(57)【要約】【課題】繊維成分と結合材成分と充填材成分とが混合された原料を、成型、熱処理してなるブレーキパッドを製造するにあたって、製造工程中の粉塵の発生を安価に抑制する。【解決手段】ブレーキパッドは、無機繊維、有機繊維、金属繊維から選択された繊維成分とフェノール樹脂等の結合材成分と黒鉛粉末やアルミナ粉末等の充填材成分と未硬化のゴム粒子４０とが混合された原料を、成型、熱処理してなる。各成分を混合して原料を作製する際に、密着性を有する未硬化のゴム粒子４０に原料中の微粉体５０が付着するため、製造工程中における粉塵の発生が抑制される。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維成分と結合材成分と充填材成分とを含んでなる摩擦材用組成物において、未硬化のゴム粒子（４０）が含まれていることを特徴とする摩擦材用組成物。
【請求項２】
繊維成分と結合材成分と充填材成分とが混合されてなる原料を、成型した後、熱処理してなる摩擦材（１０）の製造方法において、
前記原料として未硬化のゴム粒子（４０）が含まれているものを用いることを特徴とする摩擦材の製造方法。
【請求項３】
繊維成分と結合材成分と充填材成分と未硬化のゴム粒子（４０）とが混合された原料を、成型、熱処理してなることを特徴とする摩擦材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のブレーキパッドやブレーキライニングなどに使用される摩擦材およびその製造方法ならびに摩擦材用組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種の摩擦材は、繊維成分と結合材成分と充填材成分とを含んでなる摩擦材用組成物を原料として、この摩擦材用組成物を、成型した後、熱処理して硬化させることにより成形されたものである。
【０００３】
ここで、繊維成分としては、無機繊維、有機繊維、金属繊維から選択された繊維基材が用いられ、結合材成分としては、フェノール樹脂等のバインダーレジン等が用いられ、充填材成分としては、黒鉛粉末や無機粉末、金属粉末等の摩擦調整剤や潤滑剤が用いられる。
【０００４】
しかしながら、このような摩擦材を製造するにあたっては、原料に粉末成分が含有されているため、原料を混合した後に混合機から混合材すなわち摩擦材用組成物を取り出す際、あるいは成型前の秤量や素押成型（予備成型）の際に粉塵が発生し、作業環境が悪化するという問題があった。
【０００５】
このような問題に対して、従来では、混合して作製される原料すなわち摩擦材用組成物に対して、カシューポリマーとフルフラールの混合液を含有させることにより、上記した粉塵の発生を抑制するようにしたものが提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
また、混合して作製される原料として、結合材成分の主成分がフェノールアラルキル樹脂であるものを用い、原料の混合工程において、原料を混合した後に水または水性液体を加えて混練することで、上記した粉塵の発生を抑制するようにしたものが提案されている（特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−２８４９９１号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平９−１９４６０２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に記載されているカシューポリマーを用いる手法では、カシューポリマーが作業者の肌へ付着したり、その蒸気を作業者が吸引したりするなど、作業環境上好ましくない状態が発生する恐れがある。そして、そのための防塵設備等を用意する必要があった。
【００１０】
また、本発明者の検討によれば、このカシューポリマーを用いる手法では、混合時の摩擦熱でカシューポリマーの一部が混合機の内壁に硬化して付着するため、メンテナンス工数が発生することもわかった。このように、カシューポリマーを用いる手法では、防塵設備の設置やメンテナンス工数の発生等により、製造コストの増大が懸念される。
【００１１】
また、上記特許文献２に記載されている水または水性液体を用いる手法では、原料に水または水性液体が含有されるため、この原料を成型、熱処理する際に、これらの液体が蒸発して内部欠陥が生じた場合には、できあがった摩擦材の内部にクラックが発生する原因となってしまう。
【００１２】
さらには、このような液体の蒸発による内部クラックの発生を防止しようとする場合には、上記した水または水性液体を霧吹きの形で原料に添加するか、あるいは、これら液体が添加された原料を成型する前に当該原料を予備乾燥するなどの処理が必要となり、手間がかかってしまう。そのため、本手法においても、製造コストの増大を招く恐れがある。
【００１３】
そこで本発明は上記問題に鑑み、繊維成分と結合材成分と充填材成分とが混合された原料を、成型、熱処理してなる摩擦材を製造するにあたって、製造工程中の粉塵の発生を安価に抑制することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明者は、従来の一般的な摩擦材において、ゴム粒子が弾性体として機能することから、このゴム粒子が摩擦材における鳴き防止のために含有されていることに着目した。
【００１５】
従来では、ゴム粒子は硬化した粉末状態で原料に混合されていたが、このゴム粒子を未硬化状態のまま原料に混合すれば、密着性を有する未硬化のゴム粒子に原料の粉末成分が付着するため、粉塵の発生を抑制できるのではないかと考えた。本発明は、この考えに基づいて実験検討した結果、見出されたものである。
【００１６】
すなわち、請求項１に記載の発明では、繊維成分と結合材成分と充填材成分とを含んでなる摩擦材用組成物において、未硬化のゴム粒子（４０）が含まれていることを特徴とする摩擦材用組成物が提供される。
【００１７】
本発明の摩擦材用組成物によれば、未硬化のゴム粒子（４０）が含まれているため、摩擦材用組成物を混合して作製する際に、原料の粉末成分（５０）が、密着性を有する未硬化のゴム粒子に付着する。そして、本発明の摩擦材用組成物は、このように粉末成分（５０）がゴム粒子（４０）に付着した状態のものとしてできあがる。
【００１８】
そして、本発明の摩擦材用組成物を原料として用い、成型、熱処理を行って摩擦材（１０）を製造するようにすれば、原料を混合した後に混合機から混合材を取り出す際あるいは成形前の秤量や素押成型（予備成型）の際に粉塵が発生することは極力抑制される。
【００１９】
また、本発明では、従来用いていた硬化状態のゴム粒子を未硬化の状態に変えて原料に含有させたものであり、従来の製造工程に対して設備や工程の変更あるいは追加も必要ないため、製造コストの増大はほとんどない。
【００２０】
以上のように、本発明の摩擦材用組成物を用いれば、繊維成分と結合材成分と充填材成分とが混合された原料を、成型、熱処理してなる摩擦材を製造するにあたって、製造工程中の粉塵の発生を安価に抑制することができる。
【００２１】
請求項２に記載の発明では、繊維成分と結合材成分と充填材成分とが混合されてなる原料を、成型した後、熱処理してなる摩擦材（１０）の製造方法において、前記原料として未硬化のゴム粒子（４０）が含まれているものを用いることを特徴とする摩擦材の製造方法が提供される。
【００２２】
本発明の製造方法によれば、原料に未硬化のゴム粒子（４０）が含まれているため、原料を混合して作製する際に、原料の粉末成分（５０）が、密着性を有する未硬化のゴム粒子（４０）に付着する。そして、この原料を用いて、成型、熱処理を行って摩擦材を製造することができる。
【００２３】
このように、本発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の理由から、繊維成分と結合材成分と充填材成分とが混合された原料を、成型、熱処理してなる摩擦材を製造するにあたって、製造工程中の粉塵の発生を安価に抑制することができる。
【００２４】
請求項３に記載の発明では、繊維成分と結合材成分と充填材成分と未硬化のゴム粒子（４０）とが混合された原料を、成型、熱処理してなることを特徴とする摩擦材が提供される。
【００２５】
本発明によっても、未硬化のゴム粒子（４０）を用いることによって、請求項１に記載の発明と同様の理由から、繊維成分と結合材成分と充填材成分とが混合された原料を、成型、熱処理してなる摩擦材（１０）を製造するにあたって、製造工程中の粉塵の発生を安価に抑制することができる。
【００２６】
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。
【００２７】
【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。本発明の摩擦材は、ブレーキパッドやブレーキライニング等種々の摩擦材として適用可能である。限定するものではないが、本実施形態では、本発明の摩擦材をブレーキパッドに適用したものとして説明する。
【００２８】
図１は、本実施形態に係るブレーキパッド１０の概略構成図であり、当該ブレーキパッド１０と回転するロータ２０との位置関係を模式的に示している。図１において、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ概略断面図である。
【００２９】
図１（ａ）中の矢印Ｙ１に示すように、ロータ２０が回転している際に、ブレーキパッド１０は、ロータ２０に対して図１（ｂ）中の矢印Ｙ２方向すなわち圧縮方向へ押しつけられる。この状態でロータ２０が摺動し、それによってブレーキ作用が発現される。
【００３０】
この摩擦材としてのブレーキパッド１０は、繊維成分と結合材成分と充填材成分と未硬化のゴム粒子とが混合された摩擦材用組成物を原料として用い、この原料を成型、熱処理して製造されたものである。なお、できあがったブレーキパッド１０においては、原料中のゴム粒子は硬化した状態にて含有されたものとなっている。
【００３１】
ここで、繊維成分としては、無機繊維、有機繊維、金属繊維から選択された繊維基材が用いられる。具体的な無機繊維としては、ガラス繊維、ロックウール、セラミック繊維等が挙げられ、有機繊維としては、アラミド繊維等が挙げられ、金属繊維としては、ステンレス繊維、銅繊維、アルミニウム繊維、青銅繊維等が挙げられる。
【００３２】
結合材成分としては、フェノール樹脂や尿素樹脂等のバインダーレジン等が用いられる。また、充填材成分としては、黒鉛粉末やコークス粉末等の無機潤滑剤、アルミナ粉末や硫酸バリウム粉末等の無機充填剤、青銅粉末やガラスビーズ等の摩擦調整剤などが用いられる。
【００３３】
また、原料である摩擦材組成物に含有される未硬化のゴム粒子としては、シリコンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、フッ素系ゴム等が用いられる。この未硬化のゴム粒子の粒径は限定するものではないが、例えば数ｍｍ程度のものを採用することができる。
【００３４】
ここで、未硬化のゴム粒子とは、硬化していない、すなわち架橋や重合が完了していないもので、粘着性を有するものである。このような未硬化のゴム粒子は、粘土状のゴムを粉砕して粒子とすることにより作製することができる。この未硬化のゴム粒子は、原料中に例えば数体積％〜十数体積％程度含有させることができる。
【００３５】
そして、この未硬化のゴム粒子を含有する摩擦材用組成物を原料として用い、図２に示すような製造工程を経て摩擦材としてのブレーキパッド１０が製造される。
【００３６】
まず、繊維成分、結合材成分、充填材成分および未硬化のゴム粒子を所定の組成割合で計量し（計量工程）、計量された各成分を混合機に投入して乾式混合する（混合工程）。
【００３７】
ここまでの工程により、繊維成分と結合材成分と充填材成分と未硬化のゴム粒子とが混合されてなる原料、すなわち、繊維成分と結合材成分と充填材成分と未硬化のゴム粒子とを含んでなる摩擦材用組成物が作製される。
【００３８】
次に、この摩擦材用組成物を混合機から取り出し、秤量して所定量取り分け（秤量工程）、続いて、取り分けられた所定量の摩擦材用組成物を金型に投入して熱成形を行う。ここで、上記取り分けられた摩擦材用組成物をブロック体とするために、本成型を行う前に、別の型を用いて予備成型すなわち素押成型を行うこともある。
【００３９】
そして、本成型工程では、例えば１６０℃程度に加熱された金型中に、上記取り分けられた摩擦材用組成物または素押成型に供された摩擦材用組成物を投入して加圧し、成形体を作製する。その後、作製された成形体を例えば２００℃以上で熱処理して硬化させる（熱処理工程）。こうして、摩擦材としてのブレーキパッド１０ができあがる。
【００４０】
ここで、図３（ａ）は従来の硬化状態のゴム粒子３０を用いた摩擦材用組成物の混合状態を模式的に示す図であり、図３（ｂ）は本実施形態の未硬化のゴム粒子４０を用いた摩擦材用組成物の混合状態を模式的に示す図である。つまり、これら図３は、上記混合工程の後の摩擦材用組成物の混合状態を示すもので、顕微鏡観察等により確認したものである。
【００４１】
図３（ａ）に示す従来のものでは、各成分を混合して摩擦材用組成物を作製する際に、硬化状態のゴム粒子３０が他の各成分と混合されるため、硬化状態のゴム粒子３０と微粉体５０とは分かれた状態で混合している。ここで、微粉体５０は、摩擦材用組成物（原料）の各成分のうちの充填材や樹脂（結合材）等の粉末成分のことである。
【００４２】
それに対して、図３（ｂ）に示す本実施形態の原料すなわち摩擦材用組成物によれば、未硬化のゴム粒子４０が含まれているため、各成分を混合して摩擦材用組成物を作製する際に、上記微粉体５０が、密着性を有する未硬化のゴム粒子４０に付着する。
【００４３】
本実施形態の摩擦材用組成物は、各成分の混合によってこのように微粉体５０がゴム粒子４０に付着した状態のものとしてできあがる。実際に、本摩擦材用組成物では、微粉体５０が付着した未硬化のゴム粒子４０が当該組成物中に均一に混合していることを確認している。
【００４４】
そして、本実施形態では、この摩擦材用組成物を原料として用い、成型、熱処理を行って、摩擦材としてのブレーキパッド１０を製造している。そのため、原料を混合した後に混合機から混合材を取り出す際あるいは成形前の秤量や素押成型の際に、上記微粉体５０が飛び散ることすなわち粉塵が発生することは極力抑制される。
【００４５】
なお、本実施形態の摩擦材用組成物（原料）において含有されている未硬化のゴム粒子４０は、上記した本成型や熱処理といった後工程での各加熱により、硬化され、できあがったブレーキパッド１０においては、硬化したゴム粒子となっている。
【００４６】
上述したように、摩擦材においてゴム粒子は弾性体として機能することから、摩擦材における鳴き防止のために含有されている。本実施形態においても、摩擦材用組成物（原料）では未硬化であったゴム粒子４０も、ブレーキパッド１０においては完全に硬化しており、従来と同様の鳴き防止の実現に寄与するものとなっている。
【００４７】
また、本実施形態は、従来の摩擦材用組成物（原料）に用いていた硬化状態のゴム粒子を未硬化の状態に変えたものであり、上記した従来の手法のようにカシューポリマーや水または水性液体を用いることはない。そのため、これら従来の手法に付随する問題もなくなる。
【００４８】
つまり、上記従来手法では、カシューポリマー用の粉塵設備として吸引ダクトを設けたり、カシューポリマー−フルフラール混合液や水または水性液体といった液体の滴下設備を追加したり、混合材の乾燥工程を追加したりすることが必要であった。
【００４９】
しかし、本実施形態では、従来の製造工程に対して設備や工程の変更あるいは追加の必要がない。そのため、本実施形態によれば、製造コストの増大はほとんどない。
【００５０】
以上のように、本実施形態によれば、繊維成分と結合材成分と充填材成分とが混合された原料を、成型、熱処理してなる摩擦材を製造するにあたって、製造工程中の粉塵の発生を安価に抑制することのできる摩擦材、そのような摩擦材の製造方法、ならびに摩擦材用組成物が提供される。
【００５１】
【実施例】
次に、本発明について以下の実施例および比較例を参照し、より詳細に述べるが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００５２】
図４は、上記ブレーキパッド１０において原料中の各成分の量や種類を変えた種々の例を示す図表であり、同図には、実施例１〜３と従来品としての比較例とを示してある。
【００５３】
各例における原料は、繊維基材の成分として有機繊維としてのアラミド繊維、金属繊維（ここではステンレス繊維）を用い、摩擦調整剤として青銅粉末およびガラスビーズを用い、無機潤滑剤として黒鉛およびコークスを用い、無機充填剤としてアルミナおよび硫酸バリウムを用いている。また、結合材としてはフェノール樹脂を用いている。
【００５４】
また、比較例で使用しているラバーダストは、別工程で完全に硬化させたラバーから粉砕工程を経て作製されたものである。つまり、比較例は、従来の硬化状態のゴム粒子を含有した原料を用いてブレーキパッドを作製した例である。
【００５５】
実施例１〜３で使用している未硬化ラバー粒子は、上記した本発明の未硬化のゴム粒子であり、ここでは、粘土状のシリコンゴムを粉砕して２〜３ｍｍ程度の粒径を持つ粒子としたものである。
【００５６】
また、これら各例における各成分の配合（分量）については、図４中、体積％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、無機潤滑剤、無機充填剤、および結合材剤までの合計すなわち原料全体の合計が１００体積％となっている。
【００５７】
各例について、ブレーキパッドは上記図２に示す工程に準じて作製した。まず、各例ともに、図４に示す配合比にて各成分を乾式で均一に混合し、原料である摩擦材用組成物を得た。次に、例えば１６０℃に加熱された金型中に摩擦材用組成物を投入して加圧することで成形体を得た。その後、成形体を２１０℃で熱処理して硬化させ、ブレーキパッドを得た。
【００５８】
こうして得られた各例のブレーキパッドは、互いに同程度の性能を発揮するものであった。実施例１〜３のブレーキパッドについては、上述したように、未硬化のゴム粒子はブレーキパッドの熱成形時に同時に硬化するため、比較例のように、最初から硬化したゴム粒子を混入させたものと同様の性能を発揮することができる。
【００５９】
また、これら各例において、混合工程後すなわち作製された摩擦材用組成物について、混合後の粉塵が発生するかどうか調べた。つまり、この粉塵発生のチェックは、混合機から混合材を取り出す際や、上記秤量工程あるいは素押成型工程の際に粉塵が発生するかどうか調べたものである。
【００６０】
その結果、比較例では粉塵の発生が見られたのに対し、未硬化のゴム粒子を用いた実施例１〜３においては粉塵の発生はなかった。このように。上記実施例によれば、摩擦材を製造するにあたって、製造工程中の粉塵の発生を安価に抑制することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】ブレーキパッドと回転するロータとの位置関係を模式的に示す図である。
【図２】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３】（ａ）は従来の硬化状態のゴム粒子を用いた摩擦材用組成物の混合状態を模式的に示す図であり、（ｂ）は上記実施形態の未硬化のゴム粒子を用いた摩擦材用組成物の混合状態を模式的に示す図である。
【図４】ブレーキパッドにおいて原料中の各成分の量や種類を変えた種々の例を示す図表である。
【符号の説明】
１０…摩擦材としてのブレーキパッド、４０…未硬化のゴム粒子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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