JPH0159459B2 - - Google Patents

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JPH0159459B2
JPH0159459B2 JP57114766A JP11476682A JPH0159459B2 JP H0159459 B2 JPH0159459 B2 JP H0159459B2 JP 57114766 A JP57114766 A JP 57114766A JP 11476682 A JP11476682 A JP 11476682A JP H0159459 B2 JPH0159459 B2 JP H0159459B2
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carbon
brake
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はブレーキデイスクに、より詳細には、
炭素マトリツクス中に埋設された炭素繊維又は黒
鉛繊維の基体から成る炭素−炭素複合材料製の航
空機用ブレーキデイスクとその製造方法に関す
る。
炭素−炭素複合材料は周知のように、炭素繊維
又は黒鉛繊維の基体を調製し、その基体を炭素化
高密度化処理にかけることによつて一般に得られ
る。
２次元又は３次元の製織、縫製その他により
種々の材料から組織された長繊維から、又は部分
的或いは全面的にランダムな配向を有する比較的
短い繊維から基体を精造することも知られてい
る。
本発明は、短繊維即ち長さが例えば0.01〜６cm
の範囲に含まれる繊維から製造された複合材料の
みに向けられている。
ブレーキデイスクの形状を備えた部材を製造す
るために、短繊維を、ブレーキデイスクの内部又
はその摩擦面に対してランダムな配向としたり、
ブレーキデイスクの軸線に対し軸対称の配向とし
たりすることは既知である。
本発明は、繊維を軸対称に配したブレーキデイ
スクには向けられていない。
周知のようにブレーキデイスクについて次の３
つの特性が重要である。
(イ) ブレーキトルクに対する耐力が大きいこと。
(ロ) 摩擦抵抗が高いこと。
(ハ) 厚み方向の膨張係数が小さいこと。
既知の縫製されず軸対称でもないブレーキデイ
スクは、繊維が優先的に摩擦面とほぼ平行な面内
にあつてこれらの面内にランダムに配向されてい
るという意味で、第１の特性を本質的に具備して
いる。この場合に使用される繊維の長さは一般に
ブレーキデイスクの厚みよりも大きい。
従つて、本発明の目的は、上述した３つの特性
を全て具備した炭素−炭素複合材料製のブレーキ
デイスクを提供することにある。
この目的は、本発明によれば、炭素マトリツク
ス中に埋設された炭素又は黒鉛の短繊維の基体か
ら成る炭素−炭素複合材料製ブレーキデイスクで
あつて、該基体が２種の著しく異なる長さ範囲の
繊維の混合物により形成され、比較的長い方の繊
維はブレーキデイスクの摩擦面とほぼ平行な複数
の面内にランダムに配向されて分布され、比較的
短い方の繊維はブレーキデイスク内部にランダム
に配向されて分布されていることを特徴とするブ
レーキデイスクにより達成される。
本発明によるブレーキデイスクは、従来のもの
と比較して、比較的短い繊維の存在及び配向によ
り、次の利点を備えている。
(イ) 摩擦抵抗の改善。
(ロ) 厚さ方向の膨張係数の減少。
比較的長い繊維は、ブレーキトルクに対し充分
大きい抵抗を保証する。
比較的長い繊維の長さは好ましくは４〜６cm、
比較的短い繊維の長さは0.015〜0.3cmである。
使用される炭素繊維又は黒鉛繊維はピツチ又は
ポリアクリルニトルのような種々の先駆物質から
得られたものでよい。ピツチから得られた黒鉛繊
維は、摩擦に適合し廉価で熱の良導体である黒鉛
の性質のため非常に有用である。
本発明によるブレーキデイスクは、外径150〜
500mm、厚さ10〜25mmであり、本発明の一部をな
す製造方法に従つて製造される。
本発明によるブレーキデイスクの製造方法は、
次の工程から成つている。
(イ) ２種の著しく異なる長さ範囲の炭素又は黒鉛
の短繊維の均密な混合を、得られるべきブレー
キデイスクの形状及び寸法をほぼ備えた、液を
収容した成形型中に収納する。
(ロ) 成形型を超音波振動にかける。
(ハ) 上記液を除去する。
(ニ) 基体の炭素を高密度化し、1800℃以下の温度
で最終的な熱処理をする。
繊維は一例としてピツチ先駆物質から得ても、
またポリアクリルニトリル先駆物質から得てもよ
い。
均密な混合物は次のようにして得られる。
(イ) ２種の異なる長さ範囲の繊維を所望量収容し
た液（例えば水又は湿潤剤）をかき混ぜる。
(ロ) 流動床を用いる。この場合には、大容積の容
器の内部において空気をかき混ぜることにより
繊維を運動させる。
一例としての、上記いずれかの方法により得ら
れた均密な混合物を、成形型中に収容する。成形
型は平らにおかれ、繊維（混合方法に従つて、乾
燥しているか、予め湿潤されている）を収容した
後に成形型の頂部まで上昇するに足る量の液を収
容している。
次に成形型は、超音波振動に付され、それによ
り比較的長い方の繊維と比較的短い方の繊維と
は、各々の長さ範囲について上述した所望の配向
になる。
液相いおいての超音波振動操作は、繊維基体の
所望の最終密度に従つて、繊維に対する機械的圧
力の適用と並行して行なうことができ、この圧力
は、一例として液を通過させるために小さな通孔
を穿設した薄板を介して成形型の底面に直角に印
加することができる。
超音波振動操作と、必要に応じそれに附随する
圧縮操作とに続いて、（液が水である場合には例
えば加熱により）基体から液を除去し、炭素の高
密度化に着手する。
このためには次の操作が行なわれる。
(イ) 蒸気相においての炭素の化学的沈着。この沈
着のあいだ、炭化水素（例えばメタン）を含む
気体を、予め約1000℃の温度とした基体の内部
に循環させる。炭化水素は繊維と接触して分解
するため、繊維のまわりに高熱炭素の被覆が形
成される。
(ロ) 又は、液体炭化水素（瀝青）或いは樹脂によ
る基体の含浸と、中性雰囲気においての炭素
化。これら２つの操作は必要ならば何回も反復
される。この場合に得られる炭素マトリツクス
はコークスである。
(ハ) 上記(イ)、(ロ)の２つの方法の組合せ。
優先的に使用される方法は、蒸気相においての
炭素の化学的沈着であり、この方法によれば、高
密度化の終了近くにおいて、液含浸と炭素化と蒸
気相においての炭素の第２回目の化学的沈着とが
この順序で行なわれる。
ブレーキデイスクの最終的な熱処理は、マトリ
ツクスの最高可能な硬度を保つために、好ましく
は、1600℃（又は最高1800℃）に制限される。
本発明の別の実施態様は、上記の方法の変形で
ある。
いろいろの操作はほぼ同一であり、繊維を所定
位置に配するために液相で超音波振動処理する点
のみについて相違する。この処理の代りに吸気が
用いられ、吸気面は成形型の平らな壁即ち将来ブ
レーキデイスクの摩擦面の１つとなる面である。
もちろんこの場合には成形型の壁は繊維を保留す
るに足る封止性と、吸気を通過させるに足る透過
性とを備えているものとする。
【図面の簡単な説明】
第１図は比較的短い方の繊維２と比較的長い方
の繊維３とを備えたブレーキデイスク１の正面
図、第２図はブレーキデイスクの断面図である。 符号の説明、１……ブレーキライニング、２…
…比較的短い方の繊維、３……比較的長い方の繊
維。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 炭素マトリツクス中に埋設された長さ範囲が
    非常に異なる二種類の短い炭素繊維の混合物でで
    きた基体からなる炭素−炭素複合材料製のブレー
    キデイスクであつて、この基体中、比較的に長い
    方の繊維はブレーキデイスクの摩擦面に対してほ
    ぼ平行な複数の平面内でランダムに配向され且つ
    分配されており、比較的に短い方の繊維はブレー
    キデイスク内部にランダムに配向され且つ分配さ
    れていることを特徴とするブレーキデイスク。 ２ 前記炭素繊維が黒鉛でできていることを特徴
    とする特許請求の範囲第１項に記載のブレーキデ
    イスク。 ３ 長い方の繊維の長さが４〜６cmの範囲内にあ
    り、短い方の繊維の長さが0.015〜0.3cmの範囲内
    にあることを特徴とする特許請求の範囲第１項又
    は第２項に記載のブレーキデイスク。 ４ 前記炭素繊維をピツチ又はタール先駆物質か
    ら作ることを特徴とする、特許請求の範囲第１
    項、第２項、及び第３項のうちのいずれか一項に
    記載のブレーキデイスク。 ５ 前記炭素繊維をポリアクリルニトリル先駆物
    質から作ることを特徴とする特許請求の範囲第１
    項、第２項、及び第３項のうちのいずれか一項に
    記載のブレーキデイスク。 ６ 長さ範囲が非常に異なる二種類の短い炭素繊
    維の混合物を炭素マトリツクス中に埋設して形成
    した基体から成るブレーキデイスクであつて、こ
    の基体中に、比較的に長い方の繊維がブレーキデ
    イスクの摩擦面に対してほぼ平行な複数の平面内
    でランダムに配向され且つ分配され、比較的に短
    い方の繊維がブレーキデイスク内部にランダムに
    配向され且つ分配されているブレーキデイスクを
    製造するための方法において、 長さ範囲が非常に異なる二種類の短い炭素繊維
    の均質混合物を、製造すべきブレーキデイスクと
    ほぼ同じ形状及び寸法を有し且つ液体を収容した
    成形型中に入れ、この成形型に超音波振動を加
    え、上記液体を除去し、次いで、製造した基体に
    炭素の高密度化処理及び最終熱処理を1800℃以下
    の温度で行なうことを特徴とする、ブレーキデイ
    スクの製造方法。 ７ 超音波振動を加えるのと同時に、前記繊維に
    機械的圧縮力をブレーキデイスクの摩擦面と直角
    に加えることを特徴とする特許請求の範囲第６項
    記載のブレーキデイスクの製造方法。 ８ 炭素を蒸気相から化学的に沈着させることに
    より基体の高密度化を行うことを特徴とする特許
    請求の範囲第６項又は第７項に記載のブレーキデ
    イスクの製造方法。 ９ 前記高密度化工程には、ピツチ又はタール又
    は樹脂の含浸−炭素化サイクルが少くとも１サイ
    クル含まれることを特徴とする特許請求の範囲第
    ８項記載のブレーキデイスクの製造方法。 １０ 長い方の繊維の長さが４〜６cmの範囲内に
    あり、短い方の繊維の長さが0.015〜0.3cmの範囲
    内にあることを特徴とする特許請求の範囲第６項
    に記載のブレーキデイスクの製造方法。 １１ 長さ範囲が非常に異なる二種類の短い炭素
    繊維の混合物を炭素マトリツクス中に埋設して形
    成した基体から成るブレーキデイスクであつて、
    この基体中、比較的に長い方の繊維がブレーキデ
    イスクの摩擦面に対してほぼ平行な複数の平面内
    でランダムに配向され且つ分配され、比較的に短
    い方の繊維がブレーキデイスクの内部にランダム
    に配向され且つ分配されているブレーキデイスク
    を製造するための方法において、 長さ範囲が非常に異なる二種類の短い炭素繊維
    の均質混合物を、空気に対して十分に透過性であ
    り且つ繊維に対して非透過性の平らな壁を備えた
    ブレーキデイスクの形状の成形型中に入れ、この
    成形型に上述の平らな壁を介して吸気を加え、製
    造した基体に炭素の高密度化処理及び最終熱処理
    を1800℃以下の温度で行なうことを特徴とする、
    ブレーキデイスクの製造方法。 １２ 炭素を蒸気相から化学的に沈着させること
    により基体の高密度化を行うことを特徴とする特
    許請求の範囲第１１項に記載のブレーキデイスク
    の製造方法。 １３ 前記高密度化工程には、ピツチ又はタール
    又は樹脂の含浸−炭素化サイクルが少くとも１サ
    イクル含まれることを特徴とする特許請求の範囲
    第１２項に記載のブレーキデイスクの製造方法。 １４ 長い方の繊維の長さが４〜６cmの範囲内に
    あり、短い方の繊維の長さが0.015〜0.3cmの範囲
    内にあることを特徴とする特許請求の範囲第１１
    項に記載のブレーキデイスクの製造方法。
JP57114766A 1981-07-01 1982-07-01 ブレ−キデイスク及びその製造方法 Granted JPS5830537A (ja)

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FR8112929 1981-07-01

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