JP2003232392A

JP2003232392A - 摩擦材の熱成形型及び成形方法

Info

Publication number: JP2003232392A
Application number: JP2002031185A
Authority: JP
Inventors: Katsuo Arai; 勝男新井; Sei Kurihara; 生栗原
Original assignee: Akebono Research and Development Centre Ltd
Current assignee: Akebono Research and Development Centre Ltd
Priority date: 2002-02-07
Filing date: 2002-02-07
Publication date: 2003-08-22

Abstract

(57)【要約】【課題】ヒビやフクレなどの成形不良を防止し、品質
の優れた摩擦材を得る熱成形型及び成形方法を提供す
る。【解決手段】摩擦材原料とプレッシャープレートとを
加熱・加圧して一体に固着して摩擦材を成形するため
の、上型と下型とを有する熱成形型において、プレッシ
ャープレートと接する側の型を、他の型の材料よりも熱
伝導率の大きい材料で構成したことを特徴とする摩擦材
の熱成形型。プレッシャープレートと接する側の型を、
他の型の材料よりも熱伝導率の大きい材料で構成した摩
擦材の熱成形型を用いて、プレッシャープレートと摩擦
材原料を、加熱・加圧して一体に固着することを特徴と
する摩擦材の成形方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、摩擦材の熱成形に
用いる熱成形型及びそれを用いる摩擦材の成形方法に関
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摩擦材の熱成形型及び成形方法
に関するものであり、より具体的には前記の用途に使用
されるブレーキパッド、ブレーキライニング、クラッチ
フェーシング等の熱成形型及び成形方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車、鉄道車両、産業機械等の
主としてブレーキなどに用いられる摩擦材は、その配合
成分としては、一般に各種充填材、補強のための各種繊
維、研削材、黒鉛、金属粉等の摩擦調整材と共に、これ
らの材料を結合するための結合材として各種樹脂が配合
されている。従来知られている摩擦材の製造方法の１例
であるディスクブレーキ用ブレーキパッドの製造工程に
おいては、板金プレスにより所定の形状に成形され、脱
脂処理及びプライマー処理が施され、そして接着剤が塗
布されたプレッシャープレートと、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・有機充填材、
摩擦調整材及び結合材（例えばフェノール樹脂等の熱硬
化性樹脂）等の粉末原料とを配合し、攪拌により十分に
均質化した原材料を常温にて所定の圧力で成形（予備成
形）して作製した予備成形体とを、熱成形工程において
所定の温度及び圧力で熱成形して両部材を一体に固着
し、アフタキュアを行い、最終的に仕上げ処理を施す工
程からなる。

【０００３】ところで、上記熱成形工程においては、図
２に示すように、上記プレッシャープレート（「Ｐ／
Ｐ」で表す場合がある）１と摩擦材原料の予備成形体２
とを、金属製の中型４、上型３及び下型（パンチ）５の
上、中及び下型で構成される空間に挿入充填し、前記原
材料の予備成形体２をＰ／Ｐ１と共に上型３と下型５と
で加圧するものであるが、この際上型３及び下型５の各
外側に配置した熱板（図示しない）により、同時に上型
３及び下型５側から加熱されることにより予備成形体２
及びＰ／Ｐ１を加熱・加圧するように構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この摩擦材原料の予備
成形体２の熱成形過程では、摩擦材原料２中の有機結合
材（熱硬化性樹脂）の熱硬化反応に伴い、ガスが発生す
る。そして、この発生したガスが熱成形された摩擦材内
部に閉じ込められ、そのガス圧が大きすぎる場合には、
プレス圧の除圧時に一気に解放され、ヒビやフクレを生
じる原因となる。ところで、従来の図２に示す熱成形型
では、その各型が同質の材料で作製されているため、各
型の熱伝導率が同じであるが、図２の熱成形型の場合、
上型側にＰ／Ｐが配置されている関係で、Ｐ／Ｐが熱伝
導率が良い金属材料からなっていても、上下の熱板から
同様に加熱されたときに、予備成形体のＰ／Ｐに接する
部分はＰ／Ｐが介在する分だけ上型からの熱の移動が遅
くなり、有機結合材の熱硬化反応の進行が遅くなる。そ
うすると、熱成形工程においては、予備成形体の下型や
中型に接する部分に比してＰ／Ｐに接する部分での熱硬
化反応が遅く、硬くなっていない状態となる。

【０００５】一方、中型４やパンチ５から熱が伝わりや
すく、その結果、中型４に接する摩擦材の側面とパンチ
５に接する摩擦面とが速く硬化してしまうために、ガス
が摩擦材内部に閉じ込められることになる。このような
状態のときに前記した除圧操作が行われると、発生ガス
はその柔らかい部分から吹き出すことになり、ヒビやフ
クレを生じることになる。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、ヒビやフクレなどの
成形不良の発生を防止し、品質の優れた摩擦材を得る熱
成形型及び成形方法を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、ヒビやフ
クレなどの成形不良を生じない熱成形型及び成形方法に
ついて種々検討を重ね、摩擦材の熱成形過程において、
プレッシャープレート（Ｐ／Ｐ）側金型の熱伝導率を他
の側の金型の熱伝導率よりも高くして、Ｐ／Ｐ側におけ
る熱硬化反応の遅れが生じないようにすることにより、
得られる摩擦材にヒビやフクレなどの成形不良を生じな
いことを見出した。

【０００７】本発明は、このような知見に基づいて完成
されたものである。すなわち、本発明は下記の構成から
なる。（１）摩擦材原料とプレッシャープレートとを加熱・加
圧して一体に固着して摩擦材を成形するための、上型及
び下型を有する熱成形型において、プレッシャープレー
トと接する側の型を、他の型の材料よりも熱伝導率の大
きい材料で構成したことを特徴とする摩擦材の熱成形
型。（２）プレッシャープレートと接する側の型を、他の型
の材料よりも熱伝導率の大きい材料で構成した摩擦材の
熱成形型を用いて、プレッシャープレートと摩擦材原料
を、加熱・加圧して一体に固着することを特徴とする摩
擦材の成形方法。（３）プレッシャープレートと摩擦材原料を、プレッシ
ャープレート側から摩擦面側へ順次加熱して高温・短時
間で一体に固着することを特徴とする前記（２）記載の
摩擦材の成形方法。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の摩擦材の熱成形型及び成
形方法を、図面を参照して詳細に説明する。ここで、図
１は、本発明の熱成形型の略縦断面図である。なお、図
２で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示す。す
なわち、図１の金型と図２の金型は、構造的に同一構成
を有するものである。但し、プレッシャープレートと接
する上型３の熱伝導率を、中型４及び下型５の熱伝導率
よりも高くしてある。この場合、上型３の材料の選択に
よって、予備成形体の周囲から熱硬化反応が一様に進行
するようにできるが、周囲の全部が同じ様に熱硬化反応
が進むとかえって内部のガスが抜けにくくなるし、かつ
上型３側はＰ／Ｐが介在しＰ／Ｐと予備成形体とが面接
着していて、その側からはガスが抜けにくいので、実際
問題として中型と下型側から内部のガスが容易に抜ける
ようにすることが好ましい。

【０００９】この点から、各型の材料の選択に当たって
は、Ｐ／Ｐ側から熱硬化反応が進行するようにするのが
良い。その結果、摩擦材原料の予備成形体２は、原料中
の有機結合材の硬化反応が、Ｐ／Ｐ１側から層状にＡ→
Ｂ→Ｃ→Ｄの順に進行する。そのため、熱成形過程で発
生するガスは、摩擦材内部に閉じ込められることなく、
摩擦材側面の未硬化部分から逃げることができるので、
ヒビやフクレなどの成形不良の発生が防止できる。な
お、図１では、Ｐ／Ｐ１が上型側にある場合を示した
が、構造的にいって下型側にあってもよいのであって、
従来Ｐ／Ｐ１を下型側に配置した熱成形装置も知られて
おり、本発明はこの場合にも適用できる。従来、熱成形
型は、加圧に耐える必要と耐熱性でなければならないこ
とから、耐熱工具鋼（例、ＳＫＤ６１等）などが多く使
用されているが、ＳＫＤ６１の熱伝導率は約７４Ｗ／ｍ
・Ｋである。これと差をつけるために、それを使用した
型に対して使用するに適するものとしては、銅クロム合
金（組成、Ｃｕ：９９．０５％，Ｃｒ：０．８５％，Ｓ
ｉ：０．１％）や、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４等）が
挙げられる。

【００１０】上記原料において、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
銅やアルミニウム、亜鉛等の金属粒子、バーミキュライ
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、石英等
の無機摩擦調整材、合成ゴムやカシューダスト等の有機
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。

【００１１】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
合わせて混合すればよい。

【００１２】

【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。

【００１３】実施例１〜３及び比較例下記の第１表に示す３種類の熱伝導率の異なる金属を用
いて、第２表に示す熱成形金型材質の組み合わせによっ
て成形型を作成し、摩擦材の品質に及ぼす影響を比較検
討した。

【００１４】

【表１】

【００１５】

【表２】

【００１６】（摩擦材試料の材料）摩擦材の試料を製造
する際の摩擦材の材料として次のものを用い、試料とし
て作成する際にはそれらの材料から選択して、試料の配
合を変えるようにした。有機結合材・・フェノール樹脂有機摩擦調整材・・フリクションダスト（カシューダスト）無機充填材・・硫酸バリウム／炭酸カルシウム研削材・・アルミナ／ジルコニア固体潤滑材・・黒鉛補強繊維・・銅繊維／アラミドパルプ／セラミック繊維／チタン酸カリウム繊維金属粉・・銅／鉄（摩擦材試料の組成）第３表に実施例に用いた摩擦材の
基本配合を示す。

【００１７】

【表３】

【００１８】（熱成形）成形温度を以下のように設定
し、２通りの熱成形を行った。１）高温熱成形法成形温度：１７５℃（高温でヒビ不良が発生しやすい温
度）２）通常熱成形法成形温度：１５５℃（通常行われる成形温度）Ｐ／Ｐに接触する上型側から積極的に加熱し、順次摩擦
面側へ加熱が行き届くように熱成形した。（試料の試験）熱成形により得た摩擦材試料について、
外観評価及び打音評価を行い、ヒビやフクレなどの成形
不良の有無を確認した。（試験結果）試験結果を第４表及び第５表に示す。

【００１９】

【表４】

【００２０】

【表５】

【００２１】１７５℃の成形温度では、比較例ではヒビ
不良が多発したが、実施例１ではヒビ不良が発生せず、
実施例２及び実施例３ではヒビ不良が少なかった。Ｐ／
Ｐ側金型の熱伝導率を高くすることで、高温・短時間で
成形ができるようになった。通常行われる成形温度の１
５５℃では、比較例では一部ヒビ不良が発生したが、実
施例では不良が発生しなかった。以上の結果から、Ｐ／
Ｐ側金型の熱伝導を高くすることで、ヒビ不良を防止す
ることができるが、中でも実施例１のように熱伝導率を
上型（Ｐ／Ｐ側金型）＞下型（パンチ）＞中型とするの
が良いことがわかる。なお、成形サイクルの表記方法
を、〔１０＋（１０）〕×３＋２４０の場合を例にとっ
て、以下の第６表に示す。すなわち、（）内の数字
は、除圧時間の秒数を示し、（）の付かない数字は、
加圧時間の秒数を示す。

【００２２】

【表６】

【００２３】なお、各実施例及び比較例について熱成形
時の摩擦材の温度をみるため、図３に示すとおり熱電対
を摩擦材の３ケ所に埋め込んで成形時間毎の温度を測定
した。図３の（ａ）は側面図、（ｂ）は底面図である。
その結果を以下の第７〜８表に示す。これによれば、各
実施例はＰ／Ｐ側の測定点１において早く昇温している
のが分かる。

【００２４】

【表７】

【００２５】

【表８】

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、摩擦材の熱成形におい
て、熱成形型の金属材料の材質を、上型及び下型、ある
いは上型、中型及び下型について、熱伝導率の異なる材
質から選定し、プレッシャープレートと接する側の型を
他の型の材料よりも熱伝導率の大きい材料で構成し、プ
レッシャープレート側から加熱することにより、熱成形
中に有機結合材である熱硬化性樹脂の熱硬化反応に伴い
発生するガスを、摩擦材側面の未硬化部分から逃すこと
ができ、ヒビやフクレなどの成形不良の発生を防止でき
る。この結果、均質性に優れた摩擦材を高温、短時間で
得られるという顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱成形型を説明する断面図である。

【図２】従来の熱成形型を説明する断面図である。

【図３】摩擦材の熱成形時における温度の測定点を示す
図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は底面図である。

【符号の説明】

１プレッシャープレート２摩擦材原料の予備成形体３上型４中型５下型（パンチ）６ヒビ７ａ測定点１７ｂ測定点２７ｃ測定点３

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】摩擦材原料とプレッシャープレートとを
加熱・加圧して一体に固着して摩擦材を成形するため
の、上型及び下型を有する熱成形型において、プレッシ
ャープレートと接する側の型を、他の型の材料よりも熱
伝導率の大きい材料で構成したことを特徴とする摩擦材
の熱成形型。
【請求項２】プレッシャープレートと接する側の型
を、他の型の材料よりも熱伝導率の大きい材料で構成し
た摩擦材の熱成形型を用いて、プレッシャープレートと
摩擦材原料を、加熱・加圧して一体に固着することを特
徴とする摩擦材の成形方法。
【請求項３】プレッシャープレートと摩擦材原料を、
プレッシャープレート側から摩擦面側へ順次加熱して高
温・短時間で一体に固着することを特徴とする請求項２
記載の摩擦材の成形方法。