JP6491831B2 - 摺動部材用炭素繊維強化炭素複合材の製造方法 - Google Patents
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Description
特性の高い摺動部材を提供すること。しかも低減された工程数で得ることができ、また、層間剥離を確実に防止することができる摺動部材を提供することにある。
より具体的には、本発明は、工程数およびコストを低減でき、縦横方向に十分な強度を付与することができる摺動部材用炭素繊維強化炭素複合材を提供することを目的とする。
(1)炭素繊維および固定剤粉末をミキサーに投入し、前記ミキサーにより前記炭素繊維を解繊させつつ前記固定剤粉末と解繊した前記炭素繊維を混合させて、混合体を形成する第一工程と、前記混合体を金型に入れて熱間圧縮成形し成形品を形成する第二工程と、前記成形品を焼成する第三工程とを有し、前記炭素繊維は集束剤を除去した炭素繊維であり、前記第一工程においては前記集束剤を除去した前記炭素繊維を解繊して前記混合体を形成することを特徴とする摺動部材用炭素繊維強化炭素複合材の製造方法。
(2)前記ミキサーは、前記炭素繊維および固定剤粉末を撹拌および混合する撹拌部と、前記炭素繊維および固定剤粉末をミキサー内で循環させる循環部と、を有し、前記第一工程において、前記循環部により前記炭素繊維を循環させることで、前記撹拌部に前記炭素繊維を接触させて解繊させることを特徴とする上記(1)に記載の摺動部材用炭素繊維強化炭素複合体の製造方法。
(3)前記混合体は、乾燥雰囲気中で形成されることを特徴とする上記(1)または(2)に記載の炭素繊維強化炭素複合材の製造方法。
(4)前記成形品は、前記混合体を一括で熱間圧縮成形して形成されることを特徴とする上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の摺動部材用炭素繊維強化炭素複合材の製造方法。
(5)前記固定剤粉末として合成樹脂粉末を用いることを特徴とする上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の摺動部材用炭素繊維強化炭素複合材の製造方法。
(6)前記合成樹脂粉末として熱硬化性樹脂粉末を用いることを特徴とする上記(5)に記載の摺動部材用炭素繊維強化炭素複合材の製造方法。
本発明で用いる炭素繊維1としては、例えば、ピッチ系、PAN系或いはレーヨン系からなるロール状の炭素繊維1を裁断することにより、炭素繊維チョップ2を形成する。炭素繊維チョップ2の繊維長は、短すぎると強化効果が発現せず、長すぎると均一な混合および成形に支障をきたすため、通常1〜150mm、好ましくは10〜100mm程度に裁断される。また、炭素繊維1の形態としては、通常300〜20000本の炭素繊維1の束からなるトウ、ストランド、ロービング、ヤーン等である。なお、炭素繊維1の束に集束剤が付着していると、炭素繊維1の束が解繊され難くなるため、後述するミキサー4への投入前に脱サイジング処理を行ってもよい。
一般に、摩擦材は、例えば周知のモールド法などによって製造できる。具体的には、繊維基材、潤滑材などの各配合物をミキサー等で十分に混合し、加圧型中に入れて常温で予備成形する。次いで、予備成形体を熱間圧縮成形し、その後、炭素化および黒鉛化することで得られる。予備成形や熱間圧縮成形時の圧力は10〜50MPa程度とされ、熱間圧縮成形温度は100〜200℃程度である。また、炭素化は、不活性雰囲気中もしくは真空中で500〜1500℃程度で、黒鉛化は、不活性雰囲気中もしくは真空中で2000℃〜3000℃程度である。ミキサーとしては、アイリッヒミキサー,ユニバーサルミキサーなどが利用される。
先ず、第一工程として、上述した炭素繊維チョップ2および固定剤粉末であるフェノール樹脂3をミキサー4に入れ、撹拌・混合する。固定剤粉末としては、熱硬化性樹脂あるいは合成樹脂粉末など、一般に用いられている固定剤粉末を単独または組み合わせて用いることができる。固定剤粉末、好ましくは熱硬化性樹脂が用いられる。好適な熱硬化性樹脂の例としては、フェノール樹脂3の他に、尿素・ホルムアルデヒド樹脂、メラミン・ホルムアルデヒド樹脂、ウレタン樹脂、アクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、α,β−不飽和力ルボニル基をペンダントさせたアミノプラスト樹脂、エポキシ樹脂、アクリレート化ウレタン、アクリレート化エポキシ、およびそれらの組み合わせを挙けることができる。
これら任意成分の添加物の量は、所望の性質が得られるように選択する。
2 炭素繊維チョップ
3 フェノール樹脂(合成樹脂粉末)
4 ミキサー
5 攪拌部
6 循環部
7 分散体
8 混合体
9 金型
10 成形品
Claims (6)
- 炭素繊維および固定剤粉末をミキサーに投入し、前記ミキサーにより前記炭素繊維を解繊させつつ前記固定剤粉末と解繊した前記炭素繊維を混合させて、混合体を形成する第一工程と、前記混合体を金型に入れて熱間圧縮成形し成形品を形成する第二工程と、前記成形品を焼成する第三工程とを有し、
前記炭素繊維は集束剤を除去した炭素繊維であり、前記第一工程においては前記集束剤を除去した前記炭素繊維を解繊して前記混合体を形成することを特徴とする、摺動部材用炭素繊維強化炭素複合材の製造方法。 - 前記ミキサーは、前記炭素繊維および固定剤粉末を撹拌および混合する撹拌部と、前記炭素繊維および固定剤粉末を前記ミキサー内で循環させる循環部と、を有し、
前記第一工程において、前記循環部により前記炭素繊維を循環させることで、前記撹拌部に前記炭素繊維を接触させて解繊させることを特徴とする請求項1に記載の摺動部材用炭素繊維強化炭素複合材の製造方法。 - 前記混合体は、乾燥雰囲気中で形成されることを特徴とする請求項1または2に記載の摺動部材用炭素繊維強化炭素複合材の製造方法。
- 前記成形品は、前記混合体を一括で熱間圧縮成形して形成されることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の摺動部材用炭素繊維強化炭素複合材の製造方法。
- 前記固定剤粉末として合成樹脂粉末を用いることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の摺動部材用炭素繊維強化炭素複合材の製造方法。
- 前記合成樹脂粉末として熱硬化性樹脂粉末を用いることを特徴とする請求項5に記載の摺動部材用炭素繊維強化炭素複合材の製造方法。
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