(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペーパ基材と、ＳｉＯ2 よりなる微細な三次元網目構造体を少なくとも有して前記ペーパ基材に含浸・硬化させた熱硬化性樹脂とを有する湿式摩擦材の製造方法であって、
テトラアルコキシシランの加水分解溶液に熱硬化性樹脂溶液を加えて含浸液を調製する工程と、前記含浸液にペーパ基材を浸漬してその含浸液をペーパ基材に含浸させる工程と、前記ペーパ基材に加熱処理を施して前記熱硬化性樹脂を硬化させる工程とを用いることを特徴とする、湿式摩擦材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、湿式摩擦クラッチ、湿式摩擦ブレーキ等に用いられる湿式摩擦材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の湿式摩擦材としては、種々の繊維と充填材とを有する抄造によるペーパ基材と、そのペーパ基材に含浸・硬化させた熱硬化性樹脂とより構成されたものが公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
湿式摩擦材はオイル保持の要請から多孔質に構成されている。この場合、湿式摩擦材の気孔率、換言すれば、湿式摩擦材における熱硬化性樹脂の含有量が、例えば１０〜３０ｗｔ％であれば、作動時におけるオイルの排出を迅速に行ってクラッチの接続等をスムーズに行うことができる。一方、湿式摩擦材の強度向上の観点からは熱硬化性樹脂の含有量を増加させて強度を高めることが必要となるが、これは気孔率の低下を招く、といった弊害を生じる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、気孔率を低下させることなく強度向上を達成し得るようにした前記湿式摩擦材を容易に得ることが可能な湿式摩擦材の製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
前記目的を達成するため本発明によれば、ペーパ基材と、ＳｉＯ2 よりなる微細な三次元網目構造体を少なくとも有して前記ペーパ基材に含浸・硬化させた熱硬化性樹脂とを有する湿式摩擦材の製造方法であって、テトラアルコキシシランの加水分解溶液に熱硬化性樹脂溶液を加えて含浸液を調製する工程と、前記含浸液にペーパ基材を浸漬してその含浸液をペーパ基材に含浸させる工程と、前記ペーパ基材に加熱処理を施して前記熱硬化性樹脂を硬化させる工程とを用いることを特徴とする湿式摩擦材の製造方法が提供される。
【０００６】
前記のようにして製造された湿式摩擦材において、熱硬化性合成樹脂をマトリックスとし、また強化材が少なくともＳｉＯ2 よりなる微細な三次元網目構造体である複合体が構成される。
【０００７】
そこで、ペーパ基材の重量一定の下で、複合体の含有量を従来の熱硬化性合成樹脂の含有量と略同一に設定することにより湿式摩擦材の気孔率を従来と略同一に維持することができる。一方、複合体の強度は熱硬化性合成樹脂単体のそれに比べて高く、これにより湿式摩擦材の強度向上を達成することができる。
【０００８】
またテトラアルコキシシランの加水分解溶液は、重縮合反応により生成されたＳｉＯ2 重合体を含むゾルである。この溶液と熱硬化性樹脂溶液とよりなる混合液にペーパ基材を浸漬すると、その混合液がペーパ基材に含浸される。
【０００９】
そこで、ペーパ基材に加熱処理を施して熱硬化性樹脂を硬化させると、湿式摩擦材が得られるが、この湿式摩擦材には、熱硬化性合成樹脂をマトリックスとし、また強化材が少なくともＳｉＯ2 よりなる微細な三次元網目構造体である複合体が構成され、これにより所期の目的が達成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１、２において、湿式摩擦クラッチのクラッチディスク１は、鋼板またはＡｌ合金製環状芯材２と、その両環状表面にそれぞれ接着された２つの環状をなす湿式摩擦材３とより構成される。両摩擦材３は、その内周縁から外周縁に至る複数の油溝４を有する。
【００１１】
湿式摩擦材３はペーパ基材と、そのペーパ基材に含浸・硬化させた熱硬化性樹脂とよりなる。ペーパ基材は繊維、したがって有機繊維および／または無機繊維と、充填材とを用いて、通常の抄紙作業により抄造されたものである。有機繊維としてはリンターパルプ、アラミド繊維等が、また無機繊維としては炭素繊維、ガラス繊維等が、さらに充填材としてはシリカ、カシューダスト、ゴム粉、活性炭、珪藻土等がそれぞれ用いられる。熱硬化性樹脂としては、一般にフェノール系樹脂が用いられるが、メラミン樹脂、エポキシ樹脂等の使用も可能である。この熱硬化性合成樹脂は、ＳｉＯ2 よりなる微細な三次元網目構造体を少なくとも有する。
【００１２】
前記のように構成すると、湿式摩擦材３において、熱硬化性合成樹脂をマトリックスとし、また強化材が少なくともＳｉＯ2 よりなる微細な三次元網目構造体である複合体が構成される。
【００１３】
そこで、ペーパ基材の重量一定の下で、複合体の含有量を従来の熱硬化性合成樹脂の含有量と略同一に設定することにより湿式摩擦材３の気孔率を従来と略同一に維持することができる。一方、複合体の強度は熱硬化性合成樹脂単体のそれに比べて高く、これにより湿式摩擦材３の強度向上を達成することができる。
【００１４】
以下、具体例について説明する。
【００１５】
表１は、ペーパ基材の組成を示す。
【００１６】
【表１】
0003966645.tif 000002
【００１７】
熱硬化性樹脂として未変性フェノール樹脂を、またテトラアルコキシシランとしてテトラエトキシシランをそれぞれ用意した。
【００１８】
Ａ．湿式摩擦材の製造
〔実施例Ｉ（弱塩基性条件下での加水分解）〕
テトラエトキシシラン（和光純薬社製、試薬特級）１６ｇ、精製水２．７ｇおよびエチルアルコール（和光純薬社製、試薬特級）６６ｇよりなる混合液に、塩基性触媒としての２５％アンモニア水を１滴加え、次いで攪拌を行い、その後、混合液を室温下に３時間静置した。
【００１９】
この加水分解溶液にエタノール性フェノール樹脂溶液１２６ｇ（樹脂分の濃度：３３ｗｔ％）を加え、次いで攪拌を行って含浸液を調製した。
【００２０】
この含浸液を１８０℃に加熱することにより樹脂分等の硬化を行って塊状物を得た。この塊状物から作製された試験片の破断面について、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ、日本電子社製、ＪＳＭ−５６００ＬＶ）による観察、つまりＳＥＭ像観察を行ったところ、５０００倍にて、樹脂中に別の物体の存在が認められた。
【００２１】
そこで、ＳＥＭ像観察後の試験片を、酸素の存在下で７００℃まで加熱してフェノール樹脂等の有機成分を分解除去し、次いでその残留物について前記同様のＳＥＭ像観察を行ったところ、その残留物は図３に示すように微細な三次元網目構造体であることが判明した。また図３には表わされていないが分散微粒子の存在も認められた。この構造体について、エネルギ分散型Ｘ線分析装置（日本電子社製、ＪＥＤ−２１４０）により元素分析を行ったところ、ケイ素と酸素が１：１．７の比で検出され、この構造体は、概してＳｉＯ2 より構成されている、と判定した。これは分散微粒子についても言えることである。
【００２２】
また前記同様の試験片を、加熱する代りに、２０ｗｔ％水酸化ナトリウム溶液中に投入して煮沸し、これによりフェノール樹脂を除去し、次いでその残留物について前記同様のＳＥＭ像観察を行ったところ、その残留物は前記同様に微細な三次元網目構造体と分散微粒子とよりなることが判明した。
【００２３】
つまり、前記塊状物はフェノール樹脂をマトリックスとし、また強化材がＳｉＯ2 よりなる微細な三次元網目構造体およびＳｉＯ2 よりなる分散微粒子である複合体より構成されているのである。
【００２４】
次に前記同様の含浸液にペーパ基材を浸漬して常温常圧下でその含浸液をペーパ基材に含浸させた。ペーパ基材を含浸液中より取出して一晩中風乾し、次いでペーパ基材に温度１８０℃の加熱処理を施してフェノール樹脂を硬化させ、薄平板状湿式摩擦材を得た。この湿式摩擦材におけるフェノール樹脂およびＳｉＯ2 の含有量、つまり樹脂分等の含有量は２５ｗｔ％であった。この湿式摩擦材を実施例１とする。
【００２５】
〔実施例II〕
エタノール性フェノール樹脂溶液の添加量を２２４ｇ（樹脂分の濃度：１９ｗｔ％）に変更した、ということ以外の条件は実施例Ｉと同一に設定して湿式摩擦材を得た。この湿式摩擦材における樹脂分等の含有量は１８ｗｔ％であった。この湿式摩擦材を実施例２とする。
【００２６】
〔実施例III 〕
エタノール性フェノール樹脂溶液の添加量を５３２ｇ（樹脂分の濃度：８ｗｔ％）に変更した、ということ以外の条件は実施例Ｉと同一に設定して湿式摩擦材を得た。この湿式摩擦材における樹脂分等の含有量は１０ｗｔ％であった。この湿式摩擦材を実施例３とする。
【００２７】
〔実施例IV（弱酸性条件下での加水分解）〕
実施例Ｉの２５％アンモニア水に代えて酸性触媒である塩酸を用いた、ということ以外の条件は実施例Ｉと同一に設定して湿式摩擦材を得た。
【００２８】
この場合、テトラエトキシシランの加水分解溶液を５種調製した。１種は、１．２Ｎ塩酸を用いると共に混合液の室温静置時間を０．５時間に設定したもので、これを用いて得られた湿式摩擦材を実施例４1 とする。他の４種は０．１２Ｎ塩酸を用いると共に混合液の室温静置時間をそれぞれ０．５時間、１時間、２時間および１５時間に設定したもので、これらを用いて得られた湿式摩擦材を前記時間に対応して、０．５時間の場合を実施例４2 とし、１時間の場合を実施例４3 とし、２時間の場合を実施例４4 とし、１５時間の場合を実施例４5 とする。
【００２９】
実施例４1 〜４5 における樹脂分等の含有量は表２の通りである。
【００３０】
【表２】
0003966645.tif 000003
【００３１】
〔比較例〕
実施例Ｉにおけるエタノール性フェノール樹脂溶液と同様の溶液であって、樹脂分の濃度が２２ｗｔ％、１５ｗｔ％および８ｗｔ％であり、且つ前記加水分解溶液を含まない含浸液を調製した。
【００３２】
次いで、濃度２２ｗｔ％の前記含浸液と実施例Ｉと同様のペーパ基材を用い、また実施例Ｉと同様に、浸漬、含浸、風乾および加熱の各工程を経て湿式摩擦材を得た。この湿式摩擦材における樹脂分の含有量は２６ｗｔ％であった。この湿式摩擦材を比較例１とする。また前記同様の手段を用いて、樹脂分の含有量が２５ｗｔ％である湿式摩擦材を得た。これを比較例２とする。
【００３３】
次に、濃度１５ｗｔ％の前記含浸液を用いて前記同様の手段により樹脂分の含有量が１９ｗｔ％である湿式摩擦材を得た。これを比較例３とする。
【００３４】
さらに、濃度８ｗｔ％の前記含浸液を用いて前記同様の手段により樹脂分の含有量が１１ｗｔ％である湿式摩擦材を得た。これを比較例４とする。
【００３５】
Ｂ．湿式摩擦材の引張強さ
実施例１〜３、４1 〜４4 および比較例１〜４から、幅２０mm、長さ１２０mmのダンベル型試験片を、各例について１５個宛作製した。それら試験片について引張試験機（島津製作所製オートグラフＡＧ−１ＫＮＥ）を用い、引張速度５mm／min にて引張強さを測定し、各例について引張強さの平均値を求めた。
【００３６】
図４は引張試験結果を示す。この図から明らかなように、樹脂分等（または樹脂分）の含有量が略同一である、つまり気孔率が略同一である場合において、実施例１等は比較例１等に比べて高い強度を有することが判る。また、テトラエトキシシランの加水分解において塩基性触媒を用いた場合、つまり実施例１と、酸性触媒を用いた場合、つまり実施例４1 〜４4 とを比べても殆ど強度差はなく、したがって何れの触媒も使用可能であることが判る。
【００３７】
このように気孔率が略等しいにも拘らず、実施例１等が比較例１等に比べて高強度であることは前記のような複合体の存在に起因する。
【００３８】
次に、実施例１から環状をなす湿式摩擦材３を打抜き、これを環状芯材２の両環状表面にそれぞれ接着してクラッチディスク１を製作した。また、実施例１と同じ気孔率を持つ比較例２を用いて、同様のクラッチディスクを製作した。これらのクラッチディスク１を用いて、次のような条件下で繰返し圧縮耐久試験を行った。即ち、圧縮圧力：１０ＭＰａ；オイル：ＡＴＦ（商品名  ＤｅｘｒｏｎII）、温度  １２０℃；負荷−除荷の繰返しに伴うＯＮ／ＯＦＦ時間：ＯＮ時間  ３秒間、ＯＦＦ時間  ７秒間．所定繰返し回数終了後クラッチディスク１の厚さを測定して、試験前後の両厚さから圧縮率を求めた。
【００３９】
図５は試験結果を示す。この図から明らかなように、気孔率が同一である場合において、実施例１は比較例２に比べて、優れた圧縮耐久性を有することが判る。これもまた、前記複合体の存在に起因する。
【００４０】
【発明の効果】
本発明方法により製造される湿式摩擦材は、熱硬化性合成樹脂をマトリックスとし、また強化材が少なくともＳｉＯ2 よりなる微細な三次元網目構造体である複合体として構成されるので、気孔率を低下させることなく強度向上を達成し得る。またテトラアルコキシシランの加水分解溶液は、重縮合反応により生成されたＳｉＯ2 重合体を含むゾルであるため、この溶液と熱硬化性樹脂溶液とよりなる混合液にペーパ基材を浸漬することで、その混合液がペーパ基材に含浸され、しかる後にペーパ基材に加熱処理を施して熱硬化性樹脂を硬化させるようにすれば、熱硬化性合成樹脂をマトリックスとし、強化材が少なくともＳｉＯ2 よりなる微細な三次元網目構造体である複合体よりなる湿式摩擦材が容易に得られ、そのような湿式摩擦材を量産することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  クラッチディスクの斜視図である。
【図２】  図１の２−２線断面図である。
【図３】  ＳｉＯ2 よりなる三次元網目構造体に関する顕微鏡写真の要部写図である。
【図４】  樹脂分等（または樹脂分）の含有量と引張強さとの関係を示すグラフである。
【図５】  圧縮回数と圧縮率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１      クラッチディスク
２      芯材
３      湿式摩擦材
【図１】
0003966645.tif 000004
【図２】
0003966645.tif 000005
【図３】
0003966645.tif 000006
【図４】
0003966645.tif 000007
【図５】
0003966645.tif 000008