JP2005089877A - 三次元織物及びその製造方法並びに摩擦材 - Google Patents

Abstract

【課題】 ３層以上の織り組織を構成する経糸及び緯糸が５０デニール以下と細く、織り密度が高い場合にも、容易に製織が可能な三次元織物を提供する。
【解決手段】 三次元織物11は、３層の織り組織12ａ，12ｂ，12ｃが結合糸13ａ，13ｂで結合されて構成されている。各織り組織12ａ〜12ｃはそれぞれ経糸14ａ〜14ｃ及び緯糸15ａ〜15ｃで平織りに製織されている。結合糸13ａ，13ｂによる各織り組織12ａ〜12ｃの結合構成は、第１の織り組織12ａと第２の織り組織12ｂとを結合する結合糸13ａが、隣接する２層の織り組織12ａ，12ｂを一方側から貫くとともに他方側で折り返して、両織り組織12ａ，12ｂを他方側から貫くように配列されている。第２の織り組織12ｂと第３の織り組織12ｃとを結合する結合糸13ｂが、隣接する２層の織り組織12ｂ，12ｃを一方側から貫くとともに他方側で折り返して、両織り組織12ｂ，12ｃを他方側から貫くように配列されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、三次元織物及びその製造方法並びに摩擦材に関する。

従来、湿式クラッチ又は湿式ブレーキなどに使用される湿式摩擦材としては、紙漉のようにして繊維を漉いてシートを形成し、それにフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸、硬化させた後、所定の形状に打ち抜き加工して製造している。しかし、このように繊維を漉いて形成したシートを素材に使用した摩擦材では、車両のエンジンの出力アップ等による湿式摩擦材への負荷の増大により、層間剥離を生じ易く、負荷の増大に対応するのが難しくなっている。

この問題を解消するため、不織布と織布とを組み合わせることにより、負荷の増大に対応できるようにした湿式摩擦材が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に記載の湿式摩擦材は、乾式不織布間に織布を介在させた三層構造で、表面に摩擦調整剤が充填され、かつ、三層全体に熱硬化性樹脂が含浸された摩擦材基材を圧縮成形して形成されている。乾式不織布と織布とはニードルパンチングマシンを用いて三次元絡合されている。また、織布を複数枚積層した摩擦材も提案されている（例えば特許文献２）。

また、特許文献１及び特許文献２に記載の摩擦材はともに、繊維の間にけいそう土、カーボン、シリカ粉末などの無機質粉末状物質あるいはカシューダスト等の有機質粉末状物質が充填されている。
特開平７−２８０００８号公報（明細書の段落［０００６］〜［０００８］、図１） 特開平５−１３８７９０号公報（明細書の段落［０００７］〜［００１６］）

特許文献１及び特許文献２に記載の摩擦材は、繊維を漉いて形成したシートを素材とした摩擦材に比較して層間剥離が起こり難いが、不十分である。特に、特許文献２に記載の摩擦材は、織布間を結合する繊維がないため、大きな圧縮剪断力が加わると層間剥離が生じ易い。また、特許文献２に記載の摩擦材は摩擦材の厚さ方向に配列される繊維がなく、特許文献１に記載の摩擦材は摩擦材の厚さ方向に配列された繊維が多少あるが、ニードルパンチによる絡合によるものであるため、その配向性が低い。そのため、摩擦材として使用した際、摩擦材が相手部材を押圧する弾力性の低下が起こり易い。

層間剥離を確実に防止することができ、しかも摩擦材として使用した際の弾力性の低下を抑制することができる摩擦材の基材として、本願発明者は図８に示すように、経糸４１及び緯糸４２で製織された複数層の織り組織４３ａ〜４３ｃを結合糸４４で結合した三次元織物４５を考えた。しかし、この三次元織物４５は、結合糸４４として、各織り組織４３ａ〜４３ｃを一方の側から貫くとともに三次元織物４５の他方の側で折り返して、各織り組織４３ａ〜４３ｃを他方の側から貫くように配列されるものと、その逆に配列されるものとが交互に配列されている。そのため、経糸４１、緯糸４２及び結合糸４４として５０デニールより細い繊維束を使用し、高密度（８本／ｍｍ以上）で製織する場合、開口動作により経糸間の擦れ、筬と経糸との擦れにより、経糸に毛羽が発生し易く、毛羽により経糸が絡み、経糸の開口動作に不具合が発生するという問題がある。

本発明は前記の問題に鑑みてなされたものであって、その第１の目的は、３層以上の織り組織を構成する経糸及び緯糸の繊維束が５０デニール以下と細く、織り密度が高い場合にも、容易に製織が可能な三次元織物を提供することにある。第２の目的は、その製造方法を提供することにある。また、第３の目的は、層間剥離を確実に防止することができ、しかも摩擦材として使用した際の弾力性の低下を抑制することができる摩擦材を提供することにある。

前記第１の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、５０デニール以下のマルチフィラメント繊維束で形成されるとともに、各層の経糸及び緯糸の織り密度が３本／ｍｍ以上となるように、経糸及び緯糸で製織された３層以上の織り組織が結合糸で結合された三次元織物である。前記織り組織は隣接する２層が前記結合糸によって結合されており、前記経糸及び結合糸として撚りが掛けられた繊維束が使用されている。

この発明では、３層以上の織り組織が結合糸で結合されているため、層間剥離が確実に防止される。各結合糸は、３層以上の織り組織を全て貫いて織り組織同士を結合するのではなく、隣接する２層の織り組織を結合するように配列される。例えば、織り組織が３層であれば、ほぼ半分の結合糸が１層目及び２層目の織り組織を結合し、残りの半分の結合糸が２層目及び３層目の織り組織を結合するように配列される。従って、織り組織が３層以上存在しても、各結合糸は隣接する２層の織り組織を結合するように折り返されるため、結合糸が３層以上の織り組織を貫通するように配列される構成に比較して、結合糸を配列する際に経糸と結合糸との擦れ量が少なくなる。その結果、３層以上の織り組織を構成する経糸及び緯糸の繊維束が５０デニール以下と細く、経糸の織り密度が高い場合にも、容易に三次元織物の製織が可能となる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記経糸の織り密度が８本／ｍｍ以上である。この発明では、経糸としてより細い糸を使用でき、三次元織物を摩擦材として使用する際に、太い糸で製織したものに比較して接触面積が増加して摩擦係数が大きくなるとともに、摩擦材として円環状に打ち抜いて使用される際にも、各部分の物性のばらつきが小さくなる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記経糸及び結合糸はアラミド繊維又はポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維で形成されている。この発明では、三次元織物を強化材とした複合材で摩擦材を構成したときに、接触面となる側の、摩擦係数、耐熱性、摩耗性等の物性が要求性能を満たす三次元織物を得るのが容易になる。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記経糸及び緯糸はガラス繊維又は炭素繊維で形成されている。この発明では、請求項３に記載の三次元織物に比較して、耐熱性が向上する。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記経糸及び結合糸は、撚り係数が０．５〜２．０の範囲となる撚りが掛けられている。この発明では、経糸及び結合糸として撚りが掛けられていない糸を使用して製織する場合に比較して、織り密度が高い場合にも、三次元織物の製織が容易になる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の発明において、前記結合糸は経糸及び緯糸と異なる材質の繊維で形成されている。この発明では、結合糸の材質の自由度が増え、三次元織物の厚さ方向の弾力性を、要求に対応した値に変更するのが容易となる。

第２の目的を達成するため、請求項７に記載の発明は、５０デニール以下のマルチフィラメント繊維束で形成されるとともに、各層の経糸の織り密度が８本／ｍｍ以上となるように、経糸及び緯糸で製織された３層以上の織り組織を備え、隣接する２層の織り組織が結合糸で結合された三次元織物の製造方法である。前記経糸及び結合糸として、撚り係数が０．５〜２．０の範囲となる撚りが掛けられるとともに糊付けされた糸が使用される。前記結合糸は前記織り組織の各層を貫通するヘルドにより、隣接する２層の織り組織を結合するように折り返し状に配列される。

この発明では、三次元織物を構成する繊維束として５０デニール以下のマルチフィラメント繊維束が使用されるが、繊維束は撚り係数が０．５〜２．０の範囲となる撚りが掛けられるとともに糊付けされた糸の状態で製織される。従って、撚り掛けや糊付けがされていない状態のマルチフィラメント繊維束を使用する場合と異なり、経糸の織り密度が高い状態で経糸と結合糸とが擦れても、糸の毛羽立ちが抑制されて三次元織物の製造（製織）が円滑に行われる。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記糊付けは、水溶性のポリエステル系糊剤、静電防止剤及び平滑剤を含む水溶液に糸を浸漬することにより行われる。この発明では、糊付けに使用される水溶液に糊剤の他に、静電防止剤及び平滑剤が溶解されているため、糊付けされた繊維束が経糸及び結合糸として使用されて、互いに擦れあっても毛羽立ち難い。

第３の目的を達成するため、請求項９に記載の発明の摩擦材は、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の三次元織物を強化材とし、熱硬化成樹脂をマトリックスとした複合材で形成されている。この発明では、複合材の強化材となる三次元織物が、３層以上の織り組織が結合糸で結合されているため、層間剥離が確実に防止されるとともに、摩擦材として使用された際、摩擦材が相手部材を押圧する弾性力を高めるのに結合糸が寄与するため、前記弾性力の低下を抑制することができる。また、各層の織り組織を構成する経糸及び緯糸の繊維束が５０デニール以下と細く、各層の経糸及び緯糸の織り密度が３本／ｍｍ以上と高いため、摩擦材としての使用の際に、太い繊維束で製織したものに比較して接触面積が増加して摩擦係数が大きくなる。さらに、摩擦材として円環状に打ち抜いて使用された際にも、各部分の物性のばらつきが小さくなる。

請求項１〜請求項６に記載の発明によれば、３層以上の織り組織を構成する経糸及び緯糸の繊維束が５０デニール以下と細く、織り密度が高い場合にも、容易に製織が可能になる。請求項７及び請求項８に記載の発明によれば、前記三次元織物を毛羽立ちを抑制した状態で製造することができる。請求項９に記載の発明によれば、層間剥離を確実に防止することができ、しかも摩擦材として使用した際の弾力性の低下を抑制することができる。

以下、本発明を具体化した三次元織物の一実施形態を図１〜図５に従って説明する。図１（ａ），（ｂ）は三次元織物の構造を示す模式図、図２及び図３は三次元織物の製織状態を示す模式図である。図４はシート状中間品から摩擦材を打ち抜いた状態の模式斜視図、図５は摩擦材の繊維の配列を示す模式図である。

図１（ａ），（ｂ）に示すように、三次元織物１１は、３層以上（この実施の形態では３層）の織り組織１２ａ，１２ｂ，１２ｃが結合糸１３ａ，１３ｂで結合されて構成されている。各織り組織１２ａ〜１２ｃはそれぞれ経糸１４ａ，１４ｂ，１４ｃ及び緯糸１５ａ，１５ｂ，１５ｃで製織されている。この実施の形態では各織り組織１２ａ〜１２ｃはそれぞれ平織りで構成されている。

結合糸１３ａは、隣接する２層の織り組織１２ａ，１２ｂを一方側から貫くとともに他方側でそれぞれ折り返して、両織り組織１２ａ，１２ｂを他方側から貫くように配列されている。結合糸１３ｂは、隣接する２層の織り組織１２ｂ，１２ｃを一方側から貫くとともに他方側でそれぞれ折り返して、両織り組織１２ｂ，１２ｃを他方側から貫くように配列されている。両結合糸１３ａ，１３ｂは交互に配列されている。

各織り組織１２ａ〜１２ｃは、５０デニール以下（好ましくは３０デニール）のマルチフィラメント繊維束で形成され、経糸１４ａ〜１４ｃ及び緯糸の１５ａ〜１５ｃの織り密度が３本／ｍｍ以上、（この実施の形態では、経糸１４ａ〜１４ｃの織り密度が８本／ｍｍ以上、緯糸１５ａ〜１５ｃの織り密度が５本／ｍｍ以上）に製織されている。繊維束の太さは細い方が好ましく、３０デニール以下が好ましいが、あまり細いと細くするのに手間（コスト）が掛かるのと、織機で織るのが難しくなるため２０デニール程度までの太さが実用的である。繊維束を構成する繊維（フィラメント）の本数は繊維の材質などによっても異なるが、例えばアラミド繊維の場合は３０デニールで１０本程度である。

この実施の形態では経糸１４ａ〜１４ｃ、緯糸１５ａ〜１５ｃ及び結合糸１３ａ，１３ｂを構成する繊維としてアラミド繊維が使用されている。各織り組織１２ａ〜１２ｃは繊維束の太さや織り密度が同じに形成されている。また、結合糸１３ａ，１３ｂは各織り組織１２ａ〜１２ｃの経糸１４ａ〜１４ｃの本数の１／１０〜１／３０の本数使用されている。

次に前記のように構成された三次元織物１１の製造方法を説明する。三次元織物１１は、例えば、２層織りのリボン織機を３層織りに改造するとともに、織り幅を拡げた織機で製織される。

３層の織り組織１２ａ〜１２ｃを同時に製織するため、図２及び図３に示すように、３組の経糸１４ａ〜１４ｃが上下に３段に配置され、各経糸１４ａ〜１４ｃの開口毎に緯糸１５ａ〜１５ｃの挿入が行われるようになっている。また、結合糸１３ａ，１３ｂは、織り組織１２ａ〜１２ｃを構成する各経糸１４ａ〜１４ｃを開口するヘルド１６と同期して駆動されるヘルド１７ａ，１７ｂにより隣接する２層の織り組織を結合するように折り返し状に配列されるようになっている。筬１８は経糸用のヘルド１６と織り前１９との間に配置されている。

結合糸１３ａ，１３ｂを移動させるヘルド１７ａ，１７ｂは、経糸用のヘルド１６に対して織り前１９と反対側に配置されている。ヘルド１７ａは結合糸１３ａを経糸１４ａの開口及び経糸１４ｂの開口への緯糸１５ａ，１５ｂの挿入に支障とならないように、結合糸１３ａとの係合部（ヘルドの目）が経糸１４ｃの開口より上方で往復移動されるように構成されている。ヘルド１７ｂは結合糸１３ｂを経糸１４ｂの開口及び経糸１４ｃの開口への緯糸１５ｂ，１５ｃの挿入に支障とならないように、結合糸１３ｂとの係合部が経糸１４ａの開口より下方で往復移動されるように構成されている。結合糸１３ａ，１３ｂの本数は各織り組織１２ａ〜１２ｃの経糸１４ａ〜１４ｃの本数の１／２０の本数となるように等間隔で配置される。

図２に示すように、結合糸１３ａ用のヘルド１７ａの結合糸１３ａとの係合部が、織り組織１２ｂの経糸１４ｂの開口の下側に配置され、結合糸１３ｂ用のヘルド１７ｂの結合糸１３ｂとの係合部が、織り組織１２ｃの経糸１４ｃの開口の下側に配置された状態で、各経糸１４ａ〜１４ｃの開口に緯糸１５ａ〜１５ｃが挿入される。次に筬１８の筬打ち動作が行われた後、ヘルド１６，１７ａ，１７ｂが駆動され、図３に示すように、経糸１４ａ〜１４ｃの開口状態が変更される。また、結合糸１３ａ用のヘルド１７ａの結合糸１３ａとの係合部が、織り組織１２ａの経糸１４ａの開口の上側に配置され、結合糸１３ｂ用のヘルド１７ｂの結合糸１３ｂとの係合部が、織り組織１２ｂの経糸１４ｂの開口の上側に配置された状態となる。この状態で、各経糸１４ａ〜１４ｃの開口に緯糸１５ａ〜１５ｃが挿入された後、筬打ち動作が行われる。以下、ヘルド１６，１７ａ，１７ｂの駆動、緯糸１５ａ〜１５ｃの挿入、筬打ち動作が順次行われて、図１（ａ）に示す構成の三次元織物１１が製造される。

経糸、緯糸及び結合糸として、アラミド繊維製の太さ３０デニールのマルチフィラメント繊維束（繊維本数１０本）に、撚り係数が０．５〜２．０の範囲（この実施形態では約１）となる撚り（約５００回／１ｍ）を片撚りで掛けるとともに、糊付けを施した糸を使用した。経糸１４ａ〜１４ｃの織り密度が１６本／ｍｍ、緯糸１５ａ〜１５ｃの織り密度が５本／ｍｍで製造したところ、織り幅５０ｍｍの三次元織物１１が良好に製造できた。糊付けは、水溶性のポリエステル系糊剤、静電防止剤及び平滑剤を含む水溶液に糸を浸漬することにより行われる。

なお、撚り係数は次式で表される。
撚り係数＝撚数｛（回／ｍ）×√（繊度（ｄｅ））｝／２８８０
図１（ｂ）に示す構成の三次元織物１１を製造する場合は、図３に示す状態から、三次元織物１１の製造が開始される。即ち、結合糸１３ａ用のヘルド１７ａの結合糸１３ａとの係合部が、織り組織１２ｂの経糸１４ｂの開口の下側に配置され、結合糸１３ｂ用のヘルド１７ｂの結合糸１３ｂとの係合部が、織り組織１２ｂの経糸１４ｂの開口の上側に配置された状態から、三次元織物１１の製造が開始される。緯糸１５ａ〜１５ｃの挿入、筬打ち動作が行われた後、ヘルド１６，１７ａ，１７ｂが駆動される。そして、結合糸１３ａ用のヘルド１７ａの結合糸１３ａとの係合部が、織り組織１２ａの経糸１４ａの開口の上側に配置され、結合糸１３ｂ用のヘルド１７ｂの結合糸１３ｂとの係合部が、織り組織１２ｃの経糸１４ｃの開口の下側に配置された状態となる。以下、ヘルド１６，１７ａ，１７ｂの駆動、緯糸１５ａ〜１５ｃの挿入、筬打ち動作が順次行われて、図１（ｂ）に示す構成の三次元織物１１が製造される。

比較のため、撚り掛けを施すとともに、糊付けを施した糸にさらにワックス処理を施した糸を使用して、前記と同様に三次元織物１１を製造したところ、ワックス処理を施さない場合に比較して、毛羽立ちがより抑制されて連続した製造が容易になった。また、撚り掛けを施さない繊維束を経糸１４ａ〜１４ｃや１３ａ〜結合糸１３ｂに使用して、三次元織物１１を製造しようとしたが、毛羽の発生が激しく製造できなかった。また、撚り掛けを施すだけで、糊付けを施さない糸を経糸１４ａ〜１４ｃや１３ａ〜結合糸１３ｂに使用して、三次元織物１１を製造しようとしたが、毛羽の発生が激しく製造できなかった。

前記のように構成された三次元織物１１は、熱硬化成樹脂であるフェノール樹脂を含浸させるとともに樹脂を硬化させた状態で、例えば、車両用オートマチックトランスミッションにおけるクラッチの摩擦材として使用される。

摩擦材を形成する際は、図４に示すように、三次元織物１１にフェノール樹脂が含浸、硬化されて形成された中間製品であるシート２０から、プレスにより円環状の摩擦材２１が打ち抜かれる。

前記のように構成された摩擦材２１は、一方の面（例えば、織り組織１２ａの面）が相手部材を押圧する状態に保持されて、その面と相手部材との摩擦により相手部材との相対移動を抑制するように作用する。織り組織１２ａが細い繊維束でしかも織り密度が高く形成されているため、太い繊維束を使用した場合に比較して接触面積が増えて摩擦係数が大きくなり、相手部材の相対移動を抑制する機能が高くなる。

摩擦材２１は円環状に形成されるため、図５に示すように、三次元織物１１を構成する繊維の配列状態は、摩擦材２１の部分によって異なる状態となる。例えば、図５において、摩擦材２１の中心を通り上下方向に延びる中心線と対応する部分及び摩擦材２１の中心を通り左右方向に延びる中心線と対応する部分のほぼ正方形状の領域Ａでは、経糸１４ａ及び緯糸１５ａがそれぞれ正方形の各辺と平行に延びる。しかし、中心を通り前記中心線に対して４５度の角度で延びる線と対応する部分のほぼ正方形状の領域Ｂでは、経糸１４ａ及び緯糸１５ａがそれぞれ正方形の各辺に対して４５度の角度を成すように延びる。そのため、織り密度が粗い場合は、各部分の物性のバラツキが大きくなるが、緯糸及び経糸の織り密度が３本／ｍｍ以上の場合は各部分の物性のバラツキが小さくなる。

結合糸１３ａ，１３ｂは各織り組織１２ａ〜１２ｃを結合して層間剥離を防止する機能だけでなく、摩擦材２１が相手部材を押圧する弾力性を高めるのに寄与する。なぜならば、結合糸１３ａ，１３ｂは折り返し部分を除いて摩擦材２１に作用する押圧力の方向とほぼ平行に延びるため、結合糸１３ａ，１３ｂに対して軸方向に加えられた力により撓みが生じ、その撓みを回復させる方向への力が発生する。その結果、摩擦材２１が相手部材を押圧する弾力性を高めるのに寄与する。

結合糸が全ての織り組織１２ａ〜１２ｃを貫通するようにして折り返し状に配列される構成では、摩擦材として使用中に折り返し部が摩耗などで切断されたとき、３層全ての織り組織１２ａ〜１２ｃに対する結合機能がなくなり、層間剥離が発生する。しかし、この実施形態では、異なる結合糸１３ａ，１３ｂが隣接する２層の織り組織をそれぞれ結合するように配列されている。従って、一方の結合糸１３ａが切断されることにより、その結合糸１３ａによって結合されていた２層の織り組織１２ａ，１２ｂに対する結合機能がなくなっても、２層の織り組織１２ｂ，１２ｃが他方の結合糸１３ｂにより結合されているため、三次元織物１１全体に層間剥離が発生するのが防止される。また、層間剥離が結合糸１３ａの切断箇所以外の部分に波及するのが抑制される。

この実施の形態では以下の効果を有する。
（１） 三次元織物１１は、５０デニール以下のマルチフィラメント繊維束で形成されるとともに、各層の経糸１４ａ〜１４ｃ及び１５ａ〜１５ｃ緯糸の織り密度が３本／ｍｍ以上となるように、経糸１４ａ〜１４ｃ及び緯糸１５ａ〜１５ｃで製織された３層以上の織り組織１２ａ〜１２ｃが結合糸１３ａ，１３ｂで結合されている。織り組織１２ａ〜１２ｃは隣接する２層が結合糸１３ａ，１３ｂによって結合されており、経糸１４ａ〜１４ｃ及び結合糸１３ａ，１３ｂとして撚りが掛けられた繊維束が使用されている。従って、各結合糸１３ａ，１３ｂは隣接する２層の織り組織１２ａ〜１２ｃを結合するように折り返されるため、結合糸１３ａ，１３ｂが３層以上の織り組織を貫通するように配列される構成に比較して、結合糸１３ａ，１３ｂを配列する際に経糸１４ａ〜１４ｃと結合糸１３ａ，１３ｂとの擦れ量が少なくなる。その結果、３層以上の織り組織１２ａ〜１２ｃを構成する経糸１４ａ〜１４ｃ及び緯糸１５ａ〜１５ｃの繊維束が５０デニール以下と細く、経糸１４ａ〜１４ｃの織り密度が高い場合にも、容易に三次元織物１１の製織が可能となる。

（２） 経糸１４ａ〜１４ｃ及び結合糸１３ａ，１３ｂはアラミド繊維で形成されている。従って、三次元織物１１を強化材とした複合材で摩擦材２１を構成したときに、接触面となる側の、摩擦係数、耐熱性、摩耗性等の物性が要求性能を満たす三次元織物を得るのが容易になる。また、高強度、高弾性率繊維として炭素繊維を使用した場合に比較して、繊維が折り曲げに強く、織機を使用した製織が容易になる。

（３） 経糸１４ａ〜１４ｃ及び結合糸１３ａ，１３ｂは、撚り係数が０．５〜２．０の範囲となる撚り（１ｍあたり３００回以上の撚り）が掛けられている。従って、１４ａ〜１４ｃ及び結合糸１３ａ，１３ｂとして撚りが掛けられていない糸を使用して製織する場合に比較して、織り密度が高い場合にも、三次元織物１１の製織が容易になる。

（４） ５０デニール以下のマルチフィラメント繊維束を使用して三次元織物１１を製織する際、結合糸１３ａ，１３ｂ及び経糸１４ａ〜１４ｃとして、撚り係数が０．５〜２．０の範囲となる撚りが掛けられるとともに糊付けされた糸が使用される。結合糸１３ａ，１３ｂは織り組織１２ａ〜１２ｃの各層を貫通するヘルド１７ａ，１７ｂにより、隣接する２層の織り組織１２ａ，１２ｂ、１２ｂ，１２ｃを結合するように折り返し状に配列される。従って、撚り掛けや糊付けがされていない状態のマルチフィラメント繊維束を使用する場合と異なり、経糸１４ａ〜１４ｃの織り密度が高い状態で経糸１４ａ〜１４ｃと結合糸１３ａ，１３ｂとが擦れても、糸の毛羽立ちが抑制されて三次元織物１１の製造（製織）が円滑に行われる。

（５） 糊付けは、水溶性のポリエステル系糊剤、静電防止剤及び平滑剤を含む水溶液に糸を浸漬することにより行われる。従って、静電防止剤及び平滑剤が糊剤とともに繊維束に付着され、糊付けされた繊維束が経糸及び結合糸として使用されて、互いに擦れあってもより毛羽立ち難い。

（６） 複数層の織り組織１２ａ〜１２ｃが結合糸１３ａ，１３ｂで結合されているため、層間剥離が確実に防止される。また、三次元織物１１を摩擦材２１として使用した際、摩擦材２１が相手部材を押圧する弾力性を高めるのに結合糸１３ａ，１３ｂが寄与するため、前記弾力性の低下を抑制できる。

（７） 前記構成の三次元織物１１に熱硬化性樹脂を含浸させるとともに、硬化させて製造した摩擦材２１は、太い繊維束で製織した三次元織物を基材としたものに比較して、摩擦材での使用の際に接触面積が増加して摩擦係数が大きくなる。さらに、摩擦材２１として円環状に打ち抜いて使用された際にも、各部分の物性のばらつきが小さくなる。

（８） 前記経糸の織り密度が８本／ｍｍ以上である。従って、経糸１４ａ〜１４ｃとしてより細い糸を使用でき、三次元織物１１を摩擦材２１として使用する際に、太い糸で製織したものに比較して摩擦係数がより大きくなるとともに、摩擦材２１として円環状に打ち抜いて使用される際にも、各部分の物性のばらつきがより小さくなる。

（９） 各織り組織１２ａ〜１２ｃが同じに形成されているため、摩擦材２１として使用する際、表裏を確認せずに摩擦材２１を所定の部品に組み込んで使用しても、所望の性能が得られる。

（１０） 三次元織物１１に樹脂を含浸、硬化させたシート２０を加工して摩擦材２１を形成するため、三次元織物１１から摩擦材２１の形状に対応したものを切り取って樹脂を含浸、硬化させる方法に比較して、摩擦材２１を構成する繊維の配列の乱れが少なくなり、摩擦材２１の物性が向上する。

（１１） 三次元織物１１を摩擦材２１として使用する際、隣接する２層の織り組織１２ａ，１２ｂ、１２ｂ，１２ｃがそれぞれ異なる結合糸１３ａ，１３ｂで結合されている。従って、３層の織り組織１２ａ〜１２ｃが同じ結合糸で結合された構成に比較して、結合糸１３ａ，１３ｂの一部が摩耗等で切断された場合、三次元織物１１全体に層間剥離が発生するのが防止され、層間剥離が結合糸の切断箇所以外の部分に波及するのが抑制される。

（１２） 従来の摩擦材と異なり、無機質微粉末あるいは有機質微粉末を充填することが必須ではないため、その分、製造が容易になるとともに弾力性を高くするのが容易になる。

なお、実施の形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 三次元織物１１を構成する各織り組織１２ａ〜１２ｃを全て平織りとする代わりに、中層の織り組織１２ｂを綾織りや朱子織り等の他の織り組織に変更する。例えば、図６（ａ），（ｂ）に示すように、中層の織り組織１２ｂを綾織りとする。この場合、中層の密度が低くなり、摩擦材２１を湿式クラッチに使用した際、冷却用オイルが流れ易くなって、放熱効果が向上する。

○ 三次元織物１１を構成する織り組織の層数は３層に限らず、４層以上であってもよい。織り組織の層数が４層以上の場合も、図７（ａ），（ｂ）に示すように、結合糸１３ａは隣接する２層の織り組織１２ａ，１２ｂを結合し、結合糸１３ｂは隣接する２層の織り組織１２ｂ，１２ｃを結合し、結合糸１３ｃは隣接する２層の織り組織１２ｃ，１２ｄをそれぞれ結合するように配列される。織り組織１２ｄは、経糸１４ｄと緯糸１５ｄとによって構成されている。従って、三次元織物１１を製造する際、経糸と結合糸との摩擦量は織り組織の層数が３層の場合と同じになり、織り組織の層数が４層以上でも毛羽立ちを抑制して良好に製造することができる。しかし、層数が増えると三次元織物１１を製織する織機の構造が複雑になる一方、三次元織物１１を摩擦材２１に使用した際の物性は３層の場合とあまり変わらないので、３層で十分である。

〇 三次元織物１１を構成する結合糸１３ａ〜１３ｃ、経糸１４ａ〜１４ｄ及び緯糸１５ａ〜１５ｄの材質はアラミド繊維に限らず、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維（ＰＢＯ繊維）、炭素繊維、ガラス繊維等の高強度、高弾性率繊維としてもよい。

○ 異なる材質の繊維を混合した繊維束を使用してもよい。この場合、摩擦材２１としたときの接触面となる側の、摩擦係数、耐熱性、摩耗性等の物性を要求性能に合わせて調整するのが容易になる。

〇 三次元織物１１を構成する結合糸１３ａ〜１３ｃ、経糸１４ａ〜１４ｄ及び緯糸１５ａ〜１５ｄを全て同じ材質の繊維束で形成する必要はない。例えば、結合糸１３ａ〜１３ｃ及び経糸１４ａ〜１４ｄをアラミド繊維やＰＢＯ繊維で形成し、緯糸１５ａ〜１５ｄを炭素繊維で形成してもよい。アラミド繊維やＰＢＯ繊維は曲げに強いが静電気を発生し易く、帯電し易い。一方、炭素繊維は静電気が発生し難く帯電し難いが曲げに弱い。従って、曲げに弱い炭素繊維を緯糸１５ａ〜１５ｄに使用することにより、静電気の悪影響を受け難く、織機による製織も良好な三次元織物１１が得られる。

○ ３層の三次元織物１１を構成する各織り組織１２ａ〜１２ｃの経糸１４ａ〜１４ｃ及び緯糸１５ａ〜１５ｃに同じ太さの繊維束を使用する代わりに、中層の緯糸１５ｂの径を太くしてもよい。この構成の三次元織物１１を強化材とした複合材で摩擦材２１を形成した場合、三次元織物１１を摩擦材２１として使用した際、摩擦材２１が相手部材を押圧する弾力性を高めるのに寄与し、前記弾力性の低下を抑制できる。また、中層の密度が低くなり、摩擦材２１を湿式クラッチに使用した際、冷却用オイルが流れ易くなって、放熱効果が向上する。

○ ３層構成の三次元織物１１において、各織り組織１２ａ〜１２ｃを構成する緯糸１５ａ〜１５ｃとして下層側ほど太い繊維束を使用したり、中層と下層の緯糸１５ｂ〜１５ｃを太くしてもよい。この場合、摩擦材２１としたときに接触面側を間違えないように組み付ける必要があるが、下層の密度も低くなり、摩擦材２１を湿式クラッチに使用した際、中層の緯糸１５ｂのみを太くした場合に比較して冷却用オイルがより流れ易くなって、放熱効果がより向上する。

○ 経糸１４ａ〜１４ｄ及び緯糸１５ａ〜１５ｄとは異なる種類の繊維を結合糸１３ａ〜１３ｃに使用して、三次元織物１１の厚さ方向の弾力性を向上させてもよい。この場合、結合糸１３ａ〜１３ｃの材質の自由度が増え、摩擦材２１の厚さ方向の弾力性を要求に対応した値に変更するのが容易となる。

○ 摩擦材２１としたときに接触面側となる織り組織（例えば、上層の織り組織１２ａ）の繊維に比較して、弾力性のある繊維を使用して中層あるいは下層の織り組織１２ｂ〜１２ｄを形成する。例えば、織り組織１２ａの繊維を炭素繊維とし織り組織１２ｂ〜１２ｄの繊維をポリアラミド繊維とする。この場合も三次元織物１１を摩擦材２１として使用した際、摩擦材２１が相手部材を押圧する弾力性を高め、前記弾力性の低下を抑制できる。

○ 経糸１４ａ〜１４ｄの織り密度をあまり高くしても、製造コストが高くなる割に物性は良くならないため、２０本／ｍｍ以下で十分である。また、緯糸１５ｂ〜１５ｄの織り密度も、２０本／ｍｍ以下で十分である。

○ 三次元織物１１中の結合糸１３ａ〜１３ｃの割合を変更して三次元織物の厚さ方向の弾力性を変更した三次元織物１１を形成してもよい。この場合、結合糸１３ａ〜１３ｃの割合を変更することで、三次元織物１１の厚さ方向の弾力性を要求に対応した値に変更することができる。結合糸１３ａ〜１３ｃの割合が多い方が弾力性が大きくなる。

○ 三次元織物１１の厚さ方向の弾力性を高める構成として中層又は下層の織り組織１２ｂ〜１２ｄの緯糸１５ｂ〜１５ｄを太くする代わりに経糸１４ｂ〜１４ｄを太くしてもよい。

○ 経糸１４ａ〜１４ｄ及び緯糸１５ａ〜１５ｄの太さを変える場合、繊維束を構成するフィラメントの本数を変える代わりに、本数は変えずにフィラメント自身の太さを変えてもよい。

○ 三次元織物１１の弾力性を変更する場合、結合糸１３ａ〜１３ｃの繊維の材質を変えたり、結合糸１３ａ〜１３ｃの割合を変えたり、中層又は下層の織り組織１２ｂ〜１２ｄの経糸１４ｂ〜１４ｄ及び緯糸１５ｂ〜１５ｄの少なくとも一方を太くしたり、繊維の弾力性を変えたりする構成を単独ではなく組み合わせて使用してもよい。この場合、単独で使用する場合に比較して弾力性をより向上できる。

○ 三次元織物１１に含浸させる熱硬化性樹脂として、フェノール樹脂に限らず、変性フェノール樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂等の他の熱硬化性樹脂を使用してもよい。

○ 三次元織物１１として一方の面が他方の面に比較して織り密度が低い構成のものから製造した摩擦材を、相手部材との摩擦抵抗を低くする摺動材として使用してもよい。摺動材として使用する場合は、織り密度が低い側を接触面として使用することにより、織り組織内に潤滑オイルを溜め込むことができるとともに、接触面積が減ることにより摩擦抵抗が少なくなる。

○ 三次元織物１１は、複合材の補強材（骨格材）として使用する使用方法に限らず、例えばフィルタとして使用してもよい。
以下の技術的思想（発明）は前記実施の形態から把握できる。

（１） 請求項６又は請求項７に記載の発明において、前記経糸及び結合糸には、ワックス処理も施されている。
（２） 請求項１〜請求項５に記載の発明において、前記経糸及び結合糸は、撚り数と強度との関係における強度が最大値の８割以上となる撚り数の撚りが施されている。

（３） 請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の発明において、前記経糸及び結合糸は１ｍあたり３００回以上の撚りが掛けられている。

（ａ），（ｂ）は三次元織物の構造を示す模式図。 三次元織物の製織作用を示す模式図。 三次元織物の製織作用を示す模式図。 シート状中間品から摩擦材を打ち抜いた状態の模式斜視図。 摩擦材の繊維の配列を示す模式図。 （ａ），（ｂ）は別の三次元織物の構造を示す模式図。 （ａ），（ｂ）は別の三次元織物の構造を示す模式図。 結合糸が織り組織の全層を貫通する三次元織物を示す模式図。

符号の説明

１１…三次元織物、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ…織り組織、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ…結合糸、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ…経糸、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ…緯糸、１６，１７ａ，１７ｂ…ヘルド、２１…摩擦材。

Claims (9)

1. ５０デニール以下のマルチフィラメント繊維束で形成されるとともに、各層の経糸及び緯糸の織り密度が３本／ｍｍ以上となるように、経糸及び緯糸で製織された３層以上の織り組織が結合糸で結合された三次元織物であって、前記織り組織は隣接する２層が前記結合糸によって結合されており、前記経糸及び結合糸として撚りが掛けられた繊維束が使用されている三次元織物。
2. 前記経糸の織り密度が８本／ｍｍ以上である請求項１に記載の三次元織物。
3. 前記経糸、緯糸及び結合糸はアラミド繊維又はポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維で形成されている請求項１又は請求項２に記載の三次元織物。
4. 前記経糸及び緯糸はガラス繊維又は炭素繊維で形成されている請求項１又は請求項２に記載の三次元織物。
5. 前記経糸及び結合糸は、撚り係数が０．５〜２．０の範囲となる撚りが掛けられている請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の三次元織物。
6. 前記結合糸は経糸及び緯糸と異なる材質の繊維で形成されている請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の三次元織物。
7. ５０デニール以下のマルチフィラメント繊維束で形成されるとともに、各層の経糸の織り密度が８本／ｍｍ以上となるように、経糸及び緯糸で製織された３層以上の織り組織を備え、隣接する２層の織り組織が結合糸で結合された三次元織物の製造方法であって、
   前記経糸及び結合糸として、撚り係数が０．５〜２．０の範囲となる撚りが掛けられるとともに糊付けされた糸が使用され、前記結合糸は前記織り組織の各層を貫通するヘルドにより、隣接する２層の織り組織を結合するように折り返し状に配列される三次元織物の製造方法。
8. 前記糊付けは、水溶性のポリエステル系糊剤、静電防止剤及び平滑剤を含む水溶液に糸を浸漬することにより行われる請求項７に記載の三次元織物の製造方法。
9. 請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の三次元織物を強化材とし、熱硬化成樹脂をマトリックスとした複合材で形成された摩擦材。

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