呼吸または脱ガス操作は、構造的完全性を確保するために、摩擦材のホットプレスにおいて基本的な必要性です。フェノール樹脂の硬化プロセス中に揮発性ガスと水分が発生し、これらが閉じ込められると必然的に材料の破損につながるため、必要とされます。一時的に圧力を解放することにより、これらの副生成物が複合材内に埋め込まれた欠陥となるのではなく、逃げることができます。
「呼吸」ステップは、化学的副生成物のためのリリーフバルブとして機能します。硬化中に揮発性物質を逃がすことで、内部の空隙や応力の形成を防ぎ、最終製品の優れた耐亀裂性および信頼性に直接つながります。
硬化とガス発生の化学
フェノール樹脂副生成物の管理
根本的な問題は、摩擦材に使用されるフェノール樹脂の化学的性質にあります。樹脂が熱下で硬化プロセスを経るにつれて、副生成物として自然に揮発性ガスと水分が発生します。
断続的な圧力解放の機能
実験用プレスは、呼吸操作として知られる断続的な圧力解放を実行する必要があります。この機械的な作用により、閉じ込められたガスと水分が成形キャビティから効果的に exit するための瞬間的な経路が作成されます。
構造的完全性と性能
内部欠陥の除去
ガスが排出されない場合、冷却中の材料内に閉じ込められたままになります。これにより、内部の気孔（空隙）が形成され、複合材の層が分離する層間剥離を引き起こす可能性があります。
残留応力の緩和
閉じ込められたガスだまりは、内部の圧力ポイントを作成します。材料を脱ガスすることにより、この残留応力が大幅に緩和され、材料の内部構造が均一でリラックスした状態になります。
高温信頼性の向上
欠陥と応力の除去は、パフォーマンスに直接影響します。適切に脱ガスされた材料は、耐亀裂性が向上しており、高温での制動の過酷な条件下での信頼性を維持するために不可欠です。
省略の結果
目に見えない弱点の危険性
呼吸はサイクルにステップを追加しますが、省略することは重大なエラーです。この操作をスキップすると、材料は、射出時にすぐに目に見えない可能性のある亀裂の開始点として機能する内部の空隙と応力があるため、負荷下での壊滅的な破損に対して脆弱になります。
摩擦材の品質保証
構造的耐久性が最優先事項の場合：
- 亀裂につながる内部の気孔を防ぐため、水分を完全に排出するのに十分な呼吸サイクルを確保してください。
高性能信頼性が最優先事項の場合：
- 残留応力を除去するために脱ガスを優先し、重い制動による熱衝撃下で材料が一体となるようにしてください。
呼吸操作をマスターすることは、一体性のある信頼性の高い複合材と、分離しやすい欠陥のある部品との違いです。
概要表：
| 特徴 | 脱ガス/呼吸の影響 |
|---|---|
| 構造的完全性 | 内部の気孔、空隙、層間剥離を防ぐ |
| 化学管理 | フェノール樹脂からの揮発性ガスと水分の放出 |
| 応力緩和 | 均一な構造のための残留内部応力の緩和 |
| 製品信頼性 | 高温条件での耐亀裂性を向上させる |
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参考文献
- Tej Singh. An integrated multicriteria decision making framework for the selection of waste cement dust filled automotive brake friction composites. DOI: 10.1038/s41598-023-46385-5
この記事は、以下の技術情報にも基づいています Kintek Press ナレッジベース .
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