JP3066700B2 - 湿式摩擦材 - Google Patents
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Description
のであり、例えばクラッチ用の摩擦材、特に油液中で使
用するに適した湿式摩擦材に関するものである。
に使用されるクラッチには摩擦クラッチが広く使用され
ている。この種の摩擦クラッチに使用されている摩擦材
は、天然パルプ繊維、有機合成繊維、無機繊維等の繊維
基材と、珪藻土、カシュー樹脂等の充填剤や摩擦調節剤
を湿式抄造し、フエノール樹脂などの熱硬化性樹脂を含
浸させ、乾燥、圧縮成形したものである。その摩擦材と
しては、乾式の状態で使用される乾式摩擦材と前記のよ
うな油液中で使用される湿式摩擦材とに分けられ、それ
ぞれに適したものが開発されている。
樹脂としては、各種の熱硬化性樹脂が用いられている
が、耐熱性、耐摩耗性、取扱い易さ、価格などの面から
フエノール樹脂が広く使用されている。このフエノール
樹脂は諸特性を改善するために各種の樹脂で変性したも
のが使用されており、その種類として種々のものがあ
る。この1種に直鎖状のオルガノポリシロキサンをノボ
ラック型フエノール樹脂に結合させて弾性、引張伝播特
性、引張り強さを改善するようにしたものも提案されて
いる(特開昭55−92738号公報)。しかし、この
ようなフエノール樹脂を直鎖状のオルガノポリシロキサ
ンで変性すると、これが軟化点の下がった耐溶剤性の悪
いものになり、またオルガノシロキサンのクラッキング
が起こって低い分子量のシロキサンが生成して摩擦材料
として好ましくない滑り性が出るという欠点が出ること
から、より優れた耐熱性、耐摩耗性を与える結合剤を得
るべく、前記変性フエノール樹脂の1種として、分子中
にR1 SiO1.5 単位(ここでR1 は炭素数が1〜8で
ある同一または異種の非置換または置換1価炭化水素
基)および/またはSiO2 単位を含有するオルガノポ
リシロキサンで変性されたフエノール樹脂を主剤とした
ものを結合剤として用いて摩擦材料を製造することも提
案されている(特開昭61−192711号公報)。
線又は金属粉及び結合材を構成成分とするクラッチフエ
ーシングにおいて、結合剤として、従来から用いられて
いるフエノール・ホルムアルデヒド樹脂、メラミン・ホ
ルムアルデヒド樹脂、メラミン・フエノール・ホルムア
ルデヒド樹脂、SBR、NBR、天然ゴム等の結合剤と
ともに、シリコーン樹脂をクラッチフエーシングに対し
て0.1〜10重量%含有するように併用することが提
案されている(特開昭60−28484号公報)。この
構成により、吸湿しにくいクラッチフエーシングが得ら
れるが、そこで使用するシリコーン樹脂としては吸湿防
止効果のあるシリコーン樹脂であれば特に制限されない
ということで、具体的にはジメチルシロキサン系シリコ
ーン樹脂が挙げられている程度で、その技術内容につい
ては詳しく検討されていない。
速機においては、エネルギー問題や、環境問題から燃費
対策及び変速時のフィーリングの向上のため、摩擦クラ
ッチのスリップ制御やATF(自動変速機油)の低摩擦
化が要求されている。スリップ制御やATFの低摩擦化
により、摩擦材に対する耐熱性及び耐久性はより高くす
るように、その要求が一段と厳しさを増し、また従来ク
ラッチにおいては摩擦面の焼け、剥離や摩擦係数の低下
により係合中すべりが生じ、焼損の原因となるという問
題がある点についても解決することが求められている。
これらの対策として、摩擦板の枚数を増加させたり、ク
ラッチ径を大きくし摩擦面積を増大する方法や、又はク
ラッチ制御油圧を高める方法などが考えられるが、その
ような方法を取ると自動変速機自体が大きくなって好ま
しくないので、他の解決手段によることが望まれてい
る。本発明の目的は、上記の問題点を解決し、耐熱性に
優れた耐久性があり、トルク伝達容量の大きな湿式摩擦
材を提供しようとするものである。
より上記の目的を達成したものである。 (1)繊維基材、充填剤、摩擦調整剤及び熱硬化性合成
樹脂を含む湿式摩擦材において、熱硬化性合成樹脂が下
記の平均組成式で表されるシリコーン樹脂からなり、そ
のシリコーン樹脂を構成するモノマー中の3官能性単位
(RSiO3/2 )モノマー(但し、式中Rは置換又は非
置換の一価炭化水素基である。)の量が40〜100m
ol%であることを特徴とする湿式摩擦材。 (R1 )a (OR2 )b SiO(4-a-b)/2 (但し、式中R1 は置換又は非置換の一価炭化水素基を
表し、R2 は水素原子又は炭素数1〜10の有機基を表
し、a,bは0.2≦a≦1.8、0<b≦1.0の範
囲を満たす正数である。) (2)前記シリコーン樹脂は前記一価炭化水素基R1 の
20〜100mol%がメチル基によって占められてい
るものであることを特徴とする前記(1)項記載の湿式
摩擦材。 (3)前記シリコーン樹脂を15〜55重量%含有する
ことを特徴とする前記(1)項記載の湿式摩擦材。
説明すると、本発明の湿式摩擦材で使用する繊維基材
は、天然パルプ繊維、有機合成繊維、無機繊維等の従来
から摩擦材で使用されている繊維基材を用いることがで
きる。充填剤としては、珪藻土、カシュー樹脂等の従来
から使用されているものが用いられる。また、摩擦調整
剤についても同様である。本発明で用いるシリコーン樹
脂は、下記の平均組成式で表され、 (R1 )a (OR2 )b SiO(4-a-b)/2 そのシリコーン樹脂を構成する3官能性単位(RSiO
3/2 )モノマー(但し、式中Rは置換又は非置換の一価
炭化水素基である。)の量が40〜100mol%であ
ることを特徴としている。但し、前記式中R1 は置換又
は非置換の一価炭化水素基を表し、R2 は水素原子又は
炭素数1〜10の有機基を表し、a,bは0.2≦a≦
1.8、0<b≦1.0の範囲を満たす正数である。
水素基であり、好ましくは炭素数1〜10のものであ
り、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル
基、デシル基等のアルキル基、フェニル基、トリル基等
のアリール基、ビニル基、アリル基等のアルケニル基、
トリフルオロプロピル基、クロロメチル基、クロロプロ
ピル基、グリシドキシプロピル基等の置換アルキル基な
どが挙げられるが、工業的見地からはメチル基、フェニ
ル基が好ましい。R1 としては、2種類以上の上記置換
基の混合物であっても良い。またR2 は、水素原子又は
炭素数1〜10の有機基であり、例えば水素原子、メチ
ル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、イソブ
チル基等のアルキル基、ビニル基、アリル基、イソプロ
ペニル基等のアルケニル基、ブチレンアミノ基、イソブ
チレンアミノ基等のオキシム残基などが例示される。R
2 としては、2種類以上の上記置換基の混合物であって
も良い。
0<b≦1.0の範囲を満たす正数である。本発明で使
用されるシリコーン樹脂の構成成分において、3官能性
単位(RSiO3/2 )モノマー(但し、式中Rは置換又
は非置換の一価炭化水素基である。)の量が40〜10
0mol%であることが必要である。この範囲以下では
図2に示されているように耐熱寿命の低下が大きい。前
記Rは、置換又は非置換の一価炭化水素基である。ま
た、本発明に使用可能なシリコーン樹脂において、メチ
ル基が20〜100mol%のものについて特に耐久性
が優れている。この範囲以下では図3のごとく耐熱耐久
性の低下が大きい。本発明の摩擦材は従来のフエノール
系樹脂と比較すると、摩擦係数が高く、初期なじみ性が
良く、耐久性の大きな湿式摩擦クラッチを得ることがで
きる。
記の有機置換基R1 は、その20〜100mol%がメ
チル基によって占められることが好ましい。R1 は、エ
チル基等のアルキル基とすることができるが、メチル基
であることが好ましい。また、R1 は、一価の芳香族基
でもよく、例えばフェニル基が好ましい。さらに、前記
シリコーン樹脂の分子量は、103 〜106 の範囲が好
ましい。本発明の湿式摩擦材における上記シリコーン樹
脂の含有量は通常15〜55重量%とすることが望まし
い。それ以下又はそれ以上の量をとることもできる。な
お、本発明の湿式摩擦材においては、熱硬化性合成樹脂
として上記シリコーン樹脂とともに他の熱硬化性樹脂、
例えば変性フエノール樹脂等を用いてもよく、その使用
量は本願発明の目的を達成できる範囲内で適宜選択する
ことができる。
樹脂として、前記の有機置換基R1 がメチル基が多く、
またフエニル基の割合が少ないものを用いると耐熱性が
向上したものとなる。さらに、前記シリコーン樹脂とし
て、前記3官能性単位が多くなると、耐熱性が向上す
る。これらの点から、本発明の湿式摩擦材においては、
その要求される条件に適合するように、最適の組成及び
組み合わせを設定することが望ましい。
サン結合(Si−O−Si)を持っている。このシロキ
サン結合は、ケイ素原子と酸素原子の結合間距離が長
く、電子密度が低いこともあって、結合の回転が容易で
あり、そのためシリコーン樹脂は屈曲性に富み、かつ柔
軟となる。このようなシリコーン樹脂を湿式摩擦材に用
いると、摩擦材表面を平滑かつ柔軟にし、相手摩擦板と
の接触面積を増大させることから、高トルク容量を確保
することが可能となる。また、このシロキサン結合にお
けるSi−Oの結合エネルギーは、106Kcal/m
olと非常に大きく、C−C(81Kcal/mol)
と比べて安定している。この結合エネルギーの大きさに
起因して、シリコーン樹脂は高温、長時間に保っても容
易に分解、変色などの劣化を生ずることがなく、摩擦摺
動面で発生する摩擦熱に対しても安定であり、炭化、グ
レージングなどを抑制できることから、湿式摩擦材の耐
熱耐久性を著しく向上させることができる。
物質との親和性が高く、分解温度以上に加熱された場合
でも、無機物質との間にSi−O結合を形成し、熱に対
しより安定な構造となるために500℃以上の高温にも
耐えうることが可能となる。次に、シリコーン樹脂の柔
軟性は、摩擦材の歪み特性を最適化するために、摩擦係
数μが安定化され、初期サイクルより高く安定したμを
維持することができ、変速ショックを低減し、かつチュ
ーニングの容易な使用し易い湿式摩擦材となる。従来に
おいては、使用の初期より所定の摩擦特性が出るよう
に、使用前にサンドペーパー処理などにより研磨してお
く必要があったが、本発明の湿式摩擦材においては初期
からその特性がでるため、初期なじみ性がよく、このよ
うななじみ性を与える研磨作業が必要でない。
る。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定されな
い。 実施例1 天然パルプ、有機合成繊維 40重量% セルロース繊維 25重量% ポリアミド繊維 15重量% 摩擦調整剤・充填剤 30重量% カシューダスト 10重量% ケイソウ土 20重量% シリコーン樹脂 30重量% その平均組成式 (CH3 )1.30SiO1.26(OH)0.12(OCH3 )
0.06 3官能性単位(RSiO3/2 ) 70mol% メチル基 100mol% 前記天然パルプ、有機合成繊維、摩擦調整剤及び充填剤
を上記の割合で含有するスラリから抄紙したものを乾燥
し、上記シリコーン樹脂を含浸し、乾燥後、170℃に
加熱した金型中で200kg/cm2 以上の圧力で30
分間保持することにより、金属板からなるディスクプレ
ートに接着して直径130mm、厚さ2.3mmの湿式
摩擦材を得た。
0.12(OCH3 )0.06 3官能性単位(RSiO3/2 ) 60mol% メチル基 40mol% 前記天然パルプ、有機合成繊維、摩擦調整剤及び充填剤
を上記の割合で含有するスラリから抄紙したものを乾燥
し、上記シリコーン樹脂を含浸し、乾燥後、170℃に
加熱した金型中で200kg/cm2 以上の圧力で30
分間保持することにより、金属板からなるディスクプレ
ートに接着して直径130mm、厚さ2.3mmの湿式
摩擦材を得た。
を上記の割合で含有するスラリから抄紙したものを乾燥
し、上記フエノール樹脂を含浸し、乾燥後、170℃に
加熱した金型中で200kg/cm2 以上の圧力で30
分間保持することにより、金属板からなるディスクプレ
ートに接着して直径130mm、厚さ2.3mmの湿式
摩擦材を得た。 比較例2 天然パルプ、有機合成繊維 40重量% セルロース繊維 25重量% ポリアミド繊維 15重量% 摩擦調整剤・充填剤 30重量% カシューダスト 10重量% ケイソウ土 20重量% シリコーン樹脂 30重量% その平均組成式 (CH3 )0.17(C6 H5 )1.53SiO1.06(OH)
0.12(OCH3 )0.06 3官能性単位(RSiO3/2 ) 30mol% メチル基 10mol% 前記天然パルプ、有機合成繊維、摩擦調整剤及び充填剤
を上記の割合で含有するスラリから抄紙したものを乾燥
し、上記シリコーン樹脂を含浸し、乾燥後、170℃に
加熱した金型中で200kg/cm2 以上の圧力で30
分間保持することにより、金属板からなるディスクプレ
ートに接着して直径130mm、厚さ2.3mmの湿式
摩擦材を得た。 実験例 前記の実施例1〜2及び比較例1〜2により得た摩擦材
について摩擦試験を行った。それぞれについて摩擦回数
に伴う動摩擦係数の変化を測定した。その測定結果を図
1に示す。また、本発明の湿式摩擦材について、そのR
1 とR2 におけるメチル基の割合を変えたシリコーン樹
脂を用いて、摩擦試験を行い、その測定結果を図2に示
す。3官能性単位を統一にしてR1 とR2 におけるメチ
ル基の割合だけを変えたシリコーン樹脂を用いて摩擦試
験を行い、その結果を図3に示す。図1は、係合サイク
ル回数と動摩擦係数を表わすグラフであり、また図2
は、シリコーン樹脂の3官能性単位(RSiO3/2 )と
摩擦材の寿命、図3はシリコーン樹脂のメチル基の割合
と摩擦材の寿命の関係を表したグラフである。
表されシリコーン樹脂で、そのシリコーン樹脂を構成す
る3官能性単位(RSiO3/2 )モノマーの量が40〜
100mol/%であるものを用いることにより、耐熱
性が高く、耐久性が大きい湿式摩擦材を得ることができ
る。本発明の湿式摩擦材は、長期にわたって動摩擦係数
が低下することなく、摩擦材の寿命が長いという効果を
得ることができる。
脂として、その平均組成式における有機置換基R1 が、
メチル基の割合が高いものを使用することにより、摩擦
材の寿命が長くなるという効果が得られ、あるいはその
3官能性単位(RSiO3/2)モノマーの量がmol/
%の高いものを使用することにより、摩擦材の寿命が長
くなるという効果が得られ、またそれらの条件を両方兼
ね備えることにより、その効果を得ることができる。ま
た、本発明の湿式摩擦材は、初期なじみ性がよいため、
新品から所定の摩擦値が得られるので、サンドペーパー
処理などによるなじみ処理をする必要がない。
サイクル回数と動摩擦係数を表すグラフを示す。
O3/2 )モノマーのmol%及びメチル基の割合と寿命
との関係を表すグラフを示す。
SiO3/2 )モノマーのmol%を統一にした時のメチ
ル基の割合と寿命の関係を表わすグラフを示す。
Claims (3)
- 【請求項1】 繊維基材、充填剤、摩擦調整剤及び熱硬
化性合成樹脂を含む湿式摩擦材において、熱硬化性合成
樹脂が下記の平均組成式で表されるシリコーン樹脂から
なり、そのシリコーン樹脂を構成するモノマー中の3官
能性単位(RSiO3/2 )モノマー(但し、式中Rは置
換又は非置換の一価炭化水素基である。)の量が40〜
100mol%であることを特徴とする湿式摩擦材。 (R1 )a (OR2 )b SiO(4-a-b)/2 (但し、式中R1 は置換又は非置換の一価炭化水素基を
表し、R2 は水素原子又は炭素数1〜10の有機基を表
し、a,bは0.2≦a≦1.8、0<b≦1.0の範
囲を満たす正数である。) - 【請求項2】 前記シリコーン樹脂が前記一価炭化水素
基R1 の20〜100mol%がメチル基によって占め
られているものであることを特徴とする請求項1記載の
湿式摩擦材。 - 【請求項3】 前記シリコーン樹脂を15〜55重量%
含有することを特徴とする請求項1記載の湿式摩擦材。
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