(57)【要約】      （修正有）【課題】改良された耐ジャダ特性、高い摩擦係数、並びに改良された強度、多孔性、耐磨耗性、及び耐ノイズ性を有する摩擦材料を提供する。【解決手段】少なくとも1種の硬化可能な樹脂を含浸させた基材を含み、該基材には多孔質炭素織物状材料と、該炭素織物状材料の外表面を少なくとも部分的に被覆する摩擦調整粒子を含み、織物状材料一次層は、前記摩擦調整粒子を一次織物状層の表面に保持するための複数のくぼみを規定する縦糸及び横糸を有する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１種の硬化可能な樹脂を含浸させた基材を含み、該基材は、ｉ）多孔質炭素織物状材料と、ｉｉ）該炭素織物状材料の外側表面を少なくとも部分的に被覆する摩擦調整粒子を含む二次層とを含み；織物状材料一次層は、前記摩擦調整粒子を一次織物状材料層の表面に保持するための複数のくぼみを規定する縦糸及び横糸を有する、摩擦材料。
【請求項２】
前記織物状材料は約９５％の炭素を含む、請求項１に記載の摩擦材料。
【請求項３】
前記織物状材料は、表面平滑度０．０００１〜約０．００１Ｒａの範囲内を有し、平滑な表面は、むらのない耐シャダ及び摩擦係数特性を有する前記摩擦材料を提供する、請求項２に記載の摩擦材料。
【請求項４】
前記摩擦調整粒子はシリカ粒子を含む、請求項１に記載の摩擦材料。
【請求項５】
前記摩擦調整粒子はセライト粒子を含む、請求項１に記載の摩擦材料。
【請求項６】
前記摩擦調整粒子は炭素粒子とシリカ粒子との混合物を含み、前記摩擦調整粒子は、前記織物状材料の重量を基準として約０．２〜約４０重量％存在する、請求項１に記載の摩擦材料。
【請求項７】
前記摩擦調整粒子は前記炭素織物状材料の表面積の約３〜約９０％を被覆する、請求項１に記載の摩擦材料。
【請求項８】
前記摩擦調整粒子は前記炭素織物状材料の表面積を実質的に被覆する、請求項１に記載の摩擦材料。
【請求項９】
前記摩擦調整粒子は、ケイソウ土粒子と完全に炭化した炭素粒子または部分的に炭化した粒子及びこれらの混合物との混合物を含む、請求項１に記載の摩擦材料。
【請求項１０】
前記摩擦調整粒子は、前記織物状材料の重量を基準として、約５〜約１５重量％の摩擦調整粒子を含む、請求項１に記載の摩擦材料。
【請求項１１】
前記摩擦調整粒子は、前記摩擦調整粒子の総重量を基準として、約２０〜約３５重量％のシリカ粒子、及び約６５〜約８０％の炭素粒子を含む、請求項６に記載の摩擦材料。
【請求項１２】
前記摩擦調整粒子のサイズは約０．５〜約２０ミクロンの範囲にわたる、請求項１に記載の摩擦材料。
【請求項１３】
前記摩擦調整粒子はケイソウ土を含む、請求項１に記載の摩擦材料。
【請求項１４】
フェノール樹脂または変性フェノール樹脂を含浸させた、請求項１に記載の摩擦材料。
【請求項１５】
前記摩擦材料は約４５〜約６０重量％の樹脂を含む、請求項１４に記載の摩擦材料。
【請求項１６】
フェノール樹脂とシリコーン樹脂との混合物を含浸させた、請求項１に記載の摩擦材料において、該混合物中のシリコーン樹脂の量は、前記混合物の重量を基準として約５〜約８０重量％の範囲にわたり、所望により、前記フェノール樹脂は、溶媒材料中に存在し、前記シリコーン樹脂は、前記フェノール樹脂の前記溶媒材料と相溶性がある溶媒材料中に存在する、請求項１に記載の摩擦材料。
【請求項１７】
前記変性フェノール樹脂は、エポキシフェノール樹脂を含む、請求項１４に記載の摩擦材料。
【請求項１８】
織物状材料を形成することと、
該織物状材料の少なくとも１つの表面の約３〜約１００％に、前記織物状材料の重量を基準として約０．２〜約４０重量％存在する摩擦調整粒子をコーティングすることと、
前記コーティング済みの織物状材料にフェノール樹脂またはフェノールベースの樹脂混合物を含浸させ、その後、前記含浸済みの繊維質織物状材料を、予め定められた温度で予め定められた時間硬化することと、を含む、摩擦材料の製造方法。
【請求項１９】
前記摩擦調整粒子は炭素粒子とシリカ粒子との混合物を含む、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、織物状材料の第１の層と織物状材料を少なくとも部分的にコーティングする摩擦調整粒子の第２の層とを含む非アスベストでかつ非金属の織物状材料に関する。本発明はさらに、適切な樹脂材料を含浸させた上記に説明したコーティング済みの織物状材料を含む複合織物状摩擦材料に関する。
【０００２】
本発明の摩擦材料は、改良された耐シャダ特性、高い摩擦係数、並びに改良された強度、多孔性、耐摩耗性及び耐ノイズ性を有する。
【背景技術】
【０００３】
新しくかつ先進のトランスミッションシステム及びブレーキシステムが、自動車業界により開発されつつある。こうした新システムはしばしば、高エネルギー要件を伴う。従って、摩擦材料技術をも開発することで、こうした先進のシステムのますます増大しつつあるエネルギー要件を満たさなければならない。
【０００４】
特に、新しく高性能で耐久性のある摩擦材料が必要である。新しい摩擦材料は、表面速度が約６５m／秒にまでなるような高速度に耐えることができなければならない。また摩擦材料は、約１５００psiまでの高フェーシングライニング圧力に耐えることができなければならない。また摩擦材料は、限定された潤滑条件下で有用であることも重要である。
【０００５】
先進のトランスミッション及びブレーキシステムにおいて有用であるためには、摩擦材料は、耐久性がありかつ高い耐熱性を有しなければならない。摩擦材料は、高温で安定であり続けなければならないだけではなく、使用条件下で発生する高熱を迅速に放散できなければならない。
【０００６】
新しいトランスミッションシステム及びブレーキシステムの係合及び切り離しの最中に高速度が生じているということは、摩擦材料は、係合の間じゅう終始比較的一定の摩擦を維持できなければならないということを意味する。摩擦係合が、広範囲の速度と温度とにわたって比較的一定であり、それにより、制動の最中の材料の“シャダリング”または１つのギヤから別のギヤへのパワーシフトの最中のトランスミッションシステムの“シャダリング”を最小にすることが重要である。また摩擦材料は、摩擦係合の間中、摩擦材料にノイズまたは“甲高い音”が生じないように、所望のトルク曲線形状を有することも重要である。
【０００７】
特に、トランスミッションシステム及びトルクオンデマンドシステムは、主として燃料効率及び運転の快適さのために、スリッピングクラッチを取り入れている。こうしたシステム内部のスリップクラッチの役割は、車両発進装置の例えば湿式スタートクラッチからトルクコンバータクラッチまで変化する。動作条件によって、スリップクラッチは、次の３つの主要なクラスに区分することができる：（１）低圧及び高スリップ速度のクラッチの例えば湿式スタートクラッチ；（２）高圧及び低スリップ速度のクラッチの例えばコンバータクラッチ；並びに（３）極低圧及び低スリップ速度のクラッチの例えばニュートラルからアイドルのクラッチ。
【０００８】
スリップクラッチの全ての用途に関わる主要な性能の関心事は、シャダの予防及び摩擦界面のエネルギー管理である。シャダの発生は、摩擦材料の摩擦特性、かみ合う面（mating surface）の硬さ及び粗さ、油膜の保持、潤滑剤の化学的性質及び相互作用、クラッチの動作条件、動力伝達装置の組み立て及びハードウェアの心合わせ、並びに動力伝達装置の汚染を含む多くの要因によるとすることができる。摩擦界面のエネルギー管理は、主として界面温度の制御と関係があり、ポンプ容量、油の流れの経路及び制御方法によって影響される。摩擦材料表面の設計も、界面エネルギー管理の効率に寄与する。
【０００９】
以前には、温度安定性のためにアスベスト繊維を摩擦材料中に含ませていた。健康及び環境の問題が原因となって、アスベストはもはや使用されていない。より最近の摩擦材料においては、含浸用の紙または繊維材料を、フェノール樹脂またはフェノール変性樹脂類を用いて修正することで、摩擦材料中にアスベストの無いことを克服しようと試みてきた。しかしながらこうした摩擦材料は、発生した高熱を迅速に放散せず、かつ、現在開発中の高速度システム中に使用するために現在必要とされる、必要な耐熱性と満足の行く高摩擦係数性能とを有していない。
【００１０】
本発明は、Wincklerの米国特許第4,700,823号に勝る改良であり、この特許は、炭素繊維で形成した布基体のメッシュ及び化学気相成長法によって繊維の表面に堆積した炭素のコーティングを含む摩擦材料を説明している。
【００１１】
本発明はまた、Wincklerの米国特許第5,662,993号に勝る改良であり、この特許は、ストランドへと形成され、共に織るかまたは編んで布帛にされる繊維を含む摩擦材料を説明している。ストランドは、隙間が繊維同士の間に残るように繊維の各々に沿ってウィッキングされる結合剤を有する。
【００１２】
本発明はまた、Gibson et al.の米国特許第5,952,249号に勝る改良であり、この特許は、無定形炭素でコーティング済みの炭素布帛を説明しており、ここで、無定形炭素は、布帛を構成するヤーンの個別の繊維同士の間の隙間を充填する。
【００１３】
様々な他のタイプの摩擦材料が紙材料で製造される。例えば、Kerseyの米国特許第5,585,166号は、多孔質基体及び多孔質摩擦層を有する２層摩擦材料を説明している。
本発明は、Seitzの米国特許第5,083,650号参考文献に勝る改良であり、この特許は、多工程の含浸及び硬化方法を含む；すなわち、紙にコーティング組成物を含浸させ、炭素粒子を紙表面に置き、紙中のコーティング組成物を部分的に硬化し、第２のコーティング組成物を、部分的に硬化済みの紙に施用し、最後に両方のコーティング組成物を硬化する。
【００１４】
他の摩擦材料においては、炭素材料と組み合わせた金属繊維を、耐摩耗性を得るために摩擦材料中に含ませた。例えば、Fujimaki et al.の米国特許第4,451,590号は、金属繊維、充填材、炭素粒子、炭素繊維及びフェノール樹脂を有する摩擦材料を説明している。しかしながら、金属ベースの摩擦材料は、使用最中の高い流体浸透容量を可能にするために十分な多孔性と圧縮率とを有しない。また、金属ベースの摩擦材料は、十分にレジリエントでも無く、弾性も無く、しかもなお、圧縮永久歪みに対する耐性も無く、約１５００psi（約１０５kg/cm2）までの高フェーシングライニング圧力に耐えることができない。金属ベースの摩擦材料はまた、新しいトランスミッションシステム及びブレーキシステムの係合及び切り離しの最中に生じている約６５m／秒にまでなるような高い表面速度に耐えることができない。
【００１５】
現在使用中の様々な他の摩擦材料は、多くのタイプの“紙ベースの”摩擦材料を含む。こうした“紙ベースの”摩擦材料は一般に、少なくとも１つのタイプの適切な充填材料と一緒にランダムな不織布繊維質材料で典型的に製造される繊維質基材を含む。例えば、様々な有用な摩擦材料が開発されており、これは、本発明における譲受人であるボーグワーナーＩｎｃ．（BorgWarner Inc.）によって共有されている。
【００１６】
本発明はまた、本発明における譲受人であるボーグワーナーＩｎｃ．によって共有されているより初期の、摩擦材料に関する特許に勝る改良である。特に、米国特許第5,998,307号は、多孔質の一次層は少なくとも１種の繊維質材料を含むような、硬化可能な樹脂を含浸させた基材と、一次層の表面の少なくとも約３〜約９０％を被覆する炭素粒子の二次層とを有する摩擦材料に関する。米国特許第5,858,883号は、より少なくフィブリル化したアラミド繊維、人造黒鉛、及び充填材の一次層を有する基材と、一次層の表面の炭素粒子の二次層と、に関する。米国特許第5,856,224号は、一次層はより少なくフィブリル化したアラミド繊維、人造黒鉛、及び充填材を含むような、硬化可能な樹脂を含浸させた基材と；炭素粒子及び歩留まり向上剤の二次層と；を含む摩擦材料に関する。米国特許第5,958,507号は、摩擦材料の製造方法に関し、ここで、より少なくフィブリル化したアラミド繊維を含む繊維質材料の少なくとも１つの表面に、炭素粒子及び歩留まり向上剤をコーティングし、フェノール樹脂または変性フェノール樹脂を含浸させ、硬化する。米国特許第6,001,750号は、繊維質基材は、より少なくフィブリル化したアラミド繊維、炭素粒子、炭素繊維、充填材料、フェノールノボロイド繊維、及び所望により綿繊維の多孔質の一次層と、表面の約３〜約９０％を被覆する炭素粒子の二次層とを有するような、硬化可能な樹脂を含浸させた繊維質基材を含む摩擦材料に関する。
【００１７】
加えて、様々な基材が、共有されているボーグワーナーＩｎｃ．の米国特許第5,753,356号、同第5,707,905号（より少なくフィブリル化したアラミド繊維、人造黒鉛及び充填材を含む基材を説明している）に説明される。別の共有されている特許第6,130,176号は、より少なくフィブリル化したアラミド繊維、炭素繊維、炭素粒子及び充填材を含む非金属の繊維質基材に関する。
【００１８】
さらに別の共有されている特許出願第09/707,274号、現在は許可されている、は、多孔質の一次層と一次層の表面の約３〜約９０％を被覆するシリカ粒子の二次層とを有する摩擦材料に関する。好適な態様においては、摩擦調整粒子は、シリカ粒子、樹脂粉末、炭素粉末または粒子及び／または部分的に炭化した粉末または粒子及びこれらの混合物のうちの少なくとも１つを含む。
【００１９】
摩擦材料が“湿式”用途において有用であるためには、摩擦材料は広く様々な許容可能な特性を有しなければならない。摩擦材料は、良好な耐シャダ特性を有しなければならず；レジリエントであるかまたは弾性があり、しかもなお、圧縮永久歪み、摩耗及び応力に対する耐性がなければならず；高い耐熱性を有し、また熱を速やかに放散できなければならず；長く持続し、安定で、むらのない摩擦性能を有しなければならない。こうした特性のいずれかが実現されない場合、摩擦材料の最適性能は実現されない。
【００２０】
適切な含浸用樹脂を繊維質基材と共に使用して、高エネルギー用途の摩擦材料を形成することも重要である。摩擦材料は、含浸最中に湿式樹脂で飽和した時と、使用最中にブレーキ液またはトランスミッションオイルで飽和した時との両方において、良好なせん断強度を有しなければならない。
【００２１】
また特定の用途の下では、使用最中に高い流体浸透容量が存在するような高い多孔性を摩擦材料が有することも重要である。従って摩擦材料は、多孔質であるだけではなく、圧縮可能でもなければならないことは重要である。摩擦材料中に浸透した流体は、ブレーキまたはトランスミッションの動作最中に加えられる圧力下で速やかに摩擦材料から絞り出されるかまたは放出できなければならず、しかもなお、摩擦材料はつぶれてはならない。また、摩擦材料は高い熱伝導性を有して、ブレーキまたはトランスミッションの動作最中に発生した熱を迅速に放散するのを助けることも重要である。
【００２２】
周知の限りでは、高繊維含量／低充填材含量一次層を含む繊維質基材を含み、トランスミッションシステムにおいて使用するための、摩擦材料の開示はない。
さらに、周知の限りでは、摩擦調整粒子の二次層が表面に堆積した高繊維／低充填材含量一次層を含む摩擦材料の開示はない。
【００２３】
従って、本発明の目的は、従来技術のものと比較して信頼性がありかつ改良された特性を有する、改良された摩擦材料を提供することにある。
本発明のさらなる目的は、改良された“耐シャダ”、耐“ホットスポット”性、高い耐熱性、高い摩擦安定性及び耐久性、多孔性、強度、並びに弾性を有する摩擦材料を提供することにある。
【００２４】
より良好な摩擦材料が必要であることを考慮して広範な研究を行った結果、改良された特性を有する摩擦材料が本発明によって開発された。本湿式摩擦材料は“湿式”用途において有用であり、ここでは、摩擦材料は使用最中に、ブレーキ液または自動変速機油のような液体で“湿っている”かまたは含浸されている。“湿式”摩擦材料の使用最中に、流体は最終的には摩擦材料から絞り出されるかまたは摩擦材料を含浸している。湿式摩擦材料は、その組成と物理的特性との両方において、“乾式”摩擦材料とは非常に異なる。
【発明の開示】
【００２５】
上記に検討した要件を実現するために、使用最中に生じる条件と同様の条件下で、多くの材料を、摩擦と耐熱性特性とに関して評価した。市販のブレーキライニングとトランスミッション材料との両方を調査して、高エネルギー用途での使用には適していないことが判明した。
【００２６】
本発明は、例えば、有機繊維の例えばフィブリル化アラミド繊維、（並びに所望により炭素、綿／セルロース、ガラス、ポリアミド、セラミック、及びその他同様な繊維）を含む織物状炭素繊維材料と、ｉｉ）一次層の表面に堆積した摩擦調整粒子を含む二次層とを含む非アスベストでかつ非金属の織物状材料に関する。
【００２７】
本発明の摩擦材料は、改良された耐シャダ特性、改良された耐“ホットスポット”性、“滑らかなシフト”のための望ましい摩擦特性、高い耐熱性耐久性、弾性、改良された強度及び多孔性を有する。
【００２８】
様々な摩擦調整粒子が、織物状材料表面の二次層として有用である。特に、シリカ粒子の例えばケイソウ土、セライト、セラトム（Celatom）、及び／または二酸化ケイ素は特に有用である。表面摩擦調整粒子は、コーティング済みの織物状材料の約０．２〜約３０重量％、好ましくは約２〜１０重量％、最も好ましくは約３〜５重量％存在する。
【００２９】
二次層において有用な別のタイプの特に適切な摩擦調整材料は、多孔質炭素材料である。特定の具体例においては、炭素粒子は特に有用である。また、１特定の具体例においては、二次層は、一次層の表面に堆積したケイ素粒子と炭素粒子との好ましい比の混合物を含む。特定の具体例においては、二次層は、摩擦調整粒子の総重量を基準として、約２０〜約３５重量％のシリカ粒子、及び約６５〜約８０％の炭素粒子を含む。
【００３０】
織物状材料に、様々な樹脂系を使用して含浸させることができる。特定の具体例においては、コーティング済みの織物状材料にフェノール樹脂または変性フェノールベースの樹脂を含浸させることは有用である。特定の具体例においては、シリコーン樹脂を相溶性溶媒中でフェノール樹脂とブレンドするかまたは混合し、このシリコーン−フェノール樹脂ブレンドを使用して本発明のコーティング済みの織物状材料に含浸させる場合、特に有用で高性能かつ耐久性のある摩擦材料が形成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明の摩擦材料は、改良された圧縮モジュラス（compression modulus）及び改良された耐“ホットスポット”性を有する。また本摩擦材料は、本摩擦材料の使用最中のより均一な熱放散に対処するような、改良された弾性及び改良された多孔性を有する。トランスミッション中またはブレーキ中の流体は、本摩擦材料の多孔質構造を通って迅速に移動できる。さらに、弾性の向上は、本摩擦材料表面により均一な圧力または均一な圧力分布を与え、これによって、不均一なライニングの摩耗または分離板の“ホットスポット”を無くすようにする。
【００３２】
摩擦材料の構造がより多孔質なほど、熱放散はより効果的になる。使用最中の摩擦材料の係合の最中の、摩擦材料の中へまたは中からの油の流れは、摩擦材料が多孔質の場合にはより迅速に起きる。
【００３３】
１態様においては、本発明は、ｉ）例えば有機、無機及び／または金属繊維の例えばフィブリル化アラミド繊維、炭素、綿／セルロース、ガラス、ポリアミド、セラミック、及びその他同様な繊維を含む高繊維含量、並びにｉｉ）ケイソウ土粒子のような低摩擦充填材料含量を有する一次層と；一次層の表面に堆積した摩擦調整粒子を含む二次層と；を含む非アスベスト繊維質基材に関する。１特定の具体例においては、一次層は、約８５重量％の繊維及び約１５重量％の充填材料を含む。また、特定の具体例においては、より少なくフィブリル化したアラミド繊維を高繊維含量繊維質基材中に有して、所望の細孔構造を摩擦材料に与え、その結果、向上した耐熱性を摩擦材料に与えることは有用である。繊維の幾何学的形状は、向上した耐熱性を与えるだけではなく、耐層間剥離性と耐スキール性または耐ノイズ性とを提供する。特定の具体例においては、一次層中の炭素繊維の存在は、耐熱性を向上し、安定した摩擦係数を維持し、耐スキール性を向上する助けとなる。
【００３４】
特定の具体例においては、繊維質基材は、約１０〜約２０％、特定の具体例においては、約１５重量％のアラミド繊維、比較的に高いレベルで組み合わせた場合に、約８０〜約９０重量％の綿または他のセルロースタイプの繊維を有する。
【００３５】
他の特定の具体例においては、繊維質基材は、約５０〜約６０％、特定の具体例においては、約５５重量％のアラミド繊維を有し、炭素繊維と組み合わせた場合に、４０〜約５０重量％である。
【００３６】
炭素繊維は、繊維質基材中に使用された場合に、良好な熱伝導を与え、これによって、摩擦材料に所望の耐熱性を持たせるようにする。特定の具体例においては、繊維質基材は、約５〜約２０％、特定の具体例においては、約１０〜約１５重量％の炭素繊維を有する。
【００３７】
他の特定の具体例においては、より少なくフィブリル化したアラミド繊維と炭素繊維とを繊維質基材中に使用することで、高温に耐える摩擦材料の能力が改良される。より少なくフィブリル化したアラミド繊維は一般に、コア繊維に結合したフィブリルをほとんど有しない。より少なくフィブリル化したアラミド繊維を使用することで、より多孔質の構造を有する摩擦材料が得られる；すなわち、典型的なフィブリル化アラミド繊維を使用した場合よりも、より多くのかつより大きな細孔が存在する。多孔質構造は一般に、孔径と液体浸透性とによって定義される。好適な具体例においては、繊維質基材では、細孔の平均サイズは直径約２．０〜約２５ミクロンの範囲に限定される。特定の具体例においては、平均孔径は直径約２．５〜約８ミクロンの範囲にわたり、摩擦材料は、少なくとも約５０％、特定の具体例においては少なくとも約６０％以上の容易に利用可能な空隙を有した。
【００３８】
摩擦材料が、より高い平均流れ細孔直径（mean flow pore diameter）と浸透性とを有する場合、摩擦材料は、摩擦材料の多孔質構造全体にわたる自動変速機油のより良好な流れが理由となって、恐らくより低温で動作するかまたはトランスミッション中に発生する熱がより少ないと思われる。トランスミッションシステムの動作中に、特に高温では、自動変速機油の分解が原因となって、油堆積物が摩擦材料の表面に時間と共に現れる傾向がある。繊維表面の油堆積物は、細孔の開口部を減少させる。従って、摩擦材料が最初により大きな細孔を有する場合、摩擦材料の耐用寿命の間中、より多くの開放気孔が残存する。加えて、少なくとも部分的にシリコーン樹脂を含浸させた具体例においては、シリコーン樹脂は、その弾性特性が理由となって、摩擦材料中の繊維がさらに開放された構造を有することを可能にする。
【００３９】
また、特定の具体例においては、アラミド繊維は、約０．５〜約１０mmの範囲にわたる長さと約３００を超えるカナダ標準形ろ水度（ＣＳＦ）とを有することが望ましい。従って、特定の具体例においては、アラミド繊維は、カナダ標準形ろ水度（ＣＳＦ）指数に基づいてろ水度約３５０〜約６５０を有することができる。特定の他の具体例においては、ＣＳＦ約４５０〜約５５０、好ましくは約５３０以上；他の特定の具体例においては、約５８０〜６５０以上、好ましくは約６５０以上を有するより少なくフィブリル化したアラミド繊維を使用することが望ましい。それに反して、より多くフィブリル化した繊維の例えばアラミドパルプは、ろ水度約２８５〜２９０を有する。
【００４０】
“カナダ標準形ろ水度”（Ｔ２２７  ｏｍ−８５）とは、繊維のフィブリル化度は、繊維のろ水度の測定値で表わすことができることを意味する。ＣＳＦ試験は、１リットルの水中の３グラムの繊維の懸濁液を排水できる速度の任意の尺度を与える実験的手順である。従って、より少なくフィブリル化したアラミド繊維は、他のアラミド繊維またはパルプよりも高いろ水度すなわち摩擦材料からの流体のより大きい排水速度を有する。約４３０〜６５０（特定の具体例においては、好ましくは約５８０〜６４０、または好ましくは約６２０〜６４０）の範囲にわたるＣＳＦを有するアラミド繊維を含む摩擦材料は、優れた摩擦性能を提供し、また、従来のより多くフィブリル化したアラミド繊維を含む摩擦材料よりも良好な材料特性を有する。繊維長がより大きいことは、高いカナダろ水度に加えて、摩擦材料に高強度、高多孔性及び良好な耐摩耗性を与える。より少なくフィブリル化したアラミド繊維（ＣＳＦ約５３０〜約６５０）は、特に良好な長期耐久性と安定した摩擦係数とを有する。
【００４１】
本発明の予測される範囲内にあるさらに他の具体例は、他のタイプの黒鉛材料よりも多量の三次元構造を繊維質基材に与えるための、繊維質基材中の人造黒鉛を含む。人造黒鉛は、石油コークス及びコールタールピッチ結合剤のような貯蔵原料の黒鉛化を行うことで製造することができる。原料を混合してから、焼成炭素体を多結晶質黒鉛物品に転換するための特殊黒鉛化炉中で、温度約２，８００〜約３，０００℃に加熱する。人造黒鉛（高い熱伝導性を有する）は、他のタイプの黒鉛よりも迅速に熱を放散する能力を有する摩擦材料を与える。特定の具体例においては、人造黒鉛のサイズと幾何学的形状とは約２０〜約５０ミクロンのサイズの範囲が好ましい。こうした特定の具体例においては、黒鉛粒度が大き過ぎるか小さ過ぎる場合、最適三次元構造は無く、従って耐熱性も同様に最適ではないことが発見されている。特定の具体例においては、約２０〜約４０重量％の黒鉛を繊維質基材配合物中に含ませる。
【００４２】
少量の少なくとも１つのタイプの充填材料もまた、本発明の繊維質基材の一次層において有用である。例えば、シリカ充填材の例えばケイソウ土は有用である。しかしながら、他のタイプの充填材が本発明において使用するために適切であることと、精選された充填材は、摩擦材料の個々の要件によって異なることとは予測される。特に、比較的に少量、好ましくは約３〜約１５重量％の範囲にわたる充填材料が現在、特に有用な一次層を提供するとが見い出された。
【００４３】
炭素繊維が一次層中に存在するような特定の具体例においては、綿繊維含量がないことが好ましい。他の具体例においては、炭素繊維含量がない場合、比較的に多量の綿繊維、例えば繊維質基材の一次層中に約４０〜５０重量％は、経済的なコストで摩擦材料のクラッチ“慣らし運転”特性を改良する。このような具体例においては、綿繊維を本発明の繊維質基材に加えることで、繊維質材料により高い摩擦係数を与える。特定の具体例においては約４０〜約５０％、特定の具体例においては約４５％の綿も、繊維質基材に加えることができる。
【００４４】
少なくとも１つのタイプのラテックス型材料を、繊維質基材中に含めることができる。特定の具体例においては、繊維質基材は、約０〜約３％、特定の具体例においては、約２重量％のラテックス型材料を有することができる。
【００４５】
繊維質基材の一次層のための配合物の１例は、約４０〜約６０重量％のより少なくフィブリル化したアラミド繊維；約５〜約２０の炭素繊維；約１０〜約２０％の綿繊維；約３〜約１５％の炭素粒子；約３〜約１５の充填材料；及び約０〜約３重量％のラテックス型材料を含む。
【００４６】
高繊維含量繊維質基材の一次層のための配合物の別の例は、約５０〜約６０重量％のアラミド繊維；約４０〜約１０重量％の綿繊維；約５〜１５重量％の炭素繊維；約２０〜約３０重量％の黒鉛粒子；及び約５〜約１５重量％の充填材料を含む。
【００４７】
高繊維含量繊維質基材の一次層のための配合物のさらに別の例は、約５０〜約６０重量％のアラミド繊維；約〜約１５重量％の炭素繊維；約２０〜約３０重量％の黒鉛；及び約５〜約１５重量％のシリカ充填材料を含む。
【００４８】
摩擦調整粒子の二次層を、高繊維含量一次層の表面に堆積させて、繊維質基材を形成する。繊維質基材の一次層の表面の二次層として摩擦調整粒子の混合物を使用することで、高耐熱性で非常に耐久性のある繊維質基材を与える。
【００４９】
驚くべきことに、シリカ粒子及び炭素粒子の組合せは、繊維質基材の二次層として好ましい比で存在する場合、特に有用であることが見い出された。
特定の具体例においては、有用な摩擦調整粒子は、シリカ粒子と部分的に及び／または完全に炭化した炭素粒子との所望の混合物を含む。例えば、摩擦調整粒子は、ｉ）ケイソウ土粒子とｉｉ）完全に炭化した炭素粒子または部分的に炭化した炭素粒子、及びこれらの混合物との混合物を含むことができる。他の特定の具体例においては、有用な摩擦調整粒子は、樹脂粉末の例えばフェノール樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、及びこれらの混合物を含む。
【００５０】
特定の具体例においては、二次層混合物は、シリカ粒子及び炭素粒子を約４部のシリカ粒子対約１部の炭素粒子の比で含む。他の具体例においては、比は約２部のシリカ粒子対約１部の炭素粒子である。例えば、シリカ粒子の例えばケイソウ土、セライト（登録商標）、セラトム（登録商標）、及び／または二酸化ケイ素は特に有用である。シリカ粒子は、繊維質材料に強く結合する廉価な有機材料である。シリカ粒子は、摩擦材料に高い摩擦係数を与える。シリカ粒子はまた、摩擦材料に平滑な摩擦表面を与え、摩擦材料に良好な“シフト感触”と摩擦特性とを与え、これによって、いかなる“シャダ”も最小になるようにする。炭素粒子は比較的に高価であるが、特に有益な耐ホットスポット性並びに高い摩擦安定性及び耐久性を摩擦材料に与える。
【００５１】
繊維質基材の表面の摩擦調整粒子の二次層の均一性を実現するために、好ましくは約０．５〜約８０ミクロン、好ましくは約．５〜約２０ミクロンである粒子の範囲とサイズとを使用する。こうした特定の具体例においては、摩擦調整粒子のサイズが大き過ぎるか小さ過ぎる場合、最適三次元構造は実現されず、従って熱放散も同様に最適ではないことが発見されている。
【００５２】
好適な具体例においては、一次層の表面の摩擦調整粒子の量は、摩擦紙の約０．２〜約４０重量％、特定の具体例においては約２〜約２５重量％、特定の好適な具体例においては約２〜約１５重量％の範囲にわたる。好適な具体例においては、一次層の表面の摩擦調整粒子の被覆面積は、表面積の約３〜約１００％の範囲内である。
【００５３】
摩擦材料の好ましい製造方法は、成分を混合して繊維質基材の一次層を形成することを含む。繊維質基材の一次層の少なくとも１つの表面に、摩擦調整粒子の二次層をコーティングする。摩擦調整粒子が表面にコーティングされた繊維質基材に次に、少なくとも１種のフェノール樹脂またはフェノールベースの樹脂を含浸させる。含浸済みかつコーティング済みの繊維質基材を、予め定められた温度で予め定められた時間硬化して、摩擦材料を形成する。
【００５４】
本発明の摩擦材料に含浸させるための様々な方法を使用できる。好ましくは含浸用樹脂材料が、１００重量部の摩擦材料につき約４５〜約６５重量部を占めるように、繊維質基材にフェノール樹脂またはフェノールベースの樹脂を含浸させる。繊維質基材に樹脂を含浸させた後、含浸済み繊維質基材を、予め定められた長さの時間、所望の温度に加熱して、摩擦材料を形成する。この加熱によって、フェノール樹脂を温度約３００°Fで硬化する。シリコーン樹脂等の他の樹脂が存在する場合、加熱によって、シリコーン樹脂を温度約４００°Fで硬化する。その後、含浸済みかつ硬化済みの摩擦材料を、適切な手段によって所望の基体に接着させる。
【００５５】
繊維質基材に含浸させる際に有用な様々な樹脂としては、フェノール樹脂類及びフェノールベースの樹脂類が挙げられる。樹脂ブレンド中に他の変性成分の例えばエポキシ、ブタジエン、シリコーン、桐油、ベンゼン、カシューナッツ油及びその他同様なものを含むような様々なフェノールベースの樹脂は、本発明に関して有用であると予測されることは理解できるはずである。フェノール変性樹脂においては、フェノール樹脂は一般に、樹脂ブレンドの約５０重量％以上（存在するいかなる溶媒も除いて）存在する。しかしながら、含浸剤樹脂ブレンドが、シリコーン−フェノール樹脂混合物の重量を基準として（溶媒と他の加工用酸を除いて）、特定の具体例においては約５〜約８０重量％、特定の目的のためには約１５〜約５５重量％、特定の具体例においては約１５〜約２５重量％のシリコーン樹脂を含む場合、摩擦材料を改良できることが見い出された。
【００５６】
本発明において有用なフェノール樹脂及びフェノール−シリコーン樹脂の例は、上記に参照したボーグワーナーの米国特許において開示されており、これを、本明細書において参考のために完全に引用する。本発明において有用なシリコーン樹脂類としては、例えば、熱硬化シリコーンシーラント及びシリコーンゴムが挙げられる。様々なシリコーン樹脂類が、本発明に関して有用である。１つの樹脂は、特に、キシレンとアセチルアセトン（２，４−ペンタンジオン）とを含む。このシリコーン樹脂は、沸点約３６２°F（１８３℃）、蒸気圧６８°Fで２１mmHg、蒸気密度（空気＝１）４．８、無視し得る水への溶解度、比重約１．０９、パーセント揮発性５重量％、蒸発率（エーテル＝１）０．１未満、ペンスキー−マルテンス法を使用して引火点約１４９°F（６５℃）、を有する。他のシリコーン樹脂を本発明に関して利用できることは理解できるはずである。他の有用な樹脂ブレンドとしては、例えば：（重量％で）約５５〜約６０％のフェノール樹脂、約２０〜約２５％のエチルアルコール、約１０〜約１４％のフェノール、約３〜約４％のメチルアルコール、約０．３〜約０．８％のホルムアルデヒド、及び約１０〜約２０％の水、を含むような、適切なフェノール樹脂が挙げられる。別の適切なフェノールベースの樹脂は：（重量％で）約５０〜約５５％のフェノール／ホルムアルデヒド樹脂、約０．５％のホルムアルデヒド、約１１％のフェノール、約３０〜約３５％のイソプロパノール、及び約１〜約５％の水、を含む。
【００５７】
また、別の有用な樹脂は、約５〜約２５重量％、好ましくは約１０〜約１５重量％のエポキシ化合物を含み、残り（溶媒と他の加工助剤を除いて）はフェノール樹脂であるようなエポキシ変性フェノール樹脂であることが見い出された。エポキシ−フェノール樹脂化合物は、特定の具体例においては、フェノール樹脂単独の場合よりも高い耐熱性を摩擦材料に与える。
【００５８】
特定の具体例においては、摩擦材料による樹脂の標的ピックアップが、全シリコーン−フェノール樹脂の約４０〜約６５重量％、特定の具体例においては約６０〜少なくとも６５重量％の範囲にわたることが好ましい。繊維質基材に樹脂を含浸させた後、繊維質基材を、ある時間（特定の具体例においては約１／２時間）、３００〜４００℃の範囲にわたる温度で硬化して、樹脂結合剤を硬化し、摩擦材料を形成する。摩擦材料の最終厚さは、繊維質基材の初期厚さによって決まるが、特定の具体例においては好ましくは約０．０１４インチ〜約０．０４０インチの範囲にわたる。
【００５９】
さらに、樹脂ブレンドの製造と含浸用繊維質ベースの材料の製造との両方において有用であることが周知の他の成分と加工助剤とを摩擦材料中に含めることができることは予測される。
【００６０】
シリコーン樹脂とフェノール樹脂との両方が、互いに相溶性である溶媒中に存在する。こうした樹脂類を共に混合して（好適な具体例において）均一ブレンドを形成し、次にこれを使用して繊維質基材に含浸させる。繊維質基材にフェノール樹脂を含浸させ、次にシリコーン樹脂をその後加えた場合と、逆の場合とでは、同じ効果は生じない。また、シリコーン−フェノール樹脂溶液の混合物と、シリコーン樹脂粉末及び／またはフェノール樹脂粉末のエマルションとの間にも、相違がある。シリコーン樹脂類とフェノール樹脂類とが溶液中にある場合、これらは全く硬化しない。それに反して、シリコーン樹脂類とフェノール樹脂類との粉末粒子は部分的に硬化する。シリコーン樹脂類とフェノール樹脂類の部分的硬化は、繊維質基材の良好な含浸を阻害する。
【００６１】
本発明の特定の具体例においては、繊維質基材に、溶媒中のシリコーン樹脂ブレンドを含浸させ、ここで溶媒は、フェノール樹脂とその溶媒とに相溶性があるようなものである。１具体例においては、イソプロパノールは特に適切な溶媒であることが見い出された。しかしながら、様々な他の適切な溶媒の例えばエタノール、メチルエチルケトン、ブタノール、イソプロパノール、トルエン及びその他同様なものを、本発明の実施において利用できることは理解できるはずである。シリコーン樹脂をフェノール樹脂とブレンドしてから、これを使用して繊維質基材に含浸させた場合、得られた摩擦材料は、シリコーン樹脂が存在することで、フェノール樹脂のみを含浸させた繊維質基材よりも弾性が大きくなる。シリコーン−フェノール樹脂をブレンドし含浸させた本発明の摩擦材料に圧力を加えた場合、より均一な圧力分布が得られ、その結果、不均一なライニングの摩耗が生じる可能性が低減する。シリコーン樹脂とフェノール樹脂とを共に混合した後、この混合物を使用して繊維質基材に含浸させる。
【００６２】
本発明の摩擦材料１０を製造するための１好適な具体例を、図１３に示す。繊維質基材１２は、上側の面すなわち上面１６と下側の面すなわち底面１８とを有する下層１４を含む。下層１４が湿っている間に、摩擦調整粒子２０を、湿った下層１４の上面１６の上に堆積させる。
【００６３】
特定の方法においては、層１４の上面１６に摩擦調整粒子２０を堆積させる前に、湿った層１４の下面１８に真空圧力（図示せず）を使用することも有用である。摩擦調整粒子を堆積させる他の方法もまた、本発明の予測される範囲内にあることは理解できるはずである。
【００６４】
繊維質基材の一次層の表面の摩擦調整粒子の二次層は、摩擦材料に良好な耐シャダ特性、高い耐久性、良好な耐摩耗性及び改良された慣らし運転特性を与えることが見い出された。
【実施例】
【００６５】
スリップクラッチ界面技術要件：本発明の摩擦材料は、特殊な要件を満たすスリッピングクラッチ用途のために設計されている。こうした要件としては、高い機械的強度、耐熱性、耐久性、安定性及び耐シャダ性が挙げられる。本発明の摩擦材料は、高い多孔性、高い機械的強度のための類のない材料構造、高温伝導性、及び耐シャダ摩擦調整剤特性を有する。こうした材料特性は、滑らかなスリップトルク出力と長期摩擦安定性との必要条件である。
【００６６】
望ましいスリップトルク応答と長期耐久性とのためのスリップクラッチ材料要件としては、良好な曲線形状と長期摩擦安定性とが挙げられる。良好な曲線形状は、高い材料多孔性と高い摩擦調整剤含量とによって決まる。長期摩擦安定性は、高い多孔性（耐グレイジング）と高温成分とによって決まる。
【００６７】
繊維質基材構造は、多孔質の高温合成繊維網目構造を含んで、高い熱放散と摩擦安定性とを提供する。摩擦調整粒子を繊維質基材表面に堆積して、“耐シャダ”特性を提供する。
【００６８】
以下の実施例は、本発明の摩擦調整粒子コーティング済み繊維質基材と得られた摩擦材料とが、従来の摩擦材料に勝る改良であるというさらなる証拠を提供する。本発明の様々な好適な具体例を以下の実施例において説明するが、これは本発明の範囲を限定することを意図したものではない。
実施例Ｉ
トルク曲線形状は、本発明の摩擦材料は、速度、高エネルギー及び高温用途において特に有用であることを示す。安定なトルク曲線はまた、摩擦材料はノイズを生じないことを示す。
【００６９】
表１は、比較例Ａ及びＢ、並びに実施例１及び２に関する配合を示す。表Ｉはまた、示される実施例に関する坪量、厚さ、多孔性、乾燥及び湿潤引張並びに灰分特性を示す。新しい材料は、最適な量の炭素繊維を有する一次層及び炭素とセライトとの混合物を含む二次層及び、所望により、歩留まり向上剤の例えばラテックスを含む。二次層中で、好適な具体例においては、炭素粒子対シリカの比は約１対４〜約１対２の範囲にわたる。
【００７０】
【表１】
2005133074.tif 000002
【００７１】
実施例ＩＩ
μＰＶＴトルク曲線は、本発明の材料に関するさらなる情報を提供する。
図１ａ及び１ｂは、様々なレベル及び速度で、１００℃（図１ａ）並びに５０℃（図１ｂ）での比較例Ａに関するトルク曲線（μＰＶＴ）である。
【００７２】
図２ａ及び２ｂは、様々なレベル及び速度で、１００℃（図２ａ）並びに５０℃（図２ｂ）での比較例Ｂに関するトルク曲線（μＰＶＴ）である。
図３ａ及び３ｂは、様々なレベル及び速度で、１００℃（図３ａ）並びに５０℃（図３ｂ）での実施例１に関するトルク曲線（μＰＶＴ）である。
【００７３】
図４ａ及び４ｂは、様々なレベル及び速度で、１００℃（図４ａ）並びに５０℃（図４ｂ）での実施例２に関するトルク曲線（μＰＶＴ）である。
実施例ＩＩＩ
実施例ＩＩＩは、示される速度の場合の初期摩擦係数（μｉ）、動係数（μｄ）及び最終摩擦係数（μ０）及びμ０／μｄの比を示すＳ１２μ−ＰＶＴ試験を示す。
【００７４】
図５ａ〜５ｄは、比較例Ａに関する、印加フェーシング圧力（kPA）対初期（μｉ）（図５ａ）、動（μｄ）（図５ｂ）、及び最終（μ０）（図５ｃ）摩擦係数並びに最終／動（μ０）／（μｄ）（図５ｄ）摩擦係数の比を比較するグラフである。
【００７５】
図６ａ〜６ｄは、比較例Ｂに関する、印加フェーシング圧力（kPA）対初期（μｉ）（図６ａ）、動（μｄ）（図６ｂ）、及び最終（μ０）（図６ｃ）摩擦係数並びに最終／動（μ０）／（μｄ）（図６ｄ）摩擦係数の比を比較するグラフである。
【００７６】
図７ａ〜７ｄは、実施例１に関する、印加フェーシング圧力（kPA）対初期（μｉ）（図７ａ）、動（μｄ）（図７ｂ）、及び最終（μ０）（図７ｃ）摩擦係数並びに最終／動（μ０）／（μｄ）（図７ｄ）摩擦係数の比を比較するグラフである。
【００７７】
図８ａ〜８ｄは、実施例２に関する、印加フェーシング圧力（kPA）対初期（μｉ）（図８ａ）、動（μｄ）（図８ｂ）、及び最終（μ０）（図８ｃ）摩擦係数並びに最終／動（μ０）／（μｄ）（図８ｄ）摩擦係数の比を比較するグラフである。
実施例ＩＶ
実施例ＩＶは高速度ステップレベル試験を示す。図９ａは、自動変速機油“Ｂ”を使用して高速度ステップレベル“ホットスポット”試験を行うための試験条件を示すグラフである。
【００７８】
図９ｂは、比較例Ａ、比較例Ｂ、実施例１、及び実施例２に関する、高速度ステップレベル“ホットスポット”試験の結果のグラフである。
実施例Ｖ
実施例Ｖは、比較例Ｂ及び比較例Ｃに関し、実施例１及び２に関する物理的性質を示す。
【００７９】
図１０は、こうした材料に関して０〜２MPA及び２〜９MPAの場合の圧縮モジュラスを示す。モジュラスが低い程、材料の弾性が高いことに注意されたい。本発明の材料は、非常に望ましい弾性を有する。
実施例ＶＩ
実施例ＶＩは、自動変速機油“Ｂ”を使用したμ−Ｖ耐久性試験を示す。
【００８０】
図１１ａは、摩擦係数（μ）とスリップ速度（rpm）とを比較することによって、１、５、１０、１５、２０、２５及び３０回でサイクルを示す実施例１に関するμ−Ｖ耐久性関係（一定速度方法）を示すグラフである。
【００８１】
図１１ｂは、実施例１に関して勾配対サイクルを示すグラフである。
図１２ａは、摩擦係数（μ）とスリップ速度（rpm）とを比較することによって、１、５、１０、１５、２０、２５及び３０回でサイクルを示す実施例２に関するμ−Ｖ耐久性関係（一定速度方法）を示すグラフである。
【００８２】
図１２ｂは、実施例２に関して勾配対サイクルを示すグラフである。
実施例ＶＩＩ
別の態様においては、本発明は、織物状炭素材料の一次層と一次織物状炭素材料の表面に堆積した摩擦調整粒子を含む二次層とを含む非アスベスト繊維質基材に関する。
【００８３】
１特定の具体例においては、一次層は、向上した耐熱性を摩擦材料に与える織物状炭素繊維を含む。炭素繊維は、向上した耐熱性を与えるだけではなく、耐層間剥離性と耐スキール性または耐ノイズ性とを与える。
【００８４】
特定の具体例においては、一次層は、テキストロン（Textron）炭素繊維のものの約２倍である平均浸透性を有する；すなわち本発明の一次層は、平均浸透性約４．８２５１３−１２を有するテキストロン炭素材料と比較して、平均浸透性約９．３５３Ｅ−１２ｋｒ（m2）を有する。
【００８５】
摩擦調整粒子の二次層を、一次層の表面に堆積させて、摩擦材料を形成する。織物状材料の一次層の表面の摩擦調整粒子を使用することで、改良された三次元構造を織物状材料に与える。
【００８６】
織物状材料の表面の摩擦調整粒子の二次層の均一性を実現するために、好ましくは約０．５〜約８０ミクロン、好ましくは約．５〜約２０ミクロンである粒子の範囲とサイズとを使用する。こうした特定の具体例においては、摩擦調整粒子のサイズが大き過ぎるか小さ過ぎる場合、最適三次元構造は実現されず、従って熱放散も同様に最適ではないことが発見されている。
【００８７】
こうした特定の具体例においては、摩擦調整粒子のサイズが大き過ぎるか小さ過ぎる場合、最適三次元構造は実現されず、従って熱放散も同様に最適ではないことが発見されている。
【００８８】
好適な具体例においては、一次層の表面の摩擦調整粒子の被覆面積は、表面積の約３〜約１００％の範囲内である。
特定の具体例においては、織物状材料の一次層の表面の二次層として摩擦調整粒子の混合物を使用することで、高耐熱性で非常に耐久性のある摩擦材料を与える。
【００８９】
驚くべきことに、シリカ粒子及び炭素粒子の組合せは、織物状材料の表面の二次層として好ましい比で存在する場合、特に有用であることが見い出された。
特定の具体例においては、摩擦調整粒子は、織物状材料の重量を基準として、約５〜約１５重量％の摩擦調整粒子を含む。
【００９０】
特定の具体例においては、摩擦調整粒子は、摩擦調整粒子の総重量を基準として、約２０〜約３５重量％のシリカ粒子、及び約６５〜約８０％の炭素粒子を含む。
本発明の別の態様は、まず一次織物状層材料を形成することを含む、摩擦材料の製造方法に関する。織物状材料は、好ましくは縦糸約４０〜５０、好ましくは約４４〜４６ヤーン／インチ、及び横糸約３５〜４０、好ましくは約３８〜４０ヤーン／インチを有する。特定の具体例においては、縦糸及び横糸は互いに対して比較的に平滑であるかまたは平らであるように、織物状材料を織るかまたは形成する。すなわち、織物状材料は、ストランドの太さと織りパターン自体との両方を考慮に入れると、比較的に平滑な摩擦材料を提供する。特定の具体例においては、織物状材料は、表面平滑度約．０００１〜約．００１Ｒａを有する。縦糸及び横糸は、摩擦調整粒子が織物状材料の表面に保持されることを可能にする複数のくぼみまたはマイクロポケットを規定する。
【００９１】
一次織物状層の少なくとも１つの表面に、摩擦調整粒子の二次層をコーティングする。摩擦調整粒子が表面にコーティングされた織物状材料に次に、少なくとも１つのタイプの適切な樹脂を含浸させる。含浸済みかつコーティング済みの織物を、予め定められた温度で予め定められた時間硬化して、摩擦材料を形成する。
【００９２】
下記の表ＩＩは、織物状材料の完全なまたは完璧な被覆及び部分的被覆の場合の樹脂ピックアップの実施例を示す。
【００９３】
【表２】
2005133074.tif 000003
【００９４】
摩擦調整材料の堆積物層中に埋込まれた繊維ヤーンが理由となって、良好な粒子接着が存在する。炭素織物状材料の完全な被覆を有する具体例においては、摩擦材料の表面は非常に平滑になり、これは摩擦係数−スリップ速度性能に影響する。図１６は、織物状材料の表面の完全なまたは完璧な被覆を有する織物状材料の走査型電子顕微鏡写真を示す。シリコーン樹脂類及びフェノール樹脂類は部分的に硬化する。シリコーン樹脂類とフェノール樹脂類の部分的硬化は、コーティング済みの織物状材料の良好な含浸を阻害する。
【００９５】
特定の態様においては、本発明は従ってまた、織物状材料を形成することと、織物状材料の少なくとも１つの表面の約３〜約１００％に、織物状材料の重量を基準として約０．２〜約４０重量％存在する摩擦調整粒子をコーティングすることと、コーティング済みの織物状材料に樹脂を含浸させ、その後、含浸済みの織物状材料を、予め定められた温度で予め定められた時間硬化することと、を含む、摩擦材料の製造方法に関する。
実施例ＶＩＩ−Ａ
以下の実施例は、本発明の摩擦調整粒子コーティング済み織物状材料と得られた摩擦材料とが、従来の摩擦材料に勝る改良であり、特定の紙タイプの繊維質基材摩擦材料に関して満足の行く特性を有するというさらなる証拠を提供する。
【００９６】
図１４ａは、一次織物状層の構造及び樹脂材料を用いた織物状一次層の飽和及び表面の炭素の堆積を示すＳＥＭである。それに反して、図１４ｂは市販の布帛材料を示す。
実施例ＶＩＩ−Ｂ
図１５ａは、摩擦調整材料としての約９lb／３０００m2のセライトで飽和させた炭素布帛織物状材料である実施例ＶＩＩ−１に関する走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）を示す。図１５ｂは、摩擦調整材料としての約１５lb／３０００m2のセライトで飽和させた炭素布帛織物状材料である実施例ＶＩＩ−１に関する走査型電子顕微鏡写真を示す。こうしたＳＥＭは、いかにして摩擦調整材料のあるものは織物状材料の縦糸及び横糸の中に浸透し、一方、摩擦調整材料の他のものは織物状材料の表面に残り、従って摩擦材料にその非常に望ましい耐シャダ特性を与えるかを示す。またこうしたＳＥＭは、摩擦材料の高い多孔性も示す。
実施例ＶＩＩ−Ｃ
図１６は、炭素織物状材料を含み、織物状材料の表面を摩擦調整材料で完全にまたは完璧に被覆する実施例ＶＩＩ−２を示すＳＥＭである。摩擦調整材料は繊維ヤーン中に埋込まれ、従って摩擦調整粒子の織物状材料への良好な接着に対処する。
実施例ＶＩＩ−Ｄ
図１７は、様々な材料の耐久性を比較するグラフである：実施例ＶＩＩ−１は、セライト材料をコーティングした炭素織物状材料である。比較ＶＩＩ−Ｚ及び比較ＶＩＩ−Ｘは、摩擦調整材料のいかなるコーティングも有しない炭素布帛の試料である。グラフは、摩擦係数対スリッピング時間の比較を示す。
【００９７】
トルク曲線形状は、本発明の摩擦材料は、速度、高エネルギー及び高温用途において特に有用であることを示す。安定なトルク曲線はまた、摩擦材料はノイズを生じないことを示す。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明は、クラッチ板、トランスミッションバンド、ブレーキシュー、シンクロナイザーリング、摩擦円板またはシステムプレートと共に使用するための高エネルギー摩擦材料として有用である。
【００９９】
本発明の好適な具体例及び他の具体例に関する上記の説明は、例示とするためのものであり、請求の範囲及びその内容を限定するためのものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】図１ａは、様々なレベル及び速度で１００℃での比較例Ａに関するトルク曲線（μＰＶＴ）である。
【０１０１】
図１ｂは、様々なレベル及び速度で５０℃での比較例Ａに関するトルク曲線（μＰＶＴ）である。
【図２】図２ａは、様々なレベル及び速度で、１００℃での比較例Ｂに関するトルク曲線（μＰＶＴ）である。
【０１０２】
図２ｂは、様々なレベル及び速度で、５０℃での比較例Ｂに関するトルク曲線（μＰＶＴ）である。
【図３】図３ａは、様々なレベル及び速度で、１００℃での実施例１に関するトルク曲線（μＰＶＴ）である。
【０１０３】
図３ｂは、様々なレベル及び速度で、５０℃での実施例１に関するトルク曲線（μＰＶＴ）である。
【図４】図４ａは、様々なレベル及び速度で、１００℃での実施例２に関するトルク曲線（μＰＶＴ）である。
【０１０４】
図４ｂは、様々なレベル及び速度で、５０℃での実施例２に関するトルク曲線（μＰＶＴ）である。
【図５】図５ａは、比較例Ａに関する、印加フェーシング圧力（kPA）対初期（μｉ）摩擦係数を比較するグラフである。
【０１０５】
図５ｂは、比較例Ａに関する、印加フェーシング圧力（kPA）対動（μｄ）摩擦係数を比較するグラフである。
図５ｃは、比較例Ａに関する、印加フェーシング圧力（kPA）対最終（μ０）摩擦係数を比較するグラフである。
【０１０６】
図５ｄは、比較例Ａに関する、印加フェーシング圧力（kPA）対最終／動（μ０）／（μｄ）摩擦係数の比を比較するグラフである。
【図６】図６ａは、比較例Ｂに関する、印加フェーシング圧力（kPA）対初期（μｉ）摩擦係数を比較するグラフである。
【０１０７】
図６ｂは、比較例Ｂに関する、印加フェーシング圧力（kPA）対動（μｄ）摩擦係数を比較するグラフである。
図６ｃは、比較例Ｂに関する、印加フェーシング圧力（kPA）対最終（μ０）摩擦係数を比較するグラフである。
【０１０８】
図６ｄは、比較例Ｂに関する、印加フェーシング圧力（kPA）対最終／動（μ０）／（μｄ）摩擦係数の比を比較するグラフである。
【図７】図７ａは、実施例１に関する、印加フェーシング圧力（kPA）対初期（μｉ）摩擦係数を比較するグラフである。
【０１０９】
図７ｂは、実施例１に関する、印加フェーシング圧力（kPA）対動（μｄ）摩擦係数を比較するグラフである。
図７ｃは、実施例１に関する、印加フェーシング圧力（kPA）対最終（μ０）摩擦係数を比較するグラフである。
【０１１０】
図７ｄは、実施例１に関する、印加フェーシング圧力（kPA）対最終／動（μ０）／（μｄ）摩擦係数の比を比較するグラフである。
【図８】図８ａは、実施例２に関する、印加フェーシング圧力（kPA）対初期（μｉ）摩擦係数を比較するグラフである。
【０１１１】
図８ｂは、実施例２に関する、印加フェーシング圧力（kPA）対動（μｄ）摩擦係数を比較するグラフである。
図８ｃは、実施例２に関する、印加フェーシング圧力（kPA）対最終（μ０）摩擦係数を比較するグラフである。
【０１１２】
図８ｄは、実施例２に関する、印加フェーシング圧力（kPA）対最終／動（μ０）／（μｄ）摩擦係数の比を比較するグラフである。
【図９】図９ａは、自動変速機油“Ｂ”を使用して高速度ステップレベル“ホットスポット”試験を行うための試験条件を示すグラフである。
【０１１３】
図９ｂは、比較例Ａ、比較例Ｂ、実施例１、及び実施例２に関する、高速度ステップレベル“ホットスポット”試験の結果のグラフである。
【図１０】実施例１、実施例２、比較例Ｂ、及び比較例Ｃに関して圧縮モジュラスを示すグラフである。
【図１１】図１１ａは、摩擦係数（μ）とスリップ速度（rpm）とを比較することによって、１、５、１０、１５、２０、２５及び３０回でサイクルを示す実施例１に関するμ−Ｖ耐久性関係（一定速度方法）を示すグラフである。
【０１１４】
図１１ｂは、実施例１に関して勾配対サイクルを示すグラフである。
【図１２】図１２ａは、摩擦係数（μ）とスリップ速度（rpm）とを比較することによって、１、５、１０、１５、２０、２５及び３０回でサイクルを示す実施例２に関するμ−Ｖ耐久性関係（一定速度方法）を示すグラフである。
【０１１５】
図１２ｂは、実施例２に関して勾配対サイクルを示すグラフである。
【図１３】高繊維含量繊維質基材及びこれを有する摩擦材料の製造方法の略図である。
【図１４】図１４ａは、表面に堆積した摩擦調整粒子を有する織物状材料を示し、その平滑度を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【０１１６】
図１４ｂは、従来技術の織物状材料を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図１５】図１５ａは、表面に堆積した９lb摩擦調整材料を有する織物状材料を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【０１１７】
図１５ｂは、表面に堆積した１５lb摩擦調整材料を有する織物状材料を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図１６】表面に堆積した摩擦調整粒子を有する織物状材料を示し、１例のコーティング厚さを示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図１７】２つの比較試料と比較して本発明の材料の耐久性を示すμ−Ｖ関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１１８】
１０    摩擦材料
１２    繊維質基材
１４    下層
１６    上面
１８    底面
２０    摩擦調整粒子
【図１】
2005133074.tif 000004
【図２】
2005133074.tif 000005
【図３】
2005133074.tif 000006
【図４】
2005133074.tif 000007
【図５】
2005133074.tif 000008
【図６】
2005133074.tif 000009
【図７】
2005133074.tif 000010
【図８】
2005133074.tif 000011
【図９】
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【図１０】
2005133074.tif 000013
【図１１】
2005133074.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2005133074.tif 000017
【図１５】
2005133074.tif 000018
【図１６】
2005133074.tif 000019
【図１７】
2005133074.tif 000020
【外国語明細書】
2005133074000001.pdf