JPS62185845A - 複合材料 - Google Patents
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- JPS62185845A JPS62185845A JP2836786A JP2836786A JPS62185845A JP S62185845 A JPS62185845 A JP S62185845A JP 2836786 A JP2836786 A JP 2836786A JP 2836786 A JP2836786 A JP 2836786A JP S62185845 A JPS62185845 A JP S62185845A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
この発明は、炭素繊維／炭素複合材と金属とから成る複
合材料に関し、具体的には、車両や航空機のブレーキ材
などに用いるのに好適な複合材料に関するものである。
合材料に関し、具体的には、車両や航空機のブレーキ材
などに用いるのに好適な複合材料に関するものである。
ｒ保ヰｍ枯厳１
一般に、車両などのブレーキ材としては、金属製のもの
が多く用いられているが、とくに近年における比較的高
速の車両や航空機の分野では、耐熱性や軽量化の向上を
図るために炭素繊ｍ／炭素複合材から成るブレーキ材が
用いられている。
が多く用いられているが、とくに近年における比較的高
速の車両や航空機の分野では、耐熱性や軽量化の向上を
図るために炭素繊ｍ／炭素複合材から成るブレーキ材が
用いられている。
炭素繊維／炭素複合材は、カーボンまたはグラファイト
の繊維をカーボンまたはグラファイトのマトリックスで
結合したものであって、軽量で且つ熱による消耗や強度
低下が殆ど無く、例えばロケットノズルのような苛酷な
熱環境にさらされる部位に用いるのに適している。なお
、炭素繊維／炭素複合材は、例えば、社団法人・日本鉄
鋼協会発行「鉄と鋼」第７０年（１９８４）第１４号第
３０頁ｌ・２などに記載されており、レジン曇チャー法
、ＣＶＤ法（化学的蒸着法）あるいは両者を組合わせた
製造方法がある。
の繊維をカーボンまたはグラファイトのマトリックスで
結合したものであって、軽量で且つ熱による消耗や強度
低下が殆ど無く、例えばロケットノズルのような苛酷な
熱環境にさらされる部位に用いるのに適している。なお
、炭素繊維／炭素複合材は、例えば、社団法人・日本鉄
鋼協会発行「鉄と鋼」第７０年（１９８４）第１４号第
３０頁ｌ・２などに記載されており、レジン曇チャー法
、ＣＶＤ法（化学的蒸着法）あるいは両者を組合わせた
製造方法がある。
（発明が解決しようとする問題点）
ところが、炭素繊維／炭素複合材は、上記した如く耐熱
性に関しては非常に優れているのであるが、例えば速度
３００〜５００ ｋ ｍ ／ ｈ程度の物体を制動する
ブレーキ材として使用した場合、その衝撃によって接触
面に剥離が生じ、しだいに摩擦係数が減少する傾向にあ
るという問題点があった。
性に関しては非常に優れているのであるが、例えば速度
３００〜５００ ｋ ｍ ／ ｈ程度の物体を制動する
ブレーキ材として使用した場合、その衝撃によって接触
面に剥離が生じ、しだいに摩擦係数が減少する傾向にあ
るという問題点があった。
この発明は、このような従来の問題点に着目して成され
たもので、軽量で耐熱性を備えるとともに耐衝撃性を向
上させることができ、例えばブレーキ材として使用した
際に、摩擦係数減少の起因となる接触面の剥離を防ぐこ
とができる複合材料を提供することを目的としている。
たもので、軽量で耐熱性を備えるとともに耐衝撃性を向
上させることができ、例えばブレーキ材として使用した
際に、摩擦係数減少の起因となる接触面の剥離を防ぐこ
とができる複合材料を提供することを目的としている。
［発明の構成］
（問題点を解決するための手段）
この発明による複合材料は、多次元に繊維を配向させた
炭素！ａ ｍ ／炭素複合材に、金属を含浸して成るこ
とを特徴としている。この発明の複合材料において使用
される炭素繊維／炭素複合材は、炭素繊維を多次元に配
向させたプリフォームを一次焼成によって炭化し、この
のち、樹脂やピッチ材等のバインダの含浸と炭化処理と
を適数繰返し゛て複合化したものが好ましい、また、炭
素縁１１１ｉ／炭素複合材に含浸する金属としては、例
えばアルミニウム、すず、アンチモンなどを用いること
ができ、炭化処理におけるバインダの熱分解で生じたガ
スの気孔部分に、溶融状態のＬ記金属を加圧含浸する。
炭素！ａ ｍ ／炭素複合材に、金属を含浸して成るこ
とを特徴としている。この発明の複合材料において使用
される炭素繊維／炭素複合材は、炭素繊維を多次元に配
向させたプリフォームを一次焼成によって炭化し、この
のち、樹脂やピッチ材等のバインダの含浸と炭化処理と
を適数繰返し゛て複合化したものが好ましい、また、炭
素縁１１１ｉ／炭素複合材に含浸する金属としては、例
えばアルミニウム、すず、アンチモンなどを用いること
ができ、炭化処理におけるバインダの熱分解で生じたガ
スの気孔部分に、溶融状態のＬ記金属を加圧含浸する。
（実施例）
以下、この発明を図面に基づいて説明する。
第１図は、この発明の一実施例による複合材料に用いる
プリフォームを説明する図であって、このプリフォーム
１は、多数の炭素繊維を束ねて成るｍ維束２をさらに多
数束ねて繊維方向が一方向の集合体３を形成し、この集
合体３を直交する三方向に織り上げたものである。なお
、前記ｍ維束 ′２および集合体３の成形にあって
は、炭素９ｍｍあるいは繊維束２を束ねる際に熱硬化性
樹脂などを含浸してから加圧および加熱し、予め硬化成
形しておくことも良い、また、集合体３を織りとげる際
には、集合体３同士の間に、樹脂化したフルフリルアル
コールおよびフェノール樹脂、あるいは必要に応じてピ
ッチ材等をバインダとして充填し、こののち、加圧およ
び加熱してＦＲＰ状態に硬化成形することによりプリフ
ォーム１と成す。
プリフォームを説明する図であって、このプリフォーム
１は、多数の炭素繊維を束ねて成るｍ維束２をさらに多
数束ねて繊維方向が一方向の集合体３を形成し、この集
合体３を直交する三方向に織り上げたものである。なお
、前記ｍ維束 ′２および集合体３の成形にあって
は、炭素９ｍｍあるいは繊維束２を束ねる際に熱硬化性
樹脂などを含浸してから加圧および加熱し、予め硬化成
形しておくことも良い、また、集合体３を織りとげる際
には、集合体３同士の間に、樹脂化したフルフリルアル
コールおよびフェノール樹脂、あるいは必要に応じてピ
ッチ材等をバインダとして充填し、こののち、加圧およ
び加熱してＦＲＰ状態に硬化成形することによりプリフ
ォーム１と成す。
さらに、前記プリフォーム１は、上記成形後、−次焼成
（約７００〜１０００℃）によって炭化が施されたのち
、バインダの含浸と炭化処理とを繰返し行う複合化処理
が施され、炭素縁ｍ／炭素複合材となる。このとき、前
記炭素縁ｍ／炭素複合材には、炭化処理におけるバイン
ダの熱分解で生じたガスによる気孔が存在する。そして
、上記炭素縁ｍ／炭素複合材の気孔部分に溶融させたア
ルミニウムを加圧含浸することにより、炭素繊ｆｉｍ／
ｊ！素複合材とアルミニウムとから成る複合材料を得る
。
（約７００〜１０００℃）によって炭化が施されたのち
、バインダの含浸と炭化処理とを繰返し行う複合化処理
が施され、炭素縁ｍ／炭素複合材となる。このとき、前
記炭素縁ｍ／炭素複合材には、炭化処理におけるバイン
ダの熱分解で生じたガスによる気孔が存在する。そして
、上記炭素縁ｍ／炭素複合材の気孔部分に溶融させたア
ルミニウムを加圧含浸することにより、炭素繊ｆｉｍ／
ｊ！素複合材とアルミニウムとから成る複合材料を得る
。
このようにして得られた複合材料は、炭素繊維／炭素複
合材の特徴である軽量および耐熱性を備えるとともに、
炭素繊維が三方向に配向した状態になっているので居間
剪断強度も優れており。
合材の特徴である軽量および耐熱性を備えるとともに、
炭素繊維が三方向に配向した状態になっているので居間
剪断強度も優れており。
さらに、含有する金属（アルミニウム）によって炭素繊
維／炭素複合材よりも耐衝撃性に優れている。また、こ
の複合材料の適用として具体例を挙げるとすれば、リニ
アモータカーのブレーキ材などがある。そこで、コンク
リートを相手材にして相対速度３００ｋｍ／ｈ、押圧力
１５ｋｇで炭素縁ｍ／炭素複合材と上記複合材料の各被
検体の接地試験を行い、時間経過に伴う両者の摩擦係数
の変化を調べたところ、第２図のグラフに示すように、
炭素繊維／炭素複合材は、接触面に剥離等が生じてＦｉ
！Ｍ係数が減少する状態となり、これに対して当該複合
材料は、しだいに摩擦係数が増加する状態となって上記
ブレーキ材に好適であることが実証された。上記の摩擦
係数の増加が生じる理由の一つとしては、接触面の温度
が約１２００℃以上になることから、含有する金属が溶
は出していることが挙げられ、同時にこの金属が炭素Ｗ
＆維部分の剥離を防いでいる。
維／炭素複合材よりも耐衝撃性に優れている。また、こ
の複合材料の適用として具体例を挙げるとすれば、リニ
アモータカーのブレーキ材などがある。そこで、コンク
リートを相手材にして相対速度３００ｋｍ／ｈ、押圧力
１５ｋｇで炭素縁ｍ／炭素複合材と上記複合材料の各被
検体の接地試験を行い、時間経過に伴う両者の摩擦係数
の変化を調べたところ、第２図のグラフに示すように、
炭素繊維／炭素複合材は、接触面に剥離等が生じてＦｉ
！Ｍ係数が減少する状態となり、これに対して当該複合
材料は、しだいに摩擦係数が増加する状態となって上記
ブレーキ材に好適であることが実証された。上記の摩擦
係数の増加が生じる理由の一つとしては、接触面の温度
が約１２００℃以上になることから、含有する金属が溶
は出していることが挙げられ、同時にこの金属が炭素Ｗ
＆維部分の剥離を防いでいる。
なお、含浸する金属としては、アルミニウムのほかにす
ずやアンチモン淳を用いることができ、例えばすすのよ
うに比較的融点の低いものを用いれば含浸時の作業性を
より向丘させることができるが、上記実施例のようにア
ルミニウムを用いた場合には、すず・アンチモンを用い
たものに比べて摩耗量を半分以下にすることができる。
ずやアンチモン淳を用いることができ、例えばすすのよ
うに比較的融点の低いものを用いれば含浸時の作業性を
より向丘させることができるが、上記実施例のようにア
ルミニウムを用いた場合には、すず・アンチモンを用い
たものに比べて摩耗量を半分以下にすることができる。
さらに、炭素線ｒａ／炭素複合材は、Ｈ＆維東２あるい
は集合体３をより複雑に多方向に配向させておくことも
良く、複合化処理においては、黒鉛化処理（２５００〜
２８００℃）まで行うと炭化処理（７００℃〜１０００
′Ｃ）までのものと比較して多少脆くなるとともに黒鉛
が潤滑剤となって固体潤滑を生じることが認められるた
め、炭化処理まで行ったものを用いることが好ましく、
さらに、使用するバインダは、上記実施例で説明したよ
うに、樹脂化したフルフリルアルコ−２し等の焼成後に
残炭率の大きいものを用いるとより一層良い。
は集合体３をより複雑に多方向に配向させておくことも
良く、複合化処理においては、黒鉛化処理（２５００〜
２８００℃）まで行うと炭化処理（７００℃〜１０００
′Ｃ）までのものと比較して多少脆くなるとともに黒鉛
が潤滑剤となって固体潤滑を生じることが認められるた
め、炭化処理まで行ったものを用いることが好ましく、
さらに、使用するバインダは、上記実施例で説明したよ
うに、樹脂化したフルフリルアルコ−２し等の焼成後に
残炭率の大きいものを用いるとより一層良い。
［発明の効果］
以と説明してきたように、この発明の複合材料によれば
、多次元にｍ維を配向させた炭素繊維／炭素複合材に、
金属を含浸して成るものとしたため、軽量で充分な耐熱
性を備えるとともに＃衝撃性を向上させることができる
という優れた効果を有し、例えばブレーキ材として使用
した場合には、接触面の剥離を防止して充分な庁擦力を
保つことができる。
、多次元にｍ維を配向させた炭素繊維／炭素複合材に、
金属を含浸して成るものとしたため、軽量で充分な耐熱
性を備えるとともに＃衝撃性を向上させることができる
という優れた効果を有し、例えばブレーキ材として使用
した場合には、接触面の剥離を防止して充分な庁擦力を
保つことができる。
第１図はこの発明による複合材料の−・実施例に用いる
プリフォームを説明する斜視図、第２図はこの発明によ
る複合材料と炭素繊維／炭素複合材の接地試験における
時間経過に伴う摩擦係数の変化を説明するグラフである
。 １・・・プリフォーム。
プリフォームを説明する斜視図、第２図はこの発明によ
る複合材料と炭素繊維／炭素複合材の接地試験における
時間経過に伴う摩擦係数の変化を説明するグラフである
。 １・・・プリフォーム。
Claims (2)
- （１）多次元に繊維を配向させた炭素繊維／炭素複合材
に、金属を含浸して成ることを特徴とする複合材料。 - （２）前記炭素繊維／炭素複合材が炭素繊維を多次元に
配向させたプリフォームにバインダの含浸と炭化処理と
を繰返し施して成ることを特徴とする特許請求の範囲第
（１）項記載の複合材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2836786A JPS62185845A (ja) | 1986-02-10 | 1986-02-10 | 複合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2836786A JPS62185845A (ja) | 1986-02-10 | 1986-02-10 | 複合材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62185845A true JPS62185845A (ja) | 1987-08-14 |
Family
ID=12246653
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2836786A Pending JPS62185845A (ja) | 1986-02-10 | 1986-02-10 | 複合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62185845A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995009251A1 (en) * | 1993-09-30 | 1995-04-06 | Automotive Products Plc | Metal matrix composites |
| US6878331B2 (en) * | 2002-12-03 | 2005-04-12 | Ucar Carbon Company Inc. | Manufacture of carbon composites by hot pressing |
| EP1569779A1 (en) * | 2002-12-03 | 2005-09-07 | Ucar Carbon Company, Inc. | Manufacture of carbon/carbon composites by hot pressing |
| WO2017161534A1 (en) * | 2016-03-24 | 2017-09-28 | Ticona Llc | Composite structure |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5327205A (en) * | 1976-08-26 | 1978-03-14 | Minoru Kuroda | Pile driving method |
-
1986
- 1986-02-10 JP JP2836786A patent/JPS62185845A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5327205A (en) * | 1976-08-26 | 1978-03-14 | Minoru Kuroda | Pile driving method |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995009251A1 (en) * | 1993-09-30 | 1995-04-06 | Automotive Products Plc | Metal matrix composites |
| US6878331B2 (en) * | 2002-12-03 | 2005-04-12 | Ucar Carbon Company Inc. | Manufacture of carbon composites by hot pressing |
| EP1569779A1 (en) * | 2002-12-03 | 2005-09-07 | Ucar Carbon Company, Inc. | Manufacture of carbon/carbon composites by hot pressing |
| EP1569779A4 (en) * | 2002-12-03 | 2009-04-15 | Graftech Int Holdings Inc | MANUFACTURING OF CARBON / CARBON COMPOSITES BY HOT COMPRESSION |
| WO2017161534A1 (en) * | 2016-03-24 | 2017-09-28 | Ticona Llc | Composite structure |
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