JPS5918730A - 摩擦材の製造方法 - 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 本発明は電磁クラッチ・ブレーキなどの摩擦材の製造方
法に係り、更に詳しくは圧搾コルク、焼成コルクのよう
な粒子間に空隙を有する柔かい多孔性物質に潤滑油を均
一に含浸せしめる摩擦材の製造方法に関するものである
。

従来例の構成とその問題点 まず本発明に係る摩擦材の一適用例である電磁クラッチ
・ブレーキの構造を説明する。駆動用モータの回転軸１
の一端にクラッチ構成体の一つであるクラッチ盤２を固
定した慣性体であるフライホイール３が固定されている
０フライホイール３に対向する位置にあるエンドブラケ
ット４はクラッチ巻線５ａを有するクラッチヨーク５、
ブレーヨ キ巻線６ａを有するブレーキｌ−り６、ブレーキ。

シェフを保持しており、一方軸受８を介して１１」力を
取り出すプーリ９を有し、他端には摺動軸（スプライン
１０を有するクラッチ軸１１を支持している。クラッチ
ライニング（摩擦材）１２、ブレーキライニング（摩擦
材）１３を保持したクラッチリング１４、ブレーキリン
グ１５は摺動軸１０上を軸方向に移動可能、回転方向の
相対運動不可に支持され、両者は０リング１６とカップ
リング１了で連結されている。

次に上記構造を有する電磁クラッチ・ブレーキの動作に
ついて説明する。

回転軸１は連続回転しておシ、その軸端に固定されたフ
ライホイール３で回転エネルギーを蓄積した状態にある
。従ってクラッチ巻線５ａに通電すると、その電磁力６
ｂが発生し、クラッチリング１４はクラッチ搬２に吸引
されクラッチライニング（摩擦材）１２を介して回転動
力が摺動軸１０、クラッチ軸１１を通してプーリ９に取
り出される。停止させる場合はブレーキ巻線６ａに通電
すると電磁力６ｂが生じて、ブレーキリング１６がブレ
ーキシュアに吸引されブレーキライニング（摩擦材）１
３を介して摺動軸１０、クラッチ軸１１を通じてエンド
ブラケット４に固定されたブレーキシュアとの間で制動
力を生じ制動される。

上記の様な構造を有する電磁クラッチ・ブレーキ付きモ
ータは一般に高頻度の起動停止が行なわれる工業用ミシ
ンの駆動用として広く用いられており、モータには４０
０Ｗ程度のものが使用されている。その回転速度は６０
ｏｏｒｐｍ’ｔでか使用され、この様な条件のもとての
摩擦面の温度は概ねｓ　Ｏ”Ｃ−２でである。この場合
、通常のクラッチ・ブレーキ動作に使用される摩擦材と
同様に動作時の鳴き音が嫌われる。またミンン駆動用の
電磁クラッチ・ブレーキ付きモータとしては１日１万回
程度のクラッチ・ブレーキ動作が行なわれるので摩擦材
として長寿命のものが要求される。

上記要求を満足させるために電磁クラッチ・ブレーキの
摩擦材としては米国特許第３，７７７，８６４号明細書
に記載の如く柔細胞構造を有する乾燥したコルク樹皮を
粉砕して得たコルク粒子とフェノール樹脂、ポリウレタ
ン樹脂、ユリア樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂などの粒子結
合剤とを混合し、加熱圧縮してなる圧搾コルクや焼成コ
ルクなどの柔かい多孔性物質を基材とし、これに油或い
はグリースを含浸した摩擦材が知られている０尚、上記
摩擦材の相手材としては通常高度に研削した炭素鋼が使
用される。

上記摩擦材の基材としてコルクのような柔かい多孔性物
質が用いられる理由としては例えば、コルクが天然値物
製産物であるにも抱らず油脂類。

有機酸９石鹸、アルカリ、塩類などに対して化学的に安
定であり、且つ摩擦面の温度が概ね８０℃までの電磁ク
ラッチ・ブレーキの摩擦材としては十分な耐熱性が確保
できるからである。更に概ね１７当９２６万個の微細な
空気充満細胞構造に由来する柔かく、且つダンピング性
（ｔａｎδ）が大きく、気孔率が大きい等の性質はクラ
ッチ・ブレーキ動作時の当たり音を柔らげ、１だ摩擦特
性以外では前記性質によってクラッチ・ブレーキ動作時
に鳴きにくい材料としての性質を基本的に携えているか
らである。

反面、コルクのような柔かい多孔性物質の摩擦特性は一
般に摩擦面に潤滑膜が存在しないと摩擦係数が温度や摺
動速度などの外的要因によって変化し易く、これにより
クラッチ・ブレーキ動作が不安定になる。また一般にコ
ルクのような柔かい多孔性物質は摩擦係数が高いため静
摩擦係数が動摩擦係数に比べて高く、特に低摺動速度領
域においてスティック・スリップ現象が生じ易いことや
、温度による摩擦係数の変化率が大きいことが原因とな
って、その結果、クラッチ・ブレーキ動作時に鳴き音が
発生し易い。更にコルクのような柔かい多孔性物質は一
般に熱放散性が悪いのでクラッチ・ブレーキ動作時の摩
擦熱が摩擦面に蓄積され易く、その結果、該コルクの一
部が相手材へ転移したり或いはまたコルクの一部が脱落
してゆくという異常摩耗を生じる。この様にコルクのよ
うな柔かい多孔性物質が潤滑膜を介さず、直接相手材と
摩擦する場合、クラッチ・ブレーキ動作時の鳴き音が発
生したり、或いはまた摩耗が著しく促進されて摩擦材が
早期に寿命に至るという結果になるのである。

従って米国特許１ｉ３７７７８６４号明細書に記載され
ているコルクに油或いはグリースを含浸させ摩擦面に潤
滑膜を形成させると共に、熱放散性を高める構成の摩擦
材が電磁クラッチ・ブレーキの摩擦材には適しているの
である。その理由は油。

或いはグリースによって摩擦面に潤滑膜を形成すること
で、コルクのような柔かい多孔性物質の摩擦特性に由来
する不具合を克服することができるからであり、１だ摩
擦熱を効率よく熱放散する効果があるからである。この
ようなことからコルクなどの柔かい多孔性物質を使用す
る電磁クラッチ・ブレーキの摩擦材としては潤滑膜を形
成し、且つ熱放散性向上に効果的な潤滑油を、できるだ
け−定計、均一に含浸したものが摩擦材としての品質並
びに信頼性のうえから望まれていた。

しかしながら一般に油或いはグリースなどをコルクのよ
うな柔かい多孔性物質に含浸する方法としては油照、真
空含浸、塗布浸漬、超音波含浸。

加圧含浸など、周知の含浸方法か、或いは１だこれ等の
組み合わせが考えられるが、例えば真空含浸を行なって
も一定量、且つ均一に含浸することは困難なことであっ
た。即ち、含油量が一定でなければ摩擦材として使用し
た場合、熱放散性にバラツキが生じたり、或いはまた潤
滑膜を形成してコルクなど柔かい多孔性物質が有する摩
擦特性に由来する不具合を継時的且つ長期にわたって補
償する摩擦材としての重要な機能もバラツキが生じる。

発明の目的 以上の様にコルクなどの柔かい多孔性物質に油或いはグ
リースを含浸してなる電磁クラッチ・ブレーキの摩擦材
において、多孔性物質内へ含浸する油或いはグリースの
量、および均一性を高めることは該摩擦材の信頼性を高
めるために重要なことであり、本発明はこの様な背景下
における探求。

解明の結果に基づく新しい技術思想に依拠する摩擦材の
製造方法に関するものである（、発明の構成 本発明は潤滑油を内包し、熱により再軟化可能な熱可塑
性樹脂からなる殻を有する微細カプセルをコルク粒子の
ような摩擦利原利中に予め所定計加え、該微細カプセル
の軟化温度以上で摩擦材原料を賦形化すると同時に潤滑
油を摩擦材内部に含浸せしめることを特徴とする摩擦材
の製造方法である。即ち、本発明によれば任意の含油量
の摩擦材が精度よく、しかも均一に含浸された状態で製
造できるとともに、摩擦材の賦形と同時に油含浸を行な
う全く合理的な製造方法でもある。

本発明に用いる柔かい多孔性物質とはダンピング性（ｔ
ａｎδ　）が大きく、気孔率が太きいもので乾燥したコ
ルク樹皮を粉砕して得たコルク粒子、ココナツトやし穀
粉、或いは不織布やマットを形成し得る柔軟性に富む有
機質繊維など、賦形化の際に微細カプセルを複合化でき
るものであり、これ等を結合する結合剤とはフェノール
樹脂、ポＩノウレタン樹脂、ユリア樹脂、酢酸ビニル樹
脂、エポキシ樹脂など通常圧搾コルりや焼成コルり或い
は不織布、マットなどの結合剤として広く一般に用いら
れている加熱硬化性の樹脂である。更に本発明で言う微
細カプセルとは内包物として鉱油、α−オレフィンオリ
ゴマー、エチレンα−オレフィン共重合体、ポリアルキ
レングリコール〜ポリク＋）−ｊ−ｆｉｖ、ポリアルキ
レンオキサイド、二塩基酸エステル、ヒンダードエステ
ルなどの天然或いは合成潤滑油を使用し、それ等を包む
殻としてポリスチレン、塩化ビニリデン−アクリルニト
リル共重合体、メタクリル酸メチル−アクリルニトリル
共重合体など熱によって再軟化可能な製膜性を有する熱
可塑性樹脂を使用したものである。尚、微細カプセルの
形態としては単核球状カプセル、多核カプセル多核房状
カブセノペニ重カプセル。

カプセルクラスターなどいずれの形態であっても差し支
えない。更に核として使用する潤滑油には必要に応じて
各種添加剤をも添加することカーできる。例エバ高級ア
ルコール、ケトン、エステル。

アミン或いは高級脂肪酸および金属石鹸や油脂などの極
性基を有する長鎖化合物である油性剤、ポリメチルシロ
キサンのような消泡剤、ス／ｌ／　月−、７２塩、アミ
ン、有機酸或いはその塩、エステル等の極性基を有する
有機化合物である防錆剤、有機シリコン化合物、高級脂
肪族アミン等の全水剤、　、１；リイソブチレンポリメ
タクリレート、不飽和脂肪酸のアルミニウム石鹸等の粘
着剤、更には遊離脂脂酸、グリセリド、ナフテン酸のア
ルカリ土類塩やリチウム塩、亜鉛石線、ペトロラクタム
等の離しよう防止剤などである。

上記した如く例えばコルク粒子、結合剤、微細カプセル
を金型内に充填し、微細カプセルの殻を形成する熱可塑
性樹脂の軟化温度以上で加熱圧縮しさえすれば、結合剤
の重合硬化と微細カプセル内からの潤滑油の流出が同時
に進行し、摩擦拐の賦形と同時に金型内で潤滑油の含浸
が完了するのである。即ち本発明によれば微細カプセル
の添加量サエ一定にしコルク粒子と、よく混合しさえず
れば容易に均一で且つ一定量の潤滑油を有する摩擦拐を
製造することができるのである。

実施例の説明 次に本発明を実施例を用いて更に詳しく説明する。

〔実施例〕

１４〜３５ｍｅｓｈのコルク粒子１００重量部、フェノ
ールホルムアルデヒド樹脂（不揮発分５０重量％）を８
０重量部、微細カプセル（４０℃動粘度２８　ｃｓｔの
アルキルベンゼンを８０　重ｔ　％　内包）６０重量部
を加え、１３７℃±１Ｑｄｅｑで９０分間金型内で加熱
圧縮した。但し微細カプセルの殻は軟化温度約９０℃の
塩化ビニリチン−アクＩＪ　／ｌｚ二）　ＩＪル共重合
体で微細カプセルの平均粒径は１５μｍのものを使用し
た。

上記金型内で加熱圧縮したものを金型外に取り出すと見
掛は密度約０．６の油を含有せしめながら同時に賦形化
された摩擦材２００　ｍｍ　Ｘ　２００　ｍｍ　Ｘ５ｏ
ｒｒｒ！ｎ　　が得られた。

１４〜３５　ｍｅｓｈのコルク粒子１００重量部。

フェノールホルムアルデヒド樹脂（不揮発分５０重量係
）８０重量部を混合し１３０°Ｃ±１０　ｄｅｇで９０
分間、金型内で加熱圧縮した。このものを金型外に取り
出すと見掛は密度約０．５　ｇ　／　ｃｃ　の圧搾コル
ク（２００市×２００順×５０酎ｔ）　カ得られた。

上記圧搾コルクに４０℃での動粘度２８　ｃｓｔのアル
キルベンゼンを８０°Ｇ、１〜３　ｍａＨｌ−で８時間
真空含浸して摩擦材（比較例１−真空含浸）を得た。

また４０°Ｃでの動粘度２８　ｃｓｔのアルキルベンゼ
ンを８０’Ｃに加熱して圧搾コルクを５０時間浸漬する
ことにより摩擦材（比較例２二加熱浸漬）を得た。

更に４０℃での動粘度２８ｃｓｔのアルキルベンゼンを
８０℃に加熱し、その中へ圧搾コルクを６０時間浸漬す
ると同時に該圧搾コルクを約２０チ圧縮−回復せしめる
操作を２度行なうことにより摩擦材（比較例３−浸漬加
圧圧縮）を得た。

第２図は上記各摩擦材の中心部分の厚さ方向にＥｉｗｎ
ずつスライスした各部の含油量（重量％）の関係を示す
特性図である。図中人は本発明例、Ｂは比較例１．Ｃは
比較例２、Ｄは比較例３である。

第２図の特性曲線Ａから明らかなように本発明によれば
摩擦材中に含寸れるアルキルベンゼンの含有量はほぼ均
一である。しかし摩擦拐の表面部分で、わずかに減少し
ているのが特徴である。これは金型内で加熱圧縮により
摩擦材を賦形化する際、フェノールホルムアルデヒド樹
脂の縮合硬化とともに微細カプセルに内包されたアルキ
ルベンゼンが殻である塩化ビニリデン−アクリルニトリ
ル共重合体の軟化、カプセル自身の膨張によってカプセ
ル外へ放出されるときに、金型の壁面に付着したりする
ためである。このように摩擦材表面部分はアルキルベン
ゼンの含有量が少なくなるが、一方結合剤であるフェノ
ールホルムアルデヒド樹脂も金型壁面に表面層を形成す
る。通常このような摩擦材を使用する場合、表面部分は
切削などの加工によって除去するので実用的には差支え
ない。

むしろ金型内から賦形化された摩擦材を取り出す際ニハ
アルキルベンゼンによって金型内壁１ｍに油膜が形成さ
れるので、それによる離型効果で作業性が太いに改善さ
れる利点がある。

上配本発明例に比べれば比較例Ｂ　−Ｄは摩擦月中のア
ルキルベンゼン量が極端に少ない。しかも摩擦材の厚さ
方向に対して含有量のバラツキが大きい。このように米
国特許第３７７７８６４号明細書に記載のようなコルク
に油或いはグリースを含浸してなる摩擦材を比較例（１
〜３）で説明したような従来手段で製造するものに比べ
て、本発明の製造方法が、摩擦材の品質を確保するうえ
で特に効果的であることは明白である。

なお、本発明に係る摩擦材を使用するに当っては実施例
で説明したような金型内で賦形化した摩擦材を所望の形
状に加工するものであるが、勿論予め所望の形状に賦形
しても差し支えない。また本発明に係る摩擦材を使用す
る場合、摩擦面に油或いはグリースを塗布することによ
シ更に潤滑膜の強化を図ることが望せしい。

発明の効果 以上の説明から明らかなように本発明によれば多孔性物
質内へ含浸する油或いはグリースの量、および均一性を
高めることができ、摩擦拐の信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は電磁クラッチ・ブレーキ付きモータの主要部分
の断面図、第２図は摩擦材の縦断面に対する油含有量を
示す特性図である。 １２・・・・・・クラッチライニング、１３・・・・・
・ブレーキライニング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 潤滑油を内包し、熱により再軟化可能な熱可塑性樹脂か
   らな不殻を有する微細カプセルを摩擦材の原料中に予め
   加え、該微細カプセルの軟化温度以上で摩擦材原料を賦
   形化すると同時に潤滑油を含有せしめる摩擦材の製造方
   法。