JP2004100899A

JP2004100899A - ブレーキパッドの製造方法

Info

Publication number: JP2004100899A
Application number: JP2002266459A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Fujikawa; 藤川　裕之
Original assignee: Advics Co Ltd
Current assignee: Advics Co Ltd
Priority date: 2002-09-12
Filing date: 2002-09-12
Publication date: 2004-04-02

Abstract

【課題】強度や耐摩耗性を向上させたブレーキパッドが安価且つ容易に得られる製造方法を提供する。
【解決手段】無機繊維、有機繊維、金属繊維から選択された繊維基材と摩擦調整剤と充填剤とバインダーレジンとを原料とするブレーキパッドの製造方法において、繊維基材、摩擦調整剤、充填剤、およびバインダーレジンからなる原料を乾式で混合した後、この混合物に対して、バインダーレジンを溶解可能な溶剤をバインダーレジンの量の５ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下の範囲で添加して混合する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブレーキパッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ブレーキパッドは、有機繊維や無機繊維等の繊維原料と、摩擦調整剤や充填剤等の粉末原料と、フェノール樹脂等のバインダーレジン粉末とを乾式で混合し、熱成形により成形することで製造される。
【０００３】
ここで、バインダーレジンは成形時の熱で溶かして繊維原料および粉末原料に対し混ぜるようにしているが、バインダーレジンとこれら原料とのなじみが悪いため、できあがった成形体の強度が不十分であり、また摩耗しやすい等の不具合が生じる。
【０００４】
このような問題に対して、従来より、水や溶剤にバインダーレジン粉末を溶解してバインダーレジン溶液を作製し、この溶液に上記繊維原料および粉末原料を入れて混合し、これら原料にバインダーレジンを密着させる方法が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００５】
また、バインダーレジンを繊維原料および粉末原料と混合するときに、乾式で加温することでバインダーレジンを溶融させ、これら原料とバインダーレジンとをなじませる方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−１３６２４５号公報（第２−３頁）
【０００７】
【特許文献２】
特開平９−１９４６０２号公報（第３−４頁）
【０００８】
【特許文献３】
特開２００２−５３８４６号公報（第２−４頁）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記バインダーレジン溶液を用いる方法では、溶液に繊維および粉末原料を混合した後、熱成形する前に溶剤や水を除去する乾燥工程が必要である。これらの除去を行わないと、熱成形時に溶剤や水によるガスが発生し、成形体に亀裂が生じる。
【００１０】
また、本発明者の検討によれば、上記混合時に繊維原料が水や溶剤によって凝集して毛玉状になるため、この毛玉の内部までバインダーレジンが浸透しない場合がある。そうなると、できあがった成形体の強度が不十分となり、ブレーキパッドが摩耗しやすくなってしまう等の不具合が生じる。
【００１１】
また、上述したバインダーレジンを繊維原料および粉末原料と混合するときに乾式で加温する方法では、混合機に加熱装置が必要となり、現行設備の改造が必要となるため、製造コストの増加を招く。
【００１２】
そこで本発明は上記問題に鑑み、強度や耐摩耗性を向上させたブレーキパッドが安価且つ容易に得られる製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、無機繊維、有機繊維、金属繊維から選択された繊維基材と摩擦調整剤と充填剤とバインダーレジンとを原料とするブレーキパッドの製造方法において、繊維基材、摩擦調整剤、充填剤、およびバインダーレジンからなる原料を乾式で混合した後、この混合物に対して、バインダーレジンを溶解可能な溶剤をバインダーレジンの量の５ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下の範囲で添加して混合することを特徴とする。
【００１４】
それによれば、上記原料を乾式で混合することによって、繊維原料が解繊され、毛玉状になることなく、バインダーレジン粉末が繊維原料の内部にまで十分に入り込む。ここで、乾式混合のみでは、上述したように、バインダーレジンとその他の原料とのなじみが悪いため、成形後の強度や耐摩耗性が悪い。
【００１５】
しかし、本発明では、バインダーレジンとその他の原料との混合物に対して、バインダーレジンを溶解可能な溶剤をバインダーレジンの量の５ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下の範囲で添加して混合するようにしている。このような少量の溶剤の添加は具体的には、当該混合物の上から溶剤を散布したり、噴霧したりする等により行うことができる。
【００１６】
それにより、当該混合物中において、バインダーレジンが溶剤に溶解して繊維原料や粉末原料の間に均一に行き渡り、これら繊維原料および粉末原料を均一にコーティングした状態となるため、成形後の強度が改善され、耐摩耗性も向上する。
【００１７】
そして、添加する溶剤の量をバインダーレジンの量の５ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下の範囲とすることは、本発明者の検討により実験的に見出したものであり、この範囲のような少量の溶剤を添加するものであれば、上記混合物から溶剤を除去するための熱成形前の乾燥が不要であり、且つ、その後の熱成形においても溶剤ガスの発生による亀裂を防止できる。
【００１８】
以上のように、本発明によれば、強度や耐摩耗性を向上させたブレーキパッドが安価且つ容易に得られる製造方法を提供することができる。
【００１９】
また、請求項２に記載の発明では、バインダーレジンの粒径が５μｍ以下であることを特徴とする。
【００２０】
従来のバインダーレジンの粒径は２０μｍ程度であるが、本発明のように、バインダーレジンを粉砕して従来よりも小粒径の５μｍ以下とすれば、バインダーレジンの分散性と溶剤への溶解性が向上し、少量の溶剤でもより高いレベルの効果を奏することができ、好ましい。
【００２１】
また、溶剤としては、請求項３に記載の発明のようにアルコールを用いることができる。
【００２２】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。図１は本発明の実施形態に係るブレーキパッドの製造方法を示す工程図である。本製造方法は、無機繊維、有機繊維、金属繊維から選択された繊維基材、摩擦調整剤、充填剤、およびバインダーレジンを原料とするブレーキパッドの製造方法に係るものであり、基本的には原料を混合した後、熱成形により成形するものである。
【００２４】
まず、原料については通常のブレーキパッド素材を採用できる。例えば、繊維基材としては、アラミド繊維、銅ファイバー、セラミック繊維、スチール繊維等が挙げられ、摩擦調整剤および充填剤としては、黒鉛、カシューダスト、水酸化カルシウム、マイカ、硫酸バリウム等が挙げられる。また、成形時の結合材となるバインダーレジンとしてはフェノール樹脂等が挙げられる。
【００２５】
これら原料を用意し、秤量工程では、所定の組成となるような分量にて各原料成分を秤量する。そして、混合（乾式）工程では、秤量した各原料を、乾式混合すなわち溶媒を用いずに乾いた状態で混合する。原料を乾式で混合することによって、原料中の繊維原料が解きほぐされ（解繊され）、毛玉状になることなく、バインダーレジン粉末が繊維原料の内部にまで十分に入り込む。
【００２６】
次に、混合（溶剤少量添加）工程では、上記混合（乾式）工程によって得られた混合物に対して、バインダーレジンを溶解可能なアルコール等の溶剤をバインダーレジンの量の５ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下の範囲で添加して混合する。つまり、バインダーレジンの量を１００としたとき、当該溶剤の量が重量比にして５以上５０以下となるものである。
【００２７】
このような少量の溶剤の添加は、具体的には、上記混合物の上から溶剤を散布したり、噴霧したりする等により行うことができる。それにより、混合物中において、バインダーレジンが溶剤に溶解して繊維原料や粉末原料の間に均一に行き渡り、これら繊維原料および粉末原料を均一にコーティングした状態となる。
【００２８】
そのため、従来に比べてバインダーレジンとその他の原料とのなじみを良くすることができ、成形後の強度が改善され、耐摩耗性も向上する。また、添加する溶剤の量をバインダーレジンの量の５ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下という少量の範囲とすることで、上記混合物から溶剤を除去するための熱成形前の乾燥が不要であり、且つ、その後の熱成形においても溶剤ガスの発生による亀裂を防止できる。
【００２９】
こうして溶剤が少量添加された混合物を所定の量に秤量し、次に、熱成形を行う。熱成形工程では、秤量した混合物を加熱した金型に投入し、加圧して成形を行う。続いて硬化工程では、できあがった成形体をさらに加熱して硬化させる。
【００３０】
そして、最後に、加工研磨工程では、ブレーキパッドとして機能させるべく成形体におけるディスクと当たる面を研磨し、平坦性を向上させる。こうして、ブレーキパッドができあがる。
【００３１】
このように、本実施形態の製造方法によれば、原料を乾式で混合した後、バインダーレジンを溶解する溶剤を、熱成形時のガス発生に大きく影響しない程度に少量添加することにより、バインダーレジンと他の原料とのなじみを良くすることができ、強度や耐摩耗性を向上させたブレーキパッドを安価且つ容易に得ることができる。
【００３２】
ここで、添加する溶剤の量をバインダーレジンの量の５ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下の範囲とすることは、以下に述べるような本発明者の検討結果を根拠とするものである。
【００３３】
図２は、ブレーキパッドにおいて原料中のバインダーレジンの粒径および添加する溶剤の量や種類を変えた種々の例を示す図表である。なお、図２では、本実施形態に係る例としての実施例１〜２と、比較例１〜４とを示してある。
【００３４】
また、各例における原料は、繊維基材の成分としてアラミド繊維、銅ファイバー、セラミック繊維を用い、摩擦調整剤および充填剤の成分として黒鉛、カシューダスト、水酸化カルシウム、アルミナ、マイカ、硫酸バリウムを用い、バインダーレジンの成分としてフェノール樹脂を用いている。
【００３５】
ここで、バインダーレジン成分であるフェノール樹脂は粉末状であり、各例に応じて、粒径が５μｍのものと粒径が２０μｍのものとを使い分けた。粒径２０μｍのものは従来レベルのものであり、粒径５μｍのものは従来のブレーキパッド素材としては使用されていなかったもので、従来よりも細かく粉砕することで粒径を大幅に小さくしたものである。
【００３６】
また、溶剤としては、エタノールと水を各例応じて使い分けた。これら各成分の分量については、図２中、重量部の単位にて示してあり、各例において、繊維基材、摩擦調整剤、充填剤およびバインダーレジンまでの合計すなわち原料の重量合計が１００となっており、溶剤の量は原料重量を１００としたときの重量比として示されている。
【００３７】
各例について、ブレーキパッドは次のように作製した。まず、各例ともに、溶剤を除く原料をアイリッヒミキサーを用いて５分間乾式で均一に混合し原料混合物を得た。比較例４では、この混合物が熱成形材料となる。
【００３８】
次に、実施例１〜２および比較例１〜３については、上記原料混合物に対して、各例に示された量の溶剤を添加しながら１分間かき混ぜ、熱成形材料としての所望の混合物を得た。
【００３９】
次に、熱成形は、各例ともに、１６０℃に加熱された金型中に１００ｇの原料混合物を投入して１０分間、２００ｋｇ／ｃｍ^２で加圧した。その後、この成形体を２３０℃で３時間加熱して硬化し、続いて研磨加工を行い、各例におけるブレーキパッドを作製した。
【００４０】
図３は、上記図２に示す各例のブレーキパッドについて、気孔率（母材）（単位％）、剪断強度（ｋＮ）、摩耗量（ｍｍ）、成形時の膨れの発生の有無を調べた結果を示す図表である。
【００４１】
気孔率は一般に用いられるもので、摩擦材の容積中に占める気孔総容積の割合である。また、剪断強度は摩擦材においてディスクと摺動したときの剪断強度であり、摩耗量は、２００℃の温度で１０００回制動を繰り返した後のブレーキパッドの摩耗量（初期の厚さから減少した分の厚さ）である。
【００４２】
これら図２、図３から次のようなことが言える。まず、各例とも気孔率は同等であることから、各例は、熱成形による出来具合が同等のもの同士として比較できることになる。
【００４３】
そして、従来の一般的な乾式の混合方法を採用した比較例４に比べて、バインダーレジン量に対する溶剤の量を５ｗｔ％、５０ｗｔ％とした実施例１、実施例２ではブレーキパッドの強度（剪断強度）が大きくなり、摩耗も少なく、成形時の膨れも発生していない。
【００４４】
また、バインダーレジン量に対する溶剤の量を１００ｗｔ％と過多にした比較例１、および、溶剤を熱で除去しにくい水とした比較例３では、溶剤のガス発生による成形時の膨れが発生し、それに伴う強度低下や耐摩耗性の悪化が顕著となっている。
【００４５】
また、バインダーレジン量に対する溶剤の量を２ｗｔ％と過少にした比較例２では、成形時の膨れは発生しないが、従来法である比較例４に比べて強度や耐摩耗性は向上しているとは言えない。
【００４６】
このように、図２、図３に示したような検討結果に基づき、本実施形態の製造方法において、添加する溶剤の量をバインダーレジンの量の５ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下の範囲とすることができる。なお、溶剤としては、エタノール等のアルコールが好ましいが、バインダーレジンが溶解でき且つ熱成形時に容易に除去可能なものであれば限定されない。
【００４７】
また、図２、図３に示す結果から、バインダーレジンであるフェノール樹脂の粒径が５μｍである実施例１の方が、粒径が２０μｍである実施例２に比べて、強度および耐摩耗性共に優れたものとなっていることがわかる。
【００４８】
これは、バインダーレジンを粉砕して従来よりも小粒径の５μｍ以下とすれば、バインダーレジンの分散性と溶剤への溶解性が向上し、少量の溶剤でもより高いレベルの効果を奏することができるためである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るブレーキパッドの製造方法を示す工程図である。
【図２】ブレーキパッドにおいて原料中のバインダーレジンの粒径および添加する溶剤の量や種類を変えた種々の例を示す図表である。
【図３】上記図２に示す各例のブレーキパッドについて、気孔率（母材）、剪断強度、摩耗量、成形時の膨れを調べた結果を示す図表である。

Claims

無機繊維、有機繊維、金属繊維から選択された繊維基材と摩擦調整剤と充填剤とバインダーレジンとを原料とするブレーキパッドの製造方法において、
前記繊維基材、前記摩擦調整剤、前記充填剤、および前記バインダーレジンからなる原料を乾式で混合した後、この混合物に対して、前記バインダーレジンを溶解可能な溶剤を前記バインダーレジンの量の５ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下の範囲で添加して混合することを特徴とするブレーキパッドの製造方法。
前記バインダーレジンの粒径が５μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のブレーキパッドの製造方法。
前記溶剤としてアルコールを用いることを特徴とする請求項１または２に記載のブレーキパッドの製造方法。