JPS6270214A - 炭素質摩擦材料 - 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】 Ｌ１上匹旦且ユ１ 本発明は、ガラス状ＦＡ素の名称で呼ばれる硬質炭素材
料を主体とするブレーキ、クラッチなどに使用される摩
擦材料に関する。

【股血且ｌ 摩擦材料、特にブレーキ祠にとって必要な性質（ま、Ｉ
？擦特性であることは勿論であるが、その他摩擦熱を充
分吸収できる熱容量を有し、且つ軽量であること、−１
分な強度があることが求められる。

さらに、摩擦熱で温度が高くなった状態でも、摩擦特性
が変化しないことが望まれる。

炭素材料にはコークス、黒鉛等の粉粒体にピッチ等のバ
インダを加え、混練、成型、焼成あるい覧よさらに黒鉛
化したいわゆる軟質の炭素材料と）Ｊノール樹脂、フラ
ン樹脂、フルフリルアルコール等の熱硬化樹脂を炭化し
たいわゆるガラス状炭素と呼ばれる硬質炭素材料とがあ
る。

曲名は炭素電極、鋳望、耐火レンガ、闘緘材料等に使用
され、普通に炭素材料と云えば、これを指すことが多い
。後者は特殊な炭素材料で・破面がガラス状をニア１す
ることがらこの名があるが、ｕｌ常に硬いので硬質炭素
材料とも云われ、加工が容易でない。そのため従来はル
ツボ、ボート等限られた用途にしか用いられていない。

軟質炭素材料は摩擦特性、熱容量、比重の面で１４優れ
た摩擦材料である。ＩＩｉ！隙特性として重質なことは
ｌ？擦係数の絶対伯よりも使用中に摩擦係数が変ら４Ｔ
いことである。この貞炭素材ｒ１は摩擦係数が変化しな
い９．シかし、炭素材料の最大の欠点は強度が弱いとい
うことＣある。その対策として、炭素材料をヒグメント
どじ実根に固定（特開昭４７−２９７６７）する方法し
提案されている。しかし炭素材料でのものの強度を向上
できればより好ましい。

炭素ｍ１ｌｌ／炭素複合材は炭素繊紺で補強された高強
度の炭素材料なので、ブレーキ材に適し、航空（須のよ
うな苛酷な状態で使用されるブレーキに実用化されてい
る。しかし、炭素繊帷／炭素複合材の欠点は極めて高価
なことである。

が　′　し　　と１ｊＩ＋ 既述の如く、軟質炭素材料は優れた摩擦特性を示づ゛が
、強度が弱いという欠点がある。強度が弱いことは、甲
に構造的に耐えられず破壊するというだ【プでなく、摩
耗ｍも多くなる。これは、摩擦材料にとっては致命的で
ある。炭素繊維／炭素複合祠は強度は強いので、摩耗は
少く、摩擦材ＩＩとしては有効であるが、極めて高価で
ある。そのため、航空１１、レーシング・カー等の限ら
れた分野にしか応用されていない。

本発明の（」的は、強度の高い炭素Ｉｌｉ擦材料を安価
に提供することにある。

肛亙立土方）１（るための−： Ｆ記問題点を解決づ−るために、ガラス状炭素に盾目し
、これを１ｆｌ＊月利に適づるＪ：うに改良した。

ガラス状炭素（工、本質的に（よ強度の強いしのであり
、＆ｌ！ｒσも大きい。従って、一般の炭素Ｈのように
摩耗することはない。

ガラス状炭素とは、再生セル〔１−ス、ジビニルベンゼ
ン重合物、フルフリルアルコール樹脂、フェノール樹脂
等の固相炭化するｈ機化合物を原ｒ１にして製造したも
のである３、これらの樹脂から例えば薄い根状のガラス
状炭素をつくるには硬化前の樹脂を板状に成形し、硬化
後徐々に温度を上げ長時間かけＣ焼成すればよく、これ
によって緻密なガラス状炭素が得られる。またセルロー
スからもガラス状炭素が１５１られることは「新・炭素
工業」＜Ｅｉ川用功、艮沖通共著、近代編集社発行、Ｓ
５５゜１０．２０）の１００〜１０９頁に詳述されてい
る。

ガラス状炭素は上記のように溶＠せず固相のまま炭化す
る原料を使用すればできるが、十分注意して徐々に焼成
しないと緻密なものにならない。

また１回の焼成で厚い成形体を得ることはむずかしい。

厚い場合は硬化、焼成した薄いものの上に樹脂を孕り、
硬化、焼成をくり返す等の方法が必要である。

このように十分注意彩れば上記の原料から閉擦材料に適
しｌこ曲げ強度５００Ｋｇ、／　ｃｍ　２以上、ショア
ー硬度７０以上、気孔率５％以下好ましくは１％以下の
ガラス状炭素成形体を得ることができる。

強１αの人さｔ【ガラス状炭素を得る望ましい方法は、
廿ルｌコース質集合体、例えば紙に、１）４記したよう
な樹脂を含浸し、これを重ね合せ、■縮したちのを硬化
、徐々に焼成する方法である（特開昭６０−４２２１３
）。この方法によればセルロース繊組の炭化したものが
ガラス状炭素の中に分散し、強度の大きな成形体が得ら
れる。

Ｆ記したガラス状炭素は、甲−でも摩擦係数が摺動法１
αににつて変らないなどの良好な１？際特性をもってい
るが、黒鉛微粉を添加づることにより、　　゛摩擦係数
の値が大きくなる。

摩擦挙動は非常に複雑なしのであり、なぜ黒鉛微粉を加
えると良いのかは、明解にはわからない。

結晶性の異る炭素の組合せによる相乗効果と乙えられる
。従って、結晶化の良い黒鉛ひある、天然黒鉛、人造黒
鉛、キラシフ黒鉛等の粉末を使うことができる。

ガラス状炭素は上記のように；９いものを作ることはむ
ずかしく、あえてつくろうとするとくり返し焼成等のた
め高価になる。

そこで適当な厚みの６のにとどめ、こｈを重ね合せて摩
擦材料に使用することかＷｊ策ひある。車ね合ｔ！て固
定するにはリベット又はポル１〜で止める方法、１）別
の金具を用いリベットで１１める方法（特開昭５２−９
４９７８）、また耐熱性が問題なければ接着斉［で固着
することもでさる。なお本発明の摩擦材料の使用に際し
て他の材料ど組Ａ、［て、例えば本発明の炭素板を重ね
る際その間に鉄板、黒鉛板を挟／υぐ一体に固定して用
いることもできる。

Ｒ旦Ｊと九里 本発明の１ｆ擦材利は後述りる実施例に示すように極め
て強度、硬度が大きく、従って摩耗量が少なく、また摩
擦材料どして適当な￥Ｐ擦係数をもち、かつ囮動速麿に
よって摩擦係数が変化しない極めて潰れたものである。

〔実施例１〕 フェノール樹脂液（昭和高分子（株、ＢＲＬ２７４　）
をＺ” １１０℃〃２時間熱処即し樹脂を半硬化状態にした（こ
れをＢステージと称づ）。このＢステージの樹脂を室温
まＣ冷７４　Ｌ、た後、奈良式粉砕機（余良機械娼））
で１５）砕した。この粉末を１５０℃の金型にＺ” 投入し３０に９／ｃｓ＋２１ｉ３０分間加熱加圧保持し
厚み９願の樹脂板を１［）だ。

この樹脂板を黒鉛板に挟み非酸化性ｙ；囲気下２℃／ｈ
ｒの昇温速度で１０００℃に熱処理し厚み６Ｉｌ１１１
の炭素平板を得た。特性は下記の通りであった。

その切断面１．１ガラス状をすしていた。

（実施例２） ］−タノールで３０ｗｔ％に希釈したフｆノール樹脂（
昭和高分子ｆｌＬ叶５７Ａ５　）に３００”＋＋ｍの工
業用小紙（東洋濾紙（）１）、Ｎ）６３、厚み；１０姻
）を浸漬した後瀘紙を引きトげ１５０℃熱叛−１５）分
間放胃して樹脂を半硬化さけた（以後これをプリプレグ
と呼ぶ）。このプリプレグを１０枚積層し１５０°Ｃの
熱板間、５８９　／　ｃｐｓ　２の加圧下で１０分間加
熱加圧保持して厚み８＃Ｉの積層板を１ｉＩた。

この積層板を黒鉛仮に１＊持し、非酸化性雰囲気下、１
．５℃／ｈｒのν？温速度で９００℃に熱処理しＰノみ
６Ｍの炭素平板を青だ。この！１ｉ累平扱の物ｔ’！賄
は下記の通りである。

その切断面はガラス状を呈していた。

（実施例３） 実施例２の炭素平板を黒鉛板に挟み、黒鉛化炉に入れ、
１０℃／ｈ「の昇温速度で３０００℃まで熱処理した。

黒鉛化後の物性値は下記の通りである。

その切断面はガラス状を呈していた。

（実施例４） 実施例２のノｌノール樹脂に人造黒鉛微粉末（最大粒径
１０μ以下）を粗品に対し１０％添加し良く撹拌混合し
た後、実施例２と同様にして成形、炭化処理を行ない厚
み６Ｍの炭素平板を１すた。この炭素平板の特性は下記
の通りであった。

その切断面はガラス状を？しでいた。

〔実施例５〕 の フートノール樹脂として昭和烏分子■７　ＢＬＳ７４１
を、の 紙としてダイセル化学＠夛リンター紙夕＾■［を用い樹
脂は溶媒で希釈せずに実施例２と判じ方法によりプリプ
レグを得た。このプリプレグを５０Ｋｇ／ｃｍ２の加圧
Ｆで実施例２と同様にＩＩＩＩ熱汁谷し厚み１．５ｍｍ
の積層板を得た。この積層板を黒１））根に挟持し非酸
化性２γ囲気下５℃／ｈｒ（Ｉ）昇温速度で１０００℃
に熱処理し厚み１０Ｍの炭素１１板を得た。この炭素平
板の特性は下記の通りであった。

その切断面ｔまガラス状庖県ｉＦ　シ”Ｃいた。。

〔実１Ｍ四６） 実施例１〜５の試１から７’−（スフとパッドを加工し
、ギＩ７リバー■（でｌ′１性１！ｌ！擦試験を行った
。実施例５のリンプルは、間にｊ９さ４ｍの黒鉛仮（嵩
比重１８、曲げ強さ４００ＫＩ　／　ｃｍ　２）を１ま
さみ、ボルト留めした。１！ｉ！隙条（１及びｔｌ′Ｊ
！！！を十人に示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガラス状炭素を主体とし、曲げ強度５００ｋｇ／
   ｃｍ＾２以上、シヨアー硬度７０以上、気孔率５％以下
   の炭素質摩擦材料。
2. （２）セルロース繊維の炭化物を含む特許請求の範囲第
   １項記載の炭素質摩擦材料。
3. （３）黒鉛微粉を含む特許請求の範囲第１項記載の炭素
   質摩擦材料。