JPH07280009A

JPH07280009A - 摩擦材の撥水処理方法

Info

Publication number: JPH07280009A
Application number: JP6938694A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Ichikawa; 繁市川; Kenji Abe; 健司阿部
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1994-04-07
Filing date: 1994-04-07
Publication date: 1995-10-27
Anticipated expiration: 2019-05-17
Also published as: JP3527774B2

Abstract

(57)【要約】【目的】連続した気孔を有する摩擦材を短時間で撥水
処理する方法を得る。【構成】トルエン１２の入った容器１０内に、トルエ
ン１２の上方に位置するように多孔板１６を設置し、そ
の多孔板１６に裏金１８が取り付けられた摩擦材１６を
置く。蓋２２を閉じて機密空間２８を形成した後に、熱
処理を行う。熱処理の過程でトルエン１２が蒸発し、摩
擦材の気孔内に侵入して少なくともその一部が気孔を形
成する壁面に付着し、また、熱処理後の冷却過程におい
ても蒸気が凝結して壁面に付着する。蒸気は液に比較し
て気孔内に容易に侵入するため、気孔の深部まで迅速に
侵入し、短時間で撥水性の良好な摩擦材が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、摩擦材の撥水処理方法
に関するものであり、特に、短時間で撥水処理を行う方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続した気孔を有する摩擦材では、摩擦
材が水に濡れた後、気孔内に溜まった水分が蒸発して乾
いていく過程で摩擦係数が上がり易い。そのため、例え
ばブレーキ用摩擦材では、制動時にブレーキの効きが変
わったり、いわゆるブレーキの鳴きや異音が発生したり
することがある。この吸水による摩擦係数の変化の小さ
い摩擦材として、撥水性表面処理材で処理された摩擦材
が特開平３−１０３４８７号公報に記載されている。こ
の公報には２通りの撥水処理方法が記載されている。一
つは、摩擦材を構成する無機繊維或いは無機充填材を成
形前にフッ素樹脂系あるいはシリコン樹脂系の表面処理
材で処理する方法であり、他の一つは、成形された摩擦
材に上記表面処理材を含浸させて処理する方法である。
このように撥水性処理材で処理することにより、摩擦材
が水で濡れても気孔内に水が入りにくく、摩擦係数の変
化の小さい摩擦材を得ることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報記載
の摩擦材では撥水処理の方法に起因する問題がある。摩
擦材を構成する無機繊維或いは無機充填材を成形前にフ
ッ素樹脂系あるいはシリコン樹脂系の表面処理材で処理
する場合、その表面処理材と摩擦材を結合する結合材と
の接着性が不良となる場合がある。そのため、表面処理
された無機繊維等を用いて成形した摩擦材では強度等の
機械的性能が低下する場合がある。また、成形された摩
擦材に上記表面処理材を含浸させて処理する場合には、
処理時間が長くかかり、また、気孔の径が小さい場合に
は、撥水処理を必要とする部分への表面処理材の含浸が
困難となり、撥水処理が十分に行われない場合がある。
そこで、本発明の課題は、摩擦材の機械的性能を損なう
ことなく、かつ、短時間で撥水処理を良好に行う方法を
得ることである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そして、本発明の要旨
は、連続した気孔を有する摩擦材に疎水性物質を供給
し、前記気孔を形成する壁面の少なくとも一部に前記疎
水性物質を付着させた摩擦材を製造する方法において、
疎水性物質を蒸発させ、その疎水性物質の蒸気を気孔内
に侵入させて、その気孔内に侵入させた蒸気の少なくと
も一部を前記壁面に付着させることにある。

【０００５】摩擦材は、有機系の摩擦材であってもよ
く、焼結合金やセラミックス等で形成される無機系の摩
擦材であってもよい。疎水性物質は、特にその種類は制
限されないが、蒸気の気孔内への侵入により気孔の壁面
に付着させられるものであるため、揮発性を有する必要
がある。そのような揮発性を有する疎水性物質として
は、例えば、ベンゼン，トルエン，エチルベンゼン，プ
ロピルベンゼン，クメン，ブチルベンゼン，アミルベン
ゼン，ジメチルベンゼン，トリメチルベンゼン，テトラ
メチルベンゼンペンタメチルベンゼン，ヘキサメチルベ
ンゼン，シメン等のアルキルベンゼンの他、クレゾー
ル，四塩化炭素，クロロベンゼン，クロロホルム，シク
ロヘキサン，デカリン，デカン，ヘプタン，オクタン，
ノナン，ヘキサン，ペンタン等の種々の溶剤がある。な
お、ジメチルベンゼンとしては、ｏ−キシレン，ｍ−キ
シレン，ｐ−キシレンがあり、トリメチルベンゼンとし
ては、ヘミメリテン，プソイドクメン，メシチレンがあ
り、テトラメチルベンゼンとしては、プレニテン，イソ
ジュレン，ジュレンがある。また、疎水性物質の蒸発の
容易性の観点から、例えば、疎水性物質の０．１ＭＰａ
での沸点が３００℃以下であることが望ましく、２６０
℃以下であることがさらに望ましく、２２０℃以下であ
ることが特に望ましい。なお、疎水性物質が低沸点物質
である場合には、経時的に疎水性物質が摩擦材から離脱
する場合もあり得るため、摩擦材の０．１ＭＰａでの沸
点の最低値が５０℃以上であることが望ましく、８０℃
以上であることがさらに望ましく、１００℃以上である
ことが特に望ましい。

【０００６】疎水性物質を蒸発させる方法は特に制限さ
れず、加熱によって蒸発させてもよく、減圧によって蒸
発させてもよく、両方法を組み合わせて蒸発させてもよ
い。例えば、加熱による方法としては、摩擦材と疎水性
物質とを互いに離隔した状態で機密空間内に入れ、その
機密空間を加熱して疎水性物質を蒸発させる方法があ
る。この場合、摩擦材の製造工程に新たに加熱工程を付
加してもよいが、有機系摩擦材に本発明を適用する場合
には、摩擦材を加熱成形した後の熱処理工程を本加熱工
程としてもよい。そして、このように機密空間を加熱し
て疎水性物質を蒸発させ、摩擦材内に侵入させた後は、
摩擦材は放冷してもよいが、気孔内に侵入した蒸気を摩
擦材内になるべく多く保持させたい場合は、摩擦材を急
速に冷却して蒸気を凝結させることが望ましい。放冷の
場合、摩擦材が熱せられた状態では気孔内の蒸気は摩擦
材と同じ温度であり、外部環境温度が低下しても気孔内
の温度は摩擦材と同じ温度である。そのため、冷却過程
においては外部環境より気孔内の温度の方が高くなり、
気孔内の蒸気が徐々に外部へ放出されることとなって気
孔内の疎水性物質の量が減少するためである。

【０００７】また、減圧による方法としては、摩擦材と
疎水性物質とを互いに離隔した状態で機密空間内に入
れ、減圧状態で疎水性物質を蒸発させる方法がある。こ
の場合、摩擦材と疎水性物質とを同時に機密空間内に入
れて減圧してもよく、摩擦材を先に機密空間内に入れ、
予め減圧状態とした後に疎水性物質を機密空間内に入れ
てもよい。さらに別の減圧による方法の例としては、摩
擦材と疎水性物質とを互いに離隔した状態で機密空間内
に入れ、その摩擦材に吸気口が接続された減圧装置で機
密空間内を減圧状態とすることにより、発生した疎水性
物質の蒸気を強制的に気孔内を通過させて気孔内に蒸気
を満たす方法もある。また、この方法の場合、摩擦材の
一部が機密空間の外部に出され、その外部に出された部
分に減圧装置の吸気口が接続されてもよい。

【０００８】

【作用】連続した気孔を有する摩擦材を形成し、その摩
擦材に疎水性物質の蒸気を供給すると、その蒸気は、拡
散等により気孔内に侵入する。侵入した蒸気は、少なく
ともその一部が気孔を形成する壁面に付着し、気孔を形
成する壁面に撥水性を与える。

【０００９】

【発明の効果】疎水性物質の蒸気を成形後の摩擦材の気
孔内に侵入させることにより、気孔内に迅速に疎水性物
質を供給することができ、特に拡散によって侵入させる
場合には均一に供給することができる。そのため、迅速
な撥水処理が可能となり、かつ、撥水処理による機械的
性能の低下を回避できる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
１に示すように、本摩擦材は、結合材としてフェノール
樹脂を１５重量％含み、繊維基材としてアラミドファイ
バを１０重量％、ガラスファイバを８重量％、チタン酸
カリウムファイバを８重量％含み、潤滑剤としてグラフ
ァイトを７重量％、二硫化モリブデンを５重量％含み、
有機充填材としてカシューダストを１２重量％含み、無
機充填材として硫酸バリウムを１５重量％、酸化マグネ
シウムを１０重量％、銅粉を１０重量％含んでいる。こ
れらを混合し、温度１６５℃，圧力１９．６ＭＰａ（２
００ｋｇｆ／ｃｍ² ）で１０分間加熱成形して摩擦材を
得る。この摩擦材を研削し、研削後の摩擦材に裏金を取
り付けた後、２８０℃で３時間熱処理を行ってブレーキ
パッドを得る。そして、この熱処理と同時にトルエン蒸
気による撥水処理を施す。

【００１１】撥水処理は図２に示す装置で行う。容器１
０の底部にトルエン１２を蓄えるとともに脚１４で支持
された多孔板１６をトルエン１２より上方にあるように
設置し、その多孔板１６上に裏金１８が取り付けられた
摩擦材２０を置いた後、蓋２２を閉じる。容器１０と蓋
２２との間にはシール部材２４が配設されているため、
容器１０と蓋２２とをクランプ装置２６でクランプする
ことにより、機密空間２８が形成される。このように機
密空間２８に摩擦材２０とトルエン１２とを入れた状態
で熱処理を施す。この熱処理温度は２８０℃であり、ト
ルエン１２の０．１ＭＰａでの沸点である１１０℃を大
幅に上回るため、トルエン１２が大量に気化し、機密空
間２８に含まれる空気の熱膨張と相まって機密空間２８
の圧力が上昇する。

【００１２】機密空間２８内の圧力が高まると、その機
密空間２８と摩擦材２０の気孔内部とに圧力差が生じ
る。気孔の径は小さく、圧力の伝播に時間を要するため
である。この圧力差によって機密空間２８内のトルエン
／空気混合気が気孔内に侵入し、気孔内部に存在する気
体と入れ替わる。トルエン１２の蒸発に伴って機密空間
２８の圧力が上昇し続け、平衡状態に達するまで、機密
空間２８内のトルエン１２の蒸気量が増加し続ける。そ
のため、少なくともその間、気孔内部の圧力は機密空間
２８の圧力より低く、また、気孔内部のトルエン蒸気の
分圧も機密空間２８のトルエン蒸気の分圧より低い。こ
の圧力差およびトルエン蒸気分圧差に起因する拡散によ
って機密空間２８内のトルエン／空気混合気が気孔内に
侵入し、気孔内のトルエン蒸気分圧が機密空間２８のト
ルエン蒸気分圧に近づく。このようにして、侵入したト
ルエン蒸気の少なくとも一部が気孔を形成する壁面に付
着し、さらに、熱処理が終了して摩擦材１２が冷却され
ると、気孔内のトルエン蒸気が気孔内で凝結し、液滴と
なって気孔壁面に付着して摩擦材の撥水処理が終了す
る。

【００１３】このようにして撥水処理した摩擦材（以
下、実施例品という）の撥水性と、摩擦材をトルエンに
浸漬することにより撥水処理した摩擦材（以下、比較例
品という）の撥水性とを比較した。比較例品の浸漬時間
とトルエンの浸透量との関係を図３に示す。浸透量は、
浸漬開始から３０分，１時間，２時間，３時間，４時間
後に容器から取り出して測定した摩擦材の重さと、浸漬
前の摩擦材の重さとの差から算出した。この浸透量は、
気孔中へのトルエンの含浸程度を示すものであり、４時
間後の含浸量を１００％として各時間における含浸程度
を表している。図から、浸漬開始後４時間が経過しても
まだトルエンの含浸は飽和状態にはなっていないことが
判る。

【００１４】図４に摩擦材へのトルエンの浸透量と摩擦
材の吸水時間との関係を示す。摩擦材の吸水時間を撥水
性の指標としたのである。吸水時間は、摩擦材の摩擦面
に４０μｌの水を滴下し、その水が消失するまでの時間
を測定した。トルエンへの浸漬時間が長く、トルエンの
含浸量が多いほど吸水時間が長くなり、撥水性が良好に
なることが判る。

【００１５】この吸水時間を実施例品と比較した結果を
図５に示す。実施例品の熱処理時間は３時間であるが、
含浸を４時間行った比較例品より吸水時間が長く、撥水
性が良好であることが判る。また、比較のために、トル
エンを含浸させない摩擦材（図中、従来例品と記載）の
吸水時間を示したが、本実施例品の吸水時間は従来例品
のおよそ５倍であり、高い撥水性を有することが判る。

【００１６】次に、実施例品，比較例品および従来例品
を用いて吸水後の各摩擦材の摩擦係数を測定した。摩擦
係数の測定は台上試験にて実施した。車両質量が１５０
０Ｋｇの乗用車のフロント用ブレーキシステムを使用
し、必要な形状に成形した実施例品，比較例品，従来例
品を裏金に固定したブレーキパッドを装着して、それぞ
れについて図６の図表に示す試験条件で試験を行った。
試験では、各ブレーキパッド毎の試験開始時におけるデ
ィスクロータとの当たり等の差異を減少させるために、
まず予備調整を行った。車速８．３ｍ／ｓｅｃ．に相当
する回転をしているディスクロータに、面圧１．４７Ｍ
Ｐａ（１５ｋｇ／ｃｍ² ）でブレーキパッドを押し当て
て制動する操作を１５回繰り返し、ブレーキパッドをデ
ィスクロータになじませたのである。

【００１７】予備調整終了後、車速５．６ｍ／ｓｅｃ．
に相当する回転をしているディスクロータに、面圧０．
４９ＭＰａ（５ｋｇ／ｃｍ² ）でパッドを押し当てて制
動する操作を３回繰り返し、各回の摩擦係数を算出した
後、その平均摩擦係数μmeanを算出した。なお、摩擦係
数は、面圧と回転減速度とから算出した。次に、そのブ
レーキパッドをブレーキシステムから取り外し、容器に
用意した水に２分間浸漬した後、再びブレーキシステム
に取り付けて試験を行った。摩擦係数の測定は、平均摩
擦係数算出時の試験条件と同条件の下で１０回行った。
このブレーキパッドの水への浸漬と浸漬後の摩擦係数測
定を１サイクルとし、このサイクルを５回繰り返し、そ
の中での摩擦係数最大値μmax を求めた。

【００１８】図７に、摩擦係数最大値μmax と平均摩擦
係数μmeanとの差であるΔμを各ブレーキパッド毎に比
較した結果を示す。Δμは、吸水に伴う摩擦係数の上昇
程度を示す。実施例品および比較例品ではともにΔμは
ほぼ０であり摩擦係数の上昇はほとんど観察されなかっ
たが、従来例品では、およそ０．１５の摩擦係数の上昇
が観察された。

【００１９】次に、実施例品，比較例品および従来例品
について図８の図表に示す条件で実車での鳴き試験を実
施した。試験車両は、ディスクブレーキを装着した総質
量１５００Ｋｇの乗用車を用い、ディスクブレーキに上
記３種類のブレーキパッドを順番に取り付けて行った。
本試験においても摩擦係数測定試験の場合と同様に、最
初にブレーキパッドの予備調整を行った後に鳴き試験を
実施した。この予備調整では、車速８．３ｍ／ｓｅｃ．
に相当する速度で回転するディスクロータを、ホイール
シリンダ内のブレーキ液圧を２．９４ＭＰａ（３０ｋｇ
／ｃｍ² ）で制動する操作を１５回繰り返した。

【００２０】この予備調整の後、ブレーキパッドに２分
間注水し、その後、車速５．６ｍ／ｓｅｃ．に相当する
速度で回転するディスクロータを、ブレーキ液圧０．９
８ＭＰａ（１０ｋｇ／ｃｍ² ）で制動する操作を１０回
繰り返し、鳴きの発生回数を計測した。このブレーキパ
ッドへの注水と鳴きの計測とを１サイクルとし、５サイ
クル実施した。図９に、各ブレーキパッド毎の鳴きの発
生率を示す。鳴きの発生率は、各ブレーキパッドの全制
動回数５０回に対する鳴きが発生した回数の割合を示す
ものである。なお、図中、従来例品注水有とあるのは、
従来例品について実施例品および比較例品と同様にブレ
ーキパッドに注水を行った後に制動操作を行って鳴き試
験を行った結果であり、従来例品注水無とあるのは、ブ
レーキパッドへの注水無しに鳴き試験を行った結果であ
る。図から明らかなように、従来例品注水有の場合には
鳴きの発生率が５０％程度あるのに対し、その他の場合
には１０％程度でほぼ同じであった。このことから、実
施例品および比較例品ではブレーキパッドの吸水に起因
する鳴きの発生は殆どないことが明らかとなった。

【００２１】以上の結果から、本発明により、摩擦材の
気孔内に浸漬法により疎水性物質を付着させたものと同
等以上の撥水性を有する摩擦材を、短時間で得ることが
できることが判る。以上、本発明の一実施例について説
明したが、本発明はこれに限られず、その他、特許請求
の範囲を逸脱すること無く、当業者の知識に基づいて種
々の変更、改良を施した態様で実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の撥水処理が施される摩擦材の一例の組
成を示す図表である。

【図２】上記撥水処理に使用される装置を断面にして示
す斜視図である。

【図３】上記撥水処理が施された実施例品と比較するた
めにトルエンへの浸漬により撥水処理が施された比較例
品の浸漬時間とトルエン浸透量との関係を示すグラフで
ある。

【図４】上記比較例品のトルエン浸透量と吸水時間との
関係を示すグラフである。

【図５】上記実施例品および比較例品と、撥水処理が施
されていない従来例品との吸水時間の比較を示すグラフ
である。

【図６】上記実施例品等の摩擦係数を測定する際の条件
を示す図表である。

【図７】上記実施例品等の吸水による摩擦係数の変化を
示すグラフである。

【図８】上記実施例品等において鳴きを測定する際の条
件を示す図表である。

【図９】上記鳴き測定における実施例品，比較例品およ
び従来例品の鳴き発生率の比較を示すグラフである。

【符号の説明】

１２トルエン２０摩擦材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】連続した気孔を有する摩擦材に疎水性物
質を供給し、前記気孔を形成する壁面の少なくとも一部
に前記疎水性物質を付着させる摩擦材の撥水処理方法に
おいて、前記疎水性物質を蒸発させ、その疎水性物質の蒸気を前
記気孔内に侵入させてその気孔内に侵入させた蒸気の少
なくとも一部を前記壁面に付着させることを特徴とする
摩擦材の撥水処理方法。