(57)【要約】【課題】  成形された摩擦材の代わりに母材である鋼板または樹脂に直接コーティングすることで摩擦面を形成して低コスト化を図ることができ、コーティングを鋼板に施すことによって錆の発生もなくクラッチ固着等の不具合を防止できること。【解決手段】  従来の摩擦部品１は、母材となるベース樹脂３にゴムに真鍮粉を配合した摩擦材２を接着剤（熱硬化性のエポキシ系接着剤等）４で接着してなるものであり、摩擦材２を成形するための成形型のコストや、接着剤４を塗布して接着して加熱硬化させる手間がかかるためにコスト高になっていた。これに対して、本発明にかかる亜鉛コーティング部品５は同じく母材となるベース樹脂３に、本発明の耐摩擦塗料を塗布して加熱硬化し表面に耐摩擦塗膜としての亜鉛塗膜６を形成させたもので、手間が掛からないため従来の摩擦部品１に比べてずっと低コスト化でき、亜鉛塗膜６の防錆作用で固着も防止できる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
亜鉛を多く含むことを特徴とする耐摩擦塗膜または該耐摩擦塗膜を形成するための耐摩擦塗料。
【請求項２】
亜鉛粉・熱硬化性樹脂・硬化剤・分散剤・溶剤・水からなることを特徴とする請求項１に記載の耐摩擦塗料。
【請求項３】
前記亜鉛粉の平均粒径は約１μｍ〜約２０μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の耐摩擦塗膜または耐摩擦塗料。
【請求項４】
塗膜（固形分）中の亜鉛量は約６０重量％〜約７５重量％の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の耐摩擦塗膜または耐摩擦塗料。
【請求項５】
塗膜の厚さは約１５μｍ〜約３５μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の耐摩擦塗膜または耐摩擦塗料。
【請求項６】
摩擦材と鋼材とが接触する部分において前記摩擦材と前記鋼材のいずれかの接触面に塗布することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の耐摩擦塗料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、母材（鋼板または樹脂）に摩擦材を接着することによって相手材との摩擦面を形成している部品において、摩擦材を接着する代わりに母材表面に直接塗布することによって摩擦面を形成することができる耐摩擦塗膜及びその耐摩擦塗膜を形成するための耐摩擦塗料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車等に使用されるダンパーやトルクリミッター等は、母材表面に接着された摩擦材と相手材（鋼板）が接触して摩擦材が一定のトルクで滑ることによって、出力軸トルクを抑え、または出力軸トルクの変動を抑えている。
【０００３】
特許文献１の「回転体のトルクリミッター機構」においては、摩擦材を従来のフェルト材に代えて合成高分子物質からなるシート材で形成している。これによって、フェルト材が湿気を吸収することによる寸法変化に起因するトルク変動が防止され、また合成高分子物質からなるシート材は腰が強く剛性を有しているので、回転入力体と回転出力体との間に配置するだけで良く、いずれかに接着する必要がなくなって組立工程が短縮される。
【０００４】
また、特許文献２の「トルクリミッター付ダンパー組立体」においては、成形された摩擦材を組み込んだ構成となっている。最近エンジンがますます高出力化しているにも関わらず、装置の小型化・省スペース化の要求が増大しているため、ダンパーにときとして過大なトルクが掛かることが避けられず、破損につながる恐れが大きくなっている。この問題を解決するために、入力軸または出力軸と密閉式ダンパーとの間に摩擦式のトルクリミッターを設けたものである。
【特許文献１】特開平７−１２７６５６号公報
【特許文献２】特開２００２−１８１０８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術においても特許文献２に記載の技術においても、成形された摩擦材を使用しており、成形型のコストと成形の手間と、組み込みの手間がかかって、コスト高になってしまう。また、従来の摩擦材は鋼板と摩擦材との間に錆が発生しクラッチ固着等の不具合が起こるという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明は、成形された摩擦材の代わりに母材である鋼板または樹脂に直接コーティングすることで摩擦面を形成して低コスト化を図ることができ、コーティングを鋼板に施すことによって錆の発生もなくクラッチ固着等の不具合を防止できる耐摩擦塗膜及び耐摩擦塗料を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明にかかる耐摩擦塗膜または耐摩擦塗料は、亜鉛を多く含む耐摩擦塗膜または該耐摩擦塗膜を形成するための耐摩擦塗料である。
【０００８】
請求項２の発明にかかる耐摩擦塗料は、請求項１の構成において、亜鉛粉・熱硬化性樹脂・硬化剤・分散剤・溶剤・水からなるものである。
【０００９】
請求項３の発明にかかる耐摩擦塗膜または耐摩擦塗料は、請求項１または請求項２の構成において、前記亜鉛粉の平均粒径は約１μｍ〜約２０μｍの範囲内であるものである。
【００１０】
請求項４の発明にかかる耐摩擦塗膜または耐摩擦塗料は、請求項１乃至請求項３のいずれか１つの構成において、塗膜（固形分）中の亜鉛量は約６０重量％〜約７５重量％の範囲内であるものである。
【００１１】
請求項５の発明にかかる耐摩擦塗膜または耐摩擦塗料は、請求項１乃至請求項４のいずれか１つの構成において、塗膜の厚さは約１５μｍ〜約３５μｍの範囲内であるものである。
【００１２】
請求項６の発明にかかる耐摩擦塗料は、請求項１乃至請求項５のいずれか１つの構成において、摩擦材と鋼材とが接触する部分において前記摩擦材と前記鋼材のいずれかの接触面に塗布するものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明にかかる耐摩擦塗膜または耐摩擦塗料においては、亜鉛を多く含む耐摩擦性の塗膜を形成するので、母材に摩擦材を接着する代わりに、母材表面に耐摩擦塗料を塗布することによって、相手材の摩擦面と擦れる際、亜鉛の切削抵抗が摩擦力となって適切な摩擦係数が得られる。また、樹脂にガラス繊維や金属粉を配合して摩擦材としての機能を持たせることも考えられるが、表面の樹脂層の部分では摩擦係数が低下し初期の摩擦係数が安定しないという欠点があった。これに対して、本発明の耐摩擦塗料を塗布してなる耐摩擦塗膜においては、最初から亜鉛が表面に出ているため摩擦初期から安定した摩擦係数が得られる。さらに、亜鉛を多く含む耐摩擦塗膜が鋼板に形成されることによって、亜鉛の犠牲腐食作用によって錆の発生もなく、フライホイールクラッチ等におけるクラッチ固着も防止できる。
【００１４】
このようにして、成形された摩擦材の代わりに母材である鋼板または樹脂に直接コーティングすることで摩擦面を形成して低コスト化を図ることができ、コーティングを鋼板に施すことによって錆の発生もなくクラッチ固着等の不具合を防止できる耐摩擦塗膜及び耐摩擦塗料となる。
【００１５】
請求項２の発明にかかる耐摩擦塗料は、亜鉛粉・熱硬化性樹脂・硬化剤・分散剤・溶剤・水からなるので、多量の亜鉛粉がバインダーとしての熱硬化性樹脂で均一かつ強固に固められて、塗膜が相手材と摩擦しても亜鉛粉が剥離することがない。
【００１６】
請求項３の発明にかかる耐摩擦塗膜または耐摩擦塗料においては、亜鉛粉の平均粒径は約１μｍ〜約２０μｍの範囲内であり、この範囲内であれば亜鉛粉を多く含む耐摩擦塗膜によって、相手材の摩擦面と擦れる際、亜鉛の切削抵抗が摩擦力となって適切な摩擦係数が得られる。亜鉛粉の平均粒径が約１μｍより小さいと切削抵抗による摩擦力が得られず、亜鉛粉の平均粒径が約２０μｍより大きいと亜鉛粉がバインダーで強固に固められず、耐摩擦塗膜が相手材と摩擦したときに亜鉛粉が剥離する恐れがある。したがって、亜鉛粉の平均粒径は約１μｍ〜約２０μｍの範囲内とするのが好ましい。
【００１７】
このようにして、成形された摩擦材の代わりに、母材である鋼板または樹脂に直接適切な平均粒径の亜鉛粉をコーティングすることで、摩擦面を形成して適切な摩擦係数が得られる耐摩擦塗膜及び耐摩擦塗料となる。
【００１８】
請求項４の発明にかかる耐摩擦塗膜または耐摩擦塗料においては、耐摩擦塗膜（固形分）中の亜鉛量が約６０重量％〜約７５重量％の範囲内である。亜鉛量が約６０重量％未満の場合には、摩擦係数の変動幅が大きくなるとともに、付着性に問題が出てきて表面剥離が生じ始める。また、亜鉛量が約７５重量％を超える場合には、塗膜硬度が不足するとともに、バインダー量が不足するためにやはり付着性（塗布性）に問題が生ずる。したがって、耐摩擦塗膜中の亜鉛量は約６０重量％〜約７５重量％の範囲内とするのが好ましい。
【００１９】
このようにして、成形された摩擦材の代わりに、母材である鋼板または樹脂に直接適量の亜鉛粉をコーティングすることで、摩擦面を形成して適切な摩擦係数が得られる耐摩擦塗膜及び耐摩擦塗料となる。
【００２０】
請求項５の発明にかかる耐摩擦塗膜または耐摩擦塗料は、耐摩擦塗膜の厚さが約１５μｍ〜約３５μｍの範囲内である。耐摩擦塗膜の厚さが約１５μｍ未満では薄すぎて摩擦面として機能せず、耐摩擦塗膜の厚さが約３５μｍを超える場合には摩擦係数の変動幅が大きくなって好ましくない。したがって、耐摩擦塗料を塗布して形成される耐摩擦塗膜の厚さは、約１５μｍ〜約３５μｍの範囲内であることが好ましい。
【００２１】
このようにして、成形された摩擦材の代わりに、母材である鋼板または樹脂に直接適切な厚さの亜鉛粉をコーティングすることで、摩擦面を形成して適切な摩擦係数が得られる耐摩擦塗膜及び耐摩擦塗料となる。
【００２２】
請求項６の発明にかかる耐摩擦塗料は、摩擦材と鋼材とが接触する部分において摩擦材と鋼材のいずれかの摩擦面に塗布される。これによって、耐摩擦塗料は防錆コーティングとして機能し、摩擦材と鋼材とが接触する部分において、いずれかが錆びて固着するのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図３を参照して説明する。
【００２４】
図１（ａ）は従来の摩擦材を母材に貼り付けた部品を示す斜視図、（ｂ）は本発明の実施の形態にかかる耐摩擦塗膜としての亜鉛をコーティングした部品を示す斜視図であり、いずれも摩擦材・コーティング材の厚さを実際より厚く誇張した模式図である。図２は本発明の実施の形態にかかる耐摩擦塗膜としての亜鉛コーティング部品の摩擦係数の測定方法を示す模式図である。図３は本発明の実施の形態にかかる耐摩擦塗膜としての亜鉛コーティング部品の摩擦係数の経時変化を従来の摩擦材を母材に貼り付けた部品と比較して示した図である。
【００２５】
図１（ａ）に示されるように、従来の摩擦部品１は、母材となるベース樹脂３にゴムに真鍮粉を配合した摩擦材２を接着剤（熱硬化性のエポキシ系接着剤等）４で接着してなるものであり、摩擦材２を成形するための成形型のコストや、接着剤４を塗布して接着して加熱硬化させる手間がかかるために、コスト高になっていた。これに対して、図１（ｂ）に示されるように、本実施の形態の亜鉛コーティング部品５は同じく母材となるベース樹脂３に、本実施の形態の耐摩擦塗料を塗布して加熱硬化し表面に耐摩擦塗膜としての亜鉛塗膜６を形成させたもので、手間が掛からないため従来の摩擦部品１に比べてずっと低コスト化できる。なお、本実施の形態のベース樹脂３としてはＰＡＧＦ（ポリアミド（ナイロン）ガラス繊維）強化樹脂を使用した。
【００２６】
次に、この本実施の形態にかかる耐摩擦塗膜としての亜鉛塗膜６を形成するための本実施の形態にかかる耐摩擦塗料の作製方法について、（表１）を参照して説明する。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
表１に示されるように、本実施の形態の耐摩擦塗料は、熱硬化性樹脂として水性アルキッド樹脂を６４．４重量％、硬化剤としてメチルエーテル化メラミンを６．５重量％、分散剤としてアセチレンジオール系分散剤を２．１重量％、溶剤としてブチルセロソルブを１４．０重量％、そしてイオン交換水を１３．０重量％混合して良く攪拌し、塗料液を作る。この塗料液に平均粒径５μｍの亜鉛末を、乾燥したとき亜鉛含有量が約６０重量％〜約７５重量％の範囲内に入るように適量を加えて攪拌し、耐摩擦塗料を作製する。本実施の形態においては、乾燥したとき亜鉛含有量が約７０重量％を中心として何種類かになるように塗料液に亜鉛末を加えて攪拌した。
【００２９】
この亜鉛塗膜６について、含有亜鉛（Ｚｎ）量と塗膜性能の関係について、下記（表２）に測定結果を比較例と比較してまとめた。亜鉛塗膜６の作製方法としては、上述のようにして作製した本実施の形態の耐摩擦塗料をエアスプレー法で被塗物に塗装し、室温にて５分間セッティング後、１３０℃の乾燥機で２０分間焼き付けを行った。
【００３０】
【表２】
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【００３１】
表２に示されるように、亜鉛塗膜６について、含有亜鉛（Ｚｎ）量が８０％の比較例１と、７５％から６０％まで５％ずつ減らした実施例１，２，３，４、含有亜鉛量が５０％の比較例２、３０％の比較例３について塗膜性能を測定した。合わせて、従来品の摩擦材２についても、比較のために摩擦係数を測定した。
【００３２】
表２に示されるように、外観については実施例１〜４と比較例１は通常の亜鉛の色で良好であったが、比較例２は褐色、比較例３は茶褐色であった。付着性については、実施例１〜４と比較例２は表面剥離が０％と良好であったが、比較例３は表面剥離が３０％であり、また比較例１は表面剥離こそ０％であるがバインダーの割合が少ないため表層で剥離が起こり好ましくない結果であった。
【００３３】
次に、塗膜硬度であるが、これはＪＩＳ（日本工業規格）の「鉛筆硬度」の測定方法にしたがって測定した。その結果、比較例１は２Ｈとやや軟らかく、実施例１〜４は４Ｈで良好であり、比較例２は５Ｈ、比較例３は６Ｈと、含有亜鉛量が少なくなるほど塗膜硬度は高くなった。
【００３４】
最後に摩擦係数は、鈴木式摩擦摩耗試験機を用いて、一定の回転数で供試体を回転させながら一定の圧力で鋼板を押し付けて、その際の滑りトルクをロードセルで測定して算出した。鈴木式摩擦摩耗試験機による、具体的な測定方法の模式図を図２に示す。図２に示されるように、半径ｒ＝１．１５ｃｍの供試体（摩擦部品）５の摩擦面に鋼板７を加圧荷重Ｗで押し付けて、供試体５の中心からＲ＝１０ｃｍ離れた位置においてロードセル８で検出された荷重Ｆから、摩擦係数μの計算式（１）、
μ＝（Ｆ×Ｒ）／（Ｗ×ｒ）  ……（１）
によって摩擦係数μを算出する。本実施の形態においては、Ｒ＝１０ｃｍ，ｒ＝１．１５ｃｍであるから、式（１）は次式（２）となる。
μ＝（Ｆ×１０）／（Ｗ×１．１５）  ……（２）
測定条件としては、雰囲気温度は室温、加圧荷重Ｗ＝０．７６ＭＰａ／ｃｍ2 、滑り速度１８ｍ／ｍｉｎで測定した。
【００３５】
その結果、実施例１〜４と比較例１及び比較例４は、初期摩擦係数がいずれも≒０．４で、変動幅（１２時間摩擦後の最大値と最小値の差）も２７％以下と小さいが、比較例２，比較例３は初期摩擦係数が０．４５，０．４８と高く、変動幅も２８％以上と大きい。
【００３６】
以上の結果から、亜鉛塗膜６の含有亜鉛量は約６０重量％〜約７５重量％の範囲が最適量と判定される。
【００３７】
次に、亜鉛塗膜の膜厚と摩擦係数の関係について（表３）を参照して説明する。
【００３８】
【表３】
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【００３９】
この試験は、含有亜鉛量が約７０重量％となる耐摩擦塗料を用いて行った。その結果、４種類の膜厚の耐摩擦塗膜について外観、付着性、硬度には問題がなく、摩擦係数の変動幅は膜厚１００μｍでは３８％と大きくなった。他の膜厚１５，２５，３５μｍの供試体については、初期摩擦係数も変動幅も問題なく、亜鉛塗膜の膜厚は約１５μｍ〜約３５μｍの範囲内とすることが好ましいことが分かった。膜厚が約１５μｍより小さいと薄すぎて摩擦面として機能せず、膜厚が約３５μｍより大きいと摩擦係数の変動幅が大きくなって好ましくない。
【００４０】
次に、母剤としてのＰＡＧＦ強化樹脂３に摩擦材２を接着剤４で貼り付けた従来品１と、本実施の形態の耐摩擦塗料をＰＡＧＦ強化樹脂３に塗布して耐摩擦塗膜としての亜鉛塗膜６（亜鉛含有量７０重量％、亜鉛粉平均粒径約５μｍ、膜厚２５μｍ）を形成した摩擦部品５との摩擦係数μの経時変化について、（表４）を参照して説明する。なお、比較のためにＰＡＧＦ強化樹脂３そのものを摩擦面とした場合についても測定した。
【００４１】
【表４】
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【００４２】
その結果、表４に示されるように、従来品１（摩擦材貼り付け）と本実施の形態の亜鉛塗膜６を形成した摩擦部品５（亜鉛コーティング）とは、初期の摩擦係数も適切な値で安定しており、１８．８時間摩擦試験後の摩擦係数の変動幅もそれぞれ２７％と２２％と小さい。特に、本実施の形態の亜鉛塗膜６を形成した摩擦部品５は、従来品１と同等以上の特性を示している。
【００４３】
これに対して、ＰＡＧＦ強化樹脂３そのものを摩擦面とした場合には、初期の摩擦係数が小さく摩擦係数の変動も大きい。これは、ＰＡＧＦ強化樹脂３の表層にはＰＡ（ポリアミド）樹脂のみが存在しており、強化用のＧＦ（ガラスファイバー）が存在していないため、初期のポリアミド樹脂のみが削られる段階では摩擦係数が小さく、ガラスファイバーが表面に現れた時点で摩擦係数が急激に大きくなるものと考えられる。したがって、摩擦係数の変動幅も１２１％と極めて大きくなっている。
【００４４】
この表４の測定結果をグラフにしたものが、図３である。図３に示されるように、本実施の形態の亜鉛コーティング品は、初期（０〜２時間）の摩擦係数が極めて安定しており、従来品（摩擦材貼り付け品）よりも優れている。したがって、トルクリミッター等のように短時間しか摩擦しない摩擦部品においては、特に優れた性能を発揮することが期待される。
【００４５】
このように、本実施の形態の耐摩擦塗料を母材に塗布して加熱硬化してなる耐摩擦塗膜は、亜鉛を多く含み、最初から亜鉛が表面に出ているため、摩擦初期から安定した摩擦係数が得られる。さらに、亜鉛を多く含む耐摩擦塗膜が鋼板に形成されることによって、亜鉛の犠牲腐食作用によって錆の発生もなく、フライホイールクラッチ等におけるクラッチ固着も防止できる。このようにして、成形された摩擦材の代わりに母材である鋼板または樹脂に直接コーティングすることで摩擦面を形成して低コスト化を図ることができ、コーティングを鋼板に施すことによって錆の発生もなくクラッチ固着等の不具合を防止できる。また、耐摩擦塗料は、亜鉛粉・熱硬化性樹脂・硬化剤・分散剤・溶剤・水からなるので、多量の亜鉛粉がバインダーとしての熱硬化性樹脂で均一かつ強固に固められて、塗膜が相手材と摩擦しても亜鉛粉が剥離することがない。
【００４６】
また、亜鉛粉の平均粒径が約５μｍであるため、相手材の摩擦面と擦れる際、亜鉛の切削抵抗が摩擦力となって適切な摩擦係数が得られる。さらに、耐摩擦塗膜（固形分）中の亜鉛量が約７０重量％であるため、摩擦係数の変動幅も小さく、付着性にも問題はない。そして、耐摩擦塗膜の厚さが約２５μｍであるため、充分摩擦面として機能し、摩擦係数の変動幅も小さく抑えられる。
【００４７】
本実施の形態においては、耐摩擦塗膜の亜鉛粉の平均粒径を約５μｍとしたが、約１μｍ〜約２０μｍの範囲内であれば良い。また、亜鉛量を約７０重量％としたが、約６０重量％〜約７５重量％の範囲内であれば良い。さらに、耐摩擦塗膜の厚さを約２５μｍとしたが、約１５μｍ〜約３５μｍの範囲内であれば良い。
【００４８】
また、本実施の形態においては、耐摩擦塗料の熱硬化性樹脂としてアルキッド樹脂を用いているが、エポキシ樹脂等の有機バインダーやアルキルシリケート等の無機バインダー等、他の熱硬化性樹脂を用いることもできる。
【００４９】
本発明を実施するに際しては、耐摩擦塗膜または耐摩擦塗料のその他の部分の構成、形状、数量、材質、大きさ、接続関係等についても、本実施の形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１（ａ）は従来の摩擦材を母材に貼り付けた部品を示す斜視図、（ｂ）は本発明の実施の形態にかかる耐摩擦塗膜としての亜鉛をコーティングした部品を示す斜視図であり、いずれも摩擦材・コーティング材の厚さを実際より厚く誇張した模式図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態にかかる耐摩擦塗膜としての亜鉛コーティング部品の摩擦係数の測定方法を示す模式図である。
【図３】図３は本発明の実施の形態にかかる耐摩擦塗膜としての亜鉛コーティング部品の摩擦係数の経時変化を従来の摩擦材を母材に貼り付けた部品と比較して示した図である。
【符号の説明】
【００５１】
２  摩擦材
３  母材
４  接着剤
５  亜鉛コーティング部品
６  亜鉛塗膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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