JP2007224278A

JP2007224278A - 単一ミキサ内での予備混合を伴う、摩擦材料の混合方法

Info

Publication number: JP2007224278A
Application number: JP2006341986A
Authority: JP
Inventors: Xinming Shao; シャオシンミン; Sunil Kesavan; ケサバンスニル
Original assignee: Akebono Corp North America
Current assignee: Akebono Brake Corp
Priority date: 2005-12-20
Filing date: 2006-12-20
Publication date: 2007-09-06
Also published as: US7294188B2; CN101092488A; EP1801450A2; EP1801450A3; US20070142500A1

Abstract

【課題】ブレーキパッドを製造する際に用いられる摩擦材料を製造する改良された方法を提供する。
【解決手段】第１の混合ステップは、予備混合物を生成するためにミキサ内で第１非石綿材料である結合材料、繊維材料、充填材料を第１混合速度で混合する。混合物の均質性を促進する湿潤剤で、これらの材料の一つを二倍にする。同じミキサ内の予備混合物に対して、第２非石綿材料が加えられ、それら二つを混ぜ合わせて最終的な摩擦材料を製造する。
【選択図】図２

Description

本発明は摩擦材料に関し、さらに詳細には単一ミキサ内での予備混合を伴う摩擦材料の混合方法に関する。

かねてより、ブレーキパッドの摩擦材料の製造において、予備混合が用いられている。予備混合を用いて製造された摩擦材料は、迅速に加工できる傾向があり、予備混合なしに製造されたパッドに比べて、完成品のブレーキバッドの形態においてより優れた性能特性を示す。例えば、予備混合された材料から形成されたブレーキバッドは改良されたノイズ、振動、荒さ（harshness）を示す傾向がある。

一般的に、摩擦材料はゴム、繊維および充填材料成分を含む。通常、結合材料を素練りして、それを他の生の材料とともに徹底的に混ぜ合わせるためには、強力なゴムミキサが必要である。最初に、第１材料がミキサに加えられる。混合の後、予備混合物を形成するために、第１材料を、チョッパ（chopper）によって所望のサイズに粒状化することができる。この予備混合物は、次に、第２ミキサに送られて、その他の生の材料がこの予備混合物に加えられる。この結果生じる混合物は、さらに混合されて、最終的な摩擦材料を生成する。続いて、この摩擦材料は、圧縮成型などの様々な方法のうち、いずれかの方法によって、ブレーキパッドまたはその他の摩擦材料製品に形成される。

この予備混合のプロセスは比較的非効率である。第１に、第１ミキサと第２ミキサの間で、予備混合物を粒状化するのは面倒かつコストのかかる処理である。第２に、この混合物の化学成分のすべてが短時間で硬化する性質をもっていることから、混合物を在庫しておける時間が限られている。

本発明は、摩擦材料を製造する方法を開示する。最初に、第１非石綿（アスベスト）材料が単一のミキサ内に加えられる。この第１非石綿材料は、結合（バインダ）材料、研磨材料、および充填（filler）材料のうちの少なくとも一つを含んで構成される。結合材料、研磨材料、および充填材料のうちの少なくとも一つを、湿潤材料で倍増する。次に、予備混合材料を作成するために、第１非石綿材料を単一のミキサ内で混合する。

次に、同じ単一ミキサ内に、第２非石綿材料を加える。この第２非石綿材料もまた、結合材料、研磨材料、および充填材料のうちの少なくとも一つを含んで構成され、この第２非石綿材料を加えることにより、少なくとも一つの結合材料、少なくとも一つの研磨材料、少なくとも一つの充填材料が単一のミキサ内に存在することになる。次に、第２非石綿材料は、先の混合材料と混ぜ合わされて摩擦材料が生成される。

本発明の応用のその他の領域は、以下の詳細な説明によって明らかになるであろう。詳細な説明および特定の実施例は、本発明の様々な実施形態を示すものであるが、説明の目的のために示すものに過ぎず、本発明の範囲を制限することを意図するものではない、ことを理解してもらいたい。

本発明は、発明の詳細な説明および添付の図面を参照することによって、より完全に理解することができる。
以下の様々な実施形態の説明は、本質的に単なる例に過ぎず、本発明、その応用、実施を限定することを意図したものでは全くない。

図１に、簡略化した、典型的な車両用ディスクブレーキシステム１０との関連において、本発明を示す。このディスクブレーキシステム１０は、ローター１２、キャリパー１４およびハブ１６を含む。ディスクブレーキシステム１０は、さらに、外側ブレーキエレメント１８ａおよび内側ブレーキエレメント１８ｂのペアを含み、以下ではブレーキエレメント１８またはブレーキパッド１８と呼ぶ。ブレーキエレメント１８は本技術分野において既知の方法でキャリパー１４に取り付けられる。ブレーキエレメント１８のそれぞれは、構造的裏材２０および摩擦材料２２を含む。摩擦材料２２は、機械的ファスナーおよび・または化学的結合（図示せず）を用いて、構造的裏材２０に取り付けられる。ブレーキエレメント１８はローター１２に押しつけられて、ローター１２の回転を遅くさせ、それによって車両（図示せず）を所望の速度まで減速させる。前述のとおり、ブレーキエレメント１８がローター１２と接触すると摩擦が発生する。これによって、ブレーキエレメント１８は発熱し、ついには摩耗する。上記の説明はドラムブレーキの構成、クラッチライニング構成、および、例えば機械部品を減速させるその他の非車両の構成にも適用可能であることは理解できるであろう。そのようにして、本発明の範囲はブレーキパッドの用途のみに限定されるものと解釈するべきではない。

図２に、ブレーキパッド、ブレーキシュー、クラッチライニングおよびその他の適切な用途に用いるための摩擦材料を製造する本発明の方法を示す。最初に、ブロック１００に示すように、第１非石綿材料が強力ミキサに与えられる。このミキサは、材料を適切に粒状化できるほど強力でなければならない。そのようにミキサの一例は、ケンタッキー州フローレンスのLittileford Day Inc.から販売されているLittleford Ploughshareミキサである。好適にはミキサは混合速度を変化させることができ、熱乾燥または真空乾燥などの乾燥処理を必要に応じて実行することができる。第１非石綿材料は、結合材料、繊維材料、充填材料のうちの少なくとも一つを含む。第１非石綿材料は、湿潤材料を含み、それはゴム乳液（天然、スチレンブタジエン、アクリル、またはシリコンゴム）、解重合ゴム、カシューナッツ殻溶液（CNSL）ベースの樹脂または液体フェノールリソール樹脂（phenolic resole resin）などである。必要に応じて、混合中に、第１非石綿材料を硬化させるのに必要なだけ、化学的硬化剤、例えば硫黄または過酸化物、を湿潤剤に加える。一次湿潤剤の効果を高めるために、他の溶剤を加えてもよい。これらの溶剤は、水、イソプロピル・アルコールまたはプロピレングリコールなどのアルコールでよい。水は直接加えても、湿ったアラミドまたはセルロースパルプの形態で加えてもよい。

一例として、第１非石綿材料を構成する材料を、予備混合物におけるそれらの容積パーセントとともに、表１に示す。

表１に示す材料は、上述のとおりミキサに入れられる。

第１非石綿材料を単一ミキサに入れ、予備混合物を生成するために、ブロック１１０に示すように混合する。このステップは、第１混合速度で実行される。第１非石綿材料が所望の大きさに粒状化するまで、この混合ステップは続けられる。与えられた材料組成について適切と考えられる速度に、混合速度を変えることが可能である。上記の特定の例においては、予備混合物を生成するために、第１非石綿材料はおおよそ１０００回転／分のミキサ速度で、約５分間または所望の大きさに粒状化するまで混合される。

強力な混合プロセスは第１非石綿材料の温度を上昇させる可能性があり、それによって、結果として生成される予備混合物の均質性を向上させ、およびすべての硬化剤の作用を促進する。さらに、オプションのブロック１１５に示すように、必要であれば、第１非石綿材料に、硬化作用を促進する効果がある、他の手段によって人工的に熱を加えてもよい。

次に、ブロック１２０に示すように、第２非石綿材料が、予備混合物を作った同じミキサ内の予備混合物に対して加えられる。この第２非石綿材料は、第１非石綿材料と同様に、結合材料、繊維、または充填材料のうちの少なくとも一つを含んでいる。第２非石綿材料の組成は、予備混合物にすでに入っている材料を勘案して、生成する最終摩擦材料の所望の組成に従って決定する。上述の特定の例における、第２非石綿材料を構成する材料を、第２材料におけるそれらの容積率を示すパーセントとともに、表２に示す。

表１および表２に概説した特定例について、第２非石綿材料は、それがミキサ内の全体の材料中の容積の約７２％を占め、予備混合物がミキサ内の全体の材料中の容積の約２８％となるような量を加える必要がある。従って、ミキサ内の材料の全体の材料組成は、図３に示すような、材料と摩擦材料の容積比（パーセント）になる。

この特定の例において、予備混合物および第２非石綿材料の相対的材料組成は、最終的な結果として表３に示す最終混合物中の材料組成を満たす限り、必要に応じて調整可能であることを理解してもらいたい。

同一のミキサに第２の生材料混合物が加えられた後、ブロック１３０に示すように、混合が続けられる。この第２の混合ステップは第２の混合速度で実行される。この第２の混合速度は第１の混合速度より、遅くとも、早くてもよく、または等しい速度でもかまわない。上述の特定の例では、この最終混合速度は、第１の混合速度とほぼ同じ、約１５００回転／分で実行され、最終摩擦材料を生成するために、約５分間、または所望の大きさの粒状化ができるまで続けられる。

混合が完了して、混合物が均一的な粘度を持つようになると、オプションのステップ１４０に示すように、真空乾燥または熱乾燥ステップによって、材料を乾燥させる必要があるかもしれない。これが必須のステップであるかどうかは、予備混合物および第２非石綿材料の組成、および予備混合物によってもたらされる水分の割合によってきまる。高い水分含有量の予備混合物は一般的に最終摩擦材料中の高い水分含有量につながり、より長い、またはより強力な乾燥ステップを必要とするであろう。

最終的な摩擦材料が完成した後は、様々な方法（例えば、圧縮成型）によって処理され、最終製品を製造することができる。

これまでの本発明の説明は本質的に単なる参考例に過ぎず、従って本発明の要旨から離れない変形例は本発明の範囲内のものである。そのような変形は、本発明の精神および範囲から離脱したものとして扱われるべきではない。

ディスクブレーキシステムの断面図。本発明の摩擦材料予備混合プロセスの代表的なフローチャート。

Claims

摩擦材料を製造する方法であって、
単一ミキサに第１非石綿材料を入れるステップと、
前記単一ミキサ内で、第１混合速度で前記第１非石綿材料を混合するステップと、
前記単一ミキサに第２非石綿材料を入れるステップと、
前記単一ミキサ内で、第２混合速度で前記第１および第２非石綿材料を混合するステップとを含み、
前記第１非石綿材料は、結合材料、研磨材料、充填材料のうちの少なくとも一つの第１部分を含み、前記結合材料、前記研磨材料、前記充填材料のうちの少なくとも一つは湿潤剤を含み、
前記第２非石綿材料は、前記結合材料、前記研磨材料、前記充填材料のうちの少なくとも一つの残りの部分を含む、方法。
前記湿潤剤は、天然ゴム乳液、スチレンブタジエンゴム乳液、アクリルゴム乳液、シリコンゴム乳液、解重合ゴム、カシューナッツ殻溶液ベースの樹脂、液体フェノールリソール樹脂からなる群から選択される、請求項１記載の方法。
前記湿潤剤は前記第１および第２非石綿材料の約０．５重量％から約１０重量％である、請求項１記載の方法。
前記第１非石綿材料に化学的硬化剤を加えるステップをさらに含む、請求項１記載の方法。
前記第１非石綿材料に第２湿潤剤を加えるステップをさらに含む、請求項１記載の方法。
前記第２湿潤剤は、水またはアルコールからなる群から選択される、請求項５記載の方法。
前記第１非石綿材料の温度を増加させるステップをさらに含む、請求項１記載の方法。
前記単一ミキサ内で前記第１混合速度で前記第１非石綿材料を混合する前記ステップは、前記第１非石綿材料の前記温度を増加させる、請求項７記載の方法。
前記第１混合速度は前記第２混合速度より速い、請求項１記載の方法。
前記第１および第２非石綿材料を乾燥させるステップをさらに含む、請求項１記載の方法。
前記乾燥させるステップは、加熱または真空乾燥のうちの少なくとも一つを含む、請求項１０記載の方法。
摩擦材料を製造する方法であって、
単一ミキサに第１非石綿材料を入れるステップと、
前記単一ミキサ内で、第１混合速度で前記第１非石綿材料を混合するステップと、
前記単一ミキサに第２非石綿材料を入れるステップと、
前記単一ミキサ内で、第２混合速度で前記第１および第２非石綿材料を混合するステップとを含み、
前記第１非石綿材料は、黒鉛材料の第１部分、硫酸バリウム充填材料の第１部分、硫化アンチモン材料の第１部分、酸化鉄研磨材料の第１部分、マグネシウム酸化物研磨材料の第１部分、クロム鉄鉱研磨材料の第１部分および湿潤剤を含み、
前記第２非石綿材料は、前記黒鉛材料の第２部分、前記硫酸バリウム充填材料の第２部分、前記硫化アンチモン材料の第２部分、前記酸化鉄研磨材料の第２部分、前記マグネシウム酸化物研磨材料の第２部分、前記クロム鉄鉱研磨材料の第２部分、フェノール樹脂材料、フリクションダスト材料、アラミドパルプ材料、ラバーダスト材料および鉱物繊維材料を含む、方法。
前記湿潤剤は解重合ゴム材料を含む、請求項１２記載の方法。
前記解重合ゴム材料は前記第１および第２非石綿材料の約０．５重量％から約１０重量％である、請求項１３記載の方法。
前記解重合ゴム材料は前記第１および第２非石綿材料の約４重量％である、請求項１３記載の方法。
前記第１混合速度は前記第２混合速度にほぼ等しい、請求項１２記載の方法。
前記フェノール樹脂材料は前記第１および第２非石綿材料の約１８容積％であり、
前記フリクションダスト材料は前記第１および第２非石綿材料の約１４容積％であり、
前記アラミドパルプ材料は前記第１および第２非石綿材料の約７容積％であり、
前記黒鉛材料は前記第１および第２非石綿材料の約１２容積％であり、
前記マグネシウム酸化物研磨材料は前記第１および第２非石綿材料の約７容積％であり、
前記クロム鉄鉱研磨材料は前記第１および第２非石綿材料の約２容積％であり、
前記ラバーダスト材料は前記第１および第２非石綿材料の約３容積％であり、
前記硫酸バリウム材料は前記第１および第２非石綿材料の約２２容積％であり、
前記鉱物繊維材料は前記第１および第２非石綿材料の約７容積％であり、
前記酸化鉄研磨材料は前記第１および第２非石綿材料の約２容積％であり、
前記硫化アンチモン材料は前記第１および第２非石綿材料の約２容積％である、
請求項１２記載の方法。