JP3383990B2 - 炭素繊維強化炭素複合材及びそれを用いた摺動材 - Google Patents
炭素繊維強化炭素複合材及びそれを用いた摺動材Info
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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）及びその製造方法に関するものである。
「Ｃ／Ｃ複合材」という。）は、ＰＡＮ系、ピッチ系、
あるいはレーヨン系などの長短炭素繊維にフェノール樹
脂、フラン樹脂などの熱硬化性樹脂あるいはピッチ類な
どの熱可塑性樹脂等を含浸、又は混合して加熱したもの
を非酸化性雰囲気において６００〜２５００℃で焼成す
ることにより製造されている。短繊維を用いたＣ／Ｃ複
合材を製造する方法としては、例えば特開昭５４−４１
２９５号公報あるいは特開昭５７−１２９８１４号公報
にみられるように、多孔質炭素電極の製造のため、ミキ
サーで溶媒と炭素繊維とを混合した後スクリーンにてマ
ット化し、加圧する方法が知られている。又特開昭５８
−３０５３７号公報にみられるように、長さの異なる炭
素繊維を混合するために溶媒と長さの異なる炭素繊維を
成形型中で超音波振動により混合する方法、又、特開昭
６２−１１９２８８号公報にみられるように、短繊維を
マット状にしたものを積層し、これに樹脂又はピッチを
含浸して成形する方法、さらに、特開昭６２−９６３６
４号公報にみられるように、溶媒中で叩解処理し短繊維
状炭素繊維を均一分散させた後、溶媒を除去し、ランダ
ム方向に配向した炭素繊維集合体を得る方法及び特開平
１−１７６２７３号公報にみられるように底部に多数の
溶媒抜出し孔を設けた成形用型に短繊維及び溶媒を供給
し、均一分散した後に溶媒を抜き出しプリフォームとす
る方法が知られている。そしてかかる方法で製造された
Ｃ／Ｃ複合材を、ディスクブレーキの摺動材として用い
ることが行なわれている。これはＣ／Ｃ複合材が、軽く
て高強度であるためである。そしてかかるＣ／Ｃ複合材
の製造に当たっては、通常ハンドリング性を向上させる
ため、集束剤を付与した炭素繊維を用いて製造されてい
る。
開昭６２−１１９２８８号公報に記載の方法では、不織
布を積層したものに含浸しているため、シート一枚一枚
には充分に樹脂又はピッチが含浸せず、厚物のサンプル
の成形は困難であり、炭素繊維同志あるいは積層した炭
素繊維層の間に大きな空孔を生じ易く、強度的に劣った
Ｃ／Ｃ複合材となりやすい。また特開昭６２−９６３６
４及び特開平１−１７６２７３号公報に記載の方法で
は、厚いプリフォームを作製する際に炭素繊維の分布の
むらが生じ易いという難点があった。さらに他の方法で
は繊維の配向が疑似三次元となるため、炭素繊維の分布
むら、及び局部的な空孔が生じ易く、強度的にも不均一
で摩擦材あるいは摺動部材として用いたときにも一様な
特性が得られないという課題があった。
らは先に特開平３−１４０２１１号公報に記載された発
明において、短繊維状炭素繊維を解繊し、二次元ランダ
ムに配向したシートを作製する方法を提案している。こ
れにより上記の課題は相当に改善されたが、より軽量
化、高強度化を目指す努力が行なわれている。更にＣ／
Ｃ複合材を用いたブレーキ摺動部には、高負荷条件下で
は、耐摩耗性が必ずしも十分とは言えないという課題も
あった。
く鋭意検討を行い、Ｃ／Ｃ複合材に用いる炭素繊維を、
従来の常識に反し、集束剤なしの炭素繊維を用いたＣ／
Ｃ複合材を作製したところ、耐摩耗性が著しく向上し
た。すなわち本発明の目的は、従来のＣ／Ｃ複合材を用
いたブレーキ摺動材に比べ、特に耐摩耗性に優れたブレ
ーキ摺動材を提供することにあり、かかる目的は、集束
剤が付着していない複数の単繊維からなる短繊維状の炭
素繊維束を解繊し、繊維が二次元ランダムに配向したシ
ートを作製、樹脂を含浸後、積層して成形した後に、焼
成、緻密化処理して得られる炭素繊維強化炭素複合材、
により容易に達成される。以下本発明をより詳細に説明
する。
を用いていないもの、または集束剤を除去したものであ
ればピッチ系、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。集束剤が付いてい
る場合は、熱処理や化学的な方法などで除去して使用す
ればよい。これら炭素繊維の形態は２０００〜８０００
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、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。
−９６３６４号、特開平１−１７６２７３号各公報等に
記載の方法で解繊・分散してシートとする。具体的な解
繊方法としては、特に限定しないが、例えば叩解処理に
よる場合には、パルプ等の叩解処理に通常使用されてい
るビーダー等を使用することにより行うことができる。
つまり、溶媒と短繊維状の炭素繊維からなる混合物を中
仕切りのある槽と刃のついた回転ロールおよび固定され
た受刃からなるた叩解処理装置に供給し、回転ロールと
受刃との間を通過させることにより、回転ロールの隣接
した刃の間に渦流が生じ、短繊維状の炭素繊維が単繊維
して解繊される。また炭素繊維を損傷させないために回
転ロールと受刃との間隔は１００μｍ以上とし、更に回
転ロールの刃及び受刃の先端部分をゴム質等でカバーし
ておくのが好ましい。
ため、６００ｍ／分以下が望ましく、処理時間は処理量
と装置の大きさにより異なるが、溶媒と短繊維の混合物
が前記回転ロールと受刃の間を１回以上通過することが
必要である。一般に叩解処理に用いられる回転ロールに
取りつけられた刃は刃厚１〜１５ｍｍ、刃数６０〜１１
４程度であり、受刃は必ずしも歯車状のものでなくても
よいが、歯車状のものを使用するときは、刃厚３〜１２
ｍｍ、刃数１５〜２０枚程度のものが使用される。そし
て最終的に得られるシートは、炭素短繊維が二次元ラン
ダムに配向していることが重要である。ここで言う二次
元ランダムとは、短繊維の配向が、実質的に全てシート
の面内に向いていることを意味する。このシートにピッ
チ又は樹脂等のマトリックス材を含浸して常法に従って
Ｃ／Ｃ材とする。具体的には金型に充填し、１００〜５
００℃の温度で加圧成形してＶｆ（繊維体積含有率）が
５〜６５％、好ましくは１０〜５５％の成形体を得る。
マトリクス材には必要に応じてＳｉＣ、Ａｌ2Ｏ3、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あ
ってもよい。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、焼成して緻密化処理を行い、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。 （製造例１）３０ｍｍ長の集束剤を使用していないフィ
ラメント数４０００のピッチ系炭素繊維束をランダムウ
ェバーにて解繊し、二次元ランダムに配向した目付２０
０ｇ／ｍ2のシートを得る。このシートへエタノールで
希釈したフェノール樹脂を含浸させた後乾燥し、２００
ｇ／ｍ2の炭素繊維に対し、１３０ｇ／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、Ｖｆが約５０％の
成形体を得た。この成形体を加熱炉で２０００℃まで焼
成した後、高周波加熱装置により加熱し、炭化水素蒸気
をＮ2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。次いで、ピッチを含浸した後、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２０００℃の処理を行って気孔率１１％の
本発明のＣ／Ｃ複合材を得た。このＣ／Ｃ複合材の摩耗
率を表１に示す。
を使用した炭素繊維を用い、製造例１と同様な方法で気
孔率１１％のＣ／Ｃ複合材を得た。このＣ／Ｃ複合材の
摩耗率を同じく表１に示す。 （製造例２）３０ｍｍ長の集束剤を使用していないピッ
チ系炭素繊維をランダムウェッバーにて解繊し、二次元
ランダムに配向した目付２００ｇ／ｍ2のシートを得
る。このシートへ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、１３０ｇ／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、Ｖｆが約５０％の成形体を得て、加熱炉
で２０００℃まで焼成した。これにピッチを含浸した
後、加熱炉で１０００℃で焼成し、さらに同様の含浸−
焼成の燥作を再度繰り返しピッチのみで緻密化を完了
し、その後に２０００℃の処理を行って気孔率１１％の
本発明のＣ／Ｃ複合材を得た。このＣ／Ｃ複合材の摩耗
率を表１に示す。 （比較例２）集束剤を使用した炭素繊維を用い、製造例
２と同様な方法で気孔率６％のＣ／Ｃ複合材を得た。こ
のＣ／Ｃ複合材の摩耗率を同じく表１に示す。
炭素繊維を使用することにより、摩耗量が少ないブレー
キ摺動部を得ることができる。
Claims (2)
- 【請求項１】 集束剤が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解繊し、繊維が二次元
ランダムに配向したシートを作製、樹脂を含浸後、積層
して成形した後に、焼成、緻密化処理して得られる炭素
繊維強化炭素複合材。 - 【請求項２】 集束剤が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解繊し、繊維が二次元
ランダムに配向したシートを作製、樹脂を含浸後、積層
して成形した後に、焼成、緻密化処理して得られる炭素
繊維強化炭素複合材を摺動部とする摺動材。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15699992A JP3383990B2 (ja) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | 炭素繊維強化炭素複合材及びそれを用いた摺動材 |
| DE69324105T DE69324105T2 (de) | 1992-06-16 | 1993-06-16 | Verfahren zur herstellung von kohlefaserarmiertem kohlenstoff-verbundmaterial, kohlefaserarmiertes kohlenstoff-verbundmaterial und gleitwerkstoff |
| EP93913533A EP0598923B1 (en) | 1992-06-16 | 1993-06-16 | Method of manufacturing carbon fiber-reinforced composite carbon material, carbon fiber-reinforced composite carbon material, and sliding material |
| PCT/JP1993/000812 WO1993025493A1 (fr) | 1992-06-16 | 1993-06-16 | Procede de fabrication d'un materiau composite renforce par fibres de carbone, materiau composite renforce par fibres de carbone, et materiau glissant |
| US08/196,140 US5525558A (en) | 1992-06-16 | 1993-06-16 | Process for producing carbon fiber reinforced carbon composite material, carbon fiber reinforced carbon composite material and sliding material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15699992A JP3383990B2 (ja) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | 炭素繊維強化炭素複合材及びそれを用いた摺動材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05345668A JPH05345668A (ja) | 1993-12-27 |
| JP3383990B2 true JP3383990B2 (ja) | 2003-03-10 |
Family
ID=15639979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15699992A Expired - Lifetime JP3383990B2 (ja) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | 炭素繊維強化炭素複合材及びそれを用いた摺動材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3383990B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104003748B (zh) * | 2014-05-19 | 2015-05-13 | 西安航空制动科技有限公司 | 一种全碳纤维增强复合材料扇叶的制备方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6491831B2 (ja) * | 2014-07-24 | 2019-03-27 | Ｋｙｂ株式会社 | 摺動部材用炭素繊維強化炭素複合材の製造方法 |
-
1992
- 1992-06-16 JP JP15699992A patent/JP3383990B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JPH05345668A (ja) | 1993-12-27 |
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