(57)【要約】【課題】製造直後の初期から高温で使用する場合において、適度な気孔構成を有するブレーキパッドを製造する。【解決手段】無機繊維、有機繊維、金属繊維から選択された繊維基材と摩擦調整剤と充填剤とバインダーレジンとを原料として熱成形してなるブレーキパッドの製造方法において、繊維基材、摩擦調整剤、充填剤およびバインダーレジンからなる原料に対して１６０℃以上２００℃未満で熱分解または昇華する物質を５重量％以上３０重量％以下の割合で混合した混合物を、熱成形した後、硬化する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機繊維、有機繊維、金属繊維から選択された繊維基材と摩擦調整剤と充填剤とバインダーレジンとを原料として熱成形してなるブレーキパッドの製造方法において、
前記繊維基材、前記摩擦調整剤、前記充填剤および前記バインダーレジンからなる原料に対して１６０℃以上２００℃未満で熱分解または昇華する物質が５重量％以上３０重量％以下の割合で混合された混合物を、熱成形した後硬化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２】
前記熱分解または昇華する物質として、アゾジカルボンアミド、アゾジフェノール、アセチル安息香酸、アゾナフタレン、アミノ安息香酸、アミノナフトールおよびジアミノフェノールの中から選択された物質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の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブレーキパッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来一般に、ブレーキパッドは、有機繊維、無機繊維や金属繊維から選択された繊維原料と、摩擦調整剤や充填剤等の粉末原料と、フェノール樹脂等のバインダーレジン粉末とからなる混合物を、熱成形により成形することで製造される。
【０００３】
このようにして製造されたブレーキパッドにおいては、摩擦により高温となったときに摩擦係数が低減しブレーキの効きが甘くなるという問題、すなわちフェード現象が生じるという問題がある。
【０００４】
これは、摩擦により高温となったブレーキパッド中の樹脂等が分解してガスが発生し、このガスが内部に閉じこめられるため、そのガス圧によってブレーキパッドの接触面積を減少させることに原因があるとされている。
【０００５】
したがって、このような制動能力の低下を防止するにはガスの逃げ道を確保しておく必要があり、そのための手段として、ブレーキパッド内部に気孔を形成する手法が採用されている。一般的にブレーキパッド内部の気孔率は１０〜２０％程度とされている。
【０００６】
従来では、このような気孔を形成するために、ブレーキパッドの熱成形時においてプレス圧や温度といった成形条件を調整することにより、成形体内部に気孔となる隙間を作るようにしている。しかし、成形条件を調整しても所望の気孔率や気孔のサイズ（気孔径）を制御することは容易ではない。
【０００７】
そのような問題に対して、従来では種々の手法が採用されている。一つには、ブレーキパッドの原料に、２００℃〜３５０℃で分解するような籾殻やでんぷんを添加して熱成形する手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、ブレーキパッドの原料にあらかじめ発泡したプラスチックを添加し、これを熱成形する手法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開昭６０−１５１４３５号公報
【０００９】
【特許文献２】
特開平１−２２１４３５号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した籾殻やでんぷんを添加して熱成形する手法では、パッドを使用したときの高温時では、これら添加物が分解して気孔が形成されるものの、添加物の分解温度が、製造工程における硬化温度（通常２００℃程度）よりも高いため、初期的には当該添加物がブレーキパッド中に残ってしまい、所望の気孔制御が困難である。
【００１１】
また、上述した発泡プラスチックを添加する手法では、ブレーキパッドの成形後に発泡プラスチックが残るので、高温使用時にこのプラスチックが溶けてしまうこと等により摩擦性能が悪化したり、強度が低下したりするという問題が生じる。
【００１２】
本発明は上記問題に鑑み、製造直後の初期から高温で使用する場合において、適度な気孔構成を有するブレーキパッドを製造できるようにすることを目的とする。
【００１３】
【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、無機繊維、有機繊維、金属繊維から選択された繊維基材と摩擦調整剤と充填剤とバインダーレジンとを原料として熱成形してなるブレーキパッドの製造方法において、繊維基材、摩擦調整剤、充填剤およびバインダーレジンからなる原料に対して１６０℃以上２００℃未満で熱分解または昇華する物質が５重量％以上３０重量％以下の割合で混合された混合物を、熱成形した後硬化することを特徴とする。
【００１４】
本発明は、本発明者の検討により実験的に見出されたものであり、従来のブレーキパッド原料に対して更に１６０℃以上２００℃未満で熱分解または昇華する物質を添加したものを原料とし、これを熱成形した後、硬化させるものである。以下、本欄において、熱分解または昇華する物質を単に熱分解物質ということとする。
【００１５】
通常のブレーキパッドにおける熱成形温度は１６０℃未満（通常１５０℃程度）であり、硬化温度は２００℃以上である。そのため、本発明においても、１６０℃未満で熱成形したときには熱分解物質が残った形で成形体が作製され、この成形体を２００℃以上で硬化したときには熱分解物質は分解または昇華して蒸発し、熱分解物質が蒸発した後の部分が気孔として形成される。
【００１６】
ここにおいて、硬化後に形成される気孔の径は、熱分解物質の粒径に相当するものが得られる。そのため、ブレーキパッドの原料に混合する熱分解物質の量や粒径を調整しておくことにより、製造直後において所望の径を持った気孔が得られる。
【００１７】
また、できあがったブレーキパッドにおいて熱分解物質は残らないため、使用時においては熱分解物質によってブレーキパッドの性能に悪影響を与えることはなくなる。
【００１８】
そして、本発明では、熱分解物質の添加量を混合物すなわち原料全体の５重量％以上３０重量％以下とすればよいことを実験的に確認している。つまり、熱分解物質の添加量が５重量％未満では十分な気孔率が確保できずにフェード現象が発生しやすく、３０重量％を超えると、製造時において熱分解物質が分解または昇華するときに成形体に亀裂が発生する等、ブレーキパッドの強度が不十分となる。
【００１９】
以上のように、本発明の製造方法によれば、製造直後の初期から高温で使用する場合において、適度な気孔構成を有するブレーキパッドを製造することができる。
【００２０】
ここで、熱分解物質としては、請求項２に記載の発明のように、アゾジカルボンアミド、アゾジフェノール、アセチル安息香酸、アゾナフタレン、アミノ安息香酸、アミノナフトールおよびジアミノフェノールの中から選択された物質を用いることができる。
【００２１】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００２２】
【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の製造方法を示す工程図である。本製造方法は、無機繊維、有機繊維、金属繊維から選択された繊維基材、摩擦調整剤、充填剤、およびバインダーレジンを基本原料とするブレーキパッドの製造方法に係るものである。
【００２３】
基本原料については通常のブレーキパッド素材を採用できる。例えば、繊維基材としては、アラミド繊維、銅ファイバーやスチール繊維、ガラス繊維やその他のセラミック繊維等が挙げられ、摩擦調整剤および充填剤としては、黒鉛、カシューダスト、水酸化カルシウム、アルミナ、マイカ、硫酸バリウム等が挙げられる。また、成形時の結合材となるバインダーレジンとしてはフェノール樹脂等が挙げられる。
【００２４】
さらに、本実施形態では、上記基本原料に対して１６０℃以上２００℃未満で熱分解または昇華する物質を混合した混合物を原料として用いる。以下、熱分解または昇華する物質を単に熱分解物質ということとする。この熱分解物質の混合割合は、当該混合物全体を１００重量％としたとき５重量％以上３０重量％以下の割合である。
【００２５】
このような熱分解物質としては、例えば、アゾジカルボンアミド（分解温度１８０℃）、アゾジフェノール（分解温度１９０℃）、アセチル安息香酸（昇華温度１９０℃）、アゾナフタレン（昇華温度１８５℃）、アミノ安息香酸（昇華温度１７５℃）、アミノナフトール（分解温度１７０℃）およびジアミノフェノール（分解温度１６５℃）等から選択された物質を用いることができる。
【００２６】
このような熱分解物質としては、ある粒径を有する粉末状のものが容易に入手可能である。熱分解物質の粒径としては、例えば、０．数μｍ〜数μｍ程度のものを採用することができる。また、上に例示した熱分解物質は、バインダーレジンとの分散性が良く、熱分解後の残渣もほとんど無く、摩擦性能に影響を及ぼさないものとして好ましいものである。
【００２７】
そして、本実施形態では、上記基本原料に対して熱分解物質を乾式混合すなわち溶媒を用いずに乾いた状態でミキサー等を用いて均一に混合する。こうして熱分解物質が均一に分散された混合物ができあがる。次に、この混合物を所定の量に秤量し、熱成形工程を行う。
【００２８】
熱成形工程では、秤量した混合物を加熱した金型に投入し、加圧して成形を行う。ここで、熱成形温度は１６０℃未満（通常１５０℃程度）であり、この段階では熱分解物質は分解・昇華することなく、成形体の内部に均一に分散した形で存在する。
【００２９】
もし、熱分解物質が熱成形時に分解または昇華してしまうと、そのとき形成された気孔が成形時に加わる圧力によってつぶれたり、成形体に亀裂を引き起こしてしまう。
【００３０】
続いて、硬化工程では、できあがった成形体をさらに加熱して硬化させる。ここで、硬化温度は２００℃以上であり、熱成形工程にてある程度硬化したバインダーレジンの硬化を完了させるようにする。この硬化工程では、熱分解物質は分解または昇華して蒸発し、熱分解物質が蒸発して無くなった後の部分が気孔として形成される。
【００３１】
そして、最後に、加工研磨工程では、ブレーキパッドとして機能させるべく成形体におけるディスクと当たる面を研磨し、平坦性を向上させる。こうして、ブレーキパッドができあがる。
【００３２】
ところで、本実施形態の製造方法では、繊維基材、摩擦調整剤、充填剤、バインダーレジンおよびからなる原料に対して１６０℃以上２００℃未満で熱分解または昇華する熱分解物質を５重量％以上３０重量％以下の割合で混合した混合物を、熱成形した後硬化することを特徴としている。
【００３３】
それによれば、熱成形温度が通常１５０℃程度であり、硬化温度は２００℃以上であるため、熱成形時には熱分解物質が残った形で成形体が作製され、この成形体を硬化したときには熱分解物質は分解または昇華して蒸発し、熱分解物質が蒸発した後の部分が気孔として形成される。
【００３４】
ここにおいて、硬化後に形成される気孔の径は、熱分解物質の粒径に相当するものが得られる。そのため、ブレーキパッドの原料に混合する熱分解物質の量や粒径を調整しておくことにより、製造直後において所望の径を持った気孔が得られる。
【００３５】
また、できあがったブレーキパッドにおいて熱分解物質は残らないため、使用時においては熱分解物質によってブレーキパッドの性能に悪影響を与えることはなくなる。
【００３６】
また、本実施形態の製造方法では、熱分解物質の添加量を混合物全体の５重量％以上３０重量％以下とすることが必要である。
【００３７】
これは、熱分解物質の添加量が５重量％未満では、形成される気孔が少なすぎて十分な気孔率が確保できずにフェード現象が発生しやすいこと、一方、３０重量％を超えると、製造時において熱分解物質が分解または昇華するときにそのガス圧で成形体に亀裂が発生する等、ブレーキパッドの強度が不十分となるためである。
【００３８】
次に、本実施形態について以下の各実施例および各比較例を参照し、熱分解物質の添加量を混合物全体の５重量％以上３０重量％以下とした根拠等について、より詳細に述べる。
【００３９】
図２は、ブレーキパッドにおいて原料中の熱分解物質の量や種類を変えた種々の例を示す図表である。なお、図２では、本実施形態に係る例としての実施例１〜４と、比較例１〜３とを示してある。
【００４０】
各例における原料は、繊維基材の成分としてアラミド繊維、銅ファイバー、ガラス繊維を用い、摩擦調整剤および充填剤の成分として黒鉛、カシューダスト、水酸化カルシウム、アルミナ、マイカ、硫酸バリウムを用い、バインダーレジンの成分としてフェノール樹脂を用いている。
【００４１】
そして、熱分解物質としては、アゾジカルボンアミド（実施例１、４、比較例１、２）、アゾジフェノール（実施例２、比較例３）、アゾナフタレン（実施例３）を用いた。これら熱分解物質の粒径は０．５μｍ〜２μｍ程度のものである。
【００４２】
これら各成分の配合（分量）については、図２中、重量％の単位にて示してあり、各例において、繊維基材、摩擦調整剤、充填剤、バインダーレジンおよび熱分解物質までの合計すなわち原料全体の重量合計が１００％となっている。
【００４３】
各例について、ブレーキパッドは次のように作製した。まず、各例ともに、図２に示す配合比にて各成分を、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原料混合物を得た。
【００４４】
熱成形は、各例ともに、１６０℃に加熱された金型中に原料混合物を投入して１０分間、２００ｋｇ／ｃｍ２で加圧した。その後、この成形体を２３０℃で３時間加熱して硬化し、続いて研磨加工を行い、各例におけるブレーキパッドを作製した。
【００４５】
図３は、上記図２に示す各例のブレーキパッドについて、気孔率（単位％）、フェード時の摩擦係数、せん断強度（ｋＮ）、成形後の外観を調べた結果を示す図表である。
【００４６】
気孔率は一般に用いられるもので、ブレーキパッドの容積中に占める気孔総容積の割合である。また、フェード時の摩擦係数は、ＪＡＳＯ　Ｃ４０６に準拠してダイナモメータを用いた測定により求めたものである。また、せん断強度はブレーキパッドにおいてディスクと摺動したときのせん断強度である。
【００４７】
これら図２、図３から次のようなことが言える。まず、各例とも気孔率は、原料に含有された熱分解物質の量と対応する割合で形成されており、さらに、気孔の径も熱分解物質の粒径に対応したものとなっていることが確認されている。このことから、各例において熱分解物質の除去部分が気孔として形成されていることがわかった。
【００４８】
そして、熱分解物質の添加量が５重量％未満のとき（比較例１、比較例３）は、強度的には問題ないがフェード時の摩擦係数が低くフェード現象が問題となり、一方、熱分解物質の添加量が３０重量％を超えるとき（比較例２）には、成形後に大きな亀裂が発生し、せん断強度も大きく低下してしまうことが確認された。
【００４９】
それに対して、熱分解物質の添加量を５重量％以上３０重量％以下としたとき（実施例１〜４）には、そのような問題は回避されることが確認された。なお、５重量％〜３０重量％の範囲において熱分解物質が少ない場合は、上記摩擦係数が低くなり、熱分解物質が多い場合は強度的に低下が見られるが、これらの度合は実用レベルにて問題ない範囲である。
【００５０】
また、図２、図３から、熱分解物質としてアゾジカルボンアミド以外のアゾジフェノールやアゾナフタレンを用いても、同様の効果が得られることを確認できている。よって、１６０℃以上２００℃未満で熱分解または昇華する物質であれば、熱分解物質としての効果を発揮できると言える。
【００５１】
以上述べてきたように、本実施形態によれば、製造直後の初期から高温で使用する場合において、適度な気孔構成を有するブレーキパッドを製造可能な製造方法を提供することができる。
【００５２】
（他の実施形態）
なお、上記実施形態では乾式混合にて原料としての混合物を作製したが、水や溶剤にバインダーレジン粉末を溶解してバインダーレジン溶液を作製しこの溶液にバインダーレジン以外の原料を入れて混合する方法、すなわち湿式混合を採用しても良い。
【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製造方法を示す工程図である。
【図２】ブレーキパッドにおいて原料中の熱分解物質の量や種類を変えた種々の例を示す図表である。
【図３】上記図２に示す各例のブレーキパッドについて、気孔率、フェード時の摩擦係数、せん断強度、成形後の外観を調べた結果を示す図表である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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