JPH115966A

JPH115966A - 造粒物及び摩擦材の製造方法

Info

Publication number: JPH115966A
Application number: JP16281097A
Authority: JP
Inventors: Kennosuke Iida; 謙之助飯田
Original assignee: Akebono Research and Development Centre Ltd
Current assignee: Akebono Research and Development Centre Ltd
Priority date: 1997-06-19
Filing date: 1997-06-19
Publication date: 1999-01-12
Anticipated expiration: 2017-06-19
Also published as: JP3792839B2

Abstract

(57)【要約】【課題】摩擦材原料として好適で、しかも短い混合・
造粒時間で得られる造粒物を提供するとともに、出発原
料を造粒物とすることによる効果を享受しつつ、摩擦材
の機械的強度を従来以上に高めることができる摩擦材の
製造方法を提供する。【解決手段】放射状もしくは多方向に突出する複数の
突起物を有する核粒子に、摩擦材の粉末原料をバインダ
とともに保持させてなることを特徴とする造粒物、並び
に前記造粒物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。

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
に適した造粒物及びそれを用いた摩擦材の製造方法に関
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
なる出発原料を常温にて所定圧力で成形（予備成形）
し、次いで所定温度にて熱成形し、硬化（アフタキュ
ア）及び仕上げ処理して得られる。

【０００３】得られる摩擦材の性能や機械的強度等の面
で、配合される各種原料は摩擦材中に均一に分布してい
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。しかしな
がら、繊維原料と粉末原料とは形状が大きく異なり、ま
た粉末原料同士でも粒子径や比重が異なるため、これら
を均一に混合するのにはかなりの混合時間を要する。更
に、粉末原料の種類により繊維原料との付着性が異な
り、出発原料の分散性を低下させている。また、繊維材
料は在庫や輸送、工場内での手扱い等の面で嵩が小さい
方が有利であることから、通常は圧密状態となってい
る。そして、他の原料とともに混合機に投入されて混練
される過程で圧密状態が解かれ、出発原料中に分散す
る。しかし、有機繊維は一般的に解繊性が悪く、出発原
料中に塊のまま偏在することがあり、出発原料の分散性
を低下させている。更に、混合に際して混合機のタイプ
や容量等による影響を受けることもある。

【０００４】摩擦材の製造においては、摩擦材の種類に
応じてその都度出発原料の配合を変えて混合を行ってい
るのが現状であり、上記したような問題を解消して混合
時間を短縮する要望が高い。また、各配合別、各混合工
程別のトライ、及び日常の細かい管理が必要であり、結
果として製造コスト増を招いている。

【０００５】更に、上記した出発原料の混合過程終了か
ら、計量、そして熱成形の成形型に計量された混合物を
投入する迄の過程は、不定形の粉体（混合物）を取り扱
うことになるが、摩擦特性上の理由から粉末原料は粒径
数十μｍオーダーの微粒子で構成されることが多く、こ
れらの各工程における手扱い時に粉塵が生じ易く、遮蔽
板を設置する等の粉塵対策が必要となり、コスト増の一
要因となっている。また、微粒子であるため比表面積が
大きく、接触する相手への付着が生じ易いため、成形型
の壁面に付着して出発原料の均一な充填を困難にする。

【０００６】上記のような出発原料の調製に関する問題
点を解決するために、出発原料を造粒することが行われ
ている。即ち、出発原料である各種粉末原料と繊維原料
とをバインダーを加えながら転動させて２〜５ｍｍ程度
の造粒物とし、これを摩擦材原料とするものである。造
粒物とすることにより、上記したような手扱い時におけ
る粉塵の問題や成形型への充填時における成形型の壁面
への付着の問題を解決できる。更に、造粒物は粉末原料
の種類毎に作成できるため、成形時に成形体の厚さ方向
に造粒物組成を変えて配置することで、摩擦材に組成勾
配を持たせることもできる。一般に、摩擦材の使用初期
は相手材（ディスクブレーキの場合はロータ）摩擦面と
の接触が均一にならないため、摩擦力も小さいという問
題がある。制動回数が進んで接触面同士の摺り合わせが
つくに従って摩擦力も増大して本来のブレーキ効果を得
られるようになるものの、この問題を解決するために摩
擦材表面をバーナで焼く等の特別な処理を実施する例も
ある。そこで、摩擦材表層部に比較的柔らかく（摩耗が
早く）、摩擦係数の高い原材料からなる造粒物を配置す
ることにより、特殊な処理を施さなくとも使用初期から
安定した、目標通りのブレーキの効きを得ることが可能
になる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】繊維材料は本来摩擦材
の全体に渡って分布し、かつ相互に絡み合うことで摩擦
材の機械的強度を増強させるために配合されるものであ
る。しかしながら、造粒物とする方法では、繊維原料が
造粒物中に取り込まれて造粒物毎に分断された状態とな
り、繊維材料相互の絡み合いが出来なくなり、肝心の補
強効果が減少したり、場合によっては補強効果が得られ
ないこともある。本発明はこのような事情に鑑みてなさ
れたものであり、摩擦材原料として好適で、しかも短い
混合・造粒時間で得られる造粒物を提供するとともに、
出発原料を造粒物とすることによる効果を享受しつつ、
摩擦材の機械的強度を従来以上に高めることができる摩
擦材の製造方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、本発明
の、（１）放射状もしくは多方向に突出する複数の突起
物を有する核粒子に、摩擦材の粉末原料をバインダとと
もに保持させてなることを特徴とする造粒物、並びに、
（２）上記（１）に記載の造粒物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、により達
成される。

【０００９】本発明に係る造粒物は、繊維原料に代え
て、放射状もしくは多方向に突出する複数本の突起物を
有する核粒子を使用するとともに、前記核粒子に摩擦調
整材や充填剤等の粉末原料をバインダとともに保持させ
たものである。従って、従来の造粒物と同様に、粉塵の
発生や成形型壁面への付着等の問題が解消されるととも
に、従来の造粒物に見られた繊維原料の分断による補強
性能の減少という問題が無い。また、繊維原料の解繊が
不要になるため、混合工程や造粒工程が短時間で済み、
製造コストの面ても有利である。また、本発明の造粒物
を摩擦材の出発原料とすることにより、隣接する造粒物
の核粒子の突起物同士が絡み合い、得られる摩擦材は機
械的強度に優れたものとなる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る造粒物並びに
この造粒物を用いた摩擦材の製造方法に関して詳細に説
明する。本発明の造粒物は、放射状もしくは多方向に突
出する複数本の突起物を有する核粒子を中心とし、この
核粒子に擦調整材や充填剤等の粉末原料をバインダとと
もに保持させたものである。

【００１１】核粒子は、造粒物として摩擦材に加工され
た際に、隣接する造粒物の核粒子の突起物が絡み合うこ
とで摩擦材の機械的強度を高める作用を有する。従っ
て、核粒子の形状は突起物を備える形状であれば特に制
限されるものではないが、例えば図１に示すように、核
粒子１は複数本の針状の突起１ａが放射状に密に突出し
た、略ウニ状の外観形状を呈する。また、図２に示すよ
うに、核粒子１は柱状の突起１ｂが所定の角度をもって
多方向に分岐して突出したような外観を呈してもよい。
更に、図３に示すように、核粒子１は長さや形状の異な
る突起１ｃが略枝状に任意の多方向に分岐したような外
観を呈していてもよい。

【００１２】上記したような形状の核粒子１を得る方法
は特に制限されるものではないが、例えば図１に示した
ようなウニ状の核粒子１を得るには、既に得られている
分岐モデル高分子の一つである星型ポリマーの製造方法
を応用したり、グラフト接合と呼ばれるシリカ等の無機
粉末の表面にポリマーを重合させる方法等が好適であ
る。また、ポリマーを発泡成形して海綿状とし、これを
所定寸法に裁断することにより、図３に示すような枝状
に分岐した突起１ｃを有する核粒子１を得ることができ
る。更に、星形状に開口されたダイを用いてポリマーを
押し出しまたは引き抜くことにより断面星形の棒状物を
作製し、これを輪切りにすることで星形の薄片としたも
のを核粒子１とすることも可能である。この場合は、造
粒物とした時に扁平粒子となるが、突起物を備える形状
であることには変わりなく、他の形状の核粒子１と同等
の補強効果が得られる。

【００１３】核粒子１は小さい方が摩擦材に加工する際
の充填密度を高めることができるため好ましいが、余り
小さすぎても粉末原料を保持できなかったり、上記した
ような形状に加工するのが困難となる。従って、核粒子
１の大きさは、突起物を外寸とした粒径で０．５〜数ｍ
ｍ程度、特に０．５〜２ｍｍであることが好ましい。

【００１４】また、核粒子を形成する材料は、上記した
ような形状に加工でき、且つ摩擦材とする時の加熱成形
温度に耐え得る材料であれば特に制限されるものではな
い。勿論、従来の繊維原料を形成する材料を転用するこ
とができ、特に上記した製造方法への適用の観点から芳
香族ポリアミドや耐炎化アクリル樹脂等の耐熱性合成樹
脂を好適に使用できる。無機繊維材料であるセラミック
スやガラス等も使用可能であり、その場合は主に上記し
たグラフト接合における粉体材料として使用される。

【００１５】上記した核粒子１には、摩擦材の粉末原料
がバインダとともに保持される。粉末原料は従来より摩
擦材の原料として使用されているものであり、具体的に
は、カシューダストやゴムダスト等からなるフリクショ
ンパーティクル、銅や硫黄、アルミニウム、亜鉛等の金
属もしくはアルミナやシリカ、ジルコニア等の金属酸化
物等の摩擦調整材、グラファイトや二硫化モリブデン等
の固体潤滑剤、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の充填材であ
る。

【００１６】また、バインダも従来より摩擦材に使用さ
れるものであり、例えばフェノール樹脂（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
テル樹脂等の熱硬化性樹脂からなるバインダが挙げられ
る。これらバインダは、固体（粉末）であっても液体で
あっても構わない。

【００１７】そして、上記核粒子１、粉末原料及びバイ
ンダを規定量に計量した後、公知の造粒機に投入してこ
れらを転動させることにより本発明の造粒物が得られ
る。この時の核粒子１、粉末原料及びバインダの配合割
合は特に制限されるものではなく、所望する摩擦材の組
成に応じて適宜選択されるが、その際従来の繊維原料を
核粒子１で置き換えた配合割合となる。例えば、従来の
一般的な摩擦材原料の配合割合は摩擦調整剤５〜１０容
量％、充填剤５０〜６０容量％、バインダ２０〜３０容
量％及び繊維原料１０〜２０容量％の範囲とされている
が、本発明では前記の繊維原料をそのまま核粒子１に置
き換えて造粒物とする。また、粉末原料の種類毎に核粒
子１と造粒して粉末原料別の、またはそのいくつかの組
み合わせ別の造粒物を作製してもよい。そして、この粉
末原料別の造粒物１を用い、成形型中に前記造粒物１毎
の層を成すように充填することにより、厚さ方向に組成
勾配を持った摩擦材１を得ることができる。

【００１８】図４は得られた造粒物の一例として、図１
に示すウニ状を呈する核粒子１を用いた場合の外観を示
す概略図であるが、この造粒物３は粉末原料２が核粒子
１を取り囲むように付着し、かつ核粒子１の突起１ａの
先端が粉末原料２の表面から突出した外観を呈してい
る。そして、摩擦材の製造に際して、この突出した突起
１ａが隣接する造粒物３の突起１ａと絡み合い（図５参
照）、摩擦材の強度を高める。また、粉末原料２はバイ
ンダにより核粒子１に固着されているため、摩擦材に加
工する際に、手取扱い時に粉塵が発生することも無く、
また成形型の壁面に付着することも無い。

【００１９】尚、造粒に関する処理条件は、核粒子１及
び粉末原料２、バインダの種類や投入量、所望する造粒
物３の粒径等を考慮して適宜選択される。また、バイン
ダの種類によっては加熱して若干反応（硬化）させなが
ら転動させることで、造粒を促進させることができる場
合もある。本発明の造粒物３はその構成成分が全て粒子
であるため、従来の繊維原料を含む場合における圧密状
態の繊維原料を解す過程が不要となり、混合工程並びに
造粒工程が著しく容易になり、両工程ともに短時間の内
に完了する。

【００２０】本発明は、更に、上記の造粒物３を出発原
料として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、上記の如く核粒子１
と、粉末原料２及びバインダとを計量し、造粒機に投入
して造粒物３を作成する。そして、この造粒物３からな
る出発原料を成形型に充填し、熱成形する。この時、プ
レッシャープレートも同時に成形型に投入され、一体的
に接着される。更にアフターキュア、仕上げ加工を経て
摩擦材が完成する。

【００２１】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
２００〜１０００Ｋｇｆ／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。

【００２２】図５は得られた摩擦材を示す概略図（但
し、図１に示す核粒子１を使用）であるが、摩擦材４は
その部分拡大図に示されるように、造粒物３同士がそれ
ぞれの核粒子１の突起１ａを相互に絡ませ合って結合し
ているとともに、粉末原料２である摩擦材原料が互いに
結着した状態で硬化している。従って、この摩擦材４
は、核粒子１の突起１ａの絡み合いにより機械的強度の
増強が図れており、また摩擦材原料が均一に分散して摩
擦特性に優れたものとなっている。尚、図中の符号５は
プレッシャープレートである。

【００２３】また、上記の製造工程において、粉末原料
２の種類毎に作製した複数種の造粒物１を成形型中に造
粒物１毎の層を成すように充填することにより、厚さ方
向に組成勾配を持った摩擦材１を得ることができる。

【００２４】〔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。グラファイト５重
量％、硫酸バリウム２５重量％、炭酸カルシウム２０容
量％、フリクションパーティクル１０重量％からなる粉
末原料７０重量％と、芳香族ポリアミド製で、図１に示
されるような形状の核粒子２０重量％と、フェノール樹
脂１０重量％とを造粒機に投入して造粒物Ａを作製し
た。この造粒物Ａをプレッシャープレートとともに熱プ
レスにセットし、温度１５０℃、面圧５００ｋｇｆ／ｃ
ｍ²で１０分間熱成形した。次いで、この熱成形品を２
００℃で３時間アフターキュア処理して摩擦材Ａを作製
した。また、比較のために、上記核粒子に代えて同量の
アラミド繊維を造粒機に投入し、造粒物Ｂを作製した。
そして、造粒物Ｂを造粒物Ａと同様に処理して摩擦材Ｂ
を作製した。

【００２５】得られた摩擦材Ａ及び摩擦材Ｂを曲げ試
験、成分分析に供した。曲げ試験の結果、摩擦材Ａは摩
擦材Ｂに比べて優れた値が得られた。また、成分分析は
各摩擦材の任意の複数箇所から試験片を採取し、それを
顕微鏡で観察することを行った。摩擦材Ａ、Ｂとも採取
箇所に係わらず各構成材料が良く分散していた。一方、
摩擦材Ｂでは繊維、その他の原材料は摩擦材Ａと同様に
良く分散していたが、曲げ試験における数値は摩擦材Ａ
を大きく下回った。これは、繊維の絡み合いが造粒単位
に分断された結果と解釈される。摩擦材Ａにおいては、
核粒子の突起物同士の絡み合いによって強度が大きくな
ったと考えられる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る造粒
物は、繊維原料に代えて、放射状もしくは多方向に突出
する複数本の突起物を有する核粒子を使用するととも
に、前記核粒子に摩擦調整材や充填剤等の粉末原料をバ
インダとともに保持させたものである。従って、従来の
造粒物と同様に、粉塵の発生や成形型壁面への付着等の
問題が解消されるとともに、従来の造粒物に見られた繊
維原料の分断による補強性能の減少という問題が無い。
また、繊維原料の解繊が不要になるため、混合工程や造
粒工程が短時間で済み、製造コストの面ても有利であ
る。また、本発明の造粒物を摩擦材の出発原料とするこ
とにより、隣接する造粒物の核粒子の突起物同士が絡み
合い、得られる摩擦材は機械的強度に優れたものとな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る造粒物に使用される核粒子の一例
を示す概略図である。

【図２】本発明に係る造粒物に使用される核粒子の他の
例を示す概略図である。

【図３】本発明に係る造粒物に使用される核粒子の更に
他の例を示す概略図である。

【図４】本発明に係る造粒物の一例を示す概略図であ
る。

【図５】本発明に係る摩擦材の一例を示す概略図（一部
拡大図）である。

【符号の説明】１核粒子１ａ，１ｂ，１ｃ突起２粉末原料３造粒物４摩擦材５プレッシャープレート

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成９年７月２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】〔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。グラファイト５重
量％、硫酸バリウム２５重量％、炭酸カルシウム２０重
量％、フリクションパーティクル１０重量％からなる粉
末原料７０重量％と、芳香族ポリアミド製で、図１に示
されるような形状の核粒子２０重量％と、フェノール樹
脂１０重量％とを造粒機に投入して造粒物Ａを作製し
た。この造粒物Ａをプレッシャープレートとともに熱プ
レスにセットし、温度１５０℃、面圧５００ｋｇｆ／ｃ
ｍ² で１０分間熱成形した。次いで、この熱成形品を２
００℃で３時間アフターキュア処理して摩擦材Ａを作製
した。また、比較のために、上記核粒子に代えて同量の
アラミド繊維を造粒機に投入し、造粒物Ｂを作製した。
そして、造粒物Ｂを造粒物Ａと同様に処理して摩擦材Ｂ
を作製した。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放射状もしくは多方向に突出する複数の
突起物を有する核粒子に、摩擦材の粉末原料をバインダ
とともに保持させてなることを特徴とする造粒物。
【請求項２】請求項１に記載の造粒物を含む出発原料
を加熱成形することを特徴とする摩擦材の製造方法。