(57)【要約】  複数の繊維および充填材を含む基層と、摩擦調整剤およびカップリング剤を含む、実質的に繊維を含まない表面層とを含む、クラッチパッド用摩擦材。摩擦材複合体の製造方法であって、対向して配置された第１および第２の表面ならびに第１の密度を有し、複数の繊維および充填材を含む基層を形成することと、摩擦調整剤とオルガノシランカップリング剤とを混合して混合物を形成することと、混合物を基層の第１の表面に均一に塗布することにより、対向して配置された第３および第４の表面ならびに第２の密度を有する摩擦調整表面層と、その間の界面接合層とを形成することと、基層、界面接合層および摩擦調整表面層をバインダーで満たすことと、を含む方法。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッチパッド用摩擦材であって、
複数の繊維および充填材を含む基層と、
摩擦調整剤およびカップリング剤を含む、実質的に繊維を含まない表面層と
を含む、クラッチパッド用摩擦材。
【請求項２】
前記表面層は、前記基層より高い密度を有する、請求項１記載の摩擦材。
【請求項３】
前記カップリング剤は、前記基層と前記表面層との間に界面接合層を形成し、前記基層と前記界面接合層と前記表面層とが複合体を形成する、請求項１記載の摩擦材。
【請求項４】
前記複合体は、フェノール樹脂、ラテックス、シランまたはそれらの混合物の群から選択されるバインダーで満たされている、請求項３記載の摩擦材。
【請求項５】
前記複数の繊維は、有機繊維、無機繊維、セルロース繊維、木綿繊維、アラミド繊維、炭素繊維またはそれらの組合せの群から選択される、請求項１記載の摩擦材。
【請求項６】
前記充填材は、第１のシリカ含有材料である、請求項１記載の摩擦材。
【請求項７】
前記第１のシリカ含有材料は、珪藻土、二酸化ケイ素、ケイ酸カルシウムまたはそれらの組合せの群から選択される、請求項６記載の摩擦材。
【請求項８】
前記摩擦調整剤は、活性炭であるか、または珪藻土、二酸化ケイ素、ケイ酸カルシウム、焼成カオリン、セライト（登録商標）もしくはそれらの組合せの群から選択される第２のシリカ含有材料である、請求項１記載の摩擦材。
【請求項９】
前記カップリング剤はオルガノシランである、請求項１記載の摩擦材。
【請求項１０】
前記オルガノシランは、３−ウレイドプロピルトリエトキシシランおよびγ−アミノプロピルトリエトキシシランまたはそれらの組合せの群から選択される、請求項９記載の摩擦材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は  一般にクラッチパッド用湿式摩擦材に関し、特に高性能表面層を有する湿式摩擦材に関する。
【背景技術】
【０００２】
参照により本明細書に援用される米国特許出願公開第２００５／００７５４１４号明細書は、摩擦調整粒子の第１の層および第２の層としての高繊維含分繊維質基材を有する摩擦材に関する。
【０００３】
参照により本明細書に援用される国際公開第２０１３／１５６２４４号は、摩擦対の合わせ面であって、トルク伝達のための摩擦対の作動において摩擦摺合せ様式で合わせ面に接続され得るおよび／または接続される摩擦面を含む合せ面に関する。
【０００４】
欧州特許第１０９５９９９号明細書は、少なくとも２つの層を有する摩擦ライニングに関する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
例示的な態様は、概して、クラッチパッド用摩擦材であって、複数の繊維および充填材を含む基層と、摩擦調整剤およびカップリング剤を含む、実質的に繊維を含まない表面層と、を含むクラッチパッド用摩擦材を包含する。例示的な一態様では、表面層は、基層より高い密度を有する。例示的な一態様では、カップリング剤は、基層と表面層との間に界面接合層を形成し、基層と界面接合層と表面層とが複合体を形成する。例示的な一態様では、この複合体は、バインダーで満たされている。例示的な一態様では、このバインダーは、フェノール樹脂、ラテックス、シランまたはそれらの混合物の群から選択される。例示的な一態様では、バインダーはフェノール樹脂である。例示的な一態様では、複数の繊維は、有機繊維、無機繊維、セルロース繊維、木綿繊維、アラミド繊維、炭素繊維またはそれらの組合せの群から選択される。例示的な一態様では、充填材は、第１のシリカ含有材料である。例示的な一態様では、第１のシリカ含有材料は、珪藻土、二酸化ケイ素、ケイ酸カルシウムまたはそれらの組合せの群から選択される。例示的な一態様では、摩擦調整剤は活性炭である。例示的な一態様では、摩擦調整剤は、珪藻土、二酸化ケイ素、ケイ酸カルシウム、焼成カオリンまたはそれらの組合せの群から選択される第２のシリカ含有材料である。例示的な一態様では、摩擦調整剤は第２のシリカ含有材料である。例示的な一態様では、第２のシリカ含有材料は、珪藻土、二酸化ケイ素、ケイ酸カルシウムまたはそれらの組合せの群から選択される。例示的な一態様では、シリカ含有材料はセライト（Ｃｅｌｉｔｅ）（登録商標）である。例示的な一態様では、充填材および摩擦調整剤は、同一であるかまたは異なる。例示的な一態様では、カップリング剤はオルガノシランである。例示的な一態様では、オルガノシランは、３−ウレイドプロピルトリエトキシシランまたはγ−アミノプロピルトリエトキシシランである。
【０００６】
他の例示的な態様は、概して、クラッチ用摩擦材複合体であって、複数の繊維および充填材を含む基層と、摩擦調整剤およびカップリング剤を含む、実質的に繊維を含まない表面層と、カップリング剤を含むとともに、少なくとも部分的に複数の繊維、充填材および摩擦調整剤を含む、基層と表面層との間に配置された界面接合層と、を含むクラッチ用摩擦材複合体を包含する。
【０００７】
他の例示的な態様は、概して、クラッチと、プレートと、クラッチとプレートとの間に配置された上記段落の摩擦材とを備えたトルクコンバータを包含する。
【０００８】
他の例示的な態様は、概して、摩擦材複合体の製造方法であって、対向して配置された第１および第２の表面ならびに第１の密度を有し、複数の繊維および充填材を含む基層を形成することと、摩擦調整剤とオルガノシランカップリング剤とを混合して混合物を形成することと、混合物を基層の第１の表面に均一に塗布することにより、対向して配置された第３および第４の表面ならびに第２の密度を有する摩擦調整表面層と、その間の界面接合層とを形成することと、基層、界面接合層および摩擦調整表面層をバインダーで充満することと、を含む方法を包含する。例示的な一態様では、塗布ステップは、吹付けまたは刷毛ロール塗りを含む。例示的な一態様では、混合ステップは、摩擦調整剤としてセライトを含み、オルガノシランとして３−ウレイドプロピルトリエトキシシランまたはγ−アミノプロピルトリエトキシシランを含み、充満ステップは、バインダーとしてフェノール樹脂を含む。
【０００９】
ここで、本発明の性質および作動形態を、付属の図面と併せて以下の本発明の詳細な説明においてさらに十分に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】例示的な一態様による高性能表面層を含む摩擦材の概略断面図を示す。
【図２】図１の領域Ｃの詳細な概略断面図を示す。
【図３】例示的な一態様による高性能表面層を含む摩擦材を有するトルクコンバータの断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
初めに、異なる図面に出現する同一の参照番号は、同一のまたは機能的に類似した構造要素を表すものと理解されたい。さらに、本発明は、本明細書に記載した特定の実施形態、方法、材料および修正形態のみに限定されるものではなく、したがって本発明は当然のことながら様々であってよいものと理解される。また、本明細書で使用される用語は、特定の態様のみを記述するためのものであって、本発明の範囲を限定するためのものではなく、本発明の範囲は、付属の特許請求の範囲によってのみ限定されるものと理解される。
【００１２】
別段の定めがない限り、本明細書で使用される技術用語および科学用語はいずれも、本発明が属する当技術分野の当業者が通常理解しているのと同一の意味を有する。「実質的に（substantially）」という用語は、例えば「〜に近く（nearly）」、「極めて〜に近く（very nearly）」、「約（about）」、「およそ（approximately）」、「おおよそ（around）」、「〜に近似した（bordering on）」、「〜に近接した（close to）」、「ほとんど（essentially）」、「〜の近傍の（in the neighborhood of）」、「〜の付近に（in the vicinity of）」などの用語と同義であり、そうした用語が本明細書および特許請求の範囲に出現した場合には、これらは互換的に用いられ得るものと理解されたい。本発明の実施または試験においては、本明細書に記載のものと類似または同等のいずれの方法、装置または材料を使用してもよいが、ここでは、以下の例示的な方法、装置および材料について説明する。
【００１３】
図１〜図３を参照して以下の説明を行う。当技術分野において知られている湿式摩擦材は、例えばクラッチに有用である。例示的な一態様では、クラッチ用摩擦材は、複数の繊維および充填材を含む。図１は、高性能表面層を含む摩擦材１００の概略断面図である。例示的な一態様では、摩擦材１００を、当技術分野で知られているいずれのクラッチプレート１０６上で使用してもよい。例示的な一実施形態では、摩擦材１００は、プレート１０６にしっかりと固定されている。
【００１４】
摩擦材１００は、繊維材１０２および充填材１０４を含む。繊維材１０２は、当技術分野で知られているいずれの有機または無機繊維であってもよく、こうした繊維としては、これらに限定されるものではないが、例えばセルロース繊維、木綿繊維、アラミド繊維、炭素繊維またはそれらの任意の組合せが挙げられる。例示的な一態様では、複数の繊維１０２は、有機繊維、無機繊維、セルロース繊維、木綿繊維、アラミド繊維、炭素繊維またはそれらの任意の組合せの群から選択される。
【００１５】
例示的な一態様では、充填材１０４は、少なくとも１種のシリカ含有材料を少なくとも複数含む。当技術分野で知られているいずれの無機シリカ含有材料を使用してもよい。例示的な一実施形態では、シリカ含有材料としては、これらに限定されるものではないが、セライト（登録商標）、セラトム（Ｃｅｌａｔｏｍ）（登録商標）、珪藻土または二酸化ケイ素が挙げられる。二酸化ケイ素は、シリカまたはＳｉＯ２とも呼ばれる。典型的には、珪藻土は非晶質である。
【００１６】
ケイ酸カルシウムのような他のシリカ含有材料を使用することも可能である。ケイ酸カルシウムは、一般に、酸化カルシウムとシリカとを様々な比率で反応させることによって得られる化合物群の１つとして知られており、例えば３ＣａＯ・ＳｉＯ２、Ｃａ３ＳｉＯ５；２ＣａＯ・ＳｉＯ２、Ｃａ２ＳｉＯ４；３ＣａＯ・２ＳｉＯ２、Ｃａ３Ｓｉ２Ｏ７およびＣａＯ・ＳｉＯ２、ＣａＳｉＯ３である。ケイ酸カルシウムは、石灰石および珪藻土に由来する白色の流動性粉末であり、オルトケイ酸カルシウムとしても知られている。ケイ酸カルシウムは、天然由来のものであってもよいし、合成によって作製した、特定の特性および性質を有するものであってもよい。
【００１７】
摩擦材１００はさらに、例えばフェノール樹脂、ラテックス、シランまたはそれらの混合物などのバインダーＢ（図示せず）を含む。摩擦材１００は、高性能表面層の塗布後にバインダーで満たされ、その結果、複合体１５０は、全体にわたってバインダーで満たされるかまたはこれに含浸される。典型的には、摩擦材１００のバインダーＢは、当技術分野で知られているフェノール樹脂を含む。硬化時のフェノール樹脂は、フェノールとホルムアルデヒドとの反応の副生成物として水を形成する。例示的な一態様では、摩擦紙用の含浸樹脂としては、非限定的な例であるアロフェン（Ａｒｏｆｅｎｅ）（登録商標）２９５−Ｅ−５０が有用である。
【００１８】
摩擦材１００はさらに、基層１１０と、界面層１１２と、外面１１６を有する表面層１１４とを含む。基層１１０は厚さｔ１を有し、表面層１１４は厚さｔ２を有する。厚さｔ１は、厚さｔ２より大きい。図１の領域Ｃを、図２により詳細に概略的に示す。図２に、密度ｄ１を有する基層１１０と、界面層１１２と、密度ｄ２を有する表面層１１４とを含む、クラッチパッド用摩擦材１００を示す。密度ｄ１は密度ｄ２よりも小さく、したがって、バインダーＢ（図示せず）に一旦含浸された摩擦材の基層の全体にわたってオートマチックトランスミッションフルード（ＡＴＦ）の流動性を向上させる。換言すれば、表面層１１４は、基層１１０よりも高い密度を有する。基材配合物は可変であり、換言すれば、例えば繊維および充填材の成分のパーセンテージを最適化することができるが、総じて、摩擦材の使用時に例えばオートマチックトランスミッションフルード（ＡＴＦ）やオイルなどの流体の流動性を良好にするためには、少なくとも充填材の含有量と同程度の繊維含有量を有する低密度基材が好ましい。
【００１９】
ＡＴＦはまた、潤滑のために当技術分野で知られている耐摩擦性向上剤を含むことができる。例示的な一態様では、耐摩擦性向上剤によって、金属クラッチ、すなわち鋼板との適合性と、クラッチまたはトルクコンバータ用のＡＴＦとの適合性とが提供される。耐摩擦性向上剤は、摩擦調整剤の極性頭部により金属表面と相互作用してクラッチ金属表面に結合し、この分子の尾部からの斥力が例えば金属面からの分離を補助する。適切な耐摩擦性向上剤としては、例えば脂肪アミン、脂肪酸、脂肪酸アミド、脂肪酸エステル、パラフィンワックス、酸化ワックス、脂肪リン酸エステル、硫化脂肪、長鎖アルキルアミン、長鎖アルキル亜リン酸エステル、長鎖アルキルリン酸エステル、ホウ素化長鎖極性物質または当技術分野において知られているその他のものの群から選択されるものが挙げられる。例示的な一態様では、耐摩擦性向上剤は、１０〜２４個の炭素（１０〜２４Ｃ）を含む総じて直鎖状である親油性尾部と、活性な極性頭部基の部分とを含む。別の例示態様では、尾部は、１８〜２４個の炭素（１８〜２４Ｃ）を含む。頭部は、表面吸着によって摩擦面上に層を形成する。ＡＴＦの耐摩擦性向上剤は、摩擦材とだけではなく、典型的には鋼製であるクラッチプレートとも適合しなくてはならず、これは、腐食も劣化も生じないことを意味する。
【００２０】
基層１１０は、上記の複数の繊維１０２および充填材１０４を含む。表面層１１４は、摩擦調整剤１２４およびカップリング剤１２６を含む。界面層１１２は、詳細を示すために誇張されている。表面層１１４が、吹付け、刷毛ロール塗りまたは当技術分野で知られている他の技術によって基層１１０上に塗布または堆積されると界面層１１２が形成され、この界面層１１２は、繊維１０２、充填材１０４、摩擦調整剤１２４、カップリング剤１２６またはそれらの組合せの群から選択される少なくとも１つを含む。例示的な一態様では、摩擦調整剤１２４は、セライト（登録商標）、珪藻土、二酸化ケイ素、ケイ酸カルシウム、カオリン、焼成カオリン、活性炭またはそれらの組合せの群から選択される。
【００２１】
以下に、焼成カオリンクレーに関する情報を提供する。当業者には自明である通り、カオリンのようなクレーは、天然には含水形態で存在する。カオリナイト鉱物は、含水形態では結晶構造を形成しており、この結晶構造は、ヒドロキシル含有部分によって連結されて一体となっている。例えば９８０℃以上での熱処理によって、含水カオリンを焼成カオリンへと転化させることができ、この焼成カオリンは、結晶質ムライトおよびシリカを含む。
【００２２】
焼成カオリンクレーは、粗製カオリン、粗粒状含水カオリンまたは微粉状含水カオリンから生成可能である。当業者には自明である通り、カオリンは、北アメリカ、ヨーロッパおよびアジアを含む様々な地理的位置から採掘可能である。輸送、保管および取扱いを容易にするために、カオリンを前処理および／または選鉱に供することができる。例えば、粗製カオリンを、熱処理の前後に以下の１つまたは複数の操作に供することができる：破砕、粉砕、層間剥離（ウェットミリング、スラリーミリング、ウェットグラインディングなど）、ろ過、分画、粉末化、浮選、選択的凝集、磁気分離、フロック／ろ過、漂白など。
【００２３】
焼成は、約５００℃〜約１３００℃またはそれを上回る範囲の温度で含水カオリンを熱処理することにより行われる。１つまたは複数の実施形態において、焼成カオリンを、少なくとも１０００℃でかつ最高１３００℃の焼成温度で約１秒間〜約１０時間、または少なくとも１０５０℃でかつ最高１２５０℃の焼成温度で約１分間〜約５時間、または少なくとも１１００℃でかつ最高１２００℃の焼成温度で約１０分間〜約４時間、加熱調製する。１つまたは複数の実施形態において、カオリンを、約１分間〜約２時間かけて約１１７５〜１２００℃の温度に加熱する。本明細書で使用される「焼成された」または「焼成」には、いかなる程度の焼成も包含され得るものとし、部分（メタ）焼成、完全焼成、フラッシュ焼成またはそれらの組合せが包含され得る。
【００２４】
焼成または熱処理を、適切ないずれの方法で行ってもよい。加熱処理としては典型的には、浸漬焼成、フラッシュ焼成および／またはフラッシュ焼成／浸漬焼成の組合せが挙げられる。浸漬焼成では、カオリンを脱水処理して主要量のムライトを形成させるのに十分な時間（例えば少なくとも１分間〜約５時間またはそれを上回る時間）にわたって所望の温度で含水カオリンを熱処理する。例示的な一実施形態では、ムライト形成に加えて、焼成カオリンクレーは、シリカ結晶多形、非晶質シリカまたはそれらの組合せを含む。フラッシュ焼成では、最高１０秒間、典型的には約１秒間未満で含水カオリンを急速に加熱する。フラッシュ／浸漬焼成操作ではメタカオリンがフラッシュ焼成時に瞬間的に生成され、これをその後、浸漬焼成を用いて、最終製品に要求される品質へと処理する。浸漬焼成を行うのに適した公知の装置としては、例えば高温炉や、ロータリーキルンやバーティカルキルンが挙げられる。フラッシュ焼成を行うための公知の装置としては、トロイダル状流体流加熱装置が挙げられる。
【００２５】
好ましい一例では、摩擦調整剤１２４はセライト（登録商標）であり、これを本明細書では互換的に珪藻土、ＳｉＯ２またはシリカとも呼ぶ。例示的な一態様では、摩擦調整剤１２４は、充填材１０４と同一の材料であってよい。別の例示態様では、摩擦調整剤１２４は、充填材１０４と異なる。換言すれば、例示的な一態様では、充填材１０４は第１のシリカ含有材料であり、摩擦調整剤１２４は第２のシリカ含有材料である。例示的な一態様では、第１のシリカ含有材料１０４は、珪藻土、二酸化ケイ素、ケイ酸カルシウムまたはそれらの組合せの群から選択される。例示的な一態様では、第２のシリカ含有材料１２４はまた、珪藻土、二酸化ケイ素、ケイ酸カルシウム、焼成カオリンまたはそれらの組合せの群から選択される。例示的な一態様では、第１および第２のシリカ含有材料１０４、１２４は、同一であるかまたは異なる。
【００２６】
界面層１１２を、本明細書では互換的に界面接合層または接合層とも呼ぶ。カップリング剤１２６を、本明細書では互換的に、接合剤、オルガノシランまたは単に「シラン」と呼ぶ。例示的な一態様では、カップリング剤１２６が、基層１１０と表面層１１４との間に界面接合層１１２を形成することにより、基層１１０と界面接合層１１２と表面層１１４とを含む複合体１５０が形成される。カップリング剤１２６は、表面１１８と表面１２０とを互いに接合しており、このカップリング剤１２６は、好ましくはオルガノシランである。例示的な一態様では、シランは、反応性有機ウレイド基と加水分解性無機トリエトキシシリル基とを有するオルガノシランである。例示的な一態様では、フェノール樹脂が硬化時に副生成物である水を形成し、これが加水分解性無機トリエトキシシリル基と反応することにより、架橋したバインダーが形成される。別の例示態様では、カップリング剤はオルガノシランであり、このオルガノシランは、３−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシランまたはそれらの組合せである。
【００２７】
例示的な一態様では、複合体１５０は、バインダーＢで満たされているかまたはこれに含浸される。バインダーＢは、フェノール樹脂、ラテックス、シランまたはそれらの混合物の群から選択される。例示的な一態様では、バインダーＢはフェノール樹脂である。例示的な一態様では、クラッチ用摩擦材複合体１５０は、基層１１０、表面層１１４および界面接合層１１２を含む。基層１１０は、複数の繊維１０２および充填材１０４を含む。表面層は、実質的に繊維を含まず、摩擦調整剤１２４およびカップリング剤１２６を含む。基層１１０と表面層１１４との間に配置された界面接合層１１２は、カップリング剤１２６、繊維１０２、充填材１０４、摩擦調整剤１２４またはそれらの任意の組合せの群から選択される少なくとも１つを含む。例示的な一態様では、界面接合層１１２は、カップリング剤１２６を含むとともに、少なくとも部分的に複数の繊維１０２、充填材１０４、摩擦調整剤１２４またはそれらの組合せを含む。
【００２８】
図３は、図１に示す摩擦材１００を含む例示的なトルクコンバータ２００の部分断面図である。例示的な一態様では、図３のトルクコンバータ２００は、クラッチ２１２およびプレート１０６（図１に示す）を含む。摩擦材１００、１５０は、クラッチとプレートとの間に配置されている。トルクコンバータ２００は、カバー２０２と、カバーに接続されたインペラ２０４と、インペラと流体連通したタービン２０６と、ステータ２０８と、トランスミッション用の入力軸（図示せず）に相対回転不能に接続するように配置された出力ハブ２１０と、トルクコンバータクラッチ２１２と、振動ダンパ２１４とを含む。クラッチ２１２は、摩擦材１００およびピストン２１６を含む。当技術分野において知られている通り、ピストン２１６は、摩擦材１００およびピストン２１６を介してトルクをカバー２０２から出力ハブ２１０へ伝達するために、摩擦材１００をピストン２１６およびカバー２０２に係合させるように変位可能である。流体２１８は、クラッチ２１２を作動させるために使用される。
【００２９】
トルクコンバータ２００の特定の例示的な一構成を図３に示すが、トルクコンバータにおける摩擦材１００の使用は、図３において構成されているようなトルクコンバータに限定されないものと理解されたい。すなわち、材料１００は、当技術分野において知られているあらゆるトルクコンバータ構成の、摩擦材を使用するあらゆるクラッチ装置において使用可能である。
【００３０】
摩擦材複合体の製造方法は、（ｉ）対向して配置された第１および第２の表面ならびに第１の密度を有し、複数の繊維および充填材を含む基層を形成すること、（ｉｉ）摩擦調整剤とオルガノシランカップリング剤とを混合して混合物を形成すること、（ｉｉｉ）混合物を基層の第１の表面に均一に塗布することにより、対向して配置された第３および第４の表面ならびに第２の密度を有する摩擦調整表面層と、その間の界面接合層とを形成すること、および（ｉｖ）基層、界面接合層および摩擦調整表面層をバインダーで充満することを含む。例示的な一態様では、塗布ステップは、吹付けまたは刷毛ロール塗りまたは当技術分野で知られている他の技術を含む。例示的な一態様では、混合ステップは、摩擦調整剤としてセライトを含み、オルガノシランとして３−ウレイドプロピルトリエトキシシランまたはγ−アミノプロピルトリエトキシシランを含む。例示的な一態様では、充満ステップは、バインダーとしてフェノール樹脂を含む。
【００３１】
当然のことながら、本発明の上記の例に対する、特許請求の範囲に記載の本発明の趣旨または範囲から逸脱しない変更形態および修正形態は、当業者には自明であろう。特定の好ましいおよび／または例示的な実施形態を参照することによって本発明を説明したが、特許請求の範囲に記載の本発明の範囲または趣旨から逸脱することなく変更を加えてもよいことは明らかである。
【図１】
2019513157.tif 000003
【図２】
2019513157.tif 000004
【図３】
2019513157.tif 000005
【国際調査報告】
2019513157.tif 000006
2019513157.tif 000007