JPH05105869A - 耐酸化性炭素質摩擦材料 - Google Patents
耐酸化性炭素質摩擦材料Info
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- JPH05105869A JPH05105869A JP5338691A JP5338691A JPH05105869A JP H05105869 A JPH05105869 A JP H05105869A JP 5338691 A JP5338691 A JP 5338691A JP 5338691 A JP5338691 A JP 5338691A JP H05105869 A JPH05105869 A JP H05105869A
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- friction material
- carbon
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 炭素をマトリックスとする炭素質材料の機械
的強度および４００℃以上の酸化性雰囲気中における耐
酸化性を改良する。 【構成】 炭素をマトリックスとする炭素質材料の気孔
部および表層部にシリコーン樹脂等のケイ素系高分子物
質を１〜３０容積％含浸し、ケイ素系高分子物質の硬化
温度または炭素質材料の焼成温度に加熱して、硬化また
は焼成させる。 【効果】 高負荷にも耐えるブレーキ材料等の炭素質摩
擦材料が容易に得られる。
的強度および４００℃以上の酸化性雰囲気中における耐
酸化性を改良する。 【構成】 炭素をマトリックスとする炭素質材料の気孔
部および表層部にシリコーン樹脂等のケイ素系高分子物
質を１〜３０容積％含浸し、ケイ素系高分子物質の硬化
温度または炭素質材料の焼成温度に加熱して、硬化また
は焼成させる。 【効果】 高負荷にも耐えるブレーキ材料等の炭素質摩
擦材料が容易に得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐酸化性および機械的
強度の優れた炭素質摩擦材料に関する。
強度の優れた炭素質摩擦材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】炭素繊維強化炭素複合材などの炭素質摩
擦材料は、軽量で機械的強度が高く優れた高温特性、化
学的安定性を有し、航空機、鉄道車両および高速自動車
用のブレーキ摩擦材料として適用の検討が行なわれてい
る。これは、炭素、金属、セラミックス等の繊維、粉末
をフェノール樹脂、フラン樹脂、ポリイミド樹脂等の樹
脂や、ピッチ、メソフェーズピッチ等の炭素前駆体を結
合材として、成形、炭化処理したものである。しかし、
炭化処理時に炭素前駆体の熱分解によって発生する気孔
により強度が不足すること、および非酸化性雰囲気下で
は優れた耐熱性を有しているものの、酸化性雰囲気下で
は４００℃付近から酸化消耗が生じるため、摩擦面温度
が４００℃以上の高温になる高負荷条件では、炭素の熱
酸化による耐摩耗性の悪化を生じることが欠点であっ
た。
擦材料は、軽量で機械的強度が高く優れた高温特性、化
学的安定性を有し、航空機、鉄道車両および高速自動車
用のブレーキ摩擦材料として適用の検討が行なわれてい
る。これは、炭素、金属、セラミックス等の繊維、粉末
をフェノール樹脂、フラン樹脂、ポリイミド樹脂等の樹
脂や、ピッチ、メソフェーズピッチ等の炭素前駆体を結
合材として、成形、炭化処理したものである。しかし、
炭化処理時に炭素前駆体の熱分解によって発生する気孔
により強度が不足すること、および非酸化性雰囲気下で
は優れた耐熱性を有しているものの、酸化性雰囲気下で
は４００℃付近から酸化消耗が生じるため、摩擦面温度
が４００℃以上の高温になる高負荷条件では、炭素の熱
酸化による耐摩耗性の悪化を生じることが欠点であっ
た。
【０００３】気孔対策としては緻密化処理として、炭素
前駆体の含浸と炭化処理とのくり返しや、ＣＶＤ法等に
よる炭素の蒸着によって気孔を埋める方法が行なわれて
いるが、強度、耐摩耗性を充分にするためには、多大な
時間を必要とする方法であった。
前駆体の含浸と炭化処理とのくり返しや、ＣＶＤ法等に
よる炭素の蒸着によって気孔を埋める方法が行なわれて
いるが、強度、耐摩耗性を充分にするためには、多大な
時間を必要とする方法であった。
【０００４】また、特開平１−２６４９１６号公報に
は、炭素繊維強化炭素複合材に１〜１０容積％の樹脂を
含浸、硬化せしめた摩擦材料の発明が記載されている
が、これは気孔対策としては有効であるが酸化防止のた
めにさらに別の対策を必要とした。
は、炭素繊維強化炭素複合材に１〜１０容積％の樹脂を
含浸、硬化せしめた摩擦材料の発明が記載されている
が、これは気孔対策としては有効であるが酸化防止のた
めにさらに別の対策を必要とした。
【０００５】酸化防止対策としては、一般に炭素質材料
の表層部および気孔部にＣＶＤ法により炭化ケイ素等の
セラミックスをコーティングする方法が行なわれている
が、炭素とセラミックスとの熱膨張率の差のためその界
面で剥離を起こしやすく、また生産面でもコスト高であ
る。別の対策として炭素質材料にリン酸あるいは、有機
リン化合物を含浸あるいは塗布する方法もあるが、摩擦
特性を劣化させるという問題点があった。
の表層部および気孔部にＣＶＤ法により炭化ケイ素等の
セラミックスをコーティングする方法が行なわれている
が、炭素とセラミックスとの熱膨張率の差のためその界
面で剥離を起こしやすく、また生産面でもコスト高であ
る。別の対策として炭素質材料にリン酸あるいは、有機
リン化合物を含浸あるいは塗布する方法もあるが、摩擦
特性を劣化させるという問題点があった。
【０００６】さらに、酸化防止対策の一つとして特開平
１−１２６４４５号公報および特公平３−３０８６号公
報に記載された発明があった。これは、炭素繊維強化炭
素複合摩擦材料の気孔を通して一酸化ケイ化素ガスを拡
散させて、一部または全部を炭化ケイ素に転化させる発
明である。しかし、この発明では、ガスを発生させるた
めに高温を必要とし、ガスは無駄に散逸しやすい等でコ
スト高であり、気孔が塞がるまで行なうことは困難で別
に気孔対策を必要とした。
１−１２６４４５号公報および特公平３−３０８６号公
報に記載された発明があった。これは、炭素繊維強化炭
素複合摩擦材料の気孔を通して一酸化ケイ化素ガスを拡
散させて、一部または全部を炭化ケイ素に転化させる発
明である。しかし、この発明では、ガスを発生させるた
めに高温を必要とし、ガスは無駄に散逸しやすい等でコ
スト高であり、気孔が塞がるまで行なうことは困難で別
に気孔対策を必要とした。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決するためになされたものであり、手軽な手段で耐
酸化性および機械的強度の優れた炭素質摩擦材料を製造
するものである。
を解決するためになされたものであり、手軽な手段で耐
酸化性および機械的強度の優れた炭素質摩擦材料を製造
するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明はＣ／Ｃ
複合材料などの炭素質摩擦材料の気孔部および表層にシ
リコーン樹脂等のケイ素系高分子物質を１〜３０容積％
含浸し、硬化または焼成させてなることを特徴とするも
のである。
複合材料などの炭素質摩擦材料の気孔部および表層にシ
リコーン樹脂等のケイ素系高分子物質を１〜３０容積％
含浸し、硬化または焼成させてなることを特徴とするも
のである。
【０００９】本発明の炭素質摩擦材料とは、フェノール
樹脂、フラン樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂や、ピッ
チ、メソフェーズピッチ等を炭素前駆体として公知の方
法で作製されたものである。
樹脂、フラン樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂や、ピッ
チ、メソフェーズピッチ等を炭素前駆体として公知の方
法で作製されたものである。
【００１０】
【作用】本発明において炭素質摩擦材料の気孔部および
表層部にシリコーン樹脂等のケイ素系高分子物質を含浸
し、硬化または焼成させるのは、炭素質摩擦材料の露出
部を被覆することにより酸素を遮断し、高温における炭
素の酸化消耗を低減させるためである。また、同時にケ
イ素系高分子物質は炭素質摩擦材料の製造時に前記のよ
うに発生する気孔部に含浸してこれを充填することによ
り、強度不足を補うものであり、これは従来の気相含浸
にはない効果である。
表層部にシリコーン樹脂等のケイ素系高分子物質を含浸
し、硬化または焼成させるのは、炭素質摩擦材料の露出
部を被覆することにより酸素を遮断し、高温における炭
素の酸化消耗を低減させるためである。また、同時にケ
イ素系高分子物質は炭素質摩擦材料の製造時に前記のよ
うに発生する気孔部に含浸してこれを充填することによ
り、強度不足を補うものであり、これは従来の気相含浸
にはない効果である。
【００１１】含浸する物質をシリコーン樹脂等のケイ素
系高分子物質としたのは、高温の酸化雰囲気中でも分解
および酸化消耗が少ないためである。図１にシリコーン
樹脂硬化物の熱分解曲線を示すが、空気中１０００℃で
も重量減少は非常に少ないことがわかる。
系高分子物質としたのは、高温の酸化雰囲気中でも分解
および酸化消耗が少ないためである。図１にシリコーン
樹脂硬化物の熱分解曲線を示すが、空気中１０００℃で
も重量減少は非常に少ないことがわかる。
【００１２】また含浸量を１〜３０容積％としたのは、
１容積％未満だと期待する効果が得られず、３０容積％
を越えると含浸処理に過大な時間を要したり、摩擦時に
期待する摩擦特性が得られないためである。そこで含浸
量を１〜３０容量積％にするため含浸液濃度および含浸
回数を制御する必要がある。含浸方法は浸炭含浸法、真
空含浸法等いずれの方法でも良いが、気孔内部まで含浸
させるという意味で真空含浸法が好ましい。
１容積％未満だと期待する効果が得られず、３０容積％
を越えると含浸処理に過大な時間を要したり、摩擦時に
期待する摩擦特性が得られないためである。そこで含浸
量を１〜３０容量積％にするため含浸液濃度および含浸
回数を制御する必要がある。含浸方法は浸炭含浸法、真
空含浸法等いずれの方法でも良いが、気孔内部まで含浸
させるという意味で真空含浸法が好ましい。
【００１３】本発明方法では、従来の気相ケイ素の含浸
が高温を必要とするのに比べて、高分子物質の硬化のみ
の場合はもちろんのこと、焼成を行なう場合でもより低
い温度で済むので容易に安価に実施できるとともに、炭
素質材料の優れた摩擦特性への影響が小さい。
が高温を必要とするのに比べて、高分子物質の硬化のみ
の場合はもちろんのこと、焼成を行なう場合でもより低
い温度で済むので容易に安価に実施できるとともに、炭
素質材料の優れた摩擦特性への影響が小さい。
【００１４】
【実施例１】炭素前駆体としてフェノール樹脂をマトリ
ックスとして、種々のフィラーを添加し、公知の方法で
成形、炭化し、炭素質複合摩擦材料を作製した。その後
その摩擦材料に東芝シリコーン製ＴＳＲ１２７Ｂ、東レ
・シリコーン製ＢＹ２４−７０６、信越シリコーン製Ｋ
Ｒ１０１−１０のシリコーン樹脂をそれぞれ含浸してい
ずれも１５０℃で硬化させたものと、含浸処理しないも
のとの４種類の試料を得た。これらの試料を２０×２０
×５ｍｍに切り出し、５００℃で空気中に暴露し酸化減
量を測定した。その結果を図２に示す。
ックスとして、種々のフィラーを添加し、公知の方法で
成形、炭化し、炭素質複合摩擦材料を作製した。その後
その摩擦材料に東芝シリコーン製ＴＳＲ１２７Ｂ、東レ
・シリコーン製ＢＹ２４−７０６、信越シリコーン製Ｋ
Ｒ１０１−１０のシリコーン樹脂をそれぞれ含浸してい
ずれも１５０℃で硬化させたものと、含浸処理しないも
のとの４種類の試料を得た。これらの試料を２０×２０
×５ｍｍに切り出し、５００℃で空気中に暴露し酸化減
量を測定した。その結果を図２に示す。
【００１５】また、東芝シリコーン製ＴＳＲ１２７Ｂの
シリコーン樹脂を含浸処理したものと未処理のものにつ
いて慣性式摩擦試験を行なった。試験材料は、慣性体
１．９６ｋｇ・ｍ・ｓｅｃ2、制動減速度０．３Ｇ、相
手材ＦＣ２０であり、車速 ８０ｋｍ／ｈ、１６０ｋｍ
／ｈ、２００ｋｍ／ｈ、２２０ｋｍ／ｈについて試験を
行なった。その結果を図３に示す。
シリコーン樹脂を含浸処理したものと未処理のものにつ
いて慣性式摩擦試験を行なった。試験材料は、慣性体
１．９６ｋｇ・ｍ・ｓｅｃ2、制動減速度０．３Ｇ、相
手材ＦＣ２０であり、車速 ８０ｋｍ／ｈ、１６０ｋｍ
／ｈ、２００ｋｍ／ｈ、２２０ｋｍ／ｈについて試験を
行なった。その結果を図３に示す。
【００１６】図２および図３より、シリコーン樹脂を含
浸処理することにより、耐酸化性および耐摩耗性は著し
く向上した。
浸処理することにより、耐酸化性および耐摩耗性は著し
く向上した。
【００１７】
【実施例２】実施例１と同様に作製した炭素質複合材料
にシリコーン樹脂（東芝シリコーン製ＴＳＲ１２７Ｂ）
をそれぞれ０．５容積％、３容積％、１０容積％含浸し
ていずれも１５０℃で硬化させたものと、含浸処理しな
いものとの４種類の試料を得た。これらの試料を２０×
２０×５ｍｍに切り出し、５００℃の空気中に暴露し酸
化減量を測定した。その結果を図４に示す。
にシリコーン樹脂（東芝シリコーン製ＴＳＲ１２７Ｂ）
をそれぞれ０．５容積％、３容積％、１０容積％含浸し
ていずれも１５０℃で硬化させたものと、含浸処理しな
いものとの４種類の試料を得た。これらの試料を２０×
２０×５ｍｍに切り出し、５００℃の空気中に暴露し酸
化減量を測定した。その結果を図４に示す。
【００１８】図４より、本発明の範囲外である０．５容
積％含浸の場合は期待する効果は得られないが、含浸量
が３容積％および１０容積％では酸化消耗は低減され
た。
積％含浸の場合は期待する効果は得られないが、含浸量
が３容積％および１０容積％では酸化消耗は低減され
た。
【００１９】
【実施例３】実施例１と同様に作製した炭素質複合材料
にシリコーン樹脂（東芝シリコーン製ＴＳＲ１１７）を
含浸し、１０００℃で焼成したものと含浸処理なしのも
のと２つの試料を得た。これらの試料を２０×２０×５
ｍｍに切り出し、５００℃の空気中に暴露し酸化減量を
測定した。その結果を図５に示す。
にシリコーン樹脂（東芝シリコーン製ＴＳＲ１１７）を
含浸し、１０００℃で焼成したものと含浸処理なしのも
のと２つの試料を得た。これらの試料を２０×２０×５
ｍｍに切り出し、５００℃の空気中に暴露し酸化減量を
測定した。その結果を図５に示す。
【００２０】図５よりシリコーン樹脂を含浸することに
より酸化消耗は低減された。
より酸化消耗は低減された。
【００２１】前記各実施例において、本発明の含浸処理
を行なった材料は、未処理の材料よりも抗折力の測定等
で向上が認められ機械的強度の面でも本発明の効果が現
われていた。
を行なった材料は、未処理の材料よりも抗折力の測定等
で向上が認められ機械的強度の面でも本発明の効果が現
われていた。
【００２２】
【発明の効果】以上のように本発明によれば炭素質摩擦
材料の気孔部および表層部にシリコーン樹脂等のケイ素
系高分子物質を含浸し硬化または焼成することにより、
含浸処理なしの通常のものに比べ高温での酸化消耗が抑
制され、また従来の耐酸化対策に比べて低コストで期待
する効果が得られた。
材料の気孔部および表層部にシリコーン樹脂等のケイ素
系高分子物質を含浸し硬化または焼成することにより、
含浸処理なしの通常のものに比べ高温での酸化消耗が抑
制され、また従来の耐酸化対策に比べて低コストで期待
する効果が得られた。
【図１】シリコーン樹脂の熱分解曲線、
【図２】本発明炭素質摩擦材料と比較のための摩擦材料
についての空気中５００℃に暴露した時の酸化消耗を示
す線図、
についての空気中５００℃に暴露した時の酸化消耗を示
す線図、
【図３】本発明炭素質摩擦材料と比較のための摩擦材料
についての慣性式摩擦試験の結果を示す線図、
についての慣性式摩擦試験の結果を示す線図、
【図４】本発明炭素質摩擦材料と比較のための摩擦材料
についての空気中５００℃に暴露した時の酸化消耗を示
す線図、
についての空気中５００℃に暴露した時の酸化消耗を示
す線図、
【図５】本発明炭素質摩擦材料と比較のための摩擦材料
についての空気中５００℃に暴露した時の酸化消耗を示
す線図である。
についての空気中５００℃に暴露した時の酸化消耗を示
す線図である。
Claims (2)
- 【請求項１】 炭素をマトリックスとする炭素質材料の
気孔部および表層部にシリコーン樹脂等のケイ素系高分
子物質を１〜３０容積％含浸し、ケイ素系高分子物質が
硬化する温度に加熱して硬化させてなることを特徴とす
る耐酸化性炭素質摩擦材料。 - 【請求項２】 炭素をマトリックスとする炭素質材料の
気孔部および表層部にシリコーン樹脂等のケイ素系高分
子物質を１〜３０容積％含浸し、炭素質材料の焼成温度
に加熱して炭化ケイ素を含む焼成体とさせてなることを
特徴とする耐酸化性炭素質摩擦材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5338691A JPH05105869A (ja) | 1991-02-25 | 1991-02-25 | 耐酸化性炭素質摩擦材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5338691A JPH05105869A (ja) | 1991-02-25 | 1991-02-25 | 耐酸化性炭素質摩擦材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05105869A true JPH05105869A (ja) | 1993-04-27 |
Family
ID=12941389
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5338691A Pending JPH05105869A (ja) | 1991-02-25 | 1991-02-25 | 耐酸化性炭素質摩擦材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05105869A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000056811A1 (en) * | 1999-03-23 | 2000-09-28 | The University Of Melbourne | Improved carbon-containing materials |
-
1991
- 1991-02-25 JP JP5338691A patent/JPH05105869A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000056811A1 (en) * | 1999-03-23 | 2000-09-28 | The University Of Melbourne | Improved carbon-containing materials |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19991025 |