JPH0769727A - カーボン基板の製造方法 - Google Patents

カーボン基板の製造方法

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JPH0769727A
JPH0769727A JP5238883A JP23888393A JPH0769727A JP H0769727 A JPH0769727 A JP H0769727A JP 5238883 A JP5238883 A JP 5238883A JP 23888393 A JP23888393 A JP 23888393A JP H0769727 A JPH0769727 A JP H0769727A
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JP
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tablet
mold
raw material
molding
carbon substrate
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JP5238883A
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Hideki Yamamuro
秀樹 山室
Kazuo Muramatsu
一生 村松
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板欠陥が抑制され、成形時間の短縮及び成
形作業の簡素化が容易なカーボン基板の製造方法を提供
する。 【構成】 粒径が150μm以上、HPFが80乃至1
50mm、水分量が1.0乃至3.0重量%、Fe,N
i,Si及びCaが夫々5ppm以下である熱硬化性樹
脂粉末を原料として使用する。この原料を冷間加圧して
タブレットに成形し、高周波予熱炉4により、予熱す
る。その後、成形プレス装置7,8により、カーボン基
板形状に成形する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は磁気ディスク、磁気ヘッ
ド用基板、光学レンズ鋳型、光学用反射板基板及び感光
体ドラム等の基板として好適のカーボン基板の製造方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の用途に使用されるカーボン基板
の製造方法としては、フェノールホルムアルデヒド樹脂
の粉末を金型に充填し、100乃至200kg/mm2
(例えば、150kg/mm2)の加圧力を加え、15
0乃至170℃(例えば、160℃)の温度で、30乃
至60分間(例えば、45分間)成形する方法が公知で
ある(特開昭62−234232号)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来のカーボン基板の製造方法は、成形時に発生するボイ
ド(気孔)が炭化焼成又は表面研磨後に基板欠陥とな
る。また、この従来方法は、成形時に多量のガスを発生
するため、成形に必要な時間が長く、このため製造コス
トが高いという難点がある。更に、粉体を金型に充填す
る際に、金型は高温であるために、金型面に接触した部
分から硬化が進むため、初期に装入した粉体から硬化が
開始され、成形体の均一性が悪い。このように成形体の
均一性が悪いことが、基板欠陥の原因になる。また、金
型清掃に時間がかかり、取り扱いが煩雑であるので、連
続工程での成形が困難である。
【0004】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、基板欠陥が抑制され、成形時間の短縮及び
成形作業の簡素化が容易なカーボン基板の製造方法を提
供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係るカーボン基
板の製造方法は、粒径が150μm以上、HPFが80
乃至150mm、水分量が1.0乃至3.0重量%、F
e,Ni,Si及びCaが夫々5ppm以下である熱硬
化性樹脂粉末を原料として使用することを特徴とする。
【0006】但し、HPFとは樹脂円盤流れ(Hot Pres
sing Flow)という樹脂の硬化の程度を示すパラメータ
であり、2gの樹脂を推力が1.145kg、温度が1
60℃、保持時間が60秒の条件でホットプレスしたと
きの樹脂の流れをもって硬化の程度を現したものであ
る。
【0007】
【作用】本願発明者らが炭化焼成後に基板欠陥が発生す
る原因について実験研究した結果、成形時のボイド(気
孔)及び樹脂中の金属不純物が触媒として作用し、黒鉛
を発生させることが判明した。従って、使用する原料中
に存在する金属不純物、特にSi,Fe,Ni,Caの
量を低減することにより、黒鉛の発生を抑制することが
できる。
【0008】また、原料の粒径、硬化の程度及び樹脂中
の水分量も最適化することにより、成形時のボイドの発
生を著しく低減することができる。
【0009】熱硬化性樹脂粉末からなる原料の粒径は1
50μm以上である。原料粒径が150μm未満である
と、タブレットの作成の際に、高い圧力と、長い圧力保
持時間とが必要であり、製造コストが高くなると共に、
連続生産が困難になる。また、粒径が小さいと取り扱い
が困難になり、生産効率が悪化する。このため、原料粉
末の粒径は150μm以上とする。
【0010】HPFが80未満になると、成形時に溶融
が不十分になり、成形体に粒界が生じ、基板欠陥が発生
する。HPFが150を超えると、成形時にボイド(気
孔)の発生が生じ、基板欠陥が発生する。このため、H
PFは80乃至150μmとする。
【0011】また、水分量が1.0重量%未満である
と、タブレットの保形性を維持できず、安定した形状及
び重量のタブレットを得ることができなくなる。水分量
が3.0重量%を超えると、成形時のガス発生量が膨大
になり、成形体中に微細なボイド(気孔)が残存してし
まう。このため、原料の水分量は1.0乃至3.0重量
%にする。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例について、添付の図面
を参照して具体的に説明する。図1は本発明の実施例に
係るカーボン基板の製造方法を示し、特にタブレットの
成形方法を示す。
【0013】先ず、図1を参照して本発明の実施例方法
におけるタブレットの成形方法について説明する。タブ
レッタ1において、所定の組成の熱硬化性樹脂の粉末
を、常温下で加圧することにより、所定のタブレット形
状に成形する。タブレッタ1からのタブレット3はスト
ッカ2により集められ、ストッカ2から高周波予熱炉4
に送られる。タブレット3は高周波予熱炉2にて予熱さ
れて、脱水及び硬化反応が進行する。この高周波予熱炉
4にて予熱された後、タブレット3はコンベア5により
整列装置6に送られる。タブレット3は整列装置6によ
りストッカ9上に整列状態で収納される。そして、スト
ッカ9上に載置されたタブレット3は、成形プレス装置
7、8により熱間プレス成形される。次いで、タブレッ
ト3はストッカ9上でバリ取りされ、放冷される。その
後、タブレット3は、歪取りプレス装置10により圧力
を印加しつつ放冷され、 歪取りプレスされて反りが防
止される。
【0014】上述のタブレットの成形方法においては、
タブレッタ1にて熱硬化性樹脂粉末を冷間成形してタブ
レット3を得た後、このタブレット3を高周波予熱炉4
にて高周波加熱して予熱する。この場合に、高周波予熱
炉4においては、1室に例えば6個のタブレット3が収
納され、各室あたり、同時に6個のタブレット3を高周
波加熱し、1個のタブレット当たり約2分の時間で脱水
処理できるので、生産性が高い。予熱後のタブレット3
は、成形プレス装置7、8によりホットプレスされ、更
に歪取りプレスした後、焼成されてカーボン基板が製造
される。各タブレットの焼成時間は例えば約5乃至6分
である。このように、タブレット3を複数個まとめて予
熱した後、ホットプレスしてカーボン基板を作成するの
で、従来に比して極めて短い時間でカーボン基板を成形
し、製造することができる。
【0015】次に、本発明の他の実施例に係るカーボン
基板の製造方法について、図2を参照して説明する。本
実施例は熱硬化性樹脂粉末から直接カーボン基板を成形
するものである。1組の成形型は円板状の下型21及び
上型22と、これらの下型21及び上型22が嵌め込ま
れるリング型23とからなる。型組立部37において、
リング型23内に下型21が嵌合されて成形型が組み立
てられる。そして、原料投入部31において、下型21
が嵌合したリング型23内に熱硬化性樹脂粉末がフィー
ダ(図示せず)により投入される。この場合に、成形型
は室温であり、冷間で樹脂粉末が充填される。樹脂の充
填後、上型22がリング型23に嵌め込まれ、この上型
22の重量により内部の粉末は若干硬化する。
【0016】次いで、樹脂が充填された成形型は、熱間
成形装置32に搬入される。この熱間成形装置32にお
いては、各成形型は熱盤41を間に挟んで積み上げられ
ており、これらを例えば150℃に加熱しつつ、最下段
の熱盤41と最上段の熱盤41との間に例えば500ト
ンの荷重を印加して、樹脂粉末を熱間加圧成形する。
【0017】その後、各成形型は熱盤41を取り除かれ
た後、冷却装置33に搬入され、水冷盤42を間に挟ん
で積み上げられる。この水冷盤42はその内部を水が循
環供給されるようになっており、これにより、成形型内
の樹脂は水冷型等を重石として圧力を印加しつつ急冷す
るようになっている。これにより、成形型内の樹脂成形
物は冷却時に反りが発生することが防止される。
【0018】次いで、冷却後の成形型は型ばらし装置3
4に送られ、リング型23、下型21及び上型22が解
体され、内部の樹脂成形物が取り出される。解体された
各型は、搬送装置35により型清掃装置36に搬送さ
れ、この型清掃装置36において各型は清浄化される。
型清浄後の各型は型組立部37に送られる。
【0019】一方、成形型から取り出された樹脂成形物
は、型切断装置38に送られ、この型切断装置38にお
いて、樹脂成形物から所定の直径を有するカーボン基板
が複数個切り出される。図3はこの樹脂成形物43から
円輪状に切り出されるカーボン基板44を示す。切り出
し手段としては、レーザー、ジェットウォーター、打ち
抜き及び切断等の方法がある。そして、各カーボン基板
44は、洗浄乾燥装置39において、洗浄され、乾燥さ
れて製品となる。
【0020】このようにして、本実施例方法において
は、原料粉末を直接金型に充填して円板状に成形するの
で、一旦タブレット状に成形する必要がないので、製造
工程が簡素であり、製造コストを低減することができ
る。
【0021】上述の本発明の各実施例方法においては、
従来よりも成形時間が短くなり、従来30〜60分必要
であったものが10分以下まで成形時間を短縮すること
ができる。このため、製造コストを低減することができ
る。特に、近時、磁気ディスクの小径化が促進されてお
り、直径が2.5インチ、1.8インチ及び1.3イン
チ等の小径のものが実用化されるようになってきたとい
う背景の下で、その低価格化が要求されており、本発明
の第1及び第2実施例のようにカーボン基板の製造コス
トを低減できることは極めて有益である。
【0022】次に、本発明の実施例方法により実際にカ
ーボン基板を作成し、各種の特性が製品品質に及ぼす影
響について調べた結果を比較例と比較して説明する。
【0023】先ず、HPFの条件を変えた実施例につい
て説明する。図2に示す装置により、フェノールホルム
アルデヒド樹脂粉末を金型に充填し、下記実施例1,2
及び比較例1,2の条件でホットプレスを行い、外形が
70mm,内径が10mm,板厚が1.2mmの成形体
を得た。得られた成形体を窒素ガス雰囲気中で1200
℃まで加熱して焼成した。その後、この焼成体を熱間静
水圧加圧装置を使用して2500℃及び2000気圧の
条件で熱間静水圧加圧(HIP)処理し、カーボンブラ
ンク材を作成した。
【0024】実施例1:平均粒径が300μm、水分量
が2.0重量%、HPFが80mmの原料を使用し、予
熱時間が1分、成形温度が160℃、加圧時間が5分の
条件で成形した結果、粒界及びボイド(気孔)がない良
好な成形体を得ることができた。
【0025】実施例2:平均粒径が500μm、水分量
が1.0重量%、HPFが150mmの原料を使用し、
予熱時間が1分、成形温度が160℃、加圧時間が5分
の条件で成形した結果、粒界及びボイド(気孔)がない
良好な成形体を得ることができた。
【0026】比較例1:平均粒径が500μm、水分量
が1.0重量%、HPFが50mmの原料を使用し、予
熱時間が1分、成形温度が160℃、加圧時間が5分の
条件で成形した結果、粒界が多く残存していた。
【0027】比較例2:平均粒径が500μm、水分量
が1.0重量%、HPFが180mmの原料を使用し、
予熱時間が1分、成形温度が160℃、加圧時間が5分
の条件で成形した結果、ボイド(気孔)が多発した。
【0028】図4乃至6はこれらの実施例1及び比較例
1,2の成形体の断面組織を示す写真である。比較例
1,2はHPFが本発明の範囲から外れるので、粒界又
はボイドが多数存在するのに対し、実施例1の場合はH
PFが本発明にて規定した範囲内にあるので、これらの
粒界及びボイドがない健全な成形体が得られている。
【0029】次に、図1に示す装置を使用してカーボン
基板を製造し、下記実施例3乃至5及び比較例3乃至5
の条件で水分量及び粒径を種々変えてその影響を調べた
実施例について、その比較例と比較して説明する。フェ
ノールホルムアルデヒド樹脂粉末を冷間プレス加工によ
り、所定のタブレット形状に成形した。加圧装置として
100トンの油圧装置を使用し、直径が4.2mm、厚
さが10mmのタブレットの固形化を行った。このタブ
レット成形体を高周波加熱装置により予熱した後、ホッ
トプレス成形し、外径が70mm、内径が10mm、板
厚が1.2mmの成形体を得た。
【0030】得られた成形体を窒素ガス雰囲気中で12
00℃まで加熱して焼成した後、熱間静水圧加圧装置を
使用して、2500℃及び2000気圧の条件でHIP
処理し、カーボンブランク材を作成した。
【0031】実施例3:原料は平均粒径が150μm、
水分量が2.0重量%であり、この原料を面圧が100
0kg/cm2、加圧時間が10秒の条件で成形した結
果、良好なタブレットが得られ、このタブレットを使用
したカーボン基板の成形品も粒界及びボイドがない健全
なものが得られた。
【0032】実施例4:原料は平均粒径が500μm、
水分量が2.0重量%であり、この原料を面圧が100
0kg/cm2、加圧時間が10秒の条件で成形した結
果、良好なタブレットが得られ、このタブレットを使用
したカーボン基板の成形品も粒界及びボイドがない健全
なものが得られた。
【0033】実施例5:原料は平均粒径が1000μ
m、水分量が1.0重量%であり、この原料を面圧が1
000kg/cm2、加圧時間が10秒の条件で成形し
た結果、良好なタブレットが得られ、このタブレットを
使用したカーボン基板の成形品も粒界及びボイドがない
健全なものが得られた。
【0034】比較例3:原料は平均粒径が50μm、水
分量が2.0重量%であり、この原料を面圧が1000
kg/cm2、加圧時間が10秒の条件で成形した結
果、粒径が小さいので、タブレットの保形性が得られ
ず、良品が得られなかった。
【0035】比較例4:原料は平均粒径が150μm、
水分量が0.5重量%であり、この原料を面圧が100
0kg/cm2、加圧時間が10秒の条件で成形した結
果、水分量が少ないので、タブレットの保形性が得られ
ず、良品が得られなかった。
【0036】比較例5:原料は平均粒径が150μm、
水分量が4.0重量%であり、この原料を面圧が100
0kg/cm2、加圧時間が10秒の条件で成形した結
果、水分量が多いので、良好なタブレットが得られず、
このタブレットを使用してカーボン基板を成形した結
果、得られたカーボン基板にはボイドが多発していた。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
熱硬化性樹脂原料の粒径、HPF、水分量及び金属元素
含有量等の性質を適正に規制したので、成形時の粒界及
びボイド(気孔)の発生を防止でき、欠陥がない基板を
製造することができ、本発明は磁気ディスク及び感光体
ドラム等に使用されるカーボン基板として極めて有用な
カーボン基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す模式図である。
【図2】本発明の第2実施例を示す模式図である。
【図3】この第2実施例におけるカーボン基板の切り出
し方法を説明する模式図である。
【図4】実施例1の成形体の断面組織を示す写真であ
る。
【図5】比較例1の成形体の断面組織を示す写真であ
る。
【図4】比較例2の成形体の断面組織を示す写真であ
る。
【符号の説明】
1;タブレッタ 2,9;ストッカ 3;タブレット 4;高周波予熱炉 7,8;成形プレス 10;歪み取りプレス 21;下型 22;上型 23;リング型 31;原料投入部 32;熱間成形装置 33;冷却装置 34;型ばらし装置 36;型清掃装置 37;型組立部 38;型切り出し装置 39;洗浄乾燥装置 41;熱盤 42;水冷盤
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年4月27日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す模式図である。
【図2】本発明の第2実施例を示す模式図である。
【図3】この第2実施例におけるカーボン基板の切り出
し方法を説明する模式図である。
【図4】実施例1の成形体の断面組織を示す写真であ
る。
【図5】比較例1の成形体の断面組織を示す写真であ
る。
【図】比較例2の成形体の断面組織を示す写真であ
る。
【符号の説明】 1;タブレッタ 2,9;ストッカ 3;タブレット 4;高周波予熱炉 7,8;成形プレス 10;歪み取りプレス 21;下型 22;上型 23;リング型 31;原料投入部 32;熱間成形装置 33;冷却装置 34;型ばらし装置 36;型清掃装置 37;型組立部 38;型切り出し装置 39;洗浄乾燥装置 41;熱盤 42;水冷盤
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図4
【補正方法】変更
【補正内容】
【図4】
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図5
【補正方法】変更
【補正内容】
【図5】
【手続補正4】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図6
【補正方法】変更
【補正内容】
【図6】 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年4月28日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0028
【補正方法】変更
【補正内容】
【0028】図4乃至6は夫々これらの実施例1及び比
較例1,2の成形体の断面組織写真をそのままトレー
スした図面である。比較例1,2はHPFが本発明の範
囲から外れるので、粒界又はボイドが多数存在するのに
対し、実施例1の場合はHPFが本発明にて規定した範
囲内にあるので、これらの粒界及びボイドがない健全な
成形体が得られている。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図4
【補正方法】変更
【補正内容】
【図4】実施例1の成形体の断面組織を示す写真をその
ままトレースした図面である。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図5
【補正方法】変更
【補正内容】
【図5】比較例1の成形体の断面組織を示す写真をその
ままトレースした図面である。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図6
【補正方法】変更
【補正内容】
【図6】比較例2の成形体の断面組織を示す写真をその
ままトレースした図面である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 粒径が150μm以上、HPFが80乃
    至150mm、水分量が1.0乃至3.0重量%、F
    e,Ni,Si及びCaが夫々5ppm以下である熱硬
    化性樹脂粉末を原料として使用することを特徴とするカ
    ーボン基板の製造方法。
JP5238883A 1993-08-30 1993-08-30 カーボン基板の製造方法 Pending JPH0769727A (ja)

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GB9417407A GB2281557B (en) 1993-08-30 1994-08-30 Method of manufacturing carbon substrate
US08/297,811 US5580500A (en) 1993-08-30 1994-08-30 Method of manufacturing carbon substrate
MYPI94002276A MY131767A (en) 1993-08-30 1994-08-30 Method of manufacturing carbon substrate

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