JPS63149439A - 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〕

ｒ１動車、二輪車、鉄道車両、ルを空機、産業Ｒ械等の
ブレーキやクラッチに使用される摩１察材料は、乾式、
湿式（油中）共に以下の性質が要求される。

（１）耐熱性、耐摩耗性に優ねていること。

（２）摩擦相手体（Ｓ＜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）ｎ擦係数が高いこと。

（４）摩擦係数か摩擦条件（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＃？！摩耗調整剤を配合した有機系摩
擦材や、石綿を金属繊維で置換したセミメタリック摩擦
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ｒｔＷＸ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、炭素繊維を炭素で接合した
炭素ＭＡ維強化複合材料で、その構造は、第１図に例示
するように、炭素繊維の束が直交組織をなしているもの
かある。

そして、このようなＣ／Ｃコンポジットは、次のような
方法により製造されている。

１）炭素繊維２の束を積層して、直交組織を構成する。

２）上記１）の摩擦材料（成形体）に樹脂を含浸させる
。なお、炭素Ｍａｍ２をより合せた束に樹脂を含浸させ
、これを直交組織を構成するよう積層して成形体として
もよ い。

３）１０００℃程度に加熱し、含浸させた樹脂を炭素化
する。

４）上記樹脂を再び含浸させる。

５）２０００〜３０００℃程度で焼成し、含浸させた樹
脂を黒鉛化して炭素繊維２同士を接合する。

６）ＣＶＤ　（化学蒸着）法による炭素の沈着化をする
。

７）切削加工により所望の形状の摩擦材とする。

しかるに、このような製造方法では、上記３）および５
）の工程において高温で加熱処理かなされるために、バ
インダーである樹脂が分解または変質し、その結果Ｃ／
Ｃコンポジットによる摩擦材料は低温低負荷での耐摩耗
性が著しく劣るという欠点がある。

このように、Ｃ／Ｃコンポジットは、高温高負荷での耐
摩耗性は優れるものの、低温低負荷での耐摩耗性が劣る
ために、高温域でブレーキを多用するラリー車、レーシ
ングカー、レーシング用オートバイ等のブレーキ用摩擦
材には適しているか、低温域てのブレーキ使用が大半を
占める一般の自動車やオートバイのブレーキ用摩擦材に
は適していない。

（発明の目的〕 本発明の目的は、高温域での使用時における耐摩耗性に
優れるというＣ／Ｃコンポジット本来の特性に加え、低
温域での使用においても耐摩耗性に優れる摩擦材料を提
供することにある。

〔発明の構成の簡単な説明〕

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ｙａ！ｉｆを炭素で接合してなる
摩擦材料において、前記炭素Ｍｌ維の接合は、液状樹脂
を炭素繊維間に含浸させ、これを１００〜４００℃の温
度で熱処理して前記液状樹脂を硬化せしめることにより
なされることを特徴とする摩擦材料である。

〔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。

本発明の摩擦材料ｌ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、例えば第１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。

この摩擦材料１は、例えば次のような方法により製造さ
れる。

■　第１図に示すように、炭素繊維２の束を積層して直
交組織を構成する。

■　上記■の摩擦材料（成形体）の炭素ｍ維２間に液状
樹脂を含浸させる。なお、炭素繊維２の東に液状樹脂を
含浸させ、これを直交組織を構成するよう積層して成形
体としたものでもよい。

含浸させる樹脂としては、バインダーとして使用可能で
、かつ１００〜４００℃の温度である程度硬化が可能な
ものであわば、いかなるものでもよく、例えばレゾール
タイプのフェノールレシン、ノボラックタイプのフェノ
ールレジン等を挙げることかできる。その中でも、レゾ
ールタイプのフェノールレジンはそれ自体７夜状である
ため、炭素繊維間に含浸させやすいという理由から、こ
れを用いるのが好ましい。

■　１００〜４００℃の温度で熱処理して、炭素３６ｍ
２間に含浸した樹脂を硬化し、炭素繊維２同士を接合す
る。

熱処理温度を１００〜４００℃とする理由は、１００℃
未満の温度では含浸した樹脂が硬化せず、また４００℃
を超えるとガス化分解が始まるからである。

また、熱処理時間も、温度との関係で適当に設定すれば
よく、例えば６０〜２４０分程度とすればよい。

本発明ては、用いる液状樹脂の種類、量等の諸条件を考
慮して熱処理温度、時間を選定すればよい。

■　切ｎｌＪ加工により所望の形状の摩擦材とする。

本発明のｒｉａ材料１は、上記■の工程て示すように炭
素繊維２の接合のための熱処理を１００〜４００℃とい
う比較的低温で行うため、バインダーとして炭素１ａ維
２間に含浸された液状樹脂か分解または変質することが
なく、よって低温域（約２００℃以下）での使用時にお
ける耐摩耗性が格段に向上する。

また、本発明のｆｊ擦材料の製造は、前述した通常のＣ
／Ｃコンポジットの製造に比へ、含浸樹脂の黒鉛化およ
び炭素の沈着化の工程がなく、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
も使用することかでき、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
プレートに使用でき、その他、二輪車、鉄道車両、航空
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１） カーホンファイバー（径２０μｌｌＩ＋）を用いて、第
１図に示すような炭素ｊａ維の束の直交組織を構成し、
これにレゾールタイプのフェノールレジンを１０重量％
含浸させた後、加熱炉にて２００℃、１２０分間熱処理
してフェノールレジンを硬化させた。その後所望の形状
に切削加工して本発明の摩擦材料の試験片Ｎ０１１を作
成した。

（比較例１） 帥記工）〜７）の方法により通常の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。

（比較例２） 参考として従来の摩擦材料であるアスベスト系摩擦材に
よる試験片Ｎｏ、　　３を作成した。

こむら本発明例および比較例の各試験片Ｎ（］、　　１
〜３について耐摩耗性試験を行い、１００．２００．３
００．４００℃の谷温度における斤耗率を測定した。そ
の結果を第２図のグラフに示す。

なお、測定に用いた摩擦相手体は試験Ｎ０９１かＣ／Ｃ
コンポジット製、試験片Ｎｏ、　　２およびＮ０１３が
鋳鉄（ＦＣ−２０）製置板（直径ｌＯｃｍ）であった。

第２図のグラフから明らかなように、本発明の摩擦材料
（試験片Ｎｏ、１）は、通常のＣ／Ｃコンポジットによ
る摩擦材料（試験片Ｎｏ、２）に比べ低温域（１００〜
４００℃）での耐摩耗性に優れ、アスベスト系摩擦材（
試験片Ｎｏ、３）に匹敵する性能を４丁することがわか
る。

〔発明の効果〕

本発明の摩擦材料によれば、炭素繊維間に含浸させた液
状樹脂を１００〜４００℃の温度で熱処理して硬化せし
めることにより炭素！ａ雅の接合を行うので、バインタ
ーとしてのＰ−ＩＪＩＦｉが分解または変質することか
なく、よって高温域での使用時における耐摩耗性に優れ
るというＣ／Ｃコンポジット本来の特性に加え、比較的
低温域での使用時における耐摩耗性か格段に向トする。

その結果、本発明の摩擦材料は高温域でブレーキを多用
するラリー車、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用摩擦材への適用はもちろん
のこと、低温域でのブレーキ使用が大半を占める一般の
車両（乗用車、トラック、ハス、オートバイ等）のブレ
ーキ用摩擦材としても使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の摩擦材料の構造（直交組織）を示す
部分拡大図である。 第２図は、実施例における、摩擦材料の温度と摩耗率と
の関係を示すグラフである。 符号の説明 ｌ・・・・・・本発明の摩擦材料、 ２・・・・・・炭素繊維 特許出願人　トヨタ自動車株式会社 Ｆ　Ｉ　Ｇ、　１

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
   、前記炭素繊維の接合は、液状樹脂を炭素繊維間に含浸
   させ、これを１００〜４００℃の温度で熱処理して前記
   液状樹脂を硬化せしめることによりなされることを特徴
   とする摩擦材料。