JPH10202678A

JPH10202678A - 摩擦材の製造方法

Info

Publication number: JPH10202678A
Application number: JP1388497A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Shimamura; 正一島村; Yukinori Omote; 征則表
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1997-01-28
Filing date: 1997-01-28
Publication date: 1998-08-04

Abstract

(57)【要約】【課題】摩擦性能に優れた摩擦材を低コストで効率的
に製造する。【解決手段】摩擦材成形用の金型内に繊維、熱硬化性
樹脂及び充填材を混合してなる粉末状成形材料１を充填
し、加熱加圧して摩擦材１０を製造する。金型の内面に
複数の凸部を設け、摩擦材１０の表面に複数の凹部を形
成する。【効果】粉末状成形材料を直接金型内に供給して加熱
加圧成形するため、１度のプレス工程で低コストで効率
的に製造できる。加熱加圧成形時に凹部形成することが
できるため、溝加工が不要となり、作業数が軽減される
上に、凹部形状や寸法に制約を受けることがない。複数
の凹部を設けることで、摩擦材に柔軟性を付与し、ブレ
ーキ鳴きを効果的に抑制すると共に、使用中のヒビ割れ
を防止できる。摩擦材の表面積が増え、放熱効果が高め
られ、フェードによる摩擦係数の低下が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は摩擦材の製造方法に
係り、特に、自動車や各種産業用機械のブレーキ材、例
えば、ディスクパッドやブレーキライニングとして有用
な高特性摩擦材を効率的に製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車や各種産業機械に用いられる摩擦
材のうち、アスベスト不使用のノンアスベスト系摩擦材
の主な構成材料は、アラミド繊維、スチール繊維、ガラ
ス繊維等の補強繊維、フェノール樹脂等の熱硬化性樹
脂、黒鉛、硫酸バリウム等の充填材であり、従来の摩擦
材は、これらの構成材料を混合し、混合物を予め熱圧成
形金型と同形状にプレス成形し、得られた仮成形体を熱
圧成形し、次いで熱処理を行い、厚み調整や摩擦面に溝
を設ける後加工工程を経て製造されている。なお、この
摩擦面の溝は、ブレーキ鳴きを防止すると共に、使用中
の摩擦材のヒビ割れを防止するために形成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の摩擦材の製
造方法では、次のような問題点があった。

【０００４】摩擦面に溝を設ける際、スチール繊維
やガラス繊維などの難加工性の材料を含む熱硬化面をカ
ッターや砥石で削る必要があり、溝加工が容易ではな
い。より、溝の形状及び寸法に制約を受ける。従来に
おいては、最小で幅２ｍｍ程度の直線状の１本もしくは
数本の溝が、摩擦材に、短手方向に延在するように設け
られている。このため、ブレーキ鳴きやヒビ割れを有効
に防止し得る溝を形成し得ない。製造工程に、仮成形工程と熱圧成形工程との２度の
プレス加工があり、このことが工程数の増加、作業効率
の低下、コストアップの要因となっている。

【０００５】本発明は、上記従来の問題点を解決し、摩
擦性能に優れた摩擦材を低コストで効率的に製造する方
法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の摩擦材の製造方
法は、摩擦材成形用の金型内に繊維、熱硬化性樹脂及び
充填材を混合してなる粉末状成形材料を充填し、加熱加
圧して摩擦材を製造する方法であって、該金型の内面に
複数の凸部を設けておき、成形される摩擦材の表面に複
数の凹部を形成することを特徴とする。

【０００７】本発明では、仮成形工程を経ず、粉末状成
形材料を直接金型内に供給して加熱加圧成形するため、
１度のプレス工程で摩擦材を低コストで効率的に製造す
ることができる。

【０００８】しかも、ブレーキ鳴き、摩擦材のヒビ割れ
防止のための凹部を、この加熱加圧成形時に形成するこ
とができるため、溝加工が不要となり、作業数が軽減さ
れる上に形状や寸法に制約を受けることがない。

【０００９】また、本発明では、複数の凹部を設けるこ
とで、摩擦材に柔軟性を付与し、これによりブレーキ鳴
きを効果的に抑制すると共に、使用中のヒビ割れを防止
することができる。しかも、複数の凹部を設けることに
より、摩擦材の表面積が増え、放熱効果が高められ、こ
れによりフェードによる摩擦係数の低下が防止される。

【００１０】ところで、粉末状成形材料を金型内に充填
する際には、充填中に材料が金型の側面等に付着し、こ
れが加熱加圧成形前に金型の温度で硬化することで、得
られる摩擦材に不均一部分が生じる恐れがあるが、請求
項２の方法に従って、粉末状成形材料の充填を１５秒以
内で行うことにより、このような問題は解消される。

【００１１】本発明において、金型の内面に設ける凸部
としては、金型内面から突出した先端が細くなる尖頭棒
状凸部、金型内面から起立した薄板状凸部、金型内面か
ら突出した針状凸部などを採用できる。

【００１２】特に、薄板状凸部の薄板の側辺部分を、金
型面から垂直方向に起立する円柱状部とすることによ
り、摩擦材に形成される凹溝の端部を円筒形状としてこ
の部分への応力集中を防止し、凹溝の端部からのクラッ
ク発生を防止することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【００１４】図１（ａ），（ｂ）は本発明の摩擦材の製
造方法の実施の形態を示す成形用金型の断面図、図２
（ａ）〜（ｎ）は金型の内面の凸部の具体例を示す図で
あって、（ａ），（ｃ），（ｅ），（ｇ），（ｉ），
（ｋ），（ｍ）図は正面図、（ｂ）図は（ａ）図の平面
図、（ｄ）図は（ｃ）図の平面図、（ｆ）図は（ｅ）図
の平面図、（ｈ）図は（ｇ）図の平面図、（ｊ）図は
（ｉ）図の平面図、（ｌ）図は（ｋ）図の平面図、
（ｎ）図は（ｍ）図の平面図である。図３（ａ）〜
（ｄ）は凸部の詳細を示す斜視図である。

【００１５】本発明においては、まず粉末状成形材料を
調製し、調製した粉末状成形材料１を成形用金型内に直
接投入して充填する。

【００１６】図１において、成形用金型は、外枠２、パ
ンチ３及び上下熱盤４、５で主に構成される。加熱外枠
２は、下部熱盤５に対してバネ部材６で取り付けられ、
熱盤４、５に圧力を加えることにより、外枠２が移動
し、パンチ１３が外枠２内に挿し込まれ、粉末状成形材
料１が加圧成形されるように構成されている。７は上部
熱盤４側に配置されたバックプレートである。

【００１７】本発明では、金型の内面（本実施例では、
パンチ３の上面）に複数の凸部を設けておき、形成され
る摩擦材１０の表面に複数の凹部を形成する。

【００１８】この凸部としては、特に制限はないが、図
２（ａ），（ｂ）に示すような針状凸部１１、図２
（ｃ），（ｄ）に示すような断面Ｖ字型薄板状凸部１
２、図２（ｅ），（ｆ）及び図２（ｇ），（ｈ）に示す
ような断面半円形薄板状凸部１３、図２（ｉ），（ｊ）
に示すような平薄板状凸部１４、図２（ｋ），（ｌ）に
示すような先端が細くなる尖頭棒状凸部１５等、様々な
形状のものを採用することができる。

【００１９】また、これらの凸部を２種以上組み合わせ
ても良く、例えば、図２（ｍ），（ｎ）に示す如く、断
面Ｖ字形薄板状凸部１２と尖頭棒状凸部１５とを組み合
わせても良い。

【００２０】即ち、尖頭棒状凸部１５のような棒状ない
し針状の凸部で形成される穴状の凹部は、主に、摩擦材
の表面積を増大させて、放熱効果を高めることで、フェ
ードによる摩擦係数の抑制に有効であり、一方、薄板状
凸部で形成される溝状凹部は、主に柔軟性の付与による
ブレーキ鳴き防止、クラック発生の防止に有効であるた
め、これらを組み合わせて摩擦材に穴状凹部と溝状凹部
とを形成することにより、良好な特性の摩擦材を製造す
ることができる。

【００２１】なお、図２（ｃ）〜（ｊ）に示すような薄
板状凸部を形成する場合、例えば、図（ｃ），（ｄ）に
示す断面Ｖ字形薄板状凸部１２は、図３（ａ）に示すよ
うな形状とされるが、この場合、薄板の端縁部や折曲部
（図３（ａ）の１２ａ，１２ｂ）に相当する部分に応力
が集中し、得られる摩擦材は、この部分からクラックが
発生し易くなる。

【００２２】この応力集中を防止して、クラックの発生
を抑制するために、薄板状凸部の端縁部分に円柱状部を
形成するのが好ましい。

【００２３】即ち、例えば、図３（ｂ）に示す如く、円
柱状部１２Ｒを有する断面Ｖ字形薄板状凸部１２Ａ、図
３（ｃ）に示す如く、円柱状部１３Ｒを有する断面半円
形薄板状凸部１３Ａ、或いは、図３（ｄ）に示す如く、
円柱状部１４Ｒを有する平薄板状凸部１４Ａとするのが
好ましい。

【００２４】なお、凸部の形状は何ら図２，３に示すも
のに制限されるものではない。また、これらの凸部の寸
法や配置形態、配置個数には特に制限はなく、摩擦材の
柔軟性付与に有効に機能するような凹部が摩擦材に形成
されれば良い。

【００２５】３０〜５００ｍｍ×２０〜２００ｍｍ×５
〜５０ｍｍ（厚み）程度の摩擦材を製造する場合には、
次のような寸法及び個数で凸部を設けるのが好ましい。

【００２６】図２（ａ），（ｂ）に示す針状凸部の場
合：直径１〜５ｍｍ，長さ４〜４５ｍｍの針状凸部を５
〜５０個、均等配置する。

【００２７】図２（ｃ），（ｄ）及び図３（ｂ）に示す
断面Ｖ字形薄板状凸部の場合：ａ＝１〜５ｍｍ，ｂ＝４
〜４５ｍｍ，ｃ＝１〜３ｍｍ，ｄ＝１０〜１００ｍｍ，
θ＝３０〜９０°の断面Ｖ字形薄板状凸部を５〜３０個
均等配置する。

【００２８】図２（ｅ），（ｆ），（ｇ），（ｈ）及び
図３（ｃ）に示す断面半円形薄板状凸部の場合：ａ＝１
〜５ｍｍ，ｂ＝４〜４５ｍｍ，ｃ＝１〜３ｍｍ，ｒ（半
径）＝３〜１０ｍｍの断面半円形薄板状凸部を５〜３０
個均等配置する。

【００２９】図２（ｉ），（ｊ）及び図３（ｄ）に示す
平薄板状凸部の場合：ａ＝１〜５ｍｍ，ｂ＝４〜４５ｍ
ｍ，ｃ＝１〜３ｍｍ，ｄ＝１０〜１５０ｍｍの平薄板状
凸部を５〜５０個均等配置する。

【００３０】図２（ｋ），（ｌ）に示す尖頭棒状凸部の
場合：底面の直径３〜２０ｍｍ，高さ４〜４５ｍｍの尖
頭棒状凸部を５〜５０個均等配置する。

【００３１】本発明において、粉末状成形材料は、スチ
ール繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、カーボン繊維、
チタン酸カリウム繊維、アルミナ繊維等の補強繊維材料
と、フェノール樹脂、ポリアミドイミド樹脂等の熱硬化
性樹脂よりなる結合材と、黒鉛、硫酸バリウム、アルミ
ナ、ダストレジン、二硫化モリブデン、三酸化アンチモ
ン、ジルコニア、石英、ガーネット、マグネシア、フェ
ライト、ゴム、カシューダスト、銅等の金属粒子等の充
填材ないし摩擦調整材とを、補強繊維材料３〜４０体積
％、結合材１０〜２０体積％、充填材ないし摩擦調整材
４０〜８７体積％の割合で乾式混合機により十分に混合
することにより調製される。

【００３２】粉末状成形材料を構成する原料のうち、繊
維材料は、平均繊維径１〜１００μｍ、平均繊維長さ１
〜１５ｍｍ程度であることが好ましく、粒状材料は平均
粒径０．５〜１０００μｍ程度であることが好ましい。

【００３３】なお、本発明では、粉末状成形材料を直接
金型に投入して熱圧成形するため、充填ないし成形時に
おいて、材料が分離する可能性がある。この材料分離を
防止する上で、比重の比較的小さい原料、例えば、黒鉛
やダストレジンは微粒化して用いるのが好ましい。これ
らは一般に、平均粒径０．５〜３００μｍ程度であるこ
とが好ましい。

【００３４】このような粉末状成形材料を金型に充填す
るに当たっては、材料の投入開始から充填終了までを迅
速に行う必要がある。即ち、加熱された金型内に粉末状
成形材料を充填する際、充填中に材料が金型の側面等に
付着し、これが加熱加圧成形前に金型の温度で硬化する
ことで、得られる摩擦材に不均一部分が生じる恐れがあ
る。このため、粉末状成形材料の充填を迅速に行うこと
で、成形前の材料の部分的な硬化を防止する必要があ
る。一般的には、粉末状成形材料の充填は、投入開始か
ら投入終了（充填終了）までを１５秒以内で行うのが好
ましい。

【００３５】粉末状成形材料１を金型内に充填した後
は、金型を加熱加圧して熱圧成形する。通常の場合、こ
の熱圧成形は、温度１３０〜１８０℃、圧力３０〜４０
０ｋｇ／ｃｍ²で３〜１５分程度実施される。

【００３６】この熱圧成形により得られる摩擦材１０に
は、表面に、前記金型の凸部に倣う形状の複数の凹部が
形成される。この凹部により摩擦材には柔軟性が付与さ
れ、これによりブレーキ鳴きを効果的に抑制すると共
に、使用中のヒビ割れを防止することができる。しか
も、複数の凹部を設けることにより、摩擦材の表面積が
増え、放熱効果が高められ、これによりフェードによる
摩擦係数の低下が防止されるという効果も奏される。

【００３７】熱圧成形により得られた摩擦材１０は、常
法に従って、１８０〜２５０℃で３〜１５時間程度熱処
理をした後、平研加工を施す。なお、従来においては、
この加工時に溝加工も行っていたが、本発明では、溝加
工は不要である。加工後は、４００〜７００℃で３０秒
〜５分程度表面熱処理した後、防錆のためにアクリル塗
料を塗装して使用に供する。

【００３８】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。

【００３９】実施例１繊維材料としてスチール繊維（平均繊維径６０μｍ、平
均繊維長３ｍｍ）及びアラミド繊維（平均繊維径１２μ
ｍ、平均繊維長６ｍｍのフィブリル状）を用い、結合材
としてフェノール樹脂（平均粒径４５μｍ）を用い、充
填材及び摩擦調整材として黒鉛（平均粒径１００μ
ｍ）、硫酸バリウム（平均粒径７５μｍ）、アルミナ
（平均粒径５μｍ）、及びダストレジン（平均粒径１５
０μｍ）を用い、これらを表１に示す割合で乾式混合機
により均一混合及び分散を行った。

【００４０】

【表１】

【００４１】得られた粉末状成形材料２００ｇを図１に
示す如く、金型内に充填して温度１５０℃、圧力４００
ｋｇ／ｃｍ²で１０分間熱圧成形した。なお、金型内に
はバックプレートとして１３０ｍｍ×５０ｍｍ×５ｍｍ
（厚み）のスチール製板を配置しておき、粉末状成形材
料は１０秒で充填を終了した。また、金型としては、内
面に表２に示す凸部を設けたものを用い、熱圧成形後は
２００℃で５時間熱処理を行い、その後、平研加工し、
次いで５００℃で１分間表面熱処理（スコーチ）した
後、アクリル塗料を塗装して防錆処理した。

【００４２】得られた摩擦材は４５ｍｍ×１２０ｍｍ×
１０ｍｍ（厚み）であり、いずれも金型の凸部に倣う形
状の凹部が複数個形成されたものであった。

【００４３】得られた摩擦材を装着した実車にて市街地
走行を５００ｋｍ行い、その間の鳴き回数を制動回数で
割って鳴き発生率を求めた。また、ダイナモ試験機によ
るフェード試験（制動初速度１００ｋｍ／ｈ、終速度０
ｋｍ／ｈ、制動減速度０．４５Ｇ、制動間隔３５秒、制
動回数１５回）で摩擦係数（フェード試験の最低値）と
試験後の外観（側面部のクラックの有（×）無（））を
調べ、結果を表２に示した。

【００４４】比較例１実施例１において、金型として、内面に凸部のないもの
を用いたこと以外は同様にして摩擦材を製造し、得られ
た摩擦材の鳴き発生率及び摩擦係数及び外観を調べ、結
果を表２に示した。

【００４５】比較例２実施例１において、粉末状成形材料を予め圧力１５０ｋ
ｇ／ｃｍ²でプレス成形して予備成形体を得、これを凸
部のない金型に入れて熱圧成形し、平研加工時に幅３ｍ
ｍ、深さ８ｍｍの溝を摩擦材の中央部分に１本形成する
溝加工を行ったこと以外は同様にして摩擦材を製造し、
得られた摩擦材の鳴き発生率及び摩擦係数及び外観を調
べ、結果を表２に示した。

【００４６】

【表２】

【００４７】表２により、本発明の摩擦材の製造方法に
よれば、予備成形を行うことなく、また、成形後の溝加
工を行うことなく、ブレーキ鳴きやクラック発生の問題
のない、摩擦特性に優れた摩擦材を製造することができ
ることがわかる。

【００４８】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の摩擦材の製
造方法によれば、プレス工程が１回でよく、また、成形
後の加工工程の一部が省略されることで、製造コストの
低減、製造効率の向上が図れる。しかも、製造される摩
擦材は、ブレーキ鳴きの発生率が著しく低く、使用中の
ヒビ割れの問題もなく、耐久性に優れる上に、フェード
による摩擦係数の低下も軽減され、著しく摩擦特性に優
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の摩擦材の製造方法の実施の形態を示す
断面図である。

【図２】本発明で使用される金型の凸部を示す図であっ
て、（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｇ）、（ｉ）、
（ｋ）、（ｍ）は正面図、（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）、
（ｈ）、（ｊ）、（ｌ）、（ｎ）は平面図である。

【図３】図２に示す金型の凸部の詳細を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１粉末状成形材料２外枠３パンチ４、５熱盤７バックプレート１０摩擦材１１、１２、１３、１４、１５、１２Ａ、１３Ａ、１４
Ａ凸部１２Ｒ、１３Ｒ、１４Ｒ円柱状部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩ // Ｂ２９Ｋ 105:06 Ｂ２９Ｌ 31:16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】摩擦材成形用の金型内に繊維、熱硬化性
樹脂及び充填材を混合してなる粉末状成形材料を充填
し、加熱加圧して摩擦材を製造する方法であって、該金型の内面に複数の凸部を設けておき、成形される摩
擦材の表面に複数の凹部を形成することを特徴とする摩
擦材の製造方法。
【請求項２】請求項１において、前記粉末状成形材料
の金型内への充填を１５秒以内で行なうことを特徴とす
る摩擦材の製造方法。
【請求項３】請求項１又は２において、前記凸部は、
金型内面から突出した、先端が細くなる尖頭棒状である
ことを特徴とする摩擦材の製造方法。
【請求項４】請求項１又は２において、前記凸部は、
金型内面から起立した薄板状であることを特徴とする摩
擦材の製造方法。
【請求項５】請求項４において、前記薄板状の凸部
は、該薄板の側辺部分に、金型面から垂直方向に起立す
る円柱状部が設けられていることを特徴とする摩擦材の
製造方法。
【請求項６】請求項１又は２において、前記凸部は、
金型内面から突出した針状であることを特徴とする摩擦
材の製造方法。