JPS62255630A - 摩擦材料 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、自動東、二輪車、鉄道東両、航空機、産業機
械等のブレーキやクラッチに用いられる摩擦材料に関す
る。

〔従来技術〕

自動車、二輪車、鉄道車両、航空機、産業機械等のブレ
ーキやクラッチに使用されるＰｔｔ＝材料は、乾式、湿
式（油中）共に以下の性質が要求される。

（１）耐熱性、耐摩耗性に優れていること。

（２）厚捺相手体（多くの場合金属）を傷付けたり、摩
耗させないこと。

（３）摩擦係数が高いこと。

（４）摩擦係数が岸控条件（温度、面圧、速度等）に対
して安定していること。

（５）摩擦係数がＩｉ２境変比変化、泥水、油等）に対
して安定していること。

（６）摩擦するときに異音や振動が発生しないこと。

これら多くの要求を満足させるためには単一素材では困
難であり、各種の素材の長所と欠点を補うために、複数
の素材を組み合せて使用する必要がある。それゆえ、１
ｇ擦材料としては、複数の素材から成る複合材料が用い
られている。例えば、自動車のブレーキパッドやライニ
ングには石綿、レジン（結合剤）を主成分に有機、無機
、金属質等の各種摩擦摩耗調整剤を配合したイｆ機系摩
擦材や、石綿を金属繊維で置換したセミメタリックｊγ
掠材が用いられている。

また、近年では、上記摩擦材料の他に、航空機のブレー
キ川１９ａ材として使用されていたところのＣ／Ｃコン
ポジットと呼ばれる高温下での耐摩耗性、摩擦係数安定
性に優れる摩擦材料が、ラリー車、レーシングカー、レ
ーシング川オートハイ等の特殊車両のブレーキに使用さ
れるようになってきた。

このＣ／Ｃコンポジットは、炭素繊維を炭素で接合した
炭素繊維強化複合材料で、その構造は、第３図に例ポす
るように、炭素ｍ維の束が直交組織をなしているものが
ある。

第３図に示すように、Ｃ／Ｃコンポジット１゜は炭素繊
維２の配列が緻密で、気孔率が小さいため、Ｃ／Ｃコン
ポジットによる摩擦材の摩徨面に水か付着した場合に、
その水がＣ／Ｃコンポジットの内部に吸収されにくく、
摩擦相手体との間に水の膜か介在して、摩擦係数μの苔
しい低下を生じる。

このような点に鑑み、本発明者は、鋭意研究の結果Ｃ／
Ｃコンポジットの気孔率を高めて吸水性を向上し、摩擦
相手体の間で水の膜が介在することを回避し、摩擦係数
μの急激な低下を防止することを見い出し、本発明に至
った。

〔発明の［Ｉ的〕

本発明のｌ］的は、気孔率を高め、吸水性を向上し、水
の付着等環境の変化に対して摩擦係数μの変化が少ない
摩擦材料を提供することにある。

〔発明の構成の簡ｍな説明〕

このような目的は、以下の本発明によって達成される。

即ち、本発明は、炭素繊維を炭素で接合してなる摩擦材
料において、前記炭素繊維の部分的欠陥による多数の気
孔を有することを特徴とする摩擦材料を提供するもので
ある。

（発明の構成の詳細な説明） 以Ｆ、本発明の摩擦材料を添付し１面に示す好適実施例
について詳細に説明する。

通常のＣ／Ｃコンポジットは、炭素繊維を炭素で接合し
た炭素繊維強化複合材料で、その構造は、その−例とし
て第３図に拡大して示すように、炭素繊維２の束が直交
組織をなしている。

しかし、このＣ／Ｃコンポジット１゛は、炭素繊維２の
配列が緻密で気孔率が４〜５％程度と小さいため、吸水
性が劣る。よって、本発明の摩擦材料１は、吸水性を高
めるために、第２図に示すように、炭Ａ繊維が存在しな
い炭素繊維欠陥部分４（気孔）を散在させ、気孔率を増
加する。このような多数の炭素繊維欠陥部分４を形成す
ることにより、摩擦材料ｌに水分が付着したとき、その
水分は毛細管現象により炭素ｙａ維欠陥部分４に入り込
み、吸水作用を生じる。

ここで、摩擦材料ｌの気孔率は１０〜３０％程度とする
のが好ましい。その理由は、気孔率が１０％未満である
と、吸水性を十分に確保することが困難となり、また３
０％を超えると強度低下となるからである。

なお、母体としての炭素繊維２は、レーヨン、ＰＡＮ　
（ポリアクリロニトリル）、ピッチを原料として生産さ
れるＰＡＮ、ｆ−炭素繊維、ピッチ系炭素繊維等を挙げ
ることができる。

次に、摩擦材料１の製造方法の好適例について説明する
。製造は以下の手順により行う。

■　第１図に示すように、炭素繊１１ｉＩ　２に適当ｂ
＋。

の低耐熱性繊維３を配合して束となし、これに積層して
直交組織を構成する。

低耐熱性縁！Ｉ３としては、後述する焼成温度以下で燃
焼するものがよく、例えばリンター。

レーヨン、バルブ等を挙げることができる。低耐熱性繊
維３の径は、特に限定されないが、炭素繊維の径と同程
度もしくは１７４〜５倍程度が好ましい。

低耐熱性繊維３の配合量は摩擦材料完成の際、必要とす
る気孔率に応じて適宜決定すればよく、通常１０〜４０
ｖｏ１％程度とするのがよい。

■　上記■の摩擦材料１に樹脂を含浸させる。

■　１０００℃程度に加熱し、含浸させた樹脂を炭素化
する。

■　上記樹脂を再び含浸させる。

■　２０００〜３０００℃程度で焼成し、含浸させた樹
脂を黒鉛化して炭素繊４ｋ　２を接合する。このとき、
低耐熱性繊維３は燃焼してその部分が空洞となり、炭素
繊維欠陥部分４が形成される（低耐熱性繊維３の燃焼温
度が低い場合には、上記■の工程にて既に燃焼している
場合もある）。

■　ＣＶＤ　（化学蒸着）法による炭素の沈着化をする
。

■　切削加工により所望の形状の摩擦材とする。

このような■〜■の方法によりｆｌｙ材料を製造すれば
、第２図に示すような気孔率の高いＰ７！ｌ標材料１を
部用に製造することができる。

特に、■（または■）の含浸樹脂黒鉛化（炭化）工程で
同時に低耐熱性繊維３が燃焼して空洞を形成するので、
通常のＣ／Ｃコンポジットの製造に比べ、新たな製造工
程の付加がなく、生産性の点からも有利である。

以上、述へた本発明の摩擦材料は、乾式、湿式いずれに
も使用することができ、例えば、自動市川部品では、乾
式として自動車のブレーキパッドやライニング、湿式（
油中）としてオートマチックトランスミッシ三１ンの摩
擦プレートに使用でき、その他、二輪車、鉄道１ｊ両、
航空機、産業機械のブレーキやクラッチ等、広範間にわ
たり用途がある。

〔実施例〕

（本発明例１） カーボンファイバー（径８μｍ）および低耐熱性繊維と
してリンター（径２０〜３０μｍ）より成る摩擦材料で
あって、リンターの配合率を３０ｖｏ１％とじた試験片
Ｎｏ、　　１を１１１記の方法にて作成した。

（比較例１） 通常のＣ／Ｃコンポジットで構成する摩擦材料の試験片
Ｎ００２を作成した。

（比較例２） 参考として従来のｎＹＸ材料であるアスベスト系摩擦材
による試験片Ｎ００３を作成した。

これら本発明例および比較例の各試験片Ｎｏ、　　１〜
３について、スケールダイナモ（実寸を縮尺したスケー
ルテスター型ｉｉ！Ｉｆ定法：により乾燥状態で６０℃
における摩擦係数μｌを測定し、次いで庁掠面に５　ｍ
ｌの水を滴下して湿潤させ、このときの摩擦係数μ２を
測定し、摩擦係数の差△μ＝μｍ−μ２を算出した。こ
の△μの大小によって、摩擦係数の安定性を評価した。

その結果を表１に示す。

また、？！Ｉ＋１定に用いた摩擦相手体は試験片Ｎ０９
１がＣ／Ｃコンポジット製、試験片Ｎｏ、　　２および
Ｎｏ、　３が鋳鉄（ＦＣ−２０）製円板（直径１０ｃｍ
）であった。

〔発明の効果〕

本発明のＪ’Ｌ擦材料によれば、ｒｒ擦材料が多数の気
孔を有することにより吸水性が向上し、Ｐ７ｐ５面に水
の膜が介在しなくなるので、摩擦係数の安定性が１り；
くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の摩擦材料の製造方法における低耐熱
性ｙａＭＬ燃焼前の摩擦材料の構造（直交組織）を小ず
部分拡大図である。 第２図は、本発明の摩擦材料の構造（直交組ｍ）を示１
一部分拡大図である。 第３図は、Ｃ／Ｃコンポジットの構造（直交組織）を示
す部分拡大図である。 符号の説明 １・・・・本発明の摩擦材料、 １″・・・・Ｃ／Ｃコンポジット、 ２・・・・炭素！ａ維、 ３・・・・低耐熱性繊維、 ４・・・・炭素繊維欠陥部分 、＋４畠Ｉ−５： ・ｒｉミっＪ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）炭素繊維を炭素で接合してなる摩擦材料において
   、前記炭素繊維の部分的欠陥による多数の気孔を有する
   ことを特徴とする摩擦材料。