JPS63149437A - 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） 自動ｊｉｉ、二輪車、鉄道１１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１を擦材料は、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）ｔ′ｉ擦係数が高いこと。

（４）摩擦係数が／２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か発生しないこと。

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トやライニン
クには石綿、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、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摩耗性、１！ｉ擦係数安
定性に優れるＰｔ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重両のブレーキに使
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ｊａ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図に例示
するように、直線的な炭素繊維２の束か直交組織をなし
ているものがある。

しかるに、Ｃ／Ｃコンポジットは、機械的強度か比較的
低いという欠点を有する。その原因は、後述する製造１
程■で示すように２０００〜３０００℃の温度で焼成す
る際、バインダーが分解しあるいは変質して炭素繊維の
結合力を弱めるからであると考えられる。

このように機械的強度が低いというＣ／Ｃコンポジット
の欠点は、次のような不都合を引き起こす。

Ｃ／Ｃコンポジットを例えばブレーキパッドの母材とし
て使用する場合、この母材をリベット止めにて裏金に接
着する際、母材にクラックが人易く、よって製造時にク
ラックの入った不良品の発生率が高くなる。

また、ブレーキの使用時においても、強い衝箪が加わっ
た場合等に、補記リベット化めの部分などからまれに母
材にクラックが入ることがあり、ブレーキの安全性、耐
久性に悪影響を及ぼす。

そこで、Ｃ／Ｃコンポジットの機械的強度を高めること
が要求されており、本発明者は、Ｃ／Ｃコンポジットを
構成する炭素繊維の束の引っ張り強度を高めることによ
り、Ｃ／Ｃコンポジット全体の構成的強度を高めること
を見い出し、本発明に至った。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、従来のＣ／Ｃコンポジットに比べ、よ
り機械的強度の高い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、炭素繊維を炭素で接合してなる１ｔｒ
、Ｐｆｉ材料であって、複数本の炭素繊維をより合せた
束をｈ１層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３図
に拡大して示すように、直線的な炭素繊維２の束か直交
組織をなしている。

これに対し、本発明の摩擦材料１は第１図または第２図
に示すように複数本、好ましくは数本ないし数百本の炭
素繊維２をより合せて束とし、こわを積層して直交組織
とする。このように炭素繊維２によりをかけたことによ
り、その束の引っ張り強度が高まり、よって摩擦材料１
全体の機械的強度が高まる。

炭素繊維２のより合せ方は特に限定されず、例えば同心
より、集合より、複合より等が可能である。第１図では
複数本の炭素繊維２を同一方向にねじったようにより合
わせた構成例を示し、第２図では複数本の炭素繊維２を
編み込んだようにより合わせた構成例を示している。

また、より数やより方向についても特に限定されない。

このような炭素繊維２としては、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ｙａ維等を挙げ
ることができる。また、用いる炭素繊、４１２の直径も
特に限定されない。

なお、本発明の摩擦材料としては第１図および第２図に
示す直交組織をｘ、ｙ、Ｚ方向としたとき、炭素ｍ維２
をより合せた束をＸ、Ｙ、Ｚ方向のうち１つ以上の方向
に人わたものか可能であるか、機械的強度をすへての方
向に対して高めるために、第１図および第２図に示すよ
うに、炭素繊維２をより合せた束をｘ、ｙ、ｚの全方向
に積層するのが好ましい。

次に、本発明の摩擦材料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。

■　複数本の炭素１ａ維２をより合せて束とし、この束
を積層して第１図または第２図に示すような直交組織を
構成する。

■　上記■の摩擦材料（成形体ンに樹脂を含浸させる。

なお、炭素繊維２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。

■　１０００’Ｃ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１ａ維２同士を接合する。

■　ＣＶＤ（化学？Ａ　７７　）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ω〜■の方法により摩擦材料を製造すれば、
機械的強度の高い摩擦材料１を簡単に製造することがで
きる。

以上、述べた本発明のＦＸ′ａ材料は、乾式、湿式いず
わ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
摩擦プレートに使用でき、その他、二輪車、鉄道車両、
前空機、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） 前記■に示す方法によりカーボンファイバー（径２０μ
ｌ１１）１０本に２０回／ＩＩ＋？のピッチでよりをか
けて束とし、この束を第１図に示すように積層した。次
いで前記■〜■の工程により本発明の摩擦材料の試験片
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。

上記試験片Ｎｏ、　　１およびＮｏ、　　２について、
そわぞれｘ、ｙ、ｚ方向の引張強度を測定し、その平均
値を求めた。

その結果を表１に示す。

表　　１ 表１の結果から明らかなように、本発明の摩擦材料は、
通常のＣ／Ｃコンポジットによる摩擦材料に比べ、引張
強度か大幅（約３倍）に向上し、引張強度に代表される
機械的強度が高いことかわかる。

（発明の効果〕 本発明の摩擦材料によれば、複数本の炭素繊維をより合
せた束を４１層したことにより、従来のＣ／Ｃコンポジ
ットに比べ、機械的強度か大幅に増大する。

その結果、ブレーキバットの′５Ｊ造時に摩擦材料にク
ラックが入り難くなり、製品の歩留りか向上するととも
に、ブレーキ使用時にも摩擦材料にクラックが入ること
がなく、ブレーキの安全性および耐久性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、それぞれ本発明の摩擦材料の構
造（直交組＆１　）を示す部分拡大図である。 第３図は、通常のＣ／Ｃコンポジットの構造（直交組＆
１　）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・・・・・・炭素繊維 ＦＩＧ、１ ＦＩＧ、２

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であって
   、複数本の炭素繊維をより合せた束を積層したことを特
   徴とする摩擦材料。