JP2004144302A - ピッチ炭素繊維を有する湿式摩擦材料 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも1つのタイプの石油ピッチ系炭素繊維を有する繊維質基材を含む摩擦材料に関する。本摩擦材料は、対向する摩擦表面と係合した状態で使用するためのものである。本繊維質基材は、本摩擦材料の少なくとも1つの外側表面に存在する少なくとも1つのタイプの石油ピッチ系炭素繊維を有する。従って、本摩擦材料と対向する摩擦表面との係合の最中に、石油ピッチ系炭素繊維は、対向する摩擦表面と接触した状態になっている。
【選択図】 なし
Description
本発明のさらなる目的は、改良された“耐シャダ”、耐“ホットスポット”性、高い耐熱性、高い摩擦安定性及び耐久性、並びに強度を有する摩擦材料を提供することにある。
他の具体例においては、本石油ピッチ系炭素繊維を、繊維質基材中にさらなる石油ピッチ系炭素繊維を含む繊維質基材の表面の第2の層として使用できる。
このような炭素繊維材料が、典型的な配合物中に例えば約15〜約20重量%の範囲内で存在できることは理解できるはずである。他の適切な材料が本繊維質基材中に存在できることは、本発明の予測される範囲内にある。このような非限定例としては、ウェットレイド、ドライレイド(dry laid)、ニードルパンチ、ニット、及びステッチボンド(stitch bonded)不織布材料を含む全ての予見可能な不織布材料が挙げられる。他の予見可能な形態の湿式摩擦材料を使用できることも本発明の予測される範囲内にある。本石油ピッチ系炭素繊維を単独で使用でき、または他の繊維及び充填材とブレンドできることも本発明の予測される範囲内にある。
実施例
以下の実施例は本発明の様々な具体例を示す。しかしながら、以下の実施例に示さない他の具体例もまた本発明の範囲内にあると予測されることは理解できるはずである。
実施例I
特定の具体例においては、本摩擦材料は、重量%で約20〜約60%のフィブリル化アラミド繊維、約10〜約30%のシリカ充填材料、約10〜約20%の黒鉛、及び約5〜約20%の石油ピッチ系炭素繊維を含む繊維質基材を含むことができる。本発明の1具体例においては、実施例1−1及び1−2は、フィブリル化アラミド繊維を約50%、シリカ充填材を約20%、黒鉛を約15%、及び石油ピッチ系炭素繊維を約15%含み、所望によりラテックスを追加で(add-on)約2%使用して、坪量約155lb/3000ft2を有し、厚さ約29ミルを有する繊維質基材を製造した。
実施例II
本発明の別の具体例においては、本摩擦材料は、重量%で約50〜約60%のアラミド繊維、約3〜約10%のシリカ充填材、約20〜約30%の黒鉛、及び約10〜約20%の石油ピッチ系炭素繊維を含む。本発明の別の具体例においては、実施例2は、重量で以下の配合を有する摩擦材料である。
アラミド繊維、約55%、
シリカ充填材、約50%、
黒鉛、約25%、及び
石油ピッチ系炭素繊維、約15%;並びに所望により
ラテックス、さらに追加で約2%。
図5は、石油ピッチ系炭素繊維の代わりに従来の炭素繊維を使用した以外は実施例2と同様の配合物を含む比較例Bの比較試料の一次層の中点摩擦係数に関する試験を示す。
図7は、実施例2及び比較例Bの炭素繊維に関して、一次層の中点摩擦係数を示す試験データのグラフである。
実施例III
本発明のさらに別の具体例においては、本摩擦材料は、重量%で約50〜約70%のシリカ摩擦調整材料及び約30〜約50%の繊維を含む繊維質基材を含み、ここで、繊維はアラミド繊維と石油ピッチ系炭素繊維との混合物を含む。特定の具体例においては、本石油ピッチ系炭素繊維は、本摩擦材料中に存在する繊維の約5〜約50%存在し、特定の具体例においては、本石油ピッチ基材炭素繊維は、繊維の約45〜約55%存在する。
実施例IV
本発明のさらに別の具体例においては、繊維質基材中に石油ピッチ基材炭素繊維を有しない繊維質基材の表面に、本石油ピッチ基材炭素繊維を堆積させる。
図15a及び15bは、本発明の実施例5−1と比較して、比較例E−1及び比較例E−2の場合の摩擦材料に関するステップレベル試験を示すT−N試験を示す。図15a及び15bで分かるように、本石油ピッチ基材炭素繊維材料は摩擦材料の耐久性を改良する。さらに、特定の具体例においては、9lbの堆積物は徐々に減少し得るが所望の耐久性及び摩擦特性を保持することは理解できるはずである。比較例E−2(BWA 6100)は、表面に堆積した9lbのセライトを有する比較例E−1と同様であることに留意されたい。従って、実施例5−1と比較例E−2とを見比べることで、9lbの二次材料の直接比較を容易に行うことができる。
実施例V
本発明のさらに別の具体例においては、より少量の石油ピッチ系炭素繊維(pp−炭素)材料を比較例E−1及び比較例F−1の表面に堆積し、その配合を下記に与える。
実施例VI
本発明のさらに別の具体例においては、石油ピッチ基材炭素繊維(pp−炭素繊維)はまた、約80%の繊維及び約20%の充填材を含み非常に開放された構造を有する極めて多孔質の繊維質基材であるさらなる市販の製品である比較例Gの特性を改良する。
4lbの石油ピッチ基材炭素繊維堆積物を有する実施例7−1は、比較例Gの基材単独よりもわずかに高い望ましい摩擦係数を有する。さらに、本発明の実施例の耐久性は大きく増大した。
実施例VII
本発明のさらに別の具体例においては、混合堆積物すなわち二次層を使用して様々な配合物を製造した。異なる市販の製品Hも、多孔質であり、約80%の繊維及び約20%の充填材を含み、開放された構造を有する繊維質基材層材料を含む。
Claims (73)
- 摩擦材料の少なくとも1つの外側表面に存在する少なくとも1つのタイプの石油ピッチ系炭素繊維を含む繊維質基材を含み、対向する摩擦表面と係合した状態で使用するための摩擦材料であって、それによって前記摩擦材料と前記対向する摩擦表面との係合の最中に、前記石油ピッチ系炭素繊維は、前記対向する摩擦表面と接触した状態になっている、摩擦材料。
- 前記石油ピッチ系炭素繊維は、非溶媒和状態にある同じピッチの融点よりも少なくとも約40℃低い流体温度を有する溶媒和ピッチを含み、石油ピッチ系繊維は、融解せずに炭化温度に加熱されることができる、請求項1に記載の摩擦材料。
- 前記石油ピッチ系炭素繊維は、約5〜約40重量%の溶媒を有し、ピッチ繊維は、前記繊維から前記溶媒を除去すると融解不可能である、請求項2に記載の摩擦材料。
- 前記石油ピッチ系炭素繊維は、少なくともほぼ前記繊維の外側表面での酸素の速度以上である前記繊維の中心への酸素拡散速度を有する、請求項2に記載の摩擦材料。
- 前記石油ピッチ系炭素繊維は少なくとも約300℃の軟化点を有する、請求項4に記載の摩擦材料。
- 前記摩擦材料は、終点摩擦係数(E)対中点摩擦係数(M)の比として約1以下を有する、請求項1に記載の摩擦材料。
- 前記摩擦材料は、重量%で、
約20〜約60%のフィブリル化アラミド繊維;
約10〜約30%のシリカ充填材;
約10〜約20%の黒鉛;及び
約5〜約20%の石油ピッチ系炭素繊維;
を含む繊維質基材を含む、請求項1に記載の摩擦材料。 - 前記石油ピッチ系炭素繊維は、非溶媒和状態にある同じピッチの融点よりも少なくとも約40℃低い流体温度を有する溶媒和ピッチを含み、石油ピッチ系繊維は、融解せずに炭化温度に加熱されることができる、請求項7に記載の摩擦材料。
- 前記石油ピッチ系炭素繊維は、約5〜約40重量%の溶媒を有し、ピッチ繊維は、前記繊維から前記溶媒を除去すると融解不可能である、請求項8に記載の摩擦材料。
- 前記石油ピッチ系炭素繊維は、少なくともほぼ前記繊維の外側表面での酸素の速度以上である前記繊維の中心への酸素拡散速度を有する、請求項8に記載の摩擦材料。
- 前記石油ピッチ系炭素繊維は少なくとも約300℃の軟化点を有する、請求項10に記載の摩擦材料。
- 重量%で、
約20〜約40%のフィブリル化アラミド繊維;
約10〜約30%のシリカ充填材;
約10〜約20%の黒鉛;
約5〜約20%の石油ピッチ系炭素繊維;
を含む繊維質基材を含む摩擦材料。 - 前記石油ピッチ系炭素繊維は、非溶媒和状態にある同じピッチの融点よりも少なくとも約40℃低い流体温度を有する溶媒和ピッチから製造され、石油ピッチ系繊維は、融解せずに炭化温度に加熱されることができる、請求項12に記載の摩擦材料。
- 前記石油ピッチ系炭素繊維は、約5〜約40重量%の溶媒を有し、ピッチ繊維は、前記繊維から前記溶媒を除去すると融解不可能である、請求項13に記載の摩擦材料。
- 前記石油ピッチ系炭素繊維は、ほぼ前記繊維の外側表面での酸素の速度以上である前記繊維の中心への酸素拡散速度を有する、請求項13に記載の摩擦材料。
- 前記石油ピッチ系炭素繊維は少なくとも約300℃の軟化点を有する、請求項15に記載の摩擦材料。
- 重量%で、
約50〜約60%のアラミド繊維;
約3〜約10%のシリカ充填材;
約20〜約30%の黒鉛;及び
約10〜約20%の石油ピッチ系炭素繊維;
を含む繊維質基材を含む摩擦材料。 - 前記石油ピッチ系炭素繊維は、非溶媒和状態にある同じピッチの融点よりも少なくとも約40℃低い流体温度を有する溶媒和ピッチから製造され、石油ピッチ系繊維は、融解せずに炭化温度に加熱されることができる、請求項17に記載の摩擦材料。
- 前記石油ピッチ系炭素繊維は、約5〜約40重量%の溶媒を有し、ピッチ繊維は、前記繊維から前記溶媒を除去すると融解不可能である、請求項18に記載の摩擦材料。
- 前記石油ピッチ系炭素繊維は、ほぼ前記繊維の外側表面での酸素の速度以上である前記繊維の中心への酸素拡散速度を有する、請求項18に記載の摩擦材料。
- 前記石油ピッチ系炭素繊維は少なくとも約300℃の軟化点を有する、請求項20に記載の摩擦材料。
- 重量%で、
約50〜約60%のアラミド繊維;
約3〜約10%のシリカ充填材;
約20〜約30%の黒鉛;
約10〜約20%の石油ピッチ系炭素繊維;
を含む繊維質基材、
並びに、
lb/3000平方フィートの坪量を基準とした炭素粒子及びシリカ充填材料を含む二次層、
を含む摩擦材料。 - lb/3000平方フィートの坪量を基準として、前記炭素粒子は約1〜3lb存在し、シリカ摩擦材料は約2〜4lb存在する、請求項22に記載の摩擦材料。
- 前記石油ピッチ系炭素繊維は、非溶媒和状態にある同じピッチの融点よりも少なくとも約40℃低い流体温度を有する溶媒和ピッチから製造され、石油ピッチ系繊維は、融解せずに炭化温度に加熱されることができる、請求項22に記載の摩擦材料。
- 前記石油ピッチ系炭素繊維は、約5〜約40重量%の溶媒を有し、ピッチ繊維は、前記繊維から前記溶媒を除去すると融解不可能である、請求項24に記載の摩擦材料。
- 前記石油ピッチ系炭素繊維は、ほぼ前記繊維の外側表面での酸素の速度以上である前記繊維の中心への酸素拡散速度を有する、請求項24に記載の摩擦材料。
- 前記石油ピッチ系炭素繊維は少なくとも約300℃の軟化点を有する、請求項25に記載の摩擦材料。
- 約50〜約70%のシリカ摩擦調整材料及び約30〜約50%の繊維を含む繊維質基材を含む摩擦材料において、前記繊維はアラミド繊維及び石油ピッチ系炭素繊維を含む、摩擦材料。
- 前記石油ピッチ系炭素繊維は、前記摩擦材料中に存在する前記繊維の量を基準として約5〜約50%存在する、請求項28に記載の摩擦材料。
- 前記石油ピッチ系炭素繊維は、前記摩擦材料中に存在する前記繊維の量を基準として約45〜約55%存在する、請求項29に記載の摩擦材料。
- 前記石油ピッチ系炭素繊維は、前記摩擦材料中に存在する前記繊維の量を基準として約30〜約40%存在する、請求項29に記載の摩擦材料。
- 前記石油ピッチ系炭素繊維は、前記摩擦材料中に存在する前記繊維の量を基準として約10〜約20%存在する、請求項29に記載の摩擦材料。
- 前記石油ピッチ系炭素繊維は、前記摩擦材料中に存在する前記繊維の量を基準として約3〜約7%存在する、請求項29に記載の摩擦材料。
- 前記石油ピッチ系炭素繊維は、非溶媒和状態にある同じピッチの融点よりも少なくとも約40℃低い流体温度を有する溶媒和ピッチから製造され、石油ピッチ系繊維は、融解せずに炭化温度に加熱されることができる、請求項28に記載の摩擦材料。
- 前記石油ピッチ系炭素繊維は、約5〜約40重量%の溶媒を有し、ピッチ繊維は、前記繊維から前記溶媒を除去すると融解不可能である、請求項29に記載の摩擦材料。
- 前記石油ピッチ系炭素繊維は、ほぼ前記繊維の外側表面での酸素の速度以上である前記繊維の中心への酸素拡散速度を有する、請求項29に記載の摩擦材料。
- 前記石油ピッチ系炭素繊維は少なくとも約300℃の軟化点を有する、請求項29に記載の摩擦材料。
- 繊維質基材を含む一次層と石油ピッチ系炭素繊維を含む二次層とを含む摩擦材料。
- 前記石油ピッチ系炭素繊維は、平均長さ約10〜約150ミクロンを有する、請求項38に記載の摩擦材料。
- 前記石油ピッチ系炭素繊維は、平均長さ約150〜約250ミクロンを有する、請求項38に記載の摩擦材料。
- 約9lb/3000平方フィートの前記石油ピッチ系炭素繊維は前記一次層の表面に堆積される、請求項39に記載の摩擦材料。
- 約9lb/3000平方フィートの前記石油ピッチ系炭素繊維は前記一次層の表面に堆積される、請求項40に記載の摩擦材料。
- 前記一次層は、重量%で、
約10〜約15%の綿繊維;
約35〜約45%のアラミド繊維;
約3〜約10%の非石油ピッチ系炭素繊維;
約10〜約20%の炭素粒子;及び
約25〜約35%のセライト摩擦調整材料;
を含む、請求項38に記載の摩擦材料。 - 前記一次層は、重量%で、
約5〜約20%の綿繊維;
約10〜約50%のアラミド繊維;
約10〜約35%の炭素粒子;及び
約2〜約15%の非石油ピッチ系炭素繊維;
を含む、請求項38に記載の摩擦材料。 - 前記石油ピッチ系炭素繊維は、非溶媒和状態にある同じピッチの融点よりも少なくとも約40℃低い流体温度を有する溶媒和ピッチから製造され、石油ピッチ系繊維は、融解せずに炭化温度に加熱されることができる、請求項38に記載の摩擦材料。
- 前記石油ピッチ系炭素繊維は、約5〜約40重量%の溶媒を有し、ピッチ繊維は、前記繊維から前記溶媒を除去すると融解不可能である、請求項39に記載の摩擦材料。
- 前記石油ピッチ系炭素繊維は、ほぼ前記繊維の外側表面での酸素の速度以上である前記繊維の中心への酸素拡散速度を有する、請求項39に記載の摩擦材料。
- 前記石油ピッチ系炭素繊維は少なくとも約300℃の軟化点を有する、請求項41に記載の摩擦材料。
- 一次層と繊維質基材を含む一次層の表面に二次層として堆積された約3〜約10lb/3000ft2の石油ピッチ系炭素繊維とを含む摩擦材料。
- 平均直径約6ミクロンを有する約8〜約15lb/3000ft2のセライト摩擦調整材料をさらに含む、請求項49に記載の摩擦材料。
- 前記石油ピッチ系炭素繊維は、平均長さ約10〜約30ミクロンを有する、請求項50に記載の摩擦材料。
- 前記一次層は、重量%で、
約10〜約15%の綿繊維;
約35〜約35%のアラミド繊維;
約3〜約10%の非石油ピッチ系炭素繊維;
約10〜約20%の炭素粒子;
約25〜約35%のセライト摩擦調整粒子;
を含む、請求項49に記載の摩擦材料。 - 一次基材層は、重量%で、
約15〜約25%の綿繊維;
約35〜約45%のアラミド繊維;
約3〜約10%の非石油ピッチ系炭素繊維;
約10〜約20%の炭素粒子;及び
約25〜約35%のセライト摩擦調整粒子;
を含む、請求項49に記載の摩擦材料。 - 前記石油ピッチ系炭素繊維は、非溶媒和状態にある同じピッチの融点よりも少なくとも約40℃低い流体温度を有する溶媒和ピッチを含み、石油ピッチ系繊維は、融解せずに炭化温度に加熱されることができる、請求項49に記載の摩擦材料。
- 前記石油ピッチ系炭素繊維は、約5〜約40重量%の溶媒を有し、ピッチ繊維は、前記繊維から前記溶媒を除去すると融解不可能である、請求項50に記載の摩擦材料。
- 前記石油ピッチ系炭素繊維は、ほぼ前記繊維の外側表面での酸素の速度以上である前記繊維の中心への酸素拡散速度を有する、請求項50に記載の摩擦材料。
- 前記石油ピッチ系炭素繊維は少なくとも約300℃の軟化点を有する、請求項52に記載の摩擦材料。
- 多孔質繊維質基材の一次層と、約1〜約5lb/3000ft2の石油ピッチ系炭素繊維及び約1〜約20%lb/3000lb/平方フィートの摩擦調整材料の二次層と、を含む摩擦材料。
- 摩擦調整粒子はシリカ粒子を含む、請求項58に記載の摩擦材料。
- シリカ摩擦調整材料は、セライト摩擦材料、平均直径約6ミクロンを有するシリカ摩擦材料、平均直径サイズ約0.1〜約0.5ミクロンを有するシリカ摩擦材料、及びこれらの混合物のうちの少なくとも1つを含む、請求項58に記載の摩擦材料。
- 前記シリカ摩擦調整材料は、規則的なまたは対称のディスク形状を有する粒子を含む、請求項59に記載の摩擦材料。
- 前記二次層は厚さ約60〜約100μmを有する、請求項58に記載の摩擦材料。
- 前記摩擦調整粒子は、平均直径サイズ約0.1〜約80ミクロンを有する、請求項58に記載の摩擦材料。
- 前記摩擦調整粒子は、平均直径サイズ約0.5〜約20ミクロンを有する、請求項58に記載の摩擦材料。
- 前記繊維質基材は平均空隙容量約50%〜約85%を有する、請求項58に記載の摩擦材料。
- 前記摩擦調整粒子はセライト粒子を含む、請求項59に記載の摩擦材料。
- 前記摩擦調整粒子はケイソウ土を含む、請求項59に記載の摩擦材料。
- 前記セライトは不規則な形状を有する、請求項66に記載の摩擦材料。
- 前記セライトの粒子は約2〜約20μmの範囲にわたるサイズを有する、請求項68に記載の摩擦材料。
- 前記石油ピッチ系炭素繊維は、非溶媒和状態にある同じピッチの融点よりも少なくとも約40℃低い流体温度を有する溶媒和ピッチから製造され、石油ピッチ系繊維は、融解せずに炭化温度に加熱されることができる、請求項58に記載の摩擦材料。
- 前記石油ピッチ系炭素繊維は、約5〜約40重量%の溶媒を有し、ピッチ繊維は、前記繊維から前記溶媒を除去すると融解不可能である、請求項59に記載の摩擦材料。
- 前記石油ピッチ系炭素繊維は、ほぼ前記繊維の外側表面での酸素の速度以上である前記繊維の中心への酸素拡散速度を有する、請求項59に記載の摩擦材料。
- 前記石油ピッチ系炭素繊維は少なくとも約300℃の軟化点を有する、請求項72に記載の摩擦材料。
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