JPH1113802A

JPH1113802A - ディスクブレーキパッド

Info

Publication number: JPH1113802A
Application number: JP16317197A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Fujikawa; 裕之藤川; Shigeki Yoshimoto; 茂樹吉本
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1997-06-20
Filing date: 1997-06-20
Publication date: 1999-01-22

Abstract

(57)【要約】【課題】ディスクブレーキパッドの裏板と摩擦材料の
密着性を向上させ、強度に劣悪なる環境のもとでの使用
にも耐えられるようにする。【解決手段】鉄系金属からなる裏板に０．２μｍ以上
２μｍ以下の燐酸鉄皮膜とその上に形成された熱硬化性
樹脂からなるプライマー層を介して摩擦材料を接着させ
る。特にプライマー層の厚みは１０μｍ以上４０μｍ以
下が好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、産業機械や自動車
等に用いられるディスクブレーキパッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】ディスクブレーキパッドは、その必要な
特性として、回転を摩擦力により停止させるための適当
な摩擦係数を持っている。また、摩擦力により発生する
熱エネルギーに対する耐熱性が要求される。さらにその
耐熱性を持続し、摩擦材料部分の摩耗によりパッドの寿
命に達するまで、ブレーキのピストン部分を受ける裏金
との接着性が要求される。そして、使用環境は、自動車
等の車両のディスクブレーキとして用いられる場合に
は、車の足まわりに装着されるので、前記温度の問題の
他に、天候による低温条件、降雨による浸水、冬季の凍
結、などの種々の厳しい条件を克服する必要がある。こ
のため、パッドの材料は、ピストン部分を受ける裏板と
摩擦材料の２つの部分を固着する手段として、以下のよ
うな技術が検討されてきた。

【０００３】特に問題となるのは、裏板の防錆であり、
裏板がさびると摩擦材料との密着力の低下によりブレー
キング操作時にかかる剪断力に抗しきれない状態とな
る。従って、裏板と摩擦材料の接着には相当の工夫が必
要である。一般には、裏板は鉄系の材料からなり、その
処理として、防錆処理を施すことが行われている。特開
平５−３４６１２９号公報には、燐酸処理による燐酸金
属皮膜を５〜２０μｍの範囲で形成させる記載があり、
被処理材は鋳鉄、アルミニウムを開示している。また、
さらに金属表面の凹凸をつけるとより効果が見られ、５
〜５０μｍの凹凸がよいとの記載がある。その後、特開
平７−２９３６１５号公報では、防錆処理には、燐酸亜
鉛カルシウムを皮膜とすると、耐熱性に良い結果となる
との開示が見られる。このような鉄系金属の裏板には、
上記のような燐酸処理と、その外に窒化処理、金属メッ
キ、熱硬化性樹脂皮膜で覆うといったような技術があ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記した技術によって
も、最近のディスクブレーキパッドに要求される寿命
は、その使用環境の厳しさや、ブレーキの使用条件の変
化から、より特性的に難しくなっており、前記した技術
でも十分に目標性能をクリアーしにくい使用条件になり
つつある。より、耐熱性であり、より防錆性を重視した
接着特性が要求される。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、この使用条件
の厳しいものでもクリアーできる強固な接着性をしめす
パッドを提供するものである。その要旨は、鉄系金属か
らなる裏板と、前記裏板の表面に燐酸処理によって形成
された、平均厚みが０．２μｍ以上２μｍ以下の燐酸鉄
皮膜と、その上に形成された熱硬化性樹脂からなるプラ
イマー層を介して摩擦材料が接着されていることを特徴
とするディスクブレーキパッドである。すなわち、鉄系
金属の錆は、燐酸鉄の皮膜により防御される。ところ
が、この燐酸鉄の皮膜は結晶水を持ち、加熱されること
で結晶水が外れる。その温度は約２００℃程度であり、
ディスクブレーキパッドの耐熱温度において不足であ
る。そこで、その上に形成された熱硬化性樹脂層によ
り、結晶水の脱離を押え込むことでより高温に耐えられ
るようにするものである。この燐酸鉄皮膜は、０．２μ
ｍ未満であると、鉄系表面の洗浄やショットブラスト、
バレル研磨等の処理により活性化された鉄面の影響を受
け、プライマー層を形成させる工程前で一部発錆が見ら
れ、適当でない。また、２μｍを越えると、燐酸鉄の皮
膜を形成するのに相当の長時間を要し、実用的ではな
い。そして、燐酸鉄皮膜が厚くなると、高温時に皮膜か
ら発生する結晶水の脱離量が増し、プライマーにかかる
負荷が大きくなり、プライマー層を破壊するので好まし
くない。

【０００６】また、熱硬化性樹脂からなるプライマーの
層は、５μｍ以上５０μｍ以下が適当である。５μｍ以
下であると、層の下の燐酸鉄皮膜を覆っても、ピンホー
ル等の形成により、確実な遮蔽を期待できず、また、燐
酸鉄から発せられる結晶水の脱離を押さえる効果が期待
できない。５０μｍを越えると、プライマー層形成時に
層内の残留溶剤や、未反応物などが蒸気化し、発泡等の
発生による皮膜の均一化に障害となる。好ましくは１０
μｍ以上４０μｍ以下にするとよい。そして、熱硬化性
樹脂には、フェノール樹脂を選択するとより効果的であ
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明に用いられる裏板は、鉄系
の金属からなるが、良く用いられるものとしてＪＩＳ
Ｇ３１１３に記載される軟鋼板がある。これは、鋼板
をプレスによる打ち抜きで所定の形状にするのに都合が
よく、かつ含有する炭素量が少ないので、鋳物等に比べ
比較的錆びにくい材料である。この他にＪＩＳＧ４０
５１に規格化されるＳ１０Ｃ、Ｓ１２Ｃ、Ｓ１５Ｃ、Ｓ
１７Ｃ、といった材料でも好ましい。しかし、含有炭素
量の少ない展延性のものが適当である。

【０００８】摩擦材料は、使用されるディスクブレーキ
の要求摩擦性能により種々の材料が選ばれるが、裏板と
の密着性を考慮すれば、材料を熱成形して固めるバイン
ダーにプライマーと同種の樹脂を用いるのが良く、バイ
ンダーがフェノール樹脂もしくはその変性物であると、
プライマーにフェノール樹脂が使用でき、好結果が得ら
れる。その他の材料には、繊維状物、粉末、粒子、造粒
物等のさまざまな形状をした、金属、セラミック、有機
物、無機物を用いる。

【０００９】また、裏板に形成される燐酸鉄の皮膜は微
細な結晶が結合して凹凸を形成している。この凹凸の間
に、熱硬化性樹脂のプライマー層が回り込むことによ
り、接着の基本であるアンカー効果ができる。そして、
温度が高温になると、燐酸鉄は結晶水を失って結晶構造
が崩れ、接着剥離が生ずる。プライマー層は、この結晶
水の消失を押さえるもので、この結果、燐酸鉄皮膜の耐
熱性を向上できる。このためのプライマーは、フェノー
ル樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂等の
熱硬化樹脂を用いるとよい。特にフェノール樹脂及びそ
の変性樹脂の系統が好ましい。また、プライマー層の形
成は、下地の燐酸鉄皮膜が凹凸を成しているので、その
隙間に回り込めるように有機溶剤で樹脂を溶解し、塗装
する手段を取るのが好ましい。そして、このような手段
では、一度に多量の塗装をすると、硬化のときに内部か
らの残留溶剤等のガス化による発泡が起こり、一様な皮
膜を形成できないので、厚みは５０μｍ程度が上限とな
る。

【００１０】化成処理に燐酸鉄が良いのは、下地の鉄系
の裏板との密着性がよく、かつ緻密な皮膜が形成され、
防錆性がよくなる。特に環境の厳しい条件として、塩水
が含まれ、その後摩擦熱による温度上昇による乾燥の繰
り返しがあるような場合には、この防錆性と耐熱性が明
確になり、環境の穏やかな条件では接着性に差が見られ
ないものについても、有意な差が見られるようになる。
そして、裏板に接着される摩擦材料におけるバインダー
にフェノール樹脂もしくはその変性物を用いれば、樹脂
の相溶性も一致し、十分な密着力を得ることができる。
結果として耐熱性であり、防錆性も良く、長寿命なディ
スクブレーキパッドを提供できるものである。

【００１１】

【実施例】軟鋼をディスクブレーキ（摩擦面積：５０ｍ
ｍ2）に用いるパッドの形状に打ち抜いた裏板を用意
し、これに燐酸鉄の処理を施した。まず打ち抜き油を除
去するため脱脂し、洗浄してからブラスト処理を行った
のち、建浴に漬け燐酸鉄を付着させ、取出し後さらに洗
浄し、乾燥してから液状フェノール樹脂（レゾール）を
アルコールで希釈したものを吹き付け塗装した。その後
フェノール樹脂を硬化させるため、１８０℃にした乾燥
炉にいれ１５分処理した。冷却後、摩擦材料との密着性
を高めるため、出来たプライマー層の上に接着剤を塗布
し、乾燥して、接着層を形成させた。

【００１２】摩擦材料は、実施例比較例を問わず、表１
に示す配合の混合物を用いた。この配合は、一般にノン
アスベスト摩擦材と呼ばれるものである。

【００１３】

【表１】

【００１４】処理完了した裏板を熱成形機の金型内にセ
ットし、摩擦材料を投入し、加圧加熱によりブレーキデ
ィスクパッドに成形した。その後、未反応の樹脂等を処
理するため後硬化を施し、定法どおり化粧塗装とディス
ク面に当る部分を平面に研磨した。前記燐酸鉄の処理時
間は数分であるが、建浴の温度や漬ける時間により付着
する燐酸鉄の膜厚が変化するので、温度調整、浸せき時
間を種々変えてみるのがよい。燐酸鉄の膜厚を３μｍに
するため種々条件を変えたが、数分の処理では達成でき
ず、比較例とはならなかった。

【００１５】燐酸鉄の膜厚とプライマー層の厚みを変え
たパッドを作製し、強度、耐熱性、防錆性について評価
した。結果を表２に示す。比較例には、防錆層に燐酸亜
鉛カルシウムと燐酸鉄の防錆皮膜処理のもの、プライマ
ー層のみのものを作製し、接着層と摩擦材料は全て同じ
条件にしてあるサンプルを同様に評価した。

【００１６】燐酸鉄の膜厚は非常に薄いので裏板を切断
し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて１０箇所の厚
みを測定し平均値を採用した。同時にプライマーの厚み
も測定できるが、燐酸鉄の凹凸により詳細を計測できな
いので５μｍ単位に丸めた。

【００１７】ここで強度については、ＪＡＳＯＣ４
３７−８４に記載された方法を用い、耐熱性について
は、３００℃に保持した恒温槽にて約１０分加熱し、取
出し後１分以内にＪＡＳＯＣ４３７−８４の剪断強
度試験に供した。防錆性及び耐熱性については、５％食
塩水に１時間浸漬した後、２５０℃で５時間乾燥する操
作を１サイクルとし、５０回繰り返した後、摩擦材料を
裏板から剥がし、裏板に発錆している部分の面積を裏板
全体の面積で割った比率を錆面積（％）とし、摩擦材料
が裏板に付着している面積を裏板全体の面積で割った比
率を接着面積（％）とした。この接着面積は、摩擦材料
を裏板から剥がす際にかかる力にたいして、防錆皮膜
や、プライマー層の強度が、摩擦材料自体の強度より大
きければ、摩擦材料が裏板表面に残り、小さければ、皮
膜やプライマー層が裏板に残ることから、皮膜及び層の
強度を推定するものである。熱が加わった後で、接着面
積が減少することは、摩擦材料の強度低下以上に皮膜及
び層の接着強度の熱による低下が大きいことを示すもの
であり、皮膜及び層の耐熱性に問題があるものとする。
裏板が錆びておれば、錆の強度は弱いので、摩擦材料を
剥がす際に、錆の層が露出する。

【００１８】

【表２】

【００１９】表２の結果からもわかるように、鉄系金属
で出来た裏板に、燐酸鉄と熱硬化性樹脂（ここではフェ
ノール樹脂を用いた）の複層にする効果は、ディスクブ
レーキパッドの耐熱性を十分にし、防錆効果も格段に良
く、長寿命のものとなる。単に防錆剤だけでも不十分で
あり、プライマーの層だけでも本発明には到達できな
い。

【００２０】

【発明の効果】本発明になるディスクブレーキパッド
は、摩擦熱による高温にも耐え、冬季の凍結防止剤であ
る塩類が撒かれたような環境で使用されても十分にその
役割を果たしうる防錆効果のすぐれたものである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鉄系金属からなる裏板と、前記裏板の表
面に燐酸処理によって形成された、平均厚みが０．２μ
ｍ以上２μｍ以下の燐酸鉄皮膜と、その上に形成された
熱硬化性樹脂からなるプライマー層を介して摩擦材料が
接着されていることを特徴とするディスクブレーキパッ
ド。
【請求項２】前記プライマー層の厚みが１０μｍ以上
４０μｍ以下である請求項１に記載のディスクブレーキ
パッド。