JP2021055717A

JP2021055717A - 摩擦材用繊維基材及びそれを用いた摩擦材

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Publication number: JP2021055717A
Application number: JP2019177684A
Authority: JP
Inventors: 展章廣田; Nobuaki Hirota; 憲司門間; Kenji Kadoma
Original assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Current assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Priority date: 2019-09-27
Filing date: 2019-09-27
Publication date: 2021-04-08

Abstract

【課題】本発明の課題は、加工性に優れた摩擦材用繊維基材及び耐摩耗性に優れた摩擦材を提供することである。【解決手段】炭素繊維とアラミドパルプを含有する湿式不織布からなる摩擦材用繊維基材であって、炭素繊維の含有率が７５質量％以上９５質量％以下であり、炭素繊維の長さ加重平均繊維長が１ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、摩擦材用繊維基材のガーレ剛軟度（ｍｇｆ）を繊維基材の目付（ｇ／ｍ２）の二乗で除した値の絶対値（無次元数）が０．３以上０．６以下であることを特徴とする摩擦材用繊維基材及びこれを用いた摩擦材。【選択図】なし

Description

本発明は、摩擦材に関するものであり、特に自動車等の変速機の同期装置の円錐クラッチ等のように曲面に使用される摩擦材用繊維基材及び摩擦材に関する。

車両のクラッチやブレーキ用の摩擦材としては、紙を基材とするペーパー摩擦材が主に用いられてきた。一般にペーパー摩擦材は、パルプに各種の摩擦調整剤等を配合し、抄紙を行った後、フェノール樹脂等の結合樹脂を含浸させ、加熱・硬化したものである。このペーパー摩擦材は比較的高い動摩擦係数を有している。

しかしながら、近年の自動車等の車両におけるエンジンの高回転化、高出力化に伴う摩擦材への負荷の増大という条件下では、耐摩耗性に優れ、かつ高温、高負荷に耐えられる摩擦材が求められている。これらの改善のため、アラミド繊維や炭素繊維を含有する不織布を繊維基材とする検討がなされている（例えば、特許文献１〜２参照）。耐摩耗性や耐熱性を向上させる方法として、繊維基材中の炭素繊維の含有率を高くすることが考えられるが、この場合、繊維基材の剛性が高くなり、柔軟性が低下するという問題がある。

特に自動車等の変速機の同期装置の円錐クラッチ等では、円錐等の曲面を有する支持体に摩擦材を密着接合する必要があるが、繊維基材の剛性が高くなると、曲面への密着接合性が悪くなり、加工性が低下し、不良率が上がると共に、十分な性能が得られないという問題があった。

特開平６−１４７２４２号公報特開２００５−１２０１６３号公報

本発明の課題は、炭素繊維を主体とし、加工性に優れた摩擦材用繊維基材及び耐摩耗性に優れた摩擦材を提供することである。

上記課題は、下記発明によって解決することができる。

（１）炭素繊維とアラミドパルプを含有する湿式不織布からなる摩擦材用繊維基材であって、炭素繊維の含有率が７５質量％以上９５質量％以下であり、炭素繊維の長さ加重平均繊維長が１ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、摩擦材用繊維基材のガーレ剛軟度（ｍｇｆ）を摩擦材用繊維基材の目付（ｇ／ｍ^２）の二乗で除した値の絶対値（無次元数）が０．３以上０．６以下であることを特徴とする摩擦材用繊維基材。

（２）（１）記載の摩擦材用繊維基材に摩擦調整剤及び熱硬化性樹脂を複合した摩擦材。

本発明によれば、摩擦調整剤、熱硬化性樹脂等を繊維基材に複合した摩擦材用繊維基材を曲面を有する支持体に貼り合わせ、加熱硬化させる工程において、支持体との密着接合性を向上させることができる。密着向上性が向上すれば、工程不良率を低減させることが期待できる。また炭素繊維含有率が高く、アラミドパルプを併用した摩擦材用繊維基材に摩擦調整剤及び熱硬化性樹脂を複合させることにより、耐摩耗性に優れた摩擦材を得ることができる。

本発明の摩擦材用繊維基材（「摩擦材用繊維基材」を「繊維基材」と略す場合がある）は、炭素繊維とアラミドパルプを含有する湿式不織布からなる摩擦材用繊維基材であって、炭素繊維の含有率が７５質量％以上９５質量％以下であり、炭素繊維の長さ加重平均繊維長が１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。さらに摩擦材用繊維基材のガーレ剛軟度（ｍｇｆ）を摩擦材用繊維基材の目付（ｇ／ｍ^２）の二乗で除した値の絶対値（無次元数）が０．３以上０．６以下であり、０．３５以上０．５以下であることがより好ましい。

炭素繊維としては、ポリアクリロニトリルを原料とするＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ類を原料とするピッチ系炭素繊維、ポリアクリロニトリルを原料とするＰＡＮ系再生炭素繊維、ピッチ系炭素繊維を原料とするピッチ系再生炭素繊維が挙げられる。炭素繊維の繊維径は３〜２０μｍであることが好ましく、４〜１２μｍであることがより好ましい。また、湿式抄紙前の炭素繊維の繊維長は１〜５０ｍｍであることが好ましく、１〜１５ｍｍであることがより好ましい。炭素繊維の含有率は、繊維基材中の全繊維に対して、７５質量％以上９５質量％以下であり、８０質量％以上９０質量％以下であることがより好ましい。炭素繊維の含有率が７５質量％未満である場合、繊維基材に摩擦調整剤及び熱硬化性樹脂を複合させた摩擦材の耐摩耗性が低下する。また、炭素繊維の含有率が９５質量％超である場合、繊維基材の剛性が高くなり、曲面を有する支持体との密着接合性が低下する。

上記の再生炭素繊維とは、サイジング剤で表面を被覆された炭素繊維や炭素繊維と樹脂を複合化してなる炭素繊維強化樹脂複合体等から得られる再生品である。炭素繊維強化樹脂複合体は、長繊維織布、開繊織物、一方向性ウェブ、長繊維不織布、短繊維不織布等の炭素繊維布帛と、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等の樹脂とを複合させた複合体である。最も一般的な炭素繊維強化樹脂複合体は、炭素長繊維布帛と熱硬化性樹脂とを複合させた複合体である。炭素繊維としては、アクリル繊維を用いたＰＡＮ系やピッチを用いたピッチ系炭素繊維が挙げられる。サイジング剤で表面を被覆された炭素繊維や炭素繊維強化樹脂複合体から、化学分解法、電解酸化法、熱処理法、過熱水蒸気法等の再生処理方法により、サイジング剤や樹脂を除去することによって得られる炭素繊維が再生炭素繊維である。

本発明で用いられる再生炭素繊維は、炭素繊維自体の損傷を低減するため、窒素、アルゴン、水蒸気等の気体中で熱処理されたものが好ましい。熱処理温度としては、好ましくは４００℃から８００℃であり、さらに好ましくは４５０℃から６００℃である。

本発明で用いられるアラミドパルプは、メタ系アラミド繊維又はパラ系アラミド繊維をフィブリル化したものが挙げられるが、パラ系アラミド繊維をフィブリル化したものが好ましい。パラ系アラミド繊維としては、ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維、コポリパラフェニレン−３，４−ジフェニルエーテルテレフタルアミド繊維等が挙げられるが、ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維の方が、耐熱性が高く好ましい。アラミドパルプのＢＥＴ比表面積は５ｍ^２／ｇ以上２０ｍ^２／ｇ以下が好ましく、１０ｍ^２／ｇ以上１５ｍ^２／ｇ以下であるものがより好ましい。アラミドパルプの含有率は、繊維基材中の全繊維に対して、１質量％以上２５質量％以下であり、５質量％以上２０質量％以下であることがより好ましい。

アラミドパルプは、例えばパラ系アラミド繊維をリファイナー、ビーター、ボールミル、高圧ホモジナイザー、磨砕機等の装置により、繊維に衝撃を与えてフィブリル化することにより得ることができる。

本発明において、湿式抄紙法により繊維基材を形成する際に炭素繊維が不織布から脱離することを抑制し、繊維基材に強度を付与するために熱可塑性樹脂繊維を含有させることができる。熱可塑性樹脂繊維としては、ポリビニルアルコール（ビニロン）繊維、表面が低融点化されているポリエステル芯鞘繊維、未延伸ポリエステル繊維、ポリカーボネート（ＰＣ）繊維、ポリオレフィン繊維、表面が低融点化されているポリオレフィン芯鞘繊維、表面が酸変性ポリオレフィンよりなるポリオレフィン繊維、エチレンビニルアルコール繊維、脂肪族ポリアミド繊維、未延伸ポリフェニレンスルフィド繊維、ポリエーテルケトンケトン繊維等が挙げられる。

熱可塑性樹脂繊維が融点を示す場合、融点は６０℃から２６０℃であることが好ましく、７０℃以上２３０℃以下であることがより好ましく、８０℃以上１８０℃以下であることがさらに好ましい。熱可塑性樹脂繊維の融点がこの温度範囲であることによって、繊維基材製造工程における加熱処理によって、結着性が付与され、繊維基材に強度が付与される。融点は、ＪＩＳＫ７１２１：２０１２に規定されるＤＳＣ曲線から求めた融解ピーク温度を表し、融解ピークが複数ある場合は、最もピーク強度の大きいものを融解ピーク温度とする。

熱可塑性樹脂繊維であるポリビニルアルコール（ビニロン）繊維は明確な融点を示さないが、水の存在下６０〜１００℃で溶融するため、湿式抄紙法においては、ドライヤーでの加熱処理によって、湿熱溶融して結着性が付与され、繊維基材に強度が付与される。

熱可塑性樹脂繊維の繊維径は３〜４０μｍであることが好ましく、５〜２０μｍであることがより好ましい。また、熱可塑性樹脂繊維の繊維長は１〜２０ｍｍであることが好ましく、３〜１２ｍｍであることがより好ましい。熱可塑性樹脂繊維を含有する場合の含有率は、繊維基材中の全繊維に対して、０．１〜２０質量％であることが好ましく、０．１〜１０質量％であることがより好ましい。

本発明の繊維基材においては、炭素繊維、アラミドパルプに加えて、ガラス繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維等の無機繊維、セルロース繊維等の非熱可塑性有機繊維を含有させることができる。この中でも、フィブリル化セルロース繊維が好ましく用いられる。

フィブリル化セルロース繊維とは、フィルム状ではなく、主に繊維軸と平行な方向に非常に細かく分割された部分を有する繊維状で、少なくとも一部が繊維径１μｍ以下であるセルロース繊維である。長さと幅のアスペクト比が２０〜１０００００であることが好ましい。また、変法濾水度が０〜７７０ｍｌであることが好ましく、０〜６００ｍｌであることがより好ましい。フィブリル化セルロース繊維を使用する場合の含有率は、繊維基材中の全繊維に対して、１〜２０質量％であることが好ましく、２〜１０質量％であることがより好ましい。フィブリル化セルロース繊維を含有させることにより、炭素繊維とアラミドパルプとの絡みを補助し、抄紙性が良化する。上記の変法濾水度とは、ふるい板として線径０．１４ｍｍ、目開き０．１８ｍｍの金網（ＰＵＬＰＡＮＤＰＡＰＥＲＲＥＳＥＡＲＣＨＩＮＳＴＩＴＵＴＥＯＦＣＡＮＡＤＡ製）を用い、試料濃度を０．１％にした以外はＪＩＳＰ８１２１−２：２０１２に準拠して測定した濾水度である。

フィブリル化セルロース繊維を得る方法としては、植物パルプ、溶剤紡糸セルロース、半合成セルロース等のセルロース材料を水中で分散したスラリーを機械的に粉砕することにより、セルロース材料の繊維を解繊してミクロフィブリルを形成する方法が挙げられる。セルロース材料を解繊する装置としては、ディスクリファイナー、石臼型磨砕機、高圧ホモジナイザー、ボールミル、水中カウンターコリジョン法用装置、超音波破砕機等が挙げられる。これらの装置を適宜組み合わせて使用することもできる。

本発明における摩擦材用繊維基材は、湿式抄紙法で製造された湿式不織布からなる。湿式抄紙法では、炭素繊維、アラミドパルプ等の繊維を均一に水中に分散させ、その後、スクリーン（異物、塊等除去）等の工程を通り、最終の繊維濃度を０．０１〜０．５０質量％に調整されたスラリーが抄紙機で抄き上げられ、湿紙（湿潤状態の不織布）が得られる。繊維の分散性の均一化等のために、工程中で分散剤、消泡剤、親水化剤、帯電防止剤、高分子粘剤、離型剤等の薬品を添加する場合もある。繊維基材の目付としては、３０〜３００ｇ／ｍ^２であることが好ましく、５０〜２００ｇ／ｍ^２であることがより好ましい。

湿式不織布を製造する場合、一般的なパルパーでの分散処理の他に、炭素繊維を水中で、高速回転せん断型分散機を使って分散したスラリーを用いると、均一で地合の良好な炭素繊維を含有する湿式不織布が得られ好ましい。「高速回転せん断型分散機」とは、分散刃を有して回転するローターと分散刃を有したステーターとの間に、繊維を含むスラリーを通過させ、スラリー中の繊維にせん断力を与えて分散させる分散機である。具体的な装置としては、シングルディスクリファイナー、ダブルディスクリファイナー、コニカルリファイナー等が挙げられる。

さらに、均一に効率良く、炭素繊維を分散させたスラリーを得るためには、高速回転せん断型分散機が、高速回転する細かなスリットを持つリング状刃物を構造の一部に有する高速回転せん断分散機であることが有効である。高速回転する細かなスリットを持つリング状刃物を構造の一部に有する高速回転せん断分散機においては、スリット間で発生する流体力学的な衝撃波が、炭素繊維に有効に作用する。具体的な装置としては、トップファイナー（相川鉄工製）、完全離解機ＶＦ型（新浜ポンプ製作所製）、マイルダー（登録商標）（太平洋機工製）等が挙げられる。

上記分散機を使って、炭素繊維を分散させたスラリーを得る際に、スラリー濃度、処理時間、分散機のローターの回転数、ステーターとローターとのクリアランス等を調整することによって、炭素繊維の繊維長や分散性を適宜調整することができる。

抄紙機としては、例えば、長網、円網、傾斜ワイヤー等の抄紙網を単独で使用した抄紙機、同種又は異種の２以上の抄紙網がオンラインで設置されているコンビネーション抄紙機等を使用することができる。また、繊維基材が２層以上の多層構造の場合には、各々の抄紙機で抄き上げた湿紙を積層する抄き合わせ法や、一方の層を形成した後に、該層上に繊維を分散したスラリーを流延して積層とする流延法等で、繊維基材を製造することができる。繊維を分散したスラリーを流延する際に、先に形成した層は湿紙状態であっても、乾燥状態であってもいずれでも良い。また、２枚以上の乾燥状態の層を熱融着させて、多層構造の繊維基材とすることもできる。

本発明において、繊維基材が多層構造である場合、各層の繊維配合が同一である多層構造であっても良く、各層の繊維配合が異なっている多層構造であっても良い。多層構造である場合、各層の目付が下がることにより、スラリーの繊維濃度を下げることができるため、繊維基材の地合が良くなり、その結果、繊維基材の地合の均一性が向上する。また、各層の地合が不均一であった場合でも、積層することで補填できる。さらに、抄紙速度を上げることができ、操業性が向上するという効果も得られる。

湿式抄紙法では、抄紙網で抄紙された湿紙を必要に応じて、サクション装置、プレスロール等で脱水し、含有水分量を制御した上で、ヤンキードライヤー、エアードライヤー、シリンダードライヤー、サクションドラム式ドライヤー、赤外方式ドライヤー等で乾燥することによって、シート状の湿式不織布からなる繊維基材が得られる。

本発明の摩擦材用繊維基材は、繊維基材の剛軟度（ｍｇｆ）を繊維基材の目付（ｇ／ｍ^２）の二乗で除した値の絶対値が、０．３以上０．６以下の範囲内にある湿式不織布からなるものである。繊維基材の剛軟度と目付とが前記の関係を満たすことにより、繊維基材に摩擦調整剤や熱硬化性樹脂等を含浸させ、円錐等の曲面を有する支持体に貼り合わせ、加熱硬化させる工程において、支持体との密着接合性が良好で加工性を向上させることができる。

繊維基材のガーレ剛軟度は以下のようにして求めることができる。繊維基材から幅２５．４ｍｍ、長さ８８．９ｍｍの長方形の試験片を縦方向及び横方向、それぞれ１０枚採取し、ＪＩＳＬ１０８５：１９９８に規定されるガーレ法により剛軟度を測定し、試験片２０枚の剛軟度（ｍｇｆ）の平均値を繊維基材のガーレ剛軟度（Ｂｒ）とした。また各試験片の質量を測定し、面積で除し、２０枚の目付（ｇ／ｍ^２）の平均値を繊維基材の目付（Ｗ）とした。繊維基材の剛軟度（Ｂｒ）を繊維基材の目付（Ｗ）の二乗で除した値の絶対値（無次元数）をＧＢｒと定義し、下記数１で示す。

繊維基材中の炭素繊維の長さ加重平均繊維長の測定は以下のようにして実施した。繊維基材０．１ｇをアルミナ製るつぼに入れ、５５０℃の電気炉で３０分間焼成し、有機成分を除去した炭素繊維残留物０．０５ｇを、イオン交換水５０００ｇ中に投入し、十分撹拌することで、炭素繊維が再離解したスラリーを作製した。得られたスラリーについて、繊維長測定装置（ＯｐＴｅｓｔＥｑｕｉｐｍｅｎｔＩｎｃ．製ＦＩＢＥＲＱＵＡＬＩＴＹＡＮＡＬＹＺＥＲＦＱＡ−３６０）を使用し、非偏光光源モードで測定し、炭素繊維の長さ加重平均繊維長（Ｌｗ）を求めた。炭素繊維の長さ加重平均繊維長は１ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、１．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であることがより好ましい。炭素繊維の長さ加重平均繊維長が１ｍｍ未満の場合、繊維基材の強度が低下しやすく、得られた摩擦材の耐摩耗性が低下し、３ｍｍ超である場合、繊維基材の地合の均一性が低下し、加熱硬化後の摩擦材表面にムラが発生する。

繊維基材において、ＧＢｒを好ましい範囲に調整するためには、炭素繊維の長さ加重平均繊維長を調整する、繊維基材中の炭素繊維の含有率を調整する、繊維基材中のアラミドパルプの含有率を調整する等を適宜組み合わせる。炭素繊維の長さ加重平均繊維長は、炭素繊維を水中でパルパー分散することにより調整でき、さらに炭素繊維を水中で、高速回転せん断型分散機を使って分散させることが好ましい。

本発明において、繊維基材と複合して使用できる熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂や、アルキルベンゼン、オイル、アクリルゴム、メラミン樹脂、エポキシ樹脂等で改質された変性フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等が挙げられ、これらを単独もしくは２種以上組み合わせて用いることができる。これらの中でもフェノール樹脂、変性フェノール樹脂が好ましく、さらにレゾール型フェノール樹脂、変性レゾール型フェノール樹脂がより好ましく用いられる。これらの熱硬化性樹脂の含有率は、繊維基材に対して、５〜６０質量％であることが好ましく、１０〜４０質量％であることがより好ましい。

本発明において、繊維基材と複合して使用できる摩擦調整剤としては、珪藻土、グラファイト、活性炭、二硫化モリブデン、シリカ粉末等のような無機粉末物質、カシューダスト、フッ素樹脂粉末、球状フェノール樹脂硬化物等のような有機粉末物質を含有させることができる。繊維基材への充填時にはこれらを単独又は２種以上併用して使用することができ、摩擦調整剤の含有率は、繊維基材に対して、３〜４０質量％であることが好ましい。摩擦調整剤は熱硬化性樹脂の溶解液や分散液等に予め混合し、繊維基材に充填することが好ましい。

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。

再生炭素繊維：炭素繊維強化樹脂複合体（ＰＡＮ系炭素繊維、エポキシ樹脂使用）を熱分解法により、エポキシ樹脂成分を除去して再生し、繊維長１２ｍｍに分級処理した平均繊維径６μｍの再生炭素繊維
アラミドパルプＢ１：ＢＥＴ比表面積７ｍ^２／ｇのアラミドパルプ
アラミドパルプＢ２：ＢＥＴ比表面積１２ｍ^２／ｇのアラミドパルプ
アラミドパルプＢ３：ＢＥＴ比表面積１５ｍ^２／ｇのアラミドパルプ
アラミドパルプＢ４：ＢＥＴ比表面積１８ｍ^２／ｇのアラミドパルプ
ポリビニルアルコール繊維：平均繊維径１１μｍ、繊維長３ｍｍのポリビニルアルコール繊維
フィブリル化セルロース繊維：ダイセルファインケム製セリッシュ（登録商標）ＫＹ−１００Ｇ

（実施例１）
再生炭素繊維７６質量部を水に投入し、新菱工業製スラッシュパルパーを用い、分散濃度１．０質量％の条件で１０分間分散処理した後、ビートファイナー（サトミ製作所製）に通して、さらに１０分間回流分散処理を実施し、炭素繊維スラリーを得た。次にアラミドパルプＢ１２０質量部、ポリビニルアルコール繊維１質量部、フィブリル化セルロース繊維３質量部を水に投入し、スラッシュパルパーを用い、分散濃度０．２質量％の条件で５分間分散処理を実施し、アラミドパルプスラリーを得た。炭素繊維スラリーとアラミドパルプスラリーを混合した後希釈し、アジターで十分撹拌することにより、分散濃度０．１質量％の抄紙用スラリーを調成した。この抄紙用スラリーを９０メッシュの金属ワイヤーを有する円網抄紙機で湿紙を形成し、吸引装置、プレスロールで適宜脱水した後、１５０℃のヤンキードライヤーに湿紙を密着させて乾燥し、目付１５０ｇ／ｍ^２の繊維基材を得た。

次に、活性炭３５質量部、カシューダスト３５質量部、市販のフェノール樹脂エマルジョン（固形分濃度４０質量％）３０質量部及び水１００質量部を混合撹拌して得られた液状組成物を固形分塗布量３０ｇ／ｍ^２となるようにロールコーターで繊維基材の表面に塗布し、１００℃で１０分間乾燥させて水分を除去し、摩擦調整剤を含有する中間摩擦材を得た。

次に市販のレゾール型フェノール樹脂を繊維基材に対して３０質量％となるように中間摩擦材に含浸させ、表面に接着剤を塗布したテーパー角度２０度の円錐型鉄製金属支持体上に摩擦調整剤を含有する液状組成物が塗布された面が表面になるように貼り合わせ、２２０℃で１５分間、実面圧０．５ＭＰａの条件で予備加熱した後、２５０℃で５分間、実面圧２０ＭＰａの条件で加熱加圧接着を実施して円錐型摩擦材を得た。

（実施例２）
再生炭素繊維８０質量部を水に投入し、新菱工業製スラッシュパルパーを用い、分散濃度１．０質量％の条件で５分間分散処理した後、完全離解機ＶＦ１−２０型（新浜ポンプ製作所製）に通して、さらに１０分間回流分散処理を実施し、炭素繊維スラリーを得た。次にアラミドパルプＢ２１８質量部、ポリビニルアルコール繊維０．５質量部、フィブリル化セルロース繊維１．５質量部を水に投入し、スラッシュパルパーを用い、分散濃度０．２質量％の条件で５分間分散処理を実施し、アラミドパルプスラリーを得た。炭素繊維スラリーとアラミドパルプスラリーを混合した後希釈し、アジターで十分撹拌することにより、分散濃度０．１質量％の抄紙用スラリーを調成した。この抄紙用スラリーを９０メッシュの金属ワイヤーを有する円網抄紙機で湿紙を形成し、吸引装置、プレスロールで適宜脱水した後、１５０℃のヤンキードライヤーに湿紙を密着させて乾燥し、目付１５０ｇ／ｍ^２の繊維基材を得た。

得られた繊維基材を使用し、実施例１と同様にして円錐型摩擦材を得た。

（実施例３）
再生炭素繊維８５質量部を水に投入し、新菱工業製スラッシュパルパーを用い、分散濃度１．０質量％の条件で５分間分散処理した後、完全離解機ＶＦ１−２０型（新浜ポンプ製作所製）に通して、さらに８分間回流分散処理を実施し、炭素繊維スラリーを得た。次にアラミドパルプＢ２１２質量部、ポリビニルアルコール繊維０．５質量部、フィブリル化セルロース繊維２．５質量部を水に投入し、スラッシュパルパーを用い、分散濃度０．２質量％の条件で５分間分散処理を実施し、アラミドパルプスラリーを得た。炭素繊維スラリーとアラミドパルプスラリーを混合した後希釈し、アジターで十分撹拌することにより、分散濃度０．１質量％の抄紙用スラリーを調成した。この抄紙用スラリーを９０メッシュの金属ワイヤーを有する円網抄紙機で湿紙を形成し、吸引装置、プレスロールで適宜脱水した後、１５０℃のヤンキードライヤーに湿紙を密着させて乾燥し、目付１５０ｇ／ｍ^２の繊維基材を得た。

（実施例４）
再生炭素繊維９０質量部を水に投入し、新菱工業製スラッシュパルパーを用い、分散濃度１．０質量％の条件で５分間分散処理した後、完全離解機ＶＦ１−２０型（新浜ポンプ製作所製）に通して、さらに１５分間回流分散処理を実施し、炭素繊維スラリーを得た。次にアラミドパルプＢ３８．５質量部、ポリビニルアルコール繊維０．５質量部、フィブリル化セルロース繊維１質量部を水に投入し、スラッシュパルパーを用い、分散濃度０．１質量％の条件で５分間分散処理を実施し、アラミドパルプスラリーを得た。炭素繊維スラリーとアラミドパルプスラリーを混合した後希釈し、アジターで十分撹拌することにより、分散濃度０．１質量％の抄紙用スラリーを調成した。この抄紙用スラリーを９０メッシュの金属ワイヤーを有する円網抄紙機で湿紙を形成し、吸引装置、プレスロールで適宜脱水した後、１５０℃のヤンキードライヤーに湿紙を密着させて乾燥し、目付１５０ｇ／ｍ^２の繊維基材を得た。

（実施例５）
再生炭素繊維９４質量部を水に投入し、新菱工業製スラッシュパルパーを用い、分散濃度１．０質量％の条件で１０分間分散処理した後、完全離解機ＶＦ１−２０型（新浜ポンプ製作所製）に通して、さらに１５分間回流分散処理を実施し、炭素繊維スラリーを得た。次にアラミドパルプＢ４５．５質量部、ポリビニルアルコール繊維０．５質量部を水に投入し、スラッシュパルパーを用い、分散濃度０．１質量％の条件で５分間分散処理を実施し、アラミドパルプスラリーを得た。炭素繊維スラリーとアラミドパルプスラリーを混合した後希釈し、アジターで十分撹拌することにより、分散濃度０．１質量％の抄紙用スラリーを調成した。この抄紙用スラリーを９０メッシュの金属ワイヤーを有する円網抄紙機で湿紙を形成し、吸引装置、プレスロールで適宜脱水した後、１５０℃のヤンキードライヤーに湿紙を密着させて乾燥し、目付１５０ｇ／ｍ^２の繊維基材を得た。

（比較例１）
再生炭素繊維７０質量部を水に投入し、新菱工業製スラッシュパルパーを用い、分散濃度１．０質量％の条件で１０分間分散処理し、炭素繊維スラリーを得た。次にアラミドパルプＢ１２０質量部、ポリビニルアルコール繊維７質量部、フィブリル化セルロース繊維３質量部を水に投入し、スラッシュパルパーを用い、分散濃度０．２質量％の条件で１０分間分散処理を実施し、アラミドパルプスラリーを得た。炭素繊維スラリーとアラミドパルプスラリーを混合した後希釈し、アジターで十分撹拌することにより、分散濃度０．１質量％の抄紙用スラリーを調成した。この抄紙用スラリーを９０メッシュの金属ワイヤーを有する円網抄紙機で湿紙を形成し、吸引装置、プレスロールで適宜脱水した後、１５０℃のヤンキードライヤーに湿紙を密着させて乾燥し、目付１５０ｇ／ｍ^２の繊維基材を得た。

（比較例２）
再生炭素繊維９６質量部を水に投入し、新菱工業製スラッシュパルパーを用い、分散濃度１．０質量％の条件で１０分間分散処理した後、ビートファイナー（サトミ製作所製）に通して、さらに５分間回流分散処理を実施し、炭素繊維スラリーを得た。次にポリビニルアルコール繊維４質量部を水に投入し、スラッシュパルパーを用い、分散濃度０．１質量％の条件で１０分間分散処理を実施し、ポリビニルアルコール繊維スラリーを得た。炭素繊維スラリーとポリビニルアルコール繊維スラリーを混合した後希釈し、アジターで十分撹拌することにより、分散濃度０．１質量％の抄紙用スラリーを調成した。この抄紙用スラリーを９０メッシュの金属ワイヤーを有する円網抄紙機で湿紙を形成し、吸引装置、プレスロールで適宜脱水した後、１５０℃のヤンキードライヤーに湿紙を密着させて乾燥し、目付１５０ｇ／ｍ^２の繊維基材を得た。

（比較例３）
再生炭素繊維９０質量部を水に投入し、新菱工業製スラッシュパルパーを用い、分散濃度１．０質量％の条件で１０分間分散処理した後、完全離解機ＶＦ１−２０型（新浜ポンプ製作所製）に通して、さらに２５分間回流分散処理を実施し、炭素繊維スラリーを得た。次にポリビニルアルコール繊維５質量部、フィブリル化セルロース繊維５質量部を水に投入し、スラッシュパルパーを用い、分散濃度０．１質量％の条件で２５分間分散処理を実施し、ポリビニルアルコール繊維スラリーを得た。炭素繊維スラリーとポリビニルアルコール繊維スラリーを混合した後希釈し、アジターで十分撹拌することにより、分散濃度０．１質量％の抄紙用スラリーを調成した。この抄紙用スラリーを９０メッシュの金属ワイヤーを有する円網抄紙機で湿紙を形成し、吸引装置、プレスロールで適宜脱水した後、１５０℃のヤンキードライヤーに湿紙を密着させて乾燥し、目付１５０ｇ／ｍ^２の繊維基材を得た。

（比較例４）
実施例３において、新菱工業製スラッシュパルパーを用いた分散処理を１０分間とし、完全離解機ＶＦ１−２０型（新浜ポンプ製作所製）での回流分散処理を３０分間とした以外は同様にして、目付１５０ｇ／ｍ^２の繊維基材を得た。

（比較例５）
実施例３において、新菱工業製スラッシュパルパーを用いた分散処理を１０分間とし、完全離解機ＶＦ１−２０型（新浜ポンプ製作所製）での回流分散処理を実施しなかった以外は同様にして、目付１５０ｇ／ｍ^２の繊維基材を得た。

繊維基材中の炭素繊維の長さ加重平均繊維長及び繊維基材のＧＢｒを表１に示す。

（貼り合わせ加工性の評価）
レゾール型フェノール樹脂を含浸した中間摩擦材を円錐型鉄製金属支持体上に貼り合わせる際の加工性を下記の基準に従って目視評価を実施した。結果を表１に示す。

「◎」：湿潤状態での密着接合性が非常に良好、加熱硬化後の表面が均一で全くムラが見られず、非常に良好である。
「○」：湿潤状態での密着接合性が良好、加熱硬化後の表面がほぼ均一だが、わずかにムラが見られる。
「△」：湿潤状態での密着接合性がやや劣り、加熱硬化後の表面にムラが少し見られる。
「×」：湿潤状態での密着接合性が劣り、加熱硬化後の表面にムラやシワが見られる。

（耐摩耗性の評価）
円錐型摩擦材の摩擦特性について、以下のようにして評価した。ＳＫ８５鋼材製のテーパー角度２０度の円錐型相手板内面と実施例で得た円錐型摩擦材を、自動変速機用オイルＡＴＦＤｅｘＩＩＩ中、面圧７００ｋＰａで押し当て、回転数１８００ｒｐｍで１０時間連続試験を実施し、摩耗量を測定した。結果を表１に示す。

実施例で得られた摩擦材用繊維基材は高い加工性を有し、さらにこれを使用した摩擦材は耐摩耗性に優れていた。

実施例１と実施例２を比較すると、繊維基材中の炭素繊維含有率がより好ましい範囲にある実施例２の方が、加工性が良く、摩耗試験による摩耗量も少なく良好であった。

実施例４と実施例５を比較すると、繊維基材中の炭素繊維含有率がより好ましい範囲にある実施例４の方が、摩耗試験による摩耗量も少なく良好であった。

比較例１は炭素繊維とアラミドパルプを含有しているが、繊維基材中の炭素繊維の含有率、炭素繊維の長さ加重平均繊維長、繊維基材のＧＢｒが共に本発明の範囲外であり、加工性に劣り、摩耗量も多く、実施例に比べ劣っている。

比較例２は繊維基材中の炭素繊維の含有率、炭素繊維の長さ加重平均繊維長、繊維基材のＧＢｒが共に本発明の範囲外であり、アラミドパルプを含有していないことから、加工性に劣り、摩耗量も多く、実施例に比べ劣っている。

比較例３は繊維基材中の炭素繊維の長さ加重平均繊維長、繊維基材のＧＢｒが共に本発明の範囲外であり、アラミドパルプを含有していないことから、加工性に劣り、摩耗量も多く、実施例に比べ劣っている。

比較例４は炭素繊維とアラミドパルプを含有しているが、繊維基材中の炭素繊維の長さ加重平均繊維長、繊維基材のＧＢｒが本発明の範囲外であり、加工性に劣り、摩耗量も多く、実施例に比べ劣っている。

比較例５は炭素繊維とアラミドパルプを含有しているが、繊維基材中の炭素繊維の長さ加重平均繊維長が本発明の範囲外であり、加工性に劣り、摩耗量も多く、実施例に比べ劣っている。

本発明の摩擦材用繊維基材及び摩擦材は、自動二輪車、自動車、産業用建機等のクラッチ、自動変速機、ブレーキ等の部品に利用可能である。

Claims

炭素繊維とアラミドパルプを含有する湿式不織布からなる摩擦材用繊維基材であって、炭素繊維の含有率が７５質量％以上９５質量％以下であり、炭素繊維の長さ加重平均繊維長が１ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、摩擦材用繊維基材のガーレ剛軟度（ｍｇｆ）を摩擦材用繊維基材の目付（ｇ／ｍ^２）の二乗で除した値の絶対値（無次元数）が０．３以上０．６以下であることを特徴とする摩擦材用繊維基材。
請求項１記載の摩擦材用繊維基材に摩擦調整剤と熱硬化性樹脂を複合した摩擦材。