JPH062723A - Ｃ／ｃコンポジット製ブレーキ材料の製造方法 - Google Patents
Ｃ／ｃコンポジット製ブレーキ材料の製造方法Info
- Publication number
- JPH062723A JPH062723A JP4159641A JP15964192A JPH062723A JP H062723 A JPH062723 A JP H062723A JP 4159641 A JP4159641 A JP 4159641A JP 15964192 A JP15964192 A JP 15964192A JP H062723 A JPH062723 A JP H062723A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 摩擦係数を高めると共に、摩耗量を大幅に減
らすことのできるＣ／Ｃコンポジット製ブレーキ材料の
製造方法を提供する。 【構成】 焼成温度が１４００℃以下のピッチ系炭素繊
維からなり、繊維体積率３０〜６５％の不織布にマトリ
ックス炭素前駆体としてピッチを含浸させ、１８００〜
２６００℃の温度範囲で最終熱処理を行う。
らすことのできるＣ／Ｃコンポジット製ブレーキ材料の
製造方法を提供する。 【構成】 焼成温度が１４００℃以下のピッチ系炭素繊
維からなり、繊維体積率３０〜６５％の不織布にマトリ
ックス炭素前駆体としてピッチを含浸させ、１８００〜
２６００℃の温度範囲で最終熱処理を行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、航空機，高速車両など
のブレーキに用いられるＣ／Ｃコンポジット製ブレーキ
材料を製造するのに利用されるＣ／Ｃコンポジット製ブ
レーキ材料の製造方法に関するものである。
のブレーキに用いられるＣ／Ｃコンポジット製ブレーキ
材料を製造するのに利用されるＣ／Ｃコンポジット製ブ
レーキ材料の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ブレーキ材料としては、アスベス
トを基材とし、これにゴムやポリマなどの有機質、黒鉛
や炭酸カルシウムなどの無機質、アルミナ，シリカなど
の酸化物、金属粉末などからなる摩擦摩耗調整剤を加
え、フェノール樹脂などで結合した有機系摩擦材や、ア
スベストに替えて鋼繊維やガラス繊維，ロックウールな
どを基材としてこれに黒鉛や金属粉末を主体とする摩擦
摩耗調整剤を加え、フェノール樹脂などで結合したセミ
メタリック摩擦材、銅あるいは鉄粉を基材とし、これに
他の金属粉末やムライトなどの非金属粉末を混合して粉
末冶金の手法により常温で圧縮成型したのち焼結するメ
タッリック摩擦材などが使用されているが、近年とくに
航空機やリニアモータカーなどの高速鉄道車両、さらに
はスポーツカーやレーシングカーなどの高速自動車のブ
レーキ材料として、熱安定性，高温強度，軽量性などに
優れた炭素繊維強化炭素複合材料（Ｃ／Ｃコンポジッ
ト）が検討され、実用化されている。
トを基材とし、これにゴムやポリマなどの有機質、黒鉛
や炭酸カルシウムなどの無機質、アルミナ，シリカなど
の酸化物、金属粉末などからなる摩擦摩耗調整剤を加
え、フェノール樹脂などで結合した有機系摩擦材や、ア
スベストに替えて鋼繊維やガラス繊維，ロックウールな
どを基材としてこれに黒鉛や金属粉末を主体とする摩擦
摩耗調整剤を加え、フェノール樹脂などで結合したセミ
メタリック摩擦材、銅あるいは鉄粉を基材とし、これに
他の金属粉末やムライトなどの非金属粉末を混合して粉
末冶金の手法により常温で圧縮成型したのち焼結するメ
タッリック摩擦材などが使用されているが、近年とくに
航空機やリニアモータカーなどの高速鉄道車両、さらに
はスポーツカーやレーシングカーなどの高速自動車のブ
レーキ材料として、熱安定性，高温強度，軽量性などに
優れた炭素繊維強化炭素複合材料（Ｃ／Ｃコンポジッ
ト）が検討され、実用化されている。
【０００３】そして、このようなＣ／Ｃコンポジット製
ブレーキ材料に用いる炭素繊維としては、ＰＡＮ（ポリ
アクリルニトリル）系あるいはピッチ系繊維を、例えば
２０００℃程度の高温で焼成した高温焼成系の高強度高
弾性炭素繊維が用いられていた。
ブレーキ材料に用いる炭素繊維としては、ＰＡＮ（ポリ
アクリルニトリル）系あるいはピッチ系繊維を、例えば
２０００℃程度の高温で焼成した高温焼成系の高強度高
弾性炭素繊維が用いられていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなした高温焼成系の炭素繊維を強化繊維として用い
た従来のＣ／Ｃコンポジット製ブレーキ材料において
は、炭素繊維自体は高強度高弾性であるにもかかわら
ず、繊維とマトリックス炭素との間の結合力が弱くて層
間剪断強度がえられず、摩耗量が多いうえに、摩擦係数
が低くなるという問題点があって、これら問題点の解決
がＣ／Ｃコンポジット製ブレーキ材料の性能を向上させ
るための課題となっていた。
ようなした高温焼成系の炭素繊維を強化繊維として用い
た従来のＣ／Ｃコンポジット製ブレーキ材料において
は、炭素繊維自体は高強度高弾性であるにもかかわら
ず、繊維とマトリックス炭素との間の結合力が弱くて層
間剪断強度がえられず、摩耗量が多いうえに、摩擦係数
が低くなるという問題点があって、これら問題点の解決
がＣ／Ｃコンポジット製ブレーキ材料の性能を向上させ
るための課題となっていた。
【０００５】
【発明の目的】本発明は、従来のＣ／Ｃコンポジット製
ブレーキ材料における上記課題に着目してなされたもの
で、Ｃ／Ｃコンポジット製ブレーキ材料の摩擦係数を高
め、摩耗量を大幅に減らすことのできるＣ／Ｃコンポジ
ット製ブレーキ材料の製造方法を提供することを目的と
している。
ブレーキ材料における上記課題に着目してなされたもの
で、Ｃ／Ｃコンポジット製ブレーキ材料の摩擦係数を高
め、摩耗量を大幅に減らすことのできるＣ／Ｃコンポジ
ット製ブレーキ材料の製造方法を提供することを目的と
している。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、Ｃ／Ｃコン
ポジット製ブレーキ材料の摩擦係数の向上および摩耗量
を減少を目的として、使用する炭素繊維やマトリックス
となる前躯体の種類、マトリックスの炭化処理温度など
について鋭意検討した結果、強化繊維として低温焼成系
のピッチ系炭素繊維を用いるとともにマトリックス炭素
前駆体としてピッチを使用し、マトリックスの最終炭化
熱処理を比較的高温で行うことによって、炭素繊維とマ
トリックス炭素との間の結合力が向上し、ブレーキ材料
としての高い摩擦係数を得ると共に、摩耗量を大幅に減
少させることができるということを見出だすに至った。
ポジット製ブレーキ材料の摩擦係数の向上および摩耗量
を減少を目的として、使用する炭素繊維やマトリックス
となる前躯体の種類、マトリックスの炭化処理温度など
について鋭意検討した結果、強化繊維として低温焼成系
のピッチ系炭素繊維を用いるとともにマトリックス炭素
前駆体としてピッチを使用し、マトリックスの最終炭化
熱処理を比較的高温で行うことによって、炭素繊維とマ
トリックス炭素との間の結合力が向上し、ブレーキ材料
としての高い摩擦係数を得ると共に、摩耗量を大幅に減
少させることができるということを見出だすに至った。
【０００７】本発明に係わるＣ／Ｃコンポジット製ブレ
ーキ材料の製造方法は、上記知見に基づくものであっ
て、焼成温度が１４００℃以下のピッチ系炭素繊維から
なり、繊維体積率３０〜６５％の不織布にマトリックス
炭素前駆体としてピッチを含浸させ、１８００〜２６０
０℃の温度範囲で最終熱処理を行う構成としたことを特
徴としており、Ｃ／Ｃコンポジット製ブレーキ材料の製
造方法におけるこのような構成を前述した従来の課題を
解決するための手段としている。
ーキ材料の製造方法は、上記知見に基づくものであっ
て、焼成温度が１４００℃以下のピッチ系炭素繊維から
なり、繊維体積率３０〜６５％の不織布にマトリックス
炭素前駆体としてピッチを含浸させ、１８００〜２６０
０℃の温度範囲で最終熱処理を行う構成としたことを特
徴としており、Ｃ／Ｃコンポジット製ブレーキ材料の製
造方法におけるこのような構成を前述した従来の課題を
解決するための手段としている。
【０００８】本発明に係わるＣ／Ｃコンポジット製ブレ
ーキ材料の製造方法は、上記構成とすることによって、
ブレーキ材料の摩擦係数を高めると共にその摩耗量を減
らすようにしたものであるが、以下に各構成要件の作用
効果および各種数値の限定理由などについて、実験デー
タに基づいて説明する。
ーキ材料の製造方法は、上記構成とすることによって、
ブレーキ材料の摩擦係数を高めると共にその摩耗量を減
らすようにしたものであるが、以下に各構成要件の作用
効果および各種数値の限定理由などについて、実験デー
タに基づいて説明する。
【０００９】本発明に係わるＣ／Ｃコンポジット製ブレ
ーキ材料の製造方法において用いる焼成温度が１４００
℃以下のピッチ系炭素繊維は、高強度高弾性である反面
繊維表面が不活性でマトリックス炭素とのアフィニティ
に乏しい高温焼成系炭素繊維に比して繊維表面が極めて
活性であるためマトリックス炭素との間の結合力が強
く、ピッチと組み合わせ、比較的高温域での最終炭化処
理を行うことにより、高い摩擦係数を有するＣ／Ｃコン
ポジット製ブレーキ材料が得られると共に、その摩耗量
も減少することが確認された。
ーキ材料の製造方法において用いる焼成温度が１４００
℃以下のピッチ系炭素繊維は、高強度高弾性である反面
繊維表面が不活性でマトリックス炭素とのアフィニティ
に乏しい高温焼成系炭素繊維に比して繊維表面が極めて
活性であるためマトリックス炭素との間の結合力が強
く、ピッチと組み合わせ、比較的高温域での最終炭化処
理を行うことにより、高い摩擦係数を有するＣ／Ｃコン
ポジット製ブレーキ材料が得られると共に、その摩耗量
も減少することが確認された。
【００１０】すなわち、図１および図２は、Ｃ／Ｃコン
ポジット製ブレーキ材料の摩擦係数および摩耗量におよ
ぼす最終処理温度の影響を炭素繊維の形態別に図示した
ものであって、図から明らかなように、炭素繊維の形態
については、炭素繊維を布状に織った織布に較べてフェ
ルト状の不織布の摩擦係数が高く、織布を用いた場合に
は炭化処理温度の上昇につれて摩耗量が急激に増加する
傾向が認められ、コスト面でも有利な不織布の優位性が
確認されると共に、不織布の場合、マトリックスの最終
処理温度が１８００℃未満では摩擦係数が従来のＣ／Ｃ
コンポジット製ブレーキ材料の摩擦係数レベルである
０．２を下回ることになり、また、最終処理温度が２６
００℃を超えると摩耗量が従来レベルの１×１０-3ｍｍ
を超えることになるので、マトリックスの最終処理温度
を１８００〜２６００の範囲とすべきことが確認され
た。
ポジット製ブレーキ材料の摩擦係数および摩耗量におよ
ぼす最終処理温度の影響を炭素繊維の形態別に図示した
ものであって、図から明らかなように、炭素繊維の形態
については、炭素繊維を布状に織った織布に較べてフェ
ルト状の不織布の摩擦係数が高く、織布を用いた場合に
は炭化処理温度の上昇につれて摩耗量が急激に増加する
傾向が認められ、コスト面でも有利な不織布の優位性が
確認されると共に、不織布の場合、マトリックスの最終
処理温度が１８００℃未満では摩擦係数が従来のＣ／Ｃ
コンポジット製ブレーキ材料の摩擦係数レベルである
０．２を下回ることになり、また、最終処理温度が２６
００℃を超えると摩耗量が従来レベルの１×１０-3ｍｍ
を超えることになるので、マトリックスの最終処理温度
を１８００〜２６００の範囲とすべきことが確認され
た。
【００１１】なお、前記図１および図２において、摩擦
係数は、制動試験装置を用い、制動試験時のμを測定す
ることによって、摩耗量については制動試験時の板厚減
少量を求めることによって制動１回あたりの摩耗量を算
出した。
係数は、制動試験装置を用い、制動試験時のμを測定す
ることによって、摩耗量については制動試験時の板厚減
少量を求めることによって制動１回あたりの摩耗量を算
出した。
【００１２】図３および図４は、同じくＣ／Ｃコンポジ
ット製ブレーキ材料の摩擦係数および摩耗量におよぼす
Ｃ／Ｃコンポジットの繊維体積含有率の影響を図示した
ものであって、不織布の場合、繊維体積含有率の増加と
ともに摩擦係数が高くなり、摩耗量が減少する傾向が認
められ、繊維体積含有率が３０％未満の場合、摩擦係数
が従来レベルの０．２を下回ると共に摩耗量が同じく従
来レベルの１×１０-3ｍｍを超えることになる。
ット製ブレーキ材料の摩擦係数および摩耗量におよぼす
Ｃ／Ｃコンポジットの繊維体積含有率の影響を図示した
ものであって、不織布の場合、繊維体積含有率の増加と
ともに摩擦係数が高くなり、摩耗量が減少する傾向が認
められ、繊維体積含有率が３０％未満の場合、摩擦係数
が従来レベルの０．２を下回ると共に摩耗量が同じく従
来レベルの１×１０-3ｍｍを超えることになる。
【００１３】一方、前記繊維体積含有率が６５％を超え
ると、繊維が過多になり、マトリックスが過少になりす
ぎて接着力（形状保持力）が低下し成形時に割れ，剥離
が生ずるという結果になるので、繊維体積含有率は３０
〜６５％の範囲に限定することが必要となる。
ると、繊維が過多になり、マトリックスが過少になりす
ぎて接着力（形状保持力）が低下し成形時に割れ，剥離
が生ずるという結果になるので、繊維体積含有率は３０
〜６５％の範囲に限定することが必要となる。
【００１４】なお、繊維体積含有率とは、炭化処理後の
Ｃ／Ｃコンポジット中に占める炭素繊維の容積の割合を
意味するが、出発材料である炭素繊維不織布の繊維体積
率を３０〜６５％の範囲とすることにより、炭化処理後
のＣ／Ｃコンポジットの繊維体積含有率をほぼ３０〜６
５％の範囲に制御することができる。
Ｃ／Ｃコンポジット中に占める炭素繊維の容積の割合を
意味するが、出発材料である炭素繊維不織布の繊維体積
率を３０〜６５％の範囲とすることにより、炭化処理後
のＣ／Ｃコンポジットの繊維体積含有率をほぼ３０〜６
５％の範囲に制御することができる。
【００１５】
【発明の作用】本発明に係わるＣ／Ｃコンポジット製ブ
レーキ材料の製造方法においては、１４００℃以下の低
温で焼成した活性な繊維表面を有するピッチ系炭素繊維
にマトリックス炭素前駆体としてのピッチを組み合わせ
ると共に、炭素繊維の形態を繊維体積率３０〜６５％の
不織布とし、１８００〜２６００℃の温度範囲で最終焼
成しているので、炭素繊維とマトリックス炭素との間の
結合力が強く、摩耗量が少なく、しかも高い摩擦係数を
備えたＣ／Ｃコンポジット製ブレーキ材料が得られるこ
とになる。
レーキ材料の製造方法においては、１４００℃以下の低
温で焼成した活性な繊維表面を有するピッチ系炭素繊維
にマトリックス炭素前駆体としてのピッチを組み合わせ
ると共に、炭素繊維の形態を繊維体積率３０〜６５％の
不織布とし、１８００〜２６００℃の温度範囲で最終焼
成しているので、炭素繊維とマトリックス炭素との間の
結合力が強く、摩耗量が少なく、しかも高い摩擦係数を
備えたＣ／Ｃコンポジット製ブレーキ材料が得られるこ
とになる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づきさらに具体的
に説明する。
に説明する。
【００１７】表１に示すように、焼成温度，織布形態，
繊維体積率の異なるピッチ系炭素繊維からなる各種基材
にそれぞれピッチを含浸させ、１次焼成した後、必要に
応じてピッチ含浸および焼成を繰り返し、それぞれの温
度で最終焼成処理を施すことによりＣ／Ｃコンポジット
製ブレーキディスクを得た。
繊維体積率の異なるピッチ系炭素繊維からなる各種基材
にそれぞれピッチを含浸させ、１次焼成した後、必要に
応じてピッチ含浸および焼成を繰り返し、それぞれの温
度で最終焼成処理を施すことによりＣ／Ｃコンポジット
製ブレーキディスクを得た。
【００１８】そして、得られたブレーキディスクの摩擦
係数および摩耗量を前述の方法に基づいて測定した。
係数および摩耗量を前述の方法に基づいて測定した。
【００１９】その結果は、表１中に併せて示すとおりで
あって、高温焼成系炭素繊維を用いた比較例１，織布を
使用した比較例２，繊維体積率の低い比較例３，最終処
理温度の低い比較例４，同じく最終処理温度の高い比較
例５においては、いずれも摩擦係数が低く、摩耗量が多
い結果となったのに対し、低温焼成系の炭素繊維からな
る所定範囲内の繊維体積率の不織布を基材として用い、
所定の温度範囲で最終焼成処理を施した本発明実施例に
おいては、摩擦係数が高く摩耗量の少ない優れたブレー
キ材料が得られることが確認された。
あって、高温焼成系炭素繊維を用いた比較例１，織布を
使用した比較例２，繊維体積率の低い比較例３，最終処
理温度の低い比較例４，同じく最終処理温度の高い比較
例５においては、いずれも摩擦係数が低く、摩耗量が多
い結果となったのに対し、低温焼成系の炭素繊維からな
る所定範囲内の繊維体積率の不織布を基材として用い、
所定の温度範囲で最終焼成処理を施した本発明実施例に
おいては、摩擦係数が高く摩耗量の少ない優れたブレー
キ材料が得られることが確認された。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わるＣ
／Ｃコンポジット製ブレーキ材料の製造方法は、活性な
繊維表面を有し、ピッチを焼成したマトリックス炭素と
の結合力の強い低温焼成系のピッチ系炭素繊維からな
り、最適範囲の繊維体積率を備えた不織布にピッチを含
浸させ、最適範囲の最終処理温度で炭化処理するように
なすものであるから、摩擦係数が高く摩耗量の低い優れ
た性能を有するＣ／Ｃコンポジット製ブレーキ材料を得
ることができるという優れた効果をもたらすものであ
る。
／Ｃコンポジット製ブレーキ材料の製造方法は、活性な
繊維表面を有し、ピッチを焼成したマトリックス炭素と
の結合力の強い低温焼成系のピッチ系炭素繊維からな
り、最適範囲の繊維体積率を備えた不織布にピッチを含
浸させ、最適範囲の最終処理温度で炭化処理するように
なすものであるから、摩擦係数が高く摩耗量の低い優れ
た性能を有するＣ／Ｃコンポジット製ブレーキ材料を得
ることができるという優れた効果をもたらすものであ
る。
【図１】本発明に係わるＣ／Ｃコンポジット製ブレーキ
材料の製造方法において、マトリックスの最終処理温度
と摩擦係数の関係を示すグラフである。
材料の製造方法において、マトリックスの最終処理温度
と摩擦係数の関係を示すグラフである。
【図２】本発明に係わるＣ／Ｃコンポジット製ブレーキ
材料の製造方法において、マトリックスの最終処理温度
と摩耗量の関係を示すグラフである。
材料の製造方法において、マトリックスの最終処理温度
と摩耗量の関係を示すグラフである。
【図３】本発明に係わるＣ／Ｃコンポジット製ブレーキ
材料の製造方法において、Ｃ／Ｃコンポジットの繊維体
積含有率と摩擦係数の関係を示すグラフである。
材料の製造方法において、Ｃ／Ｃコンポジットの繊維体
積含有率と摩擦係数の関係を示すグラフである。
【図４】本発明に係わるＣ／Ｃコンポジット製ブレーキ
材料の製造方法において、Ｃ／Ｃコンポジットの繊維体
積含有率と摩耗量の関係を示すグラフである。
材料の製造方法において、Ｃ／Ｃコンポジットの繊維体
積含有率と摩耗量の関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高 畠 稔 茨城県鹿島郡神栖町東和田４番地 株式会 社ペトカ内 (72)発明者 永 田 芳 和 茨城県鹿島郡神栖町東和田４番地 株式会 社ペトカ内
Claims (1)
- 【請求項１】 焼成温度が１４００℃以下のピッチ系炭
素繊維からなり、繊維体積率３０〜６５％の不織布にマ
トリックス炭素前駆体としてピッチを含浸させ、１８０
０〜２６００℃の温度範囲で最終熱処理を行うことを特
徴とするＣ／Ｃコンポジット製ブレーキ材料の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4159641A JPH062723A (ja) | 1992-06-18 | 1992-06-18 | Ｃ／ｃコンポジット製ブレーキ材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4159641A JPH062723A (ja) | 1992-06-18 | 1992-06-18 | Ｃ／ｃコンポジット製ブレーキ材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH062723A true JPH062723A (ja) | 1994-01-11 |
Family
ID=15698157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4159641A Pending JPH062723A (ja) | 1992-06-18 | 1992-06-18 | Ｃ／ｃコンポジット製ブレーキ材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH062723A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4540890B2 (ja) * | 2001-07-12 | 2010-09-08 | 日本碍子株式会社 | ブレーキ材 |
-
1992
- 1992-06-18 JP JP4159641A patent/JPH062723A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4540890B2 (ja) * | 2001-07-12 | 2010-09-08 | 日本碍子株式会社 | ブレーキ材 |
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