JPH09264356A - ゴムダスト金属複合体及び摩擦材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 出発原料の分散性を改善し、更には各種の構
成材料が均一に分散した高品質の摩擦材を提供する。 【解決手段】 摩擦材の原料となるゴムダスト表面に、
摩擦材原料となる金属粉末がその一部を露出して埋め込
まれたことを特徴とするゴムダスト金属複合体。もしく
は、摩擦材の原料となるゴムダスト表面に、摩擦材原料
となる金属の薄膜が成膜されたことを特徴とするゴムダ
スト金属複合体。

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
方法並びにその出発原料に関する。

【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
なる出発原料を冷間にて所定圧力で成形（予備成形）
し、次いで所定温度にセットされた金型に入れてプレス
成形し、硬化（アフタキュア）及び仕上げ処理して得ら
れる。上記の製造工程において、各種原料は摩擦材中に
均一に分布して存在することが望ましく、従って出発原
料の調製に際して、各種原料はより均一に混合されなけ
ればならない。また、出発原料の調製方法は、各種原料
を溶媒を用いて混合する湿式法と、各種原料をそのまま
の状態で攪拌混合する乾式法とに大別される。

【０００３】ところで、出発原料は多種多様の材料から
構成されており、例えば摩擦調整剤でも、合成ゴムやカ
シュー樹脂等に代表される有機物粒子、黒鉛や二硫化モ
リブデン、バライタ、炭酸カルシウム等に代表される無
機物粒子、更には銅やアルミニウム、亜鉛等に代表され
る金属粒子の３種類がある。また、摩擦材とした時の制
動時の熱伝導性を良くするために金属粒子と有機物粒
子、金属粒子と無機物粒子、もしくは３者の混合物とし
て使用されるのが一般的である。しかしながら、特に有
機物粒子と金属粒子とでは両者の比重差が大きく、また
形状も大きく異なるために、これらを出発原料中に均一
に分散させるのは困難である。一般的に湿式法の方が分
散性に優れるが、分散媒中で金属粒子が沈降することは
避けられず、湿式法においても十分な均一分散が得にく
い。また、比重差が大きいことから、出発原料の移送や
保管時に両者が分離して偏在しやすく、特に移送時に有
機物粒子または金属粒子が落下して所定の原料組成にな
らないという問題がある。更に、有機物粒子と金属粒子
とでは、その他の摩擦材原料との付着性も異なるため、
出発原料の分散性が更に悪化する。このような出発原料
の分散性の悪さは、最終製品である摩擦材の均質性やそ
れに伴う機械的強度を低下させる原因となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
技術では出発原料の分散性に関する問題があり、各種の
構成材料が均一に分散した高品質の摩擦材を製造する方
法が望まれている。本発明は上記事情に鑑みてなされた
ものであり、出発原料の分散性を改善し、更には各種の
構成材料が均一に分散した高品質の摩擦材を提供するこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、本発明
の、（１）摩擦材の原料となるゴムダスト表面に、摩擦
材原料となる金属粉末がその一部が露出して埋め込まれ
たことを特徴とするゴムダスト金属複合体、及び、
（２）摩擦材の原料となるゴムダスト表面に、摩擦材原
料となる金属の薄膜が成膜されたことを特徴とするゴム
ダスト金属複合体、によって達成される。また、同様の
目的は、本発明の、（３）前記（１）または（２）に記
載のゴムダスト金属複合体を含む出発原料を加熱成形す
ることを特徴とする摩擦材の製造方法によっても達成さ
れる。

【０００６】本発明に係るゴムダスト金属複合体は、ゴ
ムダストの表面に金属粒子がその一部を露出して埋め込
まれたり、金属薄膜が成膜されて一体化されているた
め、出発原料中での両者の比重差や形状の違いによる分
離や偏在が無くなる。しかも、その表面は大部分が金属
で覆われているため、他の摩擦材原料との接触は金属が
支配的となり、ゴムダストと金属との間の付着性の差も
無くなり、出発原料の分散性を更に向上させる。従っ
て、このゴムダスト金属複合体を出発原料として得られ
る摩擦材は、各種原料が均一に分散した機械的強度に優
れたものとなる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るゴムダスト金
属複合体並びにこのゴムダスト金属複合体を用いた摩擦
材の製造方法に関して詳細に説明する。本発明のゴムダ
スト金属複合体の一方の成分であるゴムダストは、従来
より摩擦材の原料として使用されている有機物粒子を全
て使用することができる。具体的には、加硫もしくは未
加硫の天然もしくは合成のゴムからなる粒子である。ま
た前記合成ゴムとしては、例えばＳＢＲ（スチレン・ブ
タジエンゴム）やＮＢＲ（ニトリル・ブタジエンゴム）
等を代表的に挙げることができる。上記ゴムダストの粒
径は、他の摩擦材原料との混合に支障の無い範囲であれ
ば制限されるものではなく、またゴムの種類により若干
異なるものの、平均粒径として約１００〜４００μｍで
あることが好ましい。

【０００８】本発明のゴムダスト金属複合体のもう一方
の成分である金属は、従来より摩擦材の原料として使用
されている金属を全て使用することができる。具体的に
は、銅やアルミニウム、亜鉛並びにそれらの合金等であ
る。そして、これら金属の粒子を前記ゴムダスト表面に
埋め込むか、薄膜として成膜してゴムダスト複合体が完
成する。

【０００９】ここで、金属粒子をゴムダスト表面に埋め
込む場合には、例えば図１に示すような、楕円形状の内
径を有するベッセル１と楕円形状の外径を有するロータ
２とを同一中心で回動自在に配置してなる混合機３を用
いる。そして、ゴムダストと金属粒子とをそれぞれ所定
量秤量してベッセル１とロータ２との間の空間に投入
し、ベッセル１とロータ２とを互いに逆方向に所定時間
回転させることによりゴムダスト複合体が得られる。こ
の時のベッセル１の短軸径Ｄとロータ２の長軸径ｄとの
差であるクリアランス（ＣＬ＝（Ｄ−ｄ）／２）、ベセ
ッル１及びロータ２の回転数、処理時間は、ゴムダスト
の種類や大きさ、金属粒子の粒径等を考慮して適宜設定
される。ベッセル１及びロータ２の回転数が高くなるほ
ど、また処理時間が長くなるほど、ゴムダスト表面に埋
め込まれる金属粒子の量が増す傾向にある。また、クリ
アランスはロータ２のサイズ（長軸径ｄ）を適宜選択す
ることによって変えることができ、クリアランスが小さ
いほど、金属粒子の付着強度が増強する。

【００１０】ところで、摩擦材の熱伝導性は金属粒子の
量が多いほど高まることから、ゴムダスト複合体におい
ても金属粒子の埋め込み量が多い方が好ましい。そのた
め、金属粒子の粒径は小さい方が有利であり、平均粒径
として約５〜３０μｍであることが好ましい。同様の理
由から、ゴムダストと金属粒子との配合比率においても
金属粒子の量が多い方が望ましく、金属粒子はゴムダス
ト複合体全量の少なくとも１０重量％であることが好ま
しい。但し、５０重量％を超えると、もう一方の成分で
あるゴムダストが有する潤滑調整機能や予備成形時の密
度調整作用、摩擦材とした時のノイズ吸収作用等が十分
に発現しなくなる。

【００１１】得られたゴムダスト複合体の外観を図２に
示す。ここで、図中白色で示される部分が金属粒子であ
り、図中黒色で示される部分がゴムダストである。図示
されるように、ゴムダストのほぼ全表面を覆うように金
属粒子が分散して埋め込まれているのがわかる。ゴムダ
スト複合体の形態上の作用効果は、ゴムダストと金属と
の比重差や形状の違いによる出発原料中での両者の分離
や偏在を解消することにあるから、埋め込まれた金属粒
子は、最低限摩擦材の出発原料調製時、望ましくは予備
成形のためのプレス装填時までゴムダスト表面に保持さ
れていれば十分である。この金属粒子の付着強度は、混
合機のクリアランスにより調整できる。

【００１２】一方、金属を薄膜として成膜する場合は、
常法に従って無電解めっきや蒸着を行う。金属薄膜の膜
厚は特に制限されるものではないが、摩擦材とした時の
熱伝導性を考慮して厚膜とすることが好ましい。好まし
くは、５〜２０μｍである。尚、金属薄膜はゴムダスト
の全表面を完全に被覆する必要はなく、成膜作業に特別
の配慮を必要としない。また、金属薄膜の付着強度も、
金属粒子埋め込みの場合と同様の理由から、それほど強
固である必要はない。

【００１３】本発明は、更に、上記のゴムダスト金属複
合体を含む出発原料から摩擦材を製造することを特徴と
する。以下に、その製造工程を説明する。先ず、上記の
如くゴムダストと金属との複合体を作成する。そして、
その他の摩擦材原料、例えば有機繊維や無機繊維、金属
繊維等の繊維原料、無機・有機充填材及び熱硬化性樹脂
バインダー等を攪拌混合して出発原料を調製する。ここ
で、有機繊維としては、例えば芳香族ポリアミド繊維
（アラミド繊維：市販品ではヂュポン社製、商品名「ケ
ブラー」等がある）、耐炎化アクリル繊維等の耐熱性有
機繊維を使用することで、摩擦材とした時の耐熱性を向
上させることができる。また、無機繊維としては、チタ
ン酸カリウム繊維やアルミナ繊維等のセラミック繊維、
ガラス繊維、カーボン繊維、ロックウール等を使用する
ことができる。金属繊維としては、銅繊維やスチール繊
維を代表的に使用することができる。充填材としては、
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を使用することができる。熱硬
化性樹脂バインダーとしては、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
酸エステル樹脂等を挙げることができる。その他にも、
アルミナやシリカ、ジルコニア等の金属酸化物等の摩擦
調整剤、グラファイトや二硫化モリブデン等の固体潤滑
剤を配合することができる。

【００１４】また、出発原料の組成は、通常の摩擦材の
原料組成と同様で構わない。例えば、ゴムダスト金属複
合体２〜１０重量部、繊維原料５〜２０重量部、充填材
３０〜６０重量部、熱硬化性樹脂バインダー５〜２０重
量部を秤量し、攪拌混合して出発原料が得られる。

【００１５】次いで、上記の出発原料をタブレット状に
予備成形した後、これをプレッシャープレートがセット
された熱プレスに投入して熱成形して所定の厚さ及び密
度の成形品とし、アフターキュア、仕上げ処理を施して
プレッシャープレートと一体の摩擦材が完成する。これ
ら一連の工程は、常法に従って行うことができ、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２００〜１０００
Ｋｇｆ／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。ま
た、必要に応じてアフターキュア後にスコーチ処理を施
してもよい。このスコーチ処理では、例えば摩擦材の表
面をバーナーを用いて３０〜３００ｓｅｃ火炎処理した
り、４００〜７００℃に熱した熱板を３０〜３００ｓｅ
ｃ接触させる等して表面を焼くことが行われる。

【００１６】〔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
よりなんら限定されるものではない。ゴムダストとして
ＳＢＲ（平均粒径３００μｍ）及びＮＢＲ（平均粒径１
５０μｍ）の２種類を使用し、金属粒子として銅粉（平
均粒径２０μｍ）及び亜鉛粉（平均粒径１０μｍ）の２
種類を使用して、ゴムダストと金属粒子の組み合わせ並
びにその配合比率を表−１に示す如く変えて図１に示す
混合機に投入した。混合は、ベッセル回転数５０ｒｐ
ｍ、ロータ回転数３０００ｒｐｍ、クリアランス（Ｃ
Ｌ）１．０ｍｍの条件で１５分間行った。得られたゴム
ダスト金属複合体４は、金属粒子の配合量により差はあ
るもの、いずれも図２に示されるようなその表面に金属
粉が分散して埋め込まれた外観を呈していた。とりわ
け、試料記号ＳＣ４０及びＺＮ４０のゴムダスト金属複
合体は金属粒子がゴムダストのほぼ全面を覆うように埋
め込まれており、最も表面状態が良好であった。

【００１７】上記の処理条件は、表−２に示す実験結果
から得られたものである。即ち、最適処理条件を見い出
すために、ＮＢＲ７０重量％と銅粉３０重量％とを図１
に示す混合機に投入し、表−２に示すようにベッセル回
転数、ロータ回転数、クリアランス（ＣＬ）及び混合時
間を変えてゴムダスト金属複合体を作成した。そして、
その表面状態を観察したところ、条件Ｎｏ８及び９がゴ
ムダスト表面の全面に金属粒子が埋め込まれており、表
面状態としては最も良好であった。このことから、処理
条件としてベッセル回転数５０ｒｐｍ、ロータ回転数３
０００ｒｐｍ、クリアランス（ＣＬ）１．０ｍｍ、混合
時間１５分間が求められた。また、上記の実験から、ベ
ッセル回転数及びロータ回転数が高くなるほど、また混
合時間が長くなるほどゴムダスト表面の金属粒子量が多
くなる傾向にあることが判明した。更に、条件Ｎｏ５、
６より、同一のベッセル回転数、ロータ回転数及び混合
時間であっても、クリアランスの選定によってはゴムダ
スト表面の金属粒子量が少なくなることがあることが判
明した。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【表２】

【００２０】また、表−１の配合において表面状態が最
も良好であった試料記号ＳＣ４０及びＺＮ４０を現行摩
擦材のゴムダストに変えて配合して、常法に従い攪拌、
秤量、予備成形、熱成形、アフターキュア、研磨、溝切
を行い摩擦材を作成した。この摩擦材は、現行摩擦材に
比べて各種原料の分散性が良好で、機械的強度も優れて
いた。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るゴム
ダスト金属複合体は、ゴムダストの表面に金属粒子がそ
の一部を露出して埋め込まれたり、金属薄膜が成膜され
て一体化されているため、出発原料中での両者の比重差
や形状の違いによる分離や偏在が無くなる。しかも、そ
の表面は大部分が金属で覆われているため、他の摩擦材
原料との接触は金属が支配的となり、ゴムダストと金属
との間の付着性の差も無くなり、出発原料の分散性を更
に向上させる。従って、このゴムダスト金属複合体を出
発原料として得られる摩擦材は、各種原料が均一に分散
した機械的強度に優れたものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に使用される混合機を示す概略構成図で
ある。

【図２】本発明のゴムダスト金属複合体の外観を示す図
である。

【符号の説明】

１ ベッセル ２ ロータ ３ 混合機 ４ ゴムダスト金属複合体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 摩擦材の原料となるゴムダスト表面に、
   摩擦材原料となる金属粉末がその一部を露出して埋め込
   まれたことを特徴とするゴムダスト金属複合体。
2. 【請求項２】 摩擦材の原料となるゴムダスト表面に、
   摩擦材原料となる金属の薄膜が成膜されたことを特徴と
   するゴムダスト金属複合体。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載のゴムダスト金
   属複合体を含む出発原料を加熱成形することを特徴とす
   る摩擦材の製造方法。