JPH03294336A - 金属短繊維強化部材 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えはブレーキライニング等の摺動部材に採
用される短繊維強化部材（短繊維強化樹脂−ＦＲＰ、短
繊維強化金属−ＦＲＭ）に関し、特に補強用短繊維とし
て金属短繊維を採用した場合の、マトリクス部材との密
着性の改善に関する。

〔従来の技術〕

ＦＲＰ、ＦＲＭ用補強短繊維としては、従来、例えば炭
素系の短繊維、炭化珪素系の短繊維等が用いられており
、マトリックス用樹脂には熱硬化性樹脂（エポキシ、フ
ェノール樹脂等）又は熱硬化性樹脂（ＰＥＥＫ、ナイロ
ン等）が、またマトリックス用金属にはＡ１．Ｍｇ、Ｔ
ｉ、Ｃｕ等が用いられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが上記従来のＦＲＰ、ＦＲＭにおいては、例えば
炭素系の短繊維を用いた場合は、この短繊維の比重が小
さいことからマトリクス部材の上部に偏在し易（、均一
分散が困難という問題がある。

また炭化珪素系の短繊維を用いた場合は、この短繊維が
柔軟性に乏しいことからマトリクス部材中への分散時に
折れたり、さらに短く切れたりし易い問題があり、結局
従来の短繊維は補強繊維としての機能を十分に発揮でき
ないため、マトリクス部材の引張１曲げ強度を十分に向
上できない。

一方、上記炭素系、炭化珪素系短繊維に代えて金属短繊
維を用いた場合は、上述の偏在、切断等の問題を解決で
きるものと考えられる。しかしながらこの金属短繊維の
場合は、濡れ性が低く、マトリクス部材、特に樹脂との
密着性を十分に確保できないことが懸念される。密着性
が低いと例えはブレーキライニング等の摺動部材の場合
、摺動時に短繊維が抜けてしまい、補強繊維としての機
能を発揮できないという問題が生じる。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、
補強用金属短繊維の濡れ性を改善することにより、マト
リクス部材との密着性を向上できる金属短繊維補強部材
を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで本願第１項の発明は、外表面にＮｉめっき被覆層
が形成された金属極細線の短繊維をマトリクス部材中に
分散させて埋設したことを特徴とする金属短繊維強化部
材である。

また第２項の発明は上記第１項の発明において、金属短
繊維が引張強度３００　ｋｇ／　ａｍ”以上の低炭素二
相組織鋼からなる線径１２０μｍ以下、長さ１〜１５■
のものであることを特徴としており、また第３項の発明
は、第１項、又は第２項の発明において上記Ｎｉめっき
被覆層が塑性加工による加工歪を有していることを特徴
としている。

本発明における各構成要件の限定理由について説明する
。

■、第１〜第３項の発明において、金属極細線からなる
短繊維の表面にＮｉめっき被覆層を形成したのは以下の
■〜■の理由による。

■　マトリクス部材との密着性を改善するためである。

Ｎｉ　は元来樹脂等のマトリクス部材とのなじみが良い
ことから、補強用短繊維をＮｉめっき被覆層で覆うこと
によりこの短繊維をマトリクス部材に確実に密着させる
ことができる。

■　耐蝕性を向上させるためである。本発明にて採用さ
れる短繊維は主として鯛であり、そのままでは酸化し、
補強繊維として致命的な問題となるが、Ｎｉめっきを施
すことにより耐蝕性を向上させることができる。

■　金属極細線の活性度を抑制するとともに、自己潤滑
性を向上させるためである。ｍ線を１２０μ園以下に極
細化するとボリュームに対する表面積の比が極めて大き
くなることから、該極細線の表面の活性度が異常に高く
なり、その結果極細化する際のダイスとの摩擦により断
線する恐れがある。これに対してＮｉは極めて活性度の
低い金属であることから、これを素線表面に被覆するこ
とにより、極細線自体の活性度を抑制できる。またＮｉ
を被覆することにより、ダイスとの摩擦を軽減でき、か
つ極細線を短繊維に加工する際の成形性を向上できる自
己潤滑性が得られる。

第１表は金属細線に各種の金属を表面被覆した場合の各
特性を比較した結果を示す、同表からも明らかなように
、Ｎｉ　はマトリクス樹脂との密着性にすぐれており、
防錆、酸化防止等耐蝕性が高く、また自己潤滑性が高い
。

なお上記Ｎｉの被覆方法は、電気めっき、溶融めっき等
の湿式めっき法、ＰＣＤ、ＣＶＤ、　スパッタリング等
の乾式めっき法等の一般に用いられている方法が採用で
きる。勿論、ここで言うＮｉめっきには、純粋なＮｉめ
っきだけでなく、上述の必要特性を阻害しない範囲内で
第１表に示した金属、あるいは他の金属と合金化したＮ
ｉめっきも含まれる。また上記鋼線に対するＮｉの被覆
量については、金属極細線１眩当たり１ｇ未満では上記
被覆効果を発揮させることが難しく、また１００ｇを越
えても被覆効果の向上は望めず、逆に皮膜が厚すぎて加
工時のパウダリング等の副次なデメリットが生じるため
好ましくない。

■、第３項の発明において、Ｎｉめっき被覆層に加工歪
を付与したのは、上記密着性をさらに向上させるためで
ある。

Ｎｉを単にめっきしただけの状態では、上記マトリクス
部材との密着性に十分満足できる効果が得られない場合
がある。これに対し、Ｎｉめっき被覆層に加工歪を付与
すれば、密着性を大幅に向上できることが判明した。こ
の理由は明らかでないが、以下の点が考えられる。

めっき処理しただけのＮｉめっき被覆層は、無数のピン
ホールを有するポーラス状になっており、そのためめっ
き処理工程時に発生する水素がＮｉめっき被覆層内に吸
蔵され、あるいは上記ポーラス内に空気が残留すること
となり、この水素、空気が密着性に悪影響を与える。一
方、Ｎｉめっき被覆層に加工歪を付与すると、該被覆層
内のピンホールが潰されて無くなり、また例えば伸線加
工による加工歪付与時の加工熱によって吸蔵されていた
水素が放出され、水素等をほとんど含まないＮｉめっき
被覆層か得られ、その結果、上記水素等の悪影響を回避
できる。なお、上記Ｎｉめっき被覆層の加工歪は、例え
ば金属極細線の製造過程において、線材を冷間伸線する
前に、予めＮｉめっき処理を施し、これを伸線加工、即
ち塑性加工することにより付与できる。

■、上記低炭素二相組織鋼からなる極細線は、本件出願
人が先に提案したものである。

これは、Ｆ　ｅ−Ｃ−３ｉ　−Ｍｎ系鉄基合金で、かつ
針状マルテンサイト、ヘイナイト又はこれらの混合組織
からなる低温変態生成相がフェライト相中に均一に分散
されてなる複合金ｌｌ１ｉ組織を有する鋼線材、例えば
重量％でＣ：　０．０１〜０．５０％、Ｓｉ：３．０％
以下、Ｍｎ：５．０％以下、残部Ｆｅ及び不可避的不純
物からなる線径３．０〜６．０園の線材を一次熱処理及
び−次冷間伸線、二次熱処理及び二次冷間伸線により線
径１２０μｍ以下に強加工して製造されたものである。

この金属極細線は上記フェライト相と低温変態生成相と
が複合してなる複合組織（二相組織）が一方向に延びる
均一な繊維状微細金属組織を有しており、加工セルの大
きさ、繊維間隔はそれぞれ５〜１００人、５０〜１００
０人であり、さらに引張強度は３００〜６００　ｋｇｆ
／ｍ”である、なお、かかる製造方法は、特開昭６２−
２０８２４号公報に記載されている。

〔作用〕

本発明に係る金属短繊維補強部材によれば、補強短繊維
にＮｉめっき被覆層を形成したので、該短繊維の濡れ性
が向上し、マトリクス部材、特に樹脂との密着性が大幅
に完全される。また金属短繊維であるから、上記炭素系
短繊維に比較して比重が大きいことからマトリクス部材
の上部に偏在することなく均一に分散され、また炭化珪
素系短繊維のような折れたり切れたりすることはなく、
その結果、補強短繊維としての機能を十分に発揮できる
。

またＮｉめっきによって耐蝕性が向上するとともに、自
己潤滑性が得られ、金属極細線に伸線加工したり、短繊
維に切断加工したりする場合の加工性を向上できる。

また第２項の発明では、金属短繊維として、強度３００
〜６００　ｋｇ／　ｍ”の超高強度をする低炭素−相組
織鋼線を採用したので、該金属短繊維強化部材の引張１
曲げ強度を大幅に向上でき、また第３項の発明では上記
Ｎ１めっき被覆層に加工歪を付与したので、上述の密着
性をさらに改善できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図及び第２図は本発明の一実施例による金属短繊維
強化部材を説明するための図であり、本寞施例ではブレ
ーキライニングの場合を例にとって説明する。

図において、１は軽合金を用いて円弧状に成形されたブ
レーキシューであり、これの一端１ａはブレーキドラム
に軸支され、他ｆ］ｌｂはカム部材−で拡開される。

そして上記ブレーキシュー１の外周面にブレーキライニ
ング２が貼着されている。このブレーキライニング２は
マトリックス樹脂３内に補強用の金属短繊維４を分散さ
せて埋設したものである。

上記マトリックス樹脂３としては、例えばエボキン、フ
ェノール樹脂等の熱硬化性樹脂、あるいはナイロン等の
熱可塑性樹脂が採用される。また上記金属短繊維４とし
ては、例えば上述の低炭素二相Ｍｉ織鋼からなる線径１
２０μｍ以下、長さ１〜１５鶴のものが採用される。そ
してこの金属短繊維４の表面には塑性加工による加工歪
を有するＮｉめっき被覆層が形成されている。

ここで上記ブレーキライニング２の製造工程を簡単に説
明する。

まず、上述の金属短繊維を上述のマトリックス用樹脂ペ
レットと混錬する。この場合、上述のように、炭素系短
繊維を用いると、該繊維の比重が小さいため上部に浮上
して均−混されにくくなり、また繊維が折れ易い、これ
に対して本実施例の低炭素二相組織鋼は比重が大きく、
かつ柔軟性を有するのでこのような問題を回避できる。

次に上記混合体を用いてインジェクション成形又は押出
成形によって上記ブレーキライニングを形成する。ここ
で、インジェクション成形によれば繊維が無配向となり
、押出成形によれば繊維を一方向に配向させることがで
きる。

本実施例のように本発明をブレーキライニングに適用し
た場合は、補強用短繊維４が上述のような高強度、高靭
性を有し、またその分布が均一化され、しかも樹脂との
密着性が高い等の総合効果から、低速から高速までの広
い速度域において良好な制動特性が得られる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明に係る金属短繊維強化部材によれば
、金属短繊維の表面にＮｉめっき被覆層を形成したので
、マトリクス部材との密着性が向上し、また該繊維の偏
在、折れ、切れが抑制され、該部材の引張強度９曲げ特
性を改善できる効果がある。

４、ｒｊＪ面のＷ＊な説明 第１図は本発明の一実施例によるブレーキシューの側面
図、第２図はその断面図である。

図において、２はブレーキライニング（金属短繊維強化
部材）、３はマトリックス樹脂、４は金属短繊維である
。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）外表面にＮｉめっき被覆層が形成された金属極細
   線の短繊維をマトリクス部材中に分散させて埋設したこ
   とを特徴とする金属短繊維強化部材。
2. （２）上記金属短繊維が、引張強度３００ｋｇ／ｍｍ＾
   ２以上の低炭素二相組織鋼からなる線径１２０μｍ以下
   、長さ１〜１５ｍｍのものであることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の金属短繊維強化部材。
3. （３）上記Ｎｉめっき被覆層が、塑性加工による加工歪
   を有していることを特徴とする特許請求の範囲第１項又
   は第２項記載の金属短繊維強化部材。