(57)【要約】      （修正有）【課題】簡便な方法で湿式摩擦材のμ−Ｖ特性を向上させ、製品寿命を維持し、製造効率が良い湿式摩擦材及びその表面処理方法を提供する。【解決手段】天然パルプ、合成繊維、無機粉体、及び炭素化合物を含む摩擦材に熱硬化性樹脂が含浸され、該熱硬化性樹脂が加熱硬化された湿式摩擦材において、前記湿式摩擦材が、摩擦係合面に電子ビームが照射されたものであることを特徴とする湿式摩擦材。１０ｋＧｙ以上の線量の電子ビームが照射されたものが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然パルプ、合成繊維、無機粉体、及び炭素化合物を含む摩擦材に熱硬化性樹脂が含浸され、該熱硬化性樹脂が加熱硬化された湿式摩擦材において、
前記湿式摩擦材が、摩擦係合面に電子ビームが照射されたものであることを特徴とする、
湿式摩擦材。
【請求項２】
１０ｋＧｙ以上の線量の電子ビームが照射された、請求項１の湿式摩擦材。
【請求項３】
電子ビーム照射装置を湿式摩擦板の製造ラインに組込み、
天然パルプ、合成繊維、無機粉体、及び炭素化合物を含む摩擦材に熱硬化性樹脂が含浸され、該熱硬化性樹脂が加熱硬化され、湿式摩擦板に貼付けられた湿式摩擦材の摩擦係合面に、
前記湿式摩擦板を移動させながら電子ビームを照射することを特徴とする、
湿式摩擦材の表面処理方法。
【請求項４】
１０ｋＧｙ以上の線量の電子ビームを照射する、請求項３の湿式摩擦材の表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湿式クラッチ等の摩擦係合装置に使用される湿式摩擦材及びその表面処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
湿式摩擦板は、環状の芯金の表面に樹脂を含浸させた摩擦係数の高い摩擦材を貼付けたものであり、このような湿式摩擦板と相手部材とを係合させることで、摩擦を利用してトルクを伝達することができるというものである。湿式摩擦板には、摩擦係数（μ）と滑り速度（Ｖ）の関係であるμ−Ｖ特性の向上や、長寿命化が求められているため、配合繊維や樹脂の改良が頻繁に行われている。なお、μ―Ｖ特性は、縦軸を摩擦係数（μ）、横軸を滑り速度（Ｖ）としたときに、そのグラフが負勾配であると、滑り速度の減速に対し摩擦係数が増大することになるため、湿式摩擦板と相手部材との係合時に衝撃や振動が発生し、クラッチジャダーや鳴きの原因になるだけでなく、自動車等の駆動系に悪影響を与えることになることが知られている。従って、一般に、μ―Ｖ特性は、正勾配であることが望ましいとされている。上述したような改良が加えられた湿式摩擦材の例として、特許文献１乃至４に示すものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−６３８０３号公報
【特許文献２】特開２０００−２０５３１７号公報
【特許文献３】特開２００３−１３０１０６号公報
【特許文献４】特開２００９−２６３４１２号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】奥林  里子,堀  照夫「電子線照射技術による繊維加工」繊維学会誌,Ｖｏｌ．６４,Ｎｏ．８,（２００８）
【０００５】
特許文献１には、樹脂結合材がｐ−ノニルフェノールで変性したフェノール樹脂であることを特徴とする、摩擦係数の初期変動が小さく、ヒートスポットの発生を抑えられる、耐熱性及び耐摩耗性に優れた湿式摩擦材が開示されている。
また、特許文献２には、充填材として中空体構造の粒子を含有することを特徴とする、摩擦係数が高く、良好なμ−Ｖ特性を有し、相手部材攻撃性が抑えられた湿式摩擦材が開示されている。
また、特許文献３には、湿式摩擦材の極表層部に存在する樹脂、繊維を、レーザ光、焼板、加熱ローラの何れかによって、極表層部を短時間で、カーボン化を含む加熱変化させた湿式摩擦材及びその製造方法が開示されている。また、このことにより、多種の製品サイズにフレキシブルに対応できる効率的、且つ、経済的な湿式摩擦材が得られるとされている。
そして、特許文献４には、摩擦材に、ベンゼン環がメチレン架橋している主鎖を有するポリマーの主鎖に不飽和基を導入した不飽和基含有樹脂を結合材として用い、その特殊な樹脂を熱又は光若しくは電子ビームにより硬化させてなる湿式摩擦材が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のように、湿式摩擦材の樹脂の改良を行う場合、多大な研究開発費用と時間を投じる必要があり、特許文献２のように、湿式摩擦材に充填剤を添加する場合、製造工数、製造コストがかかる。また、このようにして開発された湿式摩擦材の極表層部を研磨し、μ−Ｖ特性を向上させるという方法があるが、研磨加工を行う湿式摩擦材のサイズごとに特殊治具を要するため、多大な製造コストがかかることになる。
【０００７】
そこで、特許文献３のように、レーザ光等によって湿式摩擦材の極表層部を加熱変化させ、比較的容易に湿式摩擦材のμ−Ｖ特性を向上させることができる方法が考え出されている。しかし、レーザ光等により湿式摩擦材の極表層部を加熱変化させカーボン化させた場合、カーボン化した部分の摩耗量が増加するため、レーザ光処理していないものと比べて、寿命が短くなるという問題があり、また、レーザ光は照射範囲が狭く、湿式摩擦材１枚ずつ、且つ湿式摩擦材の一部分ずつしか処理できないため、加工に時間がかかり、製造効率が悪いという問題がある。
また、特許文献４には、電子ビームによって特殊な樹脂を硬化させることが開示されているが、電子ビームを、単に、熱や光の代用として使用しているに過ぎず、結局は、摩擦材に含浸させる樹脂の改良を施しただけであり、電子ビームの新たな有用性に着目したものではなく、その性質を十分に活かしたものではない。
【０００８】
一方、非特許文献１には、電子ビームを繊維に照射することで、高い撥水性、親水性、金属の吸着性、耐熱性、抗菌性といった新たな機能を与えることができることが記載されている。しかし、電子ビームを照射した繊維の摩擦係数との関係には触れられておらず、また、電子ビーム照射による繊維加工は、糸という不均一な材料での再現性確保など、問題が山積みであるとされている。
【０００９】
そこで、本発明は、前述した問題に鑑み、従来に比べ簡便な方法で湿式摩擦材のμ−Ｖ特性を向上させ、製品寿命を維持し、且つ、製造効率が良く製造コストを抑えることができる湿式摩擦材及びその表面処理方法を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、天然パルプ、合成繊維、無機粉体、及び炭素化合物を含む摩擦材に熱硬化性樹脂が含浸され、熱硬化性樹脂が加熱硬化された湿式摩擦材において、
前記湿式摩擦材が、摩擦係合面に電子ビームが照射されたものであることを特徴とする湿式摩擦材によって前記課題を解決した。
【００１１】
また、請求項２のように、湿式摩擦材には１０ｋＧｙ以上の線量の電子ビームが照射されたものであることが好ましい。
【００１２】
請求項３のように、電子ビーム照射装置を湿式摩擦板の製造ラインに組込み、天然パルプ、合成繊維、無機粉体、及び炭素化合物を含む摩擦材に熱硬化性樹脂が含浸され、該熱硬化性樹脂が加熱硬化された湿式摩擦材の摩擦係合面に、湿式摩擦板を移動させながら電子ビームを照射することによって湿式摩擦材の表面を処理するのが効率が良い。
【００１３】
また、請求項４のように、湿式摩擦材には１０ｋＧｙ以上の線量の電子ビームを照射することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、天然パルプ、合成繊維、無機粉体、及び炭素化合物を含む摩擦材に熱硬化性樹脂が含浸され、熱硬化性樹脂が加熱硬化された湿式摩擦材、すなわち、特殊な繊維や、ポリマー、又は充填剤を使用していない一般的な湿式摩擦材であって、熱硬化性樹脂が加熱硬化された湿式摩擦材に対し、摩擦係合面に電子ビームを照射するだけでμ―Ｖ特性を向上させることができる。これは、熱硬化性樹脂が加熱硬化された後の湿式摩擦材に電子ビームを照射することで、電子ビームの高エネルギーによって湿式摩擦材の化学結合が切断若しくは変化し、又は分子内にラジカルが生じ、湿式摩擦材自体の物性が変化するためと考えられる。また、電子ビーム照射では、湿式摩擦材自体に熱の発生は殆んどないため、レーザ光等の加熱変化とは異なり、湿式摩擦材は炭化しない。また、電子ビーム照射後の湿式摩擦材は、見た目にその変化は殆んど現れないため、この点においても、レーザ光等の加熱変化の場合と異なるといえる。本発明によれば、特殊な繊維、ポリマー、又は充填剤を使用しないでもμ−Ｖ特性を向上させることができるため、従来に比べて簡単な方法で湿式摩擦材のμ−Ｖ特性を向上させることができ、製造コストを抑えることができる。また、加熱処理やレーザ光照射のように、湿式摩擦材の表面を炭化させていないため、表面の炭化による摩耗量の増加のような問題は生じない。本発明の湿式摩擦材は、電子ビーム照射処理をしていないものと同等の製品寿命を有しており、製品寿命の維持を図ることができる。さらに、電子ビームの照射により、湿式摩擦材の表面にも上述したような化学変化が起こり、湿式摩擦材の表面状態が変化するため、湿式摩擦材のなじみ具合が改善され、クラッチジャダーを抑制することができる。なお、本発明は、天然パルプ、合成繊維、無機粉体、及び炭素化合物を含む全ての摩擦材に適用することができる。
【００１５】
また、請求項２のように、湿式摩擦材には１０ｋＧｙ以上の線量の電子ビームが照射されたものであることが好ましい。何故ならば、線量が１０ｋＧｙ以上の場合、良好なμ−Ｖ特性を有する湿式摩擦材が得られるからであり、線量が１０ｋＧｙより低い値の場合、μ―Ｖ特性の向上という効果が殆んど得られないからである。
【００１６】
また、請求項３のように、電子ビーム照射装置を湿式摩擦板の製造ラインに組込み、天然パルプ、合成繊維、無機粉体、及び炭素化合物を含む摩擦材に熱硬化性樹脂が含浸され、熱硬化性樹脂が加熱硬化された湿式摩擦材の摩擦係合面に、湿式摩擦板を移動させながら電子ビームを照射することにより、本発明の湿式摩擦材の表面を効率良く処理することができ、大量生産にも対応することができる。なお、使用される湿式摩擦材は一般的なものであり、通常、湿式摩擦材の厚みは０．４ｍｍ〜１．０ｍｍのものであるが、これ以外の厚みを有する湿式摩擦材にも本発明を適用することができる。
【００１７】
また、請求項４のように、湿式摩擦材には１０ｋＧｙ以上の線量の電子ビームを照射することが好ましい。理由は上述した通りである。ここで、電子ビームの線量は、主に、電子ビーム電流（ｍＡ）、及び照射時間（ｓ）の関係で決まるため、電子ビーム電流と照射時間を適宜調整して、電子ビームの線量が１０ｋＧｙ以上となるように電子ビームを照射する必要がある。なお、電子ビームの浸透深さは、主に、電子ビームの加速電圧（ｋＶ）、照射距離（ｍｍ）、及び摩擦材の密度（ｇ／ｃｍ３）の関係で決まるが、一般的な湿式摩擦材の密度は０．７〜０．８ｇ／ｃｍ３であり、加速電圧が３００ｋＶの高エネルギータイプの電子ビーム照射装置を使用しても、０．５ｍｍより深い電子ビームの浸透深さを実現することは困難である。しかし、電子ビームの浸透深さは深い方が好ましく、浸透深さが深い程、湿式摩擦材の性質が変化する範囲が広くなるため、湿式摩擦材が摩擦によって磨り減っても、効果を持続させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明Ａと従来品Ｂとの面圧ごとのμ比の比較を表した図。
【図２】電子ビーム照射量ごとのμ比を表した図。
【図３】本発明の湿式摩擦材に電子ビームが照射されている様子を表した概略図。
【図４】図３の３−３線方向から見た断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図１〜４を参照して説明する。但し、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。なお、以下、電子ビーム照射量、電子ビーム電流等について、「電子ビーム」の語を省略することがある。
【００２０】
図１は、本発明Ａと従来品Ｂとの面圧ごとのμ比の比較を表した図である。なお、ここでいうμ比とは、３００ｒｐｍでの摩擦係数（μ）と１８００ｒｐｍでの摩擦係数（μ）との比であり、３００ｒｐｍでの摩擦係数（μ）を１８００ｒｐｍでの摩擦係数（μ）で除することにより求めた値である。このμ比が１より大きい場合、μ−Ｖ特性は負勾配性を示し、１より小さい場合は正勾配性を示すことになる。また、μ比の値が小さい程、μ−Ｖ特性の正勾配性が大きいことを示すことになるため、良好なμ−Ｖ特性を有していることになる。
【００２１】
Ａは、天然パルプ、合成繊維、無機粉体、及び炭素化合物を含む摩擦材に熱硬化性樹脂が含浸され、熱硬化性樹脂が加熱硬化された後に、相手部材との摩擦係合面に、１２００ｋＧｙの線量の電子ビームが照射された湿式摩擦材であり、Ｂは、Ａと同じ構成の、電子ビームを照射していない湿式摩擦材である。
【００２２】
図１において、Ａ、Ｂともに、いずれの面圧においてもμ比の値が１より小さいため、Ａ及びＢのμ−Ｖ特性は正勾配性を有していることが分かる。しかし、電子ビームを照射したＡは、いずれの面圧においても、電子ビームを照射していないＢよりもμ比の値が小さいため、ＡがＢよりも良好なμ−Ｖ特性を有していることになる。
【００２３】
次に、図２は、電子ビーム照射量が０ｋＧｙ（照射なし）、１０ｋＧｙ、１２００ｋＧｙ、２０００ｋＧｙ、３２００ｋＧｙの、面圧が０．２ＭＰａにおけるμ比を表している。なお、湿式摩擦材の構成は、天然パルプ、合成繊維、無機粉体、及び炭素化合物を含む摩擦材に熱硬化性樹脂が含浸され、熱硬化性樹脂が加熱硬化された後に、相手部材との摩擦係合面に電子ビームを照射したもの、或いは、同じ構成で電子ビームを照射していないものである。また、電子ビーム照射量ごとの製造条件は下記の表の通りである。
【表１】
2013119600.tif 000003
【００２４】
表１に示すように、電子ビーム照射量が１０ｋＧｙ乃至３２００ｋＧｙの製造条件の内、加速電圧は２５０ｋＶ、照射距離２５ｍｍで一定である。なお、使用した湿式摩擦材の密度は、０．７〜０．８ｇ／ｃｍ３であり、一般的な湿式摩擦材と同等のものである。このとき、電子ビームの浸透深さは、湿式摩擦材の相手部材との摩擦係合面から、少なくとも０．３ｍｍに達していると考えられる。なお、１５．２ｍＡより大きい値の電子ビーム電流がないのは、電子ビーム照射装置の性能に依るものであり、１５．２ｍＡより大きい電子ビーム電流を用いてもよいことは言うまでもない。また、１２００ｋＧｙ以上の電子ビーム照射量の照射時間を２〜３秒を複数回としているが、複数回としないで、照射時間を増やして所定の電子ビーム照射量を照射してもよい。
【００２５】
図２に示すように、電子ビームを照射した湿式摩擦材は、どの線量においても、電子ビームを照射していないもののμ比（０．９０）よりも値が小さい、すなわち、電子ビームを照射した湿式摩擦材が電子ビームを照射していないものに比べ、良好なμ−Ｖ特性を有していることが分かる。また、電子ビームの照射量が増加するにつれて、μ比の値も下がっていることから、３２００ｋＧｙより大きい値の照射量であっても、３２００ｋＧｙと同等の、又はそれ以上に良好なμ−Ｖ特性を有する湿式摩擦材を得ることができると推測される。
【００２６】
次に、図３は、湿式摩擦板３０に貼付けられた湿式摩擦材３２に電子ビームＥが照射されている様子を表した概略図である。湿式摩擦材３２は、天然パルプ、合成繊維、無機粉体、及び炭素化合物を含む摩擦材に熱硬化性樹脂が含浸され、熱硬化性樹脂が加熱硬化されたものである。電子ビーム照射装置１０は、電源用タンク１２、真空チェインバー２０、及びビームコレクタ２７を具えている。電源用タンク１２は、高電圧電源１４、及びフィラメント電源１６を有し、真空チェイバー２０は、フィラメント２２、ターミナル２４、真空排気システム２６、及び窓箔２８を有している。真空チェインバー２０内部は、真空排気システム２６によって真空状態に保たれている。この真空チェインバー２０内のフィラメント２２に電流が流れると、フィラメント２２は加熱され、電子を放出する。そして、この電子は窓箔２８との間にかけられた加速電圧によって光速近くまで加速され、窓箔２８を通過して真空チェインバー２０外部に飛び出す。この外部に飛び出した電子の束が電子ビームＥである。このように電子ビームＥが発射されている状態で、図４に示すように、ビームコレクタ２７上を手前から奥に向かって２列に並べられた湿式摩擦板３０が搬送され、湿式摩擦材３２の相手部材との摩擦係合面３４に電子ビームＥが照射されることになる。なお、湿式摩擦材３２が湿式摩擦板３０の両面に貼付けられている場合は、片面ずつ、両面に電子ビームＥを照射する。ここで、例えば、電子ビーム照射装置１０の加速電圧を２５０ｋＶ、照射距離を２５ｍｍ、ビーム電流を７．６ｍＡ、照射時間を２〜３ｓとすれば、浸透深さが相手部材との摩擦係合面３４から少なくとも０．３ｍｍで、照射量が１００ｋＧｙの湿式摩擦材３２を得ることができる。
【００２７】
また、図３に示すように、電子ビーム照射装置１０では、複数の湿式摩擦板３０の湿式摩擦材３２を処理できるため、レーザ光のように一枚の湿式摩擦材の一部ずつしか処理できない方法に比べて、生産効率が良いといえる。さらに、図４に示すように、電子ビーム照射装置１０を湿式摩擦板の製造ラインに組込み、湿式摩擦板３０を連続して電子ビーム照射装置１０に送り込むようにすれば、湿式摩擦板３０を連続的に移動させながら、電子ビームの照射ができるので、大量生産にも対応することができる。また、図３、４に示すような直線的な移動の他に、湿式摩擦板を回転させ、湿式摩擦材の表面のみに電子ビームを照射するという方法も可能である。「移動させながら」とは、このような態様も含む趣旨である。
【００２８】
なお、本発明は、湿式摩擦材３２に電子ビームを照射した後、湿式摩擦板３０に貼付けるという手順を排除するものではないが、その場合、湿式摩擦材の表面に電子ビームを照射しても、表面の状態の変化は目視によっては分かり難いという問題がある。
【００２９】
以上、説明したように、本発明によれば、天然パルプ、合成繊維、無機粉体、及び炭素化合物を含む摩擦材に熱硬化性樹脂が含浸され、熱硬化性樹脂が加熱硬化されている、一般的な湿式摩擦材の摩擦係合面に電子ビームを照射するだけで、μ−Ｖ特性を向上させることができる。従って、特殊な繊維、ポリマー、又は充填剤を使用しないでもμ−Ｖ特性を向上させることができるため、従来に比べて簡便な方法で湿式摩擦材のμ−Ｖ特性を向上させることができ、製造コストを抑えることができる。また、電子ビームを照射しても湿式摩擦材は炭化しないため、加熱処理やレーザ光照射によって、湿式摩擦材の表面を炭化させたものに比べて、製品寿命の維持を図ることができる。
【符号の説明】
【００３０】
１０    電子ビーム照射装置
３０    湿式摩擦板
３２    湿式摩擦材
３４    摩擦係合面
Ｅ      電子ビーム
【図１】
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【図２】
2013119600.tif 000005
【図３】
2013119600.tif 000006
【図４】
2013119600.tif 000007