JP3986804B2 - クラッチ等の摩擦材用素材板の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はクラッチ等の摩擦材用素材板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、クラッチやブレーキの摩擦材を製造するために用いられる摩擦材用配合物としては、熱硬化性樹脂、繊維基材および摩擦調整剤を含む主材を、液体を加えることなく混合した乾式配合物と、その主材に樹脂溶解用有機溶剤を加えて混合した湿式配合物とが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、乾式配合物の場合はその調製中に粉塵が飛散し易く、一方、湿式配合物の場合はその有機溶剤として、アセトン、トルエン、メタノール、メチルエチルケトン等が用いられているので、作業環境を清浄に保持する上で設備コストが嵩む、という問題があった。また乾式配合物の場合、繊維基材および摩擦調整剤が分散不良を起こして、摩擦材の内部構造が不均一となることがあり、一方、湿式配合物の場合、摩擦材用仮成形体の乾燥工程において、時間をかけて十分な管理を行わないと、有機溶剤の揮発に起因して仮成形体表面が先に乾燥して膜を張った状態となってその内部が乾燥不十分となり、その結果、加熱・加圧下での成形工程中において成形体に割れ、膨れ等が発生し易い、という問題もあった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、調製中における作業環境上の問題等前記各種問題を惹起することのない前記摩擦材用配合物を提供することを目的とする。
【０００５】
前記目的を達成するため本発明によれば、横断面円弧状の外周面を有する金属製本体の該外周面に加熱加圧下で接合可能な、湾曲した帯板状をなすクラッチ等の摩擦材用素材板の製造方法であって、０．２ｗｔ％≦Ｌ₁ ≦１０ｗｔ％の水溶性増粘剤、および１０ｗｔ％≦Ｌ₂ ≦４０ｗｔ％の水が配合されており、更に残部が熱硬化性樹脂、繊維基材および摩擦調整剤を含む主材である配合物を、ミキサ内で十分に混練して粘土状にする工程と、その粘土状とされた配合物を押出し機内に投入し、その押出し機のノズルから帯状物として押出す工程と、その押出された帯状物から、カッタを用いて所定の長さの素材板を切出す工程と、未乾燥の前記素材板を成形台の凹曲面に押当てて添わせ、湾曲した帯板状に成形する工程と、次いで、その湾曲した帯板状に成形された素材板から水分を除去すべく、その素材板を、前記成形台より取り出し、ヒータを有する乾燥機内に設置して前記熱硬化性樹脂が反応しない温度で強制乾燥を行い、ほぼ無水状態の素材板を得る工程とを有することを特徴とするクラッチ等の摩擦材用素材板の製造方法が提供される。
【０００６】
前記のように構成すると、主材、水溶性増粘剤および水を混合・混練する過程で主材が、水溶性増粘剤と水との粘稠物に取籠められ、配合物は粘土状を呈する。これにより粉塵の飛散が防止されると共に有機溶剤を使用しないので、作業環境上の問題を惹起することはない。また前記粘稠物は乾燥し易いので、摩擦材用仮成形体の乾燥時間が大幅に短縮され、内部の乾燥不良に伴う前記問題は生じない。さらに、前記粘稠物により仮成形体としての素材板の強度を向上させてその取扱性を容易にし、その上、前記主材の配合割合は現行のままでよく、且つ増粘剤は摩擦材の機能を妨げることはないので、クラッチ、ブレーキ等の性能を従前通り維持することができる。また水溶性増粘剤および水は有機溶剤に比べて安価であるといったコスト面での有利さもある。
【０００７】
ただし、水溶性増粘剤の配合量Ｌ₁ がＬ₁ ＜０．２ｗｔ％ではその配合効果がなく、一方、Ｌ₁ ＞１０ｗｔ％ではクラッチ、ブレーキ等の性能に悪影響を与える。また水の配合量Ｌ₂ がＬ₂ ＜１０ｗｔ％では配合物が粘土状にならず、一方、Ｌ₂ ＞４０ｗｔ％では配合物が液状になるため成形性が悪化する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は遠心クラッチ用重錘１を示し、その重錘１は金属製重錘本体２と、その重錘本体２の円弧状外周面３に接合された曲面板状、即ち湾曲した帯板状をなす摩擦材４とよりなる。
【０００９】
摩擦材４は特定の摩擦材用配合物を用いて製造されたもので、その配合物は、水溶性増粘剤の配合量Ｌ₁ が０．２ｗｔ％≦Ｌ₁ ≦１０ｗｔ％であり、水の配合量Ｌ₂ が１０ｗｔ％≦Ｌ₂ ≦４０ｗｔ％であり、残部が熱硬化性樹脂、繊維基材および摩擦調整剤を含む主材である、といった組成を有する。
【００１０】
水溶性増粘剤としては、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸ソーダ、ポリアクリルアミド等が用いられる。水温Ｔは増粘剤が解け易く且つ主材中の熱硬化性樹脂が全然反応しない温度である１５℃≦Ｔ≦８０℃に設定される。
【００１１】
主材において、熱硬化性樹脂はバインダとして機能するもので、その樹脂としてはフェノール樹脂、ポリイミド樹脂等が用いられる。熱硬化性樹脂の配合量Ｌａは、通常、１０ｗｔ％≦Ｌａ≦３０ｗｔ％に設定される。また繊維基材としては、銅繊維、ステンレス繊維、真ちゅう繊維、カーボン繊維、ガラス繊維、チタン酸カリウム繊維、ロックウール、セラミック繊維等の無機繊維や、アラミド繊維等の有機繊維が用いられる。繊維基材の配合量Ｌｂは、通常、１ｗｔ％≦Ｌｂ≦５ｗｔ％に設定される。さらに摩擦調整剤としては、カシューダスト、ゴムダスト等のフリクションダスト、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化マグネシウム、黒鉛、二硫化モリブデン、セラミックス、銅粉、真ちゅう粉、亜鉛粉、アルミニウム粉、発泡バーミキュライト等が用いられる。摩擦調整剤の配合量Ｌｃは、通常、６５ｗｔ％≦Ｌｃ≦８９ｗｔ％に設定される。熱硬化性樹脂、繊維基材および摩擦調整剤の各配合量において、その配合量が前記下限値を下回ると、その配合効果がなく、一方、前記上限値を上回ると、クラッチ、ブレーキ等の性能に悪影響を与える。
【００１２】
Ａ．摩擦材用配合物５の調製に当っては、図２に示すように、高速ミキサ６内に主材、増粘剤および水を投入して十分に混練し粘土状物を得る、といった方法が採用される。
【００１３】
Ｂ．摩擦材４は次の諸工程を経て製造される。
【００１４】
〔押出し工程〕図３（ａ）、（ｂ）に示すように、配合物５をプレスを用いる押出し機７内に投入し、加圧下で帯状物８を押出す。このタイプの押出し機７は材料の歩留りが良好であり、またノズル９の長さは或程度長い方が帯状物８の密度を安定化させる上で有効である。
【００１５】
〔切断工程〕図４に示すように、カッタ１０を用いて帯状物８から仮成形体としての、所定の長さを持った摩擦材用素材板１１を切出す。切出し後余った部分は押出し機７に戻されて再利用される。
【００１６】
〔曲面成形工程〕図５に示すように、未乾燥の素材板１１を成形台１２の凹曲面１３に押当てて添わせ、曲面板状即ち湾曲した帯板状に成形する。
【００１７】
〔乾燥工程〕図６に示すように、素材板１１から水分を除去すべく、その素材板１１を、ヒータ１４を有する乾燥機１５内に設置して、８０℃以下、好ましくは約６０℃で、１〜２４時間の強制乾燥を行い、ほぼ無水状態の湾曲した帯板状の素材板１１を得る。素材板１１を、それに水分が含まれた状態で放置すると、熱硬化性樹脂の劣化を招くので、この乾燥は曲面成形後速やかに行うのがよい。
【００１８】
Ｃ．重錘１の製作に当っては、図７に示すように、重錘本体２を成形用下金型１６に設置し、次いでその重錘本体２の円弧状外周面３に素材板１１を載せ、その後成形用上金型１７を下降させて型締めを行い、加熱加圧下にて摩擦材４を成形すると共に重錘本体２に接合し、その後ポストキュアを行う。この場合の成形条件は次の通りである。型締圧：３００〜１０００ＭＰａ；上、下金型の温度：１５０〜２００℃：型締時間：２〜１０分間；ポストキュア時間：０．５〜２４時間；ポストキュア温度：１５０〜３００℃．
ポストキュア後の、摩擦材４の外周面１８にレース加工等を施す。
【００１９】
以下、具体例について説明する。
【００２０】
Ａ．摩擦材用配合物の調製
（ａ）主材
フェノール樹脂 １５ｗｔ％
アラミド繊維 ５ｗｔ％
炭酸カルシウムと硫酸バリウムの混合物 ８０ｗｔ％
（ｂ）配合物
主材 ７５ｗｔ％
ヒドロキシエチルセルロース ５ｗｔ％
水 ２０ｗｔ％
Ｂ．摩擦材の製造
〔押出し工程〕加圧力：１５ＭＰａ；ノズルの長さ：２００mm；帯状物の寸法：縦７００mm、横１６mm、厚さ５mm．〔切断工程〕素材板の寸法：縦６６mm、横１６mm、厚さ５mm．〔曲面成形工程〕成形台の曲面の半径：５１mm．〔乾燥工程〕温度：８０℃、２時間． Ｃ．重錘の製作
型締圧：５００ＭＰａ；上、下金型の温度：１８０℃；型締時間：３分間；ポストキュア時間：１時間；ポストキュア温度：１６５℃．
次に、増粘剤として、ヒドロキシエチルセルロースと同一配合量のカルボキシメチルセルロース、アルギン酸ソーダおよびポリアクリルアミドを別々に用い、前記と同様の方法で重錘１を製作し、各増粘剤の機能を比較したところ表１の結果を得た。表中、「可」は摩擦材の量産において使用可能であることを意味し、また「良」は摩擦材の量産に最適であることを意味する。
【００２１】
【表１】

【００２２】
各種増粘剤において、ヒドロキシエチルセルロースは、配合物の粘土状化および加熱・加圧成形性に関し最も優れていることが判明した。
【００２３】
なお、本発明はブレーキの摩擦材にも適用される。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、横断面円弧状の外周面を有する金属製本体の該外周面に加熱加圧下で接合可能な、湾曲した帯板状をなすクラッチ等の摩擦材用素材板の製造方法であって、０．２ｗｔ％≦Ｌ₁ ≦１０ｗｔ％の水溶性増粘剤、および１０ｗｔ％≦Ｌ₂ ≦４０ｗｔ％の水が配合されており、更に残部が熱硬化性樹脂、繊維基材および摩擦調整剤を含む主材である配合物を、ミキサ内で十分に混練して粘土状にする工程と、その粘土状とされた配合物を押出し機内に投入し、その押出し機のノズルから帯状物として押出す工程と、その押出された帯状物から、カッタを用いて所定の長さの素材板を切出す工程と、未乾燥の前記素材板を成形台の凹曲面に押当てて添わせ、湾曲した帯板状に成形する工程と、次いで、その湾曲した帯板状に成形された素材板から水分を除去すべく、その素材板を、ヒータを有する乾燥機内に設置して前記熱硬化性樹脂が反応しない温度で強制乾燥を行い、ほぼ無水状態の素材板を得る工程とを有しているので、主材、水溶性増粘剤および水を混合・混練する過程で主材が、水溶性増粘剤と水との粘稠物に取籠められ、配合物は粘土状を呈し、これにより粉塵の飛散が防止されると共に有機溶剤を使用しないため、配合物の調整中において作業環境上の問題を惹起することがない。また前記粘稠物は乾燥し易いので、摩擦材用仮成形体の乾燥時間が大幅に短縮され、さらに前記粘稠物により仮成形体としての素材板の強度を向上させてその取扱性を容易にするので、摩擦材の生産性を向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 遠心クラッチ用重錘の正面図である。
【図２】 配合物調製工程の説明図である。
【図３】 押出し工程の説明図である。
【図４】 切断工程の説明図である。
【図５】 曲面成形工程の説明図である。
【図６】 乾燥工程の説明図である。
【図７】 重錘の製作工程説明図である。
【符号の説明】
１………遠心クラッチ用重錘
２………重錘本体
４………摩擦材
５………配合物
１１……素材板
１６……下金型
１７……上金型

Claims (1)

1. 横断面円弧状の外周面（３）を有する金属製本体（２）の該外周面（３）に加熱加圧下で接合可能な、湾曲した帯板状をなすクラッチ等の摩擦材用素材板の製造方法であって、
   横断面円弧状の０．２ｗｔ％≦Ｌ₁ ≦１０ｗｔ％の水溶性増粘剤、および１０ｗｔ％≦Ｌ₂ ≦４０ｗｔ％の水が配合されており、更に残部が熱硬化性樹脂、繊維基材および摩擦調整剤を含む主材である配合物（５）を、ミキサ（６）内で十分に混練して粘土状にする工程と、
   その粘土状とされた配合物（５）を押出し機（７）内に投入し、その押出し機（７）のノズル（９）から帯状物（８）として押出す工程と、
   その押出された帯状物（８）から、カッタ（１０）を用いて所定の長さの素材板（１１）を切出す工程と、
   未乾燥の前記素材板（１１）を成形台（１２）の凹曲面（１３）に押当てて添わせ、湾曲した帯板状に成形する工程と、
   次いで、その湾曲した帯板状に成形された素材板（１１）から水分を除去すべく、その素材板（１１）を、前記成形台（１２）より取り出し、ヒータ（１４）を有する乾燥機（１５）内に設置して前記熱硬化性樹脂が反応しない温度で強制乾燥を行い、ほぼ無水状態の素材板（１１）を得る工程と
   を有することを特徴とする、クラッチ等の摩擦材用素材板の製造方法。

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