JP2022039523A

JP2022039523A - ディスクブレーキパッド用摩擦材及びその製造方法

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Publication number: JP2022039523A
Application number: JP2020144600A
Authority: JP
Inventors: 藤太川上; Fujita Kawakami
Original assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd
Current assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd
Priority date: 2020-08-28
Filing date: 2020-08-28
Publication date: 2022-03-10

Abstract

【課題】製造時に表面研摩処理工程を行わなくとも、優れた効力安定性及び耐フェード性を有するディスクブレーキパッド用摩擦材を提供すること。【解決手段】摩擦調整材、繊維基材及び結合材を含有するディスクブレーキパッド用摩擦材であって、表面に黒皮面を有し、前記黒皮面をスコーチ処理した層を有する、ディスクブレーキパッド用摩擦材。【選択図】なし

Description

本発明は、自動車、鉄道車両及び産業機械等に用いられるディスクブレーキパッド用摩擦材及びその製造方法に関する。

従来、摩擦材を製造する際に、摩擦材の平面性を保つ等の目的で表面研摩処理が行われている。しかしながら、表面研摩処理が行われると研摩粉が発生するので、研摩粉を処理するために労力を要したり、自然環境の汚染が進行したりするという問題がある。

そこで、表面研摩処理を行わずに摩擦材を製造する方法として、特許文献１では、成形金型に投入された粉末状の摩擦材成形材料に静的型締力を与えた状態で超音波振動を印加しで成形し、次いで短時間の熱処理を行うことを特徴とする研摩工程を省略しうる摩擦材の製造方法が開示されている。

また、特許文献２では、繊維径５０μｍ以下の基材繊維、樹脂系結合剤およびゴム等の有機物および粒径５０μｍ以下の無機充填材を含み、得られる摩擦部材の全体積を１００体積％としたとき成形時に流動化する該有機物が２０～３０体積％である摩擦部材組成物を調製する工程、得られた摩擦部材組成物を型内で２００～４００ｋｇ／ｃｍ^２の圧力を加えつつ加熱し型成形して型成形体を製造する型成形工程、得られた該型成形体を加熱する熱処理工程とを順次実施することを特徴とする非研摩モールド摩擦部材の製造方法が開示されている。

特開昭５８－２０３０１０号公報特開昭６３－０６９８３３号公報

しかしながら、本発明者らの検討によると、特許文献１に記載の方法又は特許文献２に記載の方法で得られる摩擦材では、効力安定性及び耐フェード性が悪化する可能性があるという問題があった。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、製造時に表面研摩処理工程を行わなくとも、優れた効力安定性及び耐フェード性を有するディスクブレーキパッド用摩擦材を提供することを解決すべき課題としている。

本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、摩擦材に、黒皮面をスコーチ処理した層を含有させることで、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は下記＜１＞～＜２＞に関するものである。
＜１＞摩擦調整材、繊維基材及び結合材を含有するディスクブレーキパッド用摩擦材であって、
表面に黒皮面を有し、
前記黒皮面をスコーチ処理した層を有する、
ディスクブレーキパッド用摩擦材。
＜２＞原材料として摩擦調整材、繊維基材及び結合材を含有するディスクブレーキパッド用摩擦材の製造方法であって、
前記原材料を混合して原材料混合物を得る工程と、
前記原材料混合物を加圧成形して予備成形体を得る工程と、
前記予備成形体を加熱加圧成形して加熱加圧成形体を得る工程と、
前記加熱加圧成形体を熱処理して熱処理成形体を得る工程と、
前記熱処理成形体に表面研摩処理をせずにスコーチ処理してスコーチ処理層を得る工程と、を含む、
ディスクブレーキパッド用摩擦材の製造方法。

本発明のディスクブレーキパッド用摩擦材は、優れた効力安定性及び耐フェード性を有する。また、本発明のディスクブレーキパッド用摩擦材においては、製造時に表面研摩処理工程を必要としないので、研摩粉を処理するために労力を要したり、自然環境の汚染が進行したりするという問題の発生を防ぐことができる。

以下、本発明について詳述するが、これらは望ましい実施態様の一例を示すものであり、本発明はこれらの内容に特定されるものではない。

［ディスクブレーキパッド用摩擦材］
本発明のディスクブレーキパッド用摩擦材は、摩擦調整材、繊維基材及び結合材を含有する。

＜摩擦調整材＞
摩擦調整材は、耐摩耗性、耐熱性、耐フェード性等の所望の摩擦特性を摩擦材に付与するために用いられる。

摩擦調整材としては、例えば、無機充填材、有機充填材、研削材、潤滑材、金属粉末等を挙げることができる。

無機充填材としては、例えば、チタン酸カリウム、チタン酸リチウム、チタン酸リチウムカリウム、チタン酸ナトリウム、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸マグネシウムカリウム等のチタン酸塩、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、バーミキュライト、マイカ等の無機材料が挙げられる。これらは各々単独で、または２種以上組み合わせて用いられる。

無機充填材は、摩擦材全体中、好ましくは５～６０質量％、より好ましくは１０～５５質量％用いられる。

有機充填材としては、例えば、各種ゴム粉末（生ゴム粉末、タイヤ粉末等）、ゴムダスト、レジンダスト、カシューダスト、タイヤトレッド、メラミンダスト等が挙げられる。これらは各々単独、または２種以上組み合わせて用いられる。

有機充填材は、摩擦材全体中、好ましくは１～２０質量％、より好ましくは３～１５質量％用いられる。

研削材としては、例えば、酸化ジルコニウム、アルミナ、シリカ、酸化マグネシウム、ジルコニア、珪酸ジルコニウム、酸化クロム、四三酸化鉄（Ｆｅ_３Ｏ_４）、クロマイト等が挙げられる。これらは各々単独で、または２種以上組み合わせて用いられる。

研削材は、摩擦材全体中、好ましくは１～３０質量％、より好ましくは５～２５質量％用いられる。

潤滑材としては、例えば、黒鉛（グラファイト）、コークス、三硫化アンチモン、二硫化モリブデン、硫化スズ、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等が挙げられる。これらは各々単独で、または２種以上組み合わせて用いられる。

潤滑材は、摩擦材全体中、好ましくは３～４０質量％、より好ましくは５～３０質量％用いられる。

金属粉末としては、例えば、アルミニウム、スズ、亜鉛、銅等が挙げられる。これらは各々単独、または２種以上組み合わせて用いられる。

金属粉末は、摩擦材全体中、好ましくは１～１０質量％、より好ましくは１～７質量％用いられる。

摩擦調整材は、上記所望の摩擦特性を摩擦材に十分付与する観点から、摩擦材全体中、好ましくは６０～９０質量％、より好ましくは７０～９０質量％用いられる。

＜繊維基材＞
繊維基材としては、通常用いられる種々の繊維基材を用いることができる。具体的には、有機繊維、無機繊維、金属繊維が挙げられる。

有機繊維としては、例えば、芳香族ポリアミド（アラミド）繊維、耐炎性アクリル繊維等が挙げられる。これらは各々単独、または２種以上組み合わせて用いられる。

無機繊維としては、例えば、生体溶解性無機繊維、セラミック繊維、ガラス繊維、カーボン繊維、ロックウール等が挙げられる。生体溶解性無機繊維としては、例えば、ＳｉＯ_２－ＣａＯ－ＭｇＯ系繊維、ＳｉＯ_２－ＣａＯ－ＭｇＯ－Ａｌ_２Ｏ_３系繊維、ＳｉＯ_２－ＭｇＯ－ＳｒＯ系繊維等の生体溶解性セラミック繊維や生体溶解性ロックウール等が挙げられる。これらは各々単独、または２種以上組み合わせて用いられる。

金属繊維としては、例えば、スチール繊維、鉄繊維、真鍮繊維等が挙げられる。これらは各々単独、または２種以上組み合わせて用いられる。

繊維基材は、摩擦材の十分な強度を確保する観点から、摩擦材全体中、好ましくは３～３０質量％、より好ましくは５～２０質量％用いられる。

＜結合材＞
結合材としては、通常用いられる種々の結合材を用いることができる。具体的には、フェノール樹脂、エラストマー等による各種変性フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。

エラストマー変性フェノール樹脂としては、例えば、アクリルゴム変性フェノール樹脂やシリコーンゴム変性フェノール樹脂、ニトリルゴム（ＮＢＲ）変性フェノール樹脂等が挙げられる。これらは各々単独で、または２種以上組み合わせて用いられる。

結合材は、摩擦材の機械的強度確保の観点から、摩擦材全体中、好ましくは１～２０質量％、好ましくは３～１５質量％、より好ましくは５～１２質量％用いられる。

また、本発明のディスクブレーキパッド用摩擦材が有機充填材を含有する場合、摩擦材全体中の有機充填材及び結合材の合計含有量は、効力安定性及び耐フェード性の観点から、好ましくは５～２５質量％であり、より好ましくは６～２３質量％である。

＜黒皮面＞
また、本発明のディスクブレーキパッド用摩擦材は、その表面に黒皮面を有する。黒皮面とは、後述の熱処理成形体の表面に形成される黒い面のことを言い、加熱加圧成形時の圧力と熱によって加熱加圧成形体の表面に滲み出てきたフェノール樹脂等が熱処理によって黒色に変色することによって形成される。

本発明のディスクブレーキパッド用摩擦材は、黒皮面を有することによって、摩擦材表面が有機成分の多い状態となる。

＜スコーチ処理層＞
また、本発明のディスクブレーキパッド用摩擦材は、黒皮面をスコーチ処理した層（スコーチ処理層）を有する。スコーチ処理の具体的な条件等に関しては後述する。

本発明のディスクブレーキパッド用摩擦材は、黒皮面にスコーチ処理層を有することによって、黒皮面における有機成分が多くなり、少ないエネルギーでスコーチ処理の効果を得やすくなるので、優れた効力安定性及び耐フェード性を発揮することができる。

なお、黒皮面及びスコーチ処理層の存在は、目視や摩擦材断面を光学顕微鏡で観察することによって確認することができる。

［ディスクブレーキパッド用摩擦材の製造方法］
原材料として摩擦調整材、繊維基材及び結合材を含有する本発明のディスクブレーキパッド用摩擦材の製造方法は、
前記原材料を混合して原材料混合物を得る工程と、
前記原材料混合物を加圧成形して予備成形体を得る工程と、
前記予備成形体を加熱加圧成形して加熱加圧成形体を得る工程と、
前記加熱加圧成形体を熱処理して熱処理成形体を得る工程と、
前記熱処理成形体に表面研摩処理をせずにスコーチ処理してスコーチ処理層を得る工程と、を含む。

＜原材料を混合して原材料混合物を得る工程＞
本発明のディスクブレーキパッド用摩擦材の製造方法では、まず、原材料（摩擦調整材、繊維基材及び結合材）を混合する。

原材料の混合方法は、原材料が均一に混合される限り、特に制限されることはなく公知の方法を利用することができる。原材料混合物は、ミキサー等を用いて、例えば１～１５分間、好ましくは３～１０分間、原材料を混合することによって得られる。

＜原材料混合物を加圧成形して予備成形体を得る工程＞
原材料混合物の加圧成形方法は、特に制限されることはなく公知の方法を利用することができる。予備成形体は、例えば、原材料混合物を成形型に投入し、加圧成形することによって得られる。

加圧成形は、例えば１０～１００ＭＰａの圧力条件下で、例えば１～３０秒間行えばよい。なお、予備成形体を得る工程では、成形型を加熱する必要はなく、加圧成形は常温（１５℃～２５℃程度）で行えばよい。

＜予備成形体を加熱加圧成形して加熱加圧成形体を得る工程＞
予備成形体の加熱加圧成形方法は、特に制限されることはなく公知の方法を利用することができる。加熱加圧成形体は、例えば、予備成形体とプレッシャープレートを熱成形型に投入し、加熱加圧成形することによって得られる。

加熱加圧成形は、例えば１３０～１８０℃、好ましくは１４０～１７０℃の温度条件下及び例えば３０～８０ＭＰａ、好ましくは４０～７０ＭＰａの圧力条件下で、例えば２～１０分間、好ましくは３～８分間行えばよい。

なお、プレッシャープレートは、板金プレスにより所定の形状に成形し、脱脂処理、化成処理及びプライマー処理等を施し、接着剤を塗布したものを用いればよい。

＜加熱加圧成形体を熱処理して熱処理成形体を得る工程＞
加熱加圧成形体の熱処理方法は、特に制限されることはなく公知の方法を利用することができる。熱処理成形体は、加熱加圧成形体を例えば１５０～３５０℃、好ましくは２００～３００℃の温度条件下で、例えば１～５時間、好ましくは２～４時間熱処理することによって得られる。

本発明では、加熱加圧成形体の熱処理によって、熱処理成形体の表面に黒皮面が形成される。

＜熱処理成形体に表面研摩処理をせずにスコーチ処理してスコーチ処理層を得る工程＞
本発明では、熱処理成形体に表面研摩処理を行わない。このため、表面研摩処理によって発生する研摩粉を処理する必要がなく、また、研摩粉による自然環境の汚染進行を防ぐことができる。

熱処理成形体のスコーチ処理方法は、特に制限されることはなく公知の方法を利用することができる。スコーチ処理層は、表面に黒皮面を有する熱処理成形体に、例えば４００～８００℃の温度条件下で、例えば３０～３００秒間の表面焼きを行うことによって得られる。

また、本発明のディスクブレーキパッド用摩擦材の製造方法は、スコーチ処理層を得る工程の後に、バリの除去を目的とした表面研摩工程、塗装等の仕上げ処理工程を含んでもよい。

以下に実施例を挙げ、本発明を具体的に説明するが、本発明は何らこれらに限定されるものではない。

｛試験例１｝
［実施例１］
〔ディスクブレーキパッド用摩擦材の製造〕
＜原材料混合物の作製＞
表１に示す配合組成の原材料をミキサーにて混合（条件：６分間）することによって原材料混合物を作製した。

＜予備成形体の作製＞
原材料混合物を金型に投入し、加圧成形（条件：１５ＭＰａ、１０秒間）することによって予備成形体を作製した。

＜加熱加圧成形体の作製＞
予備成形体を熱成形型に投入し、予め接着剤を塗布した金属板(プレッシャープレート)を重ねて加熱加圧成形（条件：１５０℃、３５．０ＭＰａ、５分間）することによって加熱加圧成形体を作製した。

＜熱処理成形体の作製＞
加熱加圧成形体に、熱処理（条件：２５０℃、３時間）することによって熱処理成形体を作製した。

＜スコーチ処理層の作製＞
熱処理成形体の表面にスコーチ処理（条件：６５０℃、１２０秒間）することによってスコーチ処理層を作製し、仕上げに塗装を実施して、摩擦材を作製した。

〔ディスクブレーキパッド用摩擦材の評価〕
＜効力安定性＞
ＪＡＳＯＣ４０６に準拠した摩擦性能試験を行った。具体的には、ブレーキダイナモメータにて、得られた摩擦材の摺り合わせ前チェックにおける摩擦係数の最大値（Ｍａｘμ）及び最小値（Ｍｉｎμ）を測定し、Ｍａｘμ－Ｍｉｎμの値（Ｅ値）を求め、下記基準に基づき評価した。結果を表１に示す。

○：０．００＜「Ｅ値の差」≦０．０２であった。
△：－０．０４＜「Ｅ値の差」≦０．００であった。
×：「Ｅ値の差」≦－０．０４であった。
なお、「Ｅ値の差」とは、「参考例１のＥ値－実施例１のＥ値」及び「参考例１のＥ値－比較例１のＥ値」を意味する。

＜耐フェード性＞
ＪＡＳＯＣ４０６に準拠した摩擦性能試験を行った。具体的には、ブレーキダイナモメータにて、得られた摩擦材の第１フェードにおける最低摩擦係数（μ）を測定し、下記基準に基づき評価した。結果を表１に示す。

○：最低摩擦係数μ≧０．２２であった。
×：最低摩擦係数μ＜０．２２であった。

＜外観＞
得られた摩擦材について、クラックやフクレの有無を確認した。クラックやフクレが確認されなかった場合を「○」、クラックやフクレが確認された場合を「×」とした。結果を表１に示す。

得られた摩擦材について、表面の黒皮面の有無を確認した。表面に黒皮面が確認された場合を「○」、表面に黒皮面が確認されなかった場合を「×」とした。結果を表１に示す。

［比較例１、参考例１］
原材料の配合組成及び摩擦材の製造条件を表１に示すものとした以外は、実施例１と同様にして摩擦材の製造及び評価を行った。結果を表１に示す。
なお、表１中の表面研摩処理「有」は、スコーチ処理前の熱処理成形体に表面研摩処理を行ったことを意味する。表２～３においても同様である。

｛試験例２｝
［実施例２、比較例２、参考例２］
原材料の配合組成及び摩擦材の製造条件を表２に示すものとした以外は、試験例１と同様にして摩擦材の製造及び評価を行った。結果を表２に示す。

｛試験例３｝
［実施例３、比較例３、参考例３］
原材料の配合組成及び摩擦材の製造条件を表３に示すものとした以外は、試験例１と同様にして摩擦材の製造及び評価を行った。結果を表３に示す。

表１～３の結果から、実施例１～３のディスクブレーキパッド用摩擦材は、優れた効力安定性及び耐フェード性を有することがわかった。また、実施例１～３のディスクブレーキパッド用摩擦材においては、製造時に表面研摩処理工程を必要としないので、研摩粉が発生しなかった。

Claims

摩擦調整材、繊維基材及び結合材を含有するディスクブレーキパッド用摩擦材であって、
表面に黒皮面を有し、
前記黒皮面をスコーチ処理した層を有する、
ディスクブレーキパッド用摩擦材。
原材料として摩擦調整材、繊維基材及び結合材を含有するディスクブレーキパッド用摩擦材の製造方法であって、
前記原材料を混合して原材料混合物を得る工程と、
前記原材料混合物を加圧成形して予備成形体を得る工程と、
前記予備成形体を加熱加圧成形して加熱加圧成形体を得る工程と、
前記加熱加圧成形体を熱処理して熱処理成形体を得る工程と、
前記熱処理成形体に表面研摩処理をせずにスコーチ処理してスコーチ処理層を得る工程と、を含む、
ディスクブレーキパッド用摩擦材の製造方法。