極性官能基を含有する樹脂で作製された摩擦材料
潤滑剤中の添加剤と相互作用する少なくとも1種類の官能基を有する少なくとも1つの樹脂で含浸されたベース材料を有する摩擦材料。好ましい実施形態において、樹脂は、ヒドロキシルまたはアルデヒド変性フェノールである。変性樹脂の摩擦調整添加剤に対する吸収熱または相互作用エネルギーは、同じ摩擦調整添加剤または同様の擬似化合物に対して比較された場合、非変性フェノール樹脂の吸収熱より大きい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、潤滑剤と相互作用可能な少なくとも1つの官能基を有する樹脂で作製された摩擦材料に関する。このような基は、自動変速機油の極性または芳香族成分と親和性があり、これらの成分と相互作用して、潤滑膜の組成および構造に影響を及ぼす。相互作用の程度は、油成分の代表であるプローブ分子と樹脂の吸着熱の測定により定量化することができる。
【背景技術】
【0002】
連続スリップトルクコンバータ及びシフティングクラッチを有する新しい最新の自動車トランスミッションシステムが、自動車業界により開発されている。これらの新しいシステムの開発は、燃料効率を改善する必要性によって推進されている。従って、これらの最新システムの高まる要件に適合する摩擦材料技術も開発されなければならない。
【0003】
特に、重量を減じるために、クラッチインタフェースのサイズは縮小されるので、摩擦材料は、現在のトランスミッションよりも厳しい環境で機能するものでなければならない。この環境においては、通常、印加される圧力を増大させて、トルク容量を維持しなければならず、摩擦インタフェース内のエネルギー密度及びそれに付随してインタフェース温度が増加する。従って、新たなトランスミッションはまた、温度がより高くなる運転のためにも設計されているが、摩擦要素と変速機油の両方にストレスがかかる。インタフェース環境におけるこの変化は、潤滑油に含まれる摩擦調整系の早期の劣化に結びつき、摩擦表面への吸着のために利用できる濃度が低下する。さらに、トランスミッション設計の変化は、結果として、減速で、摩擦の増大を受けやすい(μ−vの負勾配)系をもたらした。
【0004】
フェノール樹脂は、クラッチおよびブレーキ用途の摩擦材料における経済的な含浸剤として用いられている。フェノールは、摩擦材料に強度と剛性を付与し、ウェットシステムにおいては、潤滑環境に対して不活性である。しかしながら、これらの樹脂には様々な制約があり、最も顕著なのは、材料に強度を付与するのに十分な濃度で用いると、その用途にとっては、剛性過ぎるかまたは脆性過ぎることである。高エネルギー摩擦材料の中で、フェノールは、少なくとも熱安定性のある成分でもある。何年にもわたって、多くの修正がフェノール樹脂には行われ、キリ油、亜麻仁油、カシューナッツ殻油、メラミン、エポキシ、様々なゴム、金属、ホウ素、耐火性酸化物および最近のナノ粒子1等の部分によるフェノール樹脂の変性をはじめとするこれらの制約に対処されてきた。場合によっては、フェノールは、他の熱硬化性含浸樹脂と交換されている。これら全ての特許およびその他文献に記載されている利点は、樹脂の機械的特性やその熱耐久性の改善に取り組むものである。
【0005】
しかしながら、フェノール樹脂には、広く認識されているが、従来技術では取り組まれていない他の制約がある。フェノール樹脂は、表面活性がほとんどないことである。フェノール樹脂を摩擦複合体に組み込むと、必要なことではあるが、潤滑剤と摩擦材料の樹脂以外の成分の間の相互作用が減少する。樹脂レベルが増えるにつれて、摩擦特性、特に、μ−vの負勾配が悪化する。この制約を回避するために、本発明者らは、少なくとも1つの官能基を組み込んで、フェノール樹脂の表面活性を増大し、摩擦性能を向上する樹脂を発明した。現在、少なくとも1つの官能基を有するフェノール樹脂を用いて、改善された製品を提供することは従来技術には示唆されていない。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、少なくとも1つの官能基を有する樹脂で作製された摩擦材料に関する。官能基は、極性、イオン、電子リッチまたは電子不足部分であってよいが、潤滑剤中の添加剤に対して親和性を有していなければならない。このような現在利用可能な新しい、または変性樹脂は、潤滑剤摩擦調整剤の吸着のための活性部位を提供する。この吸着は、摩擦調整剤表面と溶液の平衡、さらに、μ−v勾配および摩擦係数に影響を与える。摩擦調整剤の吸着は、相互作用エネルギーまたは吸着熱と呼ばれるエネルギーの放出によりなされ、吸着の程度を定量化することにより直接測定することができる。吸着の程度は、潤滑剤中の添加剤への樹脂の親和性に直接関係している。このような吸着熱は、フローマイクロ熱量計(FMC)2等の装置を用いて測定される。この技術は定着している。3
【0007】
本発明により変性された樹脂で作製された摩擦材料は、潤滑剤添加剤と強い相互作用、又は高い吸着熱を示す。樹脂を同様に変性すると、金属表面との相互作用によって、性能にも影響し得る。
【0008】
フェノール樹脂は、その高熱安定性と低コストのために、摩擦材料として用いられている。しかしながら、樹脂表面は、潤滑剤添加剤を吸着せず、いくつかの摩擦材料成分にはよく結合しない。フェノール樹脂は化学的に不活性で、他の材料や極性化合物と相互作用しないために、これらの問題が生じる。極性、イオン、電子リッチまたは電子不足部分で変性したフェノール樹脂等より極性の樹脂を用いると、結合および添加剤吸着にとってより有益な表面を与える。さらに、表面極性の増大によって、金属表面と強く相互作用する材料となって、動的および静的摩擦係数の両方が増大する。樹脂は、変性度を最大にするために、飽和前か、摩擦材料の表面での変性を集中させるために、飽和後のいずれかに化学的に変性される。
【0009】
本発明により包含される摩擦材料の一例としては、アルデヒド変性フェノール樹脂がある。ここでは、樹脂を摩擦材料複合体に組み込んだ後、フェノール環の未反応オルトおよびパラ部位を介して、アルデヒド基を硬化樹脂に直接結合した。アルデヒド基の密度は、6つの炭素−炭素結合の鎖長で、材料重量の2.5%〜3%である。このような変性により、摩擦調整剤を吸着する材料の能力が向上する。この場合、最終摩擦材料複合体への親和性は10倍増加した。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
本発明は、樹脂の極性および化学構造が、どのように、μ−v形状および静的係数に影響するかを教示している。潤滑剤添加剤に対して親和性を有する官能基を含む樹脂または変性樹脂は、従来の摩擦樹脂に比べて、摩擦材料表面との添加剤の相互作用を向上させる。樹脂のこの設計は、摩擦界面での添加剤吸着平衡に影響するため、摩擦パラメータを最適なものとする。増大した添加剤親和性を測定する簡便な方法は、FMC3を用いるものである。FMC技術の作用を図1に示す。硬化樹脂を試料チャンバに導入する。潤滑剤中の添加剤を代表するプローブ分子の溶液を樹脂に流す。樹脂が、プローブ分子に対して親和性を有する場合には、プローブ分子が樹脂表面に吸着されると、熱が発生する。吸着熱の量は、樹脂の潤滑剤添加剤への親和性に直接関係する。FMCの理論および操作の詳細は文献3にある。この作業では大抵、へプタン等の非極性溶剤中アミノデカンの0.2%溶液を用いた。しかしながら、他の濃度、プローブ分子および溶剤でも構わず、用いられている。
【0011】
フェノール樹脂は、摩擦係数特性にマイナスの影響があることが分かっている。不飽和摩擦材料は、潤滑剤添加剤に対して高い親和性を有する。しかしながら、フェノール樹脂で含浸すると、この親和性が大幅に減少する。これを図2に示す。FMC測定によれば、純粋なフェノール樹脂は、潤滑剤添加剤に対して全く親和性を有していない(ゼロ吸着熱)ことが分かる。
【0012】
本発明者らの考えは、添加剤吸着を促進し、その結果、μ−v特性を改善するフェノール樹脂に活性樹脂を添加することにより、活性基を含むようにフェノールを変性するものである。図3では、従来のフェノール樹脂の吸着熱を、本発明者らにより設計された極性基を含む樹脂の吸着熱と比較している。かかる樹脂を摩擦材料に組み込むと、得られる複合体は、従来のフェノールで作製した対応の複合体よりも潤滑剤添加剤に対して大きな親和性を有する。代表例を図4に示す。
【0013】
本発明者らによる修正では、処理のレベル(必要な活性部位の数)、活性基の構造(界面への接近し易さ)および各部位の化学活性を考慮に入れている。前述したように、アルデヒド変性樹脂を用いると、材料の潤滑剤に対する親和性が10倍増加する。このデータを図5に示す。
【0014】
一態様において、本発明は、少なくとも1種類の官能基を有する樹脂で含浸されたベース材料を含む摩擦材料に関する。好ましい実施形態において、樹脂は、少なくとも1つの官能極性基を有するフェノールモノマー、例えば、炭化水素鎖を介してフェノール環に直接結合した多数の表面ヒドロキシル基を有するフェノール樹脂を含む。鎖の長さおよび構造ならびに基の密度を変えて、変性樹脂が、極性分子と相互作用する、十分な反応部位をその表面に有するようにすることができる。本特許に包含される変性基としては、アルデヒド、アミン、アルコール、エステル、ケトン、ハロゲン化、酸、酸無水物および金属塩が例示される。アルカン、アルケン、芳香族および分岐および架橋構造もまた、変性基に含まれる。
【0015】
上述した要件を達成するために、多くの変性樹脂を調製し、潤滑剤添加剤に対する親和性を測定した。さらに、これらの樹脂で作製した摩擦材料を、動作中に生じるのと同様の条件下の摩擦に対して評価した。市販の摩擦材料は対照として用いた。
【0016】
変性樹脂は、1つ以上の高極性官能基を組み込んだ有機化合物を含む。極性官能基としては、酸官能基、アルコール官能基、ケトン官能基、アルデヒド官能基またはエステル結合が挙げられる。
【0017】
材料の部類の具体例は以下のとおりである。
【0018】
酸は、酸官能基を含むポリマーである。カルボン酸、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、シトラコンおよびフマル酸で構築されたものが挙げられる。
【0019】
アルコールは、ポリビニルアルコール等の材料である。
【0020】
ケトンは、ビニルピロリドンポリマー等の材料に水溶性を与えるケトン基を含む。
【0021】
アルデヒドは、ケトンと化学的に非常に似ており、二重結合酸素が、鎖中よりも、鎖の端部に位置している。側鎖に位置するアルデヒド官能基は、水溶性媒体中のポリマーの溶解度を高める。
【0022】
エステルは、例えば、酢酸ポリビニルのようなエステル官能基を有する。
【0023】
酸官能基は、酸含有モノマーを組み込むことにより、樹脂に組み込んでもよい。有用なモノマー含有酸としては、カルボン酸官能基を有するモノマー、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマル酸、シトラコン酸、ホスポエチルメタクリレート等が挙げられる。様々なモノマーまたはモノマー混合物を用いて、変性樹脂を作製することができる。例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、第2級ブチルアクリレート等のアクリルエステルモノマー等。
【0024】
本発明は、さらに、樹脂含浸摩擦材料の表面が、二次化学変性に利用できる摩擦材料を提供する。
【0025】
樹脂ブレンドの調製と、繊維状ベース材料の調製の両方に有用であることが分かっているその他成分および処理助剤を含めることができ、これも本発明で予測された範囲内である。
【0026】
図1。潤滑剤成分への樹脂親和性(吸着熱)を測定するフローマイクロ熱量計技術の図。
【0027】
図2。従来のフェノール樹脂で含浸した潤滑剤成分への摩擦材料親和性の減少。
【0028】
図3。従来のフェノール樹脂の潤滑剤成分の親和性と、極性官能基を備えた樹脂の親和性の比較。
【0029】
図4。従来のフェノール樹脂を、極性官能基を有する代表的な樹脂と交換したときの、摩擦材料の潤滑剤成分の親和性の改善の比較。
【0030】
図6。樹脂A(表面親和性が100mJ/gのヒドロキシル基を含有するように変性したフェノール樹脂)で作製した低エネルギー摩擦材料の動的中点摩擦係数の、従来のフェノールで作製した同じ摩擦材料との比較。
【0031】
図7。樹脂A(表面親和性が100mJ/gのヒドロキシル基を含有するように変性したフェノール樹脂)で作製した低エネルギー摩擦材料のシフティング連結中の経時による摩擦係数の変化を示すトルクトレースの、従来のフェノールで作製した同じ摩擦材料との比較。
【0032】
図8。樹脂A(表面親和性が100mJ/gのヒドロキシル基を含有するように変性したフェノール樹脂)で作製した中エネルギー摩擦材料の動的中点摩擦係数の、従来のフェノールで作製した同じ摩擦材料との比較。
【0033】
図9。樹脂A(表面親和性が100mJ/gのヒドロキシル基を含有するように変性したフェノール樹脂)で作製した中エネルギー摩擦材料のシフティング連結中の経時による摩擦係数の変化を示すトルクトレースの、従来のフェノールで作製した同じ摩擦材料との比較。
【0034】
図10。樹脂B(表面親和性が200mJ/gのヒドロキシル基を含有するように変性したフェノール樹脂)で作製した低エネルギー摩擦材料の動的中点摩擦係数の、従来のフェノールで作製した同じ摩擦材料との比較。
【0035】
図11。樹脂B(表面親和性が200mJ/gのヒドロキシル基を含有するように変性したフェノール樹脂)で作製した低エネルギー摩擦材料のシフティング連結中の経時による摩擦係数の変化を示すトルクトレースの、従来のフェノールで作製した同じ摩擦材料との比較。
【0036】
図12。樹脂C(表面親和性が110mJ/gのヒドロキシル基を含有するように変性したフェノール樹脂)で作製した中エネルギー摩擦材料の動的中点摩擦係数の、従来のフェノールで作製した同じ摩擦材料との比較。
【0037】
図13。樹脂C(表面親和性が110mJ/gのヒドロキシル基を含有するように変性したフェノール樹脂)で作製した中エネルギー摩擦材料のシフティング連結中の経時による摩擦係数の変化を示すトルクトレースの、従来のフェノールで作製した同じ摩擦材料との比較。
【0038】
ベース材料
様々なベース材料が、本発明の摩擦材料に有用であり、例えば、布帛材料、織、編および/または不織材料を含む非アスベスト繊維状ベース材料が挙げられる。好適な繊維状ベース材料は、例えば、繊維とフィラーとを含む。繊維は、有機繊維、無機繊維およびカーボン繊維とすることができる。有機繊維は、フィブリル化および/または非フィブリル化アラミド繊維等のアラミド繊維、アクリル繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、ポリアミド繊維、綿/セルロース繊維等とすることができる。フィラーは、例えば、シリカ、珪藻土、グラファイト、アルミナ、カシューダスト等とすることができる。特に、珪藻土等のシリカフィラーが有用である。しかしながら、その他の種類のフィラーも本発明において用いるのに好適であり、フィラーの選択は、摩擦材料の特定の要件に応じて異なるものと考えられる。
【0039】
他の実施形態において、ベース材料は、繊維状織又は編材料、繊維状不織材料および複合体材料を含むことができる。さらに、本発明に有用な繊維状ベース材料の様々なタイプの例は、多くのボルグワーナー(BorgWarner)の米国特許に開示されている。しかしながら、本発明のその他の実施形態は、さらに他の繊維状ベース材料を含むことができるものと考えられる。
【実施例】
【0040】
以下の実施例は、本発明の摩擦材料が、従来の摩擦材料に勝る改善を与えることをさらに証明するものである。試験結果によれば、変性樹脂が、摩擦係数に対して望ましい影響を与えることが分かる。変性樹脂の吸収熱は、非変性樹脂よりも大幅に高い。本発明の様々な好ましい実施形態を以下の実施例に記載する。ただし、これらは、本発明の範囲を限定するものではない。
【0041】
非変性フェノール樹脂を含浸剤として用いる代わりに、本発明は、摩擦材料処方に官能極性基を有するフェノール樹脂で含浸した摩擦材料を提供するものである。
【0042】
実施例1
樹脂Aで飽和した低エネルギー摩擦材料:表面親和性(0.2%アミノデカンに対する吸着熱)が100mJ/gのヒドロキシル基を含有するよう変性されたフェノール樹脂。この樹脂を、摩擦複合体に組み込み、摩擦レベルと摩擦μ−v特性の両方を試験した。摩擦特性を、従来のフェノールで飽和した同じ摩擦材料のものと対比した。樹脂Aと従来のフェノールで作製した両材料についての中点動的摩擦係数チャートを図6に示す。樹脂Aと従来のフェノールで作製した材料の両方について改善されたμ−v特性を示すブレークインサイクルからとったトルクトレースのチャートを図7に示す。両方の場合について、従来の樹脂系よりも改善があった。
【0043】
実施例2
樹脂Aで飽和した中エネルギー摩擦材料:表面親和性(0.2%アミノデカンに対する吸着熱)が100mJ/gのヒドロキシル基を含有するよう変性されたフェノール樹脂。この樹脂を、摩擦複合体に組み込み、摩擦レベルと摩擦μ−v特性の両方を試験した。摩擦特性を、従来のフェノールで飽和した同じ摩擦材料のものと対比した。樹脂Aと従来のフェノールで作製した両材料についての中点動的摩擦係数チャートを図8に示す。樹脂Aと従来のフェノールで作製した材料の両方について改善されたμ−v特性を示すブレークインサイクルからとったトルクトレースのチャートを図9に示す。両方の場合について、従来の樹脂系よりも改善があった。
【0044】
実施例3
樹脂Bで飽和した低エネルギー摩擦材料:表面親和性(0.2%アミノデカンに対する吸着熱)が200mJ/gのヒドロキシル基を含有するよう変性されたフェノール樹脂。この樹脂を、摩擦複合体に組み込み、摩擦レベルと摩擦μ−v特性の両方を試験した。摩擦特性を、従来のフェノールで飽和した同じ摩擦材料のものと対比した。樹脂Aと従来のフェノールで作製した両材料についての中点動的摩擦係数チャートを図10に示す。樹脂Aと従来のフェノールで作製した材料の両方について改善されたμ−v特性を示すブレークインサイクルからとったトルクトレースのチャートを図11に示す。両方の場合について、従来の樹脂系よりも改善があった。
【0045】
実施例4
樹脂Cで飽和した中エネルギー摩擦材料:表面親和性(0.2%アミノデカンに対する吸着熱)が110mJ/gのヒドロキシル基を含有するよう変性されたフェノール樹脂。この樹脂を、摩擦複合体に組み込み、摩擦レベルと摩擦μ−v特性の両方を試験した。摩擦特性を、従来のフェノールで飽和した同じ摩擦材料のものと対比した。樹脂Aと従来のフェノールで作製した両材料についての中点動的摩擦係数チャートを図12に示す。樹脂Aと従来のフェノールで作製した材料の両方について改善されたμ−v特性を示すブレークインサイクルからとったトルクトレースのチャートを図13に示す。両方の場合について、従来の樹脂系よりも改善があった。
【0046】
実施例5
樹脂D。極性基を含有するように変性されたフェノール樹脂で、極性基が、フェノール骨格ポリマーに接続されていて、炭素鎖が10炭素−炭素単位を超え、表面親和性(0.2%アミノデカンに対する吸着熱)が240mJ/g。低エネルギー摩擦材料に組み込むと、最終複合体は、従来のフェノールで作製した材料に比べて、潤滑剤添加剤に対する親和性がほぼ2倍増加している(126mJ/gから220mJ/g)。
【0047】
実施例6
樹脂E。極性基を含有するように変性されたフェノール樹脂で、極性基が、フェノール骨格ポリマーに接続されていて、炭素鎖が10炭素−炭素単位を超え、表面親和性(0.2%アミノデカンに対する吸着熱)が200mJ/g。
【0048】
実施例7
樹脂F。アルデヒド基を含有するように変性されたフェノール樹脂で、表面親和性(0.2%アミノデカンに対する吸着熱)が3400mJ/g。ここでは、樹脂を摩擦材料複合体に組み込んだ後、フェノール環の未反応オルトおよびパラ部位を介して、アルデヒド基が、硬化樹脂に直接結合されていた。アルデヒド基の密度は、6つの炭素−炭素結合の鎖長で、材料重量の2.5%〜3%である。
【0049】
実施例8
フェノールでない市販の樹脂。ただし、いくつかのフェノール基は含有しており、3800mJ/gの表面親和性(0.2%アミノデカンに対する吸着熱)を有している。
【産業上の利用可能性】
【0050】
本発明は、クラッチプレート、トランスミッションバンド、ブレーキシュー、シンクロナイザーリング、摩擦ディスクまたはシステムプレートで用いる高エネルギー摩擦材料として有用である。本発明の好ましい、および変形実施形態の上記の説明は、例示のためであって、請求項の範囲および内容を限定するためのものではない。
【参考文献】
【0051】
1.摩擦材料に用いるフェノール樹脂の変性に関する特許およびその他文献
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2.この作業では、マイクロスケールモデル(Microscal Model)3フローマイクロ熱量計を用いた。
3.Groszek,J.J.,Lubric.Sci.Technol.,1966,9,67.
【図面の簡単な説明】
【0052】
【図1】潤滑剤成分への樹脂親和性を測定するフローマイクロ熱量計による方法の図である。
【図2】従来のフェノール樹脂で含浸した潤滑剤成分への摩擦材料親和性の減少を示す。
【図3】従来のフェノール樹脂の潤滑剤成分の親和性と、極性官能基を備えた樹脂の親和性を比較するものである。
【図4】従来のフェノール樹脂を、極性官能基を有する代表的な樹脂と交換したときの、摩擦材料の潤滑剤成分の親和性の改善を比較するものである。
【図5】従来のフェノール樹脂をアルデヒド変性樹脂と交換したときの、摩擦材料の潤滑剤成分の親和性において測定された10倍の増加を示すものである。
【図6】樹脂A(表面親和性が100mJ/gのヒドロキシル基を含有するように変性したフェノール樹脂)で作製した低エネルギー摩擦材料の動的中点摩擦係数を、従来のフェノールで作製した同じ摩擦材料と比較するものである。
【図7】樹脂A(表面親和性が100mJ/gのヒドロキシル基を含有するように変性したフェノール樹脂)で作製した低エネルギー摩擦材料のシフティング連結中の経時による摩擦係数の変化を示すトルクトレースを、従来のフェノールで作製した同じ摩擦材料と比較するものである。
【図8】樹脂A(表面親和性が100mJ/gのヒドロキシル基を含有するように変性したフェノール樹脂)で作製した中エネルギー摩擦材料の動的中点摩擦係数を、従来のフェノールで作製した同じ摩擦材料と比較するものである。
【図9】樹脂A(表面親和性が100mJ/gのヒドロキシル基を含有するように変性したフェノール樹脂)で作製した中エネルギー摩擦材料のシフティング連結中の経時による摩擦係数の変化を示すトルクトレースを、従来のフェノールで作製した同じ摩擦材料と比較するものである。
【図10】樹脂B(表面親和性が200mJ/gのヒドロキシル基を含有するように変性したフェノール樹脂)で作製した低エネルギー摩擦材料の動的中点摩擦係数を、従来のフェノールで作製した同じ摩擦材料と比較するものである。
【図11】樹脂B(表面親和性が200mJ/gのヒドロキシル基を含有するように変性したフェノール樹脂)で作製した低エネルギー摩擦材料のシフティング連結中の経時による摩擦係数の変化を示すトルクトレースを、従来のフェノールで作製した同じ摩擦材料と比較するものである。
【図12】樹脂C(表面親和性が110mJ/gのヒドロキシル基を含有するように変性したフェノール樹脂)で作製した中エネルギー摩擦材料の動的中点摩擦係数を、従来のフェノールで作製した同じ摩擦材料と比較するものである。
【図13】樹脂C(表面親和性が110mJ/gのヒドロキシル基を含有するように変性したフェノール樹脂)で作製した中エネルギー摩擦材料のシフティング連結中の経時による摩擦係数の変化を示すトルクトレースを、従来のフェノールで作製した同じ摩擦材料と比較するものである。
【図14】吸着の増加および変性の程度を示すグラフである。
【技術分野】
【0001】
本発明は、潤滑剤と相互作用可能な少なくとも1つの官能基を有する樹脂で作製された摩擦材料に関する。このような基は、自動変速機油の極性または芳香族成分と親和性があり、これらの成分と相互作用して、潤滑膜の組成および構造に影響を及ぼす。相互作用の程度は、油成分の代表であるプローブ分子と樹脂の吸着熱の測定により定量化することができる。
【背景技術】
【0002】
連続スリップトルクコンバータ及びシフティングクラッチを有する新しい最新の自動車トランスミッションシステムが、自動車業界により開発されている。これらの新しいシステムの開発は、燃料効率を改善する必要性によって推進されている。従って、これらの最新システムの高まる要件に適合する摩擦材料技術も開発されなければならない。
【0003】
特に、重量を減じるために、クラッチインタフェースのサイズは縮小されるので、摩擦材料は、現在のトランスミッションよりも厳しい環境で機能するものでなければならない。この環境においては、通常、印加される圧力を増大させて、トルク容量を維持しなければならず、摩擦インタフェース内のエネルギー密度及びそれに付随してインタフェース温度が増加する。従って、新たなトランスミッションはまた、温度がより高くなる運転のためにも設計されているが、摩擦要素と変速機油の両方にストレスがかかる。インタフェース環境におけるこの変化は、潤滑油に含まれる摩擦調整系の早期の劣化に結びつき、摩擦表面への吸着のために利用できる濃度が低下する。さらに、トランスミッション設計の変化は、結果として、減速で、摩擦の増大を受けやすい(μ−vの負勾配)系をもたらした。
【0004】
フェノール樹脂は、クラッチおよびブレーキ用途の摩擦材料における経済的な含浸剤として用いられている。フェノールは、摩擦材料に強度と剛性を付与し、ウェットシステムにおいては、潤滑環境に対して不活性である。しかしながら、これらの樹脂には様々な制約があり、最も顕著なのは、材料に強度を付与するのに十分な濃度で用いると、その用途にとっては、剛性過ぎるかまたは脆性過ぎることである。高エネルギー摩擦材料の中で、フェノールは、少なくとも熱安定性のある成分でもある。何年にもわたって、多くの修正がフェノール樹脂には行われ、キリ油、亜麻仁油、カシューナッツ殻油、メラミン、エポキシ、様々なゴム、金属、ホウ素、耐火性酸化物および最近のナノ粒子1等の部分によるフェノール樹脂の変性をはじめとするこれらの制約に対処されてきた。場合によっては、フェノールは、他の熱硬化性含浸樹脂と交換されている。これら全ての特許およびその他文献に記載されている利点は、樹脂の機械的特性やその熱耐久性の改善に取り組むものである。
【0005】
しかしながら、フェノール樹脂には、広く認識されているが、従来技術では取り組まれていない他の制約がある。フェノール樹脂は、表面活性がほとんどないことである。フェノール樹脂を摩擦複合体に組み込むと、必要なことではあるが、潤滑剤と摩擦材料の樹脂以外の成分の間の相互作用が減少する。樹脂レベルが増えるにつれて、摩擦特性、特に、μ−vの負勾配が悪化する。この制約を回避するために、本発明者らは、少なくとも1つの官能基を組み込んで、フェノール樹脂の表面活性を増大し、摩擦性能を向上する樹脂を発明した。現在、少なくとも1つの官能基を有するフェノール樹脂を用いて、改善された製品を提供することは従来技術には示唆されていない。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、少なくとも1つの官能基を有する樹脂で作製された摩擦材料に関する。官能基は、極性、イオン、電子リッチまたは電子不足部分であってよいが、潤滑剤中の添加剤に対して親和性を有していなければならない。このような現在利用可能な新しい、または変性樹脂は、潤滑剤摩擦調整剤の吸着のための活性部位を提供する。この吸着は、摩擦調整剤表面と溶液の平衡、さらに、μ−v勾配および摩擦係数に影響を与える。摩擦調整剤の吸着は、相互作用エネルギーまたは吸着熱と呼ばれるエネルギーの放出によりなされ、吸着の程度を定量化することにより直接測定することができる。吸着の程度は、潤滑剤中の添加剤への樹脂の親和性に直接関係している。このような吸着熱は、フローマイクロ熱量計(FMC)2等の装置を用いて測定される。この技術は定着している。3
【0007】
本発明により変性された樹脂で作製された摩擦材料は、潤滑剤添加剤と強い相互作用、又は高い吸着熱を示す。樹脂を同様に変性すると、金属表面との相互作用によって、性能にも影響し得る。
【0008】
フェノール樹脂は、その高熱安定性と低コストのために、摩擦材料として用いられている。しかしながら、樹脂表面は、潤滑剤添加剤を吸着せず、いくつかの摩擦材料成分にはよく結合しない。フェノール樹脂は化学的に不活性で、他の材料や極性化合物と相互作用しないために、これらの問題が生じる。極性、イオン、電子リッチまたは電子不足部分で変性したフェノール樹脂等より極性の樹脂を用いると、結合および添加剤吸着にとってより有益な表面を与える。さらに、表面極性の増大によって、金属表面と強く相互作用する材料となって、動的および静的摩擦係数の両方が増大する。樹脂は、変性度を最大にするために、飽和前か、摩擦材料の表面での変性を集中させるために、飽和後のいずれかに化学的に変性される。
【0009】
本発明により包含される摩擦材料の一例としては、アルデヒド変性フェノール樹脂がある。ここでは、樹脂を摩擦材料複合体に組み込んだ後、フェノール環の未反応オルトおよびパラ部位を介して、アルデヒド基を硬化樹脂に直接結合した。アルデヒド基の密度は、6つの炭素−炭素結合の鎖長で、材料重量の2.5%〜3%である。このような変性により、摩擦調整剤を吸着する材料の能力が向上する。この場合、最終摩擦材料複合体への親和性は10倍増加した。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
本発明は、樹脂の極性および化学構造が、どのように、μ−v形状および静的係数に影響するかを教示している。潤滑剤添加剤に対して親和性を有する官能基を含む樹脂または変性樹脂は、従来の摩擦樹脂に比べて、摩擦材料表面との添加剤の相互作用を向上させる。樹脂のこの設計は、摩擦界面での添加剤吸着平衡に影響するため、摩擦パラメータを最適なものとする。増大した添加剤親和性を測定する簡便な方法は、FMC3を用いるものである。FMC技術の作用を図1に示す。硬化樹脂を試料チャンバに導入する。潤滑剤中の添加剤を代表するプローブ分子の溶液を樹脂に流す。樹脂が、プローブ分子に対して親和性を有する場合には、プローブ分子が樹脂表面に吸着されると、熱が発生する。吸着熱の量は、樹脂の潤滑剤添加剤への親和性に直接関係する。FMCの理論および操作の詳細は文献3にある。この作業では大抵、へプタン等の非極性溶剤中アミノデカンの0.2%溶液を用いた。しかしながら、他の濃度、プローブ分子および溶剤でも構わず、用いられている。
【0011】
フェノール樹脂は、摩擦係数特性にマイナスの影響があることが分かっている。不飽和摩擦材料は、潤滑剤添加剤に対して高い親和性を有する。しかしながら、フェノール樹脂で含浸すると、この親和性が大幅に減少する。これを図2に示す。FMC測定によれば、純粋なフェノール樹脂は、潤滑剤添加剤に対して全く親和性を有していない(ゼロ吸着熱)ことが分かる。
【0012】
本発明者らの考えは、添加剤吸着を促進し、その結果、μ−v特性を改善するフェノール樹脂に活性樹脂を添加することにより、活性基を含むようにフェノールを変性するものである。図3では、従来のフェノール樹脂の吸着熱を、本発明者らにより設計された極性基を含む樹脂の吸着熱と比較している。かかる樹脂を摩擦材料に組み込むと、得られる複合体は、従来のフェノールで作製した対応の複合体よりも潤滑剤添加剤に対して大きな親和性を有する。代表例を図4に示す。
【0013】
本発明者らによる修正では、処理のレベル(必要な活性部位の数)、活性基の構造(界面への接近し易さ)および各部位の化学活性を考慮に入れている。前述したように、アルデヒド変性樹脂を用いると、材料の潤滑剤に対する親和性が10倍増加する。このデータを図5に示す。
【0014】
一態様において、本発明は、少なくとも1種類の官能基を有する樹脂で含浸されたベース材料を含む摩擦材料に関する。好ましい実施形態において、樹脂は、少なくとも1つの官能極性基を有するフェノールモノマー、例えば、炭化水素鎖を介してフェノール環に直接結合した多数の表面ヒドロキシル基を有するフェノール樹脂を含む。鎖の長さおよび構造ならびに基の密度を変えて、変性樹脂が、極性分子と相互作用する、十分な反応部位をその表面に有するようにすることができる。本特許に包含される変性基としては、アルデヒド、アミン、アルコール、エステル、ケトン、ハロゲン化、酸、酸無水物および金属塩が例示される。アルカン、アルケン、芳香族および分岐および架橋構造もまた、変性基に含まれる。
【0015】
上述した要件を達成するために、多くの変性樹脂を調製し、潤滑剤添加剤に対する親和性を測定した。さらに、これらの樹脂で作製した摩擦材料を、動作中に生じるのと同様の条件下の摩擦に対して評価した。市販の摩擦材料は対照として用いた。
【0016】
変性樹脂は、1つ以上の高極性官能基を組み込んだ有機化合物を含む。極性官能基としては、酸官能基、アルコール官能基、ケトン官能基、アルデヒド官能基またはエステル結合が挙げられる。
【0017】
材料の部類の具体例は以下のとおりである。
【0018】
酸は、酸官能基を含むポリマーである。カルボン酸、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、シトラコンおよびフマル酸で構築されたものが挙げられる。
【0019】
アルコールは、ポリビニルアルコール等の材料である。
【0020】
ケトンは、ビニルピロリドンポリマー等の材料に水溶性を与えるケトン基を含む。
【0021】
アルデヒドは、ケトンと化学的に非常に似ており、二重結合酸素が、鎖中よりも、鎖の端部に位置している。側鎖に位置するアルデヒド官能基は、水溶性媒体中のポリマーの溶解度を高める。
【0022】
エステルは、例えば、酢酸ポリビニルのようなエステル官能基を有する。
【0023】
酸官能基は、酸含有モノマーを組み込むことにより、樹脂に組み込んでもよい。有用なモノマー含有酸としては、カルボン酸官能基を有するモノマー、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマル酸、シトラコン酸、ホスポエチルメタクリレート等が挙げられる。様々なモノマーまたはモノマー混合物を用いて、変性樹脂を作製することができる。例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、第2級ブチルアクリレート等のアクリルエステルモノマー等。
【0024】
本発明は、さらに、樹脂含浸摩擦材料の表面が、二次化学変性に利用できる摩擦材料を提供する。
【0025】
樹脂ブレンドの調製と、繊維状ベース材料の調製の両方に有用であることが分かっているその他成分および処理助剤を含めることができ、これも本発明で予測された範囲内である。
【0026】
図1。潤滑剤成分への樹脂親和性(吸着熱)を測定するフローマイクロ熱量計技術の図。
【0027】
図2。従来のフェノール樹脂で含浸した潤滑剤成分への摩擦材料親和性の減少。
【0028】
図3。従来のフェノール樹脂の潤滑剤成分の親和性と、極性官能基を備えた樹脂の親和性の比較。
【0029】
図4。従来のフェノール樹脂を、極性官能基を有する代表的な樹脂と交換したときの、摩擦材料の潤滑剤成分の親和性の改善の比較。
【0030】
図6。樹脂A(表面親和性が100mJ/gのヒドロキシル基を含有するように変性したフェノール樹脂)で作製した低エネルギー摩擦材料の動的中点摩擦係数の、従来のフェノールで作製した同じ摩擦材料との比較。
【0031】
図7。樹脂A(表面親和性が100mJ/gのヒドロキシル基を含有するように変性したフェノール樹脂)で作製した低エネルギー摩擦材料のシフティング連結中の経時による摩擦係数の変化を示すトルクトレースの、従来のフェノールで作製した同じ摩擦材料との比較。
【0032】
図8。樹脂A(表面親和性が100mJ/gのヒドロキシル基を含有するように変性したフェノール樹脂)で作製した中エネルギー摩擦材料の動的中点摩擦係数の、従来のフェノールで作製した同じ摩擦材料との比較。
【0033】
図9。樹脂A(表面親和性が100mJ/gのヒドロキシル基を含有するように変性したフェノール樹脂)で作製した中エネルギー摩擦材料のシフティング連結中の経時による摩擦係数の変化を示すトルクトレースの、従来のフェノールで作製した同じ摩擦材料との比較。
【0034】
図10。樹脂B(表面親和性が200mJ/gのヒドロキシル基を含有するように変性したフェノール樹脂)で作製した低エネルギー摩擦材料の動的中点摩擦係数の、従来のフェノールで作製した同じ摩擦材料との比較。
【0035】
図11。樹脂B(表面親和性が200mJ/gのヒドロキシル基を含有するように変性したフェノール樹脂)で作製した低エネルギー摩擦材料のシフティング連結中の経時による摩擦係数の変化を示すトルクトレースの、従来のフェノールで作製した同じ摩擦材料との比較。
【0036】
図12。樹脂C(表面親和性が110mJ/gのヒドロキシル基を含有するように変性したフェノール樹脂)で作製した中エネルギー摩擦材料の動的中点摩擦係数の、従来のフェノールで作製した同じ摩擦材料との比較。
【0037】
図13。樹脂C(表面親和性が110mJ/gのヒドロキシル基を含有するように変性したフェノール樹脂)で作製した中エネルギー摩擦材料のシフティング連結中の経時による摩擦係数の変化を示すトルクトレースの、従来のフェノールで作製した同じ摩擦材料との比較。
【0038】
ベース材料
様々なベース材料が、本発明の摩擦材料に有用であり、例えば、布帛材料、織、編および/または不織材料を含む非アスベスト繊維状ベース材料が挙げられる。好適な繊維状ベース材料は、例えば、繊維とフィラーとを含む。繊維は、有機繊維、無機繊維およびカーボン繊維とすることができる。有機繊維は、フィブリル化および/または非フィブリル化アラミド繊維等のアラミド繊維、アクリル繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、ポリアミド繊維、綿/セルロース繊維等とすることができる。フィラーは、例えば、シリカ、珪藻土、グラファイト、アルミナ、カシューダスト等とすることができる。特に、珪藻土等のシリカフィラーが有用である。しかしながら、その他の種類のフィラーも本発明において用いるのに好適であり、フィラーの選択は、摩擦材料の特定の要件に応じて異なるものと考えられる。
【0039】
他の実施形態において、ベース材料は、繊維状織又は編材料、繊維状不織材料および複合体材料を含むことができる。さらに、本発明に有用な繊維状ベース材料の様々なタイプの例は、多くのボルグワーナー(BorgWarner)の米国特許に開示されている。しかしながら、本発明のその他の実施形態は、さらに他の繊維状ベース材料を含むことができるものと考えられる。
【実施例】
【0040】
以下の実施例は、本発明の摩擦材料が、従来の摩擦材料に勝る改善を与えることをさらに証明するものである。試験結果によれば、変性樹脂が、摩擦係数に対して望ましい影響を与えることが分かる。変性樹脂の吸収熱は、非変性樹脂よりも大幅に高い。本発明の様々な好ましい実施形態を以下の実施例に記載する。ただし、これらは、本発明の範囲を限定するものではない。
【0041】
非変性フェノール樹脂を含浸剤として用いる代わりに、本発明は、摩擦材料処方に官能極性基を有するフェノール樹脂で含浸した摩擦材料を提供するものである。
【0042】
実施例1
樹脂Aで飽和した低エネルギー摩擦材料:表面親和性(0.2%アミノデカンに対する吸着熱)が100mJ/gのヒドロキシル基を含有するよう変性されたフェノール樹脂。この樹脂を、摩擦複合体に組み込み、摩擦レベルと摩擦μ−v特性の両方を試験した。摩擦特性を、従来のフェノールで飽和した同じ摩擦材料のものと対比した。樹脂Aと従来のフェノールで作製した両材料についての中点動的摩擦係数チャートを図6に示す。樹脂Aと従来のフェノールで作製した材料の両方について改善されたμ−v特性を示すブレークインサイクルからとったトルクトレースのチャートを図7に示す。両方の場合について、従来の樹脂系よりも改善があった。
【0043】
実施例2
樹脂Aで飽和した中エネルギー摩擦材料:表面親和性(0.2%アミノデカンに対する吸着熱)が100mJ/gのヒドロキシル基を含有するよう変性されたフェノール樹脂。この樹脂を、摩擦複合体に組み込み、摩擦レベルと摩擦μ−v特性の両方を試験した。摩擦特性を、従来のフェノールで飽和した同じ摩擦材料のものと対比した。樹脂Aと従来のフェノールで作製した両材料についての中点動的摩擦係数チャートを図8に示す。樹脂Aと従来のフェノールで作製した材料の両方について改善されたμ−v特性を示すブレークインサイクルからとったトルクトレースのチャートを図9に示す。両方の場合について、従来の樹脂系よりも改善があった。
【0044】
実施例3
樹脂Bで飽和した低エネルギー摩擦材料:表面親和性(0.2%アミノデカンに対する吸着熱)が200mJ/gのヒドロキシル基を含有するよう変性されたフェノール樹脂。この樹脂を、摩擦複合体に組み込み、摩擦レベルと摩擦μ−v特性の両方を試験した。摩擦特性を、従来のフェノールで飽和した同じ摩擦材料のものと対比した。樹脂Aと従来のフェノールで作製した両材料についての中点動的摩擦係数チャートを図10に示す。樹脂Aと従来のフェノールで作製した材料の両方について改善されたμ−v特性を示すブレークインサイクルからとったトルクトレースのチャートを図11に示す。両方の場合について、従来の樹脂系よりも改善があった。
【0045】
実施例4
樹脂Cで飽和した中エネルギー摩擦材料:表面親和性(0.2%アミノデカンに対する吸着熱)が110mJ/gのヒドロキシル基を含有するよう変性されたフェノール樹脂。この樹脂を、摩擦複合体に組み込み、摩擦レベルと摩擦μ−v特性の両方を試験した。摩擦特性を、従来のフェノールで飽和した同じ摩擦材料のものと対比した。樹脂Aと従来のフェノールで作製した両材料についての中点動的摩擦係数チャートを図12に示す。樹脂Aと従来のフェノールで作製した材料の両方について改善されたμ−v特性を示すブレークインサイクルからとったトルクトレースのチャートを図13に示す。両方の場合について、従来の樹脂系よりも改善があった。
【0046】
実施例5
樹脂D。極性基を含有するように変性されたフェノール樹脂で、極性基が、フェノール骨格ポリマーに接続されていて、炭素鎖が10炭素−炭素単位を超え、表面親和性(0.2%アミノデカンに対する吸着熱)が240mJ/g。低エネルギー摩擦材料に組み込むと、最終複合体は、従来のフェノールで作製した材料に比べて、潤滑剤添加剤に対する親和性がほぼ2倍増加している(126mJ/gから220mJ/g)。
【0047】
実施例6
樹脂E。極性基を含有するように変性されたフェノール樹脂で、極性基が、フェノール骨格ポリマーに接続されていて、炭素鎖が10炭素−炭素単位を超え、表面親和性(0.2%アミノデカンに対する吸着熱)が200mJ/g。
【0048】
実施例7
樹脂F。アルデヒド基を含有するように変性されたフェノール樹脂で、表面親和性(0.2%アミノデカンに対する吸着熱)が3400mJ/g。ここでは、樹脂を摩擦材料複合体に組み込んだ後、フェノール環の未反応オルトおよびパラ部位を介して、アルデヒド基が、硬化樹脂に直接結合されていた。アルデヒド基の密度は、6つの炭素−炭素結合の鎖長で、材料重量の2.5%〜3%である。
【0049】
実施例8
フェノールでない市販の樹脂。ただし、いくつかのフェノール基は含有しており、3800mJ/gの表面親和性(0.2%アミノデカンに対する吸着熱)を有している。
【産業上の利用可能性】
【0050】
本発明は、クラッチプレート、トランスミッションバンド、ブレーキシュー、シンクロナイザーリング、摩擦ディスクまたはシステムプレートで用いる高エネルギー摩擦材料として有用である。本発明の好ましい、および変形実施形態の上記の説明は、例示のためであって、請求項の範囲および内容を限定するためのものではない。
【参考文献】
【0051】
1.摩擦材料に用いるフェノール樹脂の変性に関する特許およびその他文献
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2.この作業では、マイクロスケールモデル(Microscal Model)3フローマイクロ熱量計を用いた。
3.Groszek,J.J.,Lubric.Sci.Technol.,1966,9,67.
【図面の簡単な説明】
【0052】
【図1】潤滑剤成分への樹脂親和性を測定するフローマイクロ熱量計による方法の図である。
【図2】従来のフェノール樹脂で含浸した潤滑剤成分への摩擦材料親和性の減少を示す。
【図3】従来のフェノール樹脂の潤滑剤成分の親和性と、極性官能基を備えた樹脂の親和性を比較するものである。
【図4】従来のフェノール樹脂を、極性官能基を有する代表的な樹脂と交換したときの、摩擦材料の潤滑剤成分の親和性の改善を比較するものである。
【図5】従来のフェノール樹脂をアルデヒド変性樹脂と交換したときの、摩擦材料の潤滑剤成分の親和性において測定された10倍の増加を示すものである。
【図6】樹脂A(表面親和性が100mJ/gのヒドロキシル基を含有するように変性したフェノール樹脂)で作製した低エネルギー摩擦材料の動的中点摩擦係数を、従来のフェノールで作製した同じ摩擦材料と比較するものである。
【図7】樹脂A(表面親和性が100mJ/gのヒドロキシル基を含有するように変性したフェノール樹脂)で作製した低エネルギー摩擦材料のシフティング連結中の経時による摩擦係数の変化を示すトルクトレースを、従来のフェノールで作製した同じ摩擦材料と比較するものである。
【図8】樹脂A(表面親和性が100mJ/gのヒドロキシル基を含有するように変性したフェノール樹脂)で作製した中エネルギー摩擦材料の動的中点摩擦係数を、従来のフェノールで作製した同じ摩擦材料と比較するものである。
【図9】樹脂A(表面親和性が100mJ/gのヒドロキシル基を含有するように変性したフェノール樹脂)で作製した中エネルギー摩擦材料のシフティング連結中の経時による摩擦係数の変化を示すトルクトレースを、従来のフェノールで作製した同じ摩擦材料と比較するものである。
【図10】樹脂B(表面親和性が200mJ/gのヒドロキシル基を含有するように変性したフェノール樹脂)で作製した低エネルギー摩擦材料の動的中点摩擦係数を、従来のフェノールで作製した同じ摩擦材料と比較するものである。
【図11】樹脂B(表面親和性が200mJ/gのヒドロキシル基を含有するように変性したフェノール樹脂)で作製した低エネルギー摩擦材料のシフティング連結中の経時による摩擦係数の変化を示すトルクトレースを、従来のフェノールで作製した同じ摩擦材料と比較するものである。
【図12】樹脂C(表面親和性が110mJ/gのヒドロキシル基を含有するように変性したフェノール樹脂)で作製した中エネルギー摩擦材料の動的中点摩擦係数を、従来のフェノールで作製した同じ摩擦材料と比較するものである。
【図13】樹脂C(表面親和性が110mJ/gのヒドロキシル基を含有するように変性したフェノール樹脂)で作製した中エネルギー摩擦材料のシフティング連結中の経時による摩擦係数の変化を示すトルクトレースを、従来のフェノールで作製した同じ摩擦材料と比較するものである。
【図14】吸着の増加および変性の程度を示すグラフである。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
樹脂と少なくとも1つの表面活性官能基とを含む摩擦用途に有用な組成物であって、硬化させると、潤滑剤に含まれる添加剤を代表する極性分子で調べたとき、測定可能な吸着熱を有する組成物。
【請求項2】
前記極性分子が、3〜60個の炭素原子のアルキル鎖を有する第1級、第2級および第3級アミン、カルボン酸、ケトン、アルデヒド、エステル、アルコール、グリコールおよびスルホネートをさらに含む請求項1に記載の組成物。
【請求項3】
非極性溶剤中のプローブ分子の濃度が0.01〜10%であるときに、前記吸着熱が、標準フローマイクロ熱量計を用いて測定可能である請求項1に記載の組成物。
【請求項4】
前記表面活性官能基が、前記樹脂の硬化後、前記樹脂に化学的に結合している請求項1に記載の組成物。
【請求項5】
請求項1に記載の組成物で含浸したベース材料を含む摩擦材料。
【請求項6】
前記樹脂が、請求項1に記載の組成物に準ずる、少なくとも1種類の官能基を有する少なくとも1種類のフェノール樹脂を含む請求項5に記載の摩擦材料。
【請求項7】
前記フェノール樹脂がヒドロキシル基で変性されている請求項6に記載の摩擦材料。
【請求項8】
前記フェノール樹脂がアルデヒド基で変性されている請求項6に記載の摩擦材料。
【請求項9】
前記フェノール樹脂が、炭化水素鎖を介してフェノール環に直接結合した多数の表面ヒドロキシル基をさらに含む請求項6に記載の摩擦材料。
【請求項10】
ある長さの前記炭化水素鎖が、前記フェノール樹脂が極性分子と適切に相互作用するように変えられた前記基の長さおよび密度を有する請求項9に記載の摩擦材料。
【請求項11】
前記官能基が反応性部位である請求項5に記載の摩擦材料。
【請求項12】
前記官能基が、少なくとも1つの化学的反応性部位である請求項5に記載の摩擦材料。
【請求項13】
前記官能基がイオンまたは極性部位である請求項5に記載の摩擦材料。
【請求項14】
前記官能基が、1つ以上の高極性官能基を組み込んだ少なくとも1つの有機化合物である請求項5に記載の摩擦材料。
【請求項15】
前記官能基が酸である請求項5に記載の摩擦材料。
【請求項16】
前記官能基がアルコールである請求項5に記載の摩擦材料。
【請求項17】
前記官能基がケトンである請求項5に記載の摩擦材料。
【請求項18】
前記官能基がアルデヒドである請求項5に記載の摩擦材料。
【請求項19】
前記官能基がエステルである請求項5に記載の摩擦材料。
【請求項20】
少なくとも1つの難燃剤材料で含浸されたベース材料を含む摩擦材料であって、前記難燃剤材料が、前記ベース材料の外側表面をより極性とし、かつ前記摩擦材料の添加剤吸着を改善する、摩擦材料。
【請求項21】
前記難燃剤がホスホネートタイプの材料を含む請求項20に記載の摩擦材料。
【請求項22】
前記難燃剤材料がN−メチロールホスホネートを含む請求項21に記載の摩擦材料。
【請求項23】
前記難燃剤が、固体基準で、約35〜約40%(フェノール単位当たり約1ホスホネート)で存在する請求項20に記載の摩擦材料。
【請求項24】
前記ベース材料が編又は織繊維状材料である請求項5に記載の摩擦材料。
【請求項25】
前記ベース材料が、約5〜約75%の綿繊維、約5〜約75%のアラミド繊維および5〜約75%の炭素繊維を含む請求項5に記載の摩擦材料。
【請求項26】
前記ベース材料の平均ポア直径が、約0.5〜約200μmである請求項5に記載の摩擦材料。
【請求項27】
前記ベース材料が、約5〜約75重量%のフィブリル化の少ないアラミド繊維、約5〜約75重量%の綿繊維、約5〜約75重量%の炭素繊維および約5〜約75重量%のフィラー材料を含む請求項5に記載の摩擦材料。
【請求項28】
クラッチフェーシングの形態にある請求項5に記載の摩擦要素。
【請求項29】
ブレーキシューライニングの形態にある請求項5に記載の摩擦要素。
【請求項30】
シンクロナイザーの形態にある請求項5に記載の摩擦要素。
【請求項31】
前記フェノール樹脂が極性分子と適切に相互作用するように、前記鎖の長さおよび前記基の密度が変えられている請求項5に記載の摩擦材料。
【請求項32】
前記鎖の長さが3〜90個の炭素であり、前記基の密度が、前記ポリマー鎖の単位の数に基づいて30%を超えている請求項5に記載の摩擦材料。
【請求項1】
樹脂と少なくとも1つの表面活性官能基とを含む摩擦用途に有用な組成物であって、硬化させると、潤滑剤に含まれる添加剤を代表する極性分子で調べたとき、測定可能な吸着熱を有する組成物。
【請求項2】
前記極性分子が、3〜60個の炭素原子のアルキル鎖を有する第1級、第2級および第3級アミン、カルボン酸、ケトン、アルデヒド、エステル、アルコール、グリコールおよびスルホネートをさらに含む請求項1に記載の組成物。
【請求項3】
非極性溶剤中のプローブ分子の濃度が0.01〜10%であるときに、前記吸着熱が、標準フローマイクロ熱量計を用いて測定可能である請求項1に記載の組成物。
【請求項4】
前記表面活性官能基が、前記樹脂の硬化後、前記樹脂に化学的に結合している請求項1に記載の組成物。
【請求項5】
請求項1に記載の組成物で含浸したベース材料を含む摩擦材料。
【請求項6】
前記樹脂が、請求項1に記載の組成物に準ずる、少なくとも1種類の官能基を有する少なくとも1種類のフェノール樹脂を含む請求項5に記載の摩擦材料。
【請求項7】
前記フェノール樹脂がヒドロキシル基で変性されている請求項6に記載の摩擦材料。
【請求項8】
前記フェノール樹脂がアルデヒド基で変性されている請求項6に記載の摩擦材料。
【請求項9】
前記フェノール樹脂が、炭化水素鎖を介してフェノール環に直接結合した多数の表面ヒドロキシル基をさらに含む請求項6に記載の摩擦材料。
【請求項10】
ある長さの前記炭化水素鎖が、前記フェノール樹脂が極性分子と適切に相互作用するように変えられた前記基の長さおよび密度を有する請求項9に記載の摩擦材料。
【請求項11】
前記官能基が反応性部位である請求項5に記載の摩擦材料。
【請求項12】
前記官能基が、少なくとも1つの化学的反応性部位である請求項5に記載の摩擦材料。
【請求項13】
前記官能基がイオンまたは極性部位である請求項5に記載の摩擦材料。
【請求項14】
前記官能基が、1つ以上の高極性官能基を組み込んだ少なくとも1つの有機化合物である請求項5に記載の摩擦材料。
【請求項15】
前記官能基が酸である請求項5に記載の摩擦材料。
【請求項16】
前記官能基がアルコールである請求項5に記載の摩擦材料。
【請求項17】
前記官能基がケトンである請求項5に記載の摩擦材料。
【請求項18】
前記官能基がアルデヒドである請求項5に記載の摩擦材料。
【請求項19】
前記官能基がエステルである請求項5に記載の摩擦材料。
【請求項20】
少なくとも1つの難燃剤材料で含浸されたベース材料を含む摩擦材料であって、前記難燃剤材料が、前記ベース材料の外側表面をより極性とし、かつ前記摩擦材料の添加剤吸着を改善する、摩擦材料。
【請求項21】
前記難燃剤がホスホネートタイプの材料を含む請求項20に記載の摩擦材料。
【請求項22】
前記難燃剤材料がN−メチロールホスホネートを含む請求項21に記載の摩擦材料。
【請求項23】
前記難燃剤が、固体基準で、約35〜約40%(フェノール単位当たり約1ホスホネート)で存在する請求項20に記載の摩擦材料。
【請求項24】
前記ベース材料が編又は織繊維状材料である請求項5に記載の摩擦材料。
【請求項25】
前記ベース材料が、約5〜約75%の綿繊維、約5〜約75%のアラミド繊維および5〜約75%の炭素繊維を含む請求項5に記載の摩擦材料。
【請求項26】
前記ベース材料の平均ポア直径が、約0.5〜約200μmである請求項5に記載の摩擦材料。
【請求項27】
前記ベース材料が、約5〜約75重量%のフィブリル化の少ないアラミド繊維、約5〜約75重量%の綿繊維、約5〜約75重量%の炭素繊維および約5〜約75重量%のフィラー材料を含む請求項5に記載の摩擦材料。
【請求項28】
クラッチフェーシングの形態にある請求項5に記載の摩擦要素。
【請求項29】
ブレーキシューライニングの形態にある請求項5に記載の摩擦要素。
【請求項30】
シンクロナイザーの形態にある請求項5に記載の摩擦要素。
【請求項31】
前記フェノール樹脂が極性分子と適切に相互作用するように、前記鎖の長さおよび前記基の密度が変えられている請求項5に記載の摩擦材料。
【請求項32】
前記鎖の長さが3〜90個の炭素であり、前記基の密度が、前記ポリマー鎖の単位の数に基づいて30%を超えている請求項5に記載の摩擦材料。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【公表番号】特表2009−531524(P2009−531524A)
【公表日】平成21年9月3日(2009.9.3)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−503003(P2009−503003)
【出願日】平成19年3月28日(2007.3.28)
【国際出願番号】PCT/US2007/007788
【国際公開番号】WO2007/126970
【国際公開日】平成19年11月8日(2007.11.8)
【出願人】(500124378)ボーグワーナー・インコーポレーテッド (302)
【Fターム(参考)】
【公表日】平成21年9月3日(2009.9.3)
【国際特許分類】
【出願日】平成19年3月28日(2007.3.28)
【国際出願番号】PCT/US2007/007788
【国際公開番号】WO2007/126970
【国際公開日】平成19年11月8日(2007.11.8)
【出願人】(500124378)ボーグワーナー・インコーポレーテッド (302)
【Fターム(参考)】
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