JPH10204415A - 高性能二層摩擦材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高性能二層摩擦材料を提供すること。 【解決手段】 本発明は、耐高温性かつ高強度特性を有
する第２層に結合した、弾性かつ吸油性特性を有する第
１層を含む二層繊維質基材に関する。この二層繊維質基
材は、適当な樹脂を含浸させると、良好な摩擦及び摩耗
特性を示し、高エネルギー末端用途に特に有用である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は高性能二層繊維質基
材(fibrous base material)に関する。繊維質基材は、湿
式製紙プロセス中に接合する第１層と第２層とを有す
る。二層繊維質基材は摩擦材料用途に有用である。

【０００２】本発明の二層摩擦材料は増強された動摩擦
と耐摩耗性の特性を有する。本発明の二層摩擦材料は高
い耐久性を有し、慣用的な単層摩擦材料よりも製造に費
用がかからない。

【０００３】

【従来の技術】新規な、進歩した伝動系と制動系が自動
車産業によって開発中である。これらの新規な系はしば
しば、高いエネルギー必要量を伴う。それ故、これらの
進歩した系の増加するエネルギー必要量を満たすための
摩擦材料テクノロジーも開発されなければならない。

【０００４】特に、新規な高エネルギー型摩擦材料が必
要である。この新規な高エネルギー型摩擦材料は、表面
速度が約６５ｍ／秒までになる高速度に耐えることがで
きなければならない。また、摩擦材料は約１５００ｐｓ
ｉまでの高いフェーシングライニング圧力(facing lini
ng pressure)に耐えることができなければならない。摩
擦材料が限定された潤滑条件下で有用であることも重要
である。

【０００５】摩擦材料は、進歩した伝動系と制動系とに
おいて有用であるためには、耐久性であり、高度な耐熱
性を有さなければならない。摩擦材料は高温において安
定に留まるのみでなく、運転状態中に発生される高熱を
迅速に消散させることもできなければならない。

【０００６】新規な伝動系と制動系の係合及び分離(eng
agement and disengagement)中に生ずる高速度は、係合
全体を通して比較的定常な摩擦を維持することができな
ければならないことを意味する。１つのギヤーから他の
ギヤーへの力シフト中の制動又は伝動系の材料の“震動
(shuddering)”を最小にするために、広範囲な速度及び
温度にわたって摩擦係合が比較的定常であることが重要
である。

【０００７】以前には、温度安定性のためにアスベスト
繊維が摩擦材料中に含まれた。例えば、Ａｒｉｅｄｔｅ
ｒ等の米国特許第３，２７０，８４６号はフェノール樹
脂及びフェノール改質樹脂と、アスベストとの併用を述
べている。しかし、現在では、健康と環境の問題のため
に、アスベストはもはや用いられていない。さらに最近
の摩擦材料は、含浸用の紙又は繊維材料をフェノール樹
脂又はフェノール改質樹脂によって改質することによっ
て摩擦材料中のアスベストの欠如を克服しようと試みて
いる。しかし、これらの摩擦材料は高い発生熱を消散さ
せず、必要な耐熱性を有さず、現在開発中の高速度系中
に用いるために現在必要とされる高摩擦係数の性能を満
たしていない。

【０００８】摩擦材料が使用中に例えばブレーキ液又は
自動伝動液(automatic transmission fluid)のような液
体によって“湿潤される”又は含浸されるような“湿式
(wet)”用途に、摩擦材料はしばしば用いられる。“湿
式”摩擦材料はそれらの組成及び物理的特性において
“乾式”摩擦材料とは非常に異なる。

【０００９】摩擦材料が“湿式”用途に有用であるため
には、摩擦材料は非常に多様な許容される特性を有さな
ければならない。摩擦材料は弾力性又は弾性であり、し
かも圧縮残留歪み(compression set)、摩耗及び応力に
対して耐性であり；高度な耐熱性を有し；熱を迅速に消
散させることができ；長時間持続する、安定で、一貫し
た摩擦性能を有さなければならない。これらの特性のい
ずれかが満たされないならば、摩擦材料の最適性能は満
たされない。

【００１０】したがって、高エネルギー用途の摩擦材料
を形成するために適当な摩擦ライニング又は繊維質基材
を用いることも重要である。摩擦材料は含浸中に湿潤樹
脂によって飽和されるとき及び使用中にブレーキ液又は
伝動液によって飽和されるときの両方において良好な剪
断強度を有さなければならない。

【００１１】ある一定の用途においては、摩擦材料が使
用中に高い流体透過容量(fluid permeation capacity)
が存在するような、高い多孔度を有することも重要であ
る。

【００１２】したがって、摩擦材料が多孔質であること
のみが重要ではなく、摩擦材料は圧縮可能でなければな
らない。摩擦材料中に浸透した流体は制動又は伝動の操
作中に加えられる圧力下で摩擦材料から迅速に圧搾され
るか又は放出されることができなければならず、しかも
ライニング材は圧潰してはならない。摩擦材料が、制動
又は伝動の操作中に発生される熱を迅速に消散させるた
めにも、高い熱伝導性を有することも重要である。

【００１３】これらの要求される特性を満たす摩擦材料
はしばしば、アラミド型繊維を有する繊維質基材を包含
する。しかし、繊維質基材に用いられる、これらの繊維
及びその他の成分は高価であり、これらが摩擦材料のコ
ストを高める。

【００１４】知られているかぎり、高エネルギー用途に
おいて有用であるほど充分な強度を有する二層（two-pl
ies or layers)繊維質基材を包含する、伝動系に用いる
ための摩擦材料は開示されていない。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】したがって、先行技術
の摩擦材料に比べて信頼できるかつ改良された性質を有
する改良された摩擦材料を提供することが、本発明の目
的である。

【００１６】高い熱伝導性、多孔度及び強度を有する摩
擦材料を提供することが、本発明の他の目的である。

【００１７】より良好な摩擦材料の必要性を考慮した広
範囲な研究の結果として、改良された特性を有する摩擦
材料が今回開発された。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記必要性を満たすため
に、操作中に経験される条件と同様な条件下で、多くの
材料を摩擦特性と耐熱性特性とに関して評価した。商業
的に入手可能なブレーキライニングと伝動材料(transmi
ssion material)の両方を研究して、これらの両方が高
エネルギー用途に用いるために適切ではないことが判明
した。本発明はブレーキ及びクラッチ用途において特に
有用である。１態様では、本発明は二層材料を含む繊維
質基材を提供する。

【００１９】二層繊維質基材は第１層又は下層と、第１
層に隣接した第２層又は上層とを含む。第２層は耐高温
性かつ高強度繊維と、例えば充填材及び／又は摩擦調節
粒子(friction modifying particle)のような摩擦製紙
材料とを含む。ある一定の好ましい実施態様では、第１
層は第２層よりも大きく弾性かつ吸油性である。

【００２０】本発明の１態様では、第１層は高度に多孔
質、非線形弾性であり、低い圧縮残留歪みを有するが、
第２層は高温特性、高エネルギー特性及び低い圧縮残留
歪み配合物(formulation)を有する。

【００２１】本発明の他の態様は、摩擦材料を形成する
ために少なくとも１種の適当な樹脂を含浸させた二層繊
維質基材に関する。この二層摩擦材料はクラッチ摩擦プ
レート、バンド、シンクロナイザーリング及び関連伝動
摩擦製品用の摩擦材料として特に有用である。

【００２２】繊維質基材に種々な樹脂系を用いて含浸さ
せることができる。ある一定の実施態様では、繊維質基
材にフェノール樹脂又はフェノール改質樹脂を含浸させ
ることができる。ある一定の実施態様では、シリコーン
樹脂に適合する溶媒中のフェノール樹脂をブレンド又は
混合して、このシリコーン−フェノール樹脂ブレンドを
用いて本発明の繊維質基材を含浸させると、高エネルギ
ー摩擦材料が形成されることが現在判明している。この
ような高エネルギー摩擦材料は高度な摩擦安定性と高度
な耐熱性とを有する。

【００２３】本発明の摩擦材料は、摩擦材料の有効寿命
中の不均一なライニング摩耗とそれによるセパレーター
プレート“ホットスポット”の形成との発生を防止す
る。摩擦材料上に不均一な摩耗が殆ど存在しない場合に
は、クラッチ又はブレーキ要素の“定常状態”が維持さ
れ、それによってクラッチ及びブレーキのより一定な性
能が維持される可能性が大きい。さらに、本発明の摩擦
材料は、使用中の離層に耐えるような、良好な剪断強度
を示す。

【００２４】二層繊維質基材の層は湿式製紙プロセス中
に接合される。繊維及び／又は充填材及び／又は摩擦粒
子を含む、摩擦材料の第１層又は下層が形成される。繊
維及び／又は充填材及び／又は摩擦粒子を含む、摩擦材
料の第２層又は上層は第１層上に形成される。第２層は
使用中に最適の性能特性を与える摩擦材料配合物を有す
る。ある一定の実施態様では、第２層は結合二層繊維質
基材の総厚さの約２％から約５０％までを占めることが
できる。ある一定の実施態様では、第２層は第１層とは
異なる組成を有することができる、及び／又は同じ組成
であるが、異なる密度を有することができる。

【００２５】本発明によると、第２層は特定の末端用途
の性能必要条件を満たすように選択された成分を含有す
る。第１層成分は第１層の性能を与えるように選択され
る。結合した第２層と第１層の成分の適当な選択は摩擦
材料の特性に影響を与える。例えば耐久性、摩擦摩耗、
減摩性、透過性、弾性のような性能特性とその他の関連
性能特性は、本発明の二層材料を用いて強化される。

【００２６】本発明の二層摩擦材料は単層摩擦材料から
は得られない物理的特性を有する。さらに、本発明の二
層摩擦材料を二層材料の摩擦特性を強化するように選択
された樹脂によって飽和する。本発明の二層材料は、単
層摩擦材料に比べて、増強された耐久性と高い摩擦性能
を有する。

【００２７】本発明は、１態様では、二層繊維質基材を
提供する。繊維質基材は、１種類の組成及び／又は密度
を有する第１層と、異なる組成及び／又は密度を有す
る、第１層に隣接する第２層とを有する。各層の厚さと
組成は、末端用途が変化を必要とするときに、変化する
ことができる。二層繊維質基材は末端使用の摩擦用途の
ために最適結果を与える成分を含有する。第２層はクラ
ッチ又は摩擦ライニング用途において接触面積に隣接す
る。第２層における種々な成分の使用は費用効果的な摩
擦材料を生成し、さもなくば高コストのために除外され
たと考えられるような成分の最適使用を可能にする。さ
らに、第２層は高エネルギー用途に特に有用である構造
を与える。さらに、二層摩擦材料が増強された摩擦特性
と低下した摩耗とを有することが、意外にも発見され
る。さらに、二層摩擦材料は慣用的な摩擦材料よりも耐
久性である。

【００２８】本発明の種々な実施態様では、第１層又は
下層は例えば１種類の繊維と少なくとも１種類の充填材
とを含む組成を有する。第２層又は上層は、第１層とは
異なる組成を有する。第２層は例えば耐高温性及び高強
度繊維、充填材及び摩擦粒子を含む。第２層の成分は最
適の性能特性を与える。

【００２９】本発明の他の実施態様では、第１層と第２
層は同じ組成を含み、異なる基本重量及び／又は密度を
有することができる。特に好ましい実施態様では、第１
層は低密度を有し、第２層は高密度を有する。このよう
な実施態様では、第１層と第２層は両方は１種類以上の
繊維、充填材及び摩擦粒子を含むことができる。

【００３０】種々な種類の繊維質又は未加工パルプ材料
が本発明に有用である。特に有用な繊維質材料は綿繊
維、ガラス繊維、炭素繊維及び／又は、一般に芳香族ポ
リカーボンアミド(polycarbonamide)物質と呼ばれてい
る、例えばアラミドフロック及び／又はパルプ繊維のよ
うな、アラミドポリアミド繊維から成ることができる。
種々な紙配合物(paper formulation)が本発明に有用で
あること及び他の繊維質材料が繊維質基材配合物中に存
在しうることを理解すべきである。例えば、綿は約３５
０℃の比較的低い温度で燃える。それ故、摩擦材料は製
紙プロセス中に繊維質基材に用いられる成分に基づいて
予想されるある範囲の熱安定性を有する。比較的高い割
合の炭素を含む繊維質基材は、例えばアラミドパルプの
ようなより大きく熱安定性の成分を含有する繊維質基材
に比べて、低く熱安定性である。このような成分の範囲
と割合とは、摩擦材料の末端使用と、このような摩擦材
料が中程度のエネルギー要求条件又は高エネルギー要求
条件のいずれにさらされるかとに依存する。

【００３１】本発明の二層繊維質基材に種々な充填材が
有用であることを理解すべきである。特に、例えばケイ
ソウ土及び／又はシリカのようなシリカ充填材が特に有
用である。しかし、他の種類の充填材が本発明における
使用に適切であること及び充填材の選択が二層摩擦材料
の特定の末端用途要求条件に依存することが考えられ
る。

【００３２】好ましい実施態様では、第２層は例えばア
ラミドパルプ、炭素繊維及びガラス繊維のような繊維、
例えばケイソウ土及び／又はシリカのような充填材、並
びに例えば窒化ケイ素及び摩擦粒子のような加工助剤を
含む。窒化ケイ素粉末を繊維質基材配合物に混入する
と、得られる摩擦材料の動摩擦係数(dynamic coefficie
nt of friction)特性が改良されることが意外にも発見
されている。このことは、窒化ケイ素繊維はそれらがク
ラッチ又はブレーキ部品に与える摩耗のために摩擦材料
に加えることに不適切であるので、特に意外である。好
ましい実施態様では、窒化ケイ素粒子は約０．５〜約
１．５ミクロンの平均粒度を有する。ある一定の実施態
様では、約１ミクロンの平均粒度を有する窒化ケイ素粒
子が極めて良好に機能することが判明している。１種類
の窒化ケイ素粒子はＳｉ₃Ｎ₄として入手可能である。窒
化ケイ素粒子は約３％〜約１５％の低レベルで用いられ
る場合に、動摩擦係数を高める。種々な好ましい実施態
様では、窒化ケイ素組成物は約４％〜約６％を占めるこ
とができる。

【００３３】初期摩擦係数が低い場合には、摩擦材料の
多数回使用又はサイクル後まで、摩擦材料がその望まし
い一定の摩擦係数値に達しないことを理解すべきであ
る。本発明は高い初期摩擦係数を有する二層摩擦材料を
提供する。さらに、動摩擦係数が静摩擦係数に接近する
場合には、クラッチ操作において１つのギャーから他の
ギヤーからへの滑らかな転移が生ずる。本発明は摩擦材
料への窒化ケイ素粒子の添加によって意外に良好な静摩
擦係数対動摩擦係数比に達する。

【００３４】さらに、例えば摩擦粒子と加工助剤のよう
な他の成分が繊維質基材中に有用であることも考えられ
る。これらの摩擦粒子成分は、例えば、カシューナッツ
殻(cashew nut shell)液体粒子及び／又はゴム型若しく
はエラストマーポリマー粒子を包含する。特に好ましい
実施態様では、エラストマーポリマー粒子は約７０％〜
約７５％の弾性物質（例えば、イソプレン及び／又は窒
化物ゴム物質）を含み、残部は加工助剤である。エラス
トマー粒子は付加的な摩擦ライニング耐摩耗性を与える
ために有用である。ゴム型粒子は摩擦材料がマッチイン
グ部品(matching part)（例えば、セパレータープレー
ト及びクラッチ）により密接に適合させるので、セパレ
ータープレート間の接触の“実(real)”面積対“見かけ
(apparent)”面積を高めることができる。摩擦粒子は二
層摩擦材料のエネルギー容量を高める。

【００３５】さらに、炭素繊維は種々な実施態様に有用
である。炭素繊維は摩擦材料マトリックスの補強要素と
して作用する。炭素繊維は耐摩耗性とライニングの耐圧
縮性(compression resistance)とを高める。摩擦ライニ
ング材料がこれらの２つの特性を示す場合には、摩擦材
料を通る流体の毛管流を改良する。耐圧縮性の増強は、
毛管流が維持され、時には改良されるように、摩擦材料
の圧潰可能性を防止する又は低下させる。種々な実施態
様では、炭素繊維は約２０％〜約４０％の範囲で、好ま
しくは約３０％で存在することができ、残りの上層又は
第２層は約６０％〜約８０％、好ましくは約７０％のア
ラミド繊維を含む。

【００３６】種々な実施態様では、例えば、架橋したフ
ェノール−ホルムアルデヒドポリマーを含むノボロイド
繊維のような、他の成分を包含することが有用である。
ある一定の実施態様では、１つの繊維種類が約０．２ｍ
ｍの平均長さの比較的短い長さをを有し、他の繊維種類
が約３ｍｍの平均長さの比較的長い長さを有するノボロ
イド繊維の組合せが特に有用であることが判明してい
る。如何なる理論に縛られることも望むわけではない
が、比較的短い繊維が繊維のように作用するよりも粒子
のように作用するので、摩擦材料中で結合剤型物質のよ
うに作用すると考えられる。短い粒子様ノボロイド繊維
は摩擦紙(friction paper)に改良された強度を与える。
比較的長い繊維は、摩擦材料が圧力下にあるときに摩擦
材料の圧潰を防止することによって、摩擦材料に強度と
構造とを与える。如何なる理論に縛られることも望むわ
けではないが、摩擦材料中に存在するフェノール樹脂に
化学的に類似するノボロイド繊維はフェノール樹脂物質
に結合して、摩擦材料に機械的強度と化学的強度の両方
を与えるのを助成する。

【００３７】繊維質基材への合成グラファイトの使用は
他の種類のグラファイトよりも多次元の三次元構造を繊
維質基材に与える。高い熱伝導性を有する合成グラファ
イトは摩擦材料に、他の種類のグラファイトよりも迅速
に熱を消散させる能力を与える。種々な種類の適当な合
成グラファイトが本発明に対して有用であると考えられ
る。例えば、石油コークス及び石炭タールピッチ結合剤
のような原料ストック物質のグラファイト化によって、
合成グラファイトを製造することができる。原料物質を
混合し、約２８００〜約３０００℃の温度に加熱する、
特定のグラファイト形成炉が焼成炭素体を多結晶グラフ
ァイト粒子に転化させる。ある一定の実施態様では、合
成グラファイトのサイズと形状が約２０〜約５０ｍｍの
範囲内であることが好ましい。これらのある一定の実施
態様では、グラファイト粒子が大きすぎても小さすぎて
も、最適の三次元構造が得られず、したがって、耐熱性
は最適の耐熱性ではないことが判明している。種々な実
施態様では、第１層及び／又は第２層を含む成分が適当
な樹脂物質を包含することができると考えられる。

【００３８】ある一定の実施態様では、第１層又は下層
は綿繊維と、例えばケイソウ土のような充填材とを含
む。好ましい実施態様では、第１層は、第１層の重量に
基づく重量％で、約５０％〜約７５％の綿繊維と約２５
％〜約５０％の充填材とを含む。特に好ましい実施態様
では、第１層は約６０％の綿繊維と約４０％の充填材と
を含む。

【００３９】他の好ましい実施態様では、第１層は綿繊
維と、ガラス繊維と、充填材とを含む。このような好ま
しい実施態様では、第１層は、第１層の重量に基づく重
量％で、約４０％〜約５０％、最も好ましくは約４５％
の綿繊維と、約１０％〜約２０％、最も好ましくは約１
５％のガラス繊維と、約３０％〜約５０％、最も好まし
くは約４０％の充填材とを含む。

【００４０】ある一定の他の実施態様では、二層繊維質
基材の第２層又は上層のための水性スラリー配合物の重
量に基づいたおおよその重量％で、４〜約９０％のアラ
ミドフロック又は繊維と；約０〜約５０％の綿繊維と；
約０〜約７０％の炭素繊維と；約０〜約１０％のガラス
繊維と；約５〜約７０％の充填材と；約３〜約５０％の
窒化ケイ素粉末粒子と；約０〜約３０％のエラストマー
ポリマー摩擦粒子と；約０〜約４０％のシリカ粒子と；
約０〜約３％のラテックス加工助剤とから、二層繊維質
基材の第２層を形成することができる。

【００４１】ある一定の他の実施態様では、繊維質基材
の第２層は好ましくはおおよその重量％で：２０〜約４
０％のアラミドフロック又は繊維と；１５〜約３５％の
ケイソウ土物質と；１０〜約３０％のシリカ粒子と；５
〜約２５％のエラストマーポリマー摩擦粒子と；約３〜
約２０％のガラス繊維とを含む。

【００４２】ある一定の他の実施態様では、二層繊維質
基材の第２層は好ましくはおおよその重量％で：３０〜
約５０％の綿繊維と；３％〜約１０％のアラミドフロッ
ク又は繊維と；１０〜約２０％の充填材と；３〜約１０
％の窒化ケイ素粒子と；１５〜約２５％のエラストマー
ポリマー摩擦粒子と；０〜約２０％のガラス繊維と；０
〜約２５％のノボロイド繊維とを含む。

【００４３】二層繊維質基材の第２層を、繊維質基材の
第２層のための水性スラリー配合物の重量に基づいたお
およその重量％で、約１０〜約４０％の多孔質活性炭粒
子と、約１０〜約３０％の綿繊維と、約５〜約３０％
の、約０．５〜約６ｍｍの範囲の好ましい長さを有する
精密切断繊維と、約０〜約２０％の合成グラファイト
と、約０〜約４０％の、例えばケイソウ土のような充填
材と、約０〜約２０％の、例えばカシューシェルナッツ
液体粒子等のような摩擦調節剤(friction modifier)と
を含む水性スラリーから形成することができることが、
本発明の１態様である。

【００４４】二層繊維質基材の第１層又は下層は、繊維
質基材の下層又は第１層のための水性スラリー配合物の
重量に基づいたおおよその重量％で、約０〜約６０％、
最も好ましくは約５５％の綿繊維と；約１０〜約４０
％、最も好ましくは約３５％の充填材と；約５〜約３０
％、最も好ましくは約１０％の非線形弾性粒子と；約０
〜約３％、最も好ましくは約２％のラテックス加工助剤
から形成することができる。

【００４５】特に好ましい実施態様では、非線形弾性繊
維はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ガラス繊
維及びシリケート型物質を含むことができる。

【００４６】ある一定の実施態様では、第２層は好まし
くは約１０〜約５５％の綿繊維と、約５〜約４５％の精
密切断アラミド繊維と、約０〜約４０％のセライト(cel
ite)又はケイソウ土充填材と、約０〜約２０％の合成グ
ラファイトと、約０〜約４０％の多孔質炭素とを含む。

【００４７】第２層又は上層を構成する成分を実質的に
均質なブレンドになるまで一緒に混合し、第１層の上部
に付着させる。第２層を第１層の上部に付着させるため
の種々な方法が本発明によって組み立てられうることを
理解すべきである。

【００４８】本発明の二層繊維質基材の製造方法は、第
１層又は下層材料の成分を加えて、実質的に均質なブレ
ンドを形成することを含む。紙が均質なブレンドから繊
維質基材に形成される。

【００４９】図１は二層繊維質基材を形成するための１
方法の概略線図を示す。第１分配手段１０は二層繊維質
基材２４の第１層又は下層１２を形成するための成分を
供給する。第１層１２を形成する成分は、第１層１２を
保持又は運搬する適当な面１１上に供給される。種々な
面１１が本発明によって使用可能であることを理解すべ
きである。第２分配手段２０は一般に、第２層又は上層
２２を形成するための成分を第１層１２上に供給して、
二層材料２４を形成する。適当な分配手段１０と２０
が、第１層１２と第２層２２との一般的に均一な層を供
給して二層材料２４を形成するために、ヘッダーボック
ス(header box)ローラー手段又はその他の適当な装置を
含むことができることを理解すべきである。

【００５０】種々な実施態様では、第１層及び／又は第
２層を構成する成分は適当な樹脂物質を包含することが
できると考えられる。このような実施態様では、二層材
料２４を適当な乾燥手段３０によって乾燥させて、二層
材料から過剰な水分を除去する及び／又は二層材料中に
存在する樹脂を硬化させる。ある一定の実施態様では、
乾燥手段３０がヒートロール、赤外線加熱手段又は適当
な加熱手段を含むことができると考えられる。第１層又
は第２層を構成する成分が樹脂を含まない実施態様で
は、二層繊維質基材を形成してから、図１のファントム
(phantom)に示すように、適当な含浸手段４０によって
適当な樹脂又は樹脂組合せによって飽和させる又は含浸
させることができることを理解すべきである。含浸済み
の二層材料を次に他の適当な乾燥手段５０によって乾燥
させて、過剰な水分を除去する及び／又はこの樹脂を硬
化させることができる。

【００５１】図２は一般的に、第１層又は下層と第２層
又は上層とから成る二層繊維質基材２４の断面図を示
す。図２に示す実施態様は一般的な説明のために表示す
るものである。第２層が好ましくは二層繊維質基材の厚
さの約２％〜約５０％を占めることができることを理解
すべきである。好ましい実施態様では、第２層は二層繊
維質基材の厚さの約１０％〜約５０％を占め、ある一定
の好ましい実施態様では、約１０％〜約２０％を占め
る。

【００５２】本発明の二層材料の使用中に離層問題が本
質的に生じないほど、第２層が第１層に充分に結合する
ことが、意外にも発見されている。

【００５３】本発明の摩擦材料は充分な界面強度を有
し、例えばクラッチプレートのような適当な基体に容易
に結合するか又はブレーキライニング材として用いられ
る。

【００５４】本発明によると、二層繊維質基材を飽和さ
せるために種々な種類の樹脂が有用である。繊維質基材
を飽和させるために用いられる樹脂の種類が、得られる
摩擦材料の性能に影響することができる。樹脂が示す靭
性度は、試験時に摩擦材料がその結合性を維持すること
ができることによって表すことができる。摩擦材料の物
理的特性と摩擦的特性の両方が末端使用製品の予想耐用
期間(expected service period)中に完全な状態で留ま
ることが重要である。脆い樹脂で含浸された摩擦材料
は、摩擦材料マトリックスの開放気泡構造(open porous
structure)を圧壊させるように作用する重い荷重下で
は亀裂を生じる可能性がある。他方では、エラストマー
樹脂で含浸された摩擦材料は所望の摩擦係数及びトルク
を与えるが、摩擦材料マトリックスを完全な状態に維持
するために必要な耐摩耗性及び強度を有さないと考えら
れる。したがって、理想的な樹脂配合物は高い強度を有
し、しかも可撓性である。高い靭性を有する樹脂は最適
の摩擦性能を与える。

【００５５】本発明に有用な種々な樹脂は、フェノール
樹脂及びフェノール系樹脂を包含する。例えばエポキ
シ、ブタジエン、シリコーン、桐油、ベンゼン、カシュ
ーシェルナッツ油等のような、他の改質成分を樹脂ブレ
ンド中に包含する種々なフェノール系樹脂が本発明に有
用であると考えられることを理解すべきである。フェノ
ール改質樹脂中には、フェノール樹脂が一般に樹脂ブレ
ンドの約５０重量％以上（存在する溶媒は除く）で存在
する。しかし、含浸剤樹脂(impregnant resin)ブレンド
が、シリコーン−フェノール混合物の重量（溶媒及び他
の加工助剤を除外する）に基づいて、ある一定の実施態
様では、約５〜約８０重量％、ある種の目的のためには
約１５〜約５５重量％、ある特定の実施態様では約１５
〜約２５重量％のシリコーン樹脂を含有する場合に、摩
擦材料が改良されうることが判明している。

【００５６】本発明に有用なシリコーン樹脂は例えば熱
硬化性シリコーンシーラント及びシリコーンゴムを包含
する。種々なシリコーン樹脂が本発明によって有用であ
る。ある種類の樹脂は特にキシレンとアセチルアセトン
（２，４−ペンタンジオン）とを含む。シリコーン樹脂
は約３６２゜Ｆ（１８３℃）の沸点、６８゜Ｆ（２０
℃）における蒸気圧、２１ｍｍＨｇ、４．８の蒸気密度
（空気＝１）、無視できる水中溶解度、約１．０９の比
重、揮発性物質％(percent volatile) ５重量％、０．
１未満の蒸発率（エーテル＝１）、Ｐｅｎｓｋｙ−Ｍａ
ｒｔｅｎｓ方法による引火点約１４９゜Ｆ（６５℃）を
有する。他のシリコーン樹脂も本発明によって使用可能
であることを理解すべきである。他の有用な樹脂ブレン
ドは例えば適当なフェノール樹脂を包含し、この適当な
フェノール樹脂は（重量％で）、約５５〜約６０％のフ
ェノール樹脂と；約２０〜約２５％のエチルアルコール
と；約１０〜約１４％のフェノールと；約３〜約４％の
メチルアルコールと；約０．３〜約０．８％のホルムア
ルデヒドと；約１０〜約２０％の水とを包含する。他の
適当なフェノール系樹脂は（重量％で）、約５０〜約５
５％のフェノール／ホルムアルデヒド樹脂と；約０．５
％のホルムアルデヒドと；約１１％のフェノールと；約
３０〜約３５％のイソプロパノールと；約１〜約５％の
水とを包含する。

【００５７】他の有用な樹脂が、約５〜約２５重量％、
好ましくは約１０〜約１５重量％のエポキシ化合物を含
有し、残部（溶媒及び他の加工助剤を除外する）がフェ
ノール樹脂であるエポキシ改質フェノール樹脂であるこ
とも判明している。ある一定の実施態様では、エポキシ
−フェノール樹脂化合物はフェノール樹脂単独よりも大
きい耐熱性を摩擦材料に与える。

【００５８】さらに、樹脂ブレンドの製造と含浸用の繊
維質に基づく物質(impregnating fibrous-based materi
al)の製造の両方に有用であると分かっている、他の成
分と加工助剤とを摩擦材料に含めることができると考え
られる。

【００５９】特に、フェノール樹脂とシリコーン樹脂と
を用いる実施態様では、シリコーン樹脂とフェノール樹
脂とを一緒にブレンドする場合に、新規な化合物が形成
されない。これらの樹脂は別々に硬化し、新規な化合物
が形成されない。

【００６０】シリコーン樹脂とフェノール樹脂の両方
は、相互に相容性である溶媒中に存在する。これらの樹
脂を一緒に混合して（ある一定の好ましい実施態様で
は）均質なブレンドを形成して、繊維質基材を含浸させ
るために用いる。繊維質基材にフェノール樹脂を含浸さ
せ、次にその後にシリコーン樹脂を加える場合には又は
この逆の場合にも、同じ効果が得られない。シリコーン
−フェノール樹脂溶液の混合物と、シリコーン樹脂粉末
及び／又はフェノール樹脂粉末のエマルジョンとの間に
も相違がある。シリコーン樹脂とフェノール樹脂とが溶
液状態で存在する場合には、それらは完全に硬化しな
い。これに反して、シリコーン樹脂とフェノール樹脂と
の粉末粒子は不完全に硬化する。シリコーン樹脂とフェ
ノール樹脂の不完全な硬化は繊維質基材の良好な含浸を
妨げる。

【００６１】繊維質基材に、フェノール樹脂とその溶媒
とに相容性である溶媒中のシリコーン樹脂のブレンドを
含浸させる。１実施態様では、イソプロパノールが特に
適した溶媒であることが判明している。しかし、例えば
エタノール、メチル−エチルケトン、ブタノール、イソ
プロパノール、トルエン等のような、他の種々な適当な
溶媒を本発明の実施に用いることができることを理解す
べきである。フェノール樹脂とブレンドし、種々な繊維
質基材を含浸させるために用いる場合に、シリコーン樹
脂の存在は、得られた摩擦材料をフェノール樹脂のみを
含浸させた繊維質基材よりも弾性にさせる。ブレンドさ
れたシリコーン−フェノール樹脂を含浸させた本発明の
摩擦材料に圧力を加える場合には、よりいっそう均一な
圧力分布が得られ、これは不均一なライニング摩耗が生
じる可能性を減ずる。シリコーン樹脂とフェノール樹脂
とを一緒に混合した後に、この混合物を繊維質基材を含
浸させるために用いる。

【００６２】物質を含浸させるための種々な方法を本発
明によって実施することができる。好ましくは、含浸用
樹脂物質が摩擦材料１００重量部につき約３０〜約６５
重量部を成すように、繊維質基材にフェノール樹脂又は
改質フェノール樹脂を含浸させる。繊維質基材が樹脂に
よって含浸された後に、含浸済み繊維質基材を所定の長
さの時間、望ましい温度に加熱して、摩擦材料を形成す
る。この加熱はフェノール樹脂を約３００〜３５０゜Ｆ
（１４８．９〜１７６．７℃）の温度において硬化させ
る。例えばシリコーン樹脂のような他の樹脂が存在する
場合には、加熱は約４００゜Ｆ（２０４．４℃）の温度
においてシリコーン樹脂を硬化させる。その後に、含浸
され、硬化された摩擦材料を望ましい基体に適当な手段
によって付着させる。

【００６３】下記実施例は、本発明の二層繊維質基材と
二層摩擦材料とが慣用的な摩擦材料を凌駕する改良であ
るというさらなる証拠を提供する。本発明の種々な好ま
しい実施態様を下記実施例に述べるが、これらは本発明
の範囲を限定することを意味しない。

【００６４】湿式摩擦環境で用いられる潤滑剤の種類が
二層摩擦材料の特性に影響することも理解すべきであ
る。静摩擦、動摩擦（したがって、静摩擦／動摩擦
比）、粘度、粘度指数(viscosity index)、酸化安定
性、極限圧力容量(extreme pressure capacity)等を包
含する、生成二層摩擦材料の種々な特性の性能に、潤滑
剤は影響を与える。二層摩擦材料と望ましい基体との界
面と、機械的及び化学的ファクターとが摩擦材料の性能
に影響を及ぼす。本発明の二層摩擦材料は種々な潤滑剤
と共に使用可能である。最適成分と、成分の範囲との選
択は摩擦材料が暴露される条件とこのような系に用いら
れる潤滑剤の種類とを評価することによって決定するこ
とができる。

【００６５】

【実施例】実施例Ｉ 二層繊維質摩擦材料の種々な組成物を形成し、約３０％
〜３５％ピックアップ(pickup)レベルまでフェノール樹
脂で飽和させ、硬化させて、二層摩擦材料を形成した。
下記物質を以下の表１に示すように実施例１に用いた。

【００６６】 表１ 全ての二層紙（実施例Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ及びＦ）は綿６０％とセライト４０ ％との第１層(primary or first layer)を有する。 比較例１． 綿６０％、セライト４０％の１層 基本重量＝１２５、厚さ(caliper)＝０．０１９” 実施例Ａ． 第２層：アラミドフロック及び／又は繊維５％ 基本重量＝１５０、厚さ＝０．０２２” 実施例Ｂ． 第２層：アラミドフロック及び／又は繊維５％及び窒化ケイ素 １．２％ 基本重量＝１５０、厚さ＝０．０２３” 実施例Ｃ． 第２層：アラミドフロック及び／又は繊維 第１層基本重量＝１８５−１８９、第２層基本重量＝２４−２ ７、総基本重量＝２１２−２１７、厚さ ０．０３０” 実施例Ｄ． 第２層：アラミドフロック及び／又は繊維９０％及び窒化ケイ 素１０％ 第１層基本重量＝１８３−１８５、第２層基本重量＝１６−２ ６、総基本重量＝２０１−２０９、厚さ＝０．０２８” 実施例Ｅ． 第２層の配合物＃１：アラミドフロック及び／又は繊維３０％ 、セライト２５％、シリカ粒子２０％、摩擦粒子：イソプレン 型エラストマー粒子１５％及びガラス粒子１０％ 第１層基本重量＝１４８、第２層基本重量＝３２−４０、総基 本重量＝１８０−１８８、厚さ＝０．０２５” 実施例Ｆ． 第２層：アラミドフロック及び／又は繊維７０％及び炭素繊維 ３０％ 第１層基本重量＝１６７−１７０、第２層基本重量＝２５−２ ６、総基本重量＝１９３−１９５、厚さ＝０．０２８” 比較例２． 綿５５％、アラミドパルプ２５％、セライト４５％の１層

【００６７】物質の相対潤滑剤透過特性(relative lubr
icant penetration characteristics)についての情報を
得るために、油滴下時間(oil drop time)を記録した。
これらの時間は、一般的に物質の油吸収特性を表す。こ
れらの試験に関してプレート当たり、Ｅｘｘｏｎ１９７
５Ｔｙｐｅ“Ｈ”自動伝動液の３〜４滴を用いた。

【００６８】下記に述べる摩擦試験において不充分に機
能した材料は、約２００秒以上の高い油滴下時間を有す
る傾向があった。第２セットのサンプルは、アセンブリ
の中へ及びアセンブリを通して低い潤滑剤流動を示す第
１セットサンプルに比較して、やや高い油滴下時間を有
する。第２セットのサンプルは、異なる繊維及び粒子の
配合物で処理した。この改良された第２層配合物は、ま
たアセンブリ中への油流動をやや減じた。選択した材料
に関する特定の油滴下時間は、以下の表２に示す。

【００６９】 表２ 油滴下データ 平均時間 標準 完全パック(full pack)物質 （秒） 偏差 サイクル数* 第１ラウンド 比較例１． ２８４．７ ４２．８ ６０ 実施例Ａ ８８．９ １０．１ １０５０ 実施例Ｂ ４６．７ １１．４ １０５０ 第２ラウンド 実施例Ｃ １１４．１ ２６．５ １０５０ 実施例Ｄ ６３．０ １２．１ ４００ 実施例Ｅ １９８．２ ３８．９ ６９ 実施例Ｆ ９６．４ ９．９ ３００ * 試験規格(test specifications)の方法５２８Ａを参照のこと。

【００７０】試験物質の第１セット（比較例１、実施例
ＡとＢ）は繊維と、繊維と粒子との組合せとを比較す
る。対照の単層紙（比較例１）は綿とセライトのみから
構成した。これらの２成分は、これらの油吸収容量と経
済的利点とから選択された。

【００７１】実施例Ａの材料は綿とセライトの基材を上
層としてのアラミド繊維と共に用い、このかなり高価な
繊維を接触点に集中させたものである。アラミド繊維を
用いる利点は、固有の高い耐熱性と、プレート当たりの
コスト軽減と、油保持を可能にする開放構造(open stru
cture)を有する二層紙の上層の形成とを包含する。

【００７２】実施例Ｂは、摩擦係数の増大に寄与する窒
化ケイ素の好ましい性能特徴に加えて、上記アラミド繊
維の利点を利用するための繊維と粒子との組合せを含
む。第２層用途へのこの成分の使用は、その比較的高い
コストのために特に適当である。下記の表３に示す低速
度摩擦装置(Low Velocity Friction Apparatus)（ＬＶ
ＦＡ）試験を実施して、二層材料の摩擦性能を評価し、
等級付けした。実施例Ｂは実施例Ａに比べて摩擦の規模
を僅かに変化させたのみで実施した。この試験は種々な
材料を用いて性能の変化を本質的に明らかにした。しか
し、実施例ＡとＢは比較例２よりもやや低いライニング
摩耗を生じた。

【００７３】 表３ ＬＶＦＡデータ−１２０ｐｓｉ Ｅｘｘｏｎ１９７５潤滑 タンブル鋼セパレータープレート ライニング摩耗 試験した物質 静摩擦 動摩擦 ｍｉｌ 比較例１ ０．１０２ ０．１４４ ０．３ 実施例Ａ ０．１０６ ０．１４７ ０．２ 実施例Ｂ ０．１０１ ０．１４４ ０．４ 比較例２ ０．１０３ ０．１４９ １．４

【００７４】完全パック試験から得られたデータは、窒
化ケイ素粒子を含有する二層摩擦材料の使用に関連した
性能改良を示す。第２層への窒化ケイ素粒子添加は動摩
擦を０．１１９から０．１２８へ高めるが、ライニング
摩耗を増加させない。完全パック摩擦と摩耗結果の要約
を下記表４に示す。

【００７５】 表４ 完全パック実験データ Ｅｘｘｏｎ１９７５潤滑 １０５０サイクル後の 平均パック損失 物質 動摩擦 ｍｉｌ 比較例１ ＮＡ（５０サイクル後に停止） 重度な損傷 実施例Ａ ０．１１９ １２．１ 実施例Ｂ ０．１２８ １２．３ 比較例２ ０．１１７ １０．０

【００７６】ＬＶＦＡ試験を実施して、二層材料の摩擦
性能を評価し、等級付けした。摩擦及び摩耗データの要
約を以下の表５に示す。

【００７７】 表５ ＬＶＦＡデータ−１２０ｐｓｉ Ｅｘｘｏｎ１９７５潤滑 タンブル鋼プレート ライニング摩耗 試験した物質 静摩擦 動摩擦 ｍｉｌ 実施例Ｃ ０．１０８ ０．１３４ ０．３ 実施例Ｄ ０．１０６ ０．１３９ ０．５ 実施例Ｅ ０．０９６ ０．１３６ ０．２ 実施例Ｆ ０．１０５ ０．１４０ ０．５ 比較例２ ０．１０３ ０．１４９ １．４

【００７８】アラミド繊維の上層を有する実施例Ｃと実
施例Ａ（表３を参照）サンプルは、それぞれ、０．１３
４と０．１４７の動摩擦係数で機能した。実施例Ｃに示
すように、より高い、より均一なアラミド繊維濃度は比
較例２サンプルよりも低い動摩擦係数を生じる。この第
２層配合物に窒化ケイ素粒子を混入すると、動摩擦は
０．１３４から０．１３９へやや上昇した。窒化ケイ素
を添加した試験と炭素繊維を添加した試験とを同様に実
施した。実施例Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ及びＦの紙の全てに
関して、ライニング摩耗は低かった。

【００７９】以下の表６に示す完全パック試験では、実
施例Ｃが全１０５０サイクルを実施した。全ての物質が
摩耗した。

【００８０】 表６ 完全パック実験データ Ｅｘｘｏｎ１９７５潤滑データ １０５０サイクル後の 平均パック損失試験した物質 動摩擦 ｍｉｌ 実施例Ｃ ０．１２３ ３７．８ 実施例Ｄ ＮＡ（４００サイクル後に ３１．６ ０．１１２） 実施例Ｅ ＮＡ（５０サイクル後に 重度な損傷 ０．１４７） 実施例Ｆ ＮＡ（３００サイクル後に ７１．３ ０．１３０） 比較例２ ０．１５１ ２４．０

【００８１】費用節約の見地から、カストマイズド紙(c
ustomized paper)を製造するためのツールとして二層摩
擦材料を用いることが有利である。飽和された二層摩擦
材料は離層の問題を示さなかった。二層摩擦材料は上層
に配置された特定成分の摩擦及び摩耗性能を評価するた
めの手段を提供する。

【００８２】窒化ケイ素の存在は動摩擦係数を高める
が、アセンブリ摩耗を増大させなかった。ＬＶＦＡデー
タは、配合物＃１による上層が比較例２材料よりも軽度
なライニング摩耗及び低い摩擦で機能することを示す。

【００８３】実施例ＩＩ 実施例ＩＩは、二層摩擦材料が湿式製紙プロセス中に一
緒に結合される異なる組成の２層によって形成されるこ
とができることを示す。各層の成分が絡み合って、摩擦
材料として使用するために充分な界面強度を有する二層
繊維質基材を形成することが判明している。以下の表７
に示すように、下記実施例はフェノール樹脂によって飽
和させた。

【００８４】 表７ 実施例Ｇ． 第１層：綿１０％、セライト４０％ 第２層：配合物＃１（４０％実際のピックアップ） 第１基本重量＝約１６０、第２基本重量＝約４５、総基本重量 ＝１９３〜１９６、厚さ＝０．０３２” 実施例Ｈ． 第１層：綿４５％、セライト４０％、ガラス繊維１５％ 第２層：配合物＃１（４０％実際のピックアップ） 第１基本重量＝約１６０、第２基本重量＝約４５、総基本重量 ＝１９０〜２０１、厚さ＝０．０３３〜０．０３５” 実施例Ｉ． 第１層：綿６０％、セライト４０％ 第２層：配合物＃１（４１％実際のピックアップ） 第１基本重量＝約８９、第２基本重量＝約４１、総基本重量 ＝１３０〜１４０、厚さ＝０．０２２０〜０．０２３５” 比較例３． 配合物＃１（４３％実際のピックアップ）の単層 総基本重量＝２０５〜２２５、厚さ＝０．０３２〜０．０４０” 比較例４． 配合物＃１（３５％実際のピックアップ）の単層 総基本重量＝１３５ 比較例５． 配合物＃１（４０％実際のピックアップ）の単層 総基本重量＝１３５

【００８５】全ての試験サンプルは、特に記載した以外
は、フェノール樹脂によって４０％ピックアップレベル
まで飽和させた。クラッチ型アセンブリを用いた摩擦及
び摩耗評価を行った。完全パック試験を方法５２８Ａ又
は４２８Ｃに従って実施した。５２８Ａ方法は図面(dra
wing)＃９５４０７において定義された４５度方法によ
る、静摩擦値の記録を規定しない。他の点では、２つの
完全パック方法は同じである。

【００８６】（ａ）装置方向と（ｂ）装置横断方向とに
おける原紙を用いた湿式及び乾式引張り試験を行った。
クロスヘッド(cross head)速度は０．５インチ／分に設
定し、チャート(chart)速度は１インチ／分に設定し
た。

【００８７】摩擦材料に関して、毛管流動試験と液体透
過試験とを実施した。これらの測定値は、潤滑剤を含有
し、熱を伝達する摩擦材料の能力を表す。

【００８８】（Ａ）二層摩擦材料 対 単層摩擦材料： 動摩擦評価（２００ポンド基本重量） 完全パック試験＃５２８ 単層アセンブリと二層アセンブリとによる試験から同様
な摩擦及び摩耗性能が生じる。１０５０サイクル後に動
摩擦は約０．１４の平均値であった。実験動摩擦係数を
以下の表８に記載する。試験した３種類の物質の全てに
関してサイクル数２００から１０５０までの摩擦消失(f
riction fade)％は平均約８％であった。下層に綿とセ
ライトとを有する実施例Ｇは、動摩擦消失の最低％
（５．３％）を有する。綿とセライトの下層に加えたガ
ラス繊維を含むアセンブリ（実施例Ｈ）はやや高い摩擦
消失（８．６％）を生じた。最高消失は比較例３サンプ
ルによって測定された（１０．５％）。図３は、比較例
３、実施例Ｇ及び実施例Ｈに関してサイクル数が増加す
るときの動摩擦の変化を示す。

【００８９】アセンブリパック摩耗（２００ポンド基本
重量） 完全パック試験＃５２８ 以下の表８に見られるように、二層材料によるアセンブ
リはやや高いライニング摩耗を示した。比較例３（単層
材料）は＋０．７ｍｉｌ摩耗値を生じた。下層にガラス
繊維を含む及び含まない二層紙（実施例ＧとＨ）の摩耗
は、それぞれ７．５ｍｉｌと１２．０ｍｉｌである。下
層中のガラス繊維は紙マトリックスをやや剛性にした。
圧縮に対する摩擦材料除去度はまだ測定されていない。
しかし、試験後に、単層アセンブリと二層アセンブリと
は同様な物理的外観を有する。

【００９０】摩滅(abrasion)、ブレークアウト、グレー
ジング(glazing)及び離層の外観等級を下記表９に示
す。３種類の摩擦材料の全てが“１”のグレージング等
級を与えられた。下層にガラス繊維を包含する実施例Ｈ
によるアセンブリはやや高い表面摩滅を生じた。

【００９１】 表８ 完全パック実験データ／１０５０サイクル 方法５２８／フェノール樹脂４０％Ｐ．Ｕ． Ｅｘｘｏｎ１９７５ＡＦＴ クラッチアセンブリ 高速度 平均ピーク損失 物質 動摩擦 ｍｉｌ 比較例３ ０．１３７ ＋０．７ 実施例Ｇ ０．１４４ １２．０ 実施例Ｈ ０．１３８ ７．５ 比較例４ ０．１３５ 停止 ＠サイクル６００ 比較例５ ０．１３３ 停止 ＠サイクル５５０ 実施例Ｉ ０．１３１ ９．０

【００９２】 表９ ライニング外観等級 ２００ポンド基本重量／５２８完全パック試験後 クラッチアセンブリ 材料 摩滅 ブレークアウト グレージング 離層 比較例３ ０ ０ １ ０ 実施例Ｅ ０ ０ １ ０ 実施例Ｈ １ ０ １ ０

【００９３】（Ｂ）高基本重量材料 対 低基本重量材
料 低基本重量紙（１３５ポンド基本重量） 上記表８に見られるように、低い基本重量（１３５ポン
ド）の単層摩擦材料（比較例４と比較例５）による試験
は５２８方法によって実施された試験の６００サイクル
後に中断された。３５％と４０％の樹脂ピックアップレ
ベルの低基本重量紙は異常な摩擦係数のために停止し
た。図４は、比較例３、比較例４、比較例５及び実施例
Ｉの２００ポンドと１３５ポンド基本重量の摩擦材料の
摩擦対サイクル数の性能変化を示す。

【００９４】１３５ポンドの基本重量の二層摩擦材料も
製造した。この物質は上層に配合物＃１を有し、綿とセ
ライトとの下層を有する（実施例Ｉ）。この物質は０．
１３１動摩擦係数と９ｍｉｌの摩耗で試験を完了するこ
とができた。低基本重量摩擦材料は低い動摩擦係数で機
能した。

【００９５】１３５ポンド基本重量と２００ポンド基本
重量の両材料の密度を下記式を用いて算出した。低基本
重量材料と高基本重量材料とを最終密度４３を有するア
センブリに形成した。

【００９６】 Ｄ＝ＢＷ*１／ＦＬＴ*（１＋ＰＵ）*０．００４ 式中、Ｄ＝ライニングの密度 ＢＷ＝ポンド／３０００平方フィートでの原料物質の基
本重量 ＦＬＴ＝インチでの最終ライニング厚さ（飽和され、硬
化され、圧縮された後） ＰＵ＝樹脂ピックアップ

【００９７】（Ｃ）紙毛管流動 原紙を樹脂飽和し、硬化した後に、全ての摩擦材料は増
加する平均孔度直径(pore size diameter)を有する、下
記表１０を参照。二層材料は単層材料よりも大きい平均
孔度直径を有する。この大きい平均孔度直径は接触領域
における潤滑剤利用可能性(availability)を高めること
を助ける。

【００９８】高基本重量（２００ポンド）材料は、未加
工時又は樹脂飽和及び硬化時に、低基本重量（１３５ポ
ンド）の同じ材料に比べて比較的大きい平均孔度直径を
有する。未加工の２００ポンド基本重量の比較例３材料
は３．００１６μ平均孔径を有する。基本重量が１３５
ポンド材料（比較例４）に減少すると、平均孔度は２．
６１７０μに減少する。しかし、ひと度圧縮されたなら
ば、両方の基本重量材料は同じ２．４５μ平均孔度直径
を有するようになる。

【００９９】下層にガラス繊維を有する及び有さない二
層材料（それぞれ、実施例ＧとＨ）は一致して単層材料
よりも大きい平均孔径を有する。下層組成物中のガラス
繊維濃度を変化させることは孔径に影響を及ぼさない。
しかし、個々に異なる平均孔径を有する２層を種々に配
置することは、一緒にした二層平均孔度を変化させる有
効な方法である。

【０１００】毛管流動のデータは（ａ）材料を樹脂で飽
和させ、硬化させたときに、及び（ｂ）二層材料を用い
るときに、単層材料に比べて平均孔度が増加することを
示す。材料を樹脂で飽和させ、硬化させた後に、圧縮す
ると、平均孔度は減少する。

【０１０１】 表１０ 毛管流動分析 摩擦材料当たり５回測定 平均孔度：（Ａ）原紙、（Ｂ）飽和させ（４０％）、硬化させた紙、（Ｃ）飽和 させ（４０％）、硬化させ、圧縮した紙。

【０１０２】 未加工摩擦材料 孔度μ 標準偏差 比較例３ （Ａ）３．００１６ ０．２９３４ （Ｂ）４．０８６２ ０．１０４４ （Ｃ）２．４４３３ ０．０７４６ 実施例Ｇ （Ａ）４．０１６０ ０．３１４３ （Ｂ）４．６１４３ ０．１７５８ （Ｃ） 実施例Ｈ （Ａ）３．５９５３ ０．２５６６ （Ｂ）５．０５８１ ０．２４４１ （Ｃ）２．８２１８ ０．１７１７ 比較例４ （Ａ）２．６１７０ ０．２７８１ （Ｂ）３．５２２７（３５％ＰＵ）０．５２６１ （Ｃ）３．２８５４（４４％ＰＵ）０．１５１３ （Ｄ）２．４６４５（４４％ＰＵ）０．１２４６ 実施例Ｉ （Ａ）３．０５１２ ０．１５１０ （Ｂ）３．７９７０ ０．２６６５ （Ｃ）２．７３９６ ０．３６５５

【０１０３】（Ｄ）ガラス繊維を含む及び含まない下層 圧縮残留歪み試験 圧縮残留歪み試験を実施して、実験材料中の“ｋ”ファ
クターの存在を実証した。“ｋ”ファクターは式Ｆ
（ｘ）＝−ｋｘで定義される力定数(force constant)で
あり、式中、ｘはばねが圧縮される又は伸長される距離
である。Ｄ．ＨａｌｌｉｄａｙとＲ．Ｒｅｓｎｉｃｋ、
“Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃ
ｓ”，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ａｎｄ Ｓｏｎｓ社，１
９７４。下層組成物中にガラス繊維を用いると、二層材
料の“ｋ”ファクターは変化する。

【０１０４】原紙−インストロンに関する引張り試験 摩擦材料の乾式及び湿式引張り強度は取り扱い及び樹脂
飽和中に重要である。低引張り強度の摩擦材料は樹脂飽
和浴中で細断される。下記表１１は単層材料と二層材料
との相対的強度を示す。摩擦材料がアルコールで濡れる
と、３０％〜４０％の引張り強度低下が測定される。

【０１０５】２００ポンド基本重量比較例３摩擦材料
は、装置及びＸ−装置方向引張り強度において、１３５
ポンド基本重量材料に比べて５０％高い。下層に綿とセ
ライトとを含む二層２００ポンド基本重量材料（実施例
Ｇ）は、単層生成材料と同じ引張り強度を示す。

【０１０６】二層材料が下層に含まれたガラス繊維を有
する場合には（実施例Ｈ）、引張り強度が４０％低下す
る。この材料は装置方向に比べてＸ−装置方向において
かなり低い引張り強度（６６％）を有する。

【０１０７】 表１１ インストロン引張り試験／原紙 ５回測定の平均値−乾式及び湿式試験 引張り強度（ポンド） 標準偏差未加工摩擦材料 乾式 湿式 乾式 湿式 比較例３ 装置方向 ８．２１ ４．９７ ０．４０ ０．１５ Ｘ−装置方向 ５．４８ ３．４３ ０．２０ ０．１６ 実施例Ｇ 装置方向 ７．８４ ４．９０ ０．８８ ０．５０ Ｘ−装置方向 ４．９０ ２．８０ ０．３５ ０．１２ 実施例Ｈ 装置方向 ５．１５ ２．９０ ０．６５ ０．３７ Ｘ−装置方向 １．７３ ２．３４ ０．２４ ０．４６ 比較例４ 装置方向 ４．１６ ２．７２ ０．３６ ０．１３ Ｘ−装置方向 ２．８３ １．９５ ０．４３ ０．１４

【０１０８】（Ｅ）原紙の層接着力 ２層紙の層接着力は、シート面に対して直角に力を加え
るときの層間剥離に対する層の抵抗として定義される。
このパラメータは未加工摩擦材料の等級付けに特に有用
である。層接着力は殆ど任意のポリマー物質によってシ
ートを飽和させることによって高められることができ
る。３ファクターがラテックス飽和紙の層接着力に影響
を及ぼすことができる：（１）シート中のポリマーの量
と種類、（２）繊維に対するポリマーの接着力、及び
（３）シート中の繊維の配置。フェノール樹脂が硬化さ
れるまで、ラテックスが二層材料への付加的な層接着力
を与えることができる。

【０１０９】上記実施例ＩＩは、単層材料と二層材料と
が同じような完全パック摩擦性能を生じることを示す。
しかし、低基本重量摩擦材料は低い動摩擦係数を生じ
る。

【０１１０】摩擦材料の基本重量を減ずると、ライニン
グ耐久性が低下する。低基本重量で試験するときに、二
層材料は単層材料よりも耐久性である。

【０１１１】摩擦材料組成が変化すると、平均孔度直径
も変化する。二層材料の第１層の組成を変化させると、
孔度が増大して、クラッチアセンブリの潤滑が改良され
る。

【０１１２】二層材料を用いることによって単層材料に
比べて費用節約が生じる。好ましい実施態様では比較的
薄くすることができる第２層に、よりエキゾチックで高
価な物質を用いることができる。クラッチの摩擦及び／
又は摩耗性能を顕著に改良する成分を第２層に濃縮させ
ることができる。

【０１１３】実施例ＩＩＩ ある種のクラッチ用途では、高エネルギー容量を有する
材料が要求される。通常、高い摩擦係数はこのような材
料からの高度な耐熱性ほどは重要ではない。配合物にエ
ラストマー粒子を用いることによって摩擦材料のエネル
ギー容量を高めることができる。飽和された樹脂として
のシリコーンと共に二層摩擦材料を用いると、摩擦係数
は増大し、摩耗は減少する。比較例と実施例Ｉの配合物
を下記表１２に示す。

【０１１４】 表１２ 比較例６． 配合物＃２の単層：綿４６％、セライト１７％、アラミド繊維 ６％、窒化ケイ素粒子６％；摩擦粒子：ニトリルゴム型エラス トマーポリマー５％、ＣＮＳＬ５％、非常に硬質のＣＮＳＬ１ ５％；ラテックス２％加工助剤。総基本重量．１３３〜１３５ 、厚さ＝０．０２５” 比較例６ａ． ４３％フェノール樹脂によって飽和。 比較例６ｂ． ３５％フェノール樹脂によって飽和。 比較例７． 配合物＃１Ａの単層：イソプレン型粒子の代わりにニトリルゴ ム型粒子を含むこと以外は、配合物１に同じ。総基本重量．約 １３５、厚さ＝０．０２１〜０．０２２” 比較例７ａ． ４５％フェノール樹脂によって飽和。 比較例７ｂ． ３４％フェノール樹脂によって飽和。 比較例７ｃ． ４７％シリコーンによって飽和。 実施例Ｉ． 第１層：綿６０％、セライト４０％ 第２層：配合物＃１ 総基本重量．１３〜１４０、厚さ＝０．０２２〜０．０２３５” 実施例Ｉａ． ５６％シリコーンによって飽和。 実施例Ｉｂ． ４３％シリコーンによって飽和。 比較例３． 配合物＃１の単層 総基本重量．１３５、厚さ＝０．０２１〜０．０２３”

【０１１５】比較例７配合物はフェノール樹脂（比較例
７ａ、７ｂ）と、シリコーン樹脂（比較例７ｃ）とによ
って、別々に飽和させた。比較例３と実施例ＩａとＩｂ
はシリコーン樹脂によって飽和させた。

【０１１６】３種類の異なる摩擦粒子を含有する高エネ
ルギー摩擦材料比較例６を製造した。この物質はフェノ
ール樹脂によって飽和させた。

【０１１７】全ての物質は１３５ポンド基本重量であ
り、クラッチアセンブリの製造に用いた。これらのアセ
ンブリを方法５２８Ｃ又は５２７Ｃによって摩擦及び摩
耗特性に関して評価した。

【０１１８】完全パック試験−中等度エネルギー方法５
２８Ｃ （Ａ）フェノール樹脂 イソプレン型摩擦粒子の代わりにニトリル摩擦粒子を用
いて（比較例７と同様に）単層材料を製造すると、耐久
性はやや増強される。３５％ピックアップにおける比較
例３材料（イソプレン型粒子を有する）は６００サイク
ルに耐えたが、同じピックアップレベルの比較例７材料
は８５０サイクルに耐えた。摩擦及び摩耗データの要約
を下記表１３に示す。表面外観データと動摩擦％データ
とは下記表１４に見いだすことができる。

【０１１９】 表１３ 完全パック試験−１０５０サイクルでの実験データ 方法５２８Ｃ−１３５ポンド基本重量材料 Ｅｘｘｏｎ１９７５型“Ｈ”潤滑摩擦材料 低速度動摩擦* 高速度動摩擦** パック損失ｍｉｌ 比較例６ａ． ０．１３８ ０．１４６ ７．０ 比較例６ｂ． ＮＡ ０．１３２ ３６．０ 比較例７ａ． ０．１２５ ０．１２３ ４．０ 比較例７ｂ． ＮＡ ０．１３３＠ １２．０＠ サイクル８５０ サイクル８５０ 比較例７ｃ． ０．１４２ ０．１５１ ０．０ 実施例Ｉａ． ０．１６２ ０．１７５ ５．０ 実施例Ｉｂ． ０．１５９ ０．１７２ ６．０ 比較例３− ０．１４７ ０．１５５ ０．０ シリコーン４５％ 比較例３− ＮＡ ０．１３３＠ 停止 フェノール４０％ サイクル５５０ 比較例３− ＮＡ ０．１３５＠ 停止 フェノール３５％ サイクル６００ 実施例Ｉ− ＮＡ ０．１３１ ９．０ フェノール４１％ * 低速度動摩擦（静摩擦）は図面＃９５４０７に述べられている４５度方法に 従って記録したものである。 ** 高速度動摩擦は、係合(engagement)の０．２秒間後に記録した。

【０１２０】 表１４ 完全パック試験−パック表面外観データ 方法５２８Ｃ−１３５ポンド基本重量材料 Ｅｘｘｏｎ１９７５型“Ｈ”潤滑摩擦材料 摩滅 ブレークアウト グレージング 離層 消失％** 比較例６ｂ． ２ ０ ２ ０ ０．０ 比較例６ａ． ５ ０ ３ ０ １３．７ 比較例７ａ． ２ １ ２ ０ ８．１ 比較例７ｂ． ４＠ ０＠ ４＠ ０＠ ＮＡ サイクル850 サイクル850 サイクル850 サイクル850 比較例７ｃ． ０ ０ １ ０ １６．１ 実施例Ｉａ． ０ ０ １ ０ ８．４ 実施例Ｉｂ． ０ ０ １ ０ ８．０ 比較例３． ０ ０ １ ０ １０．４ 比較例３− ４＠サイ ０＠サイ ２＠サイ ０＠サイ ＮＡ フェノール４４％ クル650 クル650 クル650 クル650 比較例３− ５＠サイ ０＠サイ ３＠サイ ０＠サイ ＮＡ フェノール３５％ クル650 クル650 クル650 クル650 実施例Ｉ− １ ０ ３ ０ ５．８ フェノール４１％ ** サイクル２００から１０５０までの高速度動摩擦消失％

【０１２１】高い４５％ピックアップレベルにおいて比
較例７材料によって製造したアセンブリは５２８Ｃ型試
験を上首尾に完了することができた。ニトリル型エラス
トマー摩擦粒子を包含するこの材料は０．１２３の最終
動摩擦を有し、僅か４．０ｍｉｌのパック損失を示し
た。比較例７材料は８．１％動摩擦消失を示して試験さ
れた。摩滅とグレージングとは“２”に評価され、ブレ
ークアウトは“１”であり、離層は“０”であった。こ
れに比べて、４４％フェノール樹脂ピックアップによる
単層材料（比較例３）は５５０サイクル後に停止され
た。単層材料では樹脂ピックアップが３５％から４４％
に増加しても、本質的に改良は生じない。イソプレンエ
ラストマー粒子を配合物＃１Ａにおいてニトリルエラス
トマー粒子と置換し、樹脂ピックアップを増大させる
と、材料に付加的なエネルギー容量が与えられる。

【０１２２】比較例７材料を４７％ピックアップレベル
でシリコーン樹脂によって飽和させた。この材料は０．
１５１の最終動摩擦係数を有し、１６．１％の動摩擦消
失を示した。パック損失は０．０ｍｉｌであった。試験
後に、表面外観は良好であった。摩滅、ブレークアウト
及び離層は全て“０”に評価され、グレージングは
“１”であった。配合物＃１Ａにおいてニトリルエラス
トマー摩擦粒子と共にシリコーン樹脂を用いると、ライ
ニングの耐摩耗性と摩擦係数は増強され、アセンブリ表
面外観の等級は改良される。

【０１２３】１３５ポンド基本重量の単層材料（比較例
３）は、上記表１３に見られるように、４０％又は３５
％のフェノール樹脂ピックアップによっても５２８Ｃ試
験を上首尾に完成することができなかった。これらの試
験は大体６００サイクル後に停止された。

【０１２４】しかし、上層として配合物＃１を有し、４
１％フェノール樹脂ピックアップした二層材料（実施例
Ｉ）は、上記表１３に見られるように、最終動摩擦係数
０．１３１、５．８％の摩擦消失及び９．０ｍｉｌのパ
ック損失を示して、試験を上首尾に完成することができ
た。

【０１２５】単層材料（比較例３）をフェノール樹脂に
よって４５％ピックアップで飽和させる場合には、上記
表１３に見られるように、最終動摩擦は０．１５５に増
大し、１０．４％の摩擦消失及び０ｍｉｌのパック損失
が生じた。アセンブリ表面グレージングは“１”に評価
され、摩滅、ブレークアウト及び離層は全て“０”に評
価された。シリコーン樹脂の使用は、これらの試験条件
下で、単層摩擦材料の摩擦及び摩耗性能を改良した。

【０１２６】上層に配合物＃１を有する二層材料（実施
例Ｉ）に４３％と５６％のピックアップレベルでシリコ
ーン樹脂を飽和させた。両方の試験が約５．５ｍｉｌの
パック損失と８．２％の摩擦消失と共に約０．１７４の
最終動摩擦レベルを示した。試験後に、ライニングの表
面状態は良好であった。グレージングのみが“１”に評
価され、摩滅、ブレークアウト及び離層は全て“０”に
評価された。この二層材料は単層材料よりも大きい摩擦
を生じた。この場合にも、シリコーンを含む配合物＃１
材料はフェノール樹脂飽和材料よりも大きい摩擦を示し
て機能した。

【０１２７】図５は比較例３と実施例Ｉとに関して耐久
性と摩擦とを高めるように変更を加えた配合物のサイク
ル数 対 摩擦曲線を示す。曲線の相違は、エラストマ
ー４１９８粒子、シリコーン樹脂及び二層材料の効果を
示す。

【０１２８】実施例ＩＶ 摩擦材料密度の変化はアセンブリの摩擦及び摩耗性能に
影響する。単層材料と、異なる密度の組合せによる二層
材料とを評価した。評価した二層材料の密度組合せは、
以下の表１５に示すように、第１層と第２層とが同じ密
度を有する（実施例Ｊ）、第１層が高い密度を有し、第
２層が低い密度を有する（実施例Ｋ）、及び第１層が低
い密度を有し、第２層が高い密度を有する（実施例Ｌ）
であった。

【０１２９】二層摩擦材料の第１層（下層）と第２層
（上層）の両方に同じ物質の配合物を用いた。但し、高
密度層を含む実施例はより高度に“機械的に”精製され
た綿材料を含有する。綿繊維の精製は繊維のフィブリル
化を高め、カナダ標準ろ水度(Canadian Standard Freen
ess Number)（ＣＦＮ）を低下させる。ＣＦＮ（ＴＡＰ
ＰＩによって認可されたＴ２２７ｏｍ−９４試験方法に
よって試験した）は、繊維材料の精製度又はフィブリル
化が増加するにつれて、低くなる。密度はフィブリル化
度が増加すると（即ち、ＣＦＮが低下すると）増大す
る。“標準”又は基準の綿繊維が約５５０の平均ＣＦＮ
を有し、特別な“精製”綿繊維が約４５０の平均ＣＦＮ
を有することを理解すべきである。したがって、標準綿
繊維（５５０ＣＦＮ）は繊維質基材のかなり低密度のシ
ート又は層を生成し、精製綿繊維（約４５０ＣＦＮ）は
繊維質基材のかなり高密度のシート又は層を生成する。

【０１３０】あらゆる場合に、紙の総基本重量は約２０
０ポンドを目標とし、このうち、第１層と第２層とはそ
れぞれ１６０ポンドと４０ポンドであった。フェノール
飽和用樹脂(saturating resin)は５０〜５５％ピックア
ップになるように用いた。全ての試験は方法４９８に従
い、Ｅｘｘｏｎ１９７５型“Ｈ”で潤滑して実施した。

【０１３１】下記摩擦材料は配合物＃３：綿３６．８
％、アラミドパルプ４．８％、セライト１３．６％、窒
化ケイ素粒子４．８％、摩擦粒子：ニトリルエラストマ
ーポリマー粒子４．０％、ＣＮＳＬ４．０％、非常に硬
質なＣＮＳＬ１２．０％；ノボロイド繊維；３ｍｍ長さ
１０％、０．２０ｍｍ長さ１０％を含有する。

【０１３２】下記表１５に記載した多孔度データはＧｕ
ｒｌｅｙ Ｄｅｎｓｏｍｅｔｅｒを用いて１枚の紙に空
気の比容(specific volume of air)を通過させるために
要する時間の長さの尺度であった。

【０１３３】下記表１５に示したＭｕｌｌｅｎデータ
は、試験標本によって覆われた標準オリフィス下のゴム
ダイヤフラム(rubber diaphragm)によって制御された液
体に一定速度で圧力を加えた場合の紙の破裂強さを測定
する試験方法である。この試験方法はＴＡＰＰＩ方法Ｔ
−４０３の補外(extrapolation)である。

【０１３４】 表１５ 乾式 湿式 密度 引張り 引張り 多孔度 Mullen 未加工 飽和 実施例Ｊ 6000 5000 3 12 20.88 42.9 総基本重量（第１層＋ 第２層）＝２０１、 厚さ＝０．０３８５”第１層 ： 5500 4000 2 9 19.63 基本重量＝１５９．５、 厚さ＝０．０３２５”実施例Ｋ 総基本重量（第１層＋ 5800 4700 3 12 24.5 48.5 第２層）＝１９６、 厚さ＝０．０３２”第１層 ： 5000 4000 2 9 21.83 基本重量＝１５５．５、 厚さ＝０．０２８５”実施例Ｌ 6900 5800 4 14 21.1 42.9 総基本重量（第１層＋ 第２層）＝２０４、 厚さ＝０．０３８５”第１層 ： 5800 4500 3 11 20.5 基本重量＝１６４、 厚さ＝０．０３２”

【０１３５】両層において同じ密度と同じ物質の配合物
を有する二層材料は、２０００ｒｐｍ（０〜１００サイ
クル）と４８００ｒｐｍ（１０１〜２１００サイクル）
の両方のかみ合い(engagement)速度で同じ動摩擦値を生
じる（実施例Ｊ）。図６は、実施例Ｊの二層アセンブリ
による試験からの摩擦対サイクル数曲線を説明する。総
パック損失は２．８ｍｉｌであった。

【０１３６】図７と８は、密度変化を有する二層材料を
示す。図７は実施例Ｋの静摩擦係数と動摩擦係数とを示
す。総パック損失は０．２ｍｉｌであった。

【０１３７】図８は実施例Ｌの静摩擦係数と動摩擦係数
とを示す。総パック損失は２．２ｍｉｌであった。二層
材料の第１層又は第２層の密度の変化は摩擦及び摩耗性
能を変化させる。多孔度データによって示される、最も
好ましい性能は、図８に示すように、それぞれ、低密度
と高密度の第１層と第２層とによって得られる（実施例
Ｌ）。

【０１３８】実施例Ｌは２０００ｒｐｍかみ合い中の改
良された静摩擦係数と動摩擦係数及びやや高い摩擦係数
を示す。この材料によると、アセンブリの耐摩耗性も非
常に良好である。図６〜８は、評価した３種類の二層材
料密度組合せ（実施例Ｊ、Ｋ及びＬ）の摩擦対サイクル
数曲線を示す。

【０１３９】二層材料は単層材料よりも良好に機能す
る。最良の二層材料は低密度の第１層と高密度の第２層
との組合せを有する。この二層材料は単層材料よりもや
や大きい耐摩耗性を示した。二層材料による試験からの
動摩擦係数は、単層材料からの動摩擦係数に比べて、異
なるかみ合い速度における変動が少なかった。

【０１４０】実施例Ｖ 摩擦及び摩耗試験を方法５００４Ａに従ってＥｘｘｏｎ
１９７５型“Ｈ”ＡＴＦによって実施した。全ての結果
は単層摩擦材料又は二層摩擦材料を用いて得られた。選
択した改質シリコーン樹脂と非改質シリコーン樹脂とを
これらの２種類の摩擦材料によって評価した。試験した
材料は下記表１６に示す。実施例ＭとＮの両方は下記の
ような配合物＃４：アラミドパルプ３２％、セライト２
６％、シリカ１６％、摩擦粒子：ニトリル型エラストマ
ー粒子１６％、ガラス繊維１０％を含有する。

【０１４１】

【０１４２】改質シリコーン樹脂で飽和されたサンプル
は、非改質シリコーン樹脂で飽和されたサンプルに比べ
て、ほぼ２倍の剪断強度を有する。改質シリコーン樹脂
で飽和されたサンプルは、フェノール樹脂又は他の“脆
い”種類の樹脂を混合された場合に、増強する(increas
e)。

【０１４３】改質シリコーン樹脂が非改質樹脂よりも高
い剪断強度を有するとしても、改質シリコーン樹脂は非
改質シリコーン樹脂に比べて同じか又はやや高い残留歪
み値(set value)を生じる。これらの摩擦材料配合物に
関して高い剪断強度と高い非改質シリコーン耐圧縮残留
歪み性との間に相関関係は殆ど存在しないと思われる。
平均孔度直径は低架橋樹脂で飽和されたサンプルでは、
高架橋樹脂に比べてやや大きくなる傾向がある。

【０１４４】４５０゜Ｆ（２３２．２℃）硬化を受けた
シリコーン樹脂で飽和された二層材料によって印象的な
摩擦及び摩耗性能が示された。この材料は僅か０．８ｍ
ｉｌのパック損失と９％の摩擦消失とを示した。しか
し、４００゜Ｆ（２０４．４℃）において硬化された同
じ材料は、２１．０ｍｉｌのパック摩耗と１３％の摩擦
消失とを示して試験された。したがって、シリコーン樹
脂を用いた場合には、良好なパック損失性能と摩擦性能
とが存在し、これは樹脂の適切な硬化を表す。

【０１４５】二層繊維質基材を下記に挙げる種々なシリ
コーン樹脂で飽和させた。図９に見られるように、この
材料は約５９２℃においてその第１ＴＧＡピークを有
し、５５．４６重量％残渣を有する。全てが、下記表１
７に示すような樹脂によって６０重量％〜６５重量％ピ
ックアップまで飽和された材料であった。

【０１４６】 表１７ 樹脂（１）ＭＴＶシリコーンゴム、樹脂／ポリマー比＝５０：５０−３０分間 ＠４００゜Ｆ（２０４．４℃）−シリコーン 樹脂（２）３０分間＠４５０゜Ｆ（２３２．２℃）−改質シリコーン重量平均分 子量＝１０，０００、架橋度＝１．３ 樹脂（３）３０分間＠４５０゜Ｆ（２３２．２℃）−改質シリコーン重量平均分 子量＝１０，０００、架橋度＝１．４ 樹脂（４）３０分間＠４５０゜Ｆ（２３２．２℃）−２０：８０−シリコーン／ フェノール樹脂ブレンド 樹脂（５）ＭＴＶシリコーンゴム、樹脂／ポリマー比＝５０：５０−３０分間 ＠４５０゜Ｆ（２３２．２℃）−シリコーン 樹脂（６）３０分間＠４５０゜Ｆ（２３２．２℃）−改質シリコーン重量平均分 子量＝１０，０００、架橋度＝１．４ 樹脂（７）３０分間＠４００゜Ｆ（２０４．４℃）−改質シリコーン重量平均分 子量＝５０００，０００、架橋度＝１．４ 樹脂（８）３０分間＠４５０゜Ｆ（２３２．２℃）−改質シリコーン重量平均分 子量＝５０００，０００、架橋度＝１．４ 樹脂（９）シリコーンゴム、樹脂／ポリマー比＝７０：３０ 樹脂（１０）シリコーンゴム、樹脂／ポリマー比＝９０：１０ 樹脂（１１）シリコーンゴム、樹脂／ポリマー比＝５：９５

【０１４７】耐熱性摩擦材料：実施例Ｍ−配合物＃４の
単層と実施例Ｎ−配合物４の二層（種々なシリコーンと
シリコーン／フェノール樹脂ブレンドとで飽和された）
の物理的試験データを下記表１８に示す。

【０１４８】 表１８ 材料の物理的特性 シリコーン樹脂比較 飽和用樹脂 剪断強度 引張り強度 圧縮緩和 平均孔径 lb/in² lb/in ＠１５００ μ (非 il/in²） （lb/in²) 単層材料実施例Ｍ 樹脂１ 183、 208、 201 20、 22、 21 圧縮＝0.4581" 3.3378 残留歪み＝0.1067" 3.1466 樹脂９ 226、 236、 234 27、 26、 27 圧縮＝0.4240" 3.0059 残留歪み＝0.1142" 2.9611 樹脂１１ 84、 90、 85 11、 10、 10 圧縮＝0.4792" 3.5825 残留歪み＝0.1718" 3.1183 二層材料実施例Ｎ 樹脂１ 172、 162、 146 23、 22、 23 圧縮＝0.3666" 2.8875 残留歪み＝0.0630" 3.3010 樹脂２ 417、 373、 358 45、 45、 44 圧縮＝0.3449" 3.7316 残留歪み＝0.1081" 3.5069 樹脂３ 355、 355、 330 43、 42、 43 圧縮＝0.3432" 2.7773 残留歪み＝0.1460" 2.7956 樹脂４ 406、 442、 412 52、 44、 55 圧縮＝0.2251" 2.8180 残留歪み＝0.0524" 2.3375 樹脂５ 188、 226、 213 28、 29、 29 圧縮＝0.4181" 3.2174 残留歪み＝0.1056" 2.7459 樹脂６ 374、 332、 357 41、 45、 43 圧縮＝0.3490" 2.6725 残留歪み＝0.1436" 2.5462 樹脂７ 379、 401、 388 43、 44、 42 圧縮＝0.3642" 2.5392 残留歪み＝0.1864" 2.8858 樹脂８ 336、 344、 359 41、 43、 42 圧縮＝0.3878" 2.9224 残留歪み＝0.1919" 2.7483

【０１４９】摩擦及び摩耗データはＳＡＥ方法５００４
Ａに従って、Ｅｘｘｏｎ１９８７５型“Ｈ”ＡＴＦ潤滑
を用いて得られたものである。結果の要約は下記表１９
に記載する。

【０１５０】 表１９ 試験方法５００４Ａ−Ｅｘｘｏｎ１９７５型“Ｈ”ＡＴＦ シリコーン樹脂比較 飽和用樹脂 Ａ−サイクル50 Ｂ−サイクル2050 Ｃ−サイクル2100 摩耗 ｕｉ ｕｆ ｕｉ ｕｆ ｕｉ ｕｆ インチ 単層材料実施例Ｍ 樹脂１Ex.M-1 0.168 0.165 0.133 0.145 0.139 0.159 -0.0024 消失* 0.0% +3.8% -17.4% -7.1% +3.7% -0.6% (T136) 樹脂９Ex.M-2 0.177 0.169 0.145 0.139 0.161 0.155 0.0012 消失 -2.2% +7.0% -20.8% -15.2% -4.6% -1.3% (T230) 樹脂１１Ex.M-３ 0.159 0.153 0.095 0.147 NA NA 0.0276 @550 @550 消失 -2.5% +2.0% -33.1% -14.5% (T231) 二層材料実施例Ｎ 樹脂１ 0.187 0.174 0.168 0.152 0.178 0.161 0.0210 消失 -2.1% +6.1% -12.0% -13.1% +3.5% 0.0% (T225) 樹脂２ 0.166 0.155 0.144 0.127 NA NA 0.0029 @1650 @1650 消失 +5.7% +6.2% -3.4% -9.9% (T183) 樹脂３ 0.164 0.155 0.136 0.129 NA NA 0.0132 @1950 @1950 消失 +3.8% +6.9% -16.6% -10.4% (T222) 樹脂４ 0.118 0.129 0.110 0.122 0.130 0.136 0.0059 消失 -2.5% +2.4% -16.7% -4.7% +2.4% +0.7% (T223) 樹脂５ 0.171 0.151 0.155 0.145 0.150 0.155 0.0008 消失 -2.3% 0.0% -9.4% -7.1% +4.2% +2.0% (T216) 樹脂６ 0.163 0.158 0.135 0.128 NA NA 0.0149 @1550 @1550 消失 +5.2% +12.9% -19.6% -13.5% (T224) 樹脂７ 0.164 0.155 0.108 0.126 NA NA 0.0189 @750 @750 消失 -7.9% +4.0% -28.0% -16.0% (T185) 樹脂８ 0.171 0.161 0.122 0.127 NA NA -0.0057 @850 @850 消失 -1.2% +3.9% -26.5% -21.1% (T226)

【０１５１】二層材料試験を種々な樹脂、シリコーン樹
脂及びシリコーン／フェノール樹脂を用いて評価した。
４００゜Ｆ（２０４．４℃）ではなく４５０゜Ｆ（２３
２．２℃）で硬化させたシリコーン材料は、４００゜Ｆ
（２０４．４℃）に硬化させた同じ材料による２１．０
ｍｉｌのパック損失に比べて、０．８ｍｉｌのパック損
失を生じた。シリコーン／フェノール樹脂混合物で飽和
させた二層材料は５．９ｍｉｌの摩耗を生じた。

【０１５２】２種類のＴＭＡ（熱機械的分析）試験を実
施した：第１試験は寸法のずれ(dimensional displacem
ent)を測定しながら、１０℃／分で加熱して７５０゜Ｆ
（３９８．９℃）まで加熱することを含み（方法
“Ａ”）、第２試験は周囲温度から５００℃までの５回
の熱サイクルと、次に７５０℃までの最終温度上昇とを
包含した（方法“Ｂ”）。

【０１５３】 表２０ 材料の加熱比較 シリコーン樹脂比較 飽和用樹脂 ＴＭＡ−方法“Ａ” ＴＭＡ−方法“Ｂ” ３０℃〜７５０℃ ３０℃〜５００℃、次に７５０℃ 第１ピーク 第２ピーク 第１ピーク 第２ピーク 単層材料実施例Ｍ 樹脂１ +44.57u -23.72u +43.05u -14.6u @273.4℃ @507.4℃ @274.5℃ @513.82℃ 樹脂９ +26.81u -15.99u -40.3u @270.0℃ @520.1℃ @742.6℃ 樹脂１1 +40.83u -10.37u +53.5u +583.9u @294.9℃ @443.1℃ @326.2℃ @592.3℃ 二層材料実施例Ｎ 樹脂１ +48.80u -23.15u +40.1u +474.1u @280.7℃ @505.9℃ @287.9℃ @734.3℃ 樹脂２ +30.30u +23.8u +40.3u +265.6u @271.4℃ @551.8℃ @287.7℃ @552.0℃ 樹脂３ +23.78u +12.8u +13.8u @270.1℃ @266.2℃ @555.5℃ 樹脂４ +22.62u -44.22u +540.2u @282.2℃ @491.1℃ @576.7℃ 樹脂５ +44.69u -12.24u +29.2u -24.9u @287.9℃ @487.9℃ @291.2℃ @503.7℃ 樹脂６ +23.61u +19.9u -18.6u @275.4℃ @271.7℃ @598.5℃ 樹脂７ +2.73u -20.89u -63.5u +248.0u @257.6℃ @427.2℃ @619.0℃ @740.5℃ 樹脂８ -7.86u -43.47u +14.9u +458.4u @257.6℃ @491.6℃ @287.2℃ @739.0℃ ＊レベルＡ：ｕｉ＝３６００ｒｐｍ、ｕｍ＝１８５０ｒｐｍ、ｕｆ＝７４０ｒｐ ｍ及びｕｓ＝０．７２ｒｐｍにおける摩擦； レベルＢ：ｕｉ＝３６００ｒｐｍ、ｕｍ＝１８５０ｒｐｍ、ｕｆ＝７４０ｒｐ ｍ及びｕｓ＝０．７２ｒｐｍにおける摩擦； レベルＣ：ｕｉ＝３６００ｒｐｍ、ｕｍ＝１８００ｒｐｍ、ｕｆ＝７４０ｒｐ ｍ及びｕｓ＝０．７２ｒｐｍにおける摩擦。

【０１５４】図９は、実施例Ｎの熱重量分析（ＴＧＡ）
を示す。ＴＧＡ曲線は耐熱性強化(increase heat resis
tance)を示す高温を表示する。重量変化％は３５．１５
％であった。重量損失が迅速でなければないほど、摩擦
材料は大きい耐熱性を有する。

【０１５５】実施例ＶＩ 高性能二層紙複合体湿式クラッチフェーシング摩擦材料
は高温、高エネルギー、低圧縮残留歪み特性の材料配合
物を含む第２層と、非線形弾性多孔質配合物を含有する
第１層とを含む。この二層複合材料は高度に多孔質、非
線形弾性であり、低い圧縮残留歪みを有する。例えば二
層複合湿式クラッチフェーシングを包含する摩擦材料
は、摩擦性能において、単独で用いた場合の第２層材料
の単層材料を凌駕するかなりの改良を示す。

【０１５６】第２層は、約１０％〜約４０％の多孔質活
性炭粒子と、約１０％〜約３０％の綿繊維と、約５％〜
約３０％の精密切断アラミド繊維と、約０〜２０％の合
成グラファイトと、約０〜４０％の充填材とを含有する
配合物＃５を含む。第１層は約５％〜約３０％の非線形
弾性ＰＥＴ繊維と、約２０％〜約６０％の綿繊維と、約
１０％〜約４０％の充填材とを含有する配合物＃６を含
む。好ましい実施態様では、第１層は約５５％の綿と、
約１０％の非線形弾性ＰＥＴ繊維と、３５％のセライト
と、約２％のラテックス加工助剤とを含み、第２層は約
３０％の活性炭粒子と、約２５％の綿と、約１０％のア
ラミド繊維と、約１０％のアラミドパルプと、約２５％
のセライトと、約２％のラテックス加工助剤とを含む。
第２層は二層複合材料の総厚さの約５％〜約３０％、最
も好ましくは約２０％を占める。得られる二層複合材料
は高度に多孔質かつ非線形弾性である。この二層複合材
料は、湿式クラッチフェーシングに用いた場合に摩擦性
能において、単層耐熱性材料を凌駕するかなりの改良を
示す。

【０１５７】 表２１ 比較例８ 配合物＃５ ４５％フェノール樹脂ＰＵ 最終密度 ４７．４ｌｂ／ｆｔ³ （７５９．３ｋｇ／ｍ³） 比較例９ 配合物＃６ 実施例Ｏ 第２層：配合物＃５ 第１層：配合物＃６ ４４％フェノール樹脂ＰＵ 最終密度 ４４．４ｌｂ／ｆｔ³ （７１１．２ｋｇ／ｍ³）

【０１５８】サンプルは指定ピックアップレベルにおい
てフェノール樹脂によって飽和させた。表２２に示すデ
ータは比較例８、比較例９及び実施例Ｏの平均孔径
（μ）を表す。実施例Ｏの二層材料が比較例８又は比較
例９のいずれよりも大きい平均孔径（μ）を有すること
が見られる。全てのサンプルは４５〜４７ ｌｂ／ｆｔ
³（７２０．８〜７５２．８ｋｇ／ｍ³）の最終密度まで
硬化させ、圧縮した。

【０１５９】

【０１６０】圧縮−緩和試験は比較例８、比較例９及び
実施例Ｏを用いておこなった。圧縮可能性は、材料が圧
縮された後にその本来のサイズに戻る能力の尺度であ
る。

【０１６１】完全パック試験（５２７Ｃ）、高エネルギ
ー試験を用いた比較例８と実施例Ｏの高速度動摩擦係数
対 サイクルデータを図１３に示す。

【０１６２】この二層摩擦材料は高度に多孔質で、非線
形弾性である。単層の比較例８及び比較例９に比べて摩
擦性能のかなりの改良が見られる。動摩擦係数の１０〜
２５％の増加と、耐摩耗性の約２０〜５０％の増加が生
ずる。

【０１６３】さらに、耐熱性が増強し、静摩擦／動摩擦
比が低下する。この二層摩擦材料は増大した孔度、低い
圧縮−緩和挙動、さらに単層材料に比べて樹脂ピックア
ップの全体的な増加を示す。

【０１６４】図１０は比較例８の圧縮と、圧縮残留歪み
とを示す。図１１は比較例９の圧縮と、圧縮残留歪みデ
ータを示す。図１２は実施例Ｏの圧縮と、圧縮残留歪み
とを示す。

【０１６５】

【産業上の利用可能性】本発明はクラッチプレート、伝
動帯、ブレーキシュー、シンクロナイザーリング、摩擦
ディスク又は系プレート及びトルクコンバーターに用い
るためのエネルギー摩擦材料として有用である。

【０１６６】好ましい実施態様及び代替え実施態様につ
いての上記説明は、例示であるように意図され、特許請
求の範囲及び内容を限定するようには意図されないもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】二層摩擦材料の形成方法を示す一般的概略図。

【図２】二層摩擦材料を一般的に示す、図１のライン２
−２に沿った断面図。

【図３】比較例３と、実施例ＧとＨに関してサイクル数
が増加するときの動摩擦係数を比較するグラフ。

【図４】比較例３、４及び５と実施例１とに関してサイ
クル数が増加するときの動摩擦係数を比較するグラフ。

【図５】比較例３と、実施例Ｉとに関してサイクル数が
増加するときの動摩擦係数を比較するグラフ。

【図６】実施例Ｊに関してサイクル数が増加するときの
静摩擦係数と動摩擦係数とを比較するグラフ。

【図７】実施例Ｋに関してサイクル数が増加するときの
静摩擦係数と動摩擦係数とを比較するグラフ。

【図８】実施例Ｌに関してサイクル数が増加するときの
静摩擦係数と動摩擦係数とを比較するグラフ。

【図９】実施例Ｎに関して、温度が上昇するときの重量
損失％、派生的重量(derivative weight)の変化（％／
℃）、及び残留量と％を示すＴＧＡグラフ。

【図１０】フェノール樹脂を含浸させた比較例８を含む
非圧縮摩擦材料の圧縮永久歪みを示すグラフ。

【図１１】フェノール樹脂を含浸させた比較例９を含む
非圧縮摩擦材料の圧縮永久歪みを示すグラフ。

【図１２】フェノール樹脂を含浸させた実施例Ｏを含む
非圧縮摩擦材料の圧縮永久歪みを示すグラフ。

【図１３】比較例８と実施例Ｏとに関するサイクル数が
増加するときの摩擦係数を比較するグラフ。

【符号の説明】 １０．混合及び分配手段 １２．第１層 ２０．第２手段 ２２．第２層 ２４．二層繊維質基材 ３０．乾燥手段 ４０．含浸手段 ５０．乾燥手段

フロントページの続き (72)発明者 ロバート・チ−チウ・ラム アメリカ合衆国イリノイ州60564，ネイパ ーヴィル，スウィッチ・グラス・レイン 5015 (72)発明者 マーク・エイ・イェスニク アメリカ合衆国インディアナ州47933，ク ロフォーズヴィル，バーニング・トゥリ ー・ロード 17

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１層又は下層に結合した第２層又は上
   層を含む非アスベスト摩擦材料に用いるための二層繊維
   質基材であって、第１層が非線形弾性繊維と、綿繊維
   と、充填材とを含み；第２層が多孔質炭素と、綿繊維
   と、アラミド繊維と、任意の合成グラファイトと、任意
   の充填材と、任意の加工助剤とを含む二層繊維質基材。
2. 【請求項２】 第２層が結合二層の総厚さの約２％〜約
   ５０％を占める、請求項１記載の二層繊維質基材。
3. 【請求項３】 第１層が、第１層の重量に基づく重量％
   で、約５％〜約３０％の非線形弾性繊維と、約０％〜約
   ６０％の綿繊維と、約１０％〜４０％の充填材と、約０
   ％〜約２０％の摩擦粒子と、約０％〜約３％のラテック
   ス型加工助剤とを含む、請求項１記載の二層繊維質基
   材。
4. 【請求項４】 第２層が、第２層の重量に基づく重量％
   で、約０％〜５５％の綿繊維と、約５％〜約４５％のア
   ラミド繊維と、約０％〜約４０％の多孔質炭素と、約０
   ％〜約４０％の充填材と、約０％〜約２０％の合成グラ
   ファイトとを含む、請求項１記載の二層繊維質基材。
5. 【請求項５】 フェノール樹脂若しくは改質フェノール
   樹脂、シリコーン若しくは改質シリコーン樹脂、又はフ
   ェノール樹脂若しくは改質フェノール樹脂とシリコーン
   若しくは改質シリコーン樹脂とのブレンドを含浸させ
   た、請求項１記載の二層繊維質基材を含む非アスベスト
   摩擦材料。
6. 【請求項６】 エポキシフェノール改質樹脂を含浸させ
   た、請求項５記載の二層繊維質基材を含む非アスベスト
   摩擦材料。
7. 【請求項７】 摩擦材料が約３０重量％〜約６５重量％
   の樹脂を含む、請求項５記載の摩擦材料。
8. 【請求項８】 クラッチフェーシングの形状の請求項６
   記載の摩擦要素。
9. 【請求項９】 ブレーキ片ライニングの形状の請求項６
   記載の摩擦要素。
10. 【請求項１０】 非線形弾性繊維と、綿繊維と、充填材
    とを含む第１層を形成する工程と；多孔質炭素と、綿繊
    維と、アラミド繊維と、任意の充填材と、任意の合成グ
    ラファイトとを含む第２層を第１層に接着させる工程と
    を含む、非アセベスト摩擦材料の製造方法。