JP3218829B2 - ブレーキ摺動部 - Google Patents
ブレーキ摺動部Info
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- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
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Description
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。
量化と性能向上の観点から、C/C複合材をディスクや
パッドのブレーキ摺動部に用いている。しかし、C/C
複合材を用いたディスクやパッドは、温度により摩擦係
数が変化し易く、例えば制動初期等の低温域における摩
擦係数が低く、その後摩擦の進行で温度が上昇するとと
もに摩擦係数が、徐々に或いは急激に高くなったり、ま
たは摩擦係数が低いままの状態であるという現象が生じ
たり、更に高エネルギーレベル、高圧力といった高負荷
条件では摺動中にブレーキ材が高温に上昇するために、
摩擦係数が低下するという所謂フェード現象や、それに
伴う摩耗量増加により、安定した制動効果が得られ難か
った。
C/C複合材製ブレーキ摺動部のかかる問題について鋭
意検討を重ねた結果、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、低温域から高温域にわたり摩擦係数が大き
く、特に高温域での摩擦係数低下が無く、低温域から高
温域にわたり摩擦係数の安定性に優れ、低温域から高温
域にわたりレスポンス性(即ちブレーキングにおける食
い付き性)に優れ、更に耐パッド摩耗性にも優れた特性
が得られ、安定した制動効果が得られることを知得し
た。
め、本発明は、ディスク及びパッドからなるブレーキ摺
動部において、ディスク材は集束剤が実質的に付着して
いない複数の単繊維からなる短繊維状の炭素繊維束を、
その少なくとも一部が束として存在するように解繊し、
繊維が2次元ランダムに配向したシートを作製し、樹脂
又はピッチを含浸後、積層して成形、焼成後、ピッチ含
浸及び最終熱処理温度以下での焼成を繰り返し、最終熱
処理温度が2400℃以下であり、かつ最終気孔率が1
0%以下である炭素繊維強化炭素複合材からなり、パッ
ド材は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し、熱分解炭素及び熱硬化性樹
脂を緻密化マトリックスとする炭素繊維強化炭素複合材
からなることを特徴としている。
用いる炭素繊維としては、ピッチ系、PAN系或いはレ
ーヨン系炭素繊維等の公知のものが使用できる。但し、
ディスク材の製造に関しては、炭素繊維束に集束剤が付
着していると、繊維へのマトリックス原料の含浸性が悪
くなり、繊維とマトリックスとの接着性を低下させる。
従って本発明のディスク材に於いては、実質上集束剤が
付着していない炭素繊維を使用する。集束剤が繊維とマ
トリックスの接着性に悪影響を及ぼす程度多量に付着し
ている場合は、溶媒洗浄、熱分解処理等の方法によって
予め集束剤を除去しておく。パッド材に於いても、集束
剤が付着していない炭素繊維の方がより好ましいが、特
に制限する必要はない。炭素繊維の形態としては通常
2,000〜8,000本の単繊維の束からなるトウ、
ストランド、ロービング、ヤーン等であり、これらをカ
ッティングすることによって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3〜100mm、好ま
しくは5〜50mm程度の短繊維状を使用する。
ランダムのシートを作製する。その際、必要に応じてS
iC、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。ディスク材に用いる炭素
繊維束の解繊度合は、炭素繊維束が束として一部残存す
る程度の低解繊とする。パッド材に関しては特に解繊度
合は限定しない。
の製造で一般的な、ランダムウェバーを使用し、炭素繊
維束を針山のついた対向する複数のシリンダーを通過さ
せて乾式で解繊する方法がある。この場合にはシリンダ
ーの回転速度等を変えることにより、解繊度合を変化さ
せることができる。また、パルプ等の叩解処理に用いる
ビーターや、解繊処理に用いるパルパーなどを使用し、
溶媒中に分散させた炭素繊維束を湿式で解繊した後、抄
紙、乾燥し、シートやプリフォームを製造する方法もあ
る。この場合には処理時間を変えることにより、解繊度
合を変化させることができる。
繊維束の解繊度合を評価し、期待した通りの解繊度合の
シートが作製されているか否かを判定する。この結果を
直ちに製造条件に反映させることで、解繊度合の精度を
より高めることができるので、解繊度合の評価方法は簡
便で迅速であること、さらにハンドリングが容易なよう
に炭素繊維シートに樹脂等を含浸させた所謂プリプレグ
の状態で評価できることが望まれる。
いが、例えば、解繊度合が高くなると解繊した炭素繊維
同士がより絡み合い、シートの嵩高さが増加することに
着目して、一定面積、一定枚数、重量W(g)のシート
を積層し、これに一定の荷重をかけた場合のシート全体
の厚みt(mm)を測定し、式−1に定義する解繊度指
数(X)を求める方法がある。
きくなるため、解繊度指数(X)も大きくなる。この方
法の場合、シートに樹脂等を含浸した後でも評価を行う
ことができる。但し、炭素繊維や樹脂等の種類、また両
者の割合によって解繊度指数(X)の値は変化するた
め、常に同一の条件で評価する必要がある。
は、解繊度合が高くなると繊維間の隙間が減少すること
に着目し、一定重量、一定面積のシートを使用して光透
過率T(%)を測定し、式−2に定義する解繊度指数
(Y)を求める方法がある。
なるため、解繊度指数(Y)は大きくなる。この方法の
場合、シートに樹脂等を含浸した後でも評価を行うこと
ができるが、シートの目付(単位面積当たりの重量)が
大きすぎる場合には、解繊度にかかわらず光が透過でき
なくなるため、評価できるシートの目付に制限がある。
のが取り得るが、ディスク材用のシートとしては、取り
扱い性、含浸性、均一性を考えると10〜1000g/
m2、特に10〜500g/m2 程度が好ましい。パッ
ド材の場合は特に目付の制限は設けない。
ィスク用シート及びパッド用シート又はプリフォームに
フェノール樹脂、フラン樹脂、或いは石油系、石炭系ピ
ッチ等のマトリックスを含浸させた後に乾燥し、プリプ
レグを作製する。その際、マトリックスはアルコール、
アセトン、アントラセン油等の溶媒に溶解して適切な粘
度に調整したものを使用する。
が所望の低解繊プリプレグシートとなっていることを具
体的に評価する方法として、例えば、シート(炭素繊維
のみ)の目付が200g/m2 、フェノール樹脂含浸量
が120g/m2 のプリプレグを95×95mmに切断
したもの20枚を重ね、2.2kgの荷重をかけた時の
プリプレグトの厚さt(mm)をプリプレグ20枚の重
量W(g)で割り、式−1で定義した解繊度指数Xを求
めた場合、1以下であれば炭素繊維束が、束として残存
する本発明のディスク用C/C複合材であり、好ましく
は、0.3〜0.9、特に好ましくは、0.5〜0.8
5程度の値とするのが良い。
ッド材用プリプレグを金型へ充填し100〜500℃の
温度で加圧成形してVf(繊維含有量)=5〜65%、
好ましくは10〜55%程度の成形体を得る。その後N
2 ガスなどの不活性ガス雰囲気中で1〜200℃/hの
昇温速度で800℃以上2800℃以下、好ましくは緻
密化を繰り返す際の最高温度以上、2500℃以下の温
度で焼成してC/C複合材を得る。上記焼成したC/C
複合材をディスク材用、パッド材用として、例えば、そ
れぞれ次の方法により緻密化処理及び最終熱処理を行
い、目的のC/C複合材を得る。
す。好ましいピッチとしては、軟化点70〜120℃更
に好ましくは80〜90℃、トルエン不溶分10〜30
%更に好ましくは13〜20%、キノリン不溶分1%以
下、固定炭素40%以上更に好ましくは50%のもので
ある。また、より一層緻密化効果を発揮するために、特
開平1−298013号公報に記載の方法で含浸炭化す
る緻密化処理を実施することも出来る。耐摩耗性、耐酸
化性の向上及び熱容量アップのため、最終気孔率が10
%以下となるまで該緻密化処理を繰り返す。気孔率の測
定は常法により行い、具体的には通常、水銀ポロシメー
ターを使用する。尚、該緻密化処理の最終最高焼成温度
が2400℃を超えると、含浸されたマトリックスの結
晶性の発達及びそれに伴う収縮などにより、繊維とマト
リックスとの接着性が低下する。また、逆に温度が低い
場合は耐酸化性が低下する。従って該緻密化処理時の繰
り返しの熱処理温度は、最終熱処理温度以下とし、最終
熱処理温度は2400℃以下、好ましくは最終熱処理温
度が1600から2200℃の範囲、更に好ましくは1
600〜2000℃の範囲となるようにする。緻密化工
程を短縮するために、数回1000℃程度の処理温度で
含浸−焼成を繰り返した後、最終熱処理温度近傍且つ最
終熱処理温度以下で熱処理を行い、更に1000℃程度
の処理温度で含浸−焼成を繰り返す緻密化処理を行った
後に、2400℃以下で最終熱処理を実施することが出
来る。この様にして、ディスク材用のC/C複合材を得
る。
等により加熱し、炭化水素或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 ガス等のキャリ
アガスと共に、反応器内へ供給し、生成する熱分解炭素
で空隙を含浸、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〜
2500℃の温度で焼成する。該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う。更に必
要により該緻密化処理の繰り返し焼成温度以上、250
0℃以下の温度にて最終熱処理を行い、パッド材用のC
/C複合材を得る。
るが、本発明はその要旨を超えない限り、下記実施例に
よって限定されるものではない。
メント数4000の集束剤を使用していないピッチ系炭
素繊維束をランダムウェバーにて解繊し、目付=200
g/m2 の2次元ランダムに配向したシートを作製し
た。更に該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120g/m2 のフェノール樹
脂を含浸したシートを作製した。
さのサンプル20枚を採取し、その重量W(g)を測定
した。次に、この20枚を端部を揃えて積層し2.2k
gの荷重をかけた状態でウェブ20枚の厚さt(mm)
を測定した。このW及びtから式−1で定義した解繊度
指数Xを計算し、目標通りに解繊度指数Xが0.80の
シートが得られていることを確認した。
0℃にて加圧成形し、Vf≒50%の成形体を得た。こ
の成形体を加熱炉で不活性雰囲気中2000℃まで焼成
した後、ピッチを含浸し、加熱炉で不活性雰囲気中10
00℃まで焼成した。さらに同様の含浸−焼成の操作を
繰り返した後、2000℃の処理を行って、更にピッチ
含浸−焼成の操作を繰り返し、最終に2000℃の処理
を行って気孔率8%の本発明のディスク材用C/C複合
材を得た。
数4000のピッチ系炭素繊維を湿式解繊した後に、外
筒300mm、内筒120mmのドーナツ状の底部に網
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、水とともに投与し、均一に攪拌した
後、底板を引き抜くことにより底部から一気に溶液全量
を除去して、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。
樹脂を含浸し、乾燥してプリプレグとし、更に上記と同
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Vf≒50%の成形体を得た。この成形体を不
活性雰囲気で加熱炉にて2000℃迄焼成した後、高周
波誘導加熱炉装置により加熱し、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っ
た。
熱炉で1000℃で焼成した。更に同様の含浸−焼成の
操作を再度繰り返し、その後1700℃の熱処理を行っ
て気孔率13%のパッド用C/C複合材を得た。このよ
うにして得られたディスク材とパッド材を用いたJIS
D4411に準拠するベンチテストの結果、低温域から
高温域にわたり摩擦係数が大きく、特に高温域での摩擦
係数の低下が無く、低温域から高温域にわたり摩擦係数
の安定性に優れ、低温域から高温域にわたるレスポンス
性に優れ、更に耐パッド摩耗性にも優れた特性が得られ
た。
メント数4000の集束剤を使用していないピッチ系炭
素繊維束をランダムウェバーにて解繊し、目付=200
g/m2 の2次元ランダムに配向したシートを作製し
た。更に該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120g/m2 のフェノール樹
脂を含浸したシートを作製した。
さのサンプル20枚を採取し、その重量W(g)を測定
した。次に、この20枚を端部を揃えて積層し2.2k
gの荷重をかけた状態でウェブ20枚の厚さt(mm)
を測定した。このW及びtから式−1で定義した解繊度
指数Xを計算し、解繊度指数Xが1.1のシートが得ら
れていることを確認した。
成形−焼成−緻密化処理を行い気孔率8%の比較例のデ
ィスク材用C/C複合材を得た。このディスク材と製造
例1の方法で製造したパッド材を用い実施例と同様のテ
ストを実施した結果、本実施例と比較して、摩擦係数レ
ベル、低温域での摩擦係数安定性および低温域でのレス
ポンス性に劣ったブレーキ摺動部となった。
れたC/C複合材製ブレーキ摺動部を容易に得ることが
できる。
Claims (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、ディスク材は集束剤が実質的に付着して
いない複数の単繊維からなる短繊維状の炭素繊維束を、
その少なくとも一部が束として存在するように解繊し、
繊維が2次元ランダムに配向したシートを作製し、樹脂
又はピッチを含浸後、積層して成形、焼成後、ピッチ含
浸及び最終熱処理温度以下での焼成を繰り返し、最終熱
処理温度が2400℃以下であり、かつ最終気孔率が1
0%以下である炭素繊維強化炭素複合材からなり、パッ
ド材は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し、熱分解炭素及び熱硬化性樹
脂を緻密化マトリックスとする炭素繊維強化炭素複合材
からなることを特徴とするブレーキ摺動部。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32845993A JP3218829B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | ブレーキ摺動部 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32845993A JP3218829B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | ブレーキ摺動部 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07180735A JPH07180735A (ja) | 1995-07-18 |
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Family
ID=18210506
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32845993A Expired - Fee Related JP3218829B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | ブレーキ摺動部 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3218829B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9365711B2 (en) | 2011-09-23 | 2016-06-14 | Dow Global Technologies Llc | Olefin-based polymer compositions and articles prepared therefrom |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0710779B1 (en) * | 1994-10-25 | 2000-03-22 | Mitsubishi Chemical Corporation | Sliding unit for a brake |
JP4163270B2 (ja) * | 1997-03-26 | 2008-10-08 | 本田技研工業株式会社 | 湿式摩擦クラッチ用c/cコンポジット製クラッチディスクおよびその製造方法 |
JP2000081062A (ja) * | 1998-09-08 | 2000-03-21 | Ngk Insulators Ltd | ブレーキ用部材 |
-
1993
- 1993-12-24 JP JP32845993A patent/JP3218829B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US9365711B2 (en) | 2011-09-23 | 2016-06-14 | Dow Global Technologies Llc | Olefin-based polymer compositions and articles prepared therefrom |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07180735A (ja) | 1995-07-18 |
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