JPH03249483A - メカニカルシール用炭素質摺動材料の製造方法 - Google Patents
メカニカルシール用炭素質摺動材料の製造方法Info
- Publication number
- JPH03249483A JPH03249483A JP2046755A JP4675590A JPH03249483A JP H03249483 A JPH03249483 A JP H03249483A JP 2046755 A JP2046755 A JP 2046755A JP 4675590 A JP4675590 A JP 4675590A JP H03249483 A JPH03249483 A JP H03249483A
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- JP
- Japan
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- carbon
- carbonized
- carbon fibers
- sliding
- carbon fiber
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- Ceramic Products (AREA)
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- Mechanical Sealing (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。
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、回転機器の軸封部に装着されるメカニカルシ
ールの密封摺動環としての炭素質摺動材料およびその製
造方法に関する。
ールの密封摺動環としての炭素質摺動材料およびその製
造方法に関する。
［従来の技術］
メカニカルシールの密封摺動環には、従来が炭素材料が
広く使用されている。これは、炭素材が自己潤滑性、耐
摩耗性に優れ、摺動材としきわめて適しているからであ
る。
広く使用されている。これは、炭素材が自己潤滑性、耐
摩耗性に優れ、摺動材としきわめて適しているからであ
る。
また、上記密封摺動環の密封摺動面には、機（加工によ
り微細なスパイラル溝加工を施すこと；ある。これは、
回転時に上記スパイラル溝にょ流体の漏れを阻害する方
向にポンプ作用を発生マせ、密封性を向上させるためで
ある。
り微細なスパイラル溝加工を施すこと；ある。これは、
回転時に上記スパイラル溝にょ流体の漏れを阻害する方
向にポンプ作用を発生マせ、密封性を向上させるためで
ある。
［発明が解決しようとする課題〕
しかし、上記従来の炭素材料製密封摺動環に番：以下の
ような問題があった。
ような問題があった。
それは、まず第一に、摺動面に摺動による微７ノ破壊が
生じることがあることである。たとえば泪（粘性流体）
を密封対象とする場合には、摺動発熱によって、摺動面
にブリスターと呼ばれる火膨れ現象がおこり、これによ
って摺動面の破壊が進行し、漏洩を誘起してしまうので
ある。
生じることがあることである。たとえば泪（粘性流体）
を密封対象とする場合には、摺動発熱によって、摺動面
にブリスターと呼ばれる火膨れ現象がおこり、これによ
って摺動面の破壊が進行し、漏洩を誘起してしまうので
ある。
また第二に、摺動面に機械加工により形成した微細なス
パイラル溝は、摩耗によって比較的短期間のうちに消滅
してしまい、スパイラル溝のポンプ作用による優れた密
封性が損なわれてしまうことである。
パイラル溝は、摩耗によって比較的短期間のうちに消滅
してしまい、スパイラル溝のポンプ作用による優れた密
封性が損なわれてしまうことである。
本発明は、このような点に鑑み、摺動面に微小破壊が生
じに＜＜、密封性に優れたメカニカルシール用炭素質摺
動材料を得ることを目的としてなされたものである。
じに＜＜、密封性に優れたメカニカルシール用炭素質摺
動材料を得ることを目的としてなされたものである。
Ｃ課題を解決するための手段〕
上記課題を解決するため、本発明は、炭素を環状に成形
した芯部と、この芯部を被覆した表層部とからなり、表
層部は、炭素繊維に炭化材を結合させたマトリクス構造
の炭素繊維−炭素複合材であって、炭素繊維がスパイラ
ル状の方向性をもつメカニカルシール用炭素質摺動材料
を提供するものであり、また、この摺動材料を得るため
、炭素を環状に成形した芯部の表面に炭素繊維をスパイ
ラル状に所要の厚さで巻きつける第一工程と、この炭素
繊維間に熱硬化性樹脂を含浸させる第二工程と、この熱
硬化性樹脂を熱処理して炭化させる第三工程とからなる
メカニカルシール用炭素質摺動材料の製造方法を提供す
るものである。
した芯部と、この芯部を被覆した表層部とからなり、表
層部は、炭素繊維に炭化材を結合させたマトリクス構造
の炭素繊維−炭素複合材であって、炭素繊維がスパイラ
ル状の方向性をもつメカニカルシール用炭素質摺動材料
を提供するものであり、また、この摺動材料を得るため
、炭素を環状に成形した芯部の表面に炭素繊維をスパイ
ラル状に所要の厚さで巻きつける第一工程と、この炭素
繊維間に熱硬化性樹脂を含浸させる第二工程と、この熱
硬化性樹脂を熱処理して炭化させる第三工程とからなる
メカニカルシール用炭素質摺動材料の製造方法を提供す
るものである。
また、上記製造方法においては、第一工程で巻きつける
炭素繊維を有機高分子繊維に代え、第三工程においてこ
の有機高分子繊維を熱硬化性樹脂とともに熱処理して炭
化させても良い。
炭素繊維を有機高分子繊維に代え、第三工程においてこ
の有機高分子繊維を熱硬化性樹脂とともに熱処理して炭
化させても良い。
本発明の炭素質摺動材料は、表層部が炭素繊維と炭化材
が結合したマトリクス構造の炭素繊維−炭素複合材であ
るため、単一組成の炭素のみからなる芯材に比較してき
わめて大きな機械的強度を有しており、このため摺動面
の微小破壊作用に対する耐性が向上する。
が結合したマトリクス構造の炭素繊維−炭素複合材であ
るため、単一組成の炭素のみからなる芯材に比較してき
わめて大きな機械的強度を有しており、このため摺動面
の微小破壊作用に対する耐性が向上する。
また、炭素繊維によって、表層部がスパイラル状の方向
性をもつマトリクス構造になるため、回転によって摺動
面に流体の漏れを阻害する方向にポンプ作用を発生させ
ることができ、しかもこのスパイラル状の組織は、表層
部が完全に摩滅してしまわない限り、常に摺動面に現わ
れるので、上記ポンプ作用を長期間発揮することができ
る。
性をもつマトリクス構造になるため、回転によって摺動
面に流体の漏れを阻害する方向にポンプ作用を発生させ
ることができ、しかもこのスパイラル状の組織は、表層
部が完全に摩滅してしまわない限り、常に摺動面に現わ
れるので、上記ポンプ作用を長期間発揮することができ
る。
また、当該炭素質摺動材料の製造においては、炭素を成
形した芯部に、炭素繊維またはその材料となる有機高分
子繊維をスパイラル状に所要の厚みで巻きつけて熱硬化
性樹脂を含浸させ、これを熱処理して炭化させることに
より、上記マトリクス構造の炭素繊維−炭素複合材から
なる表層部が芯部の全表面を被覆するように形成される
。
形した芯部に、炭素繊維またはその材料となる有機高分
子繊維をスパイラル状に所要の厚みで巻きつけて熱硬化
性樹脂を含浸させ、これを熱処理して炭化させることに
より、上記マトリクス構造の炭素繊維−炭素複合材から
なる表層部が芯部の全表面を被覆するように形成される
。
〔実 施 例Ｊ
以下、本発明を、第１図に示す一実施例を参照しながら
説明する。
説明する。
第１図は本発明のメカニカルシール用炭素質摺動材料の
構造を概略的に示すもので、この炭素質摺動材料２は、
炭素を環状に成形した単一組成の芯部４と、この芯部４
の表面を被覆した所要の厚みをもつ表層部６とからなる
。
構造を概略的に示すもので、この炭素質摺動材料２は、
炭素を環状に成形した単一組成の芯部４と、この芯部４
の表面を被覆した所要の厚みをもつ表層部６とからなる
。
上記表層部６は、第２図に示すように、芯部４の全周に
炭素繊維８を所要の厚さになるまでスパイラル状に巻装
する第一工程と、この炭素繊維８の層にフェノール樹脂
、あるいはフラン樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂
を含浸させて十分に乾燥させる第二工程を経て、第三工
程として、まず２℃／時間の昇温速度で３００℃程度に
加熱し、次に５℃／時間の昇温速度で６００℃程度に加
熱し、さらに６０℃／時間の昇温速度で所要の高温Ｔま
で加熱するといった熱処理を施すことによって得られる
もので、炭素繊維８の間に毛細管現象により入り込んだ
上記熱硬化性樹脂が熱処理によって炭化・硬化した炭化
材１０が結合保持されたマトリクス構造の炭素繊維−炭
素複合材で構成される。
炭素繊維８を所要の厚さになるまでスパイラル状に巻装
する第一工程と、この炭素繊維８の層にフェノール樹脂
、あるいはフラン樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂
を含浸させて十分に乾燥させる第二工程を経て、第三工
程として、まず２℃／時間の昇温速度で３００℃程度に
加熱し、次に５℃／時間の昇温速度で６００℃程度に加
熱し、さらに６０℃／時間の昇温速度で所要の高温Ｔま
で加熱するといった熱処理を施すことによって得られる
もので、炭素繊維８の間に毛細管現象により入り込んだ
上記熱硬化性樹脂が熱処理によって炭化・硬化した炭化
材１０が結合保持されたマトリクス構造の炭素繊維−炭
素複合材で構成される。
上記熱処理における最終の温度Ｔは１０００〜３０００
℃程度で、所望の黒鉛化度（高温であるほど黒鉛化度が
高くなる）により決定され、得られる炭素質摺動材料２
は、黒鉛化度が高いほど潤滑性が増大し、逆に黒鉛化度
が低いほど強度および硬度が上昇するので、この点を考
慮して適宜決定される。また、上記第一工程において、
芯部４には炭素繊維８の材料となるレーヨン系などの有
機高分子繊維を巻きつけ、第二工程で含浸させた熱硬化
性樹脂とともに、第三工程の熱処理によってこの有機高
分子繊維を炭化させても、上記炭素繊維−炭素複合材か
らなる表層部６を得ることが可能である。
℃程度で、所望の黒鉛化度（高温であるほど黒鉛化度が
高くなる）により決定され、得られる炭素質摺動材料２
は、黒鉛化度が高いほど潤滑性が増大し、逆に黒鉛化度
が低いほど強度および硬度が上昇するので、この点を考
慮して適宜決定される。また、上記第一工程において、
芯部４には炭素繊維８の材料となるレーヨン系などの有
機高分子繊維を巻きつけ、第二工程で含浸させた熱硬化
性樹脂とともに、第三工程の熱処理によってこの有機高
分子繊維を炭化させても、上記炭素繊維−炭素複合材か
らなる表層部６を得ることが可能である。
上記炭素質摺動材料２は、その一端面を摺動面２ａとす
るもので、該摺動面２ａを構成する表層部６は、炭化材
１０が炭素繊維８の間に強固に保持された構造になるの
で、機械的強度が大きく、このため耐摩耗性に優れると
ともに、ブリスター等による表面の微小破壊現象に対し
ても優れた耐性を有する。
るもので、該摺動面２ａを構成する表層部６は、炭化材
１０が炭素繊維８の間に強固に保持された構造になるの
で、機械的強度が大きく、このため耐摩耗性に優れると
ともに、ブリスター等による表面の微小破壊現象に対し
ても優れた耐性を有する。
また、摺動面２ａでは、表面アラサの異なる炭素繊維８
部分と炭化材１０部分がスパイラル状の方向性をもって
露出し、回転によって密封対象流体に対するポンプ作用
が生じることから、良好な密封性が得られ、しかもこの
スパイラル状の構造は、表層部６が摩滅してしまわない
限り常に摺動面２ａに存在するものである。
部分と炭化材１０部分がスパイラル状の方向性をもって
露出し、回転によって密封対象流体に対するポンプ作用
が生じることから、良好な密封性が得られ、しかもこの
スパイラル状の構造は、表層部６が摩滅してしまわない
限り常に摺動面２ａに存在するものである。
以上、本発明は、摺動面を含む表層部を、炭素繊維と炭
化材が結合してなる機械的強度の大きいマトリクス構造
の炭素繊維−炭素複合材で構成した炭素質摺動材料を提
供するものであるため、ブリスターの発生による摺動面
の微小破壊等が起こりにくく、しかも、炭素繊維と炭化
材がスパイラル状に配列した構造による回転時の密封方
向のポンプ作用を、長期にわたって発揮することができ
るといった優れた効果を奏する。
化材が結合してなる機械的強度の大きいマトリクス構造
の炭素繊維−炭素複合材で構成した炭素質摺動材料を提
供するものであるため、ブリスターの発生による摺動面
の微小破壊等が起こりにくく、しかも、炭素繊維と炭化
材がスパイラル状に配列した構造による回転時の密封方
向のポンプ作用を、長期にわたって発揮することができ
るといった優れた効果を奏する。
第１図は本発明に係る炭素質摺動材料の一実施例を示す
概略的な断面図、第２図は同炭素質摺動材料の製造工程
を示す概略的な説明図である。 ２炭素質摺動材料 ２ａ摺動面 ４芯部６表層部
８炭素繊維 １０炭化材第１図 くバ酔
概略的な断面図、第２図は同炭素質摺動材料の製造工程
を示す概略的な説明図である。 ２炭素質摺動材料 ２ａ摺動面 ４芯部６表層部
８炭素繊維 １０炭化材第１図 くバ酔
Claims (3)
- １．炭素を環状に成形した芯部と、この芯部を被覆した
表層部とからなり、表層部は、炭素繊維に炭化材を結合
させたマトリクス構造の炭素繊維−炭素複合材であって
、炭素繊維がスパイラル状の方向性をもつことを特徴と
するメカニカルシール用炭素質摺動材料。 - ２．炭素を環状に成形した芯部の表面に炭素繊維をスパ
イラル状に所要の厚さで巻きつける第一工程と、この炭
素繊維間に熱硬化性樹脂を含浸させる第二工程と、この
熱硬化性樹脂を熱処理して炭化させる第三工程とからな
ることを特徴とする請求項１に記載のメカニカルシール
用炭素質摺動材料の製造方法。 - ３．請求項２の記載において、第一工程で巻きつける炭
素繊維を有機高分子繊維に代え、第三工程においてこの
有機高分子繊維を熱硬化性樹脂とともに熱処理して炭化
させることを特徴とするメカニカルシール用炭素質摺動
材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2046755A JPH0735859B2 (ja) | 1990-02-27 | 1990-02-27 | メカニカルシール用炭素質摺動材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2046755A JPH0735859B2 (ja) | 1990-02-27 | 1990-02-27 | メカニカルシール用炭素質摺動材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03249483A true JPH03249483A (ja) | 1991-11-07 |
| JPH0735859B2 JPH0735859B2 (ja) | 1995-04-19 |
Family
ID=12756146
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2046755A Expired - Fee Related JPH0735859B2 (ja) | 1990-02-27 | 1990-02-27 | メカニカルシール用炭素質摺動材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0735859B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57193453U (ja) * | 1981-06-02 | 1982-12-08 |
-
1990
- 1990-02-27 JP JP2046755A patent/JPH0735859B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57193453U (ja) * | 1981-06-02 | 1982-12-08 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0735859B2 (ja) | 1995-04-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |