JPH11129252A

JPH11129252A - 摩擦材用原料造粒物及びその製造方法

Info

Publication number: JPH11129252A
Application number: JP9302032A
Authority: JP
Inventors: Yukiyasu Sukai; 幸廉須貝
Original assignee: Akebono Research and Development Centre Ltd
Current assignee: Akebono Research and Development Centre Ltd
Priority date: 1997-11-04
Filing date: 1997-11-04
Publication date: 1999-05-18
Also published as: DE69811823T2; US6265356B1; DE69811823D1; EP0915265B1; EP0915265A1

Abstract

(57)【要約】【課題】摩擦材原料として好適で、しかも特別な装置
を必要とすることなく、簡便かつ安価に製造できる摩擦
材用原料造粒物を提供する。【解決手段】摩擦材の繊維原料、粉末原料及びバイン
ダを含む出発原料を造粒して一次造粒物とし、次いで前
記一次造粒物を破砕して摩擦材用原料造粒物を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種車両や産業機
械等のブレーキやクラッチ等に使用される摩擦材の製造
に適した造粒物及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種車両や産業機械等のブレーキパッ
ド、ブレーキライニングやクラッチフェーシング等に広
く使用される摩擦材は、耐熱性有機繊維や無機繊維、金
属繊維等の繊維原料と、無機・有機充填材、摩擦調整剤
及び熱硬化性樹脂バインダー等の粉末原料とを混合して
なる出発原料を常温にて所定圧力で成形（予備成形）
し、次いで所定温度にて熱成形し、硬化（アフタキュ
ア）及び仕上げ処理して得られる。しかし、上記した出
発原料の混合過程終了から、計量、そして熱成形の成形
型に計量された混合物を投入する迄の過程は、不定形の
粉体（混合物）を取り扱うことになるが、摩擦特性上の
理由から粉末原料は粒径数十μｍオーダーの微粒子で構
成されることが多く、これらの各工程における手扱い時
に粉塵が生じ易く、遮蔽板を設置する等の粉塵対策が必
要となり、またコスト増の一要因となっている。また、
微粒子であるため比表面積が大きく、接触する相手への
付着が生じ易いため、成形型の壁面に付着して出発原料
の均一な充填を困難にしている。

【０００３】そこで、これらの問題点を解決するため
に、出発原料を造粒することが行われている。即ち、出
発原料である各種粉末原料と繊維原料とをバインダーを
加えながら転動させて粒径が２〜５ｍｍ程度の造粒物と
し、これを摩擦材原料とするものである。造粒物とする
ことにより、上記したような手扱い時における粉塵の問
題や成形型への充填時における成形型の壁面への付着の
問題を解決できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】繊維材料は本来摩擦材
の全体に渡って均一に分散し、かつ相互に絡み合うこと
で摩擦材の機械的強度を増強させるために配合されるも
のである。しかしながら、造粒物とする方法では、繊維
原料が造粒物中に取り込まれて造粒物毎に分断された状
態となり、繊維材料相互の絡み合いが出来なくなり、肝
心の補強効果が減少したり、場合によっては補強効果が
得られないこともある。また、造粒物は通常球形に近
く、成形型に充填された造粒物を所定の温度、圧力で熱
成形する際、特に熱成形初期において各造粒物が壊れ難
く、熱成形の工程を経ても造粒物相互の摩擦材原料が十
分に混ざり合わないことがあり、結果として摩擦材の材
質の均一性を損ねてしまう。

【０００５】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、摩擦材原料として好適で、しかも特別な装
置を必要とすることなく、簡便かつ安価に製造できる摩
擦材用原料造粒物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】上記の目的は、本発明
の、（１）摩擦材の繊維原料、粉末原料及びバインダを
含む出発原料を造粒してなる一次造粒物を破砕して得ら
れることを特徴とする摩擦材用原料造粒物、並びに、
（２）摩擦材の繊維原料、粉末原料及びバインダを含む
出発原料を造粒して一次造粒物とし、次いで前記一次造
粒物を破砕することを特徴とする摩擦材用原料造粒物の
製造方法、により達成される。

【０００７】上記の一次造粒物を破砕して得られる摩擦
材用原料造粒物（以下、二次造粒物と呼ぶ。）において
は、粉末原料は繊維原料の表面にバインダーおよび物理
吸着により固定されているため、粉砕による脱離は無
く、一方繊維原料はそれ自体の引っ張り強度が高く、一
次造粒物を破砕する程度の外力を受けても切断される機
会は非常に少ない。従って、この二次造粒物は繊維原料
が粉末原料を保持し、かつその表面から繊維原料が露出
した、不定形の粒体として得られる。この二次造粒物
は、熱成形に際して、その表面から露出した繊維原料が
隣接する二次造粒物の繊維原料と相互に絡み合うため、
得られる成型物、即ち摩擦材の強度を高める。また、二
次造粒物には、破砕によって鋭角の凸部が多数形成され
るため、熱成形時の初期段階で容易に各二次造粒物が壊
れて摩擦材原料が相互に混ざり合い、摩擦材原料が均一
に分散した摩擦材を得る事ができる。更に、二次造粒物
は不定形で、大きさも多様であるため、成形型に隙間無
く充填でき、従来の球状の造粒物を用いた場合に比べて
高密度の摩擦材が得られる。また、二次造粒物の製造に
際しても、「原料の混合→造粒→破砕」の一連の工程を
全て同一の混合装置を用いて実施可能であり、従って製
造設備やコスト面における新たな負担は生じない。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る摩擦材用原料
造粒物（二次造粒物）に関して、その製造方法に従って
詳細に説明する。図１のフローチャートに示すように、
二次造粒物を作製するに当たり、先ず、一次造粒物を作
製する。この一次造粒物は、従来の造粒法に従って作製
でき、繊維原料、粉末原料及びバインダを所定割合とな
るように計量して混合装置に投入してこれら材料を均一
に混合して出発原料を得た後、この混合装置に適用の水
を加えて、前記出発原料を転動させることにより得られ
る。この混合並びに造粒は、使用する混合装置、出発原
料の量等により異なるが、例えば容量１０リットルの混
合槽を備える攪拌型混合機を用い、２ｋｇの出発原料を
投入した場合、回転翼の回転数１００〜１０００ｒｐｍ
で１〜５分程度運転することにより、均一な出発原料が
得られ、次いで水を添加して１０〜１０００ｒｐｍで１
〜１０分程度転動させることにより、粒径５〜４０ｍｍ
程度の一次造粒物が得られる。

【０００９】繊維原料は従来より摩擦材の原料として使
用されているものであり、具体的には、スチールや銅、
真鍮等からなる金属繊維類、炭素繊維やガラス繊維、チ
タン酸カリウム等のセラミック繊維等の無機繊維類、ア
ラミド繊維や耐炎化アクリル繊維等の有機繊維類が挙げ
られる。粉末原料も従来より摩擦材の原料として使用さ
れているものであり、具体的には、カシューダストやゴ
ムダスト等からなるフリクションパーティクル、銅や硫
黄、アルミニウム、亜鉛等の金属もしくはアルミナやシ
リカ、ジルコニア等の金属酸化物等の摩擦調整材、グラ
ファイトや二硫化モリブデン等の固体潤滑剤、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
酸カルシウム等の充填材である。また、バインダも従来
より摩擦材に使用されるものであり、例えばフェノール
樹脂（ストレートフェノール樹脂及びゴム等による各種
変性フェノール樹脂を含む）、メラミン樹脂、エポキシ
樹脂、シアン酸エステル樹脂等の熱硬化性樹脂からなる
バインダが挙げられる。これらバインダは、固体（粉
末）であっても液体であっても構わない。上記繊維原
料、粉末原料及びバインダの配合割合は特に制限される
ものではなく、所望する摩擦材の組成に応じて適宜選択
される。また、図２に示すように、この造粒により得ら
れる一次造粒物１は球状物であり、繊維原料は大部分が
その内部に閉じ込められており、表面から外方に延びる
ものは殆ど見られない。

【００１０】次いで、一次造粒物１を同一の混合装置内
で破砕して二次造粒物２とする。破砕には種々の方法を
採り得るが、一次造粒物１の造粒時よりも転動速度（装
置の回転翼の回転速度）を早め、一次造粒物同士を衝突
させる方法、あるいは回転歯として鋭利な刃形に加工し
たものを用いて一次造粒物１を切断、破断させる方法が
簡便で、かつ効果的である。より具体的には、上記の混
合装置の場合、回転翼の回転速度３００〜２０００ｒｐ
ｍに高めて０．１〜５分程度運転する。このようにして
得られた二次造粒物２は、図３に拡大図として示される
ように、複数の鋭角の凸部（図中、角度α、βで示され
る部分参照）を有し、更にその表面から多数の繊維原料
が外方に延びている。また、その外形並びに大きさも多
様である。尚、以上の一次造粒物の造粒から破砕までは
同一の混合装置を用いて実施可能であり、製造設備やコ
スト面における新たな負担が生じることはない。

【００１１】上記の二次造粒物２を出発原料として摩擦
材を製造することができる。以下に、その製造工程を説
明する。先ず、二次造粒物２を成形型に充填する。この
時、二次造粒物２は不定形で、大きさも多様であるた
め、成形型に隙間無く充填でき、高密度での充填が可能
となる。次いで、常温で予備成形を行って摩擦材の予備
成形体を作製する。その後、プレッシャープレートを成
形型に装着して熱成形を行う。ここで、二次造粒物２は
鋭角の凸部を多数有するため、熱成形時の初期段階で容
易に壊れ、相互に混ざり合って成形型内に均一に摩擦材
原料が分布する。それと同時に、繊維原料が露出してい
るために、相互の絡み合いも容易に起こる。従って、得
られる摩擦材は材質が均一で、機械的強度に優れたもの
となる。熱成形後、アフターキュア、仕上げ加工を経て
摩擦材が完成する。

【００１２】上記一連の工程における諸条件は特に制限
されるものではなく、常法に従うことができ、例えば予
備成形は面圧１００〜５００Ｋｇｆ／ｃｍ²で行い、熱
成形は温度１３０〜１８０℃、面圧２００〜１０００Ｋ
ｇｆ／ｃｍ²で３〜１５分間程度行い、アフターキュア
は温度１５０〜３００℃で１〜１５時間程度行う。

【００１３】〔実施例〕以下に、本発明を実施例及び比
較例により更に具体的に説明するが、本発明はこれらに
より何ら限定されるものではない。グラファイト５重量
％、硫酸バリウム２０重量％、炭酸カルシウム３０重量
％、フリクションパーティクル（カシューダスト、メラ
ミンダスト等の混合物）１５重量％からなる粉末原料
と、芳香族ポリアミド繊維、銅繊維及びグラスファイバ
の混合物からなる繊維原料２０重量％、及びフェノール
樹脂１０重量％からなる出発原料２ｋｇを、混合槽容量
１０リットルの高速攪拌型混合機に投入し、回転翼の回
転数４５０ｐｒｍで７分間混合した。次いで、前記混合
槽に適量の水を添加し、回転数８０ｒｐｍで３分間運転
して一次造粒物を作製した。この一次造粒物は、繊維原
料がその内部に取り込まれた球状物であった。その後、
回転数を８００ｒｐｍに上昇して２分間運転を続けて二
次造粒物を得た。この二次造粒物は、概略図３に示す通
りの外形を呈しており、鋭角の凸部を多数有し、表面に
繊維原料が露出していた。そして、得られた二次造粒物
をプレッシャープレートとともに熱プレスにセットし、
温度１５０℃、面圧５００ｋｇｆ／ｃｍ²で１０分間熱
成形した。次いで、この熱成形品を２００℃で３時間ア
フターキュア処理して摩擦材Ａを作製した。また、比較
のために、上記一次造粒物をそのまま、同様の処理を行
って摩擦材Ｂを作製した。

【００１４】得られた摩擦材Ａ及び摩擦材Ｂを曲げ試
験、成分分析に供した。曲げ試験の結果、摩擦材Ａは摩
擦材Ｂに比べて優れた値が得られた。また、成分分析は
各摩擦材の任意の複数箇所から試験片を採取し、それを
顕微鏡で観察することを行った。その結果摩擦材Ａは、
摩擦材Ｂに比べて繊維原料、粉末原料ともに均一に分散
していた。曲げ試験及び成分分析の結果から、本発明の
二次造粒物を摩擦材原料とすることの優位性が確認され
た。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように、二次造粒物を摩擦
材原料とすることにより、機械的強度並びに材質の均一
な摩擦材が得られる。しかも、二次造粒物の作製に際し
て、特別な装置や工程を必要とせず、安価に作製可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る摩擦材用原料造粒物の製造工程を
示すフローチャートである。

【図２】本発明に係る摩擦材用原料造粒物の製造工程を
模式的に示した図である。

【図３】図２に示す二次造粒物の拡大図である。

【符号の説明】

１一次造粒物２二次造粒物（本発明の摩擦材用原料造粒物）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】摩擦材の繊維原料、粉末原料及びバイン
ダを含む出発原料を造粒してなる一次造粒物を破砕して
得られることを特徴とする摩擦材用原料造粒物。
【請求項２】前記摩擦材用原料造粒物は、複数の鋭角
の凸部を有することを特徴とする請求項１記載の摩擦材
用原料造粒物。
【請求項３】前記摩擦材用原料造粒物は、その表面か
ら前記繊維原料が露出していることを特徴とする請求項
１記載の摩擦材用原料造粒物。
【請求項４】摩擦材の繊維原料、粉末原料及びバイン
ダを含む出発原料を造粒して一次造粒物とし、次いで前
記一次造粒物を破砕することを特徴とする摩擦材用原料
造粒物の製造方法。