JP2005089755A - 対称性の摩擦調整粒子を使用する高効率摩擦材料 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来技術のものと比較して信頼性があり且つ優れた特性をもつ改良摩擦材料を提供する。また、「防震性：anti-shudder」、「ホットスポット」耐性、耐高熱性、高摩擦安定性並びに、耐久性、多孔率、強度及び弾力性を備えた摩擦材料を提供することである。
【解決手段】 本発明は、一次層材料層と、防震摩擦材料として使用するための前記一次層の少なくとも一つの表面に対称形の摩擦調整粒子の少なくとも部分的コーティングとを含む摩擦材料に関する。
【選択図】 なし

Description

本発明は、ベース材料の第一の層と、前記ベース材料を少なくとも部分的に被覆する摩擦調整粒子の第二の層とを含む、非-アスベスト、非金属材料に関する。この摩擦調整粒子(friction modifying particles)は対称的な形状をもつ。本発明はさらに、好適な樹脂材料で含浸させた上記コーティング化材料を含む複合摩擦材料に関する。

本発明の摩擦材料は、すぐれた防震特性、高い摩擦係数、並びに優れた強度、多孔率、耐摩耗性及び耐ノイズ性をもつ。

新型で進歩的な伝動系及びブレーキ系が、自動車業界により開発されている。これらの新しい系は、高エネルギー装置を含むことが多い。従って、これらの進歩系での高まるエネルギー要求条件に適合させるために摩擦材料技術も開発しなければならない。

特に、新しく、高性能の耐久性摩擦材料が必要とされている。この新しい摩擦材料は、表面速度が約65m/秒までである高速に耐えなければならない。また、この摩擦材料は、約1500psiまでの高い面削りライニング圧力(facing lining pressure)に耐えなければならない。この摩擦材料は限定された潤滑条件下でも有用なことも重要である。

摩擦材料は、進歩的な伝動系及びブレーキ系で有用であるように、耐久性であり且つ耐熱性が高くなければならない。摩擦材料は高温で安定でなければならないだけでなく、操作条件中に発生する高熱を迅速に放散できなければならない。

新規伝動系及びブレーキ系での係合及び係合解除の間に高速が生じるということは、摩擦材料が係合の間じゅう、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。摩擦係合は、一つのギアからもう一つのギアへ出力をシフトする間に、ブレーキ系または伝動系の間の材料の「振動：shuddering」を最小化するために広範囲の速度及び温度にわたって比較的一定であることが重要である。摩擦係合の間に摩擦材料がノイズを出したり「耳障りな音」を出したりしないように、摩擦材料は所望のトルク曲線形状(torque curve shape)をもつのも重要である。

特に、伝動及びトルクオンデマンド(torque-on-demand)系は、主に燃料効率及び運転の快適性のためにスリッピングクランチを内蔵する。これらの系内のスリップクラッチの役割は、車両ラウンチングデバイス、たとえばウェットスタートクラッチから、トルクコンバータークラッチまで様々である。操作条件に従って、スリップクラッチは、主に３つの種類：（１）低圧及び高スリップ速度クラッチ(Low Pressure and High Speed Clutch)、たとえば湿式スタートクラッチ；（２）高圧及び低スリップ速度クラッチ(High Pressure and Low Slip Speed Clutch)、たとえばコンバータークラッチ；及び（３）極低圧及び低スリップ速度クラッチ(Extreme Low Pressure and Low Slip Speed Clutch)、たとえばニュートラルからアイドルクラッチに分けることができる。

スリップクラッチの全ての用途に関する主な性能の関心事は、摩擦界面のエネルギー管理と振動防止である。振動の発生は、摩擦材料の摩擦特性、合わせ面の硬度及び粗度、油膜滞留、潤滑剤化学及び相互作用、クラッチ操作条件、動力伝達装置アセンブリ及びハードウェア配置、並びに動力伝達装置の汚染を含む多くの因子に起因する傾向がある。摩擦界面エネルギー管理は、界面温度の制御に主に関与し、ポンプ容量、オイル流路、及び制御方法により影響を受ける。摩擦材料界面設計は、界面エネルギー管理の効率に寄与する。

従来、アスベスト繊維は温度安定性用の摩擦材料として挙げられてきた。健康及び環境面での問題により、アスベストはもはや使用されていない。近年の摩擦材料は、ペーパーまたは繊維材料にフェノール性樹脂またはフェノール変性樹脂を含浸させることによって摩擦材料中のアスベスト欠如を克服しようとしてきた。しかしながら、これらの摩擦材料は、発生した高熱を迅速に放散せず、現在開発中の高速系で使用するのに必要な耐熱性と、満足できる高い摩擦係数とを有していない。

本発明は、ウィンクラー(Winckler)の米国特許第4,700,823号より改善されたものであり、前記特許は、化学蒸着により繊維に付着させた炭素コーティングと炭素繊維から形成された布支持体のメッシュとを含む摩擦材料について記載する。

また本発明は、ウィンクラー(Winckler)の米国特許第5,662,993号より改善されたものであり、前記特許は、布帛に編まれたか、または一緒に縒り合わされたストランドに形成された繊維を含む摩擦材料について記載する。このストランドは、繊維の間に隙間が残るように、それぞれの繊維に沿って吐出させたバインダーを有する。

また本発明は、ギブソン(Gibson)らの米国特許第5,952,249号より改善されたものであり、前記特許は、布帛を構成するヤーンの個々の繊維の間の隙間をアモルファス炭素が充填する、アモルファス炭素コーティング化炭素布帛について記載する。

他の種々のタイプの摩擦材料はペーパー材料でできている。たとえばケルセー(Kersey)の米国特許第5,585,166号は多孔質支持体と多孔質摩擦層とをもつ二層摩擦材料について記載する。

セイツ(Seitz)の米国特許第5,803,650号なる参照文献は、コーティング組成物で含浸させたペーパーを製造するための多段階含浸及び硬化プロセスを包含する。
他の摩擦材料において、炭素材料と組み合わせた金属繊維が、摩耗抵抗用の摩擦材料に配合されている。たとえばフジマキ(Fujimaki)らの米国特許第4,451,590号は、金属繊維、フィラー、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について記載する。

現在使用されている他の種々の摩擦材料は、多くのタイプの「ペーパーベース」の摩擦材料を含む。これらの「ペーパーベース」の摩擦材料は、通常、好適な少なくとも一種のフィラー材料と一緒にランダムな、不織繊維材料から製造する繊維質ベース材料を包含する。たとえば、本明細書中、譲受人、BorgWarner Inc.により共有される種々の有用な摩擦材料が開発されてきた。

特にラム(Lam)らの米国特許第5,988,307号は、多孔質の一次(primary)層と、前記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(secondary)層とをもつ摩擦材料に関する。

ラム(Lam)らの米国特許第5,858,883号は、フィブリル化の少ないアラミド繊維、合成グラファイト、及びフィラーの一次層と、前記一次層の表面に炭素粒子を含む二次層とをもつベース材料に関する。

ラム(Lam)らの米国特許第5,856,244号は、硬化可能な樹脂を含浸させたベースを含む摩擦材料に関する。一次層は、フィブリル化の少ないアラミド繊維、合成グラファイト、及びフィラーを含み、二次層は、炭素粒子と滞留助剤(retention aid)とを含む。

ラム(Lam)らの米国特許第5,958,507号は、摩擦材料の製造プロセスに関し、ここでフィブリル化の少ないアラミド繊維を含む繊維質材料の少なくとも一つの表面を、前記表面の少なくとも３〜90%がコーティングされるように炭素粒子と滞留助剤とでコーティングし、コーティング化繊維質材料をフェノール性または変性フェノール樹脂を含浸させて、硬化させている。

ラム(Lam)らの米国特許第6,001,750号は、硬化可能な樹脂を含浸させた繊維質ベース材料を含む摩擦材料に関する。多孔質の一次層は、フィブリル化の少ないアラミド繊維、炭素粒子、炭素繊維、フィラー材料、フェノールノボロイド(novoloid)繊維、及び場合により綿繊維を含む。二次層は、前記表面の約３〜約90%で表面を被覆する炭素粒子を含む。

さらに、同一人に所有されるBorgWarner Inc.のラム(Lam)らの米国特許第5,753,356号及び同第5,707,905号には、種々のペーパータイプの繊維質ベース材料が記載されており、これらの特許ではフィブリル化の少ないアラミド繊維、合成グラファイト及びフィラーを含むベース材料が記載されている。

さらにもうひとつの同一人により所有される、ラム(Lam)の米国特許第6,130,176号は、フィブリル化の少ないアラミド繊維、炭素繊維、炭素粒子及びフィラーを含む非金属ペーパータイプの繊維質ベース材料に関する。

さらにもう一つの同一人により所有される、現在放置された特許出願、米国特許出願シリアル番号第09/707,274号は、多孔質の一次繊維質ベース層と、前記一次層の上のシリカ摩擦調整粒子の二次層とをもつ摩擦材料に関する。

さらにもうひとつの同一人により所有される特許出願、2002年９月４日出願のシリアル番号第10/234,976号は、ベース材料と少なくとも一種の樹脂材料とを有する第一の層を含む摩擦材料に関する。実質的に対称的な形状をもつ摩擦調整粒子の少なくとも一種を含む第二の層を、前記ベース材料の上面に付着させる。前記第二の層は、上部層が第一の層よりも低い流体透過性をもつように、約30〜約200ミクロンの平均厚さを有する。

全ての種類の摩擦材料について、「湿式：wet」用途で有用であるためには、摩擦材料は広範囲にわたって許容可能な特性をもたねばならない。摩擦材料は、優れた防震特性をもたねばならず；弾性または伸縮性があり、さらに圧縮永久ひずみ、摩耗、及び応力に対して耐性でなければならず；高い耐熱性を備え且つ熱を迅速に放散でき；並びに長持ちし、安定且つ一貫性のある摩擦性能を有していなければならない。これらの特性がいずれも満足されていない場合には、摩擦材料の最適性能は達成されない。

高エネルギー用途の摩擦材料を形成するために、摩擦材料で好適な含浸樹脂を使用するのも重要である。摩擦材料は、含浸時に湿潤樹脂で飽和させた時と、使用の間にブレーキ流体または伝動油で飽和させた時のいずれにおいても優れた剪断強度をもたねばならない。

特定の用途では、使用の間に高い流体透過能があるように、摩擦材料は高い多孔率であることも重要である。かくして、摩擦材料は多孔率であるだけでなく、圧縮可能でなければならないのが重要である。摩擦材料に浸透した流体は、ブレーキまたは伝動操作の間に適用した圧力下で、摩擦材料から迅速に圧搾または放散されなければならず、さらに摩擦材料は崩壊してはならない。摩擦材料は、ブレーキまたは伝動操作の間に、発生した熱を迅速に放散もし易いように高い熱伝導度をもつことも重要である。

出願人の知る限りにおいて、形状的に対称性の摩擦調整粒子の二次層をその上に付着させたそのような一次層を含むベース材料を包含する、伝動系で使用するための摩擦材料についての開示はない。

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且つ優れた特性をもつ改良摩擦材料を提供することである。
本発明のさらなる目的は、「防震性：anti-shudder」、「ホットスポット」耐性、耐高熱性、高摩擦安定性並びに、耐久性、多孔率、強度及び弾力性を備えた摩擦材料を提供することである。

優れた摩擦材料に対する需要の観点での広範囲の研究結果として、優れた特性を備えた摩擦材料が本発明により開発された。本発明の湿式摩擦材料は、摩擦材料を使用の間にブレーキ流体または自動変速装置流体などの液体で含浸させたり、または「湿潤」させる「湿式」用途で有用である。「湿式」摩擦材料を使用する間、流体は、摩擦材料から圧搾されるか、摩擦材料を含浸している。湿式摩擦材料は、「乾式」摩擦材料とは、その組成及び物理的特性のいずれにおいても大きく異なる。

上記の要求条件を達成するために、操作の間に生じるものと同様の条件下で摩擦及び耐熱特性に関して多くの材料を評価した。市販のスリップクラッチと伝動材料の両方について調査したが、高エネルギー用途で使用するのに好適であるとは立証できなかった。

一態様において、本発明は、少なくとも一種の硬化可能な樹脂を含浸させたベース材料を有する摩擦材料に関する。このベース材料は、繊維質ベース材料を含む多孔質の一次層と、材料の外部表面を少なくとも一部被覆している形状的に対称性 (geometrically symmetrically) の摩擦調整粒子を含む二次層とを有する。前記一次層は、一次材料層の表面に形状的に対称性の摩擦調整粒子を保持する。前記摩擦調整粒子は、成形セライト粒子などの対称的な形状のシリカ粒子を含むことができる。別の態様では、摩擦調整粒子は、炭素粒子と対称的な形状のシリカ粒子との混合物を含むことができるか、及び／または摩擦調整粒子は、前記一次層の材料の重量をベースとして、約0.2〜約80重量%で存在することができる。

特定の態様において、一次層の材料は、0.02mmRa〜約0.2mmの範囲の表面平滑性をもち、この表面平滑性によって安定な防震性と摩擦係数とを備えた摩擦材料を提供する。
一態様において、本発明は、たとえば有機繊維、たとえばフィブリル化したアラミド繊維(及び場合により炭素、綿/セルロース、ガラス、ポリアミド、セラミックなどの繊維)を含む繊維材料を含む一次層と、前記一次層上に付着させた摩擦調整粒子を含む二次層とを有する、アスベストではない、非金属の摩擦材料に関する。前記表面または二次層は、一種類の摩擦調整粒子から構成されていてもよいし、あるいは、数種類の摩擦調整粒子の組み合わせから構成されていてもよい。

種々の摩擦調整粒子が前記二次層として有用である。摩擦調整粒子は、少なくとも一種の実質的に対称性の形状を有する。ある態様では、第二の層は、約０〜約200ミクロンの平均厚さを有する。好ましいある態様では、摩擦調整粒子は、通常平坦または円盤状である。ある態様では、表面摩擦調整粒子は、コーティング化材料の約0.2〜約50重量%、好ましくは約１〜40重量%、最も好ましくは約２〜30重量%で存在する。

本発明の摩擦材料は、優れた防震特性、優れた「ホットスポット：hot spot」耐性、「スムースシフト：smooth shift」用の望ましい摩擦特性、耐高熱性、耐久性、弾力性、優れた強度及び多孔率を備えている。

本発明はさらに、フェノール樹脂またはフェノールベースの樹脂ブレンドで含浸させた上記コーティング化材料を含む複合摩擦材料に関する。
コーティング化材料は、種々の樹脂系を使用して含浸させることができる。ある態様では、フェノール樹脂または変性フェノールベースの樹脂でコーティング化材料を含浸させるのが有用である。ある態様では、シリコーン-フェノール樹脂ブレンドを本発明のコーティング化材料を含浸させるのに使用する相溶性溶媒中で、シリコーン樹脂をフェノール樹脂とブレンドまたは混合すると、特に有用な高性能の、耐久性の摩擦材料が形成する。

発明の実施するための最良の形態

上記の要求条件を達成するために、操作の間に生じたものと同様の条件下で、多くの材料について摩擦及び耐熱特性について評価した。いずれも市販のブレーキライニングと伝動材料について調査したが、高エネルギー用途には適してないことが判明した。

本発明は、ベース材料の一次層と、前記一次層に付着させた形状的に対称性の摩擦調整粒子を含む二次層とを含む、非アスベスト、摩擦材料に関する。
本発明の摩擦材料では、たとえば布帛材料、織られた材料及び／または不織材料を含む非アスベストベース材料などの種々のベース材料が有用である。好適なベース材料としては、繊維及びフィラーが挙げられる。この繊維は、有機繊維、無機繊維及び炭素繊維であってもよい。この有機繊維は、アラミド繊維、たとえばフィブリル化及び／またはフィブリル化していないアラミド繊維、アクリル繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、ポリアミド繊維、綿/セルロース繊維などであってもよい。炭素繊維は、たとえば約95%の炭素化炭素繊維であってもよく、フィラーは、たとえばシリカ、珪藻土、グラファイト、アルミナ、カシューダスト(cashew dust)などであってもよい。

他の態様では、ベース材料は、織られた材料、不織材料及びペーパー材料を含むことができる。さらに、本発明で有用な種々のタイプのベース材料の例は、本明細書中、その全体が参照として含まれる、上記参照のBorgWarnerの米国特許に開示されている。しかし、本発明の他の態様はさらに異なるベース材料を含むことができるのは理解できるはずである。

特定の態様において、摩擦材料は、その中に多くの空隙または間隙をもつベース材料を含む。ベース材料中の空隙のサイズは約0.5μm〜約20μmを変動することができる。
特定の態様において、ベース材料は、このベース材料が「多孔質」の織られた材料と比較して「密」であるとみなされるように、空隙容積が約50〜60%を有する。特定の態様において、ベース材料は、繊維質ベース材料などの任意の好適な材料であってもよい。摩擦材料は、さらに、ベース材料の空隙を少なくとも部分的に充填する樹脂材料を含む。この樹脂材料は、ベース材料の厚さ全体にわたって実質的に均一分散する。

特定の態様において、ベース材料は、繊維質ベース材料を含み、ここでフィブリル化の少ない繊維と炭素繊維とを繊維質ベース材料で使用して、摩擦材料に所望の細孔構造を提供する。この繊維形状(fiber geometry)は高い耐熱性を提供するだけでなく、耐剥離性及び耐きしみ性または耐ノイズ性をも提供する。また、特定の態様において、炭素繊維及び炭素粒子を配合すると、繊維質ベース材料の耐熱性の向上、一定の摩擦係数の維持及び、耐きしみ性の向上を助ける。摩擦材料のクラッチの「ならし運転(break-in)」特性を改善するために比較的少量の繊維質ベース材料を配合することができる。

繊維質ベース材料でフィブリル化の少ないアラミド繊維及び炭素繊維を使用すると、高温に耐えるための摩擦材料の能力を改善する。フィブリル化の少ないアラミド繊維は、通常、コア繊維にフィブリルがほとんど付着していない。フィブリル化の少ないアラミド繊維を使用すると、より多孔質構造をもつ摩擦材料を提供する；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ときよりも大きな細孔がある。多孔質構造は、通常、孔径と液体透過性によって定義される。特定の態様において、繊維質ベース材料は、直径約2.0〜約25ミクロンの平均サイズを変動する細孔を定義する。特定の態様において、平均孔径は、直径約2.5〜約８ミクロンを変動し、摩擦材料は少なくとも約50%のすぐに利用可能なエアボイド(air void)、特定の態様では、少なくとも約60%以上、特定の態様では、約85%以下のエアボイドを有していた。

また、特定の態様において、アラミド繊維は、約0.5〜約10mmを変動する長さと、約300を超えるカナダ標準フリーネス(Canadian Standard Freeness：CSF)とを有するのが望ましい。特定の態様において、約450〜約550、好ましくは約530以上のCSFを有するフィブリル化の少ないアラミド繊維を使用するのも望ましく；他の特定の態様において、約580〜約650以上、好ましくは約650以上のCSFを有するフィブリル化の少ないアラミド繊維を使用するのも望ましい。対照的に、フィブリル化の高い繊維、たとえばアラミドパルプは、約285〜290のフリーネスをもつ。

「カナダ標準フリーネス(Canadian Standard Freeness：CSF)」(T227 om-85)は、繊維のフィブリル化度を繊維のフリーネスの測定値として記載できることを意味する。このCSF試験は、水１リットル中に繊維３グラムの懸濁液を排水することができる速度での任意尺度を与える経験的な手順である。従って、フィブリル化の少ないアラミド繊維は、フィブリル化の多いアラミド繊維よりも、高いフリーネスをもつか、または摩擦材料からの液体の排水速度が速い。約430〜650(及び特定の態様では、好ましくは約580〜640、または好ましくは約620〜640)を変動するCSFをもつアラミド繊維を含む摩擦材料は、従来のフィブリル化の高いアラミド繊維を含む摩擦材料よりも優れた摩擦性能及び優れた材料特性を提供する。高いカナダフリーネスに加えてより長い繊維長であると、高強度、多孔率及び優れた耐摩耗性をもつ摩擦材料を提供する。フィブリル化の低いアラミド繊維（CSF約530〜約650）は、特に優れた長期耐久性及び安定な摩擦係数を有する。

本発明の繊維質ベース材料の一次層では、種々のフィラーも有用である。特に、シリカフィラー、たとえば珪藻土が有用である。しかしながら、他の種類のフィラーも本発明での使用に好適であり、フィラーの選択は、摩擦材料の特定の要求条件に依存すると考えられる。

特定の態様において、綿繊維を本発明の繊維質ベース材料に添加すると繊維質材料に高い摩擦係数が与えられる。特定の態様において、約５〜約20%、特定の態様では約10%の綿を繊維質ベース材料に添加することもできる。

上記参考文献の米国特許第6,130,176号に記載された繊維質ベース材料の一次層の配合物の一例では、約10〜約50重量%のフィブリル化の少ないアラミド繊維；約10〜約35重量%の活性炭粒子；約５〜約20重量%の綿繊維；約２〜約15重量%の炭素繊維；及び約10〜約35重量%のフィラー材料を含む。

特定の態様において、有用であることが判明した特別な一配合例では、約35〜約45重量%のフィブリル化の少ないアラミド繊維；約10〜約20重量%の活性炭粒子；約５〜約15重量%の綿繊維；約２〜約20重量%の炭素繊維；及び約25〜約35重量%のフィラーを含む。

特定の態様において、ベース材料は、約15〜約25%の綿、約50%のアラミド繊維、約20%の炭素繊維、約15%の炭素粒子、約15%のセライト及び、場合により約３%ラテックス追加物(addon)を含む。

他の態様において、ベース材料は、約15〜約25%の綿、約40〜約50%のアラミド繊維、約10〜約20%の炭素繊維、約５〜約15%の炭素粒子、約５〜約15%のセライト、及び場合により約３%のラテックス追加物を含む。

ベース材料がより高い平均孔径と流体透過性を有すると、摩擦材料の多孔質構造のなかにくまなく自動変速装置流体が良好に流れるので、より低温で動作するかまたは変速装置に発生する熱がより少ないと思われる。変速装置系の操作の間、流体は、特に高温で、経時で分解し、「オイル付着物(oil deposite)」を形成する傾向がある。こうしたオイル付着物は細孔の開口部を縮小させる。従って、摩擦材料を当初は大きな細孔で開始すれば、摩擦材料の耐用年数の間に、より多くの開口の細孔が残る。

ベース材料の一次層の最上部として摩擦調整粒子を使用すると、ベース材料に所望の三次元構造を提供する。
特定の一態様において、一次層は、摩擦材料に対して高い耐熱性を提供する織炭素繊維を含む。炭素繊維は高い耐熱性を提供するだけでなく、耐剥離性及び耐きしみ性または耐ノイズ性も提供する。

摩擦材料が高い平均流動孔径と透過率をもつと、摩擦材料は、摩擦材料の多孔質構造の中にくまなく自動変速装置流体が良好に流れるので、より低温で動作するかまたは変速装置に発生する熱がより少ないと思われる。変速装置系の操作の間、流体は、特に高温で、経時で分解し、「オイル付着物」が摩擦材料面に形成する傾向がある。繊維上にオイル付着物がつくと、細孔の開口部を縮小させる。従って、摩擦材料を当初は大きな細孔で開始すれば、摩擦材料の耐用年数の間に、より多くの細孔が残る。さらに、少なくとも部分的にシリコーン樹脂で浸漬させた態様では、その弾性特性により、シリコーン樹脂は、摩擦材料中の繊維がさらにもっと開口構造をもつようにできる。

形状的に対称性の摩擦調整粒子の二次層を前記一次層の上に付着させて、摩擦材料を形成する。一次層の上に形状的に対称性の摩擦調整粒子を使用すると、摩擦粒子に優れた三次元構造を提供する。

特定の態様において、摩擦調整粒径が大きすぎたりまたは小さすぎたりすると、最適の三次元構造体が得られず、熱放散も最適ではないことが知見された。
好ましい態様において、一次層の摩擦調整粒子の量は、摩擦材料の約0.2〜約40重量%、特定の態様において約２〜約25重量%、特定の好ましい態様において、約２〜約15重量%である。これらの特定の態様において、形状的に対称性の摩擦調整粒径が大きすぎたりまたは小さすぎたりする場合、最適の三次元構造体が得られず、従って熱分散も最適ではなかったことが知見された。

好ましい態様において、一次層の摩擦調整粒子の被覆面積は、表面積の約３〜約100%である。
種々の摩擦調整材料が二次層として有用である。有用な摩擦調整粒子としては、形状的に対称性のシリカ粒子が挙げられる。

本発明の一側面において、規則正しい形状をもつ摩擦調整材料は、セライトの丸い、平坦な円盤を含む。ベース材料に上部層として適用すると、摩擦調整粒子のそのような丸い、平坦な円盤は、特徴的な平面積みパターンを提供し、これにより摩擦面におけるオイル滞留及びオイルの流れを改善する。

また、特定の態様において、摩擦調整粒子は、約0.1〜約80ミクロンの平均径をもち、特定の態様では、約0.5〜約20ミクロンの平均径をもち、他の特定の態様では、約0.1〜約0.15ミクロンである。摩擦調整材料層は、表面に液体潤滑剤を維持し、摩擦材料のオイル滞留性能を高める。本発明の摩擦材料は、かくしてその表面に油膜を残しておくことができる。これによって、優れた摩擦係数特性と優れたスリップ耐久性特徴を提供する。

摩擦材料はさらに、ベース材料の第一の、または上面に規則正しい形状の摩擦調整粒子の上部、または第二の層を含む。ベース材料上に上部層として摩擦調整材料があると、優れたオイル滞留性及び表面のオイル流れ特性を含む、多くの好都合な特性を備えた摩擦材料を提供する。

さらに他の態様において、規則正しい形状の摩擦調整材料は、さらに他の摩擦調整材料、たとえば金属酸化物、窒化物、炭化物、さらなる態様では、炭素粒子とシリカ粒子との混合物をさらに含み得ることは本発明の範囲内である。

特定の態様において、有用な摩擦調整粒子は、形状的に対称性の摩擦調整粒子と、不規則な形状の摩擦調整粒子、たとえばシリカ粒子；樹脂粉末、たとえばフェノール樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂及びそれらの混合物；部分的及び／または完全炭化炭素粉末及び／またはその粒子混合物；並びにそのような摩擦調整粒子の混合物の少なくとも一種との混合物を含む。特に、シリカ粒子、たとえば珪藻土、セライト(登録商標)、Celatom(登録商標)及び／または二酸化珪素が特に有用である。シリカ粒子は、繊維質材料に強く結合する安価な有機材料である。このシリカ粒子は、摩擦材料に高い摩擦係数を与える。シリカ粒子は、平滑な摩擦面をもつ摩擦材料も提供し、すべての「振動」が最小化されるように、摩擦材料に優れた「シフト感覚(shift feel)」及び摩擦特性を提供する。

特定の態様において、一次層の上の二次層として摩擦調整粒子の混合物を使用すると、高い耐熱性と高い耐久性の摩擦材料を提供する。
意外にも、二次層として好ましい割合で配合すると、形状的に対称性のシリカ粒子と不規則な形状の摩擦調整材料との組み合わせは特に有用であることが知見された。

本発明の一側面では、特に有用な摩擦調整粒子としては、シリカ粒子と、形状的に対称性の摩擦調整粒子との所望の混合物が挙げられる。特定の態様において、二次層の混合物は、シリカ粒子約４部対形状的に対称性の摩擦調整粒子約１部の割合で、シリカ粒子と形状的に対称性の摩擦調整粒子とを含む。他の態様において、割合は、シリカ粒子約２部対形状的に対称性の摩擦調整粒子約１部である。形状的に対称性の摩擦調整粒子は、比較的高価であるが、特に有益なホットスポット耐性及び高い摩擦安定性及び耐久性を摩擦材料に提供する。摩擦調整粒子を含む請求項１の摩擦材料は、摩擦材料の重量をベースとして約６〜約60重量%の摩擦調整粒子を含む。

特定の態様において、摩擦調整粒子は、摩擦調整粒子の総重量をベースとして、シリカ粒子約45〜約55重量%、及び形状的に対称性の摩擦調整粒子約45〜約55%を含む。
これらの特定の態様において、摩擦調整粒径が大きすぎたりまたは小さすぎたりすると、最適の三次元構造体が得られず、熱放散も最適ではないことが知見された。

本発明の別の側面は、一次層材料を最初に形成することを含む、摩擦材料の製造プロセスに関する。実質的に対称的な形状の材料は、約40〜50、好ましくは約44〜46ヤーン/インチの縦糸と、約35〜約45、好ましくは約38〜約40ヤーン/インチの横糸をもつ。特定の態様において、織られた材料は、縦糸及び横糸が互いに比較的なめらかまたは平坦であるように、織りまたは形成されている。すなわち、ストランドの厚さと織りパターンそれ自体とを考慮に入れると、織られた材料は、比較的平坦な摩擦材料を提供する。特定の態様において、織られた材料は約0.02mm〜約0.2mmRaの表面平滑性を有する。縦糸及び横糸は多くのへこみ(indentation)、またはミクロポケットをもち、これにより織られた材料の表面に摩擦調整粒子を保持できる。

一態様において、一次層の少なくとも一表面は、形状的に対称性の摩擦調整粒子の二次層で少なくとも部分的にコーティング化されている。その上に形状的に対称性の摩擦調整粒子をコーティング化した材料は、次いで、少なくとも一種の好適な樹脂を含浸する。含浸させたコーティング化材料を、所定の温度で所定の時間硬化させて、摩擦材料を形成する。

もう一つの態様では、摩擦材料は以下のようにして製造する：材料を予備飽和させ、次いで乾燥し、樹脂を硬化させ；次いでフェノール樹脂と粒子との混合物で布帛をコーティングする。

もう一つの態様では、一次層の少なくとも一表面は、形状的に対称性の摩擦調整粒子の二次層で実質的に完全にコーティング化する。形状的に対称性の摩擦調整粒子をコーティング化した一次層材料を、次いで少なくとも一種の好適な樹脂を含浸させる。含浸させたコーティング化一次層材料を所定温度で所定時間硬化させて、摩擦材料を形成する。

さらにもう一つの態様では、一次層の少なくとも一表面は、形状的に対称的な摩擦調整粒子と、不規則な形状の摩擦調整粒子との混合物の二次層で少なくとも部分的にコーティング化する。摩擦調整粒子の混合物をコーティング化した一次層材料を、次いで少なくとも一種の好適な樹脂を含浸させる。含浸させた、コーティング化材料を所定温度で所定時間硬化させて、摩擦材料を形成する。

さらにもう一つの態様では、一次層の少なくとも一表面は、形状的に対称的な摩擦調整粒子と、不規則な形状の摩擦調整粒子との混合物の二次層で実質的に完全にコーティング化する。摩擦調整粒子の混合物をコーティング化した一次層材料を、次いで少なくとも一種の好適な樹脂を含浸させる。含浸させた、コーティング化材料を所定温度で所定時間硬化させて、摩擦材料を形成する。

本発明の摩擦材料を含浸させるために種々の方法を使用することができる。好ましくは含浸樹脂材料が摩擦材料100重量部当たり約40〜約120重量部を含むように、コーティング化材料を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。コーティング化材料を樹脂を含浸させた後、含浸させたコーティング化材料を所定の温度で所定の時間加熱して、摩擦材料を形成させる。加熱によりフェノール樹脂は約300゜Fの温度で硬化する。他の樹脂、たとえばシリコーン樹脂を配合する場合、加熱によりシリコーン樹脂は約400゜Fの温度で硬化する。その後、含浸させ、硬化させた摩擦材料を好適な手段により所望の基板に付着させる。

摩擦調整材料の付着層に埋め込まれた繊維ヤーンのため、粒子接着性がよい。材料で完全に被覆する態様では、摩擦材料の表面は非常に平滑になり、これにより摩擦-スリップ速度性能係数に影響を与える。繊維質ベース材料に含浸させる際に有用な種々の樹脂としては、フェノール樹脂及びフェノールベースの樹脂が挙げられる。他の変性成分、たとえばエポキシ、ブタジエン、シリコーン、キリ油、ベンゼン、カシューナッツ油などを含む種々のフェノールベースの樹脂は、本発明で有用であると考えられる。フェノール変性樹脂において、フェノール樹脂は通常、樹脂ブレンドの約50重量%以上(存在する全ての溶媒を除外する)で含まれる。しかしながら、特定の態様において、含浸させた樹脂ブレンドが、シリコーン-フェノール混合物の重量をベースとして(溶媒及び他の加工用酸を除く)シリコーン樹脂を約５〜約480重量%、特定の目的に関しては約15〜約55重量%、特定の態様においては約15〜約25重量%含むとき、摩擦材料を改善できることを知見した。

本発明で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、本明細書中、その全体が参照として含まれる、上記参照の米国特許に開示されている。本発明で有用なシリコーン樹脂としては、たとえば熱硬化性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。本発明では種々のシリコーン樹脂が有用である。特に、ある樹脂はキシレンとアセチルアセトン(2,4-ペンタンジオン)を含む。シリコーン樹脂は、沸点約362゜F(183℃)、68゜Fにおける蒸気圧21mmHg、蒸気密度(空気＝１)4.8、無視できる程度の水溶性、比重約1.09、揮発成分５重量%、蒸発速度(エーテル＝１)0.1未満、Pensky-Matens法を使用する引火点149゜F(65℃)を有する。本発明では他のシリコーン樹脂も使用できると考えるべきである。他の有用な樹脂ブレンドとしては、たとえば好適なフェノール樹脂は、フェノール樹脂約55〜約60重量%、エチルアルコール約20〜約25重量%、フェノール約10〜約14%、メチルアルコール約３〜約４重量%、ホルムアルデヒド約0.3〜約0.8重量%及び水約10〜約20重量%を含む。他の好適なフェノールベースの樹脂は、フェノール/ホルムアルデヒド樹脂約50〜約55重量%、ホルムアルデヒド約0.5重量%、フェノール約11重量%、イソプロパノール約30〜約35重量%、及び水約１〜約５重量%を含む。

もう一つの有用な樹脂は、エポキシ化合物約５〜約25重量パーセント、好ましくは約10〜約15重量パーセントを含み、残余(溶媒及び他の加工助剤を除く)は、フェノール樹脂である、エポキシ変性フェノール樹脂であることも知見された。エポキシ-フェノール樹脂化合物は、特定の態様において、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提供する。

特定の態様において、コーティング化材料による樹脂の目標取り込み(pick up)は全シリコーン-フェノール樹脂の約40〜約120重量%を変動し、特定の態様では約60〜少なくとも80重量%を変動する。コーティング化材料を樹脂を含浸させた後、コーティング化材料は、300〜400℃の温度である一定の時間(特定の態様では、約1/2時間)硬化させて、樹脂バインダーを硬化させ、摩擦材料を形成する。摩擦材料の最終厚さはコーティング化材料の初期厚さに依存し、特定の態様では、約0.014インチ〜約0.040インチを変動する。

さらに、樹脂ブレンドの製造と、コーティング化材料の含浸の準備との両方において有用であることが公知の他の成分及び加工助剤を摩擦材料に配合できると考えられる。
シリコーン樹脂及びフェノール樹脂はいずれも、互いに相溶性の溶媒中に存在する。これらの樹脂を(好ましい態様では)一緒に混合して均質ブレンドを形成し、次いでコーティング化材料を含浸させるのに使用する。コーティング化材料をフェノール樹脂を含浸し、次いでシリコーン樹脂をその後添加する場合と、シリコーン樹脂を添加してからコーティング化材料をフェノール樹脂を含浸する場合とでは、効果は同じではない。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差がある。シリコーン樹脂及びフェノール樹脂が溶液中にある場合、これらは全く硬化しない。対照的に、シリコーン樹脂とフェノール樹脂の粉末粒子は部分的に硬化する。シリコーン樹脂とフェノール樹脂の部分硬化は、コーティング化材料の良好な含浸を阻害する。

本発明の特定の態様において、コーティング化材料を、フェノール樹脂とその溶媒と相溶性である溶媒中のシリコーン樹脂のブレンドで含浸させる。一態様において、イソプロパノールは、特に好適な溶媒であることが知見された。しかしながら、種々の他の好適な溶媒、たとえばエタノール、メチル-エチルケトン、ブタノール、イソプロパノール、トルエンなどを本発明の実施で使用できると理解できるはずである。フェノール樹脂とブレンドし、コーティング化材料を含浸させるのに使用する際、シリコーン樹脂が存在すると、得られた摩擦材料は、フェノール樹脂だけで含浸させたコーティング化材料よりも弾性が高くなる。本発明のシリコーン-フェノール樹脂ブレンドした含浸済み摩擦材料に圧力をかけると、より均一な圧力分散が得られ、そのため不均一なライニング摩耗が生じる可能性が低減する。シリコーン樹脂及びフェノール樹脂を一緒に混合した後、この混合物を使用してコーティング化材料を含浸させる。

特定の側面において、本発明は、摩擦材料の製造プロセスであって、一次層材料を形成し、一次層材料の少なくとも一表面の約３%〜約100%を摩擦調整粒子でコーティングし、ここで前記摩擦調整粒子は、前記一次層材料の重量をベースとして約0.2〜約80重量%で存在し、次いで前記コーティング化材料を樹脂を含浸させ、その後、予定温度で予定時間、含浸化材料を硬化させる、各段階を含む前記プロセスにも関する。

一次層の上の摩擦調整粒子の二次層は、優れた防震特性、高い耐久性、優れた対摩耗性及び優れたならし運転特性を備えた摩擦材料を提供する。
以下の実施例は、本発明の摩擦調整粒子でコーティングした材料と、得られた摩擦材料が、慣用の摩擦材料よりも優れており、且つ特定のペーパータイプの繊維質ベース摩擦材料に関して満足する特性をもつというさらなる証拠を提供する。本発明の種々の好ましい態様を以下の実施例に記載するが、これらは本発明を限定するものではない。

スリップクラッチインターフェース法の要求条件：
本発明の摩擦材料は、特別な要求条件に適合するスリップクラッチ用途用に設計されている。これらの要求条件には、高い機械的強度、耐熱性、耐久性、安定性及び防震性が含まれる。本発明の摩擦材料は、多孔率、高い機械的強度のための特徴的な材料構造、高温導電性及び、防震摩擦調整特性を有する。これらの材料特性は、なめらかなスリップトルク出力及び長期摩擦安定性の必要条件である。

望ましいスリップトルクレスポンス及び長期耐久性に関するスリップクラッチ材料の条件としては、よいカーブシェイプ及び長期摩擦安定性が挙げられる。よいカーブシェイプは、高い材料多孔率と高い摩擦調整材含有量とに依存する。長期摩擦安定性は、高い多孔率(アンチグレージング)及び高温成分とに依存する。

以下の実施例は、本発明の摩擦調整粒子でコーティングしたベース材料と得られた摩擦材料が、慣用の摩擦材料よりも優れているというさらなる証拠を提供する。本発明の種々の好ましい態様を以下の実施例に記載するが、これらは本発明を限定するものではない。

実施例１
図１ａは、多孔質織材料の表面を少なくとも部分的に被覆している対称性の形状の摩擦調整材料の層をもつ多孔質織材料の略図である。

図１ｂは、多孔質織材料の表面を完全に被覆している対称性の形状の摩擦調整材料の層をもつ多孔質織材料の略図である。
実施例２
図２ａは、非コーティング化多孔質織材料を示す走査電子顕微鏡写真である。

図２ｂは、対称的な形状の摩擦調整粒子で部分的にコーティングした多孔質織材料を示す走査電子顕微鏡写真である。
図２ｃは、対称的な形状の摩擦調整粒子で部分的にコーティングした多孔質織材料を示す走査電子顕微鏡写真である。

図２ｄは、対称的な形状の摩擦調整粒子でコーティングした多孔質織材料を示す走査電子顕微鏡写真である。
これらのＳＥＭは、摩擦調整材料が幾らか織材料の縦糸と横糸とに浸透し、同時に摩擦調整材料の残余が織材料の表面に残存するので、摩擦材料に非常望ましい防震特性を与えることを示す。また、これらのSEMは摩擦材料の高い多孔質も示す。

実施例３
図３ａは、対称的な形状の摩擦調整粒子でコーティングし、約36%の樹脂を取り込んで飽和させた多孔質織材料を示す写真である。

図３ｂは、対称的な形状の摩擦調整粒子と不規則な形状の摩擦調整粒子との混合物でコーティングし、約36%の樹脂を取り込んで飽和させた多孔質織材料を示す写真である。摩擦調整材料は繊維ヤーンに埋め込まれて、織材料に対し摩擦調整粒子をよく接着している。コーティング化織材料構造体は、多孔質且つ高温合成繊維網状構造を含み、高い熱分散と摩擦安定性を提供する。摩擦調整粒子は織材料に付着して、「防震」特性を提供する。

実施例４
図４は、33%の樹脂を取り込んだ比較例Ａ、50%の樹脂を取り込んだ比較例Ｂ、対称的な形状の摩擦調整材料で完全に被覆した実施例１、及び織布帛の比較例Ｃの孔径及び多孔率データを示すグラフである。

実施例５
摩擦係数とスリップ速度を測定した。図５ａは、36%の樹脂取り込み飽和で最初に実施した、10℃における比較材料Ａに関するμ-スリップ速度を示すグラフである。図５ｂは、36%の樹脂取り込み飽和で最初に実施した、20℃における比較材料Aに関するμ-スリップ速度を示すグラフである。

図６ａは、36%の樹脂取り込み飽和で最初に実施した、10℃における織材料の対称的な形状の摩擦調整粒子と不規則な形状の摩擦調整粒子との混合物のコーティングを有する、実施例３のμ-スリップ速度を示すグラフである。

図６ｂは、36%の樹脂取り込み飽和で最初に実施した、30℃における織材料の対称的な形状の摩擦調整粒子と不規則な形状の摩擦調整粒子との混合物のコーティングを有する、実施例３のμ-スリップ速度を示すグラフである。

図７ａは、36%の樹脂取り込み飽和で最初に実施した、110℃における比較材料Ａに関するμ-スリップ速度を示すグラフである。
図７ｂは、36%の樹脂取り込み飽和で最初に実施した、10℃における織材料の対称的な形状の摩擦調整粒子と不規則な形状の摩擦調整粒子との混合物の完全コーティングを有する、実施例３のμ-スリップ速度を示すグラフである。

図８ａは、μ-スリップ速度を示すグラフである。実線−36%の樹脂取り込み飽和で最初に実施した、10℃における比較材料Ａ；点線−36%の樹脂取り込み飽和で最初に実施した、10℃における織材料における対称的な形状の摩擦調整粒子と不規則な形状の摩擦調整粒子との混合物の部分コーティングを有する実施例２。

図８ｂは、36%の樹脂取り込み飽和で最初に実施した、10℃における織材料における対称的な形状の摩擦調整粒子と不規則な形状の摩擦調整粒子との混合物の部分コーティングを有する実施例２に関するμ-スリップ速度を示すグラフである。

図９ａは、μ-スリップ速度を示すグラフである。実線−36%の樹脂取り込み飽和で最初に実施した、30℃における比較材料Ａ；点線−36%の樹脂取り込み飽和で最初に実施した、30℃における織材料の対称的な形状の摩擦調整粒子と不規則な形状の摩擦調整粒子との混合物の部分コーティングを有する実施例１。

図９ｂは、36%の樹脂取り込み飽和で最初に実施した、30℃における織材料の対称的な形状の摩擦調整粒子と不規則な形状の摩擦調整粒子との混合物の部分コーティングを有する実施例２に関するμ-スリップ速度を示すグラフである。

図１０ａは、μ-スリップ速度を示すグラフである。実線−36%の樹脂取り込み飽和で最初に実施した、110℃における比較材料Ａ；点線−36%の樹脂取り込み飽和で最初に実施した、110℃における織材料における対称的な形状の摩擦調整粒子と不規則な形状の摩擦調整粒子との混合物の部分コーティングを有する実施例２。

図１０ｂは、36%の樹脂取り込み飽和で最初に実施した、110℃における織材料における対称的な形状の摩擦調整粒子と不規則な形状の摩擦調整粒子との混合物の部分コーティングを有する実施例２のμ-スリップ速度を示すグラフである。

実施例６
図１１ａ及び１１ｂは、対称的な形状の摩擦調整粒子で完全に被覆した実施例１の表面粗度のイラストである。

図１２ａ及び１２ｂは、対称的な形状の摩擦調整粒子で部分的に被覆した実施例１の表面粗度のイラストである
工業的適用性
本発明は、クラッチ板、伝送帯域、ブレーキシュー、シンクロナイジングリング、フリクションディスクまたはシステム板で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。

本発明の好ましく且つ選択的な態様の上記記載は、例示するものであって、請求の範囲範囲及び内容を限定するものではない。

図１ａは、多孔質織材料の表面を少なくとも部分的に被覆している対称性の形状の摩擦調整材料の層をもつ多孔質織材料の略図である。 図１ｂは、多孔質織材料の表面を完全に被覆している対称性の形状の摩擦材料の層をもつ多孔質織材料の略図である。 図２ａは、非コーティング化多孔質織材料を示す走査電子顕微鏡写真である。 図２ｂは、対称的な形状の摩擦調整粒子で部分的にコーティングした多孔質織材料を示す走査電子顕微鏡写真である。 図２ｃは、対称的な形状の摩擦調整粒子で部分的にコーティングした多孔質織材料を示す走査電子顕微鏡写真である。 図２ｄは、対称的な形状の摩擦調整粒子でコーティングした多孔質織材料を示す走査電子顕微鏡写真である。 図３ａは、実施例１、対称的な形状の摩擦調整粒子でコーティングし、約36%の樹脂を取り込んで飽和した多孔質織材料を示す写真である。

図３ｂは、実施例２、対称的な形状の摩擦調整粒子と不規則な形状の摩擦調整粒子との混合物でコーティングし、約36%の樹脂を取り込んで飽和した多孔質織材料を示す写真である。
図４は、33%の樹脂を取り込んだ比較例Ａ、50%の樹脂を取り込んだ比較例Ｂ、対称的な形状の摩擦調整材料で完全に被覆した実施例１、及び織布帛の比較例Ｃの孔径及び多孔率データを示すグラフである。 図５ａは、36%の樹脂取り込み飽和で最初に実施した、10℃における比較材料Ａに関するμ-スリップ速度を示すグラフである。

図５ｂは、36%の樹脂取り込み飽和で最初に実施した、20℃における比較材料Aに関するμ-スリップ速度を示すグラフである。
図６ａは、36%の樹脂取り込み飽和で最初に実施した、10℃における織材料の対称的な形状の摩擦調整粒子と不規則な形状の摩擦調整粒子との混合物のコーティングを有する、実施例３のμ-スリップ速度を示すグラフである。

図６ｂは、36%の樹脂取り込み飽和で最初に実施した、30℃における織材料の対称的な形状の摩擦調整粒子と不規則な形状の摩擦調整粒子との混合物のコーティングを有する、実施例３のμ-スリップ速度を示すグラフである。
図７ａは、36%の樹脂取り込み飽和で最初に実施した、110℃における比較材料Ａに関するμ-スリップ速度を示すグラフである。

図７ｂは、36%の樹脂取り込み飽和で最初に実施した、10℃における織材料の対称的な形状の摩擦調整粒子と不規則な形状の摩擦調整粒子との混合物のコーティングを有する、実施例３のμ-スリップ速度を示すグラフである。
図８ａは、μ-スリップ速度を示すグラフである。実線−36%の樹脂取り込み飽和で最初に実施した、10℃における比較材料Ａ；点線−36%の樹脂取り込み飽和で最初に実施した、10℃における織材料における対称的な形状の摩擦調整粒子と不規則な形状の摩擦調整粒子との混合物の部分コーティングを有する実施例２。

図８ｂは、HPT(ホットプレート処理)を使用する、36%の樹脂取り込み飽和で最初に実施した、10℃における織材料の対称的な形状の摩擦調整粒子と不規則な形状の摩擦調整粒子との混合物の部分コーティングを有する実施例２に関するμ-スリップ速度を示すグラフである。ホットプレート処理は、摩擦材料表面が所定時間に関して予熱した金属板(約850゜F)と接触しているプロセスである。
図９ａは、μ-スリップ速度を示すグラフである。実線−36%の樹脂取り込み飽和で最初に実施した、30℃における比較材料Ａ；点線−36%の樹脂取り込み飽和で最初に実施した、30℃における織材料の対称的な形状の摩擦調整粒子と不規則な形状の摩擦調整粒子との混合物の部分コーティングを有する実施例１。

図９ｂは、36%の樹脂取り込み飽和で最初に実施した、30℃における織材料の対称的な形状の摩擦調整粒子と不規則な形状の摩擦調整粒子との混合物の部分コーティングを有する実施例２に関するμ-スリップ速度を示すグラフである。
図１０ａは、μ-スリップ速度を示すグラフである。実線−36%の樹脂取り込み飽和で最初に実施した、110℃における比較材料Ａ；点線−36%の樹脂取り込み飽和で最初に実施した、110℃における織材料の対称的な形状の摩擦調整粒子と不規則な形状の摩擦調整粒子との混合物の部分コーティングを有する実施例２。

図１０ｂは、36%の樹脂取り込み飽和で最初に実施した、110℃における織材料における対称的な形状の摩擦調整粒子と不規則な形状の摩擦調整粒子との混合物の部分コーティングを有する実施例２のμ-スリップ速度を示すグラフである。
図１１ａ及び１１ｂは、対称的な形状の摩擦調整粒子で完全に被覆した実施例１の表面粗度のイラストである。 図１２ａ及び１２ｂは、対称的な形状の摩擦調整粒子で部分的に被覆した実施例１の表面粗度のイラストである。

Claims (27)

1. 少なくとも一種の硬化可能な樹脂を含浸させたベース材料を含む摩擦材料であって、前記ベース材料は、i)繊維質ベース材料を含む多孔質一次層と、
   ii)前記材料の外部表面を少なくとも部分的に被覆している形状的に対称性の摩擦調整粒子を含む二次層とを含み、前記材料の一次層は、前記一次材料層の表面に形状的に対称性の摩擦調整粒子を保持している、前記摩擦材料。
2. 前記一次層材料が、布帛材料、織られた材料及び／または不織材料を含む、請求項１に記載の摩擦材料。
3. 前記一次層材料が、0.02mmRa〜約0.2mmの範囲の表面平滑性をもち、この表面平滑性によって一貫性のある防震性と摩擦係数とを備えた摩擦材料を提供する、請求項２に記載の摩擦材料。
4. 前記摩擦調整粒子が、対称性の形状のシリカ粒子を含む、請求項１に記載の摩擦材料。
5. 前記摩擦調整粒子が、対称性の形状のセライト粒子を含む、請求項１に記載の摩擦材料。
6. 前記摩擦調整粒子が、炭素粒子と対称性の形状のシリカ粒子との混合物を含み、前記摩擦調整粒子は、前記一次層材料の重量をベースとして約0.2〜約80重量%で配合されている、請求項１に記載の摩擦材料。
7. 前記摩擦調整粒子が、前記一次層材料の表面積の約３%〜約90%を被覆する、請求項１に記載の摩擦材料。
8. 前記摩擦調整粒子が、前記一次層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。
9. 前記摩擦調整粒子が、対称的な形状の珪藻土粒子と、完全炭化炭素粒子または部分炭化粒子との混合物、並びにこれらの混合物を含む、請求項１に記載の摩擦材料。
10. 前記摩擦調整粒子が、前記一次層材料の重量をベースとして、摩擦調整粒子を約0.2重量%〜約50重量%含む、請求項１に記載の摩擦材料。
11. 前記摩擦調整粒子が、前記摩擦調整粒子の総重量をベースとして、対称的な形状のシリカ粒子を約20重量%〜約35重量%と、炭素粒子約65%〜約80%とを含む、請求項６に記載の摩擦材料。
12. 前記摩擦調整粒子のサイズが、約0.5〜約20ミクロンの範囲である、請求項１に記載の摩擦材料。
13. 前記摩擦調整粒子が対称的な形状の珪藻土を含む、請求項１に記載の摩擦材料。
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。
15. 前記摩擦材料が、樹脂約40〜約120%を含む、請求項１４に記載の摩擦材料。
16. フェノール樹脂とシリコーン樹脂との混合物で含浸させた請求項１に記載の摩擦材料であって、前記混合物中のシリコーン樹脂の量は、前記混合物の重量をベースとして約５〜約80重量%の範囲にあり、場合により、前記フェノール樹脂は溶媒材料中に配合し、前記シリコーン樹脂は、前記フェノール樹脂の溶媒材料と相溶性の溶媒材料に配合する、前記摩擦材料。
17. 前記変性フェノール樹脂が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。
18. 摩擦材料の製造プロセスであって、
    一次層材料を形成し、
    少なくとも対称性の形状の摩擦調整粒子で、前記一次層材料の少なくとも一つの表面の約３%〜約100%をコーティングし、ここで前記対称性の形状の摩擦調整粒子は、前記一次層材料の重量をベースとして、約0.2〜約62重量%で存在する、次いで
    コーティングした材料を、フェノール樹脂、またはフェノールベースの樹脂混合物で含浸させ、その後、所定時間の間、所定温度で前記含浸させた材料を硬化させる、各段階を含む、前記プロセス。
19. 前記摩擦調整粒子が、炭素粒子と、対称性の形状のシリカ粒子との混合物を含む、請求項１８に記載のプロセス。
20. 摩擦材料の製造プロセスであって、
    一次層材料を樹脂で予備飽和状態にさせ、
    前記樹脂を乾燥且つ硬化させ、次いで
    前記飽和且つ硬化させた一次層材料を、フェノール樹脂と対称性の形状の粒子との混合物で実質的にコーティングする、各段階を含む前記プロセス。
21. 前記摩擦調整粒子が、炭素粒子と、対称性の形状のシリカ粒子との混合物を含む、請求項２０に記載のプロセス。
22. 摩擦材料の製造プロセスであって、
    一次層材料の少なくとも一つの表面を、形状的に対称性の摩擦調整粒子の二次層で実質的に完全にコーティングし、
    少なくとも一種の樹脂を含浸させ、次いで
    所定温度で所定時間硬化させて、摩擦材料を形成させる、各段階を含む前記プロセス。
23. 前記摩擦調整粒子が、炭素粒子と対称性の形状のシリカ粒子との混合物を含む、請求項２２に記載のプロセス。
24. 摩擦材料の製造プロセスであって、
    一次層の少なくとも一つの表面を、形状的に対称性の摩擦調整粒子と、不規則な形状の摩擦調整粒子との混合物を含む二次層で少なくとも部分的にコーティングし、
    前記少なくとも一種の樹脂を含浸させ、次いで
    所定温度で所定時間硬化させて、摩擦材料を形成する、各段階を含む前記プロセス。
25. 前記摩擦調整粒子が、炭素粒子と対称性の形状のシリカ粒子との混合物を含む、請求項２４に記載のプロセス。
26. 摩擦材料の製造プロセスであって、
    一次層の少なくとも一つの表面を、形状的に対称性の摩擦調整粒子と不規則な形状の摩擦調整粒子との混合物の二次層で実質的に完全にコーティングし、
    少なくとも一種の樹脂を含浸させ、次いで
    所定温度で所定時間硬化させて、摩擦材料を形成する、各段階を含む前記プロセス。
27. 前記摩擦調整粒子が、炭素粒子と、対称性の形状のシリカ粒子との混合物を含む、請求項２６に記載のプロセス。

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