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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- composite
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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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