JPH04348133A - 摩擦材料の製造方法 - Google Patents

摩擦材料の製造方法

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JPH04348133A
JPH04348133A JP12136091A JP12136091A JPH04348133A JP H04348133 A JPH04348133 A JP H04348133A JP 12136091 A JP12136091 A JP 12136091A JP 12136091 A JP12136091 A JP 12136091A JP H04348133 A JPH04348133 A JP H04348133A
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JP
Japan
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temperature
molded body
friction material
carbon
fired
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP12136091A
Other languages
English (en)
Inventor
Ko Takeuchi
竹 内  香
Hitomi Hatano
羽多野 仁 美
Noriyoshi Fukuda
福 田 典 良
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は特に摩擦材料用の炭素繊
維強化炭素複合材(以下炭素/炭素複合材と記す)の製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来炭素−炭素複合材(以下炭素/炭素
複合材と記す)は、耐熱性や耐薬品性に優れかつ高強度
で軽量であり、例えばフェノール樹脂、フラン樹脂など
の熱硬化性樹脂を炭素繊維に含浸したシートをつくり、
必要に応じた枚数を積層、加熱して樹脂を硬化させて得
た成形体を、700℃以上の高温で不活性雰囲気中にお
いて焼成したものが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】炭素/炭素複合材料は
その優れた特性から耐熱材料や摩擦材料として巾広い用
途が期待されている。特に近年では航空用に加え、車輌
用の摩擦材料としての用途拡大が注目を集めている。し
かし、従来技術では成形体の焼成にワレが発生しやすく
、これを防止するために極めてゆっくりとした焼成速度
が要求され、結果的に製造期間が長く、非常に高価とな
る欠点を有するため、特に低価格が要求される車輌用の
摩擦材料としての適用が困難とされてきた。
【0004】本発明は、前記問題点を解決し、車輌用の
摩擦材料にも適用可能は低価格を高い合格率と短い焼成
時間で実現するための炭素/炭素複合材料の製造方法を
提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記問題点を解決するた
め、本発明者らは検討を重ねた結果以下のような知見を
得た。
【0006】熱硬化性樹脂は、焼成時にガスの発生をと
もなって硬化し、さらに温度が上昇すると分解ガスの生
成をともなって炭素化する。焼成時に発生する層状ワレ
は、硬化時に発生するガスおよび炭素化時の発生ガス量
と、これらのガス拡散速度とのバランスが崩れた時に生
成する。ガス発生量がガス拡散速度を上回れば、成形体
中でガスが気泡になり内部の圧力が上昇し、その圧力が
成形体の層間強度を上回った場合には層状ワレが発生す
る。従って、ガス発生速度を低下させるか、拡散距離を
短くすることにより層状ワレを防止することが可能とな
る。ガス発生速度を低下させれば、層状ワレを防ぐこと
が可能となるが、焼成に膨大な時間を要することになる
。一方、発生ガスの拡散距離を短くすれば、短時間で層
状ワレを発生させずに成形体を焼成できることになる。
【0007】本発明者らは樹脂の膨張、収縮が、炭素繊
維の膨張あるいは収縮に比べて大きいことを見出し本発
明に到った。すなわち、膨張あるいは収縮率の差を利用
すれば成形体中にマイクロクラックを発生させることが
でき、ガスの拡散距離を短くすることができる。
【0008】すなわち、本発明はまた、炭素繊維と熱硬
化性樹脂からなる成形体を(T1 <成形温度T0 )
で示される温度T1 に保持し、その後(T2 −保持
温度T1 ≦−100℃)で示される温度T2 で処理
した後に焼成することを特徴とする摩擦材料の製造方法
を提供するものである。
【0009】本発明はさらに、炭素繊維と熱硬化性樹脂
からなる成形体を(T1 <成形温度T0 )で示され
る温度T1 に保持し、その後(T2 −保持温度T1
 ≦−100℃)で示される温度T2 で処理し、更に
(成形温度T0 ≦T3 ≦200℃+成形温度T0 
)で示される温度T3 で処理した後に焼成することを
特徴とする摩擦材料の製造方法を提供するものである。
【0010】上記発明において、保持温度T1 および
処理温度T2 の維持時間は30分以上が好ましく、処
理温度T3 の維持時間は5時間以上が好ましい。
【0011】また、本発明は、炭素繊維と熱硬化性樹脂
からなる成形体を−70℃以下の温度で処理した後に焼
成することを特徴とする摩擦材料の製造方法を提供する
ものである。
【0012】
【作用】以下に本発明をさらに詳細に説明する。
【0013】炭素繊維強化炭素複合材(炭素/炭素複合
材)は、フェノール樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、
ポリベンツイミダゾール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ
イミド樹脂またはこれらの組合わせが例示される熱硬化
性樹脂を炭素繊維に含浸したシートをつくり、必要に応
じた枚数を積層、加熱して樹脂を硬化させて得た成形体
を700℃以上の高温で不活性雰囲気中にて焼成したも
のが知られており、本発明は焼成時にも成形体に層状ワ
レを生じないように焼成前に前処理を施す処理方法であ
る。この前処理により成形体にマイクロクラックを多数
生ぜしめ焼成時の脱ガスを層状ワレなく生ぜしめる。以
下各工程について詳述する。
【0014】炭素繊維に熱硬化性樹脂を含浸したシート
を積層し加熱成形した成形体を、成形体中の温度分布を
均一にするため(T1 <成形温度T0 )で示される
温度T1に保持する。保持温度T1 が成形温度T0 
以上であれば硬化が更に進行し、極端な場合にはガス発
生をともなって層状ワレを生ずる。保持時間は成形体中
に温度分布を生じさせないためには、30分以上である
ことが望ましい。
【0015】所定の温度T1 で保持された成形体を(
T2 −保持温度T1 ≦−100℃)で示される温度
T2 に冷却保持し、その後焼成を行う。冷却速度はこ
の場合特に問題とはならないが、工業上可能な速度が選
択される。冷却保持時間は、成形体中に温度分布を生じ
させず所定の温度に保ち、良好なマイクロクラックを得
ようとすると30分以上であることが望ましい。(T2
 −保持温度T1 >−100℃)であった場合には充
分な膨張あるいは収縮率の差を得ることができず、良好
なマイクロクラックが得られない。
【0016】こうして冷却処理された成形体を、常温あ
るいは(T<成形温度T0 )で示される温度に保持し
て乾燥するのが好ましい。冷却中および当該処理におい
て、成形体温度が露点以下になった場合には、成形体表
面および成形体中に水分が凝縮し、後の焼成過程で層状
ワレを引き起こす原因となる。従って、冷却後の成形体
は真空乾燥を施すことが好ましい。真空条件下で乾燥を
行うのは前記成形体の酸化を防止するためである。
【0017】その後、さらに(成形温度T0 ≦T3 
≦200℃+成形温度T0 )で示される温度T3 で
保持する方法も組み合わせることも出来る。加熱処理温
度が上記温度範囲未満であれば、更に硬化は進行せず、
冷却により生成したマイクロクラックを成長させること
ができない。またこの温度範囲をこえるのであれば、大
量のガス発生をともなって層状ワレを生ずることがある
。この温度範囲での硬化の進行速度は小さいので、保持
時間は5時間以上であることが望ましい。
【0018】こうして得られた成形体を通常の方法で焼
成する。焼成には不活性雰囲気中、あるいはコークスブ
リーズを充填して行う方法あるいはこれらを組み合わせ
た方法が用いられる。焼成は一般に700℃以上の温度
で行なわれる。
【0019】
【実施例】以下に本発明を実施例および比較例を挙げて
具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるもの
ではない。
【0020】(実施例1)フェノール樹脂を炭素繊維に
含浸したシートを30枚積層した後、150℃、0.5
kg/cm2加圧下で成形し、炭素繊維含有率が52体
積%、フェノール樹脂含有率が43体積%の成形体を得
た。
【0021】サイズ40mm×40mm×10mmの当
成形体を25℃に1時間保持し、−196℃の液体窒素
中で30分処理した。処理後、25℃で48時間真空乾
燥を行い、コークスブリーズ中、不活性ガス流通下で1
0℃/hrの昇温速度で昇温し1000℃で焼成した。 得られた炭素/炭素複合材には層間のワレは見られなか
った。
【0022】(実施例2)実施例1で用いたのと同じ成
形体を50℃に1時間保持し、−70℃のドライアイス
−メタノール中で30分処理した。処理後、25℃で4
8時間真空乾燥を行い、コークスブリーズ中、不活性ガ
ス流通下で10℃/hrの昇温速度で昇温し1000℃
で焼成した。得られた炭素/炭素複合材には層間のワレ
は見られなかった。
【0023】(実施例3)実施例1で用いたのと同じ成
形体を25℃に1時間保持し、−196℃の液体窒素中
で30分処理した。処理後、25℃で48時間真空乾燥
を行い、その後さらに不活性ガス流通下250℃で5時
間処理した。処理後25℃に2時間保持し、コークスブ
リーズ中、不活性ガス流通下で20℃/hrの昇温速度
で昇温し1000℃で焼成した。得られた炭素/炭素複
合材には層間のワレは見られなかった。
【0024】(比較例1)実施例1で用いたのと同じ成
形体を25℃に1時間保持し、コークスブリーズ中、不
活性ガス流通下で10℃/hrの昇温速度で昇温し10
00℃で焼成した。得られた炭素/炭素複合材には層間
のワレが発生していた。
【0025】(実施例4)フェノール樹脂を炭素繊維に
含浸したシートを9枚積層した後、150℃、0.5k
g/cm2加圧下で成形し、炭素繊維含有率が10体積
%、フェノール樹脂含有率が75体積%の成形体を得た
。
【0026】サイズ40mm×40mm×10mmの当
成形体を25℃に1時間保持し、−196℃の液体窒素
中で30分処理した。処理後、25℃で48時間真空乾
燥を行い、コークスブリーズ中、不活性ガス流通下で2
0℃/hrの昇温速度で焼成した。得られた炭素/炭素
複合材には層間のワレは見られなかった。
【0027】(実施例5)実施例4で用いたのと同じ成
形体を25℃に1時間保持し、−196℃の液体窒素中
で30分処理した。処理後、25℃で48時間真空乾燥
を行い、その後さらに不活性ガス流通下250℃で5時
間処理した。処理後25℃に2時間保持し、コークスブ
リーズ中、不活性ガス流通下で30℃/hrの昇温速度
で昇温し1000℃で焼成した。得られた炭素/炭素複
合材には層間のワレは見られなかった。
【0028】(比較例2)実施例4で用いたのと同じ成
形体を25℃に1時間保持し、コークスブリーズ中、不
活性ガス流通下で20℃/hrの昇温速度で昇温し10
00℃で焼成した。得られた炭素/炭素複合材には層間
のワレが発生していた。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、成形体に冷却処理、あ
るいは冷却処理後の加熱処理を加えることにより、層状
ワレのない炭素/炭素複合材を短時間で製造することが
できる。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  炭素繊維と熱硬化性樹脂からなる成形
    体を(T1 <成形温度T0 )で示される温度T1 
    に保持し、その後(T2 −保持温度T1 ≦−100
    ℃)で示される温度T2 で処理した後に焼成すること
    を特徴とする摩擦材料の製造方法。
  2. 【請求項2】  炭素繊維と熱硬化性樹脂からなる成形
    体を(T1 <成形温度T0 )で示される温度T1 
    に30分以上保持し、その後(T2 −保持温度T1 
    ≦−100℃)で示される温度T2 で30分以上処理
    した後に焼成することを特徴とする摩擦材料の製造方法
    。
  3. 【請求項3】  炭素繊維と熱硬化性樹脂からなる成形
    体を(T1 <成形温度T0 )で示される温度T1 
    に保持し、その後(T2 −保持温度T1 ≦−100
    ℃)で示される温度T2 で処理し、更に(成形温度T
    0 ≦T3 ≦200℃+成形温度T0 )で示される
    温度T3 で処理した後に焼成することを特徴とする摩
    擦材料の製造方法。
  4. 【請求項4】  炭素繊維と熱硬化性樹脂からなる成形
    体を(T1 <成形温度T0 )で示される温度T1 
    に30分以上保持し、その後(T2 −保持温度T1 
    ≦−100℃)で示される温度T2 で30分以上処理
    し、更に(成形温度T0 ≦T3≦200℃+成形温度
    T0 )で示される温度T3で5時間以上処理した後に
    焼成することを特徴とする摩擦材料の製造方法。
  5. 【請求項5】  炭素繊維と熱硬化性樹脂からなる成形
    体を−70℃以下の温度で処理した後に焼成することを
    特徴とする摩擦材料の製造方法。
JP12136091A 1991-05-27 1991-05-27 摩擦材料の製造方法 Withdrawn JPH04348133A (ja)

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JP (1) JPH04348133A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001048088A1 (en) * 1999-12-24 2001-07-05 Clariant International Ltd. Sliding material
JP2015093444A (ja) * 2013-11-13 2015-05-18 川崎重工業株式会社 表面が強化された熱防御複合材およびその製造方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001048088A1 (en) * 1999-12-24 2001-07-05 Clariant International Ltd. Sliding material
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Effective date: 19980806