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JP2000039033A - 乾式摩擦クラッチのライニング及びその製造方法 - Google Patents

乾式摩擦クラッチのライニング及びその製造方法

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JP2000039033A
JP2000039033A JP11171098A JP17109899A JP2000039033A JP 2000039033 A JP2000039033 A JP 2000039033A JP 11171098 A JP11171098 A JP 11171098A JP 17109899 A JP17109899 A JP 17109899A JP 2000039033 A JP2000039033 A JP 2000039033A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】含浸の時間を増やすことにより水性結合剤を改
善するとともに、摩擦ライニングの摩擦抵抗及び摩耗抵
抗の特性を改善する乾式摩擦クラッチのライニング及び
その製造方法を提供する。 【解決手段】自動車の乾式摩擦クラッチの摩擦ライニン
グは、無機繊維ベースの糸を水性含浸結合剤に含浸する
方法により生成される摩擦材料を含んでいる。水性含浸
結合剤は、ラテックスと、少なくとも部分的にフェノラ
ートのようなフェノール樹脂を含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】
【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1
0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、3
60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N
BR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600〜50
00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 (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】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、前記含浸結合剤は、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。
  2. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項4】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、8〜15%の範囲であることを特
    徴とする請求項3記載の製造方法。
  5. 【請求項5】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3または4記載の製造方法。
  6. 【請求項6】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項3または4記載の製造方法。
  7. 【請求項7】前記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
    合物の生成段階を含み、さらに、この予備混合物にラテ
    ックスを添加する段階を含むことを特徴とする請求項1
    〜6のいずれかに記載の製造方法。
  8. 【請求項8】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7記載の製造方法。
  9. 【請求項9】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7記載の製造方法。
  10. 【請求項10】前記水性結合剤のpH値は、約9〜10
    であることを特徴とする請求項8または9記載の製造方
    法。
  11. 【請求項11】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〜
    10のいずれかに記載の製造方法。
  12. 【請求項12】前記グラスファイバーの糸の生地は、6
    00〜5000テックスの範囲であることを特徴とする
    請求項11記載の製造方法。
  13. 【請求項13】前記糸は、金属糸を含む請求項1〜12
    のいずれかに記載の製造方法。
  14. 【請求項14】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。
  15. 【請求項15】請求項1〜13のいずれかの方法で製造
    された請求項14記載の摩擦ライニング。
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