JP4963530B2 - 摩擦材料及びクラッチ用摩擦ライニングの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、摩擦材料、特に、クラッチ摩擦ディスク用のクラウン状の摩擦ライニングの製造方法に関し、またその摩擦ライニングにも関する。さらに詳述すれば、この摩擦ライニングはクラッチ摩擦ディスク用であり、ドライ摩擦タイプである。
【０００２】
このような摩擦ライニングは、特に、遠心力に対する強度を提供するガラス繊維のような無機繊維を基材とする充填剤、良好な摩擦係数を得るためのゴム、及び全体を結合力あるものとするための結合剤、特にフェノール樹脂から調製される。
【０００３】
ライニングの製造の間、特にゴムを溶解させるために塩素化溶媒を使用することが通常行われている。
【０００４】
このような塩素化溶媒の使用によって生じる問題は、その毒性にあり、その結果、オペレータとの接触及び大気中への漏出を防止するために、コンファインメント及びレキュペレーションを準備することが必要となる。
【０００５】
この問題を解決するために、塩素化溶媒の代わりに水を使用することが知られている。この場合には、乾燥ゴムよりもむしろラテックスを使用することが必要である。特に、水中にフェノール樹脂、添加剤（特に粉末状）、及びラテックスを含む混合物からなる水性接着剤（水性セメント）が調製される。ついで、この接着剤を、ブランクを形成するように機能する無機及び他の繊維でなる充填剤への含浸に使用し、続いて、圧力下で硬化させて摩擦ライニングを形成する。発明者らは、水性接着剤が経時的に迅速に増大する粘度を有するとの知見を得た。この結果、第１に、接着剤を使用できる時間が短かいこと、第２に、製造される摩擦ライニングの摩擦特性及び耐摩耗特性に変動があることが判明した。粉末状フェノール樹脂をラテックス含有混合物へ添加することは、ラテックス中の構成成分である水が吸収される原因となり、粘度の急激な上昇を招き、接着剤を充填剤の含浸には不適切なものにする。
【０００６】
英国特許第2,054,626号では、水性含浸接着剤は界面活性剤タイプの少なくとも１つの化合物を含有している。
【０００７】
それにもかかわらず、接着剤の粒子が集塊化するため問題がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この問題を解決するため、本発明は、ラテックス、フェノール樹脂、ホルモールメラミン、及び各種の有機粉末及び無機物の混合物を含有するクラッチのクラウン状ライニング用の水性混合物を安定化させるためにアニオン界面活性剤化合物を使用することを提案する。
【０００９】
さらに正確には、本発明は、特にガラス繊維のような無機繊維を基材とする充填剤に水性含浸接着剤を含浸させる操作からなる、摩擦材料、特にドライ作動用クラッチ摩擦ディスクのための摩擦ライニングの製法を提供する。
【００１０】
本発明によれば、水性接着剤はアニオン界面活性剤タイプの少なくとも１つの化合物を含有する。
【００１１】
本発明により、アニオン界面活性剤化合物は負の電荷を有しており、これにより、負に帯電した各種の粉末粒子が凝集することを防止する。
【００１２】
本発明の更なる特徴（それぞれ別々にあるいは技術的に可能な組み合わせとして考慮される）によれば、
・水性接着剤はイオンタイプの界面活性剤化合物及び非アニオンタイプの界面活性剤化合物を含有する。
・アニオン界面活性剤タイプの化合物は、リン酸塩、ポリリン酸塩、ピロリン酸塩、硫酸塩、スルホン酸塩、及びカルボン酸塩よりなる群から選択される。
・アニオン界面活性剤タイプの化合物のカチオンは、Ｎａ⁺、Ｋ⁺、ＮＨ₄ ⁺、Ｃａ⁺⁺及びアミンの中から選択される。
・非イオン界面活性剤タイプの化合物はヒドロキシル及びエーテルよりなる群から選択される。
・非イオン界面活性剤タイプの化合物がポリグリコールエーテルである。
・アニオン界面活性剤タイプの化合物がポリリン酸カリウム塩の混合物である。
・アニオン界面活性剤タイプの化合物がポリリン酸ナトリウム塩の混合物である。
・アニオン界面活性剤タイプの化合物がピロリン酸カリウム塩の混合物である。
・アニオン界面活性剤タイプの化合物がピロリン酸ナトリウム塩の混合物である。
・含浸接着剤の調製が、添加剤、フェノール樹脂、界面活性剤タイプの化合物及び水を含む一次混合物の形成、及びこの一次混合物へのスチレン−ブタジエンゴムラテックス（通常、SBRラテックスと呼ばれる）の添加を包含するものである。
・ラテックスがSBRタイプのものである。
・SBR乾燥ラテックスに対するアニオン界面活性剤タイプの化合物の重量百分率が６％未満である。
・乾燥混合物に対するアニオン界面活性剤タイプの化合物の重量百分率が５％未満である。
・仕上がりライナーに対するアニオン界面活性剤タイプの化合物の重量百分率が３％未満である。
・SBRラテックスに対する非イオン界面活性剤タイプの化合物の重量百分率が３％未満である。
・乾燥混合物に対する非イオン界面活性剤タイプの化合物の重量百分率が２％未満である。
・仕上がりライナーに対する非イオン界面活性剤タイプの化合物の重量百分率が１.２％未満である。
・充填剤が少なくともつ１つのテクスチャード単体ガラススレッドからなるものである。
・テクスチャードガラススレッドのテクスチャーが600〜5000テックスである。
・充填剤が金属スレッドを含むものである。
・ドライ作動用クラッチ摩擦ディスクのための摩擦ライニングが、基本的にガラス繊維のような無機繊維でなる充填剤、ポリアクリロニトリル又は誘導体の繊維のような有機繊維、添加剤及びアニオン界面活性剤タイプの少なくとも１つの化合物を含有する水性接着剤を含有するものである。
【００１３】
本発明により、ライニング用の骨格及びブランクを構成する充填剤の含浸において接着剤を使用できる時間がかなり増大する（１０倍程度）ことが判明した。
【００１４】
加えて、使用時間全体にわたって接着剤の物理・化学特性が安定しており、最終生成物、すなわち、ライニングが改善された一定の品質を持つとの有益な結果を有することが認められた。
【００１５】
同様に、ブロッカーとして作用する界面活性剤化合物は、接着剤の他の添加剤を懸濁化させると共に、SBRラテックスを懸濁化させることによって系を保護する。
【００１６】
【実施例】
本発明の更なる特徴及び利点は、添付図面を参照して述べる本発明の実際の適用に対する具体例において明らかになるであろう。
【００１７】
自動車用ドライ摩擦クラッチディスクのためのクラウン状のライニングを下記のように調製した。
【００１８】
最初に、各種の化合物を混合することによって水性接着剤を調製した。好ましくは、混合物を２段階で調製する。
【００１９】
まず、添加剤、特に粉末状のフェノール樹脂及びメラミン−ホルモール樹脂を水と混合することによって一次混合物を調製した。
【００２０】
この一次混合物に、例えば、リン酸塩、硫酸塩、スルホン酸塩又はカルボン酸塩のようなアニオン界面活性剤化合物を導入した。使用できるカチオンは、Ｎａ+、Ｋ⁺、ＮＨ₄ ⁺、Ｃａ⁺⁺ 又はアミンである。
【００２１】
図３を参照して、使用する粉末１の大部分は負に帯電しているため、負の電荷５をもつアニオン界面活性剤化合物２は、各種の粉末粒子の凝集を阻止するバリヤー３を生成する。
【００２２】
同様に、この界面活性剤化合物は、粉末、特に大きい比表面積をもつもの（例えば、ランプブラック、微細に粉砕した樹脂等）に吸着されることによって作用する。このようにして、新しい粉末／水界面４を形成し、これによって、大きい比表面積をもつ化合物、及び特にラテックスによる水の吸着を阻止し、ラテックスの脱安定化の危険を減少させる。
【００２３】
好ましくは、界面活性剤化合物は混合物のｐＨを維持することによってブロッカーとしても作用する。ｐＨの変化に鋭敏なラテックスはその安定性が強化される。
【００２４】
アニオン界面活性剤成分は、水性混合物の最大３重量％の量で導入される。この百分率は、粉末の量、その電荷、及びその比表面積に左右され、及びラテックスの量及びラテックスのｐＨにも左右される。
【００２５】
このようにして得られた摩擦ライニングは、乾燥SBRラテックスに対するアニオン界面活性剤化合物の重量百分率６％未満、乾燥混合物、すなわち、充填剤を含まないドライ接着剤に対するアニオン界面活性剤化合物の重量百分率５％、又は仕上がりライナー（繊維及びドライ接着剤を含む）に対するアニオン界面活性剤化合物の重量百分率３％未満を有する。
【００２６】
好ましくは、非イオン界面活性剤化合物、例えば、ヒドロキシル（R-OH）及びエーテル（R-O-R）基を有するアニオン界面活性剤化合物も一次混合物に導入できる。
【００２７】
これらの非イオン界面活性剤化合物は、とりわけ、接着剤の混合時間を短くするように作用し、均質な分散液が得られる。これらはアニオン界面活性剤化合物に対して完全に適合性であり、強力な相乗効果を有する。
【００２８】
これらの非イオン界面活性剤化合物は、好ましくは、水性混合物の最大１重量％の量で導入される。
【００２９】
このようにして得られた摩擦ライニングは、乾燥SBRラテックスに対する非イオン界面活性剤化合物の重量百分率３％未満、又は乾燥混合物、すなわち、充填剤を含まない乾燥接着剤(ドライセメント）に対する非イオン界面活性剤化合物の重量百分率２％未満、又は繊維及び乾燥セメントからなる仕上がりライナーに対する非イオン界面活性剤化合物の重量百分率１.２％未満を有する。
【００３０】
本発明による好適な１実施態様では、混合物（好ましくは、ナトリウム又はカリウムポリリン酸塩の混合物の形、又はナトリウム又はカリウムポリリン酸塩の混合物の形）及び水にリン酸塩を導入する。混合時間は、混合物が均質でありかつフェノール樹脂が充分に溶解するように決定される。
【００３１】
最終混合物を形成するためにSBRラテックスを一次混合物に導入して、均質な混合物を得る。
【００３２】
基本的に、ガラス繊維のような無機繊維、ポリアクリロニトリル又はその誘導体のような有機繊維、及び金属繊維でなる充填剤（その量はライニングの重量の７５％以下である）を接着剤中に浸漬して、含浸させる。
【００３３】
ついで、含浸充填剤を乾燥させる。
【００３４】
含浸充填剤を外径と内径との間のローブに分布させることによって摩擦ライニングブランクが得られる。
【００３５】
ついで、ブランクを圧力下で硬化させる。
【００３６】
好ましくは、生成物を安定化させるためにポスト硬化を行なう。
【００３７】
偏倚修正、ドリリング、及び続く抗ダスト処理のような各種の機械加工操作を行なう。
【００３８】
このようにして得られたライニングを、クラッチ摩擦ディスクの軸弾性支持メンバーのいずれかのサイドに搭載させるように適用する。
【００３９】
さらに正確には、上述のようにして、下記の表（初は、重量部、及びついでSBR乾燥ラテックス、水性混合物及び乾燥混合物に対する各重量百分率、及び最後にクラッチライナーにおける重量百分率）に示した割合の構成成分から５つの接着剤バッチを調製する。
【００４０】
混合物の粘度における変化の測定を、温度２０℃及び４５℃においてＢ型（ブルックフィールド）粘度計を使用して実施する。
【００４１】
これら５つの混合物について粘度の経時変化の測定を実施した。コントロールはいかなる性状の界面活性剤化合物をも含有しない。一方、４つの混合物は界面活性剤化合物（ここでは、ナトリウムポリリン酸塩の混合物）を含有する。５番目の混合物（式４で表される）は、他の混合物と比べて、さらにポリグリコールエーテルを基材とする非イオン界面活性剤化合物を含有する。
【００４２】
含浸接着剤の成分の重量部（乾燥ラテックスに関して基本100）
成分 コントロール 式１ 式２ 式３ 式４
SBRラテックス 100 100 100 100 100
粉末 400 400 400 400 400
ナトリウム
ポリリン酸塩 ０ １ ５ ２５ １
ポリグリコール
エーテル ０ ０ ０ ０ １
混合物中の水の合計 210 210 210 210 210
【００４３】
乾燥SBRラテックスに対する界面活性剤の重量百分率（％）
成分 コントロール 式１ 式２ 式３ 式４
ナトリウム
ポリリン酸塩 ０ １ ５ ２５ １
ポリグリコール エーテル ０ ０ ０ ０ １
【００４４】
水溶液に対する界面活性剤の重量百分率（％）
成分 コントロール 式１ 式２ 式３ 式４
ナトリウム
ポリリン酸塩 ０ 0.14 ０.７ ３.５ 0.14
ポリグリコール
エーテル ０ ０ ０ ０ 0.14
【００４５】
乾燥混合物に対する界面活性剤の重量百分率（％）
成分 コントロール 式１ 式２ 式３ 式４
ナトリウム
ポリリン酸塩 ０ ０．２ １ ５ ０.２
ポリグリコール
エーテル ０ ０ ０ ０ ０.２
クラッチライナーにおける界面活性剤の重量百分率（％
成分 コントロール 式１ 式２ 式３ 式４
ナトリウム
ポリリン酸塩 ０ 0.12 ０.６ ３ 0.12
ポリグリコール
エーテル ０ ０ ０ ０ 0.12
【００４６】
均質な分散液を得るために要する粉末混合時間
１５分 １２分 １２分 １０分 ８分
【００４７】
表示されているように、式４（他の式のものと比べてさらに非イオン界面活性剤化合物を含有する）は、均質な分散液を得るために、他のもの（非イオン界面活性剤化合物を含有しない）よりも短い混合時間を要する。
【００４８】
これらの測定の結果を図１及び図２のグラフに示す。
【００４９】
実際に、８０ポアズ未満、及び任意に４０ポアズ未満の粘度を有する接着剤によって上述のタイプの充填剤の正確な含浸が行われるとすると、図１のグラフにおいて、２０℃に維持した混合物に関して、コントロール混合物の使用時間（技術の現況に従って、すなわち、フェノール樹脂を使用し、界面活性剤化合物を添加しないで調製した時点からカウントして）について、５０分未満（最高限度を８０ポアズとして）の非常に短い使用時間であることが理解される。図１は、４０ポアズの任意の粘度に関して、２０℃に維持したコントロール混合物については、使用時間が４０分以下であることを表している。対照的に、同じ条件下において、式１、２、３、４によって表される混合物は、混合物の調製終了時点から少なくとも４時間は実質的に変化しない粘度を有する。
【００５０】
図２を参照して、４５℃に維持したコントロール混合物（技術の現況に従って、すなわち、フェノール樹脂を使用し、界面活性剤化合物を添加しないで調製した）については、コントロール混合物の使用時間（調製時点からカウント）は非常に短く、１５分未満であった（最高限度８０ポアズとして）。最高粘度を４０ポアズとすると、４５℃に維持したコントロール混合物について、図２は、使用時間が５分であることを表している。対照的に、同じ条件下において、式１、２、３、４によって表される混合物は、９０〜110分の間に許容された８０ポアズの粘度限度に達した。
【００５１】
補足テスト（ここには開示していない）は、接着剤構成成分の混合物が充填剤の良好な含浸にとって理想的な懸濁特性を獲得できるようにする（含浸がより規則的及び完全になり、より信頼性のある実行につながる）SBR乾燥ラテックスに対する界面活性剤化合物の重量百分率（％）（０.１〜３％）に相当する好適範囲を限定することを可能にする。
【００５２】
本発明の利点は、第１に充填剤の含浸がより充分なものとなること、及び第２に含浸後の充填剤の乾燥がより速くなることである。
【００５３】
本発明は、少なくとも１つの単体テクスチャードガラススレッド（好ましくは600〜5000テックスのテクスチャードスレッド１〜３）からなる複合充填剤を含浸できるとの利点を有する。本発明による接着剤によって、このタイプのスレッドについてより良好な含浸が達成でき、この結果、このような含浸充填剤から調製されたクラッチライニングの遠心力の影響に対する強度はより大きくなる。
【００５４】
本発明が遠心強度に対して顕著な改善を与えること、及び特に重要な特徴が、テクスチャード繊維及び界面活性剤化合物含有水性接着剤を合わせる点にあることが理解される。
【００５５】
これとSBRラテックスを使用することによって、上述の利点のすべてが一緒に得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ２０℃に維持したSBRラテックス基材混合物の粘度の変化を表すグラフである。
【図２】 ４５℃に維持したSBRラテックス基材混合物の粘度の変化を表すグラフである。
【図３】 負に帯電した粉末に対する界面活性剤化合物の適用を示す図である。
【符号の説明】
１ 粉末
２ アニオン界面活性剤化合物
３ バリヤー
４ 粉末／水界面
５ 負の電荷

Claims (17)

1. 摩擦材を製造する方法であって、
   無機繊維を基材とする充填剤に水性接着剤を含浸させる操作を有し、
   前記水性接着剤が、界面活性剤タイプの少なくとも１つの化合物を、充填剤と共に含有し、
   該界面活性剤タイプの化合物がアニオン型であり、
   前記アニオン型の界面活性剤タイプの化合物が、リン酸塩と、ポリリン酸塩と、ピロリン酸塩と、硫酸塩と、スルホン酸塩と、カルボン酸塩とから成る群より選択され、
   前記アニオン型の界面活性剤タイプの化合物のカチオンが、Ｎａ⁺と、Ｋ⁺と、ＮＨ₄ ⁺と、Ｃａ⁺⁺と、アミンとから成る群より選択され、
   該水性接着剤は、充填剤と、フェノール樹脂と、界面活性剤タイプの化合物と、水とを含む一次混合物を形成し、次いで、SBRラテックスを該一次混合物に添加すること
   により、調製されることを特徴とする摩擦材料の製造方法。
2. 前記水性接着剤が非イオン界面活性剤化合物及びアニオン界面活性剤化合物を含有するものである請求項１に記載の製造方法。
3. 前記非イオン界面活性剤タイプの化合物がヒドロキシル及びエーテルよりなる群から選択された請求項１又は２に記載の製造方法。
4. 前記非イオン界面活性剤タイプの化合物がポリグリコールエーテルである請求項１，２又は３のいずれかに記載の製造方法。
5. 前記アニオン界面活性剤タイプの化合物が、ポリリン酸カリウム塩の混合物、ポリリン酸ナトリウム塩の混合物、ピロリン酸カリウム塩の混合物、又はピロリン酸ナトリウム塩の混合物である請求項１又は２のいずれかに記載の製造方法。
6. ラテックスがSBRタイプのものである請求項５に記載の製造方法。
7. SBR乾燥ラテックスに対する前記アニオン界面活性剤タイプの化合物の重量百分率が６％未満である請求項１，２，４又は６のいずれかに記載の製造方法。
8. 乾燥混合物に対する前記アニオン界面活性剤タイプの化合物の重量百分率が５％未満である請求項１，２，４又は６のいずれかに記載の製造方法。
9. 前記ライナーの完成品に対する前記アニオン界面活性剤タイプの化合物の重量百分率が３％未満である請求項１，２，４又は６のいずれかに記載の製造方法。
10. SBRラテックスに対する前記非イオン界面活性剤タイプの化合物の重量百分率が３％未満である請求項１，２，３，４又は６のいずれかに記載の製造方法。
11. 乾燥混合物に対する前記非イオン界面活性剤タイプの化合物の重量百分率が２％未満である請求項１，２，３，４又は６のいずれかに記載の製造方法。
12. 前記ライナーの完成品に対する前記非イオン界面活性剤タイプの化合物の重量百分率が１.２％未満である請求項１，２，３，４又は６のいずれかに記載の製造方法。
13. 前記充填剤が少なくともつ１本の単体のガラスヤーンからなるものである請求項１〜１２のいずれかに記載の製造方法。
14. 前記ガラスヤーンのテクスチャーが600〜5000テックスである請求項１３に記載の製造方法。
15. 前記充填剤がメタルヤーンを含むものである請求項１〜１４のいずれかに記載の製造方法。
16. 乾式クラッチ摩擦ディスクのための摩擦ライニングであって、
    該ライニングが、基本的にガラス繊維のような無機繊維でなる充填剤、ポリアクリロニトリル又は誘導体の繊維のような有機繊維、添加剤、及びアニオン界面活性剤タイプの少なくとも１つの化合物を含有する水性接着剤を含有し、
    該水性接着剤は、充填剤と、フェノール樹脂と、界面活性剤タイプの化合物と、水とを含む一次混合物を形成し、次いで、SBRラテックスを該一次混合物に添加することにより、調製されることを特徴とする摩擦ライニング。
17. 請求項１〜１５のいずれかに記載の方法によって製造された請求項１６に記載の摩擦ライニング。

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