JP2969957B2 - ブレーキ摺動部 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は摩擦，摺動特性に優れた
炭素繊維強化炭素複合材（以下、Ｃ／Ｃ複合材という）
製のブレーキ摺動部に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車用及び自動２輪用のブレー
キ材としては金属製ブレーキ材が多く用いられてきた
が、近年、その優れた耐摩耗性，耐熱性，耐酸化性，軽
量性によりＣ／Ｃ複合材がブレーキ材として使用されて
きている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｃ／Ｃ
複合材においては、温度により摩擦係数が変動し、摩擦
開始の直後、即ち低温（１００℃以下）において摩擦係
数が低く（トルク値が小さく）、その後摩擦の進行で温
度が上昇すると共に摩擦係数が徐々に又は急激に高く
（トルク値が大きく）なるいわゆる２段トルク波形現象
が起ったり、又は、２段波形とはならないが、摩擦係数
が低い状態のままであるという現象が起っていた。

【０００４】従って安定した適切な摩擦係数を得るため
に、ブレーキをかける際ブレーキ材を保温したり、予め
軽くブレーキをかけ暖めておいたりして、２段波形又は
低摩擦係数を防ぐ必要があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような従来技術の課
題に鑑み、本発明者等は、Ｃ／Ｃ複合材製のブレーキ摺
動材について鋭意検討を重ねた結果、ディスク及びパッ
ドからなるブレーキ摺動部において、ディスク材及びパ
ッド材の強化材及び緻密化マトリックスをそれぞれ特定
のものとすることにより、上記課題が解決できることを
知得し本発明を完成するに到った。

【０００６】即ち、本発明の目的は、２段波形がなくか
つ通常の運転条件で動摩擦係数が０．３以上すなわち低
摩擦係数ではなく、低温特性が優れたＣ／Ｃ複合材製の
ブレーキ摺動部を提供することにあり、その要旨は、デ
ィスク材及びパッドからなるブレーキ摺動部において、
ディスク材及びパッド材はいずれも複数の単繊維の束か
らなる短繊維状の炭素繊維を解繊したものを強化材とす
る炭素繊維強化炭素複合材から構成され、ディスク材は
熱分解炭素及び熱硬化性樹脂を緻密化マトリックスと
し、１５００〜２０００℃で最終熱処理を受けたもので
あり、パッド材はピッチ単独又はピッチ及び熱硬化性樹
脂を緻密化マトリックスとするものであることを特徴と
するブレーキ摺動部に存する。

【０００７】以下、本発明につき詳細に説明する。本発
明で用いる炭素繊維としては、ピッチ系、ＰＡＮ系ある
いはレーヨン系炭素繊維等の公知のいずれのものも使用
できる。更に必要に応じてＳｉＣ，Ａｌ₂ Ｏ₃ ，カーボ
ンブラックなどの無機繊維、無機物などを添加してもよ
い。

【０００８】用いられる炭素繊維の形態としては、複数
の単繊維の束から成るトウ，ストランド，ロービング、
ヤーンなどの形態であり、これらをカッテングすること
により得られる短繊維状のものを用いる。本発明におい
ては、通常０．３〜１００mm、好ましくは５〜５０mm程
度の短繊維を使用する。炭素繊維自体の径や弾性率は、
一般に複合材として用いられる範囲で特に限定はされな
い。Ｃ／Ｃ複合材とする際に例えば特開昭６２−９６３
６４号、特開平１−１７６２７３号公報等に記載の方法
で解繊・分散してプリフォーム又はシートとする。これ
らにマトリックス材を含浸して金型に充填し、１００〜
５００℃の温度で加圧成形してＶ_f （繊維含有量）が５
〜６５％、好ましくは１０〜５５％程度の成形体を得
る。その後、Ｎ₂ ガスなどの不活性ガス雰囲気中で１〜
２００℃／hrの昇温速度で８００〜２５００℃まで昇温
し、焼成してＣ／Ｃ複合材を得る。

【０００９】前述の焼成によって得られたＣ／Ｃ複合材
をディスク材用及びパッド材用とししてたとえば夫々次
の方法により緻密化処理及び最終処理を行ない、目的の
Ｃ／Ｃ複合材を得る。

【００１０】（ａ） ディスク材の処理 誘導加熱コイル等により反応管内に載置した上記Ｃ／Ｃ
複合材を加熱し、炭化水素類あるいはハロゲン化炭化水
素類の蒸気をＨ₂ ガス、Ａｒガス或いはＮ₂ ガスと共に
反応器内へ供給し、生成する熱分解炭素で空隙を含浸
し、緻密化する。次いで該Ｃ／Ｃ複合材を所定温度に加
熱された槽内に載置し、槽内を真空とした後、熱硬化性
樹脂、好ましくはフェノール樹脂を供給して空隙にマト
リックス材を含浸する。この後８００〜１０００℃の温
度で焼成し、含浸した熱硬化性樹脂を炭素化する。上記
樹脂含浸工程を繰り返すことによりＣ／Ｃ複合材の緻密
化処理を行なう。さらに１５００℃以上２０００℃以
下、好ましくは１８００℃以下で最終熱処理をしてディ
スク材用のＣ／Ｃ複合材を得る。

【００１１】（ｂ） パッド材の処理 所定温度に加熱された槽内に前述のＣ／Ｃ複合材を載置
し、槽内を真空とした後、溶融ピッチ又は溶融ピッチ及
び熱硬化性樹脂、好ましくはフェノール樹脂を順次供給
し、焼成により生じた空隙にマトリックス材を含浸す
る。この後、再度８００〜２５００℃の温度で焼成す
る。上記工程を繰り返すことによりＣ／Ｃ複合材の緻密
化処理を行なう。さらに必要により２５００℃以下の温
度にて最終熱処理をしてパッド材用のＣ／Ｃ複合材を得
る。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はその要旨をこえない限り、下記実施例に
よって限定されるものではない。

【００１３】製造例１（実施例対応） 長さ１０mm、フィラメント数４０００のピッチ系炭素繊
維７２５ｇをビーターにて湿式解繊した後に、外筒３０
０mm、内筒１２０mmのドーナツ状の低部に網目１５０メ
ッシュのスクリーン及び更に外側に底板を有する成形用
型に水と共に投入し、均一に撹拌した後、底板を引き抜
くことにより底部から一気に溶液全量を除去することに
より、炭素繊維が均一に分散したドーナツ状のプリフォ
ームを得た。

【００１４】該プリフォームを乾燥した後にフェノール
樹脂とエタノールとの混合物３４００ｇを含浸し、６時
間７０℃で乾燥し、１３７０ｇのプリプレグとし、さら
に上記と同一内外径を有する金型内に納めて２５０℃の
温度で成形・硬化し炭素含有率（Ｖ_f ）５０％の成形体
を得た。この成形体を加熱炉で２０００℃迄焼成した
後、高周波誘導加熱装置により、５５０℃に加熱し、ハ
ロゲン化炭化水素蒸気を、窒素ガスをキャリアーガスと
して反応器内に導入して熱分解炭素により、気孔を充填
する緻密化処理を行なった。

【００１５】次いで、フェノール樹脂を含浸した後、加
熱炉で１０００℃で焼成した。さらに同様の含浸−焼成
の操作を再度繰り返しその後に１７００℃の熱処理を行
なって気孔率１３％のディスク材用のＣ／Ｃ複合材を得
た。

【００１６】製造例２（実施例対応） ３０mm長に切断したフィラメント数４０００のピッチ系
炭素繊維をランダムウェバーにて解繊し２次元ランダム
に配向した目付２００ｇ／ｍ² のシートを得た。このシ
ートにエタノールで希釈したフェノール樹脂を含浸させ
た後、乾燥し、２００ｇ／ｍ² の炭素繊維に対し、１３
０ｇ／ｍ² のフェノール樹脂を含浸したシートを作製し
た。このシートを金型内へ積層し、２５０℃にて加圧成
形し、Ｖ _f ≒５０％の成形体を得た。この成形体を加熱
炉で２０００℃迄焼成した。

【００１７】次いで、ピッチを含浸した後、加熱炉で１
０００℃で焼成した。さらに同様の含浸−焼成の操作を
再度繰り返しその後に２０００℃の熱処理を行なって気
孔率８％のパッド材用のＣ／Ｃ複合材を得た。

【００１８】製造例３（実施例対応） ３０mm長に切断したフィラメント数４０００のピッチ系
炭素繊維をランダムウェバーにて解繊し２次元ランダム
に配向した目付２００ｇ／ｍ² のシートを得た。このシ
ートにエタノールで希釈したフェノール樹脂を含浸させ
た後、乾燥し、２００ｇ／ｍ² の炭素繊維に対し、１３
０ｇ／ｍ² のフェノール樹脂を含浸したシートを作製し
た。このシートを金型内へ積層し、２５０℃にて加圧成
形しＶ_f ≒５０％の成形体を得た。この成形体を加熱炉
で２０００℃迄焼成した。

【００１９】次いで、ピッチを含浸した後、加熱炉で１
０００℃で焼成した。その後にフェノール樹脂を含浸し
た後、加熱炉で１０００℃まで焼成した。

【００２０】さらにフェノール樹脂の含浸−焼成の操作
を再度繰り返し、その後に２０００℃の熱処理を行って
気孔率１４％のパッド材用のＣ／Ｃ複合材を得た。

【００２１】製造例４（比較例対応） 製造例２と同様な方法でディスク材用のＣ／Ｃ複合材を
得た。

【００２２】製造例５（比較例対応） 製造例１と同様な方法でパット材用のＣ／Ｃ複合材を得
た。

【００２３】試験例１ 以上の製造例のディスク材用及びパッド材用のＣ／Ｃ複
合材を組み合わせたブレーキ摺動部の低温スタート時の
摩擦特性を表１に示す。

【００２４】

【発明の効果】本発明により、２段波形がなくかつ通常
の運転条件で摩擦係数が０．３以上という摩擦の低温特
性に優れたＣ／Ｃ複合材製のブレーキ摺動部を容易に得
ることができる。

【００２５】

【表１】

フロントページの続き (72)発明者 深川 敏弘 香川県坂出市番の州町１番地 三菱化成 株式会社坂出工場内 (72)発明者 関 均 香川県坂出市番の州町１番地 三菱化成 株式会社坂出工場内 (56)参考文献 特開 昭63−274664（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−76926（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−30537（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−194227（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16D 65/00 - 69/04

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディスク及びパッドからなるブレーキ摺
   動部において、ディスク材及びパッド材はいずれも複数
   の単繊維の束からなる短繊維状の炭素繊維を解繊したも
   のを強化材とする炭素繊維強化炭素複合材から構成さ
   れ、ディスク材は熱分解炭素及び熱硬化性樹脂を緻密化
   マトリックスとし、１５００〜２０００℃で最終熱処理
   を受けたものであり、パッド材はピッチ単独又はピッチ
   及び熱硬化性樹脂を緻密化マトリックスとするものであ
   る、ことを特徴とするブレーキ摺動部。
2. 【請求項２】解繊前の該炭素繊維の長さが０．３〜１０
   ０mmの範囲である請求項1 記載のブレーキ摺動部。