WO2021065797A1 - ディスクブレーキパッド - Google Patents

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disc brake
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英司 木村
光明 矢口
恭輝 服部
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日清紡ブレーキ株式会社
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    • F16D2250/00—Manufacturing; Assembly
    • F16D2250/0038—Surface treatment

Definitions

  • the present invention relates to disc brake pads used for disc brakes of automobiles such as passenger cars and trucks, and particularly to disc brake pads provided with a friction material having a scorch-treated friction surface.
  • disc brakes have been used as brake devices for automobiles.
  • the disc brake is provided with a disc brake pad as a friction member, in which a friction material is integrally attached to a back plate.
  • the friction material of the disc brake pad is a friction material raw material mixture obtained by mixing a friction material composition including a binder, a fiber base material, a lubricant, an organic friction adjusting material, an inorganic friction adjusting material, a pH adjusting material, a filler, etc.
  • a friction material composition including a binder, a fiber base material, a lubricant, an organic friction adjusting material, an inorganic friction adjusting material, a pH adjusting material, a filler, etc.
  • a mixing step of obtaining a heat-pressurizing molding step of stacking a friction material raw material mixture and a back plate and heat-pressing molding with a thermoforming mold, and a heat treatment step of completing the curing of the thermosetting resin which is a binder. ..
  • the disc brake pad is used in combination with the disc rotor made of cast iron, which is the mating material, and the braking force is generated by pressing the friction material of the disc brake pad against both sides of the rotating disc rotor.
  • the friction surface of friction material is heat-treated at high temperature with a hot plate, flame, laser, etc. in the friction material manufacturing process, and organic substances that cause fading phenomenon are burned. It is known to perform scorch treatment to remove the scorch.
  • Patent Document 1 describes a method for producing a friction material, characterized in that the minimum length is 1 mm from the outer circumference to the inside of the friction material, and the other portion is scorch-treated while leaving a portion up to 10 mm at the longest. Friction characterized in that the entire surface of the friction material is scorch-treated, and then the other parts are re-scorched, leaving a portion having a minimum length of 1 mm and a maximum length of 10 mm from the outer circumference to the inside of the friction member. A method of manufacturing the material is disclosed.
  • Patent Document 1 by suppressing the decomposition of the thermosetting resin, the organic reinforcing fiber, etc. on the outer peripheral portion of the friction material, the brake at the time of fading without deteriorating the friction coefficient and the wear resistance performance.
  • the effect of the braking effect can be improved, there is a problem that a sufficient braking effect cannot be obtained in a normal use area.
  • Patent Document 2 in a disc brake pad in which a friction material is brought into frictional contact with a disc rotor to generate a braking force, at least one side of the friction material on both sides with respect to the rotation direction of the disc rotor is scorch-treated. Brake pads are disclosed.
  • the friction coefficient is lowered, the hardness is lowered, the strength is lowered, the hydrophobicity is improved, etc. on at least one side of both sides of the friction material with respect to the rotation direction of the disc rotor.
  • Cashew dust is used as an organic friction adjusting material for the friction material of disc brake pads.
  • Cashew dust has a function of forming a film on the friction surface of the disc rotor and generating adhesive friction to exhibit a good and stable braking effect.
  • the present invention has been made in view of the above points, and relates to a disc brake pad provided with a friction material having a scorch-treated friction surface, which is used for disc brakes of automobiles such as passenger cars and trucks.
  • the purpose of the above is to provide a disc brake pad capable of obtaining a sufficient braking effect while preventing fading in the initial stage of use of the disc brake pad.
  • the present invention relates to a disc brake pad provided with a friction material having a scorch-treated friction surface, which is used for a disc brake of an automobile such as a passenger car or a truck, and is based on the following technique.
  • a disc brake pad provided with a friction material having a friction surface that has received a heat history by scorch treatment, and a portion having a large heat history and a portion having a relatively small heat history of scorch treatment are mixed on the friction surface.
  • Disc brake pads featuring.
  • the rate of decrease in mass when the thermogravimetric analysis of the inside of the friction material that has not received the heat history of the scorch treatment is performed at 500 ° C. is A, and the heat history of the scorch treatment of the friction surface is 500 ° C.
  • the rate of decrease in mass when the thermogravimetric analysis was performed was B1, and the thermogravimetric analysis was performed at 500 ° C. for the part where the heat history of the scorch treatment was relatively small compared to the part where the heat history of the scorch treatment of the friction surface was the largest.
  • the disc brake pad of (1) that satisfies the following equation 1 when the reduction rate of the mass is B2.
  • the friction surface of the friction material is scorch-treated to remove some organic substances such as cashew dust existing in the vicinity of the friction surface of the friction material, so that the disc brake pad fades in the initial stage of use. The phenomenon can be effectively prevented.
  • the friction material of the disc brake pad of the present invention has a friction surface in which a portion having a large heat history of scorch treatment and a portion having a relatively small heat history of scorch treatment are mixed with respect to a portion having a large heat history of scorch treatment.
  • Organic substances such as cashew dust are removed from the friction surface of the part where the heat history of the scorch treatment is large, whereas organic substances such as cashew dust are relatively removed from the friction surface of the part where the heat history of the scorch treatment is relatively small. Many remain. Therefore, a film of cashew dust can be formed on the friction surface of the disc rotor, and a good and stable braking effect can be obtained due to the generated adhesion friction.
  • the present invention it is possible to provide a disc brake pad capable of obtaining a sufficient braking effect while preventing fading phenomenon at the initial stage of use of the disc brake pad.
  • the disc brake pad 10 includes a metal back plate 11 and a friction material 12 integrally attached to one side of the back plate 11.
  • the friction surface of the friction material receives a non-uniform heat history due to the scorch treatment, and a portion having a large heat history and a portion having a relatively small heat history during the scorch treatment are mixed.
  • the friction material 12 is subjected to scorch treatment so that the friction surface of the friction material 12 has a partially different heat history in the manufacturing process described later, and the friction material 12 is subjected to a scorch treatment with a portion (strong treatment portion) 13 having a large heat history of the scorch treatment. It has a portion 13 having a large heat history of scorch treatment and a portion (weak treatment portion) 14 having a relatively small heat history of scorch treatment.
  • the "site 14 having a relatively small heat history of the scorch treatment" includes a case where the friction surface has not received the heat history of the scorch treatment.
  • the heat history of the scorch treatment of the friction surface of the friction material 12 is not uniform but partially different. .. With such a configuration, a difference is provided in the residual amount of organic matter such as cashew dust on the friction surface of the friction material 12, and the difference in the residual amount of organic matter such as cashew dust is utilized in the initial stage of use of the disc brake pad 10. This is to obtain a sufficient braking effect while preventing fading.
  • the friction surface of the friction material 12 is scorch-treated to remove some organic substances such as cashew dust existing in the vicinity of the friction surface, so that the disc brake pad 10 fades in the initial stage of use. The phenomenon can be effectively prevented.
  • the friction material 12 of the disc brake pad 10 of the present invention has a relative heat history of scorch treatment to a portion 13 having a large heat history of scorch treatment and a portion 13 having a large heat history of scorch treatment. It has a friction surface in which small portions 14 are mixed. A relatively large amount of organic matter such as cashew dust remains on the friction surface of the portion 14 having a relatively small heat history of the scorch treatment with respect to the portion 13 having a large heat history of the scorch treatment. Therefore, a film of cashew dust can be formed on the friction surface of the disc rotor when the brake is used, and a good and stable braking effect can be obtained due to the generated adhesion friction.
  • a friction material composition containing a predetermined amount of friction material raw materials such as a binder, a fiber base material, a lubricant, an organic friction adjusting material, an inorganic friction adjusting material, a pH adjusting material, and a filler is mixed with a Ladyge mixer. , Put into a mixer such as an Erich mixer, and stir and mix until uniformly dispersed to obtain a friction material raw material mixture.
  • Pre-molding step The friction material raw material mixture obtained in the pre-molding step is put into a pre-molding die and pressure-molded using a press device to obtain a pre-molded friction material.
  • thermoforming and pressure molding process The pre-molded product obtained in the pre-molding process and the steel back plate that has been pre-cleaned, surface-treated, and coated with adhesive are placed on top of each other and put into a thermoforming mold.
  • a molded product of the friction material is obtained by thermoforming and pressurizing for 1 to 10 minutes under the conditions of a temperature of 140 to 200 ° C. and a pressure of 20 to 80 MPa using a pressing device.
  • the pre-molding step is omitted, and any of the friction material raw material mixture, the friction material raw material kneaded product, and the friction material raw material granulated product is put into a thermoforming mold and heat-pressed molding is performed.
  • polishing process and other processing processes The surface of the friction material is polished to form a friction surface using a polishing device equipped with a grindstone. If necessary, chamfer or slit the surface of the friction material.
  • Heat treatment step The painted molded product is heated in a heat treatment furnace at 180 to 250 ° C. for 1 to 5 hours to complete the curing reaction of the thermosetting resin contained in the friction material as a binder, and at the same time in the painting step. Bake the painted paint.
  • a vertical resonator type surface emitting laser module which is a kind of semiconductor laser as a heating means for scorch processing of the friction material 12 formed on one side of the back plate 11 20 (hereinafter referred to as "surface emitting laser module 20") is used, and while the surface emitting laser module 20 and the disc brake pad 10 are relatively parallel to each other, a plurality of lasers having different energy densities are applied to the friction surface of the friction material 12.
  • a friction surface is formed in which a portion 13 having a large heat history of the scorch treatment and a portion 14 having a relatively small heat history of the scorch treatment are mixed with respect to the portion 13 having a large heat history of the scorch treatment.
  • the scorch processing process will be described in detail below.
  • the surface emitting laser module 20 is modularized by arranging a plurality of vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) elements 21 (hereinafter referred to as “surface emitting laser element 21”) on one plane.
  • the energy density of the laser is variable in each surface emitting laser element 21.
  • the energy density of each surface emitting laser element 21 located facing the surface of the friction material 12 is set in advance so as to be the heat history of the scorch treatment corresponding to the friction surface portion of the friction material 12. It is possible to easily form a friction surface in which a portion 13 having a large heat history of the scorch treatment and a portion 14 having a relatively small heat history of the scorch treatment are mixed with respect to the portion 13 having a large heat history of the scorch treatment.
  • the surface emitting laser module 20 for example, a vertical resonator type surface emitting laser module manufactured by Philipps Photonics can be used, which is manufactured by the method described in the special table 2015-510279 or the like.
  • the surface emitting laser element 21 is not limited to the vertical resonator type surface emitting laser.
  • the energy density forming the portion 13 having a large heat history of the scorch treatment is 150 to 1100 kW / m 2 , and the heat history of the scorch treatment is relative to the portion 13 having a large heat history of the scorch treatment.
  • the energy density for forming the small portion 14 is 0 to 300 kW / m 2 .
  • the distance (irradiation distance) G between the irradiation surface of the surface emitting laser element 21 and the surface of the friction material 12 when the friction material 12 is scorch-treated is 15 to 300 mm, preferably 30 to 200 mm. , More preferably 50 to 100 mm.
  • the time for scorching the friction material 12 is 0.5 to 60 seconds, preferably 3 to 10 seconds, and more preferably 4 to 8 seconds. If the scorch treatment time exceeds 60 seconds, a large amount of organic matter on the surface of the friction material is burnt down, and the strength is significantly reduced.
  • the arrangement form of the surface emitting laser module 20 with respect to the friction material 12 is not limited to the form arranged sideways in parallel with the disc brake pad 10 as illustrated in FIG.
  • the light emitting laser module 20 may be arranged vertically in accordance with the direction of the friction material 12, or a plurality of surface emitting laser modules 20 may be arranged so as to be inclined in a C shape so as to surround the friction material 12.
  • the flat pattern formed by the portion 13 having a large thermal history of the scorch treatment when the friction material 12 is viewed from the friction surface side is not limited to the striped pattern along the longitudinal direction of the friction material 12 illustrated in FIG. 1, for example, as shown in FIG.
  • a striped pattern (FIG. 4 (a)), a diagonal striped pattern (FIG. 4 (b)), a lattice pattern (FIG. 4 (c)), and a corrugated pattern (FIG. 4 (c)) along the transverse direction of the friction material 12 (FIG. 4 (a)).
  • any one of the staggered patterns (not shown), or a combination of a plurality of types may be formed.
  • planar shape of the portion 13 having a large heat history of the scorch treatment is not limited to the linear shape but may be a curved shape. Further, the planar shape of the portion 13 having a large heat history of the scorch treatment is not limited to the continuous strip-shaped surface, and may be formed intermittently as shown by a broken line or as a dot shape like a polka dot pattern. The width dimension and the formation interval of the portion 13 having a large heat history of the scorch treatment can be appropriately selected.
  • the surface emitting laser module 20 and the disc brake pad 10 are relatively moved, and a plurality of lasers having different energy densities are irradiated on the friction surface of the friction material 12 to provide a scorch.
  • the disc brake pad 10 provided with the friction material 12 having a partially different heat history of processing can be easily manufactured.
  • thermogravimetric analysis or Thermal gravimetric analysis TGA is adopted as a method for determining the thermal history of the scorch-treated friction material 12.
  • the magnitude of the heat history of the friction material 12 by the scorch treatment is that the surface sample collected from the surface of the friction material 12 that has received the heat history of the scorch treatment and the heat history of the scorch treatment are not received. It can be determined from the rate of decrease in mass when a thermal weight analysis is performed using an internal sample collected from the inside of the friction material 12.
  • the rate of decrease in mass when thermogravimetric analysis was performed on each sample collected from the friction material 12 is as follows. Since organic substances such as cashew dust are not removed from the inside of the friction material 12 which has not received the thermal history of the scorch treatment, the mass reduction rate A at the time of thermogravimetric analysis is the largest. Since the most organic matter such as cashew dust is removed from the portion 13 having the largest thermal history of the scorch treatment on the friction surface 12, the mass reduction rate B1 when the thermogravimetric analysis of the surface of the friction material 12 is performed is high. The smallest.
  • the mass reduction rate B2 when the weight analysis is performed is larger than the mass reduction rate B1 described above.
  • the mass reduction rate B2 when the thermogravimetric analysis of the surface of the friction material 12 is performed is the friction material. It becomes substantially the same as the reduction rate A of the mass inside the twelve. From the above, the relationship of the mass reduction rate when the thermogravimetric analysis of the friction material surface at 500 ° C. is performed is A ⁇ B2> B1.
  • Area ratio of the portion having the largest heat history of the scorch treatment The present invention satisfies the above equation 1 and the area ratio of the portion 13 having the largest heat history of the scorch treatment among the friction surfaces of the friction material 12 is 10. Try to meet the range of ⁇ 90%.
  • the area ratio of the portion 13 having the largest heat history of the scorch treatment is preferably 30 to 70%, more preferably 40 to 60%.
  • thermogravimetric analysis was performed under the following conditions using a differential thermal balance (Thermo plus EVO TG8120 manufactured by Rigaku Co., Ltd.). The thermogravimetric loss rate was calculated from the amount of weight loss from room temperature to 500 ° C.
  • the friction material 12 satisfying the conditions of the present invention is good in all the evaluation items of fade resistance, braking effect, wear resistance, and flatness.
  • a disc brake pad provided with a friction material having a scorch-treated friction surface, sufficient wear resistance and braking effect can be obtained while preventing fading at the initial stage of use of the disc brake pad. It can provide disc brake pads and is of extremely high practical value.

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Abstract

【課題】スコーチ処理した摩擦面を有する摩擦材を具備するディスクブレーキパッドにおいて、ディスクブレーキパッドの使用初期におけるフェード現象を防止しながら、十分なブレーキ効きを得ることができるディスクブレーキパッドを提供する。 【解決手段】スコーチ処理により熱履歴を受けた摩擦面を有する摩擦材を具備するディスクブレーキパッドにおいて、摩擦面にスコーチ処理の熱履歴が大きい部位と相対的に小さい部位を混在させる。スコーチ処理の熱履歴を受けてない摩擦材内部の５００℃における熱重量分析を行った際の質量の減少率をＡ、摩擦面のスコーチ処理の熱履歴が最も大きい部位の５００℃における熱重量分析を行った際の質量の減少率をＢ１、摩擦面のスコーチ処理の熱履歴が最も大きい部位に対しスコーチ処理の熱履歴が相対的に小さい部位の５００℃における熱重量分析を行った際の質量の減少率をＢ２としたとき、次式を満たすようにする。 式：３０　≦　Ｂ１／Ａ×１００　≦　９０　５０　≦　Ｂ２／Ａ×１００　Ｂ２／Ａ×１００　－　Ｂ１／Ａ×１００　≦　６０

Description

ディスクブレーキパッド
　本発明は、乗用車やトラック等の自動車のディスクブレーキに使用されるディスクブレーキパッドに関し、特にスコーチ処理した摩擦面を有する摩擦材を具備するディスクブレーキパッドに関する。
　従来、自動車のブレーキ装置としてディスクブレーキが使用されている。ディスクブレーキはその摩擦部材として、バックプレートに摩擦材を一体に貼り付けたディスクブレーキパッドを具備している。
　ディスクブレーキパッドの摩擦材は、結合材、繊維基材、潤滑材、有機摩擦調整材、無機摩擦調整材、ｐＨ調整材、充填材等を含む摩擦材組成物を混合して摩擦材原料混合物を得る混合工程、摩擦材原料混合物とバックプレートを重ねて熱成型金型で加熱加圧成型する加熱加圧成型工程、結合材である熱硬化性樹脂の硬化を完了させる熱処理工程を経て製造される。
　ディスクブレーキパッドは相手材である鋳鉄製のディスクロータと組み合わせて使用され、ディスクブレーキパッドの摩擦材を回転中のディスクロータの両側面に押し付けることでブレーキ力が生じる。
　一般にブレーキを連続使用すると、ブレーキの効きが低下する所謂フェード現象が生じる。
　このフェード現象は、ディスクブレーキパッドの摩擦材が高温、高負荷に曝されることで摩擦材に含まれる結合材や有機摩擦調整材などの有機物が熱分解されてガスまたは液状の分解生成物を生成し、摩擦材とディスクロータの摩擦面に介在した分解生成物が潤滑材として作用することで引き起こされるブレーキの効きが低下する現象である。
　摩擦材の使用初期におけるフェード現象を防止するために、摩擦材の製造工程において、摩擦材の摩擦面を熱盤、火炎、レーザなどで高温加熱処理し、フェード現象の発生要因となる有機物を燃焼させて除去するスコーチ処理を施すことが知られている。
　特許文献１には、摩擦材の外周から内側に向って最短で１ｍｍであって、最長で１０ｍｍまでの部分を残して他の部分をスコーチ処理することを特徴とする摩擦材の製造法と、摩擦材の全面をスコーチ処理し、次いで該摩擦部材の外周から内側に向って最短で１ｍｍであって、最長で１０ｍｍまでの部分を残して他の部分を再スコーチ処理することを特徴とする摩擦材の製造法が開示されている。
　特許文献１の製造法によれば、摩擦材の外周部における熱硬化性樹脂、有機系補強繊維等の分解を抑制することにより、摩擦係数、耐摩耗性能を低下させることなく、フェード時のブレーキの効きの効果を改善できるものの、通常の使用領域においては十分なブレーキの効きが得られないとう問題がある。
　特許文献２には、ディスクロータに摩擦材を摩擦接触させて制動力を発生させるディスクブレーキパッドにおいて、摩擦材のディスクロータの回転方向に対する両側部の内、少なくとも一方の側部をスコーチ処理したディスクブレーキパッドが開示されている。
　特許文献２のディスクブレーキパッドによれば、摩擦材のディスクロータの回転方向に対する両側部の内、少なくとも一方の側部において、摩擦係数の低下、硬度の低下、強度の低下、疎水性の向上等の物理的特性の変化を生じさせることにより、ブレーキ鳴きの発生を抑制できるが、摩擦材の摩擦面中央部がスコーチ処理されていないため、フェード現象を効果的に防止できないという問題がある。
　一方、ディスクブレーキパッドの摩擦材には有機摩擦調整材としてカシューダストが使用されている。カシューダストはディスクロータの摩擦面に被膜を形成し、凝着摩擦を発生させることにより良好で安定したブレーキ効きを発現させる機能を有している。
　摩擦材の摩擦面をスコーチ処理し、フェード現象の発生要因となるカシューダスト等の有機物を燃焼させて除去することによりディスクブレーキパッドの使用初期におけるフェード現象を効果的に抑制できるが、摩擦材の摩擦面のカシューダスト成分が燃焼して消失すると、ディスクロータの摩擦面にカシューダストの被膜が形成されず、十分なブレーキ効きを得られないという問題がある。
特開平９－１３６９７１号公報 特開平１０－３１８３０７号公報
　本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、乗用車やトラック等の自動車のディスクブレーキに使用される、スコーチ処理した摩擦面を有する摩擦材を具備するディスクブレーキパッドに関するものであり、本発明の目的は、ディスクブレーキパッドの使用初期におけるフェード現象を防止しながら、十分なブレーキ効きを得ることができるディスクブレーキパッドを提供することにある。
　従来のスコーチ処理は、摩擦材の摩擦面が受ける熱履歴が均一となるように高温加熱処理を行い、有機物を燃焼させて除去したスコーチ処理層が摩擦面から均一の深さとなるように行っていた。
　これに対して、摩擦面がスコーチ処理によって受ける熱履歴を部分的に異ならせ、摩擦面内でカシューダスト等の有機物が除去された部位と、カシューダスト等の有機物が比較的多く残存している部位とを混在させることにより、ディスクブレーキパッドの使用初期におけるフェード現象を防止しながら十分なブレーキ効きが得られることを知見し、発明を完成させた。
　本発明は乗用車やトラック等の自動車のディスクブレーキに使用される、スコーチ処理した摩擦面を有する摩擦材を具備するディスクブレーキパッドに関するものであり、以下の技術を基礎とするものである。
（１）スコーチ処理により熱履歴を受けた摩擦面を有する摩擦材を具備するディスクブレーキパッドであって、前記摩擦面にスコーチ処理の熱履歴が大きい部位と相対的に小さい部位を混在させたことを特徴とするディスクブレーキパッド。
（２）スコーチ処理の熱履歴を受けてない摩擦材内部の５００℃における熱重量分析を行った際の質量の減少率をＡ、摩擦面のスコーチ処理の熱履歴が最も大きい部位の５００℃における熱重量分析を行った際の質量の減少率をＢ１、摩擦面のスコーチ処理の熱履歴が最も大きい部位に対しスコーチ処理の熱履歴が相対的に小さい部位の５００℃における熱重量分析を行った際の質量の減少率をＢ２としたとき、次の式１を満たす（１）のディスクブレーキパッド。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
（３）摩擦材の摩擦面のうち、スコーチ処理の熱履歴が最も大きい部位の面積率が１０～９０％である（２）のディスクブレーキパッド。
　本発明のディスクブレーキパッドは摩擦材の摩擦面がスコーチ処理され、摩擦材の摩擦面の近傍に存在するカシューダスト等の有機物の一部が除去されるので、ディスクブレーキパッドの使用初期段階におけるフェード現象を効果的に防止することができる。
　また、本発明のディスクブレーキパッドの摩擦材はスコーチ処理の熱履歴が大きな部位と、スコーチ処理の熱履歴が大きな部位に対しスコーチ処理の熱履歴が相対的に小さい部位とが混在した摩擦面を有する。
　スコーチ処理の熱履歴が大きな部位の摩擦面はカシューダスト等の有機物が除去されているのに対し、スコーチ処理の熱履歴が相対的に小さい部位の摩擦面にはカシューダスト等の有機物が比較的多く残存する。
　そのため、ディスクロータの摩擦面にカシューダストの被膜を形成することができ、発生する凝着摩擦により良好で安定したブレーキ効きを得ることができる。　
　本発明によれば、ディスクブレーキパッドの使用初期におけるフェード現象を防止しながら、十分なブレーキ効きを得ることができるディスクブレーキパッドを提供することができる。
本発明に係るディスクブレーキパッドの全体斜視図 ディスクブレーキパッドの製造方法の一例を示すフロー図 面発光レーザモジュールを使用したスコーチ処理工程におけるディスクブレーキパッドの断面図 摩擦材を摩擦面側から見たスコーチ処理層の平面模様の説明図 スコーチ処理を終えたディスクブレーキパッドの拡大した部分断面図
　図１を参照しながら本発明に係るディスクブレーキパッドについて説明する。
（１）ディスクブレーキパッド
　ディスクブレーキパッド１０は金属製のバックプレート１１と、バックプレート１１の片面に一体に貼着した摩擦材１２とを具備する。
　本発明では摩擦材の摩擦面がスコーチ処理によって受ける熱履歴が均一ではなく、スコーチ処理の熱履歴が大きい部位と相対的に小さい部位を混在させるように構成した。
（２）スコーチ処理
　摩擦材１２は後述する製造過程において摩擦材１２の摩擦面に熱履歴が部分的に異なるようにスコーチ処理を施し、スコーチ処理の熱履歴が大きな部位（強処理部）１３とスコーチ処理の熱履歴が大きな部位１３に対しスコーチ処理の熱履歴が相対的に小さい部位（弱処理部）１４とを有する。
　摩擦面のスコーチ処理の熱履歴が大きな部位１３は摩擦材表層のカシューダスト等の有機物が焼失しているのに対し、摩擦面のスコーチ処理の熱履歴が大きな部位１３に対しスコーチ処理の熱履歴が相対的に小さい部位１４ではカシューダスト等の有機物が比較的多く残存している。
　なお、本発明において「スコーチ処理の熱履歴が相対的に小さい部位１４」には、摩擦面がスコーチ処理の熱履歴を受けていない場合も含まれる。
（３）摩擦材の摩擦面のスコーチ処理の熱履歴を部分的に異なる構成にした理由
　本発明では摩擦材１２の摩擦面のスコーチ処理の熱履歴を均一ではなく部分的に異なるように構成した。
　このような構成としたのは、摩擦材１２の摩擦面におけるカシューダスト等の有機物の残存量に差を設け、カシューダスト等の有機物の残存量差を活用してディスクブレーキパッド１０の使用初期におけるフェード現象を防止しながら、十分なブレーキ効きを得るためである。
（３．１）耐フェード性
　摩擦材１２の摩擦面がスコーチ処理され、摩擦面の近傍に存在するカシューダスト等の有機物の一部が除去されるので、ディスクブレーキパッド１０の使用初期段階におけるフェード現象を効果的に防止することができる。
（３．２）ブレーキ効き性能
　本発明のディスクブレーキパッド１０の摩擦材１２はスコーチ処理の熱履歴が大きな部位１３と、スコーチ処理の熱履歴が大きな部位１３に対しスコーチ処理の熱履歴が相対的に小さい部位１４とが混在した摩擦面を有する。
　スコーチ処理の熱履歴が大きな部位１３に対しスコーチ処理の熱履歴が相対的に小さい部位１４の摩擦面にはカシューダスト等の有機物が比較的多く残存する。
　そのため、ブレーキ使用時にディスクロータの摩擦面にカシューダストの被膜を形成することができ、発生する凝着摩擦により良好で安定したブレーキ効きを得ることができる。
［ディスクブレーキパッドの製造方法］
　図２，３を参照しながらディスクブレーキパッドの製造方法について説明する。
（１）混合工程
　結合材、繊維基材、潤滑材、有機摩擦調整材、無機摩擦調整材、ｐＨ調整材、充填材等の摩擦材原料を所定量配合した摩擦材組成物を、レディゲミキサー、アイリッヒミキサー等の混合機に投入し、均一に分散するまで撹拌混合し、摩擦材原料混合物を得る。
（２）予備成型工程
　混合工程で得られた摩擦材原料混合物を予備成型金型に投入し、プレス装置を用いて加圧成型して摩擦材の予備成型品を得る。
　なお、予備成型工程の前に摩擦材原料混合物を加圧ニーダーで混練し摩擦材原料混練物を得る混練工程、または摩擦材原料混合物を造粒し摩擦材原料造粒物を得る造粒工程を設ける場合もある。
（３）加熱加圧成型工程
　予備成型工程で得られた予備成型品と、予め洗浄、表面処理を施し、接着剤を塗布した鋼鉄製のバックプレートとを重ねて熱成型金型に投入し、プレス装置を用いて温度１４０～２００℃、圧力２０～８０ＭＰａの条件下で１～１０分間加熱加圧成型して摩擦材の成型品を得る。
　なお、予備成型工程を省略し、前記摩擦材原料混合物、前記摩擦材原料混練物、前記摩擦材原料造粒物のいずれかを熱成型金型に投入して加熱加圧成型する場合もある。
（４）研磨工程・その他の加工工程
　砥石を具備する研磨装置を用いて摩擦材の表面を研摩して摩擦面を形成する。
　必要に応じて摩擦材の表面にチャンファーやスリットを加工する。
（５）塗装工程
　ディスクブレーキパッドの摩擦材の摩擦面を除く部位にスプレー塗装や静電粉体塗装等により塗料を塗装する。塗料の焼き付けは次の熱処理工程において同時に行う。
（６）熱処理工程
　塗装した成型品を熱処理炉にて１８０～２５０℃で１～５時間加熱して、摩擦材に結合材として含まれる熱硬化性樹脂の硬化反応を完了させると同時に塗装工程で塗装した塗料を焼き付ける。
（７）スコーチ処理工程
　図３を参照して説明すると、本発明ではバックプレート１１の片面に成形した摩擦材１２のスコーチ処理の加熱手段として半導体レーザの一種である垂直共振器型面発光レーザモジュール２０(以下「面発光レーザモジュール２０」という)を使用し、面発光レーザモジュール２０とディスクブレーキパッド１０を相対的に平行移動しつつ、エネルギー密度の異なる複数のレーザを摩擦材１２の摩擦面に対して照射することで、スコーチ処理の熱履歴が大きな部位１３と、スコーチ処理の熱履歴が大きな部位１３に対しスコーチ処理の熱履歴が相対的に小さい部位１４が混在した摩擦面を形成する。
　以下にスコーチ処理工程について詳しく説明する。
（７．１）面発光レーザモジュール（ＶＣＳＥＬモジュール）
　面発光レーザモジュール２０とは、１つの平面上に複数の垂直共振器面発光レーザ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser; ＶＣＳＥＬ）素子２１（以下「面発光レーザ素子２１」という）を配置してモジュール化したものであり、各面発光レーザ素子２１はレーザのエネルギー密度が可変可能である。
　摩擦材１２の表面に対向して位置する各面発光レーザ素子２１はそのエネルギー密度を摩擦材１２の摩擦面の部位に対応したスコーチ処理の熱履歴となるように予め設定しておくことで、スコーチ処理の熱履歴が大きな部位１３と、スコーチ処理の熱履歴が大きな部位１３に対しスコーチ処理の熱履歴が相対的に小さい部位１４が混在した摩擦面を容易に形成することができる。
　面発光レーザモジュール２０としては、例えば特表２０１５－５１０２７９に記載の方法等により製造されたＰｈｉｌｉｐｓ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ社の垂直共振器型面発光レーザモジュールを使用することができる。面発光レーザ素子２１は垂直共振器型面発光レーザに限定されるものではない。
（７．２）エネルギー密度
　スコーチ処理の熱履歴が大きな部位１３を形成するエネルギー密度は１５０～１１００ｋＷ／ｍ２であり、スコーチ処理の熱履歴が大きな部位１３に対しスコーチ処理の熱履歴が相対的に小さい部位１４を形成するエネルギー密度は０～３００ｋＷ／ｍ２である。
（７．３）照射距離
　摩擦材１２をスコーチ処理するときの面発光レーザ素子２１の照射面と摩擦材１２の表面との距離（照射距離）Ｇは１５～３００ｍｍであり、好ましくは３０～２００ｍｍ、より好ましくは５０～１００ｍｍである。
（７．４）処理時間
　摩擦材１２をスコーチ処理する時間は０．５～６０秒であり、好ましくは３～１０秒、より好ましくは４～８秒である。
　スコーチ処理する時間が６０秒を超えると摩擦材表面の有機物が大量に焼失し、強度が著しく低下する。
（７．５）面発光レーザの配置形態
　摩擦材１２に対する面発光レーザモジュール２０の配置形態は、図３に例示したようなディスクブレーキパッド１０と平行に横向きに配置した形態に限定されず、面発光レーザモジュール２０を摩擦材１２の向きに合せて縦向きに配置してもよいし、摩擦材１２を囲むように複数の面発光レーザモジュール２０をハ字形に傾斜させて配置してもよい。
（７．６）スコーチ処理層の平面模様(平面形状)
　面発光レーザモジュール２０またはディスクブレーキパッド１０の何れか一方または両方を平行移動することでスコーチ処理の熱履歴が大きな部位１３と、スコーチ処理の熱履歴が大きな部位１３に対しスコーチ処理の熱履歴が相対的に小さい部位１４が混在した摩擦面を形成することができる。
　摩擦材１２を摩擦面側から見たときのスコーチ処理の熱履歴が大きな部位１３による平面模様は図１に例示した摩擦材１２の縦断方向に沿った縞模様に限定されず、例えば図４に例示するように摩擦材１２の横断方向に沿った縞模様（図４（ａ））、斜め縞模様（図４（ｂ））、格子模様（図４（ｃ））、波形模様（図４（ｄ））、千鳥模様（図示省略）の何れか一種、または複数種の組合せで形成してもよい。
　さらにスコーチ処理の熱履歴が大きな部位１３単体の平面形状は直線形に限定されず曲線形でもよい。
　さらにスコーチ処理の熱履歴が大きな部位１３単体の平面形状は連続した帯状面に限定されず破線のように間欠的に形成したり、水玉模様のようにドット状に形成したりしてもよい。
　スコーチ処理の熱履歴が大きな部位１３の幅寸法や形成間隔は適宜選択可能である。
　以上説明したように本発明では、面発光レーザモジュール２０とディスクブレーキパッド１０を相対的に移動しつつ、エネルギー密度の異なる複数のレーザを摩擦材１２の摩擦面に対して照射することで、スコーチ処理の熱履歴が部分的に異なる摩擦材１２を具備するディスクブレーキパッド１０を容易に製造することができる。
［熱履歴の大小を判定する方法]
　図５を参照してスコーチ処理を施した摩擦材１２の熱履歴の判定方法について説明する。
　本発明ではスコーチ処理を施した摩擦材１２の熱履歴の判定方法として、熱重量分析（Thermogravimetric analysisまたはThermal gravimetric analysis、TGA)を採用する。
（１）熱履歴の判定原理
　スコーチ処理による摩擦材１２の熱履歴の大小は、スコーチ処理の熱履歴を受けた摩擦材１２の表面から採取した表面試料と、スコーチ処理の熱履歴を受けていない摩擦材１２の内部から採取した内部試料を用いて熱重量分析を行った際の質量の減少率から判定することができる。
（１．１）摩擦材表面の試料の採取方法
　摩擦材１２のスコーチ処理の熱履歴が大きな部位１３と、スコーチ処理の熱履歴が大きな部位１３に対しスコーチ処理の熱履歴が相対的に小さい部位１４の表面二箇所を、ボール盤を用いて直径６ｍｍのドリルで深さ０．１ｍｍまで削り、それぞれ２０ｍｇの表面試料を採取した。
（１．２）摩擦材内部の試料の採取方法
　研磨機を用いて、スコーチ処理した摩擦材１２の表面からスコーチ処理の熱履歴を受けていない深さ３ｍｍの位置まで研磨した。
　その後、ボール盤を用いて研磨後の摩擦材１２の表面を直径６ｍｍのドリルで深さ０．１ｍｍまで削り、２０ｍｇの内部試料を採取した。
（１．３）質量減少率の定義
　摩擦材１２から採取した試料（表面試料、内部試料）の熱重量分析を行うにあたり、各試料の質量減少率をつぎのように定義する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
　摩擦材１２から採取した各試料における熱重量分析を行った際の質量の減少率はつぎのとおりである。
　スコーチ処理の熱履歴を受けていない摩擦材１２の内部は、カシューダスト等の有機物が除去されていないため、熱重量分析を行った際の質量の減少率Ａが最も大きい。
　摩擦面１２のスコーチ処理の熱履歴が最も大きい部位１３は、カシューダスト等の有機物が最も多く除去されているため、摩擦材１２の表面の熱重量分析を行った際の質量の減少率Ｂ１が最も小さい。
　摩擦面１２のスコーチ処理の熱履歴が最も大きい部位１３に対しスコーチ処理の熱履歴が相対的に小さい部位１４は、カシューダスト等の有機物の除去量が相対的に少ないため、摩擦材表面の熱重量分析を行った際の質量の減少率Ｂ２は上記した質量の減少率Ｂ１よりも大きい。
　なお、スコーチ処理の熱履歴が相対的に小さい部位１４がスコーチ処理の熱履歴を受けてない場合には、摩擦材１２の表面の熱重量分析を行った際の質量の減少率Ｂ２は摩擦材１２の内部の質量の減少率Ａと略同等となる。
　以上のことから摩擦材表面の５００℃における熱重量分析を行った際の質量の減少率の関係は、Ａ≧Ｂ２＞Ｂ１となる。
（１．４）質量減少率の関係式
　スコーチ処理による摩擦材１２の熱履歴の大小は、摩擦材１２の表面試料と、摩擦材１２のスコーチ処理の熱履歴を受けていない内部試料を用いた熱重量分析による質量減少率が、次式を満たすようにする。
　次式を満たすことにより、ディスクブレーキパッド１０の使用初期におけるフェード現象を防止しながら、十分なブレーキ効きを得ることができる。
　また、次式を満たさない場合には、上記の効果を得られない他に耐摩耗性の悪化と摩擦面の平面度の悪化という問題が生じる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
（２）スコーチ処理の熱履歴が最も大きい部位の面積率
　本発明は上記の式１を満たしつつ、摩擦材１２の摩擦面のうち、スコーチ処理の熱履歴が最も大きい部位１３の面積率が１０～９０％の範囲を満たすようにする。
　スコーチ処理の熱履歴の最も大きい部位１３の面積率は好ましくは３０～７０％であり、より好ましくは４０～６０％である。
　スコーチ処理の熱履歴の最も大きい部位１３の面積率を上記の範囲とすることにより、耐フェード性、ブレーキ効きの性能がより向上する。
（３）熱重量分析
　熱重量分析は、示差熱天秤（株式会社リガク製Ｔｈｅｒｍｏ ｐｌｕｓ ＥＶＯ ＴＧ８１２０）を用いて以下の条件で行った。熱重量減少率は室温～５００℃の重量減少量から算出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005
　以下、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例に制限されるものではない。
１．実施例１～２６、比較例１～９のディスクブレーキパッドの製造方法
　表１に示す組成の摩擦材組成物をレディゲミキサーにて５分間混合し、成型金型内で３０ＭＰａにて１０秒間加圧して予備成型をした。
　この予備成型物を、予め洗浄、表面処理、接着材を塗布した鋼鉄製のバックプレート上に重ね、熱成型型内で成型温度１５０℃、成型圧力４０ＭＰａの条件下で１０分間成型した後、静電粉体塗装し、２００℃で５時間塗料焼付けを兼ねた熱処理（後硬化）を行い、研磨して摩擦面を形成した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　次いで表２、表３に示す条件でスコーチ処理を行ってディスクブレーキパッドを作製した（実施例１～２６、比較例１～９）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
２．評価基準
　得られたディスクブレーキパッドにおいて、耐フェード性、ブレーキ効き、耐摩耗性、平面度を評価した。
＜１＞耐フェード性
　ＪＡＳＯ Ｃ４０６「乗用車－ブレーキ装置－ダイナモメータ試験方法」に準拠し、第１フェード試験での最少摩擦係数μを計測した。評価基準は以下のとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000009
＜２＞ブレーキ効き
　ＪＡＳＯ Ｃ４０６（乗用車－ブレーキ装置－ダイナモメータ試験方法）に準拠し、第２効力試験での平均摩擦係数μを計測した。評価基準は以下のとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000010
＜３＞耐摩耗性
　ＪＡＳＯ Ｃ４２７ 「自動車－ブレーキライニング及びディスクブレーキパッド－ダイナモメータ摩耗試験方法」に準拠し、制動初速度５０ｋｍ／ｈ、制動減速度０．３Ｇ、制動回数適宜、制動前ブレーキ温度２００℃の条件で、摩擦材の摩耗量（ｍｍ）を測定し、制動回数１０００回あたりの摩耗量に換算した。
　評価基準は以下のとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000011
＜４＞摩擦面の平面度
　定盤上に支持ブロックを３個置いて高さを揃え、その支持ブロックでバックプレートの端部３点を支え、ダイヤルゲージで摩擦面のスコーチ処理の熱履歴が最も大きい部位５点、摩擦面のスコーチ処理の熱履歴が最も大きい部位に対しスコーチ処理の熱履歴が相対的に小さい部位５点の高さを測定し、高さが最も高い部分と最も低い部分の差を求めた。評価基準は以下のとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000012
３．評価結果
　評価結果を表４、表５に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
　以上の各表より、本発明の条件を満足する摩擦材１２が耐フェード性、ブレーキの効き、耐摩耗性、平面度の何れの評価項目においても良好であることが見てとれる。
　本発明によれば、スコーチ処理した摩擦面を有する摩擦材を具備するディスクブレーキパッドにおいて、ディスクブレーキパッドの使用初期におけるフェード現象を防止しながら、十分な耐摩耗性とブレーキ効きを得ることができるディスクブレーキパッドを提供でき、きわめて実用的価値の高いものである。
１０　　　　　ディスクブレーキパッド
１１　　　　　バックプレート
１２　　　　　摩擦材
１３　　　　　スコーチ処理の熱履歴が最も大きい部位
１４　　　　　スコーチ処理の熱履歴が最も大きい部位に対しスコーチ処理の熱履歴が相対的に小さい部位
２０　　　　　面発光レーザモジュール
２１　　　　　面発光レーザ素子

 

Claims (3)

  1. 　スコーチ処理により熱履歴を受けた摩擦面を有する摩擦材を具備するディスクブレーキパッドであって、
    　前記摩擦面にスコーチ処理の熱履歴が大きい部位と相対的に小さい部位を混在させたことを特徴とするディスクブレーキパッド。
  2. 　スコーチ処理の熱履歴を受けてない摩擦材内部の５００℃における熱重量分析を行った際の質量の減少率をＡ、
    　摩擦面のスコーチ処理の熱履歴が最も大きい部位の５００℃における熱重量分析を行った際の質量の減少率をＢ１、
    　摩擦面のスコーチ処理の熱履歴が最も大きい部位に対しスコーチ処理の熱履歴が相対的に小さい部位の５００℃における熱重量分析を行った際の質量の減少率をＢ２としたとき、次の式１を満たすことを特徴とする請求項１に記載のディスクブレーキパッド。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  3. 　摩擦材の摩擦面のうち、スコーチ処理の熱履歴が最も大きい部位の面積率が１０～９０％であることを特徴とする請求項２に記載のディスクブレーキパッド。

     
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