JPS62255631A - 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、自動車、二輪車、鉄道車両、航空機、産Ｘ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摩擦材料は、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）摩擦相手体（多くの場合金属）を必要以上に傷付
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ｒｔａ条件（温度、血圧、速度等）に
対して安定していること。

（５）摩擦係数が環境変化（水、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、摩
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、自動車のブレーキバッドやライニン
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有機系摩擦材
や１石綿を金属繊維で置換したセミメタリック岸掠材が
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
キ用摩擦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斤耗性、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
シング用オートバ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ｍ、ｍ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２図に例示
するように、炭素繊維の東が直交組織をなしているもの
がある。

このＣ／ＣコンポジットをＰ１擦材料として使用した場
合、高温下での耐摩耗性および摩擦係数安定性には優れ
るものの、通常使用時の低温下では摩擦係数μがそれほ
ど高くない。

従って、Ｃ／Ｃコンポジットを摩擦材として使用するに
当っては、通常使用時における摩擦係数μの向上という
３題が残されており、この点につき本発明者は、′ｊｇ
Ａ意研究の結果Ｃ／Ｃコンポジットの炭素ｉａ雑の一部
をセラミックス系繊維に置換することにより上記課題を
解決することができることを見い出し、本発明に至った
。

（発明の目的） 従フて、本発明の目的は、Ｃ／Ｃコポジットを用いたｆ
′ｉ擦材料において、特に低温下における摩擦係数μを
高めることができる摩擦材料を提供することにある。

〔発明の詳細な説明〕

このような１］的は、以下の本発明によって達成される
。

即ち１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、前記炭素繊維の一部をセラミックス系繊維
で置換した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〕

以下、本発明の摩擦材料を添付図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′ｍ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２図に拡大して示すように、炭素１ａ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、通常の使用時
において、摩擦係数μ＝０．２〜０．３とそれほど高く
なく、前述した従来のｔ９Ｂ材料の摩擦係数（μ＝０．
３〜０．４）と比較して、低μレベルである。

従って、本発明の摩擦材料１は、Ｃ／Ｃコンポジットの
摩擦係数μを高くするために、第１図に示すように炭素
繊維２の東の中で一部のｋｉＡ維をセラミックス系繊維
３に置換する。

このセラミックス系繊維３は硬く、摩５相手体に対し研
摩（アブレッシブ）作用があるため、摩擦材料１は低温
域での摩擦係数μがＣ／Ｃコンポジット・１゛に比べて
格段に向上する。

セラミックス系繊維３としては、例えば以下のものが挙
げられる。

■ガラス）ａ維 セラミックス繊維、溶融石英 ■多結品質繊維 アルミナ、ジルコニア、窒化ホウ素 ■複合繊維 ホウＡ／タングステン、 ホウ素／溶融石英、 炭化ホウ素／ホウ素／タングステン、 炭化ケイ素／タングステン ■単結晶繊維 石綿、クリソタイル、青石綿、 チタン酸カリ、ホイスカー、アルミナ、炭化ケイ素、窒
化ケイ素、グラファイト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系炭素繊維、ピッチ系炭素Ｍ
Ａ維等、を挙げることができる。

なお、Ｃ／Ｃコンポジット中のセラミックス系繊維の存
在率は１〜１０ｖｏ１％とするのが好ましい。Ｉ　ＶＯ
Ｉ％未満ではμレベル不足となり、１０ｖｏ１％を超え
ると摩耗悪化となるからである。

次に、本発明の摩擦材料の製造方法の一例を簡単に説明
する。製造は以下の手順により行う。

■炭素繊維およびセラミックス系繊維よりなる束に樹脂
を含浸させる。

■成形体を作成する。

■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
を黒鉛化する。このとき、セラミックス系繊維の融点（
軟化点）または燃焼温度は焼成温度より高いため、焼成
後もセラミックス系繊維は燃焼せずに残存する。

■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。

以上、述べ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、自動車用部品では、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ョンの摩擦
プレートにイ吏用で、き、その他、二輪車、鉄道車両、
舷空機、産業機械のブレーキやクラッチ等、広範囲にわ
たり用途がある。

〔実施例〕

（本発明例） Ｃ／ＣコンポジットのカーボンファイバーをＡ　ｌ　２
０３　（１）　セラミックス糸線１１ｎ　（１１５〜１
０μｍ）で１Ｏｖｏ１％置換した摩擦材料の試験片Ｎｏ
、　　１を作成した。

（比較例） 通常のＣ／Ｃコンポジットで構成する摩擦材料の試験片
Ｎｏ、　　２を作成した。

これら本発明例および比較例の各試験片Ｎ００１および
２について、スケールダイナモ（実寸を縮尺したスケー
ルテスター型泗定法）により乾式の１００℃における摩
擦係数μを測定した。その結果を表１に示す。

なお、Ｆ′ＪＦＪ係数の測定値は、３回測定したうちの
平均値を示す。また、ｉｉ［ｌＩ定に用いた摩擦相手体
は試験片Ｎ０１１がＣ／Ｃコンポジット製、試験Ｎｏ、
　２が鋳鉄（ＦＣ−２０）製円板（直径１０ｃｏ＋）で
あった。

表　　　　１ 上記表１の結果から明らかなように１本発明のＰＪ擦材
料は、硬いセラミックス系繊維が、摩擦相手体に対し研
摩作用をするため、通常使用時の低温（１００℃程度）
において摩擦係数μが大幅に増大することがわかる。

（発明の効果〕 本発明のｔ’ｔｌ’Ｊ材料によれば、Ｃ／Ｃコンポジッ
ト本来の特性である高温下での耐摩耗性および摩擦係数
安定性に優れることに加え、セラミックス系繊維の存在
により、摩擦相手体に対し研摩作用を生じ、通常使用時
における摩擦係数μが増大する。

従って、例えば自動車のブレーキパッドに使用した場合
には、制動力が高くなり結果として耐久性が向上し、ブ
ースター関係部品等のサイズダウンによるブレーキシス
テムの軽量化に寄与する。

またオートマチックトランスミッションの摩Ｆ５プレー
トに使用した場合には、エネルギー伝達ロスが少なくな
り、燃費が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の１！ｊｆｆｉ材料の構造（直交組織
）を示す部分拡大図である。 第２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　　　　　　　□ ｌ・・・・本発明の摩擦材料、 ｌｏ・・・・Ｃ／Ｃコンポジット、 ２・・・・炭素ｉａ維、 ３・・・・セラミックス系繊維

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　炭素繊維を炭素で接合してなる摩擦材料において、前
   記炭素繊維の一部をセラミックス系繊維で置換したこと
   を特徴とする摩擦材料。