JP2014031414A - 摩擦材 - Google Patents

Abstract

【課題】離型剤の塗布が不要であり、不良品の発生する確率が低く、安定した品質となる摩擦材を提供する。
【解決手段】摩擦材は有機材を含有し、有機材中にシリコーンゴムパウダーを含有する。仮成型された摩擦材を、熱成型金型１０に配置し、温度、圧力をかけ、金型により押しつけるよう加圧しながら加熱処理を施し、摩擦材１２を製造した。シリコーンパウダーを添加していない摩擦材は、上型１４の先端面１８と下型１６の内低面２０に液体の離型剤を塗布して皮膜を形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は摩擦材に関し、詳しくは車両用ブレーキに用いられる摩擦材に関する。

摩擦材原料を配合し、金型を用いて摩擦材などを熱成型する場合、様々な方法によって成型物が金型に貼り付かないようにしている。

これまでの摩擦材について、離型剤を金型の内壁面に塗布して固体潤滑材を含む被膜を介在させて成型し、摩擦材側面が被膜を備えたブレーキパットが特許文献１に開示されている。また、ブレーキ摩擦材を製造するために用いる混合材であり、脂肪酸を添加して金型への付着を防止できるブレーキ摩擦材製造用混合材が特許文献２に開示されている。

特開平１１−２２７６７号公報 特開２００２−２２６６０７号公報

特許文献１に開示されている摩擦材は製造する上で、熱成型用の金型に離型剤を塗布する工程と、塗布した離型剤を取り除くために金型を清掃する工程が必要であり、作業効率が悪い。他にも、離型剤には水分を含むものが多く、離型剤を金型に塗布すると、余計な水分が成型物に悪影響を及ぼすことがあり、得られる摩擦材の物性値が低く、定められた規格限度内で製品を生産できる能力が低い。また、特許文献２に開示されている摩擦材は脂肪酸を含んだ混合材を用いて離型性を保って金型から取りやすくしているが、脂肪酸を用いると摩擦材が熱成型時の熱の影響を受けやすく、摩擦材の物性が安定しないという課題がある。

そこで本発明は上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、
離型剤の塗布が不要であり、不良品の発生する確率が低く、安定した品質となる摩擦材を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の摩擦材は次の構成を備える。すなわち本発明は、有機材を含有する摩擦材であって、前記有機材中に、シリコーンゴムパウダーを含有することを特徴とする。この構成によれば、シリコーンゴムパウダーを添加しておくことで、熱成型時に摩擦材が金型に貼り付くことを抑えることができるようになり、離型剤の塗布が不要となる。また、摩擦材が離型剤の影響を受けなくなり、摩擦材について安定的な物性を得ることができる。さらに、離型剤の塗布の工程が不要となることで、作業効率が向上する。

また、本発明において、前記シリコーンゴムパウダーの含有量が前記摩擦材に対して０．５ｗｔ％〜３．０ｗｔ％であることが好ましい。これによれば、摩擦材の硬度を確保しつつ、十分な離型性を得ることができる。

また、本発明において、前記有機材中に、カシューダストを含有することが好ましい。これによれば、低面圧時の摩擦係数の安定を図ることができる。

本発明に係る摩擦材によれば、離型剤の塗布が不要であり、不良品の発生する確率が低く、安定した品質となる。

本発明の実施形態に係る摩擦材を示し、摩擦材を製造するために用いる熱成型金型の形状の一例を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。

本実施形態に係る摩擦材の特徴は、シリコーンゴムパウダーを含有することである。シリコーンゴムパウダーは耐熱性があるため熱成型時における熱の影響を受けにくく、シリコーンゴムパウダーを摩擦材原料に配合して金型と摩擦材との離型性を良くする。さらに、シリコーンゴムパウダーを配合し、熱成型して得られた摩擦材は、シリコーンゴムパウダーを含有していてもブレーキ摩擦材として問題なく用いることができる。他にも、金型に離型剤を塗布しなくてもシリコーンゴムパウダーが金型との離型性を良くするので、得られる摩擦材の品質を安定させ、不良品が発生する確率を低くすることができ、所望の摩擦材が得られる。

シリコーンゴムパウダーを含む各種摩擦材の原料は、均一に混合されればよく、金型と接する摩擦材の表面付近にシリコーンゴムパウダーが多く配置されるようにする必要はない。このため、特別な混合方法、成型方法を用いなくても容易に摩擦材を製造できる。さらに、離型剤を金型に塗り付けたり、吹き付けたりする必要がないため、これらの工程が不要となり、作業効率が向上して生産性が上がる。

用いるシリコーンゴムパウダーは常温で固体状（粒状）であり、熱成型時および熱成型後においても固体状（粒状）である。熱成型時には、摩擦材原料である結合材が熱で溶解して流動性を有するようになり、各材料に結合材がコーティングされる。圧力をかけて点接触させてコーティングされた各材料が接着し、冷えて硬化することにより摩擦材が成形される。この時、シリコーンゴムパウダーは溶融した結合材の流動性を阻害することがないので、結合材が摩擦材全体に均一に行き渡る。これにより、摩擦材中における結合材のむらがなくなり、所望の品質の摩擦材が得られやすくなる。さらに、生産単位ごとに得られる摩擦材の物性が安定する。

金型と摩擦材との離型性を良くするために、液体の離型剤を用いず、液体状の離型剤を配合して摩擦材を製造しない。さらに、熱成型時に液体となる離型剤を配合して摩擦材を製造しない。他にも水等の溶媒、液体の分散媒によって希釈、分散させた離型剤を用いない。これらは、上述したシリコーンゴムパウダーを含有する摩擦材とは異なる。

摩擦材の成型時に、液体の離型剤や液体に分散した離型剤を金型に塗布、噴霧されると、熱成型金型の温度を下げてしまい、得られる摩擦材の物性値が不安定になる。液体の離型剤や分散媒に分散させた離型剤を用いないことで、余計な水（水分）等が摩擦材に触れることがなく、熱成型金型の温度も安定させることができるので、得られる摩擦材の物性を安定させることができる。

水で希釈した液体の離型剤や液体に分散した離型剤を用い、これらを摩擦材原料に混合して熱成型すると、液体物が溶融した樹脂等の結合材の流動性を阻害する。さらに熱成型時に溶融して液体となる離型剤でも結合材の流動性を阻害する。これら離型剤を摩擦材原料に配合して熱成型すると、熱成型時に摩擦材中で液体物が集まってくることがある。液体物は液体の離型剤、溶融した離型剤、溶媒、分散媒のことであり、これら液体物が溶融した結合材の流動性を阻害する。結合材の流動性が阻害されると摩擦材中での結合材のむらができ、摩擦材が部分的に結合しない箇所ができて、摩擦材が成形されにくくなる。このことから、用いる離型剤は常温で固体であることはもちろんのこと、熱成型時および熱成型後においても固体状でなければならない。

また、摩擦材の原料に脂肪酸を含ませて摩擦材の熱成型時の離型性を保とうとすると、脂肪酸は熱成型時の熱の影響を受けやすく、溶融もするので、得られる摩擦材の物性が安定しない。このことから、摩擦材原料には脂肪酸を添加しないで成形する。

シリコーンゴムパウダーの添加により、離型性が向上する摩擦材の種類は特に限定されなく、様々な種類の摩擦材原料にシリコーンゴムパウダーを添加することができる。得られる摩擦材は、所定の規格内でのバラツキが小さく、安定した品質となる。摩擦材原料は特に限定されるものではないが、摩擦材の原料としてシリコーンゴムパウダー等の有機材の他に結合材、繊維基材、無機材、金属材が含まれている。

繊維基材は、摩擦材の骨格となる材料であり、金属繊維、ロックウール等の無機繊維、アラミド繊維等の有機繊維を用いることができる。これらの１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。各繊維材を組み合わせて、繊維基材全体としての硬さは調整されていて、柔らかすぎず、硬すぎない。

シリコーンゴムパウダーの含有量は、摩擦材に対して０．５ｗｔ％〜３．０ｗｔ％である。シリコーンゴムパウダーの含有量が０．５ｗｔ％未満になると十分な離型性が得られなくなり、３ｗｔ％を超えると摩擦材の硬度が低下する。

結合材としては、フェノールレジン等の熱硬化性樹脂を用いることができる。樹脂を用いると熱成型時の熱で樹脂が溶解して流動性を有し、各原材料がコーティングされる。各材料にコーティングされた樹脂が圧力によって点接触して接着し、硬化する。

有機材としてシリコーンゴムパウダーの他に、カシューダストを用いることが好ましい。カシューダストを用いることで、低面圧時の摩擦材の摩擦係数を安定させることができる。
無機材として、四三酸化鉄、水酸化カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、アルミナ等を用いることができ、金属材として、アルミニウム等の金属粉を適宜量配合してもよい。

以下、実施例により本実施形態を説明するが、これらの実施例に限定されるものではない。

表１に示す配合割合の原材料を撹拌、混合し、仮成形し、仮成形された摩擦材を図１に示すような熱成型金型１０に配置した。熱成型温度１６０℃〜１７０℃、成型圧力２０ＭＰａ〜３０ＭＰａ、時間５ｍｉｎ〜１０ｍｉｎの条件で熱成型金型１０によって押しつけるように加圧しながら加熱処理を施し、摩擦材１２を製造した。摩擦材１２を製造した後、再び同じ熱成型金型１０を用いて摩擦材１２を数十回製造した。
シリコーンゴムパウダーを添加していない比較例の摩擦材は、成型ごとに熱成型金型１０の上型１４の先端面１８と下型１６の内底面２０に液体の離型剤を塗布して皮膜を形成した。下型１６に仮成形された摩擦材を配置してプレス成型し、プレス成型後に上型１４を取り、図１の矢印の方向に押し出して摩擦材１２を金型から脱型した。シリコーンゴムパウダーを０．５ｗｔ％、３．０ｗｔ％添加した実施例１および２では、金型に離型剤を塗布せずに金型から摩擦材１２を脱型した。

表１に示す配合割合の原材料から作製した摩擦材の評価について、ロックウェル硬さ試験を行った。ＪＩＳ Ｄ ４４２１に準拠し、Ｓスケールで測定してロックウェル硬さ（ＨＲＳ）を求めた。脱型性については、金型からスムーズに脱型でき、貼り付きがないかを調査した。各摩擦材のロックウェル硬さと脱型性の結果を表２および表３に示す。

なお、表２に示すＣｐｋは工程能力指数であり、ＪＩＳ Ｚ ８１０１で規定され、定められた規格限度内で製品を生産できる能力を評価する指標で不良品の発生率と関連する。工程能力指数が高いと、定規格限度内で製品を生産できる能力が高く、不良品の発生率が低い。ここでは、２５回分の測定値を用いて、ロックウェル硬さの平均値をμ、標準偏差をσとし、規格値を８０±２０として上限規格値（ＵＳＬ）を１００、下限規格値（ＬＳＬ）を６０としてＣｐｋを求めた。両側規格において、Ｃｐｋは、
Ｃｐｋ＝（１−Ｋ）Ｃｐ
である。ここで、
Ｃｐ＝（ＵＳＬ−ＬＳＬ）／６σ
Ｋ＝｜（ＵＳＬ＋ＬＳＬ）−２μ｜／（ＵＳＬ−ＬＳＬ）
である。また、表３に示す脱型性の調査では摩擦材が金型に貼り付くかどうか、金型から摩擦材をスムーズに脱型できるかを調査した。

表２の結果より、実施例１、２で製造した摩擦材は、比較例よりもロックウェル硬さの平均値が高く、さらに工程能力指数が高く、品質基準を満足する製品を生産できる工程管理能力が高いことを示した。
表３の結果より、実施例１、２で製造した摩擦材は、摩擦材の金型への貼り付きが発生せず、さらに脱型に時間が掛かったものがなく、作業効率が向上した。一方、比較例では成型ごとに離型剤を塗布しているものの１２回目に貼り付きが発生した。
以上のことから、シリコーンゴムパウダーの添加により、離型性が向上して熱成型時に摩擦材が貼り付くことを抑え、安定的な物性の摩擦材を得ることができた。

１０ 熱成型金型
１２ 摩擦材
１４ 上型
１６ 下型
１８ 先端面
２０ 内底面

Claims (3)

1. 有機材を含有する摩擦材であって、前記有機材中に、シリコーンゴムパウダーを含有することを特徴とする摩擦材。
2. 請求項１に記載の摩擦材において、前記シリコーンゴムパウダーの含有量が前記摩擦材に対して０．５ｗｔ％〜３．０ｗｔ％であることを特徴とする摩擦材。
3. 請求項１または請求項２に記載の摩擦材において、前記有機材中に、カシューダストを含有することを特徴とする摩擦材。