(57)【要約】【課題】有機溶剤を使用せず、環境にやさしい、接着品質の安定した、従来の方法と同等以上の防錆力も有する金属材料製ベース部材へのライニングの接着方法を提供する。【解決手段】金属材料製ベース部材にライニングが接着されてなるブレーキ部材において、金属材料製ベース部材は表面に化成皮膜が施され、さらにその上にセラミックス前駆体溶液に浸漬し形成されたセラミックスコーティング層を有し、ライニングが加熱加圧により接着されてなることを特徴とするブレーキ部材。金属材料製ベース部材の表面を脱脂、洗浄、酸洗、化成皮膜を生成する工程と、化成皮膜を生成した金属材料製ベース部材をセラミックス前駆体溶液に浸漬してセラミックスコーティングする工程と、乾燥後ライニングを前記金属材料製ベース部材に圧着させて加熱加圧して接着する工程とを含む金属材料製ベース部材へのライニングの接着方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料製ベース部材にライニングが接着されてなるブレーキ部材において、金属材料製ベース部材は表面に化成皮膜が施され、さらにその上にセラミックス前駆体溶液に浸漬し形成されたセラミックスコーティング層を有し、ライニングが加熱加圧により接着されてなることを特徴とするブレーキ部材。
【請求項２】
ライニングを金属材料製ベース部材に接着させる接着方法において、金属材料製ベース部材の表面を脱脂、洗浄、酸洗、化成皮膜を生成する工程と、化成皮膜を生成した金属材料製ベース部材をセラミックス前駆体溶液に浸漬してセラミックスコーティングする工程と、乾燥後ライニングを前記金属材料製ベース部材に圧着させて加熱加圧して接着する工程とを含むことを特徴とする金属材料製ベース部材へのライニングの接着方法。
【請求項３】
前記セラミックス前駆体溶液に浸漬してセラミックスコーティングする工程が、化成皮膜を生成した金属材料製ベース部材を、シラン系、チタン系、アルミニウム系の金属アルコキシドあるいはシラン系、チタン系のカップリング剤、水溶性又は水中でエマルジョン化する熱可塑性樹脂を含有するセラミックス前駆体溶液に浸漬してセラミックスコーティングする工程を含むことを特徴とする請求項２記載の金属材料製ベース部材へのライニングの接着方法。
【請求項４】
前記接着工程において、前記セラミックスコーティング工程でセラミックスコーティングをした金属材料製ベース部材をプライマー層を設けることなくライニングに接着することを特徴とする請求項２記載の金属材料製ベース部材へのライニングの接着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接着工程において有機溶剤を使用しないことにより、有機性ガスが発生・揮散しない、環境にやさしい、接着品質の安定した金属材料製ベース部材とライニングの接着方法及びそれにより得られるブレーキ部材に係り、更に詳細には、化成皮膜＋プライマー処理と同等以上の防錆力も有する、金属材料製ベース部材とライニングとの接着強度の安定した、有機溶剤による環境汚染を生じない金属材料製ベース部材とライニングの接着方法及びそれにより得られるブレーキ部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の金属材料製ベース部材をライニングに接着させる接着方法においては、金属材料製ベース部材の表面処理は洗浄、酸洗、化成工程にて脱脂、錆取り、化成皮膜生成後、プライマー処理によって樹脂薄膜を施し、金属材料製ベース部材全体の防錆及びライニングとの接着性向上を図っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、プライマー処理は、金属材料製ベース部材を有機溶剤に樹脂を溶解した液への浸漬処理であり、有機溶剤はＭＥＫ（メチルエチルケトン）、メタノール、トルエンといった揮発性の高い溶剤が使用され、処理槽からの蒸発量も多い。
【０００４】
また、金属材料製ベース部材は、専用のハンガーに引掛けられて処理することが通常であり、プライマー処理のとき、金属材料製ベース部材と同時にハンガーにもプライマーが付着するため、常時あるいは定期的に有機溶剤で除去することが行われており、ここでも多量の揮発性溶剤が使われている。
今後、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）規制が厳しくなる中で、金属材料製ベース部材表面処理工程に於ける有機溶剤の使用の削減ないし廃止は大きな課題である。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、金属材料製ベース部材の表面処理工程及び金属材料製ベース部材とライニングとの接着工程において、有機溶剤を使用しないことにより、揮発した有機ガスによる環境汚染の生じない、環境にやさしい、接着品質の安定した、しかも従来の方法と同等以上の防錆力も有する金属材料製ベース部材の表面処理及び接着方法を提供することを課題とする。
本発明は、従来、車両用ブレーキ装置等に組み込まれるブレーキパッドやブレーキシューなどのブレーキ部材に適用されるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者等は、上記の目的を達成するために鋭意研究を行い、金属材料製ベース部材への表面処理として化成皮膜生成後、セラミックスコーティングを行えば、プライマー処理による樹脂皮膜生成を行わなくても、従来のプライマー処理を行った場合と同等以上の防錆力と接着強度を有する金属材料製ベース部材とライニングの接着物が得られることを見出し、この知見に基づいて本発明を達成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明は、下記の手段により上記の課題を解決した。
（１）金属材料製ベース部材にライニングが接着されてなるブレーキ部材において、金属材料製ベース部材は表面に化成皮膜が施され、さらにその上にセラミックス前駆体溶液に浸漬し形成されたセラミックスコーティング層を有し、ライニングが加熱加圧により接着されてなることを特徴とするブレーキ部材。
（２）ライニングを金属材料製ベース部材に接着させる接着方法において、金属材料製ベース部材の表面を脱脂、洗浄、酸洗、化成皮膜を生成する工程と、化成皮膜を生成した金属材料製ベース部材をセラミックス前駆体溶液に浸漬してセラミックスコーティングする工程と、乾燥後ライニングを前記金属材料製ベース部材に圧着させて加熱加圧して接着する工程とを含むことを特徴とする金属材料製ベース部材へのライニングの接着方法。
（３）前記セラミックス前駆体溶液に浸漬してセラミックスコーティングする工程が、化成皮膜を生成した金属材料製ベース部材を、シラン系、チタン系、アルミニウム系の金属アルコキシドあるいはシラン系、チタン系のカップリング剤、水溶性又は水中でエマルジョン化する熱可塑性樹脂を含有するセラミックス前駆体溶液に浸漬してセラミックスコーティングする工程を含むことを特徴とする前記（２）記載の金属材料製ベース部材へのライニングの接着方法。
（４）前記接着工程において、前記セラミックスコーティング工程でセラミックスコーティングをした金属材料製ベース部材をプライマー層を設けることなくライニングに接着することを特徴とする前記（２）記載の金属材料製ベース部材へのライニングの接着方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、脱脂工程から接着工程に至る前工程を水溶性処理のみで、有機溶剤を一切使用せずに、化成皮膜＋プライマー処理と同等以上の防錆力を付与できる。また、プライマー処理が不要となるため、ハンガーへの有機物の付着もなく、溶剤を使用したハンガー洗浄が廃止できる。
さらに、セラミックスコーティング工程において、シラン系、チタン系、アルミニウム系の金属アルコキシドあるいはシラン系、チタン系のカップリング剤、水溶性又は水中でエマルジョン化する熱可塑性樹脂を含有するセラミックス前駆体溶液に浸漬してセラミックスコーティングする工程を採用するときには、ライニングを金属材料製ベース部材に接着した際の強度が大きくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
以下の実施の形態は、車両のブレーキに使用するブレーキ部材の製造に応用したものであって、車両としては四輪の自動車の外に、二輪車も包含するものである。これらのブレーキにはブレーキ部材が具備されており、ブレーキ部材は金属材料製ベース部材とライニングから構成されている。自動四輪車や自動二輪車等において用いられるブレーキの１種であるドラムブレーキでは、そのブレーキ部材はブレーキシューで、シュー本体とライニングとで構成されている。また、別の１種であるディスクブレーキでは、そのブレーキ部材はブレーキパッドであって、プレッシャプレートとライニングとで構成されている。
本発明においては、ドラムブレーキに使用されるブレーキシューのみならず、ディスクブレーキ装置等に組み込まれたブレーキパッドなどの各種のブレーキ部材に適用することができる。以下の実施態様では、ブレーキシューに適用した場合で説明するが、ここで例示するブレーキ部材に限らず、他のブレーキ部材にも適用することができる。
【００１０】
シュー本体の化成処理によって金属板の表面にリン酸塩皮膜を形成する。このリン酸塩皮膜を形成することで表面エネルギーが増大し、接着面積も増大する。
リン酸塩皮膜としては、リン酸鉄皮膜、リン酸マンガン皮膜、リン酸亜鉛皮膜が例示できる。
【００１１】
リン酸塩皮膜の生成後、予め調製したセラミックス前駆体溶液にシュー本体を浸漬し、一定速度で引き上げ、乾燥工程を経てセラミックコーティングを行った。
本発明のセラミックス前駆体として好適に使用できるものは、有機金属セラミック前駆体である。有機金属のセラミック前駆体は、セラミック加工の分野で公知の物である。これらの材料は、溶媒可溶性の固体、溶融性の固体、又は硬化性の液体のいずれかの形態であり得る。また、上記の前駆体はモノマー、オリゴマー、又はポリマーのいずれかを挙げることができる。
【００１２】
本発明の実施に好適な有機金属セラミック前駆体バインダーは、モノマー、オリゴマー、及びポリマーを含む。用語「有機金属」は、金属−炭素結合を含む組成物を意味する。適切な金属には、ＩＵＰＡＣ周期律表の１〜１５族の元素から選択された金属とメタロイドからなる群より選択された主族と遷移金属の両者を含む。好ましい金属とメタロイドはチタン、ジルコニウム、ケイ素、アルミニウムであり、ケイ素が特に好ましい。
【００１３】
モノマーのセラミック前駆体も本発明の実施に必要な要求を満足することができるが、重合して充分なセラミック収率（例、２０重量％より高い）の高いポリマーを生成するモノマーは、適度の乾燥温度での揮発性が問題となるような低い分子量を有することが多い。この１つの例はビニルトリメチルシランであり、沸点は僅か５５℃である。加熱乾燥手段によりセラミックコーティングを生成させるこのモノマーの硬化は、このモノマーの沸点より高い温度を必要とする。したがって、本発明におけるプロセスには適さない。一般にモノマーはコーティング生成プロセスで使用するには揮発性であり過ぎるため、本発明の好ましい液体セラミック前駆体はオリゴマー又はポリマーである。
【００１４】
本発明の実施に適切な有機金属セラミックス前駆体は、好ましくはアルケニル、アルキニル、エポキシ、アクリレート、又はメタクリレート基のような有機不飽和基を含む。このような基は、熱、紫外線の形態のエネルギー、又はレーザーエネルギーが供給され、有機不飽和基のフリーラジカル又はイオンの架橋メカニズムを促進したとき、硬化を促進することができる。このような架橋反応は迅速な硬化を促進し、熱分解後の高いセラミック収率を有する硬化コーティングを生成する。このような前駆体の具体的な例としては、ポリ（アクリロキシプロピルメチル）シロキサン、グリシドキシプロピルメチルジメチルシロキサンコポリマー、ポリビニルメチルシロキサン、ポリ（メチルビニル）シラザン、１，２，５−トリメチル−１，３，５−トリビニルトリシラザン、１，３，５，７−テトラメチル−１，３，５，７−テトラビニルテトラシラザン、１，３，５−テトラビニルテトラメチルシクロテトラシロキサン、トリス（ビニルジメチルシロキサン）メチルシラン、トリビニルメチルシラン及びテトラエトキシシランが挙げられる。
【００１５】
浸漬は、シュー本体をハンガーにかけ、セラミック前駆体溶液槽中に入れ、シュー本体を前駆体溶液中に浸漬することにより行う。１分間浸漬後、一定速度、例えば、８００ｍｍ／ｍｉｎで引き上げ、乾燥及び１００℃で１０分間加熱してコーティング皮膜を形成する。
なお、浸漬は、必要により複数回繰り返してもよい。浸漬を複数回行う場合は、組成や濃度の異なる複数の溶液を用いて浸漬を繰り返し、最終的にコーティングを所望の組成及び厚さに調整することもできる。この浸漬の際に、ハンガーにセラミック前駆体溶液が付着することがあるが、付着厚みが数十〜数百ｎｍの薄膜で、次の回の処理に使用した時に前処理（酸洗）で剥離、除去されるので、プライマー処理の場合のように問題となることはない。
【００１６】
接着剤は、シュー本体あるいはライニングのどちらに塗布してもよいが、ここでは、ライニングに接着剤を塗布する。接着剤としては、溶剤型又は粉末状の熱硬化性接着剤を使用する。前記熱硬化性接着剤は複合型熱硬化性接着剤が好ましく、金属表面と多孔質材料の接着力が十分なものとしては、熱可塑性樹脂変性熱硬化性接着剤又はエラストマー変性熱硬化性接着剤を挙げることができる。
【００１７】
熱可塑性樹脂変性熱硬化性接着剤としては、ポリビニルブチラール／フェノリック、ポリビニルホルマール／フェノリック、ナイロン／フェノリック、ポリ酢酸ビニル／フェノリック、ポリアミド／エポキシ、アクリル／エポキシ、アニリン／エポキシ、ポリエステル／エポキシ等が例示できる。
【００１８】
またエラストマー変性熱硬化性接着剤としては、ＮＢＲ／フェノリック、クロロプレン／フェノリック、シリコーン／フェノリック、ポリウレタン／フェノリック、ＮＢＲ／エポキシ、ポリウレタン／エポキシ等が例示できる。
【００１９】
なお、フェノール樹脂はレゾール又はヘキサミン含有のノボラックが使用できる。また粉体接着剤の静電塗布工程としては、外部静電方式（コロナ帯電ガン）や内部帯電方式（トリボ帯電ガン）を使用することができる。
このような帯電によって熱硬化性接着剤粒子を付着させることで接着剤の回収率を９０％程度とすることができる。
【００２０】
さらに、粒子（粉）状の接着剤を使用したことで溶剤が不要となり、環境汚染の防止、接着剤の乾燥工程に伴う時間や強度の低下を防止することができる。
上記の接着では、粒子状の接着剤を使用する場合で説明をしたが、他の形態の接着剤を用いても容易に接着することができる。
【００２１】
表面処理を行ったシュー本体と接着剤塗布したライニングとは、これまではシュー本体の表面にプライマーを塗布した後に接着を行っているが、本発明ではプライマー層を設けることなく、そのまま接着バンドで加圧状態で加熱を行うことによって、両者の接着物（品）を得ることができる。その接着力はプライマー層を設けなくても十分な大きさのものである。
接着剤の硬化は、温度１５０〜３００℃、圧力０．５〜１．５ＭＰａ、時間１分〜１０時間の範囲で行うことが好ましく、温度１８０〜２５０℃、圧力０．８〜１．０ＭＰａ、時間１０分〜２時間の範囲で行うことがさらに好ましい。
【実施例】
【００２２】
以下に、本発明を実施例により更に詳細に、かつ具体的に説明するが、本発明はこの実施例により何等制限を受けるものではない。
【００２３】
（１）シュー本体へのセラミックス皮膜生成処理
実施例１
シュー本体に化成処理を行い、リン酸鉄皮膜（皮膜重量０．４〜０．８ｇ／ｍ２）生成後、下記のようにして予め調製したセラミックス前駆体溶液に浸漬し、１００℃×１０分の乾燥を行った。
セラミックス前駆体溶液はＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）、酢酸を１：４のモル比で溶媒である水に混合溶解し、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）を皮膜中での比率で５ｗｔ％になる量で添加後、７０℃×３Ｈ（時間）加温で前駆体の濃度が１モル／リットルまで濃縮し作成した。
シュー本体はセラミックス前駆体溶液に浸漬後、一定速度（８００ｍｍ／ｍｉｎ）で引き上げ、皮膜を生成した。
【００２４】
比較例１
比較例として、リン酸鉄皮膜（皮膜重量０．４〜０．８ｇ／ｍ２）生成後、プライマー処理を施した。
プライマーはポリビニルブチラール変性フェノール樹脂で厚みは２〜７μｍとした。
【００２５】
（２）シュー本体とライニング接着品作成
上記表面処理したシュー本体と下記の接着剤を塗布したライニングとを、接着バンドで８ｋｇ／ｃｍ２の加圧状態で２００℃×１Ｈの加熱を行い、接着品を作製した。
接着剤：ＰＬ−６０５−５０（横浜ゴム製）
（ＮＢＲ変性フェノール樹脂）
実施例１及び比較例１の処理工程を図１に示す。
【００２６】
（３）耐食性、接着評価
実施例１、比較例１で作成した接着品の耐食性を第１表に、接着評価結果を下記の第２表に示す。
耐食性評価結果から、本発明の表面処理及び接着方法で得たブレーキ部材（シュー本体にライニングを接着したもの）は、四輪自動車のようなドラム内に収納されているドラムブレーキにて錆等が発生して腐食する危険性がない、優れたものであることがわかる。
さらに、実施例１のブレーキ部材は耐食性、接着強度とも比較例と同等であるという結果が得られた。
この実施例では、本発明をドラムブレーキ用ブレーキ部材に適用したものであるが、ディスクブレーキ用ブレーキ部材（ブレーキパッド）に適用した場合にも同様の効果が得られた。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
【表２】
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【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の金属材料製ベース部材へのライニングの接着方法及びそれにより得られるブレーキ部材によれば、全ての工程に有機溶剤を一切使用しないため、揮発性ガスによる環境汚染を発生せず環境対応型ラインとなり、更に優れた防錆力も有する接着強度の高いブレーキ部材を製造することができるので、乗用車、産業機械、鉄道車両、二輪車等に広い用途を期待することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施例１及び比較例１のブレーキ部材の主要製造工程を示すフロー図である。
【図１】
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