JPS6054270B2 - 炭素繊維強化炭素摩擦材 - Google Patents
炭素繊維強化炭素摩擦材Info
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- JPS6054270B2 JPS6054270B2 JP53102445A JP10244578A JPS6054270B2 JP S6054270 B2 JPS6054270 B2 JP S6054270B2 JP 53102445 A JP53102445 A JP 53102445A JP 10244578 A JP10244578 A JP 10244578A JP S6054270 B2 JPS6054270 B2 JP S6054270B2
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
- Braking Arrangements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は航空機その他、特に低密度と共に高い機械的強
度および良好な熱伝導性および良好な摩擦特性が要求さ
れる炭素繊維強化炭素摩擦材に関する。
度および良好な熱伝導性および良好な摩擦特性が要求さ
れる炭素繊維強化炭素摩擦材に関する。
近年航空機工業あるいは特休重量輸送車の著しい発展に
伴いそれらのブレーキに対する要求特性も厳しくなつて
きた。
伴いそれらのブレーキに対する要求特性も厳しくなつて
きた。
このような要求にこたえるため炭素繊維強化炭素材料は
その優れた耐熱酸化性、機械的強度、熱衝撃に対する抵
抗性、熱伝導性、軽量等の故に超音速航空機に既に応用
されてきている。炭素繊維強化炭素材料の製法について
は炭素繊維に炭素を蒸着するいわゆるChemical
VapourDeposition(以下CVDと略記
する)法と炭素繊維にマトリックス成分となる樹脂を含
浸させ、これを焼成してマトリックス成分となる樹脂を
炭素化する方法(以下樹脂含浸法と記す)とがあるが現
在使用されている航空機用ディスクブレーキはほとんど
CVD法によつて作られている。
その優れた耐熱酸化性、機械的強度、熱衝撃に対する抵
抗性、熱伝導性、軽量等の故に超音速航空機に既に応用
されてきている。炭素繊維強化炭素材料の製法について
は炭素繊維に炭素を蒸着するいわゆるChemical
VapourDeposition(以下CVDと略記
する)法と炭素繊維にマトリックス成分となる樹脂を含
浸させ、これを焼成してマトリックス成分となる樹脂を
炭素化する方法(以下樹脂含浸法と記す)とがあるが現
在使用されている航空機用ディスクブレーキはほとんど
CVD法によつて作られている。
これはCVD法が空げきの少ない密度の大きな炭素繊維
強化炭素材料を製造できること等の理由によるものであ
るが、炭素繊維への蒸着速度が非常に小さく製造に長期
間要しコストが高くなること、さらにブレーキ材として
重要な摩擦係数、摩耗量、トルク波形等の調整、修正力
化にくい等の問題がある。一方樹脂含浸法は種々の樹脂
を使用でき上記CVD法の欠点を補いうる可能性をもち
さらに製造も容易であるが、CVD法に比較し密度があ
がりにくぐ、従つて摩耗量が多い等の欠点によつて摩擦
材の製造法としてほとんど利用されていないのが現状で
ある。
強化炭素材料を製造できること等の理由によるものであ
るが、炭素繊維への蒸着速度が非常に小さく製造に長期
間要しコストが高くなること、さらにブレーキ材として
重要な摩擦係数、摩耗量、トルク波形等の調整、修正力
化にくい等の問題がある。一方樹脂含浸法は種々の樹脂
を使用でき上記CVD法の欠点を補いうる可能性をもち
さらに製造も容易であるが、CVD法に比較し密度があ
がりにくぐ、従つて摩耗量が多い等の欠点によつて摩擦
材の製造法としてほとんど利用されていないのが現状で
ある。
本発明者らはこのような状況に鑑み、樹脂含浸法の特徴
を生カル、優れた炭素繊維強化炭素摩擦j材を開発すべ
く鋭意検討した結果、本発明に到達した。
を生カル、優れた炭素繊維強化炭素摩擦j材を開発すべ
く鋭意検討した結果、本発明に到達した。
本発明者等は、フラン樹脂を炭素化用樹脂として用いた
場合、得られた炭素繊維強化炭素材の同質材摩擦による
動的摩擦係数は大きく、コールタ ールまたはピッチを
用いた場合は動的摩擦係数が小さいことを見い出し、本
発明を完成するに至つた。
場合、得られた炭素繊維強化炭素材の同質材摩擦による
動的摩擦係数は大きく、コールタ ールまたはピッチを
用いた場合は動的摩擦係数が小さいことを見い出し、本
発明を完成するに至つた。
すなわち、本発明は、炭素繊維織物をフラン樹脂あるい
はフラン樹脂とコールタールおよび/またはピッチでか
ためてなる成形物を焼成して得られる炭素材に、コール
タールまたはコールタールおよび/もしくはピッチとフ
ラン樹脂とを含浸させたのち焼成し、含浸、焼成を繰返
し、且つ少なくとも1回は2300′C以上で焼成して
得られた、動的摩擦係数が0.1〜0.40、摩耗量が
100×−4m,m/面/停止以下てある炭素繊維強化
炭素摩擦材である。
はフラン樹脂とコールタールおよび/またはピッチでか
ためてなる成形物を焼成して得られる炭素材に、コール
タールまたはコールタールおよび/もしくはピッチとフ
ラン樹脂とを含浸させたのち焼成し、含浸、焼成を繰返
し、且つ少なくとも1回は2300′C以上で焼成して
得られた、動的摩擦係数が0.1〜0.40、摩耗量が
100×−4m,m/面/停止以下てある炭素繊維強化
炭素摩擦材である。
一般に動的摩擦係数が0.4以上になると摩耗量が増加
ブレーキの交換頻度が多くなり、0.1以下てはブレー
キとしての性能面で問題がある。
ブレーキの交換頻度が多くなり、0.1以下てはブレー
キとしての性能面で問題がある。
従つて動的摩擦係数は0.1〜0.4の範囲が適当であ
り、且つ摩耗量は100×−4/面/停止以下が望まれ
る。本発明による摩擦材は、従来樹脂含浸法では不可能
でおこつたこれらの性能を満たした高性能の炭素繊維強
化炭素摩擦材であり、且つCVD法に比較しても製造法
が容易で生産性が良く安価に製造できる利点を有するも
ので、その意義は極めて大きい。
り、且つ摩耗量は100×−4/面/停止以下が望まれ
る。本発明による摩擦材は、従来樹脂含浸法では不可能
でおこつたこれらの性能を満たした高性能の炭素繊維強
化炭素摩擦材であり、且つCVD法に比較しても製造法
が容易で生産性が良く安価に製造できる利点を有するも
ので、その意義は極めて大きい。
炭素繊維織物にフラン樹脂のみを炭素化用樹脂として用
いて、例えば2400℃以上で焼成して得ら,れた炭素
繊維強化炭素摩擦材の動的摩擦係数は0.似上となり従
つて摩耗量も160×−4悶/面/停止と大きくなり摩
擦材として適当てない。
いて、例えば2400℃以上で焼成して得ら,れた炭素
繊維強化炭素摩擦材の動的摩擦係数は0.似上となり従
つて摩耗量も160×−4悶/面/停止と大きくなり摩
擦材として適当てない。
しかるに例えばフラン樹脂にコールタールあるいはピッ
チを配合して用いると摩擦係数を希望する値に低ζ下さ
せ摩擦量を少なくすることができるのである。次に焼成
温度と摩擦係数および摩耗量との関係であるが、焼成温
度が高くなる程動的摩擦係数は上昇し摩耗量は低下する
ことを見出した。
チを配合して用いると摩擦係数を希望する値に低ζ下さ
せ摩擦量を少なくすることができるのである。次に焼成
温度と摩擦係数および摩耗量との関係であるが、焼成温
度が高くなる程動的摩擦係数は上昇し摩耗量は低下する
ことを見出した。
特に摩!耗量は2300℃以上で焼成することにより急
激に減少するのである。しかも2300℃以上の温度で
少なくとも1回焼成すれは該炭素繊維強化炭素摩擦材の
耐熱酸化性も著しく向上するのて極めて好都合である。
次に摩擦係数および摩耗量と焼成温度とtの関係を第1
図に示す。01●:フラン樹脂で成形体をつくり、その
後 含浸、焼成の繰返しはl旧ともフラン 樹
脂で実施した場合、Δ、A:フラン樹脂で成形体をつく
り、その後 の含浸、焼成はコールタールのみで1
0回実施した場合、注1:焼成の繰返しは100(代)
で行ない、1圓 目に第1図の最高温度で実施た。
激に減少するのである。しかも2300℃以上の温度で
少なくとも1回焼成すれは該炭素繊維強化炭素摩擦材の
耐熱酸化性も著しく向上するのて極めて好都合である。
次に摩擦係数および摩耗量と焼成温度とtの関係を第1
図に示す。01●:フラン樹脂で成形体をつくり、その
後 含浸、焼成の繰返しはl旧ともフラン 樹
脂で実施した場合、Δ、A:フラン樹脂で成形体をつく
り、その後 の含浸、焼成はコールタールのみで1
0回実施した場合、注1:焼成の繰返しは100(代)
で行ない、1圓 目に第1図の最高温度で実施た。
用いた炭素繊維織物は、東邦ベスロン(株)製スパンヤ
ーンからなる8枚朱子織物、炭素繊維目付290y/D
O注2:フラン樹脂(日立化成(株)ヒタフラン 3
01)本発明に使用する炭素繊維とは炭素またはグラア
イト繊維を意味する。
ーンからなる8枚朱子織物、炭素繊維目付290y/D
O注2:フラン樹脂(日立化成(株)ヒタフラン 3
01)本発明に使用する炭素繊維とは炭素またはグラア
イト繊維を意味する。
以下本発明炭素繊維強化炭素摩擦材の製造法について述
べる。
べる。
まず炭素繊維織物に無機酸あるいは有機スルホン酸の硬
化剤を添加したフラン樹脂あるいは該フラン樹脂とコー
ルタールおよび/またはピッチの混合物含浸させてかた
めて成形体をつくる。
化剤を添加したフラン樹脂あるいは該フラン樹脂とコー
ルタールおよび/またはピッチの混合物含浸させてかた
めて成形体をつくる。
次いで、該成形体を700℃以上の炭素化し得る温度で
焼成して炭素繊維強化炭素材料とする。さらにコールタ
ールまたはコールタールおよび/もしくはピッチとフラ
ン樹脂(以上コールタール、ピッチ、フラン樹脂等を総
称して単に1樹脂ョという)とを含浸させた後焼成して
炭素化する。この樹脂含浸、焼成を繰返して目的とする
炭素繊維強化炭素摩擦材を得る。炭素繊維織物は樹脂含
浸および積層、成形がしやすく、且つ繊維の配向を正確
に配列できるので作業性および製品の特性の点で効果的
である。特にスパンヤーンの炭素繊維織物は成形時、そ
の内部に樹脂を保持し樹脂の流れを防止するので成形し
やすい。これに対し炭素繊維のフィラメントヤーンから
織られた織物は樹脂が流れやすく成形しにくい欠点をも
つている。樹脂含浸および焼成の繰返しはできた炭素繊
維強化炭素摩擦材の密度を高めるため、少なくとも5回
以上が好ましい。
焼成して炭素繊維強化炭素材料とする。さらにコールタ
ールまたはコールタールおよび/もしくはピッチとフラ
ン樹脂(以上コールタール、ピッチ、フラン樹脂等を総
称して単に1樹脂ョという)とを含浸させた後焼成して
炭素化する。この樹脂含浸、焼成を繰返して目的とする
炭素繊維強化炭素摩擦材を得る。炭素繊維織物は樹脂含
浸および積層、成形がしやすく、且つ繊維の配向を正確
に配列できるので作業性および製品の特性の点で効果的
である。特にスパンヤーンの炭素繊維織物は成形時、そ
の内部に樹脂を保持し樹脂の流れを防止するので成形し
やすい。これに対し炭素繊維のフィラメントヤーンから
織られた織物は樹脂が流れやすく成形しにくい欠点をも
つている。樹脂含浸および焼成の繰返しはできた炭素繊
維強化炭素摩擦材の密度を高めるため、少なくとも5回
以上が好ましい。
樹脂含浸は樹脂中に該炭素材を浸たし真空下で行なうか
、予め該炭素材を真空下におき、これに樹脂を注いで浸
して行なう。この後加圧すればさらに効果的である。ま
た、本発明者らは昇温速度も従来一般に行なわれている
(例えば特開昭50−45873号公報)よりも極めて
大きい100〜500′C/Hrの昇温速度で行なつて
もクラックの発生がなく機械特性も充分高い値が得られ
ることを見出した。これは生産性およびコスト面への寄
与は大きいものがある。実施例1 スパンヤーン炭素繊維織物(東邦ベスロン(株)製、8
枚朱子織、目付290y/イ)に硫酸0.2%添加した
フラン樹脂(日立化成、ヒタフラン301)を含浸して
金型に織物のタテ糸方向に(イ)0±450)に積層し
て17C)Cl3Okg/Crlで1時間で硬化させ成
形体をつくつた。
、予め該炭素材を真空下におき、これに樹脂を注いで浸
して行なう。この後加圧すればさらに効果的である。ま
た、本発明者らは昇温速度も従来一般に行なわれている
(例えば特開昭50−45873号公報)よりも極めて
大きい100〜500′C/Hrの昇温速度で行なつて
もクラックの発生がなく機械特性も充分高い値が得られ
ることを見出した。これは生産性およびコスト面への寄
与は大きいものがある。実施例1 スパンヤーン炭素繊維織物(東邦ベスロン(株)製、8
枚朱子織、目付290y/イ)に硫酸0.2%添加した
フラン樹脂(日立化成、ヒタフラン301)を含浸して
金型に織物のタテ糸方向に(イ)0±450)に積層し
て17C)Cl3Okg/Crlで1時間で硬化させ成
形体をつくつた。
該成形体を窒素雰囲気中平均300℃/Hrの昇温速度
で1000℃まで昇温し1000℃で3紛保ち炭素化し
た。該炭化物につきフラン樹脂とコールタールを同一重
量混合した混合樹脂液を用いて含浸焼成を1(2)行な
つた。焼成温度は9回までが1000℃、10回目が2
400℃であつた。できた炭素繊維強化炭素材料の機械
的特性は次の如くであつた。該炭素繊維強化炭素材を第
1表に示した試験方法で摩擦試験を行なつた結果、摩擦
係数は0.29であり摩耗量は49×10×−4wra
/面/停止であつた。
で1000℃まで昇温し1000℃で3紛保ち炭素化し
た。該炭化物につきフラン樹脂とコールタールを同一重
量混合した混合樹脂液を用いて含浸焼成を1(2)行な
つた。焼成温度は9回までが1000℃、10回目が2
400℃であつた。できた炭素繊維強化炭素材料の機械
的特性は次の如くであつた。該炭素繊維強化炭素材を第
1表に示した試験方法で摩擦試験を行なつた結果、摩擦
係数は0.29であり摩耗量は49×10×−4wra
/面/停止であつた。
”
第1図は摩擦係数、摩耗量、焼成温度の関係を示したも
のである。
のである。
Claims (1)
- 1 炭素繊維織物をフラン樹脂あるいはフラン樹脂とコ
ールタールおよび/またはピッチでかためてなる成形物
を焼成して得られる炭素材に、コールタールまたはコー
ルタールおよび/もしくはピッチとフラン樹脂とを含浸
させたのち焼成し、含浸、焼成を繰返し、且つ少なくと
も1回は2300℃以上で焼成して得られた動的摩擦係
数が0.1〜0.40、摩耗量が100×10^−^4
mm/面/停止以下である炭素繊維強化炭素摩擦材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP53102445A JPS6054270B2 (ja) | 1978-08-23 | 1978-08-23 | 炭素繊維強化炭素摩擦材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP53102445A JPS6054270B2 (ja) | 1978-08-23 | 1978-08-23 | 炭素繊維強化炭素摩擦材 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5532710A JPS5532710A (en) | 1980-03-07 |
JPS6054270B2 true JPS6054270B2 (ja) | 1985-11-29 |
Family
ID=14327657
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP53102445A Expired JPS6054270B2 (ja) | 1978-08-23 | 1978-08-23 | 炭素繊維強化炭素摩擦材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6054270B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57129814A (en) * | 1981-02-02 | 1982-08-12 | Hitachi Ltd | Manufacture of porous carbon board |
FR2508999B1 (fr) * | 1981-07-01 | 1986-08-22 | Lorraine Carbone | Disque de frein en materiau composite carbone-carbone et modes de realisation |
JPS59174510A (ja) * | 1983-03-25 | 1984-10-03 | Mitsubishi Pencil Co Ltd | 炭素成形品の製造方法 |
GB2151221B (en) * | 1983-12-14 | 1987-09-23 | Hitco | High strength oxidation resistant carbon/carbon composites |
JPS60191057A (ja) * | 1984-03-12 | 1985-09-28 | 東レ株式会社 | 炭素繊維/炭素複合材料 |
JPS6236076A (ja) * | 1985-08-05 | 1987-02-17 | 日産自動車株式会社 | 異種材料の結合方法 |
JP2775766B2 (ja) * | 1988-04-28 | 1998-07-16 | 三菱化学株式会社 | 炭素繊維強化炭素複合材料及びその使用法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS51126476A (en) * | 1975-04-14 | 1976-11-04 | Goodyear Aerospace Corp | Carbon brake disc and its production method |
JPS5252912A (en) * | 1975-10-25 | 1977-04-28 | Nippon Carbon Co Ltd | Manufacture of carbon materials |
-
1978
- 1978-08-23 JP JP53102445A patent/JPS6054270B2/ja not_active Expired
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS51126476A (en) * | 1975-04-14 | 1976-11-04 | Goodyear Aerospace Corp | Carbon brake disc and its production method |
JPS5252912A (en) * | 1975-10-25 | 1977-04-28 | Nippon Carbon Co Ltd | Manufacture of carbon materials |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5532710A (en) | 1980-03-07 |
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