JPH0257734A - メタリック系摩擦材料の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はＣｕおよびＣｕ合金、　ＦｅおよびＦｅ合金。

ＮｉおよびＮｉ合金等をバインダーとし、潤滑成分。

硬質粒子、摩擦調整剤、繊維成分等のフィラーを含むい
わゆるメタリック系摩擦材料の製造法において、ライニ
ングと芯板（コアープレート）との接合に有機質の接着
剤を使用するものに関する。

（従来の技術） 従来、メタリック系摩擦材料の製造法としては、適当な
混合機で混合した金属を含む原料粉末を金型に振り込み
、冷間でプレス成形し、この成形体（グリーンコンパク
ト）をあらかじめＣｕメツキあるいは旧メツキ等を施し
たスチールコアーに乗せ、７００〜１１５０℃の温度で
加圧しながら焼結するもので、芯板とライニングの接着
は、メツキ層であるＣｕ、　Ｎｉ等の金属の拡散を介し
て行なわれる金属結合によるものであった。

（発明が解決しようとする課題） これらの金属を介して行なわれる接着は、接着強度、耐
熱性、耐衝撃性、耐油性、耐久性などに優れ、ブレーキ
、クラッチ等重要な保安部品にかかわる製品の接着層と
しては、信頼性の高いものである。

しかし、　Ｃｕ、　Ｎｉ等の金属を接着層とするものは
、はとんどがライニングの焼結と同時に接着も行なうも
のであり、このため通常コアープレートの鋼の八つ変態
点以上の温度で、場合によっては１０５０℃に達する温
度で接着が行なわれ、スチールの結晶粒度が生長し、山
部の焼き入れを行なった時の焼き割れの原因となったり
、また芯板のいびつ、変形を生じさせたりする。

さらに接着終了後、製品を取り出すまで炉中にて冷却が
行なわれるため、芯板は完全に焼なましの状態となり、
硬度は例えば３４５Ｃアズロール材で１１ＲＢ　［１８
が７８程度まで低くなってしまい、焼き入れなしで使用
することのできる間開が非常に狭くなってしまっている
。

また芯板にライニングをセットして焼結および接着を行
なうために、焼結工程でライニング以外にも不要な芯板
まで含めて熱処理を行なわなければならないことから、
炉の生産効率が低かった。

また接着を行なうためには、かなり大きな加圧力を必要
とし、高温高圧のホットプレス炉という高価な設備を必
要とした。

（課題を解決するための手段） 本発明の発明者は上記欠点を改良するため検討を行なっ
た結果、相対する摩擦面間に適当な潤滑油（冷却油）が
介在するいわゆる湿式のクラッチ・ブレーキ材料におい
ては、ライニングと芯板との接合に超耐熱性を有する有
機質接着剤を使用することが可能であるということを発
見したのである。これらの用途において、断熱性の高い
メタリック系でない摩擦材料では接着剤による接着が行
なわれていたが、メタリック系摩擦材料では本発明をも
って最初とするものである。

すなわち本発明は、従来は摩擦ライニング材のグリーン
コンパクトをメツキを施した芯板とともにホットプレス
炉中にて焼結および接着を同時に行なっていたのに対し
、ライニングはライニングのみで焼結工程を行なうもの
であり、芯板は鋼板を所定寸法に切出し、歯切りを施し
、反り直し。

脱脂、サンドブラスト、ブライマー処理等の接着前処理
を行ない、接着剤塗布を行なって、焼結済みのライニン
グをはり合せ、通常の樹脂接着剤の接着条件に従って接
着するものである。

好適な有機接着剤の例としては、ポリイミド樹脂系ある
いはポリアミドイミド樹脂系の接着剤であり、これらを
主成分とし各種の添加成分の添加あるいは変性等を行な
った接着剤である。

ポリイミド樹脂系としては芳香族ポリイミド樹と付加重
合型ポリイミド樹脂があり、現在下車されている商品の
一例をあげると、芳香族系としてはＧＥ社のウルテム、
デュポン社のヘスペル９日立化成１７）　ＰＩＱ、　Ｐ
ＩＸ、　７　ツブジョン社ノＰＩ−２０８０，９バガイ
ギ一社のＸｌ−２１８，信越化学のにＪＲ−６５１，宇
部興産のユービレックス、　ＮＡＳＡおよびデュポン社
＋７）ＮＲ−０５６Ｘ、　ＮＡＳＡ　（７）ＬＡＲＣ−
ＴＰＩなどであり、また付加重合型としてはロンボレン
社のキネル、住友ベークライトのスミコンＭ、東芝ケミ
カルのイミダロイ、　ＴＡＸ−１００，王菱ガス化学の
ＢＴレジン、東しのｒｌ−１００，ヒユー・エヤクラフ
テイ・ガルフ・オイル・ケミカル社のサーミッド　６０
０．　ＮＡＳＡの１１ＭＲ−１５，１ＡＲＣ−１３，Ｌ
、ＡＢＣ−１６，日立（７）ＩＳＯＸＬ／ジンなどであ
る。

ポリアミドイミド樹脂の一例としては、アモコ社のトー
ロン、東しのＴｌポリマー、日立化成のＩＩ＋−４００
のなどがあげられる。

接着剤としてはこれらの主成分の他に、樹脂の欠点を改
良し２また接着に種々の機能を持たせるための、添加成
分の添加あるいは樹脂の変性等が行なわれる。添加成分
としてはアクリロントリルブタジェン共重合体、　ＣＴ
ＢＮ、スチレンブタジェン共重合体などのゴムや、ナイ
ロン、ポリウレタンなど加熱塑性樹脂、アルミニつム粉
末のような金属粉や無機粉体などであり、樹脂の変性と
してはシリコーン変性（例えばシラスティック、シルガ
ード、ＡＴＳ等）のポリイミド樹脂エポキシ変性ポリイ
ミド樹脂、　ＰＳＰ変性ポリイミド樹脂などである。

こｈら前記の接着剤の耐熱性は、　１１１０℃という高
温中に１０００時間以上連続して放置しても接着力が初
期強度の９０％以上を維持しているものが多く、　２５
０℃という高温に１０００時間以上連続してさらされて
も９０％以上の強度を維持しているものもある。

（作用） 摩擦材料が仕事を行なうと非常に多くの熱が発生し、摩
擦板および相手板はかなり高温となり１例えばヘビーデ
ユーティ−な乾式使用においては摩擦表面から０．５ｎ
＋ｍ程度内側において５００〜６００℃程度にまで温度
が上昇することがある。

これに対し湿式用−のブレーキ、クラッチにおいては、
介在する潤滑油が発生熱の分散に大きく寄与するため、
ヘビーデユーティ−用といえる材料でその最大使用条件
下においても、摩擦板表面から０．５ｍｍ程度内側にお
いては　Ｉ＋ｌＯ℃以下であり、瞬時にしても　２５０
℃に達することは稀である。

これ以上の温度に達する場合には、摩擦材の極く表面近
傍は数百度に達し、ライニング表面は摺動のために塑性
変形を生じ、湿式用途として重要な気孔が塞がれるとと
もに表面の成分６組成８組織等が変わり、この結果とし
て摩擦係数の低下が起る等の不具合を生じる。また潤滑
油そのものも通常使用されることが多いエンジンオイル
ｌＯｗあるいはエンジンオイル＃３０等においては、一
般の推奨使用温度は　１２０℃以下であり、　１５０℃
を越えると分解あるいは煙となって気化する量が多くな
り、２２４℃（ＩＯｗ）　、　　２４８℃（＄　３０）
では引火点に達するものである。熱分解し炭化したオイ
ルは摩擦表面にＭ積されるとともに連通空孔な塞ぎ。

摩擦係数を低下させる。

このように摩擦材料の内部までが２５０℃にも達するよ
うな条件での使用は、ライニング材の点からも潤滑油の
点からも問題を生ずるものなのである。従来は、このよ
うな条件でも芯板とライニングを確実に結合できる金属
結合が、メタリック系摩擦材料の耐熱性を活かし、一般
的条件での信頼性にもつながるものとして、前記の製造
上の欠点にもかかわらず、絶対とされてきた。しかし前
記極端条件は稀にしか起らず、長く続けば芯板とライニ
ングの結合が完全であっても使用不能になるのである。

本発明製造法による芯板とライニングの結合も、極端条
件で直ちに破壊されるというものではない。

本発明の発明者の経験や実験および考察等により、２０
０℃以上の耐熱性を有するポリイミド系あるいはポリア
ミドイミド系接着剤は、このような湿式用途の摩擦材料
のライニングと芯板との接合に充分使用可能であり、こ
れら耐熱接着剤により接合すれば、金属結合から派生す
る焼き入れクラックや芯板のゆがみの悪影響を回避し、
金属結合では高価な焼結工程をコストダウンできるので
ある。

また芯板歯部に焼き入れを行なう場合、従来の方法であ
ると、ライニングが結合されてから行なわなければなら
ないため、高周波焼き入れに限定されてしまうが１本発
明製造法によれば塩浴焼き入れ、ガス焼き入れ等特に限
定されることなく広範囲の焼き入れ方法が可能であり、
選択の巾が広がり、この点でも有利である。

なお、湿式用途の場合は油溝が必要であるが、この溝は
粉末の圧粉時にあらかじめつけても良いし、接着加工終
了後に機械加工を行なってもよい。

（実施例） 本発明の効果を確認するための実施例を以下に示す。

ライニング材料は本願出願人製造の高負荷用摩擦材料＄
　１０２０と＄１０２７材種であり、これら材料の熱伝
導度は共に約０．０６ｃａβ／ｃｍ−ｓｅｃ・℃、比熱
は共に約、１５ｃａ氾／ｇ・℃である。

本実施例では、この２材種のライニング部分のみを粉末
冶金的製造法に従って原料の配合、混合、冷間プレス成
形を行なって後、焼結を行なったものを準備した。続い
て鋼板を所定の寸法に打ち抜き、歯切りを行ない、反り
直し、脱脂、サンドブラスト、ブライマー処理を行なっ
た後、接着剤を塗布してライニングを貼り合せ、それぞ
れ各接着剤メーカーの指定した温度にて加圧しながら接
着を行なった。得られた製品に油溝を切るとともに、ラ
イニング厚さをｌ　ｍｍ、　０．５　ＩＩＩｙａ、　０
．３ｍｍに調整して研磨仕上をして、サンプルとした。

サンプルは、湿式のクラッチ・ブレーキ用途で過酷なほ
うに属する試験条件にて耐久テストを行ない、その効果
を確認した。試験条件は慣性式摩擦試験で行なった。摩
擦板形寸は　１９５φ×１６０φ、溝パターンはサンバ
ースト、吸収エネルギーは　２０ｋｇ−ｍ７ｃｍ”、　
　最大吸収エネルギー率は２１．５ｋｇ−ｍ７ｃｍ”ｓ
ｅｃ、吸収エネルギーと最大吸収エネルギーの積は４３
０　ｋｇ”ｎ＋”／ｃｍ”ｓｅｃ、すべり速度は１１３
、３ｍ／ｓｅｃ、　　慣性子−メントは０．１８３　ｋ
ｇ−ｍ−ｓｅｃ”。

クラッチ頻度は　ｌ：ｔｇｅｃ／ｃｙｃｊ！　ｅ　、油
種は共石の１０Ｗ、油量は８　ｃｃ／ｃｍ”ｍｉｎ、油
温は　１００℃である。

ここで血圧は、吸収エネルギーと最大吸収エネルギー率
の積である　４３０ｋｇ”・１１　／　ｃ−４・ｓｅｃ
となるように設定した。

この条件は材料の焼付条件を越えない条件であり、摩擦
係数は常に一定であり、血圧を一定にして試験を行なっ
た。

１万サイクル経過時に、相手板に埋め込んだ熱電対によ
る温度測定では、最大２５０℃にまで温度は達していた
。

２万サイクルを経過したテストサンプルについて、接着
強度測定を行なった。接着強度テストは、タガネによる
衝撃テスト、曲げテスト、さらには引張剥離強度のテス
トを行なった。

接着剤は、芳香族ポリイミド系が主成分ＬＡＲＣＴＰＩ
のもの、付加重合型ポリイミド系が主成分キネルのもの
、同じくイミダロイのもの、同じ＜ＢＴレジンのものの
３種類、ポリアミドイミド系がｔ成分ｌｌｌ−４００の
もので１合計５種類について前記３種類の接着強度テス
トを行なったが、いずれの場合も破壊はライニング内部
から起り、すなわち接着界面の強度はライニング材料の
強度より強く、かつ使用」ユ充分な強度であった。

（発明の効果） 本発明製造法は、前記のように安価なメタリック系摩擦
材料を提供できるすぐれた製造法であり、それによって
メタリック系摩擦材料の用途をさらに拡大できる可能性
もあ、るから１本発明の工業的価値は大きい。

特許出願人　東芝タンガロイ株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＣｕおよびＣｕ合金、ＦｅおよびＦｅ合金、Ｎｉ
   およびＮｉ合金等をバインダーとし、潤滑成分、硬質粒
   子、摩擦調整剤、繊維成分等のフィラーを含むいわゆる
   メタリック系摩擦材料の製造法において、ライニングと
   芯板との接合に有機質接着剤を使用することを特徴とす
   るメタリック系摩擦材料の製造法。
2. （２）有機質接着剤が芳香族ポリイミド樹脂、ポリアミ
   ドイミド樹脂、付加重合型ポリイミド樹脂を主成分とし
   、可撓性、弾力性、接着性その他目的に応じた機能を持
   たせるために、ゴム、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、
   無機粒子等をフィラーとして添加し、必要ならば変性等
   がなされているいわゆるポリイミド系あるいはポリアミ
   ドイミド系接着剤である請求項１記載のメタリック系摩
   擦材料の製造法。