JP2637240B2 - 熱可塑性樹脂含有の摩擦材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は熱可塑性樹脂含有の摩擦材に関し、更に詳細
には車両のブレーキ等に使用される熱可塑性樹脂含有の
摩擦材に関する。

（従来の技術） 従来から車両のドラムブレーキやディスクブレーキに
使用される摩擦材としては、金属粉、無機充填材、有機
充填材、結合材等のライニング材が混合されて成るライ
ニング層と金属製のプレート（以下、プレートと称する
ことがある）とが一体に結着されている摩擦材が汎用さ
れている。

かかる摩擦材は、プレートに結着されているライニン
グ層面が車両の制動時にドラムブレーキやディスクブレ
ーキのドラムやディスクと接触し、その際に数100℃、
瞬間的には1000℃近くもの摩擦熱が発生する。

従来の摩擦材においては、この様な摩擦熱がライニン
グ層内に蓄積され、摩擦材の摩擦係数が著しく低下する
ことがある。

このため、本発明者は、摩擦熱のライニング層内への
蓄積を防止すべく、先に出願した明細書（平成１年６月
26日付）において、ライニング層内に粒状の熱硬化性レ
ジンを分散せしめた摩擦材を提案した。

（発明が解決しようとする課題） 前述のレジン粒入摩擦材によれば、ライニング層の気
孔率が向上して摩擦熱のライニング層内への蓄積を防止
することができ、摩擦熱の蓄積に因る摩擦係数の低下を
防止することができる。

唯、ライニング層内の配合されている熱硬化性レジン
の一部は、摩擦材の製造工程において流動化してライニ
ング材同志の結合材ともなっているため、摩擦熱によっ
て前記結合材が熱分解してライニング材同志の結合弱化
に因る亀裂発生の可能性があることが判明した。

そこで、本発明の目的は、摩擦熱によってライニング
材同志の結合力が弱化することがなく、ライニング材同
志の結合力弱化に因る亀裂発生の懸念を解消することが
できる摩擦材を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者は、前記目的を達成すべく検討を重ねた結
果、粉状及び／又は粒状の耐熱性熱可塑性樹脂をライニ
ング層に配合することによって、摩擦熱に因るライニン
グ材同志の結合力弱化を回避することができることを見
い出し、本発明に到達した。

すなわち、本発明は、金属製プレートの表面に摩擦部
材としてのライニング層が結着され、車両のブレーキに
使用されている摩擦材において、該ライニング層に略均
一に分散・配合されている粉状及び／又は粒状の熱可塑
性樹脂が、前記摩擦材の製造工程において加えられる温
度よりも高温の融点を有していると共に、ブレーキ操作
の際に、発生する摩擦熱によって可塑化されて流動化す
ることを特徴とする熱可塑性樹脂含有の摩擦材にある。

かかる本発明の摩擦材において、熱可塑性樹脂とし
て、下記の繰り返し単位から成る樹脂を用いることが好
適である。

（作用） 一般的に、同時に摩擦熱の影響が及ぶライニング層の
範囲は部分的であり、且つ摩擦材に配合されている熱硬
化性レジンは、摩擦熱の影響を直接受ける部分において
は熱分解されるが、前記熱分解される部分の周縁部に存
在する熱硬化性レジンは、摩擦熱によって加熱されるも
のの熱分解に至る温度には達しないために特に変化は認
められない。

しかし、通常、熱硬化性レジンは摩擦材の製造工程に
おける熱処理によって既に硬化されているため、熱分解
される部分の周縁部の熱硬化性レジンは摩擦熱によって
加熱されても容易に流動化されない。

このため、摩擦熱によって熱分解された部分の熱硬化
性レジンを、その周縁部から補うことができず、徐々に
ライニング材同志の結合力が弱化される。

この点、本発明の摩擦材のライニング層に配合されて
いる耐熱性熱可塑性樹脂は、摩擦熱の影響を直接受ける
部分においてはライニング材の結合材と共に熱分解され
るものの、その周縁部の熱可塑性樹脂は可塑化して流動
化し熱分解された結合材部分に流れ込んだ状態で冷却さ
れる。

この様に、本発明の摩擦材では、熱分解された結合材
を、その周縁部に配合された熱可塑性樹脂によって補う
ことができる結果、摩擦熱に因るライニング材同志の結
合力の弱化を回避できる。

（実施例） 本発明を図面を用いて詳細に説明する。

第１図（ａ）は本発明の一実施例の正面図を、第１図
（ｂ）は第１図（ａ）のＡ−Ａ面における断面図を各々
示す。

第１図において、金属製プレート２（以下、プレート
２と称することがある）に穿設されている二個の結着孔
４、４に、ライニング層１の一部が侵入してライニング
層１とプレート２とは強固に結着されている。

このライニング層１には、鉄、銅等の金属粉、アラミ
ド繊維等の有機充填材、黒鉛、酸化アンチモン等の無機
化合物、硫酸バリウム等の無機充填材等のライニング材
が配合され均一に混合されており、これらライニング材
同志の結合材として熱硬化性レジンも配合されている。

かかる結合材を含むライニング材が配合されているラ
イニング層１には、粉状及び／又は粒状の耐熱性熱可塑
性樹脂３、３・・・が配合され、その一部がライニング
層１の表面に露出している。

本実施例においては、耐熱性熱可塑性樹脂として下記
に示す繰り返し単位から成る樹脂、いわゆるポリエーテ
ルエーテルケトン［Poly Ether Ether Ketone（PEE
K）］を用いる。

この様な第１図に示す摩擦材は、第２図に示す工程で
製造することができる。

先ず、金属製プレートに貫通孔４、４を穿孔した後
に、各種の表面処理を施してから乾燥を施す。

この表面処理工程には、プレート２を脱脂する脱脂工
程、プレート２面に向けて粒状物を噴射し、ライニング
層１とプレート２との接着強度を高めるためのショット
加工工程、ライニング層１とプレート２とを接着する熱
硬化性接着剤をプレート２面に塗布する接着剤塗布工程
が含まれる。

この様なプレート２の加工工程とは別に、ライニング
層１を形成するライニング材の混合、計量、及び予備成
形がなされる。

本実施例におけるライニング材としては、金属粉とし
ての鉄、銅、無機化合物としての黒鉛、酸化アンチモ
ン、有機充填材としてのアラミド繊維、無機充填材とし
ての硫酸バリウム、結合材としての粉状のフェノールレ
ジン、粒状及び／又は粉状のPEEKが均一に混合・配合さ
れている。

かかるPEEKの配合量は全ライニング材に対して３〜7w
t％であることが好適である。

尚、フェノールレジンとしては、ノボラック系フェノ
ールレジン、レゾール系フェノールレジン等を挙げるこ
とができる。

この様に加工されたプレート２と予備成形されている
ライニング層１とを加熱・加圧成型して結着させる。

かかる加熱・加圧成型は、第３図に示す装置を用いる
ことによって容易に行うことができる。

この装置は、押型６、上型７、及び下型８によって構
成され、下型８には凸部５が設けられている。

この装置を用いて加熱・加圧成型するには、下型８の
凸部５にプレート２の貫通孔３を嵌合させるようにプレ
ート２を下型８上にセットする。

尚、凹部５の先端が貫通孔３の中間程度の位置にある
ように調整する。

更に、プレート２上に上型７をセットし、予備成型さ
れているライニング層１をプレート２と上型７とによっ
て形成される型中に充填する。

次いで、押型６によって充填したライニング層１を加
圧しつつ加熱することによって、ライニング層１の一部
が貫通孔４、４中に侵入してライニング層１とプレート
２とが結着されると共に、ライニング層１内のフェノー
ルレジンがライニング材同志を強固に結合させる。

加熱・加圧成形する際の加熱温度としては、従来の摩
擦材成形の際に採用されている加熱温度の160〜170℃を
採用することができる。

また、下型８の凸部５は、加熱・加圧の際に、プレー
ト２の貫通孔３上のライニング層１を構成するライニン
グ材の充填密度を著しく高め、貫通孔３からの水分侵入
を防止する効果を高めることができる。

本実施例においては、この様に加熱・加圧成型して得
られる摩擦材の結着をより一層完全なものにすべく、18
0〜230℃程度に保持されている熱風炉で９時間程焼成し
た後、摩擦材はライニング層１の表面を研磨する平研磨
加工、塗装等の後加工工程を経て製品とする。

本実施例においてライニング層１中に配合されている
耐熱性熱可塑性樹脂のPEEKは、融点が約334℃と前記摩
擦材の製造工程での熱処理温度よりも高温であるため、
製造工程での熱処理時に熱可塑性樹脂が熱分解すること
がなく、且つ原料混合の際の形状（粉状及び／又は粒
状）をほぼ保持できる。

一方、熱可塑性樹脂の融点が摩擦材の製造工程での熱
処理温度よりも低温である場合、摩擦材の製造工程での
熱処理の際に、熱可塑性樹脂が熱分解したり、或いは熱
可塑性樹脂が可塑化して流動化し、粉状及び／又は粒状
の熱可塑性樹脂をライニング層に均一に略分散・配合す
ることができない。かかる場合には、ブレーキ操作時に
発生した摩擦熱によって熱分解された結合材を、その周
縁部に配合された熱可塑性樹脂によって補うことによっ
て、摩擦熱に因るライニング材同志の結合力の弱化防止
を図ることは困難である。

この様にして得られる第１図に示す摩擦材（実施例）
とPEEKを配合しなかった他は本実施例と同様にして得ら
れる摩擦材（比較例）とを実車に取り付けて走行試験を
行なったところ、比較例の摩擦材において亀裂が発生し
た走行距離においても実施例の摩擦材は何等問題がな
く、磨耗の程度も実施例の摩擦材が比較例の摩擦材より
も約20％も少なかった。

以上、述べてきた本実施例の摩擦材は、プレート２の
貫通孔４、４にライニング層１の一部か侵入しつつライ
ニング層１とプレート２とが結着しているものである
が、摩擦材の使用中に貫通孔４、４から水分がライニン
グ層１内に侵入・蓄積して錆等を発生させ、ライニング
層１とプレート２との剪断剥離強度を低下させるおそれ
がある。

このため、第４図又は第５図（ａ）に示す様に、プレ
ート２の貫通孔４、４を非透水性樹脂を主たる成分とす
る非透水性層９、19で実質的に閉塞していることが貫通
孔４、４を介してライニング層１内への水分の侵入・蓄
積を防止し錆の発生を防止することができる。

尚、ライニング層１のブレーキドラム等と接触する面
からの水分は、ブレーキ操作時の摩擦熱等の熱によって
容易に蒸発してライニング層１内の蓄積することがな
い。

かかる第４図に示す摩擦材は、摩擦材の製造工程の加
熱・加圧工程において、ライニング材中に配合されてい
る結合材としての熱硬化性レジンと同一レジンから成る
塊状体（例えば球状体）の一部を、プレート２の貫通孔
４、４の各々に嵌入させてから予備成型されているライ
ニング層１を上型７とプレート２とによって形成されて
いる型に充填し、次いで加熱・加圧成形することによっ
て得ることができる。

また、前記塊状体の代えて第５図（ｂ）に示す帽子状
成形体20を用いることによって第５図（ａ）に示す摩擦
材を得ることができる。かかる摩擦材を製造する際に
は、帽子状成形体20の凸部先端部の一部をプレート２の
貫通孔４、４に嵌入させて加熱、加圧成形を行う。

第４〜５図に示す非透水層９、19を形成するためにプ
レート２の貫通孔４、４に嵌入する塊状体又は帽子状成
形体20は、熱硬化性レジンが40wt％以上含有されている
ことが、プレート２の貫通孔４、４を容易に閉塞するこ
とができる。

この様にして得られる摩擦材は、プレート２の貫通孔
４、４が非透水性樹脂から成る非透水性層９、19によっ
て実質的に閉塞されつつライニング層１とプレート２と
が一体に強固に結着され、且つライニング層１内にはPE
EKが分散されているものである。

かかる摩擦材は、第１図に示す摩擦材と同様に、ライ
ニング材同志の結合力の耐久性を向上することができ且
つ使用中に摩擦材の剪断剥離強度が低下する懸念も解消
することができる。

また、かかる実施例において、本発明者が先に出願し
た明細書（平成１年６月26日付）において提案した様
に、粒径0.5〜3mmの熱硬化性レジンから成る粒子を配合
すると、ライニング層１の気孔率を高くすることがで
き、ライニング層１内に摩擦熱の蓄積に因る摩擦係数の
低下といった現象を防止することができる。

尚、本実施例においては、耐熱性熱可塑性樹脂として
PEEKを使用したが、摩擦材の製造工程における熱処理温
度よりも高温の融点を有する熱可塑性樹脂であれば特に
限定する必要はなく、例えばポリエーテルケトン［Pory
Ether Keton（PEK）］等を用いることができる。

（発明の効果） 本発明の摩擦材によれば、摩擦熱に因るライニング材
同志の結着力の弱化を防止することができるため、摩擦
材の耐久性を向上させることができ、車両の安全走行を
保証することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の摩擦材を示す正面図及び断
面図、第２図は摩擦材の製造工程を説明する工程図、第
３図は第２図に示す加熱・加圧成形の際に使用する装置
の断面図、第４〜５図は他の実施例を示す断面図を示
す。 図において １……ライニング層、２……プレート、３……熱可塑性
樹脂、４……貫通孔。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属製プレートの表面に摩擦部材としての
   ライニング層が結着され、車両のブレーキに使用されて
   いる摩擦材において、 該ライニング層に略均一に分散・配合されている粉状及
   び／又は粒状の熱可塑性樹脂が、前記摩擦材の製造工程
   において加えられる温度よりも高温の融点を有している
   と共に、ブレーキ操作の際に、発生する摩擦熱によって
   可塑化して流動化することを特徴とする熱可塑性樹脂含
   有の摩擦材。
2. 【請求項２】熱可塑性樹脂が下記の繰り返し単位から成
   る樹脂である請求項第１項記載の熱可塑性樹脂含有の摩
   擦材。