JPH0735859B2 - 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
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- JPH0735859B2 JPH0735859B2 JP2046755A JP4675590A JPH0735859B2 JP H0735859 B2 JPH0735859 B2 JP H0735859B2 JP 2046755 A JP2046755 A JP 2046755A JP 4675590 A JP4675590 A JP 4675590A JP H0735859 B2 JPH0735859 B2 JP H0735859B2
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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の製造方法に関
する。
メカニカルシールの密封摺動環には、従来から炭素材料
が広く使用されている。これは、炭素材料が自己潤滑
性、耐摩擦性に優れ、摺動材としてきわめて適している
からである。
が広く使用されている。これは、炭素材料が自己潤滑
性、耐摩擦性に優れ、摺動材として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、機械加工によ
り微細なスパイラル溝加工を施すことがある。これは、
回転時に上記スパイラル溝により流体の漏れを阻害する
方向にポンプ作用を発生させ、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がある。これは、
回転時に上記スパイラル溝により流体の漏れを阻害する
方向にポンプ作用を発生させ、密封性を向上させるため
である。
しかし、上記従来の炭素材料製密封摺動環には以下のよ
うな問題があった。
うな問題があった。
それは、まで第一に、摺動面に摺動による微小破壊が生
じることがあることである。たとえば油（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。
じることがあることである。たとえば油（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、機械的強度に優れ、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。
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。
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。
本発明の製造方法によると、炭素を成形した芯部の全表
面が、炭素繊維−炭素複合材からなる表層部によって被
覆された構造の炭素質摺動材料が得られ、前記表層部
は、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。
面が、炭素繊維−炭素複合材からなる表層部によって被
覆された構造の炭素質摺動材料が得られ、前記表層部
は、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。
以下、本発明を、図示の一実施例を参照しながら説明す
る。
る。
第１図は本発明の方法で製造さた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。
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。
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。
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、このため耐摩擦性に優れるととも
に、ブリスター等による表面の微小破損現象に対しても
優れた耐性を有する。
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、このため耐摩擦性に優れるととも
に、ブリスター等による表面の微小破損現象に対しても
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。
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得
ることができるため、プ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得
ることができるため、プ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図は本発明の一実施例の製造方法によって得られた
炭素質摺動材料を示す概略的な断面図、第２図は上記製
造方法における第一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
炭素質摺動材料を示す概略的な断面図、第２図は上記製
造方法における第一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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｃ１０Ｎ 20:06 Ａ 40:02 50:08 70:00
Claims (2)
- 【請求項１】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メカニカルシール用炭素
質摺動材料の製造方法。 - 【請求項２】請求項１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 JPH03249483A (ja) | 1991-11-07 |
| JPH0735859B2 true 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) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6212937Y2 (ja) * | 1981-06-02 | 1987-04-03 |
-
1990
- 1990-02-27 JP JP2046755A patent/JPH0735859B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03249483A (ja) | 1991-11-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |