摩擦材及びその製造方法
【課題】摩擦材において、強度低下を起こすことなく超高耐熱性を維持しつつ優れた初期特性と高いμ−Ｖ正勾配性を得ることができること。
【解決手段】基材繊維と充填材とを抄造して抄紙体を得て（Ｓ１０）、この抄紙体に熱硬化性樹脂を含浸し（Ｓ１１）、摩擦表面の温度を低くし反摩擦表面の温度を高くして乾燥する（Ｓ１２）。摩擦材中の樹脂は、高温部へ移動して乾燥していく溶剤に引きずられて低温部から高温部へ移動するため、厚み方向の樹脂量の分布が反摩擦表面付近において最も高く、摩擦表面付近において最も低くなる。熱硬化性樹脂を加熱硬化させた（Ｓ１３）後、研磨材によって摩擦表面の樹脂のみの部分を約１０μｍ±５μｍの極表層部だけ研磨することによって除去する（Ｓ１４）。こうして得られた摩擦材１は、摩擦表面付近の樹脂濃度が低いだけでなく樹脂の影響を低減することができるため、優れたμ−Ｖ正勾配性を得ることができる。
【解決手段】基材繊維と充填材とを抄造して抄紙体を得て（Ｓ１０）、この抄紙体に熱硬化性樹脂を含浸し（Ｓ１１）、摩擦表面の温度を低くし反摩擦表面の温度を高くして乾燥する（Ｓ１２）。摩擦材中の樹脂は、高温部へ移動して乾燥していく溶剤に引きずられて低温部から高温部へ移動するため、厚み方向の樹脂量の分布が反摩擦表面付近において最も高く、摩擦表面付近において最も低くなる。熱硬化性樹脂を加熱硬化させた（Ｓ１３）後、研磨材によって摩擦表面の樹脂のみの部分を約１０μｍ±５μｍの極表層部だけ研磨することによって除去する（Ｓ１４）。こうして得られた摩擦材１は、摩擦表面付近の樹脂濃度が低いだけでなく樹脂の影響を低減することができるため、優れたμ−Ｖ正勾配性を得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の自動変速機やオートバイ等の変速機等に用いられる複数または単数の摩擦板を設けた摩擦材係合装置用の摩擦材及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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調整剤や体質充填材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り、軽量で安価であるだけでなく、材質が多孔質で比較的弾性にも富むため油吸収性が高く、しかも、耐熱性、耐摩耗性等にも比較的優れている等の特長を有している。
【０００４】
ここで、摩擦材の摩擦表面付近の樹脂の存在は、摩擦材の耐熱性（特に、耐ヒートスポット性）を決定する要因の一つであり、摩擦表面付近の樹脂量が多いと摩擦材が硬くなり耐熱性が低下するため、摩擦表面付近の樹脂量は少ないことが望ましいと考えられているが、摩擦表面付近の樹脂量を減らすため摩擦材中の樹脂量を減らせば摩擦材としての強度を維持することができなくなるため、必要最小限の樹脂を配合することにより、耐熱性と強度のバランスを確保している。しかし近年、摩擦材には、さらなる超高耐熱性が要求されている。
【０００５】
そこで、特許文献１においては、摩擦材の摩擦表面付近の樹脂量を摩擦材の厚み方向の樹脂量分布において樹脂量が最も高い部分よりも低くすることによって、強度低下を起こすことなく低コストで超高耐熱性を有する摩擦材とその製造方法の発明について開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、摩擦表面を摺動時の圧力及び摩擦熱により処理する平坦面と、その平坦面上に形成された複数個の溝と、その平坦面とその溝の側面との間に形成された研磨角部とからなる研磨面のみを用いて研磨することを特徴とする湿式摩擦部材の初期ならし方法の特許発明について開示されている。かかる初期ならし方法によって、従来の初期ならし装置を用いる場合に比較して短時間かつ低コストで湿式摩擦部材の初期ならしを行うことができる。
【特許文献１】特開２００４−２０５０３６号公報
【特許文献２】特許第３６５８１６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、摩擦材には超高耐熱性と同時に良好な摩擦特性（μ−Ｖ正勾配性、初期特性、等）が要求される。上記特許文献１に記載の摩擦材においてもある程度良好な摩擦特性が得られるが、さらに高いμ−Ｖ正勾配性が要求されている。また、上記特許文献２に記載の特許発明は、初期特性を安定させるものではあるが、高いμ−Ｖ正勾配性が得られるといった効果は期待できない。
【０００８】
そこで、本発明は、強度低下を起こすことなく超高耐熱性を維持しつつ優れた初期特性と高いμ−Ｖ正勾配性を得ることができる摩擦材及びその製造方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明にかかる摩擦材は、摩擦材の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布は摩擦表面付近が前記厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低く形成され、空気中で前記摩擦表面の極表層部が研磨されてなるものである。
【００１０】
ここで、「空気中で」とは、上記特許文献２に記載の特許発明のように液体（潤滑油）中で研磨するのではなく、ドライの状態で研磨することを意味する。また、「極表層部」とは摩擦表面の極めて薄い表層の部分を意味するものであり、数値的には摩擦表面から数μｍ〜数十μｍの範囲内である。
【００１１】
請求項２の発明にかかる摩擦材は、請求項１の構成において、前記摩擦材の樹脂量は摩擦表面側と反摩擦面側とで摩擦表面側が５％以上低くされているものである。
【００１２】
請求項３の発明にかかる摩擦材は、請求項１の構成において、前記摩擦材の樹脂量は摩擦表面側と摩擦材内部とで摩擦表面側が５％以上低くされているものである。
【００１３】
請求項４の発明にかかる摩擦材は、請求項１乃至請求項３のいずれか１つの構成において、前記摩擦材の樹脂量の分布は連続的に変化させたものである。
【００１４】
請求項５の発明にかかる摩擦材は、請求項１乃至請求項３のいずれか１つの構成において、前記摩擦材の樹脂量の分布は不連続的に変化させたものである。
【００１５】
請求項６の発明にかかる摩擦材の製造方法は、摩擦材の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布を摩擦表面付近が前記厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低くなるように形成する工程と、空気中で前記摩擦表面の極表層部を表面研磨する工程とを具備するものである。
【００１６】
請求項７の発明にかかる摩擦材の製造方法は、請求項６の構成において、前記摩擦材の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布を摩擦表面付近が前記厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低くなるように形成する工程は、前記摩擦材を乾燥する際に一方の表面の温度を低くし及び／またはもう一方の表面の温度を高くする工程を含むものである。
【００１７】
請求項８の発明にかかる摩擦材の製造方法は、請求項６の構成において、前記摩擦材の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布を摩擦表面付近が前記厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低くなるように形成する工程は、前記摩擦材を乾燥する際に、２枚の摩擦材の摩擦表面同士を重ね合わせたまま乾燥した後、別々にしてまたは重ね合わせたまま高温で硬化させる工程を含むものである。
【００１８】
請求項９の発明にかかる摩擦材の製造方法は、請求項６の構成において、前記摩擦材の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布を摩擦表面付近が前記厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低くなるように形成する工程は、２枚以上の樹脂量を異にする摩擦材を形成し、少なくとも、それらの１以上の樹脂量を異にする摩擦材の乾燥完了前に重ね合わせて一体化する工程を含むものである。
【００１９】
請求項１０の発明にかかる摩擦材の製造方法は、請求項６の構成において、前記摩擦材の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布を摩擦表面付近が前記厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低くなるように形成する工程は、前記摩擦材の一方の面に樹脂を追加含浸させた後に摩擦材を乾燥する際に前記摩擦材の樹脂を追加含浸させた側を外側として、その厚み方向に遠心力を付与しながら、所定の温度条件で乾燥させる工程を含むものである。
【００２０】
請求項１１の発明にかかる摩擦材の製造方法は、請求項６乃至請求項１０のいずれか１つの構成において、前記摩擦表面を空気中で極表層部を表面研磨する工程は、前記摩擦材の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布を摩擦表面付近が前記厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低くなるように形成する工程の後に、前記摩擦材の摩擦表面を１０μｍ±５μｍだけ研磨する工程であるものである。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１の発明にかかる摩擦材は、摩擦材の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布は摩擦表面付近が厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低く形成され、空気中で摩擦表面の極表層部が研磨されてなる。ここで、極表層部とは摩擦表面の極めて薄い表層の部分を意味し、具体的な深さとしては摩擦表面から数μｍ〜数十μｍの範囲内である。
【００２２】
高いμ−Ｖ正勾配性を得るための手法として、摩擦材表層部の柔軟性の向上や、摩擦材に含まれている樹脂の影響を抑制することが有効である。したがって、このように摩擦表面付近の樹脂量を低くするとともに、摩擦表面の極表層部の樹脂のみの部分を研磨して除去することによって、摩擦表面付近の樹脂濃度が低下して柔軟性が向上するとともに樹脂の影響が減るために摩擦特性が向上して、超高耐熱性を維持しながら優れた初期特性と高いμ−Ｖ正勾配性を得ることができる。
【００２３】
このようにして、強度低下を起こすことなく超高耐熱性を維持しつつ優れた初期特性と高いμ−Ｖ正勾配性を得ることができる摩擦材となる。
【００２４】
請求項２の発明にかかる摩擦材においては、摩擦材の樹脂量は摩擦表面側と反摩擦面側とで摩擦表面側が５％以上低くされている。したがって、請求項１に記載の効果に加えて、摩擦表面付近の樹脂量が反摩擦表面付近よりも低くなっているため、耐熱性、耐ヒートスポット性が格段に向上し、超高耐熱性の摩擦材となる。しかも、摩擦材の厚み方向の樹脂量の分布は摩擦材の乾燥工程で決定することができるから、強度低下を起こすことなく、低コストで超高耐熱性の摩擦材とすることができる。
【００２５】
請求項３の発明にかかる摩擦材においては、摩擦材の樹脂量は摩擦表面側と摩擦材内部とで摩擦表面側が５％以上低くされている。したがって、請求項１に記載の効果に加えて、摩擦表面付近の樹脂量が摩擦材内部よりも低くなっているため、耐熱性、耐ヒートスポット性が格段に向上し、超高耐熱性の摩擦材となる。しかも、摩擦材の厚み方向の樹脂量の分布は摩擦材の乾燥工程で決定することができるから、強度低下を起こすことなく、低コストで超高耐熱性の摩擦材とすることができる。
【００２６】
請求項４の発明にかかる摩擦材においては、摩擦材の樹脂量の分布は連続的に変化させたものである。したがって、請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の効果に加えて、摩擦材の樹脂量の分布を連続的に変化させたことにより、耐熱性、耐ヒートスポット性が格段に向上し、超高耐熱性の摩擦材となる。しかも、摩擦材の厚み方向の樹脂量の分布は摩擦材の乾燥工程で決定でき、強度低下を起こすことなく、低コストで超高耐熱性を持たせることができる。また、摩擦材の樹脂量の分布が連続的に変化するから、特定の部分に機械的ストレスが集中して加わることがない。
【００２７】
請求項５の発明にかかる摩擦材においては、摩擦材の樹脂量の分布は不連続的に変化させたものである。したがって、請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の効果に加えて、摩擦材の樹脂量の分布を不連続的に変化させたことにより、摩擦材の厚み方向の樹脂量の分布は重ね合わせによって決定でき、任意の低コストで、耐熱性、耐ヒートスポット性が格段に向上し、超高耐熱性の摩擦材となる。
【００２８】
請求項６の発明にかかる摩擦材の製造方法は、摩擦材の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布を摩擦表面付近が厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低くなるように形成する工程と、空気中で摩擦表面の極表層部を表面研磨する工程とを具備する。
【００２９】
高いμ−Ｖ正勾配性を得るための手法として、摩擦材表層部の柔軟性の向上や、摩擦材に含まれている樹脂の影響を抑制することが有効である。したがって、このように摩擦表面付近の樹脂量が低くなるように形成するとともに、摩擦表面の極表層部の樹脂のみの部分を表面研磨して除去することによって、摩擦表面付近の樹脂濃度が低下して柔軟性が向上するとともに樹脂の影響が減るために摩擦特性が向上して、超高耐熱性を維持しながら優れた初期特性と高いμ−Ｖ正勾配性が得られる摩擦材を製造することができる。
【００３０】
このようにして、強度低下を起こすことなく超高耐熱性を維持しつつ優れた初期特性と高いμ−Ｖ正勾配性を得ることができる摩擦材の製造方法となる。
【００３１】
請求項７の発明にかかる摩擦材の製造方法は、摩擦材の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布を摩擦表面付近が厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低くなるように形成する工程は、摩擦材を乾燥する際に一方の表面の温度を低くし及び／またはもう一方の表面の温度を高くする工程を含む。
【００３２】
このように摩擦材の両面に高低の温度差を付けることによって、請求項６に記載の効果に加えて、摩擦材中の樹脂は高温部へ移動して乾燥していく溶剤に引きずられて低温部から高温部へ移動する性質を有するため、厚み方向の樹脂量の分布が一方の表面付近において最も低くなり、超高耐熱性の摩擦材を製造することができる。
【００３３】
請求項８の発明にかかる摩擦材の製造方法は、摩擦材の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布を摩擦表面付近が厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低くなるように形成する工程は、摩擦材を乾燥する際に、２枚の摩擦材の摩擦表面同士を重ね合わせたまま乾燥した後、別々にしてまたは重ね合わせたまま高温で硬化させる工程を含む。
【００３４】
したがって、請求項６に記載の効果に加えて、突き合わされた摩擦表面からは乾燥は起こらず、外側になった反摩擦表面から溶剤が乾燥していくため、摩擦材中の樹脂も引きずられて移動し、厚み方向の樹脂量の分布が反摩擦表面付近において最も高く、摩擦表面付近において最も低くなり、超高耐熱性の摩擦材を製造することができる。
【００３５】
請求項９の発明にかかる摩擦材の製造方法は、摩擦材の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布を摩擦表面付近が厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低くなるように形成する工程は、２枚以上の樹脂量を異にする摩擦材を形成し、少なくとも、それらの１以上の樹脂量を異にする摩擦材の乾燥完了前に重ね合わせて一体化する工程を含む。
【００３６】
したがって、請求項６に記載の効果に加えて、任意の樹脂量の適当に乾燥した摩擦材を複数形成し、それらを合わせて、厚み方向の樹脂量の分布が反摩擦表面付近において最も高く、摩擦表面付近において最も低く構成するものであるから、超高耐熱性の摩擦材を製造することができる。
【００３７】
請求項１０の発明にかかる摩擦材の製造方法は、摩擦材の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布を摩擦表面付近が厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低くなるように形成する工程は、摩擦材の一方の面に樹脂を追加含浸させた後に摩擦材を乾燥する際に摩擦材の樹脂を追加含浸させた側を外側として、その厚み方向に遠心力を付与しながら、所定の温度条件で乾燥させる工程を含む。
【００３８】
したがって、請求項６に記載の効果に加えて、摩擦材の樹脂を追加含浸させた側の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布を、遠心力を利用して摩擦表面付近が厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低く形成することができる。
【００３９】
請求項１１の発明にかかる摩擦材の製造方法においては、空気中で摩擦表面の極表層部を表面研磨する工程は、摩擦材の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布を摩擦表面付近が厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低くなるように形成する工程の後に、摩擦材の摩擦表面を１０μｍ±５μｍだけ研磨する工程である。
【００４０】
本発明者らが鋭意実験研究を積み重ねた結果、摩擦材の摩擦表面において樹脂のみが存在する厚さは１０μｍ±５μｍであり、摩擦材の摩擦表面を１０μｍ±５μｍだけ研磨することによって樹脂の影響を顕著に抑えられることを見出し、この知見に基いて本発明を完成したものである。
【００４１】
このようにして、強度低下を起こすことなく超高耐熱性を維持しつつ高いμ−Ｖ正勾配性を得ることができる摩擦材の製造方法となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図５を参照して説明する。
【００４３】
図１は本発明の実施の形態にかかる摩擦材の製造方法の概略を示すフローチャートである。図２は本発明の実施の形態にかかる摩擦材の実施例１について、異なる面圧において摩擦特性を測定した結果のμ−Ｖ正勾配性を、比較例と比較して示す図である。図３は本発明の実施の形態にかかる摩擦材の実施例２について、異なる面圧において摩擦特性を測定した結果のμ−Ｖ正勾配性を、比較例と比較して示す図である。図４は本発明の実施の形態にかかる摩擦材の摩擦特性向上のメカニズムを示す模式図である。図５は本発明の実施の形態にかかる摩擦材における処理の面圧に対する寄与率を示す図である。
【００４４】
まず、本実施の形態にかかる摩擦材の製造方法について、図１を参照して説明する。
【００４５】
図１に示されるように、本実施の形態の摩擦材１は樹脂含浸タイプのペーパー系湿式摩擦材であって、まず基材繊維（パルプやアラミド繊維等）と充填材（摩擦調整剤や体質充填材等）とを抄造して抄紙体を得る（ステップＳ１０）。次に、この抄紙体に熱硬化性樹脂を含浸する（ステップＳ１１）が、本実施の形態においては熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂を用いている。
【００４６】
続いて、摩擦表面の温度を低くし、反摩擦表面の温度を高くして乾燥する（ステップＳ１２）。摩擦材中の樹脂は、高温部へ移動して乾燥していく溶剤に引きずられて低温部から高温部へ移動する性質を有するため、厚み方向の樹脂量の分布が反摩擦表面付近において最も高く、摩擦表面付近において最も低くなる。以下、このステップＳ１２におけるような、厚み方向の樹脂量の分布を摩擦表面付近において低くなるようにする処理を「マイグレーション」と呼ぶ。
【００４７】
次に、摩擦材全体をさらに高温に加熱して熱硬化性樹脂を加熱硬化させた（ステップＳ１３）後、研磨材によって摩擦表面を研磨する（ステップＳ１４）。本実施の形態においては、この表面研磨工程は、摩擦表面を約１０μｍ±５μｍの極表層部だけ研磨するものである。この理由は、摩擦表面付近において熱硬化性樹脂のみが存在する部分は摩擦表面の約１０μｍ±５μｍの極表層部だけであり、この部分のみを研磨して除去するだけで樹脂の影響を著しく低減できるためである。このようにして、本実施の形態にかかる摩擦材１が製造される。
【００４８】
ここで、ステップＳ１２のマイグレーションの方法としては、他にも種々の方法があり、例えば、２枚の摩擦材の摩擦表面同士を重ね合わせたまま２４時間以上自然乾燥した後、別々にしてまたは重ね合わせたまま高温で硬化させることによっても製造することができる。この場合も、突き合わされた摩擦表面からは乾燥は起こらず、外側になった反摩擦表面から溶剤が乾燥していくため、厚み方向の樹脂量の分布が反摩擦表面付近において最も高く、摩擦表面付近において最も低くなる。
【００４９】
摩擦表面付近の樹脂量を少なくする方法は、これら２つの方法に限らず、他にも減圧，加圧，遠心分離，スプレー，リッピング，ローラー等の片面塗布等、種々の方法によることができる。また、本実施の形態においては樹脂含浸タイプの摩擦材を例に挙げて説明したが、本発明の摩擦材は樹脂含浸タイプに限られず、樹脂積層タイプを始めとして樹脂を成分として含むものであればどのような摩擦材にも適用される。
【００５０】
次に、このようにして製造した本実施の形態にかかる摩擦材１の摩擦特性（μ−Ｖ特性）を、ＬＶＦＡテスターを用いて測定した。本実施の形態にかかる摩擦材１としては、全体として比較的高樹脂率・高密度の実施例１と、比較的低樹脂率・低密度の実施例２との二種類の実施品を製造して摩擦特性を測定した。
【００５１】
比較のために、実施例１と同じ高樹脂率・高密度でマイグレーションも表面研磨も行わなかった比較例１、マイグレーションは行わず表面研磨のみを行なった比較例２、マイグレーションは行ったが表面研磨は行わなかった比較例３、及び実施例２と同じ低樹脂率・低密度でマイグレーションも表面研磨も行わなかった比較例４、マイグレーションは行わず表面研磨のみを行なった比較例５、マイグレーションは行ったが表面研磨は行わなかった比較例６、の六種類の摩擦材をも製造して、摩擦特性を測定した。
【００５２】
測定条件は、摩擦材寸法が外径１３０ｍｍ，内径１１０ｍｍ、潤滑油ＡＴＦ、潤滑油量５００ｍｌ／ｍｉｎ、油温４０℃，８０℃，１２０℃、摩擦回転数０ｒｐｍ→４００ｒｐｍ→０ｒｐｍ、面圧０．４ＭＰａ，１．０ＭＰａ，１．４ＭＰａで行った。
【００５３】
まず、実施例１，比較例１，比較例２，比較例３の油温４０℃の場合の測定結果について、図２を参照して説明する。なお、「勾配量」として、摩擦回転数４００ｒｐｍの時のμの値から摩擦回転数５０ｒｐｍの時のμの値を差し引いた値を示した。
【００５４】
図２に示されるように、マイグレーションも表面研磨も行わなかった比較例１においては、顕著なμ−Ｖ負勾配性を示しており、面圧が高くなるにしたがって勾配量の負の値も大きくなっている。表面研磨のみを行った比較例２においては、どの面圧においてもほぼ勾配はゼロに近く、比較例１よりは改善が見られるが、勾配量はやはり僅かながら負の値である。マイグレーションのみを行った比較例３においては、面圧０．４ＭＰａの場合にはほぼ勾配はゼロに近いが、面圧が高くなるにしたがって勾配量の負の値が大きくなっている。
【００５５】
これに対して、本実施の形態にかかる実施例１においては、顕著なμ−Ｖ正勾配性を示しており、初期特性も良好であり、面圧が高くなっても顕著なμ−Ｖ正勾配性を維持している。
【００５６】
次に、実施例２，比較例４，比較例５，比較例６の油温４０℃の場合の測定結果について、図３を参照して説明する。図３に示されるように、マイグレーションも表面研磨も行わなかった比較例４においては、面圧０．４ＭＰａの場合にはほぼ勾配はゼロに近いが、面圧が高くなるにしたがって勾配量の負の値が大きくなり、顕著なμ−Ｖ負勾配性を示している。
【００５７】
一方、表面研磨のみを行った比較例５においては、面圧０．４ＭＰａの場合にはμ−Ｖ正勾配性を示しているが、面圧が高くなるにしたがって勾配量の値は負となり、ほぼ勾配はゼロに近くなってしまう。また、マイグレーションのみを行った比較例６においては、面圧０．４ＭＰａの場合には顕著なμ−Ｖ正勾配性を示しているが、面圧が高くなるにしたがって勾配量の値は負となり、面圧が大きいほど顕著なμ−Ｖ負勾配性を示している。
【００５８】
これに対して、本実施の形態にかかる実施例２においては、非常に顕著なμ−Ｖ正勾配性を示し、初期特性も良好であり、面圧が高くなっても顕著なμ−Ｖ正勾配性を維持しており、勾配量の正の値は実施例１の場合よりも大きくなっている。以上のように、図２と図３とを比較して明らかな通り、実施例１，２についても、比較例１〜比較例６についても、比較的低樹脂率・低密度の摩擦材を用いた図３の方が、全体的に良い結果となっている。
【００５９】
この理由としては、低樹脂率であることによって樹脂の影響がより小さくなるとともに、低密度であることから気孔率が高くなり、油吸収性がより高くなっているためと考えられる。
【００６０】
次に、本実施の形態にかかる摩擦材１における摩擦特性向上のメカニズムについて、図４を参照して説明する。図１のステップＳ１３の段階においては、製造途中の摩擦材１の内部は、図４の上部の図に模式的に示されるような断面構造となっている。即ち、基材繊維３と充填材４が絡み合った抄紙体構造に熱硬化性樹脂２が含浸された後に、図１のステップＳ１２においてマイグレーションが行われた結果、表面付近ほど樹脂濃度が低く、接着面に近づくほど樹脂濃度が高くなっている。
【００６１】
このマイグレーションによる効果だけでも、樹脂濃度が低い表面付近は柔軟性が向上して摩擦特性が向上するが、さらに特性の向上を図るためには、図４の上部の図に示されるように表面付近に存在する樹脂のみの部分を、図１のステップＳ１４に示されるように表面研磨することによって削り落として、図４の下部の図に示されるように、摩擦面に基材繊維３や充填材４が表れるようにする。このようにして得られた摩擦材１は、表面付近の樹脂濃度が低いだけでなく樹脂の影響を低減することができるため、図２及び図３に示したような優れた摩擦特性が得られるものと考えられる。
【００６２】
次に、このようなマイグレーションと表面研磨という二段階の処理が本実施の形態にかかる摩擦材１における摩擦特性の向上に、それぞれどのように貢献しているかについて、図５を参照して説明する。
【００６３】
先に説明した図２（材質が高樹脂率・高密度）及び図３（材質が低樹脂率・低密度）に示した摩擦特性について、本実施の形態にかかる摩擦材１の場合に、三段階の各面圧において、マイグレーションと表面研磨という二種類の処理がそれぞれ寄与している割合（寄与率）について、実験計画法の手法を用いて分析した結果を表１に示す。
【００６４】
【表１】
【００６５】
なお、表１の各数値の後にアステリスク（＊）が付されているものは、より信頼性が高いデータであることを示す。表１に示されるように、低面圧（０．４ＭＰａ）の場合には、マイグレーション及び材質（低樹脂率・低密度）の寄与率が高く、中面圧（１．０ＭＰａ）の場合には逆にマイグレーション及び材質の寄与率が低くなって表面摩擦の寄与率が著しく高くなり、さらに高面圧（１．４ＭＰａ）の場合には材質には関係なく、より表面摩擦の寄与率が高くなっている。
【００６６】
これをグラフに示したものが、図５である。図５に示されるように、マイグレーション及び表面研磨の寄与率は面圧に対してほぼ直線的に変化しており、マイグレーションの寄与率は面圧が高くなるにしたがって低くなり、表面研磨の寄与率は面圧が高くなるにしたがって高くなっている。このように、マイグレーションと表面研磨という二種類の処理の寄与率が、面圧に対して互いに相反する特性を有している結果、低面圧（０．４ＭＰａ）から高面圧（１．４ＭＰａ）までの全面圧について、図２に示される実施例１及び図３に示される実施例２の通り、顕著なμ−Ｖ正勾配性が得られる摩擦材１となる。
【００６７】
また、摩擦表面付近の樹脂量が少ないため、μ−Ｖ正勾配性だけでなく係合特性等、実車フィーリングが向上する。さらに、摩擦表面の樹脂量が少ないため初期特性が向上し、これによってＡＴの性能が初期から安定するという効果が得られる。ここで、「摩擦表面付近」とは、本実施の形態においては、摩擦材全体の厚さに対して摩擦表面から約１０％の深さまでの範囲内をいう。
【００６８】
また、本実施の形態にかかる摩擦材の製造方法は、摩擦材の乾燥工程において摩擦表面の温度を低くし、反摩擦表面の温度を高くする工程を含むものであるから、これによって、摩擦材中の樹脂は高温部へ移動して乾燥していく溶剤に引きずられて低温部から高温部へ移動する性質を有するため、厚み方向の樹脂量の分布が摩擦表面付近において最も低くなる。したがって、上述の如く優れた摩擦特性を備えた超高耐熱性の摩擦材となる。しかも、本製造方法は従来からある乾燥工程において好ましい樹脂量の分布を形成するもので、工程を追加する必要がないので低コストで実施することができる。
【００６９】
さらに、本実施の形態における特有の効果として、マイグレーションの方法として摩擦表面と反摩擦表面とに温度差を与えて乾燥させることによって、高温部である反摩擦表面側に樹脂が引きずられて移動する現象を利用したものであるため、摩擦材の厚み方向の樹脂量の分布が連続的になり、特定の部分に機械的ストレスが集中して加わることがないため、強度低下を起こすことがない。
【００７０】
さらに、本実施の形態においては、図４に示すように、摩擦材の樹脂量の分布を連続的に変化させたものであるが、摩擦材の製造工程において、樹脂量を異にする２枚または３枚以上の摩擦材を形成し、少なくとも、それらの１以上の樹脂量を異にする摩擦材の乾燥完了前の適度に乾燥した状態でバインダを用いて接合により重ね合わせ、複数の樹脂量を異にする摩擦材を一体化することによっても製造することができる。
【００７１】
この場合には、摩擦材の樹脂量の分布を不連続的に変化させたものとなるが、複数の樹脂量を異にする摩擦材における樹脂の含有率を任意に設定でき、耐熱性、耐ヒートスポット性が格段に向上し、超高耐熱性の摩擦材となる。しかも、摩擦材の厚み方向の樹脂量の分布は重ね合わせによって決定でき、任意の低コストで超高耐熱性の摩擦材を得ることができる。
【００７２】
摩擦材のその他の部分の構成、成分、厚さ、形状、数量、材質、大きさ、接続関係等についても、また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。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】図１は本発明の実施の形態にかかる摩擦材の製造方法の概略を示すフローチャートである。
【図２】図２は本発明の実施の形態にかかる摩擦材の実施例１について、異なる面圧において摩擦特性を測定した結果のμ−Ｖ正勾配性を、比較例と比較して示す図である。
【図３】図３は本発明の実施の形態にかかる摩擦材の実施例２について、異なる面圧において摩擦特性を測定した結果のμ−Ｖ正勾配性を、比較例と比較して示す図である。
【図４】図４は本発明の実施の形態にかかる摩擦材の摩擦特性向上のメカニズムを示す模式図である。
【図５】図５は本発明の実施の形態にかかる摩擦材における処理の面圧に対する寄与率を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
１ 摩擦材
２ 樹脂
３ 基材繊維
４ 充填材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の自動変速機やオートバイ等の変速機等に用いられる複数または単数の摩擦板を設けた摩擦材係合装置用の摩擦材及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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調整剤や体質充填材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り、軽量で安価であるだけでなく、材質が多孔質で比較的弾性にも富むため油吸収性が高く、しかも、耐熱性、耐摩耗性等にも比較的優れている等の特長を有している。
【０００４】
ここで、摩擦材の摩擦表面付近の樹脂の存在は、摩擦材の耐熱性（特に、耐ヒートスポット性）を決定する要因の一つであり、摩擦表面付近の樹脂量が多いと摩擦材が硬くなり耐熱性が低下するため、摩擦表面付近の樹脂量は少ないことが望ましいと考えられているが、摩擦表面付近の樹脂量を減らすため摩擦材中の樹脂量を減らせば摩擦材としての強度を維持することができなくなるため、必要最小限の樹脂を配合することにより、耐熱性と強度のバランスを確保している。しかし近年、摩擦材には、さらなる超高耐熱性が要求されている。
【０００５】
そこで、特許文献１においては、摩擦材の摩擦表面付近の樹脂量を摩擦材の厚み方向の樹脂量分布において樹脂量が最も高い部分よりも低くすることによって、強度低下を起こすことなく低コストで超高耐熱性を有する摩擦材とその製造方法の発明について開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、摩擦表面を摺動時の圧力及び摩擦熱により処理する平坦面と、その平坦面上に形成された複数個の溝と、その平坦面とその溝の側面との間に形成された研磨角部とからなる研磨面のみを用いて研磨することを特徴とする湿式摩擦部材の初期ならし方法の特許発明について開示されている。かかる初期ならし方法によって、従来の初期ならし装置を用いる場合に比較して短時間かつ低コストで湿式摩擦部材の初期ならしを行うことができる。
【特許文献１】特開２００４−２０５０３６号公報
【特許文献２】特許第３６５８１６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、摩擦材には超高耐熱性と同時に良好な摩擦特性（μ−Ｖ正勾配性、初期特性、等）が要求される。上記特許文献１に記載の摩擦材においてもある程度良好な摩擦特性が得られるが、さらに高いμ−Ｖ正勾配性が要求されている。また、上記特許文献２に記載の特許発明は、初期特性を安定させるものではあるが、高いμ−Ｖ正勾配性が得られるといった効果は期待できない。
【０００８】
そこで、本発明は、強度低下を起こすことなく超高耐熱性を維持しつつ優れた初期特性と高いμ−Ｖ正勾配性を得ることができる摩擦材及びその製造方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明にかかる摩擦材は、摩擦材の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布は摩擦表面付近が前記厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低く形成され、空気中で前記摩擦表面の極表層部が研磨されてなるものである。
【００１０】
ここで、「空気中で」とは、上記特許文献２に記載の特許発明のように液体（潤滑油）中で研磨するのではなく、ドライの状態で研磨することを意味する。また、「極表層部」とは摩擦表面の極めて薄い表層の部分を意味するものであり、数値的には摩擦表面から数μｍ〜数十μｍの範囲内である。
【００１１】
請求項２の発明にかかる摩擦材は、請求項１の構成において、前記摩擦材の樹脂量は摩擦表面側と反摩擦面側とで摩擦表面側が５％以上低くされているものである。
【００１２】
請求項３の発明にかかる摩擦材は、請求項１の構成において、前記摩擦材の樹脂量は摩擦表面側と摩擦材内部とで摩擦表面側が５％以上低くされているものである。
【００１３】
請求項４の発明にかかる摩擦材は、請求項１乃至請求項３のいずれか１つの構成において、前記摩擦材の樹脂量の分布は連続的に変化させたものである。
【００１４】
請求項５の発明にかかる摩擦材は、請求項１乃至請求項３のいずれか１つの構成において、前記摩擦材の樹脂量の分布は不連続的に変化させたものである。
【００１５】
請求項６の発明にかかる摩擦材の製造方法は、摩擦材の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布を摩擦表面付近が前記厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低くなるように形成する工程と、空気中で前記摩擦表面の極表層部を表面研磨する工程とを具備するものである。
【００１６】
請求項７の発明にかかる摩擦材の製造方法は、請求項６の構成において、前記摩擦材の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布を摩擦表面付近が前記厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低くなるように形成する工程は、前記摩擦材を乾燥する際に一方の表面の温度を低くし及び／またはもう一方の表面の温度を高くする工程を含むものである。
【００１７】
請求項８の発明にかかる摩擦材の製造方法は、請求項６の構成において、前記摩擦材の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布を摩擦表面付近が前記厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低くなるように形成する工程は、前記摩擦材を乾燥する際に、２枚の摩擦材の摩擦表面同士を重ね合わせたまま乾燥した後、別々にしてまたは重ね合わせたまま高温で硬化させる工程を含むものである。
【００１８】
請求項９の発明にかかる摩擦材の製造方法は、請求項６の構成において、前記摩擦材の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布を摩擦表面付近が前記厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低くなるように形成する工程は、２枚以上の樹脂量を異にする摩擦材を形成し、少なくとも、それらの１以上の樹脂量を異にする摩擦材の乾燥完了前に重ね合わせて一体化する工程を含むものである。
【００１９】
請求項１０の発明にかかる摩擦材の製造方法は、請求項６の構成において、前記摩擦材の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布を摩擦表面付近が前記厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低くなるように形成する工程は、前記摩擦材の一方の面に樹脂を追加含浸させた後に摩擦材を乾燥する際に前記摩擦材の樹脂を追加含浸させた側を外側として、その厚み方向に遠心力を付与しながら、所定の温度条件で乾燥させる工程を含むものである。
【００２０】
請求項１１の発明にかかる摩擦材の製造方法は、請求項６乃至請求項１０のいずれか１つの構成において、前記摩擦表面を空気中で極表層部を表面研磨する工程は、前記摩擦材の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布を摩擦表面付近が前記厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低くなるように形成する工程の後に、前記摩擦材の摩擦表面を１０μｍ±５μｍだけ研磨する工程であるものである。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１の発明にかかる摩擦材は、摩擦材の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布は摩擦表面付近が厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低く形成され、空気中で摩擦表面の極表層部が研磨されてなる。ここで、極表層部とは摩擦表面の極めて薄い表層の部分を意味し、具体的な深さとしては摩擦表面から数μｍ〜数十μｍの範囲内である。
【００２２】
高いμ−Ｖ正勾配性を得るための手法として、摩擦材表層部の柔軟性の向上や、摩擦材に含まれている樹脂の影響を抑制することが有効である。したがって、このように摩擦表面付近の樹脂量を低くするとともに、摩擦表面の極表層部の樹脂のみの部分を研磨して除去することによって、摩擦表面付近の樹脂濃度が低下して柔軟性が向上するとともに樹脂の影響が減るために摩擦特性が向上して、超高耐熱性を維持しながら優れた初期特性と高いμ−Ｖ正勾配性を得ることができる。
【００２３】
このようにして、強度低下を起こすことなく超高耐熱性を維持しつつ優れた初期特性と高いμ−Ｖ正勾配性を得ることができる摩擦材となる。
【００２４】
請求項２の発明にかかる摩擦材においては、摩擦材の樹脂量は摩擦表面側と反摩擦面側とで摩擦表面側が５％以上低くされている。したがって、請求項１に記載の効果に加えて、摩擦表面付近の樹脂量が反摩擦表面付近よりも低くなっているため、耐熱性、耐ヒートスポット性が格段に向上し、超高耐熱性の摩擦材となる。しかも、摩擦材の厚み方向の樹脂量の分布は摩擦材の乾燥工程で決定することができるから、強度低下を起こすことなく、低コストで超高耐熱性の摩擦材とすることができる。
【００２５】
請求項３の発明にかかる摩擦材においては、摩擦材の樹脂量は摩擦表面側と摩擦材内部とで摩擦表面側が５％以上低くされている。したがって、請求項１に記載の効果に加えて、摩擦表面付近の樹脂量が摩擦材内部よりも低くなっているため、耐熱性、耐ヒートスポット性が格段に向上し、超高耐熱性の摩擦材となる。しかも、摩擦材の厚み方向の樹脂量の分布は摩擦材の乾燥工程で決定することができるから、強度低下を起こすことなく、低コストで超高耐熱性の摩擦材とすることができる。
【００２６】
請求項４の発明にかかる摩擦材においては、摩擦材の樹脂量の分布は連続的に変化させたものである。したがって、請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の効果に加えて、摩擦材の樹脂量の分布を連続的に変化させたことにより、耐熱性、耐ヒートスポット性が格段に向上し、超高耐熱性の摩擦材となる。しかも、摩擦材の厚み方向の樹脂量の分布は摩擦材の乾燥工程で決定でき、強度低下を起こすことなく、低コストで超高耐熱性を持たせることができる。また、摩擦材の樹脂量の分布が連続的に変化するから、特定の部分に機械的ストレスが集中して加わることがない。
【００２７】
請求項５の発明にかかる摩擦材においては、摩擦材の樹脂量の分布は不連続的に変化させたものである。したがって、請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の効果に加えて、摩擦材の樹脂量の分布を不連続的に変化させたことにより、摩擦材の厚み方向の樹脂量の分布は重ね合わせによって決定でき、任意の低コストで、耐熱性、耐ヒートスポット性が格段に向上し、超高耐熱性の摩擦材となる。
【００２８】
請求項６の発明にかかる摩擦材の製造方法は、摩擦材の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布を摩擦表面付近が厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低くなるように形成する工程と、空気中で摩擦表面の極表層部を表面研磨する工程とを具備する。
【００２９】
高いμ−Ｖ正勾配性を得るための手法として、摩擦材表層部の柔軟性の向上や、摩擦材に含まれている樹脂の影響を抑制することが有効である。したがって、このように摩擦表面付近の樹脂量が低くなるように形成するとともに、摩擦表面の極表層部の樹脂のみの部分を表面研磨して除去することによって、摩擦表面付近の樹脂濃度が低下して柔軟性が向上するとともに樹脂の影響が減るために摩擦特性が向上して、超高耐熱性を維持しながら優れた初期特性と高いμ−Ｖ正勾配性が得られる摩擦材を製造することができる。
【００３０】
このようにして、強度低下を起こすことなく超高耐熱性を維持しつつ優れた初期特性と高いμ−Ｖ正勾配性を得ることができる摩擦材の製造方法となる。
【００３１】
請求項７の発明にかかる摩擦材の製造方法は、摩擦材の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布を摩擦表面付近が厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低くなるように形成する工程は、摩擦材を乾燥する際に一方の表面の温度を低くし及び／またはもう一方の表面の温度を高くする工程を含む。
【００３２】
このように摩擦材の両面に高低の温度差を付けることによって、請求項６に記載の効果に加えて、摩擦材中の樹脂は高温部へ移動して乾燥していく溶剤に引きずられて低温部から高温部へ移動する性質を有するため、厚み方向の樹脂量の分布が一方の表面付近において最も低くなり、超高耐熱性の摩擦材を製造することができる。
【００３３】
請求項８の発明にかかる摩擦材の製造方法は、摩擦材の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布を摩擦表面付近が厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低くなるように形成する工程は、摩擦材を乾燥する際に、２枚の摩擦材の摩擦表面同士を重ね合わせたまま乾燥した後、別々にしてまたは重ね合わせたまま高温で硬化させる工程を含む。
【００３４】
したがって、請求項６に記載の効果に加えて、突き合わされた摩擦表面からは乾燥は起こらず、外側になった反摩擦表面から溶剤が乾燥していくため、摩擦材中の樹脂も引きずられて移動し、厚み方向の樹脂量の分布が反摩擦表面付近において最も高く、摩擦表面付近において最も低くなり、超高耐熱性の摩擦材を製造することができる。
【００３５】
請求項９の発明にかかる摩擦材の製造方法は、摩擦材の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布を摩擦表面付近が厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低くなるように形成する工程は、２枚以上の樹脂量を異にする摩擦材を形成し、少なくとも、それらの１以上の樹脂量を異にする摩擦材の乾燥完了前に重ね合わせて一体化する工程を含む。
【００３６】
したがって、請求項６に記載の効果に加えて、任意の樹脂量の適当に乾燥した摩擦材を複数形成し、それらを合わせて、厚み方向の樹脂量の分布が反摩擦表面付近において最も高く、摩擦表面付近において最も低く構成するものであるから、超高耐熱性の摩擦材を製造することができる。
【００３７】
請求項１０の発明にかかる摩擦材の製造方法は、摩擦材の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布を摩擦表面付近が厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低くなるように形成する工程は、摩擦材の一方の面に樹脂を追加含浸させた後に摩擦材を乾燥する際に摩擦材の樹脂を追加含浸させた側を外側として、その厚み方向に遠心力を付与しながら、所定の温度条件で乾燥させる工程を含む。
【００３８】
したがって、請求項６に記載の効果に加えて、摩擦材の樹脂を追加含浸させた側の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布を、遠心力を利用して摩擦表面付近が厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低く形成することができる。
【００３９】
請求項１１の発明にかかる摩擦材の製造方法においては、空気中で摩擦表面の極表層部を表面研磨する工程は、摩擦材の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布を摩擦表面付近が厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低くなるように形成する工程の後に、摩擦材の摩擦表面を１０μｍ±５μｍだけ研磨する工程である。
【００４０】
本発明者らが鋭意実験研究を積み重ねた結果、摩擦材の摩擦表面において樹脂のみが存在する厚さは１０μｍ±５μｍであり、摩擦材の摩擦表面を１０μｍ±５μｍだけ研磨することによって樹脂の影響を顕著に抑えられることを見出し、この知見に基いて本発明を完成したものである。
【００４１】
このようにして、強度低下を起こすことなく超高耐熱性を維持しつつ高いμ−Ｖ正勾配性を得ることができる摩擦材の製造方法となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図５を参照して説明する。
【００４３】
図１は本発明の実施の形態にかかる摩擦材の製造方法の概略を示すフローチャートである。図２は本発明の実施の形態にかかる摩擦材の実施例１について、異なる面圧において摩擦特性を測定した結果のμ−Ｖ正勾配性を、比較例と比較して示す図である。図３は本発明の実施の形態にかかる摩擦材の実施例２について、異なる面圧において摩擦特性を測定した結果のμ−Ｖ正勾配性を、比較例と比較して示す図である。図４は本発明の実施の形態にかかる摩擦材の摩擦特性向上のメカニズムを示す模式図である。図５は本発明の実施の形態にかかる摩擦材における処理の面圧に対する寄与率を示す図である。
【００４４】
まず、本実施の形態にかかる摩擦材の製造方法について、図１を参照して説明する。
【００４５】
図１に示されるように、本実施の形態の摩擦材１は樹脂含浸タイプのペーパー系湿式摩擦材であって、まず基材繊維（パルプやアラミド繊維等）と充填材（摩擦調整剤や体質充填材等）とを抄造して抄紙体を得る（ステップＳ１０）。次に、この抄紙体に熱硬化性樹脂を含浸する（ステップＳ１１）が、本実施の形態においては熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂を用いている。
【００４６】
続いて、摩擦表面の温度を低くし、反摩擦表面の温度を高くして乾燥する（ステップＳ１２）。摩擦材中の樹脂は、高温部へ移動して乾燥していく溶剤に引きずられて低温部から高温部へ移動する性質を有するため、厚み方向の樹脂量の分布が反摩擦表面付近において最も高く、摩擦表面付近において最も低くなる。以下、このステップＳ１２におけるような、厚み方向の樹脂量の分布を摩擦表面付近において低くなるようにする処理を「マイグレーション」と呼ぶ。
【００４７】
次に、摩擦材全体をさらに高温に加熱して熱硬化性樹脂を加熱硬化させた（ステップＳ１３）後、研磨材によって摩擦表面を研磨する（ステップＳ１４）。本実施の形態においては、この表面研磨工程は、摩擦表面を約１０μｍ±５μｍの極表層部だけ研磨するものである。この理由は、摩擦表面付近において熱硬化性樹脂のみが存在する部分は摩擦表面の約１０μｍ±５μｍの極表層部だけであり、この部分のみを研磨して除去するだけで樹脂の影響を著しく低減できるためである。このようにして、本実施の形態にかかる摩擦材１が製造される。
【００４８】
ここで、ステップＳ１２のマイグレーションの方法としては、他にも種々の方法があり、例えば、２枚の摩擦材の摩擦表面同士を重ね合わせたまま２４時間以上自然乾燥した後、別々にしてまたは重ね合わせたまま高温で硬化させることによっても製造することができる。この場合も、突き合わされた摩擦表面からは乾燥は起こらず、外側になった反摩擦表面から溶剤が乾燥していくため、厚み方向の樹脂量の分布が反摩擦表面付近において最も高く、摩擦表面付近において最も低くなる。
【００４９】
摩擦表面付近の樹脂量を少なくする方法は、これら２つの方法に限らず、他にも減圧，加圧，遠心分離，スプレー，リッピング，ローラー等の片面塗布等、種々の方法によることができる。また、本実施の形態においては樹脂含浸タイプの摩擦材を例に挙げて説明したが、本発明の摩擦材は樹脂含浸タイプに限られず、樹脂積層タイプを始めとして樹脂を成分として含むものであればどのような摩擦材にも適用される。
【００５０】
次に、このようにして製造した本実施の形態にかかる摩擦材１の摩擦特性（μ−Ｖ特性）を、ＬＶＦＡテスターを用いて測定した。本実施の形態にかかる摩擦材１としては、全体として比較的高樹脂率・高密度の実施例１と、比較的低樹脂率・低密度の実施例２との二種類の実施品を製造して摩擦特性を測定した。
【００５１】
比較のために、実施例１と同じ高樹脂率・高密度でマイグレーションも表面研磨も行わなかった比較例１、マイグレーションは行わず表面研磨のみを行なった比較例２、マイグレーションは行ったが表面研磨は行わなかった比較例３、及び実施例２と同じ低樹脂率・低密度でマイグレーションも表面研磨も行わなかった比較例４、マイグレーションは行わず表面研磨のみを行なった比較例５、マイグレーションは行ったが表面研磨は行わなかった比較例６、の六種類の摩擦材をも製造して、摩擦特性を測定した。
【００５２】
測定条件は、摩擦材寸法が外径１３０ｍｍ，内径１１０ｍｍ、潤滑油ＡＴＦ、潤滑油量５００ｍｌ／ｍｉｎ、油温４０℃，８０℃，１２０℃、摩擦回転数０ｒｐｍ→４００ｒｐｍ→０ｒｐｍ、面圧０．４ＭＰａ，１．０ＭＰａ，１．４ＭＰａで行った。
【００５３】
まず、実施例１，比較例１，比較例２，比較例３の油温４０℃の場合の測定結果について、図２を参照して説明する。なお、「勾配量」として、摩擦回転数４００ｒｐｍの時のμの値から摩擦回転数５０ｒｐｍの時のμの値を差し引いた値を示した。
【００５４】
図２に示されるように、マイグレーションも表面研磨も行わなかった比較例１においては、顕著なμ−Ｖ負勾配性を示しており、面圧が高くなるにしたがって勾配量の負の値も大きくなっている。表面研磨のみを行った比較例２においては、どの面圧においてもほぼ勾配はゼロに近く、比較例１よりは改善が見られるが、勾配量はやはり僅かながら負の値である。マイグレーションのみを行った比較例３においては、面圧０．４ＭＰａの場合にはほぼ勾配はゼロに近いが、面圧が高くなるにしたがって勾配量の負の値が大きくなっている。
【００５５】
これに対して、本実施の形態にかかる実施例１においては、顕著なμ−Ｖ正勾配性を示しており、初期特性も良好であり、面圧が高くなっても顕著なμ−Ｖ正勾配性を維持している。
【００５６】
次に、実施例２，比較例４，比較例５，比較例６の油温４０℃の場合の測定結果について、図３を参照して説明する。図３に示されるように、マイグレーションも表面研磨も行わなかった比較例４においては、面圧０．４ＭＰａの場合にはほぼ勾配はゼロに近いが、面圧が高くなるにしたがって勾配量の負の値が大きくなり、顕著なμ−Ｖ負勾配性を示している。
【００５７】
一方、表面研磨のみを行った比較例５においては、面圧０．４ＭＰａの場合にはμ−Ｖ正勾配性を示しているが、面圧が高くなるにしたがって勾配量の値は負となり、ほぼ勾配はゼロに近くなってしまう。また、マイグレーションのみを行った比較例６においては、面圧０．４ＭＰａの場合には顕著なμ−Ｖ正勾配性を示しているが、面圧が高くなるにしたがって勾配量の値は負となり、面圧が大きいほど顕著なμ−Ｖ負勾配性を示している。
【００５８】
これに対して、本実施の形態にかかる実施例２においては、非常に顕著なμ−Ｖ正勾配性を示し、初期特性も良好であり、面圧が高くなっても顕著なμ−Ｖ正勾配性を維持しており、勾配量の正の値は実施例１の場合よりも大きくなっている。以上のように、図２と図３とを比較して明らかな通り、実施例１，２についても、比較例１〜比較例６についても、比較的低樹脂率・低密度の摩擦材を用いた図３の方が、全体的に良い結果となっている。
【００５９】
この理由としては、低樹脂率であることによって樹脂の影響がより小さくなるとともに、低密度であることから気孔率が高くなり、油吸収性がより高くなっているためと考えられる。
【００６０】
次に、本実施の形態にかかる摩擦材１における摩擦特性向上のメカニズムについて、図４を参照して説明する。図１のステップＳ１３の段階においては、製造途中の摩擦材１の内部は、図４の上部の図に模式的に示されるような断面構造となっている。即ち、基材繊維３と充填材４が絡み合った抄紙体構造に熱硬化性樹脂２が含浸された後に、図１のステップＳ１２においてマイグレーションが行われた結果、表面付近ほど樹脂濃度が低く、接着面に近づくほど樹脂濃度が高くなっている。
【００６１】
このマイグレーションによる効果だけでも、樹脂濃度が低い表面付近は柔軟性が向上して摩擦特性が向上するが、さらに特性の向上を図るためには、図４の上部の図に示されるように表面付近に存在する樹脂のみの部分を、図１のステップＳ１４に示されるように表面研磨することによって削り落として、図４の下部の図に示されるように、摩擦面に基材繊維３や充填材４が表れるようにする。このようにして得られた摩擦材１は、表面付近の樹脂濃度が低いだけでなく樹脂の影響を低減することができるため、図２及び図３に示したような優れた摩擦特性が得られるものと考えられる。
【００６２】
次に、このようなマイグレーションと表面研磨という二段階の処理が本実施の形態にかかる摩擦材１における摩擦特性の向上に、それぞれどのように貢献しているかについて、図５を参照して説明する。
【００６３】
先に説明した図２（材質が高樹脂率・高密度）及び図３（材質が低樹脂率・低密度）に示した摩擦特性について、本実施の形態にかかる摩擦材１の場合に、三段階の各面圧において、マイグレーションと表面研磨という二種類の処理がそれぞれ寄与している割合（寄与率）について、実験計画法の手法を用いて分析した結果を表１に示す。
【００６４】
【表１】
【００６５】
なお、表１の各数値の後にアステリスク（＊）が付されているものは、より信頼性が高いデータであることを示す。表１に示されるように、低面圧（０．４ＭＰａ）の場合には、マイグレーション及び材質（低樹脂率・低密度）の寄与率が高く、中面圧（１．０ＭＰａ）の場合には逆にマイグレーション及び材質の寄与率が低くなって表面摩擦の寄与率が著しく高くなり、さらに高面圧（１．４ＭＰａ）の場合には材質には関係なく、より表面摩擦の寄与率が高くなっている。
【００６６】
これをグラフに示したものが、図５である。図５に示されるように、マイグレーション及び表面研磨の寄与率は面圧に対してほぼ直線的に変化しており、マイグレーションの寄与率は面圧が高くなるにしたがって低くなり、表面研磨の寄与率は面圧が高くなるにしたがって高くなっている。このように、マイグレーションと表面研磨という二種類の処理の寄与率が、面圧に対して互いに相反する特性を有している結果、低面圧（０．４ＭＰａ）から高面圧（１．４ＭＰａ）までの全面圧について、図２に示される実施例１及び図３に示される実施例２の通り、顕著なμ−Ｖ正勾配性が得られる摩擦材１となる。
【００６７】
また、摩擦表面付近の樹脂量が少ないため、μ−Ｖ正勾配性だけでなく係合特性等、実車フィーリングが向上する。さらに、摩擦表面の樹脂量が少ないため初期特性が向上し、これによってＡＴの性能が初期から安定するという効果が得られる。ここで、「摩擦表面付近」とは、本実施の形態においては、摩擦材全体の厚さに対して摩擦表面から約１０％の深さまでの範囲内をいう。
【００６８】
また、本実施の形態にかかる摩擦材の製造方法は、摩擦材の乾燥工程において摩擦表面の温度を低くし、反摩擦表面の温度を高くする工程を含むものであるから、これによって、摩擦材中の樹脂は高温部へ移動して乾燥していく溶剤に引きずられて低温部から高温部へ移動する性質を有するため、厚み方向の樹脂量の分布が摩擦表面付近において最も低くなる。したがって、上述の如く優れた摩擦特性を備えた超高耐熱性の摩擦材となる。しかも、本製造方法は従来からある乾燥工程において好ましい樹脂量の分布を形成するもので、工程を追加する必要がないので低コストで実施することができる。
【００６９】
さらに、本実施の形態における特有の効果として、マイグレーションの方法として摩擦表面と反摩擦表面とに温度差を与えて乾燥させることによって、高温部である反摩擦表面側に樹脂が引きずられて移動する現象を利用したものであるため、摩擦材の厚み方向の樹脂量の分布が連続的になり、特定の部分に機械的ストレスが集中して加わることがないため、強度低下を起こすことがない。
【００７０】
さらに、本実施の形態においては、図４に示すように、摩擦材の樹脂量の分布を連続的に変化させたものであるが、摩擦材の製造工程において、樹脂量を異にする２枚または３枚以上の摩擦材を形成し、少なくとも、それらの１以上の樹脂量を異にする摩擦材の乾燥完了前の適度に乾燥した状態でバインダを用いて接合により重ね合わせ、複数の樹脂量を異にする摩擦材を一体化することによっても製造することができる。
【００７１】
この場合には、摩擦材の樹脂量の分布を不連続的に変化させたものとなるが、複数の樹脂量を異にする摩擦材における樹脂の含有率を任意に設定でき、耐熱性、耐ヒートスポット性が格段に向上し、超高耐熱性の摩擦材となる。しかも、摩擦材の厚み方向の樹脂量の分布は重ね合わせによって決定でき、任意の低コストで超高耐熱性の摩擦材を得ることができる。
【００７２】
摩擦材のその他の部分の構成、成分、厚さ、形状、数量、材質、大きさ、接続関係等についても、また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。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】図１は本発明の実施の形態にかかる摩擦材の製造方法の概略を示すフローチャートである。
【図２】図２は本発明の実施の形態にかかる摩擦材の実施例１について、異なる面圧において摩擦特性を測定した結果のμ−Ｖ正勾配性を、比較例と比較して示す図である。
【図３】図３は本発明の実施の形態にかかる摩擦材の実施例２について、異なる面圧において摩擦特性を測定した結果のμ−Ｖ正勾配性を、比較例と比較して示す図である。
【図４】図４は本発明の実施の形態にかかる摩擦材の摩擦特性向上のメカニズムを示す模式図である。
【図５】図５は本発明の実施の形態にかかる摩擦材における処理の面圧に対する寄与率を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
１ 摩擦材
２ 樹脂
３ 基材繊維
４ 充填材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
摩擦材の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布は、摩擦表面付近が前記厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低く形成され、空気中で前記摩擦表面の極表層部が研磨されてなることを特徴とする摩擦材。
【請求項２】
前記摩擦材の樹脂量は、摩擦表面側と反摩擦面側とで摩擦表面側が５％以上低くされていることを特徴とする請求項１に記載の摩擦材。
【請求項３】
前記摩擦材の樹脂量は、摩擦表面側と摩擦材内部とで摩擦表面側が５％以上低くされていることを特徴とする請求項１に記載の摩擦材。
【請求項４】
前記摩擦材の樹脂量の分布は、連続的に変化させたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の摩擦材。
【請求項５】
前記摩擦材の樹脂量の分布は、不連続的に変化させたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の摩擦材。
【請求項６】
摩擦材の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布を摩擦表面付近が前記厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低くなるように形成する工程と、
空気中で前記摩擦表面の極表層部を表面研磨する工程と
を具備することを特徴とする摩擦材の製造方法。
【請求項７】
前記摩擦材の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布を摩擦表面付近が前記厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低くなるように形成する工程は、前記摩擦材を乾燥する際に一方の表面の温度を低くし及び／またはもう一方の表面の温度を高くする工程を含むことを特徴とする請求項６に記載の摩擦材の製造方法。
【請求項８】
前記摩擦材の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布を摩擦表面付近が前記厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低くなるように形成する工程は、前記摩擦材を乾燥する際に、２枚の摩擦材の摩擦表面同士を重ね合わせたまま乾燥した後、別々にしてまたは重ね合わせたまま高温で硬化させる工程を含むことを特徴とする請求項６に記載の摩擦材の製造方法。
【請求項９】
前記摩擦材の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布を摩擦表面付近が前記厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低くなるように形成する工程は、２枚以上の樹脂量を異にする摩擦材を形成し、少なくとも、それらの１以上の樹脂量を異にする摩擦材の乾燥完了前に重ね合わせて一体化する工程を含むことを特徴とする請求項６に記載の摩擦材の製造方法。
【請求項１０】
前記摩擦材の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布を摩擦表面付近が前記厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低くなるように形成する工程は、前記摩擦材の一方の面に樹脂を追加含浸させた後に摩擦材を乾燥する際に前記摩擦材の樹脂を追加含浸させた側を外側として、その厚み方向に遠心力を付与しながら、所定の温度条件で乾燥させる工程を含むことを特徴とする請求項６に記載の摩擦材の製造方法。
【請求項１１】
前記摩擦表面を空気中で極表層部を表面研磨する工程は、前記摩擦材の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布を摩擦表面付近が前記厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低くなるように形成する工程の後に、前記摩擦材の摩擦表面を１０μｍ±５μｍだけ研磨する工程であることを特徴とする請求項６乃至請求項１０のいずれか１つに記載の摩擦材の製造方法。
【請求項１】
摩擦材の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布は、摩擦表面付近が前記厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低く形成され、空気中で前記摩擦表面の極表層部が研磨されてなることを特徴とする摩擦材。
【請求項２】
前記摩擦材の樹脂量は、摩擦表面側と反摩擦面側とで摩擦表面側が５％以上低くされていることを特徴とする請求項１に記載の摩擦材。
【請求項３】
前記摩擦材の樹脂量は、摩擦表面側と摩擦材内部とで摩擦表面側が５％以上低くされていることを特徴とする請求項１に記載の摩擦材。
【請求項４】
前記摩擦材の樹脂量の分布は、連続的に変化させたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の摩擦材。
【請求項５】
前記摩擦材の樹脂量の分布は、不連続的に変化させたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の摩擦材。
【請求項６】
摩擦材の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布を摩擦表面付近が前記厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低くなるように形成する工程と、
空気中で前記摩擦表面の極表層部を表面研磨する工程と
を具備することを特徴とする摩擦材の製造方法。
【請求項７】
前記摩擦材の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布を摩擦表面付近が前記厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低くなるように形成する工程は、前記摩擦材を乾燥する際に一方の表面の温度を低くし及び／またはもう一方の表面の温度を高くする工程を含むことを特徴とする請求項６に記載の摩擦材の製造方法。
【請求項８】
前記摩擦材の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布を摩擦表面付近が前記厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低くなるように形成する工程は、前記摩擦材を乾燥する際に、２枚の摩擦材の摩擦表面同士を重ね合わせたまま乾燥した後、別々にしてまたは重ね合わせたまま高温で硬化させる工程を含むことを特徴とする請求項６に記載の摩擦材の製造方法。
【請求項９】
前記摩擦材の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布を摩擦表面付近が前記厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低くなるように形成する工程は、２枚以上の樹脂量を異にする摩擦材を形成し、少なくとも、それらの１以上の樹脂量を異にする摩擦材の乾燥完了前に重ね合わせて一体化する工程を含むことを特徴とする請求項６に記載の摩擦材の製造方法。
【請求項１０】
前記摩擦材の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布を摩擦表面付近が前記厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低くなるように形成する工程は、前記摩擦材の一方の面に樹脂を追加含浸させた後に摩擦材を乾燥する際に前記摩擦材の樹脂を追加含浸させた側を外側として、その厚み方向に遠心力を付与しながら、所定の温度条件で乾燥させる工程を含むことを特徴とする請求項６に記載の摩擦材の製造方法。
【請求項１１】
前記摩擦表面を空気中で極表層部を表面研磨する工程は、前記摩擦材の摩擦表面側から反摩擦面側までの厚み方向の樹脂量の分布を摩擦表面付近が前記厚み方向の最も高い樹脂量の部分よりも低くなるように形成する工程の後に、前記摩擦材の摩擦表面を１０μｍ±５μｍだけ研磨する工程であることを特徴とする請求項６乃至請求項１０のいずれか１つに記載の摩擦材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−１１９５７０（Ｐ２００７−１１９５７０Ａ）
【公開日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３１２５２３（Ｐ２００５−３１２５２３）
【出願日】平成１７年１０月２７日（２００５．１０．２７）
【出願人】（０００１００７８０）アイシン化工株式会社 (171)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月２７日（２００５．１０．２７）
【出願人】（０００１００７８０）アイシン化工株式会社 (171)
【Ｆターム（参考）】
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