成形用金型で一度に二つの摩擦
材を製造することができるため、摩擦材の生産性を大幅
に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る熱成形用金型の一実施の形態の縦
断面図である。

【図２】従来の熱成形用金型の縦断面図である。

【符号の説明】

２１ 熱成形用金型 ２２ 摩擦材生地（予備成形体） ２３ｂ，２３ｃ プレッシャープレート ２５ 中型 ２５ａ 生地収容部 ２５ｂ ガス抜き用の孔 ２７ 下型 ２７ａ 生地押圧用凸部 ２９ 上型 ２９ａ 生地押圧用凸部 ３１ 下部ヒータ（ヒータ） ３３ 上部ヒータ（ヒータ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J058 BA61 GA65 GA92 4F202 AA37 AB07 AC03 AE08 AG07 AH16 AM32 CA17 CB01 CL06 CN01 CP04 4F204 AA36 AA37 AD02 AD03 AD16 AH17 FA01 FF01 FN12 FN15 FQ15 FW21

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生地収容部が貫通形成された中型と、前
   記生地収容部に装填された摩擦材生地の下面を押える下
   型と、前記生地収容部に装填された摩擦材生地の上面を
   押える上型と、前記上型及び下型を所定温度に加熱する
   ヒータとを備え、加熱環境下で上型と下型とで加圧し
   て、前記中型の生地収容部に装填した摩擦材生地を所定
   形状の摩擦材に成形する熱成形用金型であって、 前記中型は、前記生地収容部が摩擦材２個分の摩擦材生
   地を重ねた状態で収容可能に設定されると共に、少なく
   とも重ね状態に収容した摩擦材２個分の摩擦材生地の境
   界付近の周壁にガス抜き手段を装備したことを特徴とす
   る熱成形用金型。
2. 【請求項２】 前記上型及び下型のそれぞれに、前記生
   地収容部に嵌入して摩擦材生地を加圧する生地押圧用凸
   部を備え、且つ、それぞれの生地押圧用凸部が前記生地
   収容部に装填された摩擦材生地に対して均等の加圧を行
   うことを特徴とする請求項１記載の熱成形用金型。
3. 【請求項３】 生地収容部が上下方向に貫通形成された
   中型内に、摩擦材２個分の摩擦材生地を上下に重ねた状
   態で装填し、前記摩擦材生地を前記中型の上下に配置さ
   れた上型及び下型によって加熱しながら加圧して所定形
   状に熱成形し、この熱成形によって形成した成型品を上
   下に２分割して、２個の摩擦材を得ることを特徴とする
   摩擦材の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の熱成形用金型を使用し
   て摩擦材２個分の摩擦材生地を上下に重ねた状態で熱成
   形し、熱成形時に加熱された摩擦材生地の発生するガス
   を、前記中型のガス抜き手段から排出することを特徴と
   する請求項２記載の摩擦材の製造方法。