JPH1017677A

JPH1017677A - 非石綿系摩擦材の製造方法

Info

Publication number: JPH1017677A
Application number: JP8175101A
Authority: JP
Inventors: Naoya Saito; 直也斎藤; Yasuhiro Sato; 康弘佐藤; Takashi Ueda; 孝植田
Original assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd
Current assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd
Priority date: 1996-07-04
Filing date: 1996-07-04
Publication date: 1998-01-20

Abstract

(57)【要約】【課題】製造工程全体の時間短縮及び設備スペースの
削減を達成することができ、また大型ブロックでも均一
な予熱が可能であり、さらにコスト面においても有利で
ある非石綿系摩擦材の製造方法を提供することを課題と
する。【解決手段】非石綿系繊維基材、熱硬化性樹脂結合
材、および充填材を主体とする原料を混合して原料混合
物を調製する原料調製工程、前記原料混合物を予備成形
する予備成形工程、及び前記予備成形工程で得られる予
備成形品を加圧加熱成形する加圧加熱成形工程を含む摩
擦材の製造方法において、前記原料調製工程後予備成形
工程前及び前記予備成形工程後加圧加熱成形工程前の少
なくとも一方に、原料混合物又は予備成形品をマイクロ
波により予熱する予熱工程を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、産業機械、鉄道車
両、荷物車両、自動車用摩擦摺動材（ディスクブレーキ
パッド、ドラムブレーキライニング、クラッチフェーシ
ング、制輪子等）などに使用される非石綿系摩擦材の製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般のブレーキやクラッチ用の摩擦材
（ディスクブレーキパッド、ドラムブレーキライニン
グ、クラッチフェーシング、制輪子等）は、有機繊維、
無機繊維、金属繊維等の繊維基材、フェノール樹脂等の
熱硬化性樹脂結合材、及びレジンダスト等の摩擦調整剤
や黒鉛等の固体潤滑剤などの充填材を主原料とし、これ
らを混合・撹拌して得られる原料混合物を予備成形した
後、得られる予備成形品を例えば裏板をセットした金型
等に入れて加圧加熱成形し、所定の厚さ及び密度の成形
品を得る成形工程を経た後、これを熱処理し、更に形状
加工等の仕上げ工程を経て所望の摩擦材を製造する。

【０００３】このような摩擦材の製造工程においては、
摩擦材の性能のバラツキを少なくする等の目的で、予備
成形後加圧加熱成形前に予熱を行うのが一般的である。
すなわち、例えば、摩擦材の原料中には炭酸カルシウ
ム、ヒル石、アラミドパルプ、フェノール樹脂等の水分
を吸収しやすい材料を多量に含んでおり、このため予備
成形品は水分を含有しやすく加圧加熱成形後の品質のバ
ラツキの原因の一つとなっていたことから、予備成形品
を乾燥させてそこに含まれる水分（含水分）を調整する
ため予熱が行われている。また、予備成形品と加圧加熱
成形に用いる金型との温度差に起因して加圧加熱成形後
にひび割れが発生する場合があり、それを防止するため
に予備成形品をプレヒート管理する必要からも予熱が行
われている。

【０００４】しかしながら、従来の予熱は電熱ヒーター
等を用いて約６０℃で１〜３時間かけて行われており、
かかる長時間の予熱工程のために摩擦材成形工程全体に
要する時間が長くなり、また大がかりな装置を必要とす
るという欠点があった。

【０００５】また、大型ブロック（サイズの大きな摩擦
材の予備成形品）を予熱する場合は内部含水分の調整、
温度管理がむずかしく、均一な予熱が容易ではなかっ
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、製造工程全
体の時間短縮及び設備スペースの削減を達成することが
でき、また大型ブロックでも均一な予熱が可能であり、
さらにコスト面においても有利である非石綿系摩擦材の
製造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、上記課題
に鑑み検討した結果、マイクロ波を使用して予熱を行う
ことにより、上記課題を解決できることを見出し、本発
明に到達した。

【０００８】すなわち、本発明は、非石綿系繊維基材、
熱硬化性樹脂結合材、および充填材を主体とする原料を
混合して原料混合物を調製する原料調製工程、前記原料
混合物を予備成形する予備成形工程、及び前記予備成形
工程で得られる予備成形品を加圧加熱成形する加圧加熱
成形工程を含む摩擦材の製造方法において、前記原料調
製工程後予備成形工程前及び前記予備成形工程後加圧加
熱成形工程前の少なくとも一方に、原料混合物又は予備
成形品をマイクロ波により予熱する予熱工程を設けるこ
とを特徴とする非石綿系摩擦材の製造方法を提供するも
のである。

【０００９】また、本発明は、前記予備成形工程後加圧
加熱成形工程前に、前記予備成形工程で得られる予備成
形品をマイクロ波で予熱する予熱工程を設けることを特
徴とする前記製造方法を提供するものである。

【００１０】また、本発明は、前記原料調製工程後予備
成形工程前に、前記原料調製工程で得られる原料混合物
をマイクロ波で予熱する予熱工程を設けることを特徴と
する前記製造方法を提供するものである。

【００１１】また、本発明は、前記原料混合物が、非石
綿系繊維基材５〜５０重量％、熱硬化性樹脂結合材５〜
２０重量％、及び充填材３０〜８０重量％を含有してな
る前記製造方法を提供するものである。

【００１２】本発明の製造方法によれば、摩擦材の原料
の原料混合物又は予備成形品の予熱をマイクロ波で行う
ことにより、数十秒〜数百秒程度の予熱時間で含水分の
調整及びプレヒート管理を効率よく行うことができるた
め、製造工程全体に要する時間を大幅に短縮することが
できる。また、マイクロ波による予熱は大がかりな設備
を必要としないため、設備スペースの削除をも可能に
し、また、大型ブロックでも均一な予熱が可能であり、
さらに大幅なコストダウンを図ることもできる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。本発明の非石綿系摩擦材の製造方法は、非石綿系
繊維基材、熱硬化性樹脂結合材、および充填材を主体と
する原料を混合して原料混合物を調製する原料調製工
程、前記原料混合物を予備成形する予備成形工程、及び
前記予備成形工程で得られる予備成形品を加圧加熱成形
する加圧加熱成形工程を含む。

【００１４】摩擦材に使用される原料は、通常用いられ
るものから選択することができるが、具体的には、繊維
基材としては、スチール繊維、銅繊維、真鍮繊維等の金
属繊維；芳香族ポリアミド繊維（アラミド繊維、アラミ
ドパルプ等：市販品では、デュポン社製、商品名ケブラ
ー等がある）、耐炎化アクリル繊維、アクリルパルプ、
セルロース繊維等の有機繊維；チタン酸カリウム繊維、
ガラス繊維、アルミナ繊維、炭素繊維、ロックウール、
セピオライト繊維等の非石綿系無機繊維等を使用するこ
とができる。これらのうち１種または２種以上を組み合
わせて使用することができる。繊維基材全体の使用量は
特に限定されないが、好ましくは摩擦材全量に対し５〜
５０重量％、より好ましくは１０〜４５重量％である。

【００１５】熱硬化性樹脂結合材は、摩擦材の各配合成
分を結合させる役割を有するものであり、フェノール樹
脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、シアン酸エステル樹
脂等が使用される。このうち、好ましくはフェノール樹
脂が用いられる。熱硬化性樹脂結合材の使用量は特に限
定されないが、好ましくは摩擦材全量に対し５〜２０重
量％、より好ましくは１０〜２０重量％である。

【００１６】充填材としては、レジンダスト（例えばカ
シューダスト）等の有機充填材；アルミナ、シリカ、ジ
ルコニア、酸化クロム等の金属酸化物の硬質粒子や、
銅、真鍮、鉄等の金属粒子などの金属質系充填材；バー
ミキュライト、マイカ等の鱗片状無機物や、硫酸バリウ
ム、炭酸カルシウム等の無機化合物などの無機充填材；
黒鉛、二硫化モリブデン等の固体潤滑剤；等を用いるこ
とができる。充填材の配合量は、摩擦材全量に対し好ま
しくは３０〜８０重量％、より好ましくは４０〜８０重
量％である。

【００１７】上述した各原料を混合する方法としては、
全原料粉末を直接均一に混合する乾式法と、全原料粉末
を溶剤の存在下で均一に混合して湿潤化し、得られる湿
潤化原料混合物を乾燥後予備成形する湿式法が知られて
いるが、本発明においてはいずれの方法を用いてもよ
い。湿式法を用いる場合は、溶剤としては水、トルエ
ン、メタノール、アセトン、メチルエチルケトン等が挙
げられる。均一に混合する方法は特に限定されず、通常
用いられる公知の技術により行うことができる。

【００１８】また、原料を乾式混合しながら粘結凝集剤
を添加混合して原料を湿潤化し、後記予備成形工程で顆
粒物に造粒するための湿潤化原料混合物を調製すること
もできる。ここで用いられる粘結凝集剤としては、好ま
しくは水−アルコール混合溶媒等が挙げられ、アルコー
ルとしてはメタノール、エタノール、プロパノール、イ
ソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、エチレ
ングリコール、ジエチレングリコール等が用いられる。

【００１９】このようにして得られる原料混合物を、次
いで予備成形工程において、例えばタブレット状等に予
備成形し、次の加圧加熱成形工程で熱プレス等にかける
ための予備成形品を得る。粘着凝集剤を含む原料混合物
を用いる場合は、造粒して顆粒物とし、これを予備成形
品として直接加圧加熱成形に供するか、又は前記顆粒物
を更にタブレット状等に再度予備成形した後加圧加熱成
形に供する方法をとることもできる。予備成形は、通
常、常温で面圧５０〜５００ｋｇｆ／ｃｍ²で行うこと
ができる。

【００２０】予備成形工程で得られる予備成形品は、次
いで加圧加熱成形工程において、金型を用いて所望の摩
擦材成形品に成形される。この加圧加熱成形工程では、
例えばディスクブレーキパッド等の場合は、裏板をセッ
トした金型を用いることができる。加圧加熱成形の条件
としては、従来公知のものを適宜選択することができる
が、通常は、温度１３０〜１８０℃にて、面圧２００〜
１０００Ｋｇｆ／ｃｍ ²、好ましくは１３０〜１８０Ｋ
ｇｆ／ｃｍ²程度の条件で行うことができる。

【００２１】本発明の製造方法においては、前記原料調
製工程後予備成形工程前及び前記予備成形工程後加圧加
熱成形工程前の少なくとも一方に、原料混合物又は予備
成形品をマイクロ波により予熱する予熱工程を設ける。
すなわち、マイクロ波による予熱は、前記原料調製工程
後予備成形工程前に、含水分の調整のために原料混合物
に対して行ってもよく、あるいは前記予備成形工程後加
圧加熱成形工程前に予備成形品の含水分調整及びプレヒ
ート管理のために予熱を行ってもよい。予熱は、前記原
料調製工程後予備成形工程前及び前記予備成形工程後加
圧加熱成形工程前のいずれか一方のみで行ってもよく、
また前記原料調製工程後予備成形前に予熱を行い、更に
前記予備成形後加圧加熱成形前にも予熱を行うこととし
てもよい。特に、前記予備成形後加圧加熱成形前のタブ
レット状又は顆粒状等の予備成形品を予熱するのが好ま
しい。また、マイクロ波による予熱は、含水分の調整と
してでなく、単にプレヒート管理のために行ってもよ
い。

【００２２】マイクロ波は電磁波の一種であり、従来か
ら通信、レーダー等に利用されてきており、また加熱装
置への応用例として家庭用の電子レンジがよく知られて
いる。マイクロ波は極めて短い波長の電磁波で、波長が
３〜３０ｃｍ（周波数１０００〜１００００ＭＨｚ）程
度の電波を総称したものである。現在工業用加熱に利用
されるマイクロ波は、通常２４５０ＭＨｚと９１５ＭＨ
ｚの２バンドがある。

【００２３】マイクロ波加熱装置は、マイクロ波エネル
ギーが周囲に飛散しないよう金属製の箱とし、この中で
対象物を加熱するのが基本である。本発明で使用できる
マイクロ波加熱装置としては特に限定されず、例えば家
庭用の電子レンジに類する工業用のマイクロ波オーブン
や、それにベルトコンベヤーを設置して対象物を搬送し
連続的に加熱又は乾燥できるようにした装置等であって
もよい。

【００２４】マイクロ波は予備成形品の材質、面圧、重
量、ワーク温度により出力時間を適宜変更することがで
きる。例えば、予備成形品の大きさが１４０〜２２０ｍ
ｍ×２０〜６０ｍｍ×１４０〜２００ｍｍ程度のものを
マイクロ波出力１５００Ｗで予熱する場合は、５０〜１
５０秒加熱するのが好ましい。マイクロ波による予熱時
の圧力は、通常常圧であるが、減圧下で行うこともでき
る。尚、含水分を調整する場合は、マイクロ波出力を相
対的に低くして加熱時間を比較的長くとることにより、
温度上昇を抑えながら含水分を除去することができる。

【００２５】摩擦材の製造においては、通常、加圧加熱
成形して得られる成形品を更に熱処理し、次いで形状加
工等の仕上げを行うことにより所望の摩擦材が得られ
る。熱処理は温度１５０〜３００℃で１〜１５時間程度
行うのが一般的である。形状加工としては、面取り、研
磨等が行われる。

【００２６】

【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。

【００２７】

【実施例１〜４、比較例１】本実施例では、繊維基材と
してアラミド繊維を１０重量部、熱硬化性樹脂結合材と
してフェノール樹脂を１５重量部、固体潤滑剤として黒
鉛を１０重量部、摩擦調整剤としてレジンダストを５重
量部、無機フィラーとして炭酸カルシウムを６０重量部
用い、これらの原料を乾式混合して原料混合物を得た。

【００２８】次いで、得られた原料混合物を、面圧１０
０ｋｇｆ／ｃｍ²で予備成形し、高さ２２０ｍｍ×厚み
４０ｍｍ×幅１９０ｍｍの大きさのドラムブレーキライ
ニングの予備成形品（重量：１２９０ｇ）を得た。この
予備成形品の形状を図１に示す。

【００２９】得られた予備成形品を、マイクロ波加熱装
置に設置して炉内雰囲気４５℃にてマイクロ波（２４５
０ＭＨｚ）を、表１に示す出力及び時間で照射した（実
施例１〜４）。また、同じ予備成形品を、従来の電気ヒ
ーターを用いた方法で予熱した（比較例１）。

【００３０】予熱する前の予備成形品及び予熱後の予備
成形品について、以下に示す評価試験を行った。

【００３１】（１）含水分の定量予熱前の含水分と予熱後の含水分とを、赤外線含水分計
を用いて測定した。具体的には、予備成形品よりサンプ
リングし、赤外線含水分計にて１１０℃に加熱して水分
を除去し、測定前後の減少重量を求めてこれにより含水
分を算出した。

【００３２】（２）減少重量の定量予熱前の予備成形品の重量を測定し、予熱後に再度その
予備成形品の重量を測定して、予熱工程後に減少した重
量を求めた。

【００３３】（３）表面温度の測定予熱後の予備成形品の表面温度を接触型表面温度計によ
り測定した。

【００３４】（４）内部温度の測定予熱後の予備成形品の内部温度をアルメル−クロメル熱
電対により測定した。

【００３５】評価試験の結果を表１に併せて示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】この評価試験の結果からわかるように、従
来の電気ヒーター等での長時間を要した予熱工程を、本
発明のマイクロ波を用いた予熱工程にすることで、数百
秒程度で同等以上の効果（効率よい含水分の調整及び予
備成形品のプレヒート管理）を得ることができた。ま
た、実施例においては表面温度より内部温度が高くなっ
ており、マイクロ波による加熱は効率がよくプレヒート
管理に適することがわかる。

【００３８】

【発明の効果】本発明の摩擦材製造方法は、マイクロ波
を用いて予熱を行うため、予熱時間が大幅に短縮され、
また簡便な装置で予熱を行うことができることから設備
スペースを削減することができ、且つコストを従来より
低く抑えることができる。さらに大型ブロックでも均一
な予熱が可能となる。よって、工業的にたいへん有利な
方法である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例で用いたドラムブレーキライニングの
予備成形品の形状の概略を示す図である。

【符号の説明】

ｈ・・・高さ（２２０ｍｍ）ｔ・・・厚み（４０ｍｍ）ｌ・・・幅（１９０ｍｍ）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非石綿系繊維基材、熱硬化性樹脂結合
材、および充填材を主体とする原料を混合して原料混合
物を調製する原料調製工程、前記原料混合物を予備成形
する予備成形工程、及び前記予備成形工程で得られる予
備成形品を加圧加熱成形する加圧加熱成形工程を含む摩
擦材の製造方法において、前記原料調製工程後予備成形
工程前及び前記予備成形工程後加圧加熱成形工程前の少
なくとも一方に、原料混合物又は予備成形品をマイクロ
波により予熱する予熱工程を設けることを特徴とする、
非石綿系摩擦材の製造方法。
【請求項２】前記予備成形工程後加圧加熱成形工程前
に、前記予備成形工程で得られる予備成形品をマイクロ
波で予熱する予熱工程を設けることを特徴とする、請求
項１記載の製造方法。
【請求項３】前記原料調製工程後予備成形工程前に、
前記原料調製工程で得られる原料混合物をマイクロ波で
予熱する予熱工程を設けることを特徴とする、請求項１
記載の製造方法。
【請求項４】前記原料混合物が、非石綿系繊維基材５
〜５０重量％、熱硬化性樹脂結合材５〜２０重量％、及
び充填材３０〜８０重量％を含有してなる、請求項１記
載の製造方法。