JP4664458B2 - 乾式摩擦クラッチのライニング及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、摩擦材料、より詳しく言うと、乾式作用に設計されたクラッチ摩擦ホイール、即ち摩擦ディスクに用いられる摩擦ライニング、及び、冠状の摩擦ライニングの摩擦材料の製造方法に関する。また、本発明は、このような摩擦ライニングそれ自体にも関する。
【０００２】
【従来の技術】
上述のタイプの摩擦ライニングは、特に、グラスファイバーのような無機繊維を主成分とする糸で製造されている。これにより、動作中に発生する遠心力に対する機械的強度が付与される。摩擦ライニングの基礎材料は、好適な摩擦係数を得るために、ゴムを含み、また、種々の成分を結合させるために、種々の充填剤及び結合剤、実際にはフェノール樹脂を含んでいる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
摩擦ライニングを製造する際には、通常、種々の溶剤が用いられ、特に、ゴムを溶解する目的で用いられる。これらの溶剤は、塩素系溶剤である。しかし、塩素系溶剤は、有毒であるため、処理を製造ラインでのみ行い、かつ発生する蒸気を回収しなければならない。そこで、製造に従事している作業者に対して接触すること、及び環境に有毒な蒸気が流出することを防ぐ必要があるという欠点がある。
【０００４】
塩素系溶剤の代わりに、水性溶剤を使用することが提案されたが、この場合には、ゴムの１種であるラテックスを用いる必要がある。実際、水性結合剤は、フェノール樹脂、充填剤、及びラテックスの混合物である。この結合剤は、無機繊維や他の繊維からなり、素材板を形成する糸を含浸するために用いられる。その後、素材板は、圧力下で熱処理されて、摩擦ライニング自体を構成する。
【０００５】
フランス国のヴァレオ社は、水性結合剤の粘度が短時間で急激に増加することを発見した。そこで、まず、含浸のために結合剤を用いることのできる時間が短く、次に、製造された摩擦ライニングの摩擦特性及び摩耗特性が変動して好ましくない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、上述の摩擦材料、詳しく言うと、乾式摩擦クラッチ板の摩擦ライニングの摩擦材料の製造方法を提供することにある。この摩擦材料は、上述の欠点を有さない水性結合剤と混合される。
【０００７】
本発明は、グラスファイバーのような無機繊維を主成分とする糸を水性の含浸結合剤に含浸する処理を含む、摩擦材料、特に乾式摩擦クラッチディスクの摩擦ライニングの製造方法において、含浸結合剤は、少なくとも部分的にフェノラートを含むフェノール樹脂とともに、ラテックスを含むことを特徴とする製造方法である。
【０００８】
フェノラートは、アルカリ性フェノラートであることが好ましい。従って、強塩基性成分（即ち、アルカリや他の塩基）が、フェノール樹脂添加前または添加後に含浸結合剤に添加されることが好ましい。
【０００９】
フェノール樹脂は、好ましくは粉末状である。
【００１０】
強塩基性成分は、例えばカリウムやナトリウムである。
【００１１】
フェノール樹脂に対する強塩基性成分の重量の割合は、６〜１５％、好ましくは８〜１５％の範囲であるのがよい。
【００１２】
本発明により、糸を含浸して、摩擦ライニングの骨格及び素材板を形成するために、結合剤の使用可能な時間をかなり伸ばすことができ、実際には、約１０倍になる。
【００１３】
本発明によれば、含浸結合剤の製造方法は、充填剤、フェノール樹脂、強塩基性成分、及び水を含む予備混合と、予備混合物にラテックスを添加する次の段階を含んでいる。
【００１４】
上述の利点に加えて、結合剤が用いられている全時間には、結合剤の物理化学的特性は安定しており、従って、最終製品、つまり摩擦ライニング自体の品質が、改善されて一定となる。
【００１５】
詳細に分析すると、現在まで使用されている従来の方法では、粉末状のフェノール樹脂を、ラテックスを含む混合物に添加すると、ラテックスから水分が排出される。これにより、結合剤の粘度が急激に増し、含浸には適さないものになってしまう。
【００１６】
本発明によれば、フェノラートのような樹脂を使用することにより、または樹脂の少なくとも一部をフェノラートに変化させる強塩基剤を添加することにより、従来の方法で発生する上述の問題を克服することができる。
【００１７】
また、本発明は、乾式摩擦クラッチ板の摩擦ライニングであって、グラスファイバーのような無機繊維と、ポリアクリロニトリル繊維またはその誘導体のような有機繊維と、フェノラート、充填剤、及びラテックスのような樹脂を含む水性結合剤とを含む糸を含むことを特徴とする乾式摩擦クラッチ板の摩擦ライニングである。この摩擦ライニングは、本発明による方法で形成されることが好ましい。
【００１８】
本発明の他の特徴及び利点について、以下の実施例についての説明より明かにする。また、本発明の方法により製造される製品は、実施例に示すものに限定されるものではない。次に図面を参照して説明する。
【００１９】
【実施例】
クラッチライニング、即ち、自動車の乾式摩擦クラッチの円形摩擦ライニングに関して説明する。
【００２０】
水性結合剤は、種々の成分を混合して生成されている。その混合は、好ましくは、２つの段階、つまり予備混合と最終混合により行われる。まず、予備混合では、フェノール樹脂及びメラミンホルムアルデヒド樹脂、カリウム（または、ナトリウムやその他好適な強塩基）、及び水が混合される。混合時間は、フェノール樹脂が完全に溶解して、混合物が均一になるように設定されている。
【００２１】
最終混合の際には、ラテックスが予備混合物に添加されて、均一な最終混合物となる。
【００２２】
糸は、グラスファイバーのような無機繊維の糸と、ポリアクリロニトリル繊維やその誘導体のような有機繊維の糸と、金属糸とからなるものであり、金属糸は、完成したクラッチライニングの７５％までの重さとなる。この糸は、結合剤に押し込まれて含浸された後に、乾燥される。
【００２３】
摩擦ライニングの素材板は、含浸された糸を、外径と内径との間の突出部に配置することにより形成される。続いて、この素材板は、圧力下で熱せられる。後段の熱処理は、好ましくは、製品の安定性のために行われるものである。
【００２４】
歪み矯正、素材板の孔の形成、対微粉処理のような種々の機械的加工が、必要に応じて行われる。このようにして得られたクラッチライニングは、クラッチ摩擦ディスクやクラッチホイールの軸方向の弾性支持部材の両側に適するように設計されている。
【００２５】
結合剤の４つのサンプルが上述のようにして生成された。その割合を表１に示す。
【００２６】
【表１】

【００２７】
結合混合物の粘度変化は、混合物の抽出物に対して、２５℃の温度でブルックフィールド粘度計で測定したものである。図１に、経過時間に対する粘度の増加を測定した時の曲線を示してある。
【００２８】
上述したタイプの糸に対する正確な含浸が、１００ポアズ未満、かつ最適値が約４０ポアズの粘度である結合剤を用いた場合には、図１の曲線からわかるように、混合が行われてから混合物１が最適使用範囲外になるのに要する時間は、大変短い。混合物１は、他の３つの混合物に対する対照として用いられている。混合物１は、その物質自体、公知であり、フェノール樹脂を用いて生成され、他の強塩基性物質を添加していない。
【００２９】
図１からわかるように、混合物１の所要時間は４０分以内である。これに対して、混合物２の所要時間は、４０分以上であり、混合物３及び混合物４では、１００分以上である。混合物３及び４の粘度は、３６０分経過しても、最適範囲、つまり４０ポアズ以下に保たれるようになっている。
【００３０】
ここには示していないが、追加の試験により、樹脂に対する強塩基性物質の重さの割合に基づいた好ましい範囲は、８〜１５％であることが分かった。これにより、結合混合物が９〜１０のｐＨ値に到達しうるようになる。
【００３１】
いくつかの応用例では、ＳＢＲタイプのラテックスよりも熱強度の大きいＮＢＲタイプのラテックスを使用することが好ましい。
【００３２】
表２は、さらに２つの混合物５及び混合物６の組成を示している。
【００３３】
【表２】

【００３４】
表２に示した混合物の経過時間に対する粘度の反応を、図２に示してある。図２は、図１と同様に、混合が完了した時点、または、混合が完了したと見なされる瞬間を０として、経過時間に対する粘度変化を示すグラフである。この場合、混合物５は、「対照」として用いられ、強塩基性物質を含んでいない。一方、混合物６では、水酸化カリウムを１０重量部含んでいる。
【００３５】
図２に示す試験は、２５℃で行ったものである。図２に示すように、混合物５の粘度が急激に増加するのに対して、混合物６の粘度は、３０ポアズにも達せず、７時間以上も最適値の範囲内である。
【００３６】
ラテックスを用いるタイプのものに関して、さらに２つの結合混合物７及び８の組成を用いて、ＮＢＲタイプのラテックスを用いる利点を、下の表３に示してある。この結合においては、これら２つの結合混合物は、混合物７がＳＢＲラテックスを、混合物８がＮＢＲラテックスをそれぞれ含有する以外は、上記と同一の重量組成で行われる。
【００３７】
【表３】

【００３８】
上述の各結合剤は、糸を含浸するために用いられ、これにより、２対のクラッチライニングが形成される。各対のライニングは、クラッチ摩擦板に取り付けられ、連続したクラッチ係合及び解除試験を、一定の間隔で、試験台上で行う。
【００３９】
ライニングの温度値、摩擦係数、クラッチの動作回数（各サイクルは、１回の係合動作と１回の解除動作からなる）を測定した。これらの測定値は、図３及び図４に示されている。
【００４０】
図４から分かるように、繰り返してクラッチを動作させると、約３５０℃〜４００℃で安定する熱を発生する。また、図３から分かるように、ＳＢＲラテックスを含有するライニングの摩擦係数は、かなり減少し、クラッチ動作を約５０回行った後では、より急激に減少している。一方、ＮＢＲラテックスを含有するライニングの摩擦係数は、概ね一定であり、クラッチ動作を約４０回行った後では、増加している。
【００４１】
ＮＢＲラテックスを含有するライニングでは、クラッチ動作中に、殆んどノイズが発生しない。このノイズは、ＳＢＲラテックスを含有するライニングよりも小さい。
【００４２】
さらに、本発明によるクラッチライニングの製造方法により、結合剤の組成配合を増やすことができ、選択の幅が広がることにより、種々の適宜な特性を有する摩擦材料を用いて、最終的な製品を製造することができる。これらにより、本発明によるクラッチ摩擦ライニングは、幅広い特性と性能を有することができる。表４は、組成の重要な変更例を示している。表４には、それぞれＦ１〜Ｆ７よりなる７つの例を示している。
【００４３】
【表４】

【００４４】
本発明により、溶剤量に対する割合が増加した有効成分を含む結合剤を使用することができる。これは、従来技術の３５％またはそれ以下のものと比較して、乾燥抽出物を、結合剤の重量の５０％を越える値とすることにより測定することができる。
【００４５】
本発明の利点は、第１に、糸の十分な含浸、第２に、含浸後の糸の速乾性である。
【００４６】
特に、本発明により、織られたグラスファイバーの少なくとも１本の糸、好ましくは６００〜５０００テックスの糸で加工された、１〜３本の糸を含む複合糸が、含浸されるようになっている。本発明により生成された結合剤を用いて、一般的に、上述したタイプの糸に、改善された含浸を適用することができる。従って、この含浸された糸から製造されたクラッチライニングは、遠心力に対して、機械的抵抗が増加することになる。
【００４７】
適切な比較を行うために、３つのクラッチライニングを製造し、クラッチ摩擦ホイールやクラッチディスクにリベットでそれらを固着するために、貫通孔を設けた。
【００４８】
第１のライニングは、従来の材料、つまり、塩素性溶剤の結合剤に含浸された未加工の糸で製造したものである。第２のライニングは、上述の表１及び図１で説明した混合物３に対応する結合剤に含浸された未加工の糸で製造したものである。第３のクラッチ板は、２５００テックスで加工された２本の糸からなり、混合物３に対応する結合剤に含浸された複合糸で製造したものである。
【００４９】
図５は、遠心分離試験の結果を示している。この試験では、変動する値の遠心力に対する試験を行うために、上述の３つのクラッチライニングを、異なる速度で回転した。図５は、閾値、即ち、試験片が熱を帯びて破損する時の毎分回転数で示した回転速度の値を示している。閾値は、慣性直径の関数として表され、以下のように定義される。
【００５０】
ＤＩ＝√１／２ （Ｄ²−ｄ²）
Ｄ及びｄは、それぞれ、ライニングの外径及び内径であり、ＤＩは、慣性直径自体である。
【００５１】
【発明の効果】
本発明では、クラッチライニングの遠心強度が十分に改善され、糸が強塩基性水性結合剤と組み合わされた時に、特に高い遠心強度となることが上述の説明から理解されると思う。この配合をＮＢＲラテックスと組み合わすと、上述した全ての利点を得られることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の１種類の混合物、及び本発明による方法で用いられる３種類の混合物の水性結合剤の粘度が、どのように時間と共に変化するかを示すグラフである。
【図２】図１と同じ目盛りで、さらに２種類の異なる水性結合剤の混合物の粘度を示すグラフである。
【図３】本発明によるクラッチディスクの性能に関するグラフであり、クラッチの動作回数に対する摩擦係数を示している。
【図４】クラッチの動作回数に対する動作温度を示すグラフである。
【図５】摩擦ライニングの慣性直径に対する遠心分離試験での回転速度を示し、本発明による２つのクラッチライニングを従来のものと比較した時のグラフである。

Claims (14)

1. グラスファイバーから成る無機繊維を主成分とする糸を水性の含浸結合剤に含浸する処理を含む乾式摩擦クラッチディスクの摩擦ライニングの製造方法において、前記水性含浸結合剤は、少なくとも部分的にフェノラートを含むフェノール樹脂及びラテックスを含むことを特徴とする製造方法。
2. 強塩基性成分が、フェノール樹脂の添加前または添加後に、前記水性含浸結合剤に添加されることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
3. 前記強塩基性成分の前記フェノール樹脂に対する重量の割合は、６〜１５％の範囲であることを特徴とする請求項２記載の製造方法。
4. 前記強塩基性成分は、カリウムであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
5. 前記強塩基性成分は、ナトリウムであることを特徴とする請求１〜３のいずれかに記載の製造方法。
6. 前記水性含浸結合剤の生成は、充填剤、前記フェノール樹脂、前記強塩基性成分、及び水を含む予備混合物を生成する予備混合段階と、この予備混合物にラテックスを添加する最終混合段階を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法。
7. 前記ラテックスは、ＳＢＲタイプのラテックスであることを特徴とする請求項６記載の製造方法。
8. 前記ラテックスは、ＮＢＲタイプのラテックスであることを特徴とする請求項６記載の製造方法。
9. 前記水性結合剤のｐＨ値は９〜１０であることを特徴とする１〜８のいずれかに記載の製造方法。
10. 前記糸は、少なくとも１本の織られたグラスファイバーの糸を含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の製造方法。
11. 前記グラスファイバーの糸の生地は、６００〜５０００テックスの範囲であることを特徴とする請求項１０記載の製造方法。
12. 前記糸は、金属糸を含む請求項１〜１１のいずれかに記載の製造方法。
13. 乾式摩擦クラッチ板の摩擦ライニングであって、
    （１）グラスファイバーから成る無機繊維とポリアクリロニトリル繊維またはその誘導体から成る有機繊維；および
    （２）フェノール樹脂、強塩基性成分、充填剤、及びＳＢＲ又はＮＢＲタイプのラテックスを含む水性含浸結合剤とを含むことを特徴とする乾式摩擦クラッチ板の摩擦ライニング。
14. 請求項１〜１２のいずれかの方法で製造された請求項１３記載の摩擦ライニング。

Images