(57)【要約】【課題】  ポリイミド樹脂を結合剤とするブレーキパッドと同程度の耐熱性・耐磨耗性を備えるブレーキパッドを容易に成形し得るブレーキパッドの製造方法を提供する。【解決手段】  繊維基材と摩擦調整剤と結合剤を主成分とするブレーキパッドの製造方法であって、結合剤としてポリイミドの前駆体のモノマーを選択し、該モノマーと繊維基材と摩擦調整剤とを混合し、これらを加圧加熱成形してモノマーを重合させてポリイミドとすることによってブレーキパッドの成形体を得る。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維基材と摩擦調整剤と結合剤を主成分とするブレーキパッドの製造方法であって、
前記結合剤としてポリイミドの前駆体のモノマーを選択し、該モノマーと前記繊維基材と前記摩擦調整剤とを混合し、これらを加圧加熱成形して前記モノマーを重合させてポリイミドとすることによってブレーキパッドの成形体を得ることを特徴とするブレーキパッドの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のブレーキパッドの製造方法であって、
ポリイミドの前駆体のモノマーとして、芳香族ジアミンと芳香族テトラカルボン酸２無水物とを選択することを特徴とするブレーキパッドの製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載のブレーキパッドの製造方法であって、
芳香族ジアミンと芳香族テトラカルボン酸２無水物とを混合し、該モノマー混合物と繊維基材と摩擦調整剤とを混合し、これらを加圧加熱成形することを特徴とするブレーキパッドの製造方法。
【請求項４】
請求項２または３に記載のブレーキパッドの製造方法であって、
芳香族ジアミンとして、融点が２００℃以下の芳香族ジアミンを選択し、加圧加熱成形における成形温度を２００℃以下にすることを特徴とするブレーキパッドの製造方法。
【請求項５】
請求項２〜４のいずかに記載のブレーキパッドの製造方法であって、
芳香族ジアミンとして、フェニレンジアミン、トルエンジアミン、メチレンジアニリンの少なくとも一つを選択することを特徴とするブレーキパッドの製造方法。
【請求項６】
請求項２〜５のいずかに記載のブレーキパッドの製造方法であって、
芳香族テトラカルボン酸２無水物として、無水ペロメリト酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸２無水物の少なくとも一つを選択することを特徴とするブレーキパッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維基材と摩擦調整剤と結合剤を主成分とするブレーキパッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、結合剤としてフェノール樹脂を用いるブレーキパッドが知られている。しかしフェノール樹脂は、耐熱性に劣るため、高温時において分解等を起こし、高温時や高負荷時における摩擦係数の低減や、摩耗量の増大の原因になっていた。そしてその問題を解決するために様々なブレーキパッドが従来開発されている。
例えば特許文献１に記載のブレーキパッドは、結合剤としてポリイミド樹脂を使用している。ポリイミド樹脂は、フェノール樹脂に比べて耐熱性が高いため、該ブレーキパッドは、フェノール樹脂を結合剤として用いるブレーキパッドよりも耐熱性や耐磨耗性が優れている。
特許文献２に記載のブレーキパッドは、結合剤としてフェノール樹脂にイミド樹脂を変性したものを使用している。フェノール樹脂にイミド樹脂を変性したものは、フェノール樹脂に比べて耐熱性が高いため、該ブレーキパッドは、フェノール樹脂を結合剤として用いるブレーキパッドよりも耐熱性や耐磨耗性が優れている。
【特許文献１】特公平７−４７６９１号公報
【特許文献２】特開２００１−２４７６４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしポリイミド樹脂の融点は、３００℃以上であって、フェノール樹脂の融点よりも高温である。そのため特許文献１に係るブレーキパッドの製造工程では、加圧加熱成形においてポリイミド樹脂を溶融し得る３００℃以上の成形温度にする必要があった。そのためフェノール樹脂を用いるブレーキパッドよりも製造がしにくいという問題があった。
一方、特許文献２に係る結合剤は、フェノール樹脂が骨格となるものである。そのため加圧加熱成形において必要な成形温度を低く抑えることができる。しかしフェノール樹脂が骨格であるために、ポリイミド樹脂を結合剤とするブレーキパッドに比べて耐熱性や耐磨耗性が劣ってしまうという問題があった。
そこで本発明は、ポリイミド樹脂を結合剤とするブレーキパッドと同程度の耐熱性・耐磨耗性を備えるブレーキパッドを容易に成形し得るブレーキパッドの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記課題を解決するために本発明は、各請求項に記載の通りの構成を備えるブレーキパッドの製造方法であることを特徴とする。
請求項１に記載の発明によると、結合剤としてポリイミドの前駆体のモノマーを選択し、該モノマーと繊維基材と摩擦調整剤とを混合し、これらを加圧加熱成形してモノマーを重合させてポリイミドとすることによってブレーキパッドの成形体を得る。
したがって結合剤は、ポリマーとしてではなくモノマーとして加熱加圧成形される。そのためポリイミドの前駆体のモノマーは、ポリマーよりも低い温度にて溶融し、溶融することによって重合反応が起こり、ポリイミドを得ることができる。そのためポリイミド樹脂を結合剤とするブレーキパッドと同程度の耐熱性・耐磨耗性を備えるブレーキパッドを得ることができる。
しかも加熱加圧成形における成形温度は、ポリマーであるポリイミドの融点よりも低い温度にすることができる。そのため耐熱性・耐磨耗性の高いブレーキパッドの成形体を容易に成形することができる。
【０００５】
請求項２に記載の発明によると、ポリイミドの前駆体のモノマーとして、芳香族ジアミンと芳香族テトラカルボン酸２無水物とを選択する。
したがって加圧加熱成形の際に芳香族ジアミンが溶融する。そして芳香族ジアミンが溶融することで、芳香族ジアミンと芳香族テトラカルボン酸２無水物との間にて重合反応が起こり、高分子化して所望のポリイミドを得ることができる。
【０００６】
請求項３に記載の発明によると、芳香族ジアミンと芳香族テトラカルボン酸２無水物とを混合し、該モノマー混合物と繊維基材と摩擦調整剤とを混合し、これらを加圧加熱成形する。
したがって芳香族ジアミンと芳香族テトラカルボン酸２無水物は、他の成分と混合する前に予め混合され、その後に他の成分と混合される。そのため芳香族ジアミンと芳香族テトラカルボン酸２無水物は、均一に混合されて、重合反応が起こりやすくなっている。
【０００７】
請求項４に記載の発明によると、芳香族ジアミンとして、融点が２００℃以下の芳香族ジアミンを選択し、加圧加熱成形における成形温度を２００℃以下にする。
ところで従前のフェノール樹脂を結合剤とするブレーキパッドは、２００℃以下（例えば１６０℃程度）の温度にて加圧加熱成形されている。そのため本発明によると従前の製造設備を利用してブレーキパッドの成形体を得ることができる。かくして既存設備を利用して、耐熱性・耐磨耗性に優れるブレーキパッドを成形することができる。
【０００８】
請求項５に記載の発明によると、芳香族ジアミンとして、フェニレンジアミン、トルエンジアミン、メチレンジアニリンの少なくとも一つを選択している。
ところで上記芳香族ジアミンの融点は、それぞれフェニレンジアミン１４０℃、トルエンジアミン９９℃、メチレンジアニリン９２℃である。したがって加圧加熱成形における成形温度を２００℃以下にすることができ、該成形温度にてポリイミドを得ることができる。
【０００９】
請求項６に記載の発明によると、芳香族テトラカルボン酸２無水物として、無水ペロメリト酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸２無水物の少なくとも一つを選択している。
したがって無水ペロメリト酸またはベンゾフェノンテトラカルボン酸２無水物は、芳香族ジアミンが溶融した際に、芳香族ジアミンとの間で重合反応を起こす。かくしてポリイミドを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明にかかるブレーキパッドは、繊維基材と摩擦調整剤（充填剤）と結合剤を主成分に有している。
繊維基材は、無機繊維および有機繊維を適宜選択して使用することができ、無機繊維としては、例えばスチール繊維，銅繊維，ガラス繊維，セラミック繊維，チタン酸カリウム繊維などが挙げられる。また有機繊維としては、アラミド繊維などが挙げられる。そしてこれら繊維基材は、それぞれ個別に用いることもできるが、数種を混合して用いることもできる。
また繊維基材は、短繊維状、粉末状で用いられており、繊維基材の添加量は、ブレーキパッドの摩擦材全体の１０〜５０体積％であることが好ましい。
【００１１】
摩擦調整剤は、摩擦係数の調整、異音調整、錆防止などのために含まれるものであって、無機充填材，有機充填材，潤滑剤などが適宜含まれる。
無機充填剤としては、アブレーシブ，硫酸バリウム，炭酸カルシウム，水酸化カルシウム，雲母（マイカ），カオリン，タルクなどを使用できる。有機充填剤としては、カシューダストやラバーダストなどを使用できる。潤滑剤としては、黒鉛（グラファイト），三硫化アンチモン，二硫化モリブデン，二硫化亜鉛などを利用できる。
アブレーシブとしては、珪酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム、炭化珪素、シリカ及びアルミナからなる粉体などを使用できる。
そしてこれら摩擦調整剤は、一種を単独で使用することもできるし、二種以上を組合せて使用することもできる。
【００１２】
結合剤としては、ポリイミドの前駆体であるモノマーを選択する。例えば、芳香族ジアミンと芳香族テトラカルボン酸２無水物とを選択する。
芳香族ジアミンとしては、融点が２００℃以下の芳香族ジアミンを選択することが好ましく、例えばフェニレンジアミン（融点１４０℃）、トルエンジアミン（融点９９℃）、メチレンジアニリン（融点９２℃）の少なくとも一つを選択することが好ましい。
芳香族テトラカルボン酸２無水物としては、例えば無水ペロメリト酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸２無水物の少なくとも一つを選択することができる。
【００１３】
なお芳香族ジアミンと芳香族テトラカルボン酸２無水物の組合せは、適宜選択することができ、芳香族ジアミンを二種以上選択しても良いし、芳香族テトラカルボン酸２無水物を二種以上選択しても良い。あるいは両方を二種以上選択したものであっても良い。
結合剤の総添加量は、ブレーキパッドの摩擦材全体の５〜３０体積％であることが好ましい。
【００１４】
次に、ブレーキパッドの製造方法を図１にしたがって説明する。
先ず、ポリイミドの前駆体のモノマーを混合してモノマー混合物を得る（ステップＳ１）。例えば、芳香族ジアミンと芳香族テトラカルボン酸２無水物とを混合してモノマー混合物を得る。
次に、モノマー混合物と繊維基材と摩擦調整剤とを混合して原料混合物を得る（ステップＳ２）。なお混合する際には、混合機としてヘンシェルミキサー、レディゲミキサー、アイリッヒミキサーなどを使用することができる。
【００１５】
次に、原料混合物を成形用金型にて予備成形する。そして予備成形物を成形用金型にて加圧加熱成形してブレーキパッドの成形体を得る（ステップＳ３）。
加圧加熱成形における成形温度は、ポリイミドの前駆体のモノマーが溶融する温度であって、例えば１３０〜２００℃である。成形圧力は、１００〜１０００ｋｇ／ｃｍ2であり、成形時間は、２〜１５分である。
加圧加熱成形時には、芳香族ジアミンが溶融して、芳香族ジアミンと芳香族テトラカルボン酸２無水物との間において重合反応が起こる。そして芳香族ジアミンと芳香族テトラカルボン酸２無水物の間において下記に示すポリイミド化の反応が起こり、ポリイミドが得られる。
【００１６】
【化１】
2006089618.tif 000003
（式中、Ａｒ、Ａｒ’は、芳香族を表す。）
【００１７】
次に、ブレーキパッド成形体を１４０〜４００℃で２〜４８時間熱処理（後硬化）する（ステップＳ４）。その後、必要に応じてスプレー塗装、焼き付け、研磨処理を施し、ブレーキパッドの完成品を得る。
【実施例】
【００１８】
以下に、本発明に係る実施例１〜４のブレーキパッドの製造方法を具体的な数字を用いて説明する。
実施例１〜４のブレーキパッドの原料混合物は、表１に示す原料成分、分量にて配合される。実施例１〜４に係る原料混合物は、結合剤としてポリイミドの前駆体のモノマーである芳香族ジアミンと芳香族テトラカルボン酸２無水物とを有している。
【００１９】
【表１】
2006089618.tif 000004
【００２０】
実施例１は、芳香族ジアミンとしてフェニレンジアミンを有し、芳香族テトラカルボン酸２無水物として無水ペロメリト酸を有している。そしてこれらを原料混合物の各５体積％有している。
実施例２は、芳香族ジアミンとしてトルエンジアミンを５体積％有し、芳香族テトラカルボン酸２無水物としてベンゾフェノンテトラカルボン酸２無水物を５体積％有している。
実施例３は、芳香族ジアミンとしてフェニレンジアミンを５体積％有し、芳香族テトラカルボン酸２無水物としてベンゾフェノンテトラカルボン酸２無水物を５体積％有している。
【００２１】
実施例４は、芳香族ジアミンとしてメチレンジアニリンを５体積％有し、芳香族テトラカルボン酸２無水物として無水ペロメリト酸を５体積％有している。
実施例１〜４に係る製造方法では、先ず、芳香族ジアミンと芳香族テトラカルボン酸２無水物とをＶ型ブレンダーにて１０分間混合して、モノマー混合物を得る（図１のステップＳ１）。
次いで、モノマー混合物と残りの原料とをアイリッヒミキサーを用いて５分間均一に混合して、原料混合物を得る（図１のステップＳ２）。
【００２２】
次に、原料混合物を成形用金型にて予備成形する。そして予備成形物を成形用金型にて、成形温度１６０℃、成形圧力４００ｋｇ／ｃｍ２にて１０分間、加圧加熱成形し、ブレーキパッド成形体を得る（図１のステップＳ３）。
そしてブレーキパッド成形体を炉に入れて、２５０℃で３時間硬化させ、ブレーキパッドの完成品を得る（図１のステップＳ４）。
一方、比較例に係るブレーキパッドの原料混合物は、表１に示すようにフェノール樹脂を１０体積％有している。比較例に係るブレーキパッドの製造方法は、先ず、フェノール樹脂を他の原料とともにアイリッヒミキサーを用いて５分間混合して原料混合物を得る。次に、原料混合物を実施例１〜４と同じ条件にて加圧加熱成形し、該成形体を熱処理にて硬化させる。
【００２３】
次に、実施例１〜４に係るブレーキパッドと比較例に係るブレーキパッドの特性を測定して、表２に測定結果をまとめた。
各特性は、以下のように測定した。
＜平均摩擦係数＞  ＪＡＳＯ Ｃ―４０６に従って摩擦係数を測定し、全スケジュールの平均値を計算した。
＜フェード時の摩擦係数＞  ＪＡＳＯ Ｃ―４０６に従って摩擦係数を測定し、フェード時における摩擦係数の最低値を測定した。
＜摩耗量１００℃＞  速度５０ｋｍ／ｈ、減速度０．１５Ｇ、１００℃にて２０００回制動した際のブレーキパッドの摩耗量を測定した。
＜摩耗量４００℃＞  速度５０ｋｍ／ｈ、減速度０．１５Ｇ、４００℃にて２０００回制動した際のブレーキパッドの摩耗量を測定した。
【００２４】
【表２】
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【００２５】
表２の測定結果から以下のことがわかった。
実施例１〜４と比較例は、平均摩擦係数と、１００℃での摩耗量とにおいて差が現れなかった。しかしフェード時の摩擦係数と、４００℃での摩耗量とにおいて差が現れた。
フェード時の摩擦係数は、比較例の場合、平均摩擦係数の約２５％まで減少していた。これに対して実施例１〜４の場合は、平均摩擦係数の約８０％にとどまっていた。したがって実施例１〜４では、フェード時における摩擦係数の低下を抑制することができ、高温時、高負荷時における制動特性が比較例よりも良好であることがわかった。
【００２６】
４００℃での摩耗量は、比較例の場合、１００℃での摩耗量の約４倍であった。これに対して実施例１〜４の場合は、約１．５倍にとどまっていた。したがって実施例１〜４では、高温下（４００℃）での摩耗量の増加を抑制することができ、激しいブレ―キングにおける高負荷時での摩耗量の増加を比較例よりも少なくすることができることがわかった。
以上より実施例１〜４は、比較例に比べて耐熱性、耐磨耗性に優れていることがわかった。なおこの性質は、ポリイミド樹脂を結合剤とするブレーキパッドと同程度でもある。
【００２７】
以上のようにして、ブレーキパッドが製造されている。
すなわち本発明では、結合剤としてポリイミドの前駆体のモノマーを選択している。
したがって結合剤は、ポリマーとしてではなくモノマーとして加熱加圧成形される。そのためポリイミドの前駆体のモノマーは、ポリマーよりも低い温度にて溶融し、溶融することによって重合反応が起こり、ポリイミドを得ることができる。そのためポリイミド樹脂を結合剤とするブレーキパッドと同程度の耐熱性・耐磨耗性を備えるブレーキパッドを得ることができる。
しかも加熱加圧成形における成形温度は、ポリマーであるポリイミドの融点よりも低い温度にすることができる。そのため耐熱性・耐磨耗性の高いブレーキパッドの成形体を容易に成形することができる。
【００２８】
またポリイミドの前駆体のモノマーとして、芳香族ジアミンと芳香族テトラカルボン酸２無水物とを選択している。したがって加圧加熱成形の際に芳香族ジアミンが溶融する。そして芳香族ジアミンが溶融することで、芳香族ジアミンと芳香族テトラカルボン酸２無水物との間にて重合反応が起こり、高分子化して所望のポリイミドを得ることができる。
【００２９】
また芳香族ジアミンと芳香族テトラカルボン酸２無水物は、他の成分と混合する前に予め混合され、その後に他の成分と混合されている。そのため芳香族ジアミンと芳香族テトラカルボン酸２無水物は、均一に混合されて、重合反応が起こりやすくなっている。
【００３０】
ところで従前のフェノール樹脂を結合剤とするブレーキパッドは、２００℃以下（例えば１６０℃程度）の温度にて加圧加熱成形されている。したがって芳香族ジアミンとして、融点が２００℃以下の芳香族ジアミンを選択し、成形温度を２００℃以下にすることによって、従前の製造設備を利用することができる。かくして既存設備を利用して、耐熱性・耐磨耗性に優れるブレーキパッドを成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】ブレーキパッドの製造工程図である。
【図１】
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