JP2005016543A

JP2005016543A - ブレーキパッド

Info

Publication number: JP2005016543A
Application number: JP2003178140A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Fujikawa; 裕之藤川
Original assignee: Advics Co Ltd
Current assignee: Advics Co Ltd
Priority date: 2003-06-23
Filing date: 2003-06-23
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】水または溶剤に溶かした液状ゴムを原料組成物の成分に用いることなく、ゴム成分の均一な分散を実現させ、鳴きや振動の少ないブレーキパッドを提供する。
【解決手段】繊維原料と、摩擦調整剤および充填剤からなる粉末原料と、バインダーレジンとからなる原料組成物を熱成形してなるブレーキパッド１０において、原料組成物として、当該原料組成物の全体を１００体積％としたとき、室温にて自身が液状である液状のイソプレンゴムまたは液状のブチルゴムを１体積％以上１０体積％以下添加したものが用いられている。
【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、無機繊維および金属繊維等から選択される繊維原料と、少なくとも摩擦調整剤および充填剤からなる粉末原料と、フェノール樹脂等のバインダーレジンとを乾式で混合し、混合された原料組成物を熱成形することで製造される。
【０００３】
しかし、通常、フェノール樹脂等のバインダーレジンは硬いため、ブレーキパッドも硬くなり、その結果、ブレーキパッドとロータ等の相手材との摩擦において鳴きを発生しやすい。また、ブレーキパッドが硬いと、相手材であるロータを局部的に削る形となるため、ロータの厚みに偏りが生じ、その結果、振動を生じやすくなる。
【０００４】
そのような問題に対して、原料組成物として固体粉末状のゴムが添加されたものを使用したブレーキパッドが提案されている（例えば、特許文献１参照）。それによれば、ブレーキパッドの柔軟性がゴムの弾性によって大きくなり、鳴きが抑制されるとされている。
【０００５】
しかしながら、このものでは、固体粉末状のゴムを用いているため、当該固体粉末状ゴムの流動性が無く、他の原料となじみにくい。そのため、原料混合時において、原料組成物中への固体粉末状ゴムの分散性が不十分となる。
【０００６】
ちなみに、固体粉末状ゴムの分散性を向上させるために、ゴムの微粉化を図ることが考えられるが、微粉化しすぎるとゴムのバルクとしての弾性を利用することができなくなり、ブレーキパッドの柔軟性が低下してしまう。
【０００７】
そこで、ある程度大きい粒径を持った粉末ゴムを用いるのであるが、その場合、ゴムが原料中に点在しやすく、均一な分散が困難になる。いずれにせよ、固体粉末状ゴムを用いた場合では、できあがったブレーキパッドにおいて所望の柔軟性を得ることが困難である。
【０００８】
それに対して、液状ゴムとして、固体粉末状ゴムを水または溶剤に溶かし液状としたものを、原料組成物中に添加したブレーキパッドが提案されている（例えば、特許文献２参照）。それによれば、原料混合時におけるゴムの流動性は確保されると考えられる。
【０００９】
【特許文献１】
特開昭６３−１８０６４４号公報
【００１０】
【特許文献２】
特開２０００−７４１１２号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の固体粉末状ゴムを水または溶剤に溶かした液状ゴムとしては、水を溶媒としたＳＢＲ（スチレン−ブタジエン−ラバー）ラテックスや、ＮＢＲ（ニトリル−ブタジエン−ラバー）ラテックスが用いられている。
【００１２】
しかしながら、ブレーキパッドは錆の防止という観点から、水素指数（ｐＨ）を高いものとしている。そして、このｐＨが高い状態では、原料組成物中の水分とバインダーレジンであるフェノール樹脂とが反応しフェノールが固化してしまい、フェノール樹脂の流動性悪化、ひいてはブレーキパッドの成形性の悪化を招く。
【００１３】
また、ゴムの溶媒としては水に代えてアルコール等の溶剤を用いることも考えられるが、環境面や安全面への配慮から、これら溶剤の使用は困難である。
【００１４】
そこで、本発明は上記問題に鑑み、水または溶剤に溶かした液状ゴムを原料組成物の成分に用いることなく、ゴム成分の均一な分散を実現させ、鳴きや振動の少ないブレーキパッドを提供することを目的とする。
【００１５】
【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、繊維原料と、摩擦調整剤および充填剤からなる粉末原料と、バインダーレジンとからなる原料組成物を熱成形してなるブレーキパッドにおいて、前記原料組成物として、当該原料組成物の全体を１００体積％としたとき、室温にて自身が液状である液状ゴムを１体積％以上１０体積％以下添加したものが用いられていることを特徴とする。
【００１６】
それによれば、原料組成物に混合するゴム成分として、自身が室温で液状である液状ゴムを用いているため、原料混合時においてゴム成分の流動性は確保され、他の原料となじみやすく、ゴム成分の均一な分散性を確保することができる。
【００１７】
ここで、当該液状ゴムの組成比が１体積％未満であるとブレーキパッドにおいて所望の柔軟性が出せず、また、１０体積％を超えるとブレーキパッドの耐熱性が低下する。そのため、本発明では、当該液状ゴムの組成比を１体積％以上１０体積％以下としている。
【００１８】
そして、本発明では、この原料組成物が熱成形されてブレーキパッドとなるが、その熱成形時の熱により液状ゴムは硬化する。つまり、均一に行き渡ったゴム成分によって優れた柔軟性を有するブレーキパッドが実現できる。また、この熱成形時の熱によって液状ゴムがバインダーレジンと架橋反応を起こして高分子化することにより、ブレーキパッドの耐熱性も向上する。
【００１９】
このように、本発明によれば、水または溶剤に溶かした液状ゴムを原料組成物の成分に用いることなく、ゴム成分の均一な分散を実現させ、鳴きや振動の少ないブレーキパッドを提供することができる。
【００２０】
ここで、液状ゴムとしては、請求項２や請求項３に記載の発明のように、液状のイソプレンゴムまたは液状のブチルゴムを用いることができる。これらのゴムによれば、請求項１に記載の発明の効果を適切に実現することができる。
【００２１】
また、原料組成物に添加される液状ゴムの粘度としては、請求項４に記載の発明のように、１００００ｃｐｓ以上５０００００ｃｐｓ以下であることが好ましい。なお、この粘度は室温のものであり、本発明では、室温とは２５℃をいう。
【００２２】
本発明者の検討では、液状ゴムの粘度が１００００ｃｐｓ未満では、粘度が小さすぎて他の原料とのなじみが悪くなる。つまり、原料混合時に、他の原料に対して液状ゴムがまとわりつきにくくなり、流れ出してしまい、均一な分散が困難になる。一方、液状ゴムの粘度が５０００００ｃｐｓを超えると粘度が大きすぎ、均一な分散が困難になる。
【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１０の概略構成を示す図であり、当該ブレーキパッド１０と回転するロータ２０との位置関係を模式的に示している。また、図１において、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ概略断面図である。
【００２４】
図１（ａ）中の矢印Ｙ１に示すように、相手材としてのロータ２０が回転している際に、ブレーキパッド１０は、ロータ２０に対して図１（ｂ）中の矢印Ｙ２方向すなわち圧縮方向へ押しつけられる。この状態でロータ２０が摺動し、それによってブレーキ作用が発現される。
【００２５】
本実施形態のブレーキパッド１０は、無機繊維、有機繊維、金属繊維等から選択される繊維原料と、摩擦調整剤および充填剤等からなる粉末原料と、バインダーレジンとを乾式で混合し、この混合によりできあがった原料組成物を熱成形してなるものである。
【００２６】
ここで、本実施形態のブレーキパッド１０において、上記した個々の原料成分は、一般的なブレーキパッドに採用されるものにできる。例えば、繊維原料において、無機繊維としては、ガラス繊維やセラミック繊維等を採用することができ、有機繊維としては、アラミド繊維やカーボン繊維等を採用することができ、金属繊維としては、銅繊維やスチール繊維等を採用することができる。
【００２７】
また、摩擦調整剤および充填剤等の粉末原料としては、通常用いられる黒鉛、カシューダスト、水酸化カルシウム、マイカ、硫酸バリウム等の粉末を採用することができる。また、バインダーレジンとしても、通常用いられる粉末状のフェノール樹脂等を採用することができる。
【００２８】
そして、本実施形態では独自の構成として、原料組成物として、当該原料組成物の全体を１００体積％としたとき、室温（２５℃）にて自身が液状である液状ゴムが１体積％以上１０体積％以下添加されたものを、用いている。
【００２９】
そのような液状ゴムとしては、液状のイソプレンゴムまたは液状のブチルゴム等を用いることができる。また、当該液状ゴムの粘度としては、室温（２５℃）にて１００００ｃｐｓ以上５０００００ｃｐｓ以下であることが好ましく、より好ましくは、３００００ｃｐｓ以上１０００００ｃｐｓ以下が望ましい。
【００３０】
本実施形態のブレーキパッド１０は、このような液状ゴムを含む原料組成物を用い、図２に示すような製造工程を経て製造される。図２は、本実施形態に係るブレーキパッド１０の製造方法を示す工程図である。
【００３１】
まず、繊維原料、粉末原料、バインダーレジン、および液状ゴムを、所定の組成割合で計量し（計量工程）、計量された各原料成分を混合機に投入して乾式混合する（混合工程）。
【００３２】
なお、この混合工程において、全部の原料成分を同時に混合してもよいし、原料成分の種類毎に段階的に混合するようにしてもよい。後者の方法の一例として、限定するものではないが、次のような混合手順を採用することができる。
【００３３】
まず、粉末原料の中でも比較的粒径の小さい微粉原料と粉末フェノール樹脂と液状ゴムとを混合する。例えば、粉末原料が黒鉛、カシューダスト、水酸化カルシウム、マイカおよび硫酸バリウムである場合、カシューダストは粒径が約１ｍｍ前後、それ以外の粉末原料は粒径が数十μｍ程度である。つまり、この場合、当該微粉原料はカシューダスト以外の粉末原料となる。
【００３４】
その後、微粉原料と液状ゴムとの混合物と、繊維原料と、粗粒原料（例えばカシューダスト）とを混合する。このようにして、段階的な混合を行うことができる。
【００３５】
ここまでの工程により、繊維原料と、摩擦調整剤および充填剤からなる粉末原料と、バインダーレジンと、液状ゴムとからなる原料組成物が作製される。
【００３６】
次に、この原料組成物を混合機から取り出し、秤量して所定量取り分け（秤量工程）、続いて、取り分けられた所定量の原料組成物を金型に投入し、以下、熱成形を行う。ここで、上記の取り分けられた原料組成物をブロック体とするために、本成型を行う前に、別の型を用いて予備成型すなわち素押成型を行うこともある。
【００３７】
そして、本成型工程では、例えば１６０℃に加熱された金型中に、上記の取り分けられた原料組成物または素押成型に共された原料組成物を投入して加圧し、成形体を作製する。その後、作製された成形体を例えば２００℃以上で熱処理して硬化させる（熱処理工程）。こうしてブレーキパッド１０ができあがる。
【００３８】
ところで、本実施形態によれば、原料組成物に混合するゴム成分として、自身が室温で液状である液状ゴムを用いている。そのため、原料混合時においてゴム成分の流動性は確保され、他の原料となじみやすく、ゴム成分の均一な分散性を確保することができる。
【００３９】
ここで、当該液状ゴムの組成比が１体積％未満であるとブレーキパッドにおいて所望の柔軟性が出せず、また、１０体積％を超えるとブレーキパッドの耐熱性が低下する。そのため、本実施形態では、当該液状ゴムの組成比を１体積％以上１０体積％以下としている。なお、より好ましくは２体積％以上５体積％以下であることが望ましい。
【００４０】
そして、本実施形態では、この原料組成物が熱成形されてブレーキパッドとなるが、その熱成形時の熱により液状ゴムは硬化する。つまり、均一に行き渡ったゴム成分によって優れた柔軟性を有するブレーキパッドが実現できる。また、この熱成形時の熱によって液状ゴムがバインダーレジンと架橋反応を起こして高分子化することにより、ブレーキパッドの耐熱性も向上する。
【００４１】
このように、本実施形態によれば、水または溶剤に溶かした液状ゴムを原料組成物の成分に用いることなく、ゴム成分の均一な分散を実現させ、鳴きや振動の少ないブレーキパッドを提供することができる。
【００４２】
ここで、上述のように規定した液状ゴムの組成比や好ましい粘度は、本発明者の行った実験検討の結果を根拠とするものである。この検討結果の一例について、図３、図４を参照して述べる。
【００４３】
［検討例］
図３は、検討例１、２、３、４、５、６、７におけるブレーキパッドの原料組成を示す図表である。
【００４４】
図３では、繊維原料としては、アラミド繊維、銅繊維を用い、摩擦調整剤および充填剤等の粉末原料としては、黒鉛、カシューダスト、水酸化カルシウム、マイカ、硫酸バリウムを用い、バインダーレジンとしては、粉末フェノール樹脂を用いている。
【００４５】
また、液状ゴムとしては、室温の粘度がそれぞれ２００００ｃｐｓ、５０００ｃｐｓである液状のイソプレンゴム（液状イソプレン）、および、室温の粘度がそれぞれ４５００００ｃｐｓ、１００００００ｃｐｓである液状のブチルゴム（液状ブチル）を用いた。さらに、従来品と同様に固体粉末状のＳＢＲ（粉末ＳＢＲ）も用いた。ここで、図３では、原料組成すなわち各原料の分量は体積％（ｖｏｌ％）である。
【００４６】
この図３に示す各例のブレーキパッドは、次のようにして製造した。黒鉛、水酸化カルシウム、マイカおよび硫酸バリウムといった微粉原料と、粉末フェノール樹脂と、液状ゴムまたは粉末ゴムとを、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、続いて、残りの繊維原料と粗粒原料であるカシューダストとをミキサーに投入して、さらに３分間混合し、原料組成物を得た。
【００４７】
この原料組成物を、１６０℃に加熱された金型中に所定の形状となるように投入し、１０分間、２００ｋｇ／ｃｍ^２の条件で加圧して成形体を作製した。その後、この成形体を２３０℃、３時間の条件で硬化させ、ブレーキパッドを作製した。なお、できあがったブレーキパッドにおける各成分の組成は、図３に示す組成と実質同様である。
【００４８】
そして、図３の各例について、熱成形前の原料組成物の段階における混合状態、パッドの平均摩擦係数、パッドのフェード時の摩擦係数、パッドの圧縮歪量を調べた。混合状態については図３中に示され、平均摩擦係数、フェード時の摩擦係数、圧縮歪量の結果は図４の図表に示される。
【００４９】
上記混合状態は、顕微鏡で観察することにより調べた。なお、図３中、混合状態について「流出」とあるのは、液状ゴムの粘度が低すぎてゴムが流れ出してしまったことを表している。平均摩擦係数は、日本自動車規格（ＪＡＳＯ）による一般性能試験の平均摩擦係数を表しており、ブレーキパッドの効きの指標となるものである。
【００５０】
また、フェード時の摩擦係数は、ＪＡＳＯによる一般性能試験中の高温時の摩擦係数の低下を示している。このフェード時の摩擦係数はブレーキパッドの耐熱性の指標であり、数値が大きいほど耐熱性に優れることを示している。
【００５１】
また、圧縮歪量は、パッド１個あたりに３ｔ（トン）の荷重をかけたときの変形量を示している。この圧縮歪量は、ブレーキパッドの柔軟性が大きいほどその数値が大きくなるものであり、鳴きおよび振動の指標となる。つまり、圧縮歪量が大きいほど、ブレーキパッドの鳴きや振動が抑制できる。
【００５２】
検討例１〜４についての結果からわかるように、液状ゴムの組成比が多くなるにつれて、ブレーキパッドが柔らかく圧縮歪量が大きくなるが、検討例４のように、液状ゴムの組成比が多くなりすぎて１０体積％を超えるとブレーキパッドの耐熱性が大幅に低下してしまう。
【００５３】
また、検討例５では、液状ゴムの粘度が低すぎることから、ゴムの流出が起こり、できあがったブレーキパッドにおいてゴム成分が少なくなるため、所望の柔軟性すなわち圧縮歪量が得られていない。また、検討例６では、液状ゴムの粘度が高すぎることから、均一な原料混合ができないため、耐熱性および圧縮歪量も不十分である。
【００５４】
さらに、従来品である検討例７では、原料のゴムが固体粉末であるので、他の検討例１〜６とは異なり、熱成形におけるゴム成分の架橋による高分子化が起こりにくく、また、混合も不均一である。そのため、耐熱性、圧縮歪量ともに不十分なものになっている。
【００５５】
以上、これら検討例１〜７についての結果からわかるように、液状ゴムの組成比が１体積％以上１０体積％以下の範囲において、ブレーキパッドにおける所望の柔軟性および耐熱性が確保されている。
【００５６】
また、これら検討例１〜７についての結果からわかるように、液状ゴムの粘度が、１００００ｃｐｓ以上５０００００ｃｐｓ以下の範囲から外れるものは、当該範囲内にあるものに比べて、ブレーキパッドにおける所望の柔軟性および耐熱性の確保が困難である。
【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概略構成を示す図である。
【図２】上記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３】各検討例におけるブレーキパッドの原料組成を示す図表である。
【図４】図３に示す各検討例のブレーキパッドについての性能評価結果を示す図表である。
【符号の説明】
１０…ブレーキパッド、２０…ロータ。

Claims

繊維原料と、摩擦調整剤および充填剤からなる粉末原料と、バインダーレジンとからなる原料組成物を熱成形してなるブレーキパッドにおいて、
前記原料組成物として、当該原料組成物の全体を１００体積％としたとき、室温にて自身が液状である液状ゴムを１体積％以上１０体積％以下添加したものが用いられていることを特徴とするブレーキパッド。
前記液状ゴムとして、液状のイソプレンゴムを用いることを特徴とする請求項１に記載のブレーキパッド。
前記液状ゴムとして、液状のブチルゴムを用いることを特徴とする請求項１に記載のブレーキパッド。
前記液状ゴムとして、その粘度が１００００ｃｐｓ以上５０００００ｃｐｓ以下であるものを用いることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載のブレーキパッド。