(57)【要約】【課題】耐久性と摩擦性能を兼ね備えた湿式摩擦材を提供すること。【解決手段】湿式摩擦材１０は、織布２０に樹脂を含浸硬化させてなり、織布２０を構成する糸３０が、その構成要素である繊維の間に粒子４０が固着された糸３０を含む。織布は、糸の構成要素である繊維の間に粒子が固着された糸と、粒子が固着されていない糸からなるものであっても、繊維の間に粒子が固着された糸のみからなるものでもよい。織布を構成する糸が、繊維の間に粒子が固着された糸を含むことで、摩擦材表面が平坦化され、その結果、係合時に作用する面積が増加するので、優れた摩擦性能が得られる。繊維間に形成される空隙は油膜を破壊する油の経路となるので、摩擦性能の向上に寄与する。また、粒子自身が織布の支持体となるので、耐摩耗性を兼ね備えることができる。【選択図】図１
2005098374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
織布に樹脂を含浸硬化させてなる湿式摩擦材であって、
前記織布を構成する糸が、繊維の間に粒子が固着された糸を含むことを特徴とする、
湿式摩擦材。
【請求項２】
前記織布が、繊維間に粒子が固着された糸と、固着されていない糸とからなる、請求項１の湿式摩擦材。
【請求項３】
前記粒子の直径が、繊維直径の０.０５倍〜１０倍である、請求項１又は２の湿式摩擦材。
【請求項４】
前記織布が、炭素繊維、芳香族ポリアミド繊維、ポリアクリル繊維、酸化アクリル繊維、ポリイミド繊維、ポリパラフェニルビスオキサゾール繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、フッ素繊維、セルロース繊維のうち１種又は複数種からなる、請求項１から３のいずれかの湿式摩擦材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に、自動車や産業機器の動力伝達要素や制動要素に利用される湿式摩擦材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の摩擦材は、主に、耐熱性合成繊維等で構成されるペーパー摩擦材が用いられている。現在、ペーパー摩擦材が、係合するときの動力伝達効率である摩擦係数が高い摩擦材として、最も盛んに研究開発がなされている。しかし、ユニットの小型化、高性能化が進むにつれて摩擦材に対する耐久性の向上が求められているが、現状のペーパー摩擦材では適用が困難な場合がある。例えば、ペーパー摩擦材は繊維が層状に重なり合っているため、摩擦面に対して平行な方向に過剰な負荷が掛かると、繊維層間が破壊され、摩擦材としての機能が損なわれる場合がある。
【０００３】
また、ペーパー摩擦材は、過酷な負荷により摩擦材係合表面で多量の熱が発生し、摩擦材料の熱分解により摩擦性能が低下する場合がある。熱的負荷が大きい使用において、カーボン繊維の構成比率を高めることが耐熱分解性向上に効果があることが知られているが、これをペーパー摩擦材に適用することは容易でない。
【０００４】
このため、過酷な使用状態では、比較的簡便にカーボン繊維等の高耐熱繊維で構成することができる織布摩擦材が用いられる場合がある。
例えば、繊維を束ねて撚りを入れた糸や、繊維を撚り合わせた糸を絡合させて構成した織布や編物等の織布からなる摩擦材は、繊維同士が三次元絡合しているため、繊維間の強度が強い。従って、上記織布で形成されている摩擦材は、従来のペーパー摩擦材より耐久性が高い。
しかし、このような繊維によって構造体が成形されている摩擦材では、係合開始時の動力伝達効率を表す摩擦係数が、ペーパー摩擦材よりも低い傾向があり、耐久性と摩擦性能の両立が難しい。
【０００５】
そこで、特許文献１には、０.５〜３５％の気孔率のＣＦＲＰシートを金属支持板に接合することを特徴とする織布摩擦材の製造方法が開示されている。この方法によれば、ＣＦＲＰシートの微細な気孔の油液保持能力が耐焼け性及び耐摩耗性に大きな影響を与えるので、摩擦係数と耐摩耗性を或る程度兼ね備えることができる。
【０００６】
また、特許文献２には、織布に含浸させる樹脂量を調整することで空隙を形成させたことを特徴とする摩擦材及びその製造方法が開示されている。この方法によれば、繊維間に形成された空隙が油膜を破壊する油の経路となるので、摩擦性能と耐摩耗性能の両立が或る程度可能となる。
【０００７】
さらに、特許文献３で開示されているような、摩擦性能と耐摩耗性を兼ね備えるため織布にスリットを設ける加工をした摩擦材や、特許文献４で開示されているような摩擦性能と耐摩耗性を兼ね備えるため、織布の表面に溝を設ける加工をした摩擦材がある。
【特許文献１】特開平９-３２４０５５号公報
【特許文献２】米国特許第５６６２９９３号明細書
【特許文献３】特開平７-１１９７７７号公報
【特許文献４】特開平８-１０５４７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１及び特許文献２で開示されているように、織布内部にある空隙を調整することにより、或る程度の摩擦性能の改善を実現することができるが、ペーパー摩擦材と比較して十分ではない。また、空隙を確保するために樹脂量を制限するので、摩擦材の機械的強度が低下し、高負荷の使用に対応できないという問題がある。
【０００９】
また、特許文献３及び４に開示されているようにスリット加工や溝加工を施した場合、摩擦性能は改善するが、ペーパー摩擦材に比べ十分ではない。従来からある空隙の制御や溝加工だけでなく、耐久性と摩擦性能を両立させた湿式摩擦材の新規な発明が必要である。
本発明は、上記問題に鑑み、耐久性と摩擦性能を兼ね備えた湿式摩擦材及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、織布に樹脂を含浸硬化させてなる湿式摩擦材であって、前記織布を構成する糸が、繊維の間に粒子が固着された糸を含むことを特徴とする湿式摩擦材によって、前記の課題を解決した。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、織布を構成する糸が、繊維の間に粒子が固着された糸を含むことで、摩擦材表面が平坦化され、その結果、係合時に作用する面積が増加するので、優れた摩擦性能が得られる。また、繊維間に形成される空隙は、油膜を破壊する油の経路となるので、摩擦性能の向上に寄与する。さらに、粒子自身が織布の支持体となるため、優れた摩擦性能とともに、耐摩耗性を兼ね備えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施形態を図１に基づいて説明する。
本発明の湿式摩擦材１０は、織布２０に樹脂を含浸硬化させてなり、前記織布２０を構成する糸３０が、その構成要素である繊維の間に粒子４０が固着された糸３０を含むことを特徴とするものである。
従来の織布を使用した湿式摩擦板においては、図４に示すように、糸３０の間に粒子４０が固着されていたが、本発明の湿式摩擦材１０は、図１（ｂ）に示すように、糸３０を構成している繊維の間に粒子４０が固着されることで、優れた摩擦性能と強度が得られるものである。
【００１３】
ここで、織布は、糸の構成要素である繊維の間に粒子が固着された糸と、粒子が固着されていない糸からなるものであっても、繊維の間に粒子が固着された糸のみからなるものであってもよい。なお、粒子の大きさは、繊維直径の０.０５倍〜１０倍であることが好ましい。
【００１４】
織布２０の素材としては、ＰＡＮ系カーボン繊維、ピッチ系カーボン繊維、芳香族ポリアミド繊維、芳香族ポリエステル繊維、ポリアクリル繊維、酸化アクリル繊維、ポリパラフェニルビスオキサゾール繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、フッ素繊維、耐熱アクリル繊維、セルロース繊維等が用いられる。
織布２０に含浸させる樹脂としては、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、ポイミド系樹脂のうち１種又は複数種が用いられる。
【００１５】
繊維の間に粒子を固着させるには、糸になる前のスライバー、又は糸になった状態、糸が織られて織布にされた状態のいずれで、行ってもよい。この粒子４０の糸３０の繊維間への固着は、粒子を含んだ液状の樹脂を繊維に塗布したり、噴霧したりすることで実施することができる。
粒子４０は、無機粉体でも、有機粉体でもよく、特に、限定するものではないが、摩擦性能及び耐久性能から、耐熱性を有し、多孔質、低弾性であることが好ましい。
【００１６】
無機粉体、有機粉体を織布の片面にだけに固着させる場合は、粉体を固着させた面を係合時に作用させる面とする。粒子を固着させるための樹脂は、糸になる前のスライバー、糸、又は糸によって形成される織布のいずれの状態でも用いることができ、樹脂は、液体及び／又は粉体の状態でよい。使用する樹脂量は、必要とされる摩擦性能と耐久性に応じて調整されるが、摩擦材の５０重量％以下、好ましくは３〜４０重量％である。また、熱硬化性樹脂としては、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、イミド系樹脂等の耐熱性樹脂が用いられる。
【００１７】
いずれの状態においても、樹脂硬化・接着・加熱圧縮成形をする前に、未硬化の樹脂と無機粉体及び／又は有機粉体が織布の糸を構成する繊維の間に固着され、その後、樹脂が硬化しない程度に織布の乾燥が行われる。
摩擦材は、使用される伝達要素又は制動要素に応じて、芯金の片面又は両面に接着される。接着剤は、芯金及び／又は摩擦材に塗布される。接着は加圧した状態でなされ、適切な温度で加熱し、接着材を硬化させることにより行う。
【実施例】
【００１８】
以下、本発明の実施例及び比較例について説明する。
（実施例１）
繊維直径が１０μｍのポリアクリルニトリル系カーボン織布に、平均粒径２８μｍの活性炭をエポキシ樹脂エマルジョンに分散させた塗工液をコーティングし、１８０℃で１０分間熱処理することにより粒子を繊維の間に固着させた。
次に、フェノール樹脂溶液を含浸させ、２５０℃で３０分間の熱処理によって樹脂を硬化させた。
このようにして製造された湿式摩擦材１０を予め接着剤を塗布している芯金５０に接着し、熱圧着して、図２に示す湿式摩擦板を製造した。
【００１９】
（比較例１）
繊維直径が１０μｍのポリアクリルニトリル系カーボン織布に、樹脂量（摩擦材総重量に対する樹脂量の割合）が２２重量％になるまでフェノール樹脂溶液を含浸させ、２５０℃で３０分間の熱処理によって樹脂を硬化させた。この織布を予め接着剤を塗布している芯金に接着し、熱圧着して湿式摩擦板を製造した。
（比較例２）
ペーパー摩擦材を予め接着剤を塗布している芯金に接着し、熱圧着して湿式摩擦板を製造した。
【００２０】
このようにして得た実施例及び比較例の湿式摩擦板を、図３に示すように、エポキシ樹脂６０，６０で金属プレート７０，７０に接着し、その剪断強度を、引張り試験機を使用して測定した。また、繰返し回数５回目の摩擦係数である初期摩擦係数と、繰返し回数１０００回目の摩擦係数である耐久後摩擦係数を、表１の摩擦試験条件において測定した。
【表１】
2005098374.tif 000003
【００２１】
これらの測定結果を表２に示す。
【表２】
2005098374.tif 000004
表２より、実施例は、比較例と比べ、摩擦性能と耐久性能の両方に優れていることが分かる。
【００２２】
以上のように、本発明によれば、織布の糸を構成する繊維の間に粒子を固着させることで、摩擦係数を向上させ、摩擦性能と耐久性を両立させた摩擦材が製造できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の湿式摩擦材の説明図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は一部の拡大斜視図。
【図２】本発明の実施例の概要図。
【図３】本発明の実施例及び比較例の剪断強度の測定方法の説明図。
【図４】従来の織布を使用した湿式摩擦材の一部の拡大斜視図。
【符号の説明】
【００２４】
１０：湿式摩擦材
２０：織布
３０：糸
４０：粒子
【図１】
2005098374.tif 000005
【図２】
2005098374.tif 000006
【図３】
2005098374.tif 000007
【図４】
2005098374.tif 000008