JPH11349924A - 炭素質摩擦材の製造方法 - Google Patents

炭素質摩擦材の製造方法

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JPH11349924A
JPH11349924A JP16318798A JP16318798A JPH11349924A JP H11349924 A JPH11349924 A JP H11349924A JP 16318798 A JP16318798 A JP 16318798A JP 16318798 A JP16318798 A JP 16318798A JP H11349924 A JPH11349924 A JP H11349924A
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JP
Japan
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friction material
carbonaceous
thermosetting resin
carbon fiber
weight
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JP16318798A
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Toyomi Fujimori
豊美 藤森
Akihiko Kasai
昭彦 葛西
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Tokai Carbon Co Ltd
Original Assignee
Tokai Carbon Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 炭素質摩擦材料を金属支持板に強固に接合す
ることにより耐久性が高く、優れた摩擦性能を備える炭
素質摩擦材の製造方法を提供する。 【解決手段】 炭素繊維クロスに熱硬化性樹脂を被着し
て焼成炭化した炭素繊維複合炭素シートに熱硬化性樹脂
を含浸し、硬化成形した炭素質摩擦材料を、ニトリルゴ
ム20〜40重量%、カーボンブラック5〜30重量
%、熱硬化性樹脂30〜60重量%からなる接着剤を用
いて金属支持板に熱圧接合することを特徴とする炭素質
摩擦材の製造方法。強固に接合されるので耐久性が高
く、優れた摩擦性能を備える炭素質摩擦材を製造するこ
とが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、相対する摩擦面間
に潤滑油などの油液が介在する湿式状態で使用される、
例えばクラッチフェーシング、ブレーキパッドあるいは
差動制限装置(LSD)などに好適に用いることのでき
る炭素質摩擦材の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】炭素質摩擦材として、炭素繊維の基材を
樹脂結合材や炭素結合材で結合した複合組織の材料が開
発されている。例えば、特開昭50−72050号公報
には1つの支持材料、および有機樹脂バインダーを含浸
した炭素繊維ウエブを含む1つの摩擦層、から成る可動
部分間の力の伝達用油中運転用摩擦要素が、また特開昭
62−21528号公報には炭素繊維のような繊維状物
質および結合剤を含む組成物を加圧加熱成形後、350
〜1000℃で非酸化性雰囲気中で加熱する摩擦材の製
造方法が提案されている。
【0003】特公昭60−54270号公報には炭素繊
維織物をフラン樹脂等で固めた成形物を焼成して得られ
る炭素材に、コールタールまたはコールタールおよび/
またはピッチとフラン樹脂とを含浸させたのち焼成し、
含浸、焼成を繰り返し、且つ少なくとも1回は2300
℃以上で焼成して得られた動的摩擦係数が0.1〜0.
40、磨耗量が100×10-4mm/面/停止以下である
炭素繊維強化炭素摩擦材が開示されており、特開平5−
222353号公報にはカーボン繊維、グラファイト繊
維などを含む繊維素材、熱硬化性樹脂、ゴム配合物およ
びカーボンブラックからなり、カーボンブラックが、摩
擦材に対して体積比率で2〜15%の割合で配合されて
なることを特徴とする摩擦材が開示されている。
【0004】また、本出願人も炭素質摩擦材について、
炭化性樹脂の結合材に、窒素吸着比表面積(N2SA)が70
m2/g以上、DBP吸油量が90ml/100g 以上の特性を有
するカーボンブラックを2〜20重量%の範囲で添加混
練し、混練物を炭素繊維基材に被着して熱圧硬化し、つ
いで硬化シートを所定形状に裁断加工したのち非酸化性
雰囲気中で800℃以上の温度により焼成炭化処理し、
得られた炭素系複合材を金属支持板に接合することを特
徴とする炭素系湿式摩擦材の製造方法(特開平8−3268
06号)、炭素繊維クロスに熱硬化性樹脂溶液を含浸し、
加熱硬化したのち非酸化性雰囲気中800℃以上の温度
で焼成炭化処理して得られた気孔率が10〜20%の炭
素繊維複合炭素シート(C/Cシート)に、再度熱硬化
性樹脂溶液を含浸し、加熱硬化して気孔率が10%未満
のシート基材を作製し、該シート基材を所定形状に加工
して金属支持板に接合することを特徴とする炭素系湿式
摩擦材の製造方法(特願平9−139224号)などを開発、
提案している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
特許公報に開示されている技術はいずれも摩擦材料に関
するものであって、優れた摩擦性能を有する摩擦材料で
あっも金属支持板に強固に接合されていなければ、摩擦
材として充分にその機能を発揮することができないとい
う問題点がある。
【0006】そこで、本発明者らは炭素質の摩擦材料を
金属支持板に強固に接合する方法について鋭意研究を進
めた結果、炭素繊維のトウを編組した炭素繊維クロスの
表面は経糸と緯糸とにより凹凸状に形成されているため
に接着剤をクロスの全面に均等に介在させることが難し
く、特に形状が複雑な場合には接着剤を均等に介在させ
ることが一層困難である。その結果、摩擦材料と金属支
持板との接合強度が部分的に低くなり、充分な摩擦性能
を発揮することができなくなる。したがって、炭素繊維
クロスの表面部に接着剤を均等に介在させて接合すれば
接合強度の向上を図ることができることを見出した。
【0007】本発明は、上記の知見に基づいて開発され
たもので、その目的は炭素質摩擦材料を金属支持板に強
固に接合することにより優れた摩擦性能を備える炭素質
摩擦材の製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による炭素質摩擦材の製造方法は、炭素繊維
クロスに熱硬化性樹脂を被着して焼成炭化した炭素繊維
複合炭素シートに熱硬化性樹脂を含浸し、硬化成形した
炭素質摩擦材料を、ニトリルゴム20〜40重量%、カ
ーボンブラック5〜30重量%、熱硬化性樹脂30〜6
0重量%からなる接着剤を用いて金属支持板に熱圧接合
することを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】炭素質摩擦材を構成する炭素繊維
クロスにはポリアクリロニトリル系、レーヨン系、ピッ
チ系などの各種原料から製造された平織、朱子織、綾織
などのクロスが用いられる。なお、炭素繊維クロスは濡
れ性を改善するために表面処理を施したものであっても
よい。
【0010】炭素繊維クロスに被着する熱硬化性樹脂と
しては、フェノール系樹脂、フラン系樹脂、エポキシ系
樹脂、イミド系樹脂、メラミン系樹脂などの高炭化性の
熱硬化性樹脂が用いられる。これらの熱硬化性樹脂は液
状で炭素繊維クロスに含浸したのち半硬化してプリプレ
グを形成し、次いで、耐熱性の金属板やセラミック板に
挟持した状態で、10℃/hr以下、好ましくは5℃/hr
以下の昇温速度で200〜300℃の温度に加熱し、適
宜時間保持して硬化することにより炭素繊維クロスに被
着される。
【0011】このようにして熱硬化性樹脂を被着した炭
素繊維クロスは、窒素、アルゴンなどの非酸化性雰囲気
に保持された加熱炉内で800℃以上の温度に加熱して
焼成炭化処理することにより炭素繊維複合炭素シートが
作製される。次いで、この炭素繊維複合炭素シートに熱
硬化性樹脂を含浸し、加熱、硬化成形して炭素質摩擦材
料が得られる。
【0012】本発明は、このようにして作製された炭素
質の摩擦材料をニトリルゴム20〜40重量%、カーボ
ンブラック5〜30重量%、熱硬化性樹脂30〜60重
量%の組成からなる接着剤を用いて金属支持板に熱圧接
合することを特徴とするものである。
【0013】ニトリルゴムは柔軟性に優れているので、
経糸と緯糸により炭素繊維クロス表面に形成された凹凸
部にも均等に介在させることができる。しかしながら、
ニトリルゴムのみでは強度が低いためにカーボンブラッ
クを添加して強度向上を図るとともに、熱硬化性樹脂を
加えて接着剤全体の高強度化を図るものである。
【0014】この場合、ニトリルゴムの配合量が20重
量%未満では弾力性が低いために接合時に充分な流動性
が得られず、一方40重量%を超えると高温強度が低下
することとなる。またカーボンブラックの配合量が5重
量%未満ではニトリルゴムへの補強効果が充分でないた
めに接着剤の強度が低く、また30重量%を上回ると接
着剤の柔軟性が損なわれ更に熱硬化性樹脂による強度向
上も阻害される。熱硬化性樹脂の配合量が30重量%を
下回ると接着剤の強度が充分でなく、また60重量%を
超えると固くなり過ぎて耐衝撃性の低下を招くこととな
る。なお、熱硬化性樹脂としては、炭素繊維複合炭素シ
ートに含浸した熱硬化性樹脂と同種の樹脂を用いること
が望ましい。
【0015】このような組成からなる接着剤を用いて、
炭素質摩擦材料を金属支持板に熱圧接合することにより
両者を強固に接合させることができ、また接着層は柔軟
性や弾力性に富んでいるので、急激な摩擦荷重や衝撃の
変動に対しても優れた耐久性を発揮することが可能であ
る。
【0016】接着剤は、例えば次の方法により調製する
ことができる。ニトリルゴムにカーボンブラックを加え
て混練し、混練物に熱硬化性樹脂を有機溶剤に溶解した
溶液を加えて充分に混合する。この場合有機溶剤と全固
形分の重量割合は70:30程度で行うことが好まし
い。このようにして得られた混合液状物はドクターブレ
ードによりフィルム状の薄片を作成し、例えば厚さ15
0〜200μm 程度のフィルム状接着シートが作成され
る。
【0017】このようにして作成された接着剤シート
は、ドーナツ状あるいはセグメント状などの所定の形状
に打ち抜きまたは裁断加工された炭素質摩擦材料と鉄板
などの金属支持板との間に介在させて加熱、加圧するこ
とにより両者を接合させ、炭素質摩擦材が製造される。
熱圧接合条件は接着剤の組成などにより適宜に設定する
が、概ね温度170〜270℃、圧力2〜60Kg/cm2の
範囲に設定される。なお、金属支持板は予めショットブ
ラストなどにより表面を粗面化しておくと、接合強度を
より高くすることができる。
【0018】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して具
体的に説明する。
【0019】実施例1〜6、比較例1〜7 炭素繊維クロスにはポリアクリロニトリル系炭素繊維の
6k(6000本) を編組した平織クロスを用いた。フェノー
ル樹脂初期縮合物をエタノールに溶解した溶液を平織ク
ロスに含浸したのち、風乾してエタノールを揮散除去す
るとともに予備硬化した。このプリプレグシートを、黒
鉛質の平板で挟持した状態で10Kg/cm2の面圧を掛けな
がら5℃/hrの昇温速度で250℃に加熱し、2時間保
持して加熱硬化して平織クロスに熱硬化性樹脂を被着し
た。次いで、窒素ガス雰囲気に保持された電気炉に入れ
て、25℃/hrの昇温速度で1000℃に加熱して焼成
炭化した。
【0020】このようにして、炭素繊維の平織クロスと
フェノール樹脂の炭化物とが一体化した炭素繊維複合炭
素シートを作成し、このシートにフェノール樹脂初期縮
合物をエタノールに溶解した溶液を含浸したのち風乾し
てエタノールを揮散除去するとともに予備硬化した。次
いで、黒鉛質の平板で挟持した状態で10Kg/cm2の面圧
を掛けながら5℃/hrの昇温速度で250℃に加熱し、
2時間保持して硬化成形して炭素質摩擦材料を作製し
た。この摩擦材料から打ち抜き裁断して外径80mm、内
径50mm、厚さ0.5mmの摩擦ライニングシートを作製
した。
【0021】ニトリルゴムにカーボンブラック(市販 H
AF)を異なる量比で混合し、混練した混練物に、フェノ
ール樹脂をメチルエチルケトンに溶解した溶液を加えて
充分に混合した。この混合物をドクターブレードにより
厚さ150μm のフィルム状シートに成形し、外径80
mm、内径50mmに裁断加工して接着剤シートを作成し
た。このようにして作成したニトリルゴム、カーボンブ
ラック、フェノール樹脂の割合の異なる接着剤シートを
用いて、上記の炭素質摩擦材料をショットブラストした
鉄板(外径80mm、内径50mm、厚さ1mm)に貼着し、
温度200℃、圧力50Kg/cm2の条件で5分間保持し、
熱圧接合して試験用の炭素質摩擦材を製造した。
【0022】これらの炭素質摩擦材について剪断強度を
測定し、接合強度の比較を行った。剪断強度はJIS
K6833(接着剤の一般試験方法)に準じて剪断速度
5mm/分の条件で、室温及び100℃の温度条件下で測
定した。得られた結果を、接着剤の組成とともに表1に
示した。
【0023】
【表1】
【0024】表1より本発明で特定した組成の接着剤を
用いて熱圧接合した実施例の炭素質摩擦材は、組成範囲
が外れる接着剤を用いて熱圧接合した比較例の炭素質摩
擦材に比べて室温及び高温(100 ℃)における剪断強度
がいずれも高く、炭素質摩擦材料が金属支持板に強固に
接合されていることが判る。
【0025】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によればニトリル
ゴム20〜40重量%、カーボンブラック5〜30重量
%、熱硬化性樹脂30〜60重量%の組成からなる接着
剤を用いることにより、炭素質摩擦材料を金属支持板に
強固に熱圧接合することが可能となる。また高温におけ
る接合強度も高く、急激な摩擦荷重や衝撃の変動に対し
ても高度の耐久性を備え、優れた摩擦性能を有する炭素
質摩擦材を製造することができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭素繊維クロスに熱硬化性樹脂を被着し
    て焼成炭化した炭素繊維複合炭素シートに熱硬化性樹脂
    を含浸し、硬化成形した炭素質摩擦材料を、ニトリルゴ
    ム20〜40重量%、カーボンブラック5〜30重量
    %、熱硬化性樹脂30〜60重量%からなる接着剤を用
    いて金属支持板に熱圧接合することを特徴とする炭素質
    摩擦材の製造方法。
JP16318798A 1998-06-11 1998-06-11 炭素質摩擦材の製造方法 Pending JPH11349924A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6699427B2 (en) 2002-07-26 2004-03-02 Ucar Carbon Company Inc. Manufacture of carbon/carbon composites by hot pressing
JP2009197054A (ja) * 2008-02-19 2009-09-03 Toyota Motor Corp 摩擦材及びその製造方法
CN102343679A (zh) * 2011-07-07 2012-02-08 中南大学 一种用于湿式离合器的炭纤维布摩擦材料制备方法及应用
JP2017101106A (ja) * 2015-11-30 2017-06-08 いすゞ自動車株式会社 摺動部品の摩擦材及びその製造方法

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US6699427B2 (en) 2002-07-26 2004-03-02 Ucar Carbon Company Inc. Manufacture of carbon/carbon composites by hot pressing
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