JP2003127155A

JP2003127155A - 摩擦材の熱成形過程のガス抜き方法

Info

Publication number: JP2003127155A
Application number: JP2001326416A
Authority: JP
Inventors: Yosuke Sasaki; 要助佐々木; Katsuo Arai; 勝男新井; Satoshi Kusaka; 聡日下; Sei Kurihara; 生栗原
Original assignee: Akebono Research and Development Centre Ltd
Current assignee: Akebono Research and Development Centre Ltd
Priority date: 2001-10-24
Filing date: 2001-10-24
Publication date: 2003-05-08

Abstract

(57)【要約】【課題】ヒビやフクレなどの成形不良の発生を防止す
るガス抜き方法、及び品質の優れた摩擦材を高温・短時
間で得る摩擦材の熱成形方法を提供する。【解決手段】押え型、中型及び加圧型からなる摩擦材
の熱成形用金型を用いて摩擦材原料の予備成形体を熱成
形する摩擦材の製造方法において、押え型と加圧型に温
度差を設け、熱成形時に予備成形体が最後に硬化する部
分を押え型か加圧型のいずれか一方に寄せるとともに、
この最終硬化部に対応する押え型または加圧型に前記最
終硬化部に突入し、かつ前記の型に外部に通じるガス抜
き路を持つ突起を設けることによって前記最終硬化部か
らガス抜きできるようにしたことを特徴とする摩擦材の
熱成形過程のガス抜き方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、摩擦材を製造する
際の熱成形過程のガス抜き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過程のガス抜き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
の熱成形過程のガス抜き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、研摩材、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、金属繊維等の繊維基材と、無機・有機充填材、
摩擦調整材及び結合材（フェノール樹脂等の熱硬化性樹
脂等）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
８に示すように、上記プレッシャープレート（Ｐ／Ｐ）
１と摩擦材原料の予備成形体２とを、金属製の中型３、
押え型である上型４及び加圧型である下型（パンチ）５
の上、中及び下型で成形される空間に挿入充填し、前記
材料予備成形体２をＰ／Ｐ１と共に上型４と下型５で加
圧するものであるが、この際同時に上型４及び下型５に
設けた熱板７により加熱して、Ｐ／Ｐ１と合わせて予備
成形体２を加熱するように構成されている。なお、図８
では、Ｐ／Ｐ１が予備成形体２の上に配置されている
が、装置の形式によっては予備成形体２がＰ／Ｐ１の上
に配置される場合もあるし、また下型が押え型で、上型
が加圧型とする場合もある。

【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
部に閉じ込められると、プレス圧の除圧時に摩擦材内部
に閉じこめられた高いガス圧を有する発生ガスが一気に
開放され、ヒビやフクレを生じる原因となる。しかしな
がら、従来の図８に示す熱成形型では、特に熱伝導率に
配慮することなく、同質の材料で作製されているため、
中型３や下型５から熱が伝わりやすく、その結果、中型
３に接する摩擦材のＰ／Ｐ１に接する面と下型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、上記のヒビ１４やフクレを生じる
という問題点があった。

【０００５】成形不良を防ぐには、内部に溜まるガスを
抜かなければならない。また、成形時間を短縮するには
高温で成形し、有機結合材の硬化反応を促進するのがよ
い。しかしながら、ガスが集中発生するため、成形不良
が多くなってしまう。上記問題を解決するために、これ
までもいくつかのガス抜き方法が提案されている。例え
ば、上型もしくは下型に多数の針を設けたものや、プレ
ッシャープレートに設けた貫通孔を経て摩擦材の厚さに
近い深さまで突起を突入させてガス抜き孔を形成する方
法が提案されている。しかしながら、これらの方法は、
ガスの溜まる部分から直接的にガス抜きする方法ではな
く、効果は不十分であった。

【０００６】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
生を防止するガス抜き方法、及び品質の優れた摩擦材を
高温・短時間で得る摩擦材の熱成形方法を提供すること
を課題とする。

【０００７】

【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用型及び成形方法
について種々検討を重ね、摩擦材の熱成形過程におけ
る、摩擦材原料中の結合材である熱硬化性樹脂の硬化反
応等により発生するガスの、ガス抜きが円滑に行われな
いことが、ヒビやフクレの主な発生原因であることを知
見した。そして、本発明者らは、上記の知見に基づいて
本発明を完成するに至った。

【０００８】すなわち、本発明は、下記の構成により前
記の課題を解決した。（１）押え型、中型及び加圧型からなる摩擦材の熱成形
用金型を用いて摩擦材原料の予備成形体を熱成形する摩
擦材の製造方法において、押え型と加圧型に温度差を設
け、熱成形時に予備成形体が最後に硬化する部分を押え
型か加圧型のいずれか一方に寄せるとともに、この最終
硬化部に対応する押え型または加圧型に前記最終硬化部
に突入し、かつ型の外部に通じるガス抜き路を持つ突起
を設けることによって前記最終硬化部からガス抜きでき
るようにしたことを特徴とする摩擦材の熱成形過程のガ
ス抜き方法。（２）前記加圧型を押え型よりも高温として摩擦材原料
の予備成形体の最終硬化部を押え型側に寄せるととも
に、押え型に前記突起を形成してプレッシャープレート
のあり孔部を貫通して予備成形体の最終硬化部に突入さ
せるガス抜き孔を形成したことを特徴とする前記（１）
記載の成形過程のガス抜き方法。（３）前記突起を摩擦材よりも熱伝導率が小さい材料で
作製したことを特徴とする前記（１）又は（２）記載の
熱成形過程のガス抜き方法。

【０００９】（４）前記押え型を加圧型よりも高温にす
るとともに、中型の一部を該中型の残りの部分よりも低
熱伝導率の素材で作製し、これにより予備成形体の最終
硬化部を、加熱型側でかつ中型の低熱伝導率の素材側に
寄せ、加圧型に前記最終硬化部に突入するガス抜き孔を
有する突起を設けてガス抜き路を形成したことを特徴と
する前記（１）〜（３）のいずれか１項記載の熱成形過
程のガス抜き方法。（５）前記中型の一部を多孔質の素材で作製したことを
特徴とする前記（４）記載の熱成形過程のガス抜き方
法。（６）前記突起を繊維強化プラスチックで作製したこと
を特徴とする前記（１）〜（５）のいずれか１項記載の
熱成形過程のガス抜き方法。

【００１０】すなわち、本発明の骨子は、熱成形される
予備成形体の最終硬化部の位置を制御してガスを集める
手段と、最終硬化部に集めたガスを抜く手段の両手段を
併せ持つ熱成形金型を用いて摩擦材の予備成形体を熱成
形することにある。

【００１１】通常の熱成形過程では、摩擦材の温度分布
は図８に示すように外周が高く、内部が低い。通常、摩
擦材はプレッシャープレート（Ｐ／Ｐ）とよばれる鉄板
と一体に成形される。Ｐ／Ｐは成形型からの熱を吸収
し、摩擦材への熱伝導を遅らせる。そのため、最も低温
の部分は摩擦材の中心からやや上型側寄りになってい
る。最も低温の部分は、有機結合材が最後に硬化するた
めに空隙が多い。従って、ガスは「有機結合材が最後に
硬化する部分」（以下、「最終硬化部」という）に移動
して集まる。この状態でプレス圧力が除圧されるとガス
が膨張し、ヒビやフクレが発生する。通常の熱成形では
図８に示すような温度分布となるため、ヒビは摩擦材の
厚さ約２／３の部分に発生する。

【００１２】すなわち、本発明は上記のヒビ発生防止手
段として以下に記す２つの手段を用いる。１）最終硬化部の位置を制御してガスを集める手段。２）最終硬化部に集めたガスを外部に抜く手段。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の摩擦材の熱成形過程のガ
ス抜き方法を、図面を参照して詳細に説明する。なお、
図８で示した構成要素と同一機能を有する構成要素は、
同一符号を用いて示す。以下に、上記した２手段のそれ
ぞれの手段について詳細に説明する。

【００１４】１）最終硬化部の位置を制御してガスを集
める手段成形型から摩擦材に与える熱量に差をつけて、ガスを集
めたい場所を最も低温にする。以下に具体的な例を挙
げ、図面により説明する。例−１：最終硬化部を押え型
（上型）４に寄せるには、加圧型（下型）５から熱量を
多く与えればよい（図１の場合）。・下型５温度を上型４温度よりも高くする。・下型５材質に上型４材質よりも熱伝導率の大きい材質
を用いる。・上型４材質に下型５材質よりも熱伝導率の小さい材質
を用いる。・上型材質に多孔質材料を用いて熱伝導を小さくする。（下型側に寄せるには、上記とは逆にする）

【００１５】例−２最終硬化部を加圧型（下型）５側
の片側側面に寄せるには、下型５側に寄せる方法（例１
の逆の場合参照）に併せて以下の方法をとればよい（図
２参照）。・ガスを集める側の反対側面（中型）に熱伝導率の大き
い材質を用いる。・ガスを集める側の側面（中型）に熱伝導率の小さい材
質を用いる。・ガスを集める側に多孔質材料を用いて熱伝導率を小さ
くする。

【００１６】２）最終硬化部からガスを抜く手段（図３
及び４参照）押え型（上型）４または加圧型（下型）５にガス抜き用
突起（以下、突起とする）８（図３（ａ）または（ｂ）
参照）を設け、最終硬化部６からガスを抜く。突起８に
は、ガス抜き孔９やガス抜き溝１０を設けてガスが抜け
るようにする。摩擦材２にスリットを設ける場合は、ス
リットに相当する部分の下型５に凸部１２を設けてガス
を抜く（図４参照）。この場合、熱成形とともにスリッ
トが形成されるため、後工程を省略できる。

【００１７】ここで、摩擦材２中心に最終硬化部６を制
御すると、突起８や凸部１２が長くなってしまう。突起
８や凸部１２の長さを短くするには、最終硬化部６を寄
せる側に突起８や凸部１２を設けるのがよい。例えば、（図５及び６参照）例−１：最終硬化部６を上型４側に寄せる場合は突起８
を上型４に設ける（図５参照）。例−２：最終硬化部６を下型５側の片側側面に寄せる場
合、寄せた側の下型５に突起８を設ける（図６参照）。

【００１８】ここで、突起８や凸部１２の熱伝導率は、
摩擦材２と同等かそれ以下にしなければならない。なぜ
ならば、突起８や凸部１２の熱伝導率が摩擦材２の熱伝
導率より高いと、突起８や凸部１２周辺の有機結合材か
ら先に硬化する。突起８や凸部１２周辺が緻密になりガ
ス抜きが妨げられる。突起８や凸部１２の熱伝導率を摩
擦材２と同等かそれ以下にすると、突起８や凸部１２周
辺の有機結合材の硬化が最後に起きる。すると、熱成形
過程で突起８周辺に空隙が確保でき、ガスを抜けやすく
できる。摩擦材２の熱伝導率を以下に記す。摩擦材２の
種類によって突起８の熱伝導率を調整する。ノンアスベストス：１〜３Ｗ／ｍＫセミメタリック：６〜１８Ｗ／ｍＫ

【００１９】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。ただし、本発明はこの実施例のみに限定されるも
のではない。

【００２０】実施例１〜２、比較例１〜１０図７に示すように押え型（上型）に突起を設けてガスを
抜く構造の熱成形用型を作製した。（ａ）は、押え型の
平面図を示し、（ｂ）は熱成形用型全体の縦断面図を示
す。この実施例の突起は、下記の材料からなる繊維強化
プラスチック（ＦＲＰ）で作製した。プラスチック：ポリイミド樹脂。強化繊維：カーボンファイバー。フィラー：硫酸バリウム、炭酸カルシウム、マグネシ
ア。プラスチックに配合するフィラーや強化繊維の種類・量
を変えて熱伝導率の異なる突起を作製した。熱伝導率が
１Ｗ／ｍＫの突起を実施例１に、５Ｗ／ｍＫの突起を実
施例２に用いた。比較例１は、突起をセミメタリック摩
擦材（熱伝導率１２Ｗ／ｍＫ）よりも熱伝導率の大きい
ＳＵＳ３０４（熱伝導率：１５Ｗ／ｍＫ）で作製した。
比較例２は突起のない従来の成形型を使用した。第１表
に示す割合で摩擦材原料を配合・攪拌して摩擦材攪拌物
を得た。

【００２１】

【表１】

【００２２】摩擦材攪拌物を予備成形型に投入し、常温
で４０ＭＰａで加圧成形して縦１００×横４０×厚さ２
０ｍｍの予備成形体を作製した。次に予備成形体を熱成
形型に投入して熱成形を行った。成形条件を以下に記す
３条件設定した。これらの成形条件と実施例１〜２及び
比較例１〜１０との関係を併せて記載する。なお、
（１）及び（２）の比較例３〜１０では、（３）の場合
と同様に突起の有無、突起の材質を変えて試験した。
（カッコ内はセミメタリック配合の成形時間）（１）従来の成形条件：上型温度１５５℃、下型温度１
５５℃、成形時間４２０秒（４１０秒）・・・・・比較
例７〜１０（２）高温・短時間の成形条件：上型温度１７５℃、下
型温度１７５℃、成形時間９０秒（７５秒）・・・比較
例３〜６（３）高温・短時間の成形条件：上型温度１７５℃、下
型温度２０５℃、成形時間９０秒（７５秒）・・・実施
例１〜２、比較例１〜２＊（３）の条件は、最終硬化部の位置を上型側に制御す
るため、下型温度を上型温度よりも３０℃高くした。

【００２３】熱成形終了後に外観検査と打音検査を行
い、成形不良率を比較した。検査結果を第２表に示す。

【００２４】

【表２】

【００２５】

【表３】

【００２６】高温・短時間成形では、突起を設けた成形
型の成形不良率が小さかった。なかでも突起の熱伝導率
が摩擦材よりも小さい場合には、成形不良率が小さかっ
た。さらに、加圧型（下型）温度を押え型（上型）温度
よりも３０℃高くして最終硬化部の位置を制御すると、
成形不良を完全に防ぐことができた。本発明により、成
形時間を大幅に短縮して歩留り良く成形することが可能
になった。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、押え型と加圧型に温度
差を設けるなどの手段を講じた熱成形用型を使用して、
最終硬化部の位置を制御してそこへガスを集め、この最
終硬化部に集めたガスを抜くことができるようになっ
た。その結果、熱成形過程で発生する成形不良を防止し
て、製品の歩留りを向上できるとともに、高温・短時間
での成形が可能になり、製造コストを低減できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における最終硬化部を押え型側に寄せる
成形用型の断面説明図である。

【図２】（ａ）は、本発明における最終硬化部を加圧型
側の片側側面に寄せる成形用型の縦断面説明図であり、
（ｂ）は、（ａ）の成形型の線Ｘ−Ｘ横断面説明図であ
る。

【図３】本発明におけるガス抜き用突起の側面及び平面
説明図で、（ａ）はガス抜き孔を有する突起の説明図、
（ｂ）はガス抜き溝を有する突起の説明図である。

【図４】本発明における摩擦材にスリットを設ける場合
のガス抜き用突部付き加圧型の説明図であり、（ａ）は
加圧型の平面図であり、（ｂ）は加圧型の側面図であ
る。

【図５】本発明における最終硬化部を押え型側に寄せる
成形用型の断面説明図である。

【図６】本発明における最終硬化部を加圧型の片側側面
に寄せる成形用型の断面説明図である。

【図７】本発明の実施例に使用した成形用型を示すもの
で、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は断面説明図であ
る。

【図８】従来の熱成形過程の摩擦材温度分布を説明する
成形用型の断面図である。

【符号の説明】

１プレッシャープレート（Ｐ／Ｐ）２摩擦材原料の予備成形体３中型３Ａ中型（熱伝導率小、多孔質）３Ｂ中型（熱伝導率大）４押え型（上型）５加圧型（下型）６最終硬化部（最低温部分）７熱板８突起９ガス抜き孔１０ガス抜き溝１１ガス抜き路１２突部１３あり孔１４ヒビ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者日下聡埼玉県羽生市東５丁目４番71号株式会社曙ブレーキ中央技術研究所内 (72)発明者栗原生埼玉県羽生市東５丁目４番71号株式会社曙ブレーキ中央技術研究所内Ｆターム(参考） 3J058 BA61 FA01 FA11 FA21 FA35 GA63 GA65 GA92 GA93 4F202 AA37 AH81 AJ04 AJ10 AJ12 CA09 CB01 CK42 CP01 CP02 CP04 4F204 AA36 AA40 AB11 AB16 AB18 AB25 AE08 AH17 AJ04 AJ10 AJ12 FA01 FB01 FF01 FN01 FN12 FN16 FQ15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】押え型、中型及び加圧型からなる摩擦材
の熱成形用金型を用いて摩擦材原料の予備成形体を熱成
形する摩擦材の製造方法において、押え型と加圧型に温
度差を設け、熱成形時に予備成形体が最後に硬化する部
分を押え型か加圧型のいずれか一方に寄せるとともに、
この最終硬化部に対応する押え型または加圧型に前記最
終硬化部に突入し、かつ型の外部に通じるガス抜き路を
持つ突起を設けることによって前記最終硬化部からガス
抜きできるようにしたことを特徴とする摩擦材の熱成形
過程のガス抜き方法。
【請求項２】前記加圧型を押え型よりも高温として摩
擦材原料の予備成形体の最終硬化部を押え型側に寄せる
とともに、押え型に前記突起を形成してプレッシャープ
レートのあり孔部を貫通して予備成形体の最終硬化部に
突入させるガス抜き孔を形成したことを特徴とする請求
項１記載の摩擦材の熱成形過程のガス抜き方法。
【請求項３】前記突起を摩擦材よりも熱伝導率が小さ
い材料で作製したことを特徴とする請求項１又は請求項
２記載の摩擦材の熱成形過程のガス抜き方法。
【請求項４】前記押え型を加圧型よりも高温にすると
ともに、中型の一部を該中型の残りの部分よりも低熱伝
導率の素材で作製し、これにより予備成形体の最終硬化
部を、加圧型側でかつ中型の低熱伝導率の素材側に寄
せ、加圧型に前記最終硬化部に突入するガス抜き孔を有
する突起を設けてガス抜き路を形成したことを特徴とす
る請求項１〜３のいずれか１項記載の摩擦材の熱成形過
程のガス抜き方法。
【請求項５】前記中型の一部を多孔質の素材で作製し
たことを特徴とする請求項４記載の摩擦材の熱成形過程
のガス抜き方法。
【請求項６】前記突起を繊維強化プラスチックで作製
したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載
の摩擦材の熱成形過程のガス抜き方法。