(57)【要約】【課題】成形、加熱時間の短縮を図ることができ、成形時の溶融、熱硬化を制御することができて、摩擦材の製造時間短縮による生産性向上と共に得られた摩擦材の機能の向上が図れる摩擦材の製造方法を提供する。【解決手段】摩擦材の原材料の表面に熱硬化性樹脂をコーティングし、コーティング樹脂の予備硬化を行った後、この原材料を熱成形することを特徴とする摩擦材の製造方法、及びこの製造方法で得た摩擦材。樹脂コーティングは、流動型又は流動転動型コーティング装置内で原材料に熱硬化性樹脂の溶液を噴霧した後、乾燥させ、次いで装置内において樹脂の硬化開始温度以上硬化ピーク温度以下で加熱してコーティング樹脂を予備硬化すること、樹脂コーティング層の厚さを０．５〜２μｍとすること、及びコーティング樹脂として、フェノール樹脂を使用することが好ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
摩擦材の原材料の表面に熱硬化性樹脂をコーティングし、コーティング樹脂の予備硬化を行った後、この原材料を熱成形することを特徴とする摩擦材の製造方法。
【請求項２】
前記樹脂コーティングは、流動型又は流動転動型コーティング装置内で原材料に樹脂の溶液を噴霧した後、乾燥させ、次いで装置内において樹脂の硬化開始温度以上硬化ピーク温度以下で加熱してコーティング樹脂を予備硬化することを特徴とする請求項１記載の摩擦材の製造方法。
【請求項３】
前記樹脂コーティング層の厚さを０．５〜２μｍとすることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の摩擦材の製造方法。
【請求項４】
前記コーティング樹脂として、フェノール樹脂を使用することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の摩擦材の製造方法。
【請求項５】
摩擦材の原材料の表面に熱硬化性樹脂をコーティングし、コーティング樹脂の予備硬化を行い、次いでこの原材料を熱成形して得たことを特徴とする摩擦材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車、鉄道車両、産業機械等に使用されるブレーキ用摩擦材及びその製造方法に関し、特に製造時間短縮による生産性向上及び機能の向上したブレーキ用摩擦材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にブレーキ用摩擦材の製造は、摩擦材原料の配合、撹拌、常温における予備成形、熱成形、加熱（アフターキュア）、研磨等の仕上げ加工の各工程を経て行われている。通常、熱成形工程の初期段階では、加熱による摩擦材中のレジンの反応や揮発性物質の気化に伴って発生するガスを排出するため、加圧・加圧解放（「除荷」という）を繰り返すガス抜き処理を複数回行った後、所定の成形温度・圧力に数分間保持し、熱成形体を得ている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、制動時の鳴きや異音を防止すると共に、制動特性及び耐摩耗性に優れたブレーキパッド用摩擦材の組成物として、潤滑性、又は潤滑性と柔軟性を有するバインダーでコーティングした増摩擦剤、充填剤、摩擦調整材及び熱硬化性樹脂を含むブレーキ用摩擦材組成物が特許文献２に開示されている。ここで、潤滑性、又は潤滑性と柔軟性を有するバインダーでコーティングした増摩擦剤としては、増摩擦剤としてのアルミナ、シリカ、ジルコニア、ムライト、酸化鉄、酸化マグネシウム等のモース硬度が５以上の粒子材料及び／又はガラス繊維、セラミック繊維、ロックウール、オラストナイト等のモース硬度が５以上の硬直な繊維状材料を、潤滑性を有するバインダーとして、黒鉛分散系液状接着剤、又は潤滑性と柔軟性を有するバインダーとして、前記黒鉛分散液状接着剤に液状ゴム又は液状カシュー樹脂を加えた混合バインダーでコーティングしたものである。
【０００４】
その他、石綿以外の繊維成分と、熱硬化性樹脂成分と、充填材粉末成分とを含有する摩擦材において、その一部に樹脂コーティングされたバーミキュライトを含むことを特徴とする非石綿系摩擦材が特許文献３に開示されており、従来、摩擦材において、その一部にバーミキュライトを含有させると、鳴き性能が向上することが知られているが、それに替えて樹脂コーティングされたバーミキュライトを含ませるときには、μが高く安定して、耐フェード性が向上すると共に鳴き性能も向上し、耐摩耗性も良好になるとされている。
【特許文献１】特開平１１−３２５１３９号公報
【特許文献２】特開平８−２０９１１５号公報
【特許文献３】特開平４−２２２８９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特開平１１−３２５１３９号に開示された摩擦材の製造方法には、熱成形の初期段階で、摩擦材中のレジンの反応や揮発性物質の気化に伴って発生するガスを排出するために、加圧・加圧開放を繰り返すガス抜き処理を複数回行う必要があるため、摩擦材の製造に長時間掛かり、生産性が劣るという問題点があった。
【０００６】
一方、特開平８−２０９１１５号公報に開示されたブレーキパッド用摩擦材組成物は、増摩擦剤は潤滑性又は潤滑性と柔軟性を有するバインダーでコーティングされているものの、これを再度熱硬化性樹脂（ノボラック型フェノール樹脂）、アラミド繊維、充填剤（硫酸バリウム）、摩擦調整剤（カシュー製フリクションダスト）及び金属繊維（銅ファイバー）といった摩擦材の原材料と再混合、粉砕して成形粉と、室温で予備成形した後、所定の金型中でプレッシャプレートとを重ね合わせ、１６０±１０℃、圧力５０ＭＰａの条件で５分間加熱加圧し、更に、３００℃で２時間焼成しているため、上記の公報と同様に、摩擦材の製造に長時間を要し、生産性が劣るという問題点があった。
さらに、この摩擦材組成物では、原材料のごく一部である、モース硬度が高い粒子状材料及び／又は繊維状材料からなる増摩擦剤をコーティングしようとする関係で、コーティングする樹脂としても特殊なものを使用しており、例えば潤滑性を有するバインダーとして、黒鉛分散系液状接着剤を用い、また潤滑性及び柔軟性を有するバインダーとして該黒鉛分散系液状接着剤に液状ゴム又は液状カシュー樹脂を加えた混合バインダーを用いるのが好ましいとしているので、熱成形における加工に良好な影響を与えるものではない。
【０００７】
上記したように、従来のブレーキ用摩擦材の製造方法では、原材料の配合、混合後、常温、加圧による予備成形、加熱、加圧による熱成形を行い、後処理としての加熱処理後、研磨、塗装の仕上げを経て完成品となるが、時間短縮による生産性向上及び機能の向上が望まれている。
【０００８】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、成形、加熱時間の短縮を図ることができ、熱成形時の溶融、熱硬化を制御することができて、摩擦材の製造時間短縮による生産性向上と共に得られた摩擦材の機能の向上が図れる摩擦材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者等は、上記の目的を達成するために鋭意研究を続け、摩擦材の原材料の表面に原材料の一部である結合材樹脂をコーティングし、コーティング樹脂の予備硬化を行った後、このコーティング樹脂を予備硬化した原材料を熱成形すると、熱成形時の溶融、熱硬化を制御できて、成形、加熱時間の短縮が実現できて、摩擦材の生産性の向上と共に摩擦材の機能の向上が実現できることを見出し、かかる知見に基づいて本発明を達成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明は、下記の構成により上記の目的を達成するものである。
（１）摩擦材の原材料の表面に熱硬化性樹脂をコーティングし、コーティング樹脂の予備硬化を行った後、この原材料を熱成形することを特徴とする摩擦材の製造方法。
（２）前記樹脂コーティングは、流動型または流動転動型コーティング装置内で原材料に樹脂の溶液を噴霧した後、乾燥させ、次いで装置内において樹脂の硬化開始温度以上硬化ピーク温度以下で加熱してコーティング樹脂を予備硬化することを特徴とする前記（１）記載の摩擦材の製造方法。
（３）前記樹脂コーティング層の厚さを０．５〜２μｍとすることを特徴とする前記（１）又は（２）記載の摩擦材の製造方法。
（４）前記コーティング樹脂として、フェノール樹脂を使用することを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の摩擦材の製造方法。
（５）摩擦材の原材料の表面に熱硬化性樹脂をコーティングし、コーティング樹脂の予備硬化を行い、次いでこの原材料を熱成形して得たことを特徴とする摩擦材。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、摩擦材の原材料に熱硬化性樹脂のコーティングを行い、コーティング樹脂の予備硬化後に熱成形するので、熱成形における成形、加熱時間の短縮を図ることができる。
コーティングすることで熱成形時の樹脂流動の範囲が小さくてすみ、予備硬化による流動不足は回避される。それにより予備硬化が可能となり熱成形時、すぐに硬化領域に入ることができる。
その結果、熱成形での硬化促進からその後の加熱時間も短縮することができる。
【００１２】
更に、コーティング層の厚さを０．５〜２μｍに、予備硬化温度を樹脂の硬化開始温度以上で、示差熱量分析（ＤＳＣ）での硬化ピーク温度以下に設定することにより、熱成形時の溶融、熱硬化を制御することができる。その結果、結合材（樹脂）の摩擦材原材料に対する結合効果が向上し、摩擦材全量に対する配合割合を、従来の組成に比べて可成り低減しても摩擦材の特性、性能を高く維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を説明する。本発明の摩擦材の製造方法は、摩擦材の原材料の表面に摩擦材の形成成分の一種である結合材の熱硬化性樹脂の溶液を噴霧した後に乾燥させるコーティング工程、このコーティング樹脂を予備硬化させる工程、及びこの所定配合比率の原材料を加圧加熱成形する熱成形工程、更に必要に応じて熱処理工程、研磨工程を含む。
なお、前記の予備硬化工程では、樹脂の硬化開始温度以上、ＤＳＣでの硬化ピーク温度以下で行うことが好ましく、また熱成形工程では硬化ピーク温度以上の温度で行うことが好ましい。前記した各温度は樹脂の種類によって異なる。
【００１４】
原材料の表面に熱硬化性樹脂のコーティングを行い、予備硬化を行うための装置としては、流動型及び流動転動型コーティング装置が均一被覆の点で好ましい。
上記した樹脂のコーティングにおいては、コーティングの厚みは０．５〜２μｍの範囲とすることが好ましく、予備硬化は樹脂の硬化開始温度以上が必要であり、しかも示差走査熱量分析（ＤＳＣ）での硬化ピーク温度以下で行うことが好ましい。
前記熱硬化性樹脂は、熱可塑性変性熱硬化性樹脂、エラストマー変性熱硬化性樹脂が使用可能であるが、フェノール樹脂を基材としたものが好ましい。
【００１５】
本発明において、樹脂のコーティングを行う摩擦材の原材料としては、結合材樹脂を除いたすべてを対象とするが、配合した原材料に樹脂のコーティングを行う作業においてコーティング法の手段によっては原材料の全部が均一にコーティングされることが難しい場合があるので、その場合には、その成分を除いたものについてコーティングを行ってもよい。その成分については別の方法でコーティングを行い、それを後で混合するようにしてもよい。例えば、樹脂コーティングを、流動型コーティング装置内で行う場合に、原材料に有機性繊維が含まれている場合には、有機性繊維は他の成分に比して比重が小さく、かつ繊維状であるためにコーティング作業中に分離する可能性があり、それにより均一なコーティングが困難なときには、有機性繊維が含まれない原材料をコーティングし、後でそれに有機性繊維を配合するようにしてもよい。
【００１６】
摩擦材の原材料を説明すると、次のとおりである。
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、セビ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質量％、より好ましくは１０〜４５質量％である。
【００１７】
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、エポキシ樹脂等が使用される。この外に、前記した熱可塑性変性またはエラストマー変性熱硬化樹脂も使用可能である。このうち、好ましくはフェノール樹脂が用いられる。
ただし、この熱硬化性樹脂結合材はコーティングする原材料には含ませない。それはコーティングした原材料は後で予備硬化させるために、熱硬化性樹脂結合材が予備硬化してしまい、熱成形工程に支障が出るためである。
熱硬化性樹脂結合材の使用量は特に限定されないが、一般には、好ましくは摩擦材全量に対し５〜２０質量％、より好ましくは１０〜２０質量％であるが、本発明においては前記した結合効果の向上により、好ましくは３〜２０質量％、より好ましくは６〜２０質量％である。原材料のコーティング樹脂として熱硬化性樹脂結合材と同様な樹脂を使用した場合には、コーティングした原材料に混合して配合させる熱硬化性樹脂結合材の量は、コーティングに使用した量を差し引いた量とすることが好ましい。
【００１８】
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、マグネシア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、炭酸カリ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材；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質量％、より好ましくは４０〜８０質量％である。
【００１９】
なお、摩擦材の原材料の中で粒子又は粉末の形態の原材料は、全てが流動型及び流動転動型コーティング装置に何等問題なく使用できるが、繊維形態の原材料、すなわち繊維基材は、その硬直性及び繊維長により流動転動型コーティング装置では、無機繊維や金属繊維のように沈降したり、有機繊維のように凝塊してスムーズなコーティングができない物があるから、注意する必要がある。
チタン酸カリウムやアルミナ短繊維のような硬直で繊維長の短い繊維基材は、粒子又は粉末の形態の原材料と共に流動転動型コーティング装置で何等支障なく樹脂をコーティングした後、予備硬化を行うことができる。
【００２０】
樹脂コーティングした原材料は、予備硬化を行う。予備硬化は樹脂の硬化開始温度以上が必要であり、しかも示差走査熱量分析（ＤＳＣ）での硬化ピーク温度以下で行うことが好ましい。その温度範囲は、コーティング樹脂の種類により異なるが、コーティング樹脂がフェノール樹脂の場合、１１０〜１４０℃の範囲が好適である。時間は予備硬化の段階で留まる時間を選択する。特許文献２にあるような、黒鉛分散系液状接着剤をコーティングした後、１００±１０℃で３時間乾燥したものでは、材料の関係で予備硬化はしていないものとみられる。
【実施例】
【００２１】
以下、実施例及び比較例により本発明を更に具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００２２】
実施例１
（１）原材料への樹脂コーティング、予備硬化
流動転動型コーティング装置に原材料を投入し、装置内を８０℃雰囲気にした後、フェノール樹脂（ノボラックタイプ）をメタノールに５質量％溶解した溶液を８〜９ｇ／分の速度で噴霧、乾燥し、原材料に対して４．６質量％の樹脂で被覆した。被覆後、装置内に浮遊させた状態で１３０℃×３０分の予備硬化を行った。
投入した原材料の組成、量は、第１表のフェノール樹脂と有機ダストを除いたものである。
【００２３】
（２）摩擦材の作成
上記、樹脂コーティング、予備硬化後の原材料に対し結合材樹脂及び有機ダストを添加して、第１表に示す配合比率になるように乾式混合し、熱成形（温度＝１５０℃、時間は１５０秒と３００秒）を行い、摩擦材を作製した。予備硬化の有無の摩擦材の特性に対する差を明確にするために熱成形後の加熱は行わなかった。
【００２４】
比較例１
原材料への樹脂コーティングを上記実施例と同様に行い、予備硬化は実施しなかった。コーティング原材料の配合比率を第１表に示す。
摩擦材は上記実施例と同様にして作成した。
実施例１、比較例１で作製した摩擦材の物性、機械的特性結果を第２表に示す。
【００２５】
【表１】
2008144773.tif 000002
【００２６】
【表２】
2008144773.tif 000003
【００２７】
気孔率：水銀圧入試験、硬さ：ロックウェル試験、せん断強度：アムスラー引張り試験機、による結果を示す。
第２表に示した気孔率、硬さ、せん断試験の結果から、樹脂コーティング後予備硬化したことによる実施例１の成形時間１５０秒のものは、硬さ：６２ＨＲＳ、せん断強度１３．７ＭＰａであって、従来例に相当する比較例１の成形時間３００秒のものの硬さ：５７ＨＲＳ、せん断強度１０．１ＭＰａを上回る性質のものであるから、この結果によれば、成形時間を半減できるということができる。このように、摩擦材製造工程や得られた摩擦材の短時間での成形性及び機能の向上が認められる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の摩擦材は、摩擦材の原材料の表面に熱硬化性樹脂をコーティングし、コーティング樹脂の予備硬化を行った後、この原材料を熱成形することによって、時間短縮による生産性の向上及び得られた摩擦材の機能の向上を実現したものである。従って、自動車、鉄道車両、産業機械などのブレーキ用摩擦材のコスト低減及び品質向上に特に有用なものである。