JPH09112608A - 摩擦材料板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 摩擦材料板の製造において、製造工程を減ら
し、製造コストを下げても物質な摩擦板を得ることがで
きる摩擦材料板の製造方法を提供する。 【解決手段】 摩擦材料組成物と所定の型が形成される
型体を用いて摩擦材料板を製造する方法であって、摩擦
材料組成物をペ−スト状組成物とした後、スクリ−ン印
刷法により型体に挿入転写して所定の型でなる摩擦材料
組成物の成形体を形成し、成形体を加熱焼成して摩擦材
料板とする方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、製造工程を簡易に
すると共に、この製造工程により得られる摩擦材料板を
高強度にする摩擦材料板の製造方法に関し、具体的に
は、例えばブレ−キ，クラッチまたは各種の摺動材部品
の摩擦材料板として使用される摩擦材料板の製造方法に
関する。

【０００２】摩擦材料板の製造方法は、摩擦材料の組成
成分によりそれぞれに合った製造方法がとられている。
これらの製造方法を大別すると、主として粉末冶金法を
利用した第１の製造方法，溶射法を利用した第２の製造
方法，抄紙法を利用した第３の製造方法がある。これら
のうち、第１の製造方法は、摩擦材料組成物を金型など
に挿入および加圧して圧粉体の成形体とした後、加熱焼
成して摩擦材料板とし、この摩擦材料板を裏板または芯
板に接着し、次いで摩擦材料板の表面に溝などを加工し
て製品としているものである。この第１の製造方法につ
いての代表例が特開平３−１０９４８１号公報および特
開平３−１８１６２７号公報として提案されている。

【０００３】第２の製造方法は、粉末状の摩擦材料組成
物を吹き付けと同時に加熱溶融できる溶射装置でもって
裏板または芯板の表面に加熱溶融状の摩擦材料組成物を
吹き付ける方法である。この第２の製造方法についての
代表例が特開平２−５７６７２号公報として提案されて
いる。

【０００４】第３の製造方法は、和紙の製法を利用した
方法であり、まず紙を所望の形状に型取り、これに樹脂
を含浸後、乾燥して成形体を作製する。この成形体を、
接着剤を塗布した裏板または芯板に設置した後、加熱焼
成して摩擦材料板とし、この摩擦材料板の表面に溝加工
などを施す方法である。この第３の製造方法についての
代表例が特開平６−１８５５５６号公報，特開平６−２
２９４３４号公報および特開平７−１５１１７３号公報
として提案されている。

【０００５】その他、特殊な摩擦材料板の製造方法とし
て多数の提案がなされており、その代表的なものとして
特開昭５０−８９７４１号公報がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】摩擦材料板の製造方法
についての先行技術として挙げた特開平３−１０９４８
１号公報および特開平３−１８１６２７号公報に代表さ
れる粉末冶金法では、大径のリング形状で、かつ薄い板
体でなる摩擦材料板を作製する場合に、粉末状摩擦材料
組成物の金型への振込み時の振込ムラおよび加圧ムラに
より成形体に粗密が生じ易く、均質な摩擦材料板を得る
のが困難であるという問題がある。また、同方法によ
り、表面に溝などを形成した摩擦材料板を得る場合に
は、製造工程数が多くなること、製造時間が長くなるこ
と、したがって製造コストが高くなるという問題があ
る。

【０００７】また、特開平２−５７６７２号公報に代表
される溶射法、並びに特開平６−１８５５５６号公報，
特開平６−２２９４３４号公報および特開平７−１５１
１７３号公報に代表される抄紙法では、均一な形状に仕
上げるのが困難であること、表面に溝などを形成した摩
擦材料板を得る場合には、製造工程数が多くなること、
製造時間が長くなること、摩擦材料組成物の材質が制限
されること、特に溶射法の場合には、不必要な場所に摩
擦材料組成物が溶射されることから歩留りが悪いこと、
抄紙法の場合には、紙の型取り時の歩留りが悪いこと、
これら全体から製造コストが相当高くなるという問題が
ある。

【０００８】さらに、特開昭５０−８９７４１号公報に
は、印刷法により摩擦板の表面に耐腐食性のレジスト膜
を塗布し、エッチング液中に浸漬またはエッチング液を
スプレ−して溝幅０．２〜１．５ｍｍ，溝ピッチ０．２
〜２ｍｍの連続した溝を形成する摩擦板の製造方法につ
いて記載されている。同公報に記載の方法は、溝を形成
するためにマスキング材料を印刷法で処理しており、こ
の印刷法で処理した材料が最終製品の摩擦板には残存し
ないものとなっている。同公報に記載の方法では、製造
工程が複雑になること、工程数が多いこと、かつ摩擦材
料部分の製造は上記の粉末冶金法，溶射法，抄紙法を使
用する必要があることから、上記と同様な問題をも内在
しているものである。

【０００９】本発明は、上述した問題点を解決したもの
で、具体的には、摩擦材料組成物そのものをスクリ−ン
印刷法により処理し、そもまま摩擦材料板として形成す
ることにより、均一で、かつ高強度な摩擦材料板を簡易
に得るようにした摩擦材料板の製造方法の提供を目的と
するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、各種の材
質でなる摩擦材料組成物を用いて摩擦材料板を製造し、
摩擦材料板の特性を向上すること、およびその製造方法
を簡易にすることについて、長い年月に亘り検討してい
たところ、各種の摩擦材料組成物に応じてそれぞれに最
適な成形助剤および粘度調整剤を添加してペ−スト状組
成物とし、これをスクリ−ン印刷法により成形すると製
造工程時間が短縮されること、製造方法が簡易になるこ
と、得られる摩擦材料の強度，耐摩耗性が向上すること
および摩擦材料の動摩擦係数が高まる傾向にあるという
知見を得て、本発明を完成するに至ったものである。

【００１１】本発明の摩擦材料板の製造方法は、摩擦材
料組成物と所定の型が形成される型体を用いて摩擦材料
板を製造する方法であって、該摩擦材料組成物をペ−ス
ト状組成物とした後、スクリ−ン印刷法により該型体に
挿入転写して該所定の型でなる該摩擦材料組成物の成形
体を形成し、該成形体を加熱焼成して摩擦材料板とする
ことを特徴とする方法である。

【００１２】

【発明の実施の態様】本発明の摩擦材料板の製造方法に
おける摩擦材料組成物は、従来から摩擦材料として用い
られている各種の無機物および／または有機物でなる粉
末，繊維，ウイスカ−との混在したものである。この摩
擦材料組成物は、具体的には、例えばＣｕ，Ｎｉ，Ｃ
ｏ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｍｎ，Ｃ
ｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｍｇ，Ｃａ，およびこ
れらの合金、Ｃｕ−Ｐ合金，鋳鉄，鋼，耐熱合金，カ−
ボン，黒鉛，コ−クス，ガラス，シリカ，アルミナ，マ
グネシア，チタニア，ジルコン，ムライト，ケイ藻土，
クレ−，ケイ石灰，炭酸塩，フッ化カルシウム，マイ
カ，金属の炭化物，窒化物，硫化物，酸化物，に代表さ
れる無機物の粉末、フェノ−ル系樹脂，アミド系樹脂，
エポキシ系樹脂，ポリイミド系樹脂，天然ゴム，合成ゴ
ムに代表される有機物の粉末、炭素繊維，パルプ繊維，
チタン酸カリウム繊維，ガラス繊維，アラミド繊維，鉱
物繊維，スチ−ル繊維，に代表される各種の繊維、アル
ミナウイスカ−，炭化珪素ウイスカ−，カ−ボンウイス
カ−，に代表される各種のウイスカ−の中から選択され
た混合物でなるものである。

【００１３】この摩擦材料組成物をペ−スト状組成物と
するには、具体的には、摩擦材料組成物に例えばセルロ
−ズ，グリコ−ル，ワックス，に代表される成形助剤お
よび粘度調整剤と、これに水やアルコ−ルに代表される
有機溶媒，とを添加することにより得られるものであ
る。換言すると、摩擦材料組成物をスクリ−ン印刷する
ことが可能となるような高粘度性にすることである。

【００１４】次に、スクリ−ン印刷が可能な型を用い
て、その中にペ−スト状組成物を挿入転写して、カ−ボ
ン板，，紙，または後述する裏板や芯板の表面に所定の
形状でなる摩擦材料組成物の成形体とする。このとき、
例えば、樹脂やゴムなどの接着層または各種のセラミッ
クスなどの断熱層となる物質を摩擦材料組成物の成形体
の１面に積層すること、もしくは組成成分の異なる摩擦
材料組成物を２層以上に積層すること、あるいは摩擦材
料組成物の作用面（相手材料と接触する摩擦面）を組成
成分の異なる摩擦材料組成物でなる２種類以上の面とす
ることも可能である。ここで記述しているスクリ−ン印
刷法に用いる型体は、具体的には、例えばクラッチまた
はブレ−キとして用いられるリング状の円板体、二輪車
または四輪車のブレ−キパットとして用いられる四角体
状の板体を挙げることができる。このスクリ−ン印刷で
形成する成形体の表面は、従来から用いられている溝、
その他各種の凹凸、または各種の貫通部分を含めた表面
模様にすることもできる型枠や型板などを含んだ一式を
いう。

【００１５】こうして得た摩擦材料組成物の成形体は、
摩擦材料組成物の組成成分により加熱焼成時の雰囲気を
選定し、１５０℃〜１０００℃の温度に加熱して焼成す
ることにより摩擦材料板とすることができる。具体的に
は、例えば金属系摩擦材料組成物の場合には水素ガス，
水素と窒素との混合ガスなどの非酸化性雰囲気中で５５
０℃〜１０００℃に加熱焼成し、ゴムまたは樹脂の含有
した有機系摩擦材料組成物の場合には大気中で１５０℃
〜３５０℃に加熱焼成して摩擦材料板とする。このとき
ペ−スト状組成物とするために用いた成形助剤および粘
度調整剤は、焼成前に除去してもよく、または焼成まで
の温度に加熱昇温するときに除去してもよい。

【００１６】また、上述の摩擦材料組成物でなる成形体
を、例えば工具鋼，ステンレス鋼，に代表される鋼材で
なる裏板または芯板に載置し、加熱焼成時に摩擦材料板
と裏板または芯板とを接合することも好ましく、さらに
は、上述の摩擦材料組成物でなる成形体を加熱焼成して
得た摩擦材料板を裏板または芯板に載置し、再度加熱し
て接合すること、もしくはＣｕ，Ｃｕ−Ａｇに代表され
る金属鑞材やＣｕ，Ｎｉに代表されるメッキ層でなる接
着層を摩擦材料板と裏板または芯板との間に介在させて
接合することも好ましいことである。これらのうち、用
途から区別すると、具体的には、例えば裏板が二輪車ま
たは四輪車のブレ−キパットとして用いられる四角体状
の板体でなり、芯板がクラッチまたはブレ−キとして用
いられるリング状の円板体でなるものを挙げることがで
きる。

【００１７】この本発明の摩擦材料板の製造方法は、金
属または２種以上の金属を固溶した合金が２０〜８０体
積％含有してなる金属系摩擦材料組成物に用いて金属系
摩擦材料板を作製することも好ましく、また樹脂が２０
〜５０体積％含有してなる有機系摩擦材料組成物，コム
が１０〜３０重量％含有してなるゴム系摩擦材料組成
物，または繊維が２０〜８０体積％含有してなる繊維含
有量の多い摩擦材料組成物，もしくは炭素と炭素繊維と
を多量に含有してなる炭素／炭素繊維系摩擦材料に用い
て摩擦材料板を作製することも好ましいことである。

【００１８】

【作用】本発明の摩擦材料板の製造方法は、摩擦材料組
成物をペ−スト状組成物にしてスクリ−ン印刷法により
成形体を形成することにより、摩擦材料組成物を均一に
分散させる作用となること、またこの成形体を焼成して
得られる摩擦材料板の強度を向上させる作用となるこ
と、ト−タルの製造時間を短縮できるという作用をもた
らしている。

【００１９】

【実施例１】市販されている−２００メッシュのＣｕ，
Ｚｎ粉末、ー６０メッシュのＳｉＯ₂，黒鉛粉末を用い
て、４０％Ｃｕ−５％Ｚｎー５０％黒鉛ー５％ＳｉＯ₂
（ｖｏｌ％）組成に秤量し、これをＶミキサーにより３
０分間乾式混合を行い混合粉末を得た。この混合粉末に
５ｗｔ％のポリビニルアルコールの成形助剤と、ブタノ
ールの溶媒とを添加し、ダルトンミキサーで３０分間混
合してペースト状組成物を得た。次に、外径１９５ｍ
ｍ、内径１６０ｍｍのリング状円板体の成形体が形成で
きるカーボン型を用いてスクリーン印刷法によりペース
ト状組成物を型体に挿入転写し、厚さ１ｍｍの成形体を
形成した。この成形体を大気圧のＨ₂ガス雰囲気中、８
００℃、１時間保持、１０ｋｇ／ｃｍ²の加圧によるホ
ットプレスにて焼成し、本発明の方法１による摩擦材料
板を得た。

【００２０】比較として、本発明の方法１の製造工程で
得た同一の混合粉末に０．５ｗｔ％のパラフインワック
スを添加し、これを外径１９５ｍｍ、内径１６０ｍｍの
金型を用いて１ｔｏｎ／ｃｍ²の圧力でプレス成形し、
厚さ１ｍｍの成形体を形成した。次に、本発明の方法１
と同条件にてホットプレス焼成し、比較の方法１による
摩擦材料板を得た。

【００２１】こうして得た本発明の方法１と比較の方法
１とにより得たそれぞれの摩擦材料板から幅１０ｍｍ，
長さ４０ｍｍ，厚さ０．５ｍｍの抗折力試験片を各１２
本作製し、抗折力を測定し、その結果を表１に示した。
（表中、σはバラツキ範囲を示す）また、本発明の方法
１と比較の方法１とのそれぞれのト−タル製造時間を求
めて表１に併記した。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【実施例２】実施例１における本発明の方法１のうち、
カ−ボン型に換えて外径１９６ｍｍ、内径１５９ｍｍ、
厚さ４ｍｍのＣｕメッキした芯板（材質は、Ｓ４５Ｃ）
を用いたこと、および摩擦面にサンバ−ストの油溝をス
クリ−ン印刷時に形成したこと以外は、略実施例１と同
様の方法で処理して本発明の方法２とした。また、実施
例１における比較の方法１で得た摩擦材料板を同じく芯
板に加熱接合した後、摩擦面にサンバーストの油溝加工
を施して比較の方法２とした。本発明の方法２と比較の
方法２における製造工程時間を求めて表２に示した。

【００２４】この本発明の方法２と比較の方法２により
得たそれぞれの摩擦材料板を用いて、相手板：ＳＫ−
５、油：エンジンオイル（１０Ｗ），８０℃，８ｃｃ／
ｃｍ²・ｍｉｎ、摺速：１２ｍ／ｓｅｃ、面圧：１１ｋ
ｇ／ｃｍ²、慣性量：０．１４ｋｇ・ｍ・ｓｅｃ²、イン
ターバル：１５ｓｅｃ／ｃｙｃｌｅ、制動回数：２０，
０００回の条件で慣性型摩擦試験機により湿式摩擦試験
を行い、そのときの平均動摩擦係数と摩耗量を求めて表
２に併記した。

【００２５】

【００２６】

【実施例３】−６０メッシュのＳｉＯ₂粉末、天然パル
プ繊維、フエノ−ル樹脂を用いて、６５％パルプ−５％
ＳｉＯ₂−３０％フエノ−ル（ｖｏｌ％）の組成に秤量
し、これに溶媒としての純水を等量と成形助剤としての
ポリエチレングリコ−ルを約８％（外掛）とを混合して
ペ−スト状組成物を得た。次に、図１に示すピッチ１３
ｍｍ、溝幅２．０ｍｍの油溝の形成された摩擦材料板が
得られるようなステンレス製の型体を用いてスクリ−ン
印刷法により、接着剤を塗布した外径１２５ｍｍ、内径
７２ｍｍ、厚さ２ｍｍの芯板（材質：Ｓ４５Ｃ）上にペ
−スト状組成物を転写し、油溝を有する厚さ０．５ｍｍ
の成形体を得た。この成形体を大気中２３０℃、５時
間、１０ｋｇ／ｃｍ²の条件にてホットプレス焼成を行
い、本発明の方法３とした。

【００２７】比較として、上述の組成と略同一でなる市
販のペ−パ−摩擦材料板の摩擦面にピッチ１３ｍｍ、溝
幅２．０ｍｍの油溝を研削加工し、図１の形状として比
較の方法３とした。この本発明の方法３および比較の方
法３により得たそれぞれの油溝付き摩擦材料板の剥離強
度を測定し、その結果を表３に示した。次いで、これら
の油溝付き摩擦材料板を用いて、相手板：Ｓ５０Ｃ、
油：エンジンオイル（１０Ｗ），１２０℃，１６ｃｃ／
ｃｍ２・ｍｉｎ、摺速：１０．５ｍ／ｓｅｃ、面圧：２
０ｋｇ／ｃｍ²、慣性量：０．１４ｋｇ・ｍ・ｓｅｃ²、
インターバル：３０ｓｅｃ／ｃｙｃｌｅ、制動回数：１
０，０００回の条件で慣性型摩擦試験機により湿式摩擦
試験を行い、そのときの平均動摩擦係数と摩耗量を求め
て表３に併記した。

【００２８】

【表３】

【００２９】

【発明の効果】本発明の摩擦材料板の製造方法は、ト−
タルの製造時間を短縮できること、特に摩擦面に油溝な
どを形成した摩擦材料板を製造るすときには非常に簡易
になるという効果があること、また得られる摩擦材料板
の強度が向上すること、裏板や芯板付き摩擦材料板とし
たときには耐剥離性が向上すること、さらに摩擦面にお
ける動摩擦係数が高くなること、および耐摩耗性が顕著
に優れるという間接的な効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例３における本発明の方法３および比較の
方法３により形成した油溝付き摩擦材料板の摩擦面から
の平面図。

【符号の説明】

１ 摩擦面 ２ 溝幅

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 摩擦材料組成物と所定の型が形成される
   型体とを用いて摩擦材料板を製造する方法であって、該
   摩擦材料組成物をペ−スト状組成物とした後、スクリ−
   ン印刷法により該型体に挿入転写して該所定の型でなる
   該摩擦材料組成物の成形体を形成し、該成形体を加熱焼
   成して摩擦材料板とすることを特徴とする摩擦材料板の
   製造方法。
2. 【請求項２】 摩擦材料組成物と所定の型が形成される
   型体と裏板または芯板とを用いて摩擦材料板を製造する
   方法であって、該摩擦材料組成物をペ−スト状組成物と
   した後、スクリ−ン印刷法により該型体に挿入転写して
   該所定の型でなる該摩擦材料組成物の成形体を形成し、
   該成形体と該裏板または芯板とを配置し加熱焼成して、
   該摩擦材料板と該裏板または芯板とでなる複合摩擦材料
   板とすることを特徴とする摩擦材料板の製造方法。
3. 【請求項３】 摩擦材料組成物と所定の型が形成される
   型体と裏板または芯板とを用いて摩擦材料板を製造する
   方法であって、該摩擦材料組成物をペ−スト状組成物と
   した後、スクリ−ン印刷法により該型体に挿入転写して
   該所定の型でなる該摩擦材料組成物の成形体を形成し、
   該成形体を加熱焼成して得た摩擦材料板を該裏板または
   該芯板に接合して複合摩擦材料板とすることを特徴とす
   る摩擦材料板の製造方法。
4. 【請求項４】 上記複合摩擦材料板は、上記摩擦材料と
   上記裏板または上記芯板との間に接着層を介在させてい
   ることを特徴とする請求項４記載の摩擦材料板の製造方
   法。
5. 【請求項５】 上記所定の型でなる摩擦材料組成物は、
   少なくとも１面に溝パタ−ンが形成されていることを特
   徴とする請求項１，２，３または４記載の摩擦材料板の
   製造方法。
6. 【請求項６】 上記摩擦材料組成物は、主として金属お
   よび／または合金を結合相とする金属系摩擦材料組成物
   であることを特徴とする請求項１，２，３，４または５
   記載の摩擦材料板の製造方法。
7. 【請求項７】 上記摩擦材料組成物は、主として樹脂を
   結合相とする有機系摩擦材料組成物であることを特徴と
   する請求項１，２，３，４または５記載の摩擦材料板の
   製造方法。
8. 【請求項８】 上記摩擦材料組成物は、主としてゴムを
   結合相とするゴム系摩擦材料組成物であることを特徴と
   する請求項１，２，３，４または５記載の摩擦材料板の
   製造方法。
9. 【請求項９】 上記摩擦材料組成物は、繊維および／ま
   たはウイスカ−を含有した摩擦材料組成物であることを
   特徴とする請求項１，２，３，４または５記載の摩擦材
   料板の製造方法。