JP4159438B2 - 湿式摩擦材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、湿式クラッチ、ブレーキ摩擦材、ロックアップ摩擦材等、油中に浸した状態で対向面に高圧力をかけることによってトルクを得る湿式摩擦材において、摩擦表面に摩擦添加材の層を設けることによって、優れた摩擦特性を得ることができる湿式摩擦材の製造方法に関するものである。

潤滑油中で使用される多板形クラッチ等の湿式摩擦係合装置において、湿式摩擦プレートの湿式摩擦材としては、燒結合金系、カーボン系、あるいはコルク系等の湿式摩擦材も知られているが、「ペーパー摩擦材」とも呼ばれるペーパー系湿式摩擦材が一般的に用いられている。この湿式摩擦材は、パルプやアラミド繊維等の基材繊維と摩擦添加材や体質顔料等の充填材とを抄造して得た抄紙体に、熱硬化性樹脂からなる樹脂結合剤を含浸し、加熱硬化して形成したものである。

かかる湿式摩擦材において、高い摩擦係数μｓを得るとともにμ−Ｖ正勾配性を向上させるために、ケイソウ土等の摩擦係数μｓを高くする効果のある摩擦添加材が配合されているが、かかる摩擦添加材は湿式摩擦材中にほぼ均一に分散しているため、摩擦添加材を相当量配合しても湿式摩擦材の摩擦表面には少量の摩擦添加材しか分散していない状態となり、摩擦特性の向上を実現できなかった。

そこで、本出願人等の出願にかかる特許文献１に開示されているように、湿式摩擦材の抄紙の段階で遅降性を示す薬剤を添加することによって、摩擦添加材の沈降速度を制御して抄紙された紙の表面に摩擦添加材の多く配合された面を形成する。この面が摩擦表面となるように湿式摩擦材を製造することによって、摩擦添加材の接触面積が大きくなって摩擦添加材の特性が発揮される湿式摩擦材となる。
特開２００３−１７２３８６号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された技術においては、湿式摩擦材の摩擦表面にケイソウ土を始めとする摩擦添加材が多く配合されているのであって、摩擦表面全てが摩擦添加材で覆われているわけではない。また、遅降性を示す薬剤が効果を示すのは抄紙体の密度が低く空隙が多い場合だけであって、抄紙体の密度が高くぎっしり詰まった状態の場合には摩擦添加材の沈降速度を制御することができず、摩擦表面に摩擦添加材が多く配合された湿式摩擦材とすることができなかった。

そこで、本発明は、湿式摩擦材の摩擦表面全面に摩擦係数μｓを高くする摩擦添加材の層を設けることによって、確実に高い摩擦係数μｓが得られるとともにμ−Ｖ正勾配性を向上させることができる湿式摩擦材の製造方法を提供することを課題とするものである。

請求項１の発明にかかる湿式摩擦材の製造方法は、湿式摩擦材の樹脂を含浸する前の抄紙体状態において、摩擦特性に有効な約１μｍ〜約３０μｍの径を有し、水１００重量％に対して前記ケイソウ土を約１重量％〜約５重量％加えて作製したケイソウ土の溶液または懸濁液を第１のロールに垂らして第２のロールに転写し、この第２のロールに抄紙体を押し付けて片面にコーティングすることによって、摩擦表面にケイソウ土の層を形成するものである。

請求項１の発明にかかる湿式摩擦材の製造方法においては、湿式摩擦材の樹脂を含浸する前の抄紙体状態において、摩擦特性に有効な約１μｍ〜約３０μｍの径を有するケイソウ土の溶液または懸濁液を第１のロールに垂らして第２のロールに転写し、この第２のロールに抄紙体を押し付けてコーティングすることによって、摩擦表面にケイソウ土の層を形成している。表面に直接ケイソウ土の溶液または懸濁液をスプレーするとムラが生じるが、このように一旦第１のロールに垂らして第２のロールに転写してからコーティングすることによって、ムラがなく厚さが均一なケイソウ土の層を形成することができる。

このようにして、湿式摩擦材の摩擦表面全面に均一な厚さのケイソウ土の層を設けることによって、確実に高い摩擦係数μｓが得られるとともにμ−Ｖ正勾配性を向上させることができる湿式摩擦材の製造方法となる。特に、ケイソウ土は大部分が二酸化ケイ素からなる微小な空隙の多い構造からなる材料で、硬くてしかも相手材を攻撃し難く、さらに油を取り込み易いという点において優れている。これによって、湿式摩擦材本来の特性が充分発揮されて、高い摩擦係数μｓが得られ、μ−Ｖ正勾配性も向上する。
また、前記ケイソウ土の溶液または懸濁液は水１００重量％に対して前記ケイソウ土を約１重量％〜約５重量％加えて作製したものであるから、抄紙体の表面に均一な厚さのケイソウ土の層を形成するためには、約１重量％〜約５重量％のケイソウ土濃度で充分であり、これ以上ケイソウ土の量を多くしても、表面に密着せずに剥がれ落ちてしまう。
このようにして、必要最小限のケイソウ土で湿式摩擦材の表面に均一な厚さのケイソウ土の層を形成する湿式摩擦材の製造方法となる。

以下、本発明の実施の形態について、図１及び図２を参照して説明する。

図１は本発明の実施の形態にかかる湿式摩擦材の製造方法の一部を示す模式図である。図２は本発明の実施の形態にかかる湿式摩擦材の摩擦試験の結果を従来の湿式摩擦材と比較して示す図である。

本実施の形態にかかる湿式摩擦材は、ＡＴ（自動変速機）のロックアップ摩擦材として使用されるもので、実際の大きさで製造し、実機で摩擦試験を行った。ロックアップ摩擦材の製造方法としては、パルプやアラミド繊維等の基材繊維と摩擦添加材や体質顔料等の充填材とを抄造して得た抄紙体に、熱硬化性樹脂であるフェノール樹脂を約４０重量％含浸し、加熱硬化して形成している。湿式摩擦材としてのロックアップ摩擦材の厚さは１ｍｍである。

但し、本実施の形態にかかる湿式摩擦材としてのロックアップ摩擦材が通常の湿式摩擦材と異なるのは、抄紙体の段階で片面に摩擦添加材としてのケイソウ土の層を形成する点である。図１にケイソウ土コーティング装置の概略を示す。このケイソウ土コーティング装置１は、約１μｍ〜約５μｍの径のケイソウ土を水に１重量％〜５重量％懸濁させたケイソウ土懸濁液を第１のローラ３の上に垂らすケイソウ土懸濁液容器２と、第１のローラ３と接触して互いに逆方向に回転する第２のローラ４と、第２のローラ４との間で抄紙体６を挟んで送り出す第３のローラ５とを備えている。これによって、第１のローラ３から第２のローラ４へ均一な厚さで転写されたケイソウ土懸濁液が、抄紙体６の片面に転写されて均一な厚さのケイソウ土の層７が形成される。その後、フェノール樹脂が含浸され、加熱硬化される。

こうして製造した厚さ１ｍｍのロックアップ摩擦材を、実機に取付けた。そして、面圧０．５ＭＰａ、油温４０℃で、回転数Ｖ＝１ｒｐｍ，５０ｒｐｍ，１５０ｒｐｍの３点について、摩擦試験を実施した。比較のため、従来の湿式摩擦材と、従来の湿式摩擦材から専用の治具を用いて表層の樹脂を除去した湿式摩擦材についても、同一の大きさのロックアップ摩擦材を製造し、同一条件で試験した。従来の湿式摩擦材は、パルプやアラミド繊維等の基材繊維と摩擦添加材や体質顔料等の充填材とを抄造して得た抄紙体に、熱硬化性樹脂であるフェノール樹脂を約４０重量％含浸し、加熱硬化して形成したものである。

結果を図２に示す（○：従来の湿式摩擦材、□：表層の樹脂を除去した湿式摩擦材、△：本実施の形態の湿式摩擦材）。図２に示されるように、従来の湿式摩擦材（○）は摩擦係数μｓ≒０．１００と低く、また５０ｒｐｍ，１５０ｒｐｍにおいてはジャダー（振動）が生じており、μ−Ｖ正勾配性も殆ど示されていない。表層の樹脂を除去した湿式摩擦材（□）は、従来の湿式摩擦材よりは摩擦係数μｓが若干増加し、μ−Ｖ正勾配性も多少改善されてはいるが、まだ充分とは言えない。

これらの例に比較して、本実施の形態の湿式摩擦材（△）においては、摩擦係数μｓも高くなり、またμ−Ｖ正勾配性も向上している。これは、湿式摩擦材の摩擦表面の全面に約１μｍ〜約５μｍの径のケイソウ土の層を約２０μｍの厚さに形成したことによって、ケイソウ土が相手材と直接接触して摩擦添加材としてのケイソウ土の特性が充分に発揮されたためと考えられる。

このようにして、本実施の形態の湿式摩擦材は、湿式摩擦材の摩擦表面の全面にケイソウ土の層を形成したことによって、確実に高い摩擦係数μｓが得られるとともにμ−Ｖ正勾配性を向上させることができる。

本実施の形態においては、湿式摩擦材として実機用のロックアップ摩擦材を製造して試験した例について説明したが、本発明の湿式摩擦材とその製造方法は、他にも湿式クラッチ、ブレーキ摩擦材、ブレーキバンド摩擦材等、種々の湿式摩擦材について適用することができる。

また、本実施の形態においては、摩擦添加材として約１μｍ〜約５μｍの径のケイソウ土を用いているが、ケイソウ土の径は約１μｍ〜約３０μｍの範囲内であれば良く、摩擦添加材としても、ケイソウ土以外にもカーボン、グラファイト、ＦＤ、二硫化モリブデン、アルミニウム粉等の材料を用いることができる。

さらに、本実施の形態においては、抄紙体の表面に摩擦添加材の層を形成する方法として第１のロールに摩擦添加材の懸濁液を垂らして第２のロールでコーティングする方法を用いているが、その他の方法を用いても良い。また、熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂を用いているが、他の熱硬化性樹脂を用いることもできる。

また、本実施の形態においては、摩擦添加材としてのケイソウ土の層として約２０μｍの厚さの層を形成しているが、摩擦添加材の層の厚さは約１μｍ〜約３０μｍの範囲内であれば良い。

本発明を実施するに際しては、湿式摩擦材のその他の部分の構成、形状、数量、材質、大きさ、接続関係等についても、また湿式摩擦材の製造方法のその他の工程についても、本実施の形態に限定されるものではない。

図１は本発明の実施の形態にかかる湿式摩擦材の製造方法の一部を示す模式図である。 図２は本発明の実施の形態にかかる湿式摩擦材の摩擦試験の結果を従来の湿式摩擦材と比較して示す図である。

符号の説明

３ 第１のロール
４ 第２のロール
６ 抄紙体
７ 摩擦添加材（ケイソウ土）の層

Claims (1)

1. 湿式摩擦材の樹脂を含浸する前の抄紙体状態において、摩擦特性に有効な約１μｍ〜約３０μｍの径を有し、水１００重量％に対して前記ケイソウ土を約１重量％〜約５重量％加えて作製したケイソウ土の溶液または懸濁液を第１のロールに垂らして第２のロールに転写し、この第２のロールに抄紙体を押し付けて片面にコーティングすることによって、摩擦表面にケイソウ土の層を形成することを特徴とする湿式摩擦材の製造方法。

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