JPH0925109A - ガラス状炭素材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ガラス状炭素材料の製造工程において、熱硬化
性樹脂の硬化時間を短縮して生産性を向上し、焼成され
る硬化樹脂のハンドリング性を向上し、焼成後のガラス
状炭素材料の寸法精度を向上する。 【構成】縮合反応を伴って熱硬化性樹脂を硬化させ、そ
の硬化樹脂を焼成しガラス状炭素材料を製造する。その
熱硬化性樹脂の硬化工程として、水の沸点未満の温度で
キュアさせる第１工程と、水の沸点以上の温度でキュア
させる第２工程とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録媒体用基板等
の素材に適したガラス状炭素材料の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばハードディスク（ＨＤ）用基板に
代表される記録媒体用基板の素材として、３次元網目構
造を有するガラス状炭素（Ｇｌａｓｓ‐ｌｉｋｅ Ｃａ
ｒｂｏｎ）材料を用いることで、耐衝撃性の向上、薄板
化による軽量化、軽量化によるモータ消費電力の低減等
が図られている。そのガラス状炭素材料は、縮合反応を
伴って熱硬化性樹脂を沸点未満の温度でキュアし、その
硬化樹脂を焼成することで製造される（特公昭６３‐４
４６８４号公報、特公昭６３‐４６００４号公報参
照）。

【０００３】例えば、ガラス状炭素材料製の記録媒体用
基板を製造するには、まず、フェノール変性フラン樹
脂、フェノール樹脂、フラン樹脂等の液状の熱硬化性樹
脂を合成する。この液状の熱硬化性樹脂と硬化剤とを型
に注入し、その型内で熱硬化性樹脂を沸点未満の温度で
キュアすることで板状の硬化樹脂を成形する。その板状
の硬化樹脂から製品形状に対応した中央孔を有する硬化
樹脂基板を切り抜く。次に、その硬化樹脂基板を焼成炉
内に入れて焼成して炭素化し、しかる後に両面研磨機に
よるラッピング、内外周面の砥石による研削、両面研磨
機によるポリシング等を行ない、所要の平坦度、面粗さ
及び寸法精度を有するガラス状炭素材料製記録媒体用基
板とする。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のガラス状炭素材
料の製造方法において、熱硬化性樹脂のキュアを水の沸
点未満の温度で行うのは、熱硬化性樹脂に含まれる水分
や硬化反応により生成される縮合水が沸騰し、また、未
反応低沸点物が盛んに蒸発し、割れやピットと呼ばれる
空孔が発生するのを防止するためである。しかし、熱硬
化性樹脂のキュアを水の沸点未満の温度で行うと、焼成
される硬化樹脂中に１０重量％以上の水分が含まれ、未
反応低沸点物も充分に除去できない。そうすると、上記
のような板状の硬化樹脂を焼成を行うまで通常状態で放
置すると、表面水分等の蒸発により反ってしまう。その
ため、水中に浸ける等して湿式で保存する必要があり、
ハンドリング性が非常に悪いものであった。

【０００５】また、水の沸点未満の低温で熱硬化性樹脂
のキュアを行うため、トータルでの硬化時間が長くな
り、生産性を低下させてしまう。そこで、硬化剤を増量
することで熱硬化性樹脂の硬化時間を短縮することが考
えられる。しかし、硬化剤を増量すると縮合水の生成速
度が速くなり、硬化反応の初期において縮合水が凝集
し、無孔性のものが得られない。また、硬化剤の増量に
より反応速度が速くなると、硬化反応の初期において内
部発熱により水分が沸騰し、未反応低沸点物の蒸発が盛
んになる。そのような硬化反応の初期においては、反応
率が低く架橋密度が低いため、樹脂強度が小さく可塑性
が大きい。そのため、縮合水の凝集や水分の沸騰や未反
応低沸点物の盛んな蒸発により大径のピットが数多く発
生し、実用に供することができなくなる。例えば記録媒
体用基板の素材にあっては、８μｍ以上のピットは存在
してはならず、２〜８μｍのピットも１ｃｍ² 当たり１
個以下の実質的に無孔性でなければならないとされてい
る。

【０００６】また、その硬化剤の量を減少させると、焼
成される硬化樹脂は硬化度不足のために焼成時に割れて
しまう。ピットの数と硬化度とが許容範囲となる硬化剤
量の範囲、すなわち実質的に無孔性で焼成時に割れない
範囲が、従来技術では非常に狭くなってしまう。すなわ
ち、良品を得ることのできる硬化剤量（反応速度）の範
囲が非常に狭い。

【０００７】さらに、ガラス状炭素材料を素材とする記
録媒体用基板等の製品を量産化する上では、加工が容易
なように、焼成前の硬化樹脂から上記のような製品形状
に対応した硬化樹脂基板等を切り抜くのが望ましい。し
かし、従来技術では硬化樹脂中の水分含有量が多く、焼
成時に約２５％も線収縮するため変形し易く、焼成後の
ラッピング、研削、ポリシング等の加工負担が大きくな
る。

【０００８】本発明は、上記課題を解決することのでき
るガラス状炭素材料の製造方法を提供することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のガラス状炭素材
料の製造方法は、縮合反応を伴って熱硬化性樹脂を硬化
させ、その硬化樹脂を焼成してガラス状炭素材料を製造
するに際し、その熱硬化性樹脂の硬化工程として、水の
沸点未満の温度でキュアさせる第１工程と、水の沸点以
上の温度でキュアさせる第２工程とを有することを特徴
とする。

【００１０】その第１工程において、熱硬化性樹脂のキ
ュアを水の沸点未満の温度で行うことで、樹脂強度が小
さく可塑性が大きな硬化反応の初期において、反応速度
を抑制して反応により生成される縮合水が凝集するのを
防止し、また、その縮合水や樹脂含有水分が沸騰するの
を防止し、未反応低沸点物が盛んに蒸発するのを防止す
る。これにより、硬化反応の初期において割れやピット
が発生するのを防止できる。

【００１１】その第２工程において、熱硬化性樹脂のキ
ュアを水の沸点以上の温度で行うことで、熱硬化性樹脂
の硬化反応速度を速くし、硬化反応率を高くし、焼成さ
れる硬化樹脂中の水分を低減できる。

【００１２】その第２工程における熱硬化性樹脂は、第
１工程を経ることで樹脂強度が大きく可塑性が小さくな
っているため、縮合水や熱硬化性樹脂に含まれる水分が
沸騰したり未反応低沸点物が盛んに蒸発しても、割れや
ピットは発生しない。

【００１３】その第２工程において熱硬化性樹脂の硬化
反応速度を速くできることで、トータルでの硬化時間を
短くし、生産性を向上できる。

【００１４】その焼成される硬化樹脂中に含まれる水分
を減少させ、未反応低沸点物を充分に除去できること
で、水分等の蒸発による反り等の変形を防止し、湿式で
の保存の必要をなくしてハンドリング性を向上できる。

【００１５】また、焼成される硬化樹脂中に含まれる水
分と未反応低沸点物を減少させることで、キュア時点で
樹脂を収縮させ、焼成時の線収縮量を低減して寸法安定
性を改善し、焼成後の寸法精度を向上してラッピング、
研削、ポリシング等の加工負担を小さくできる。

【００１６】さらに、焼成される硬化樹脂中に含まれる
水分と未反応低沸点物を減少させることで、従来であれ
ば図４の（１）に示すように焼成炭素化工程において硬
化樹脂Ｒの間に介在させる必要のあった黒鉛スペーサＳ
を、図４の（２）に示すように省略しても、硬化樹脂Ｒ
が互いに付着するような問題が生ずることなく焼成する
ことができ、硬化樹脂Ｒの重ね枚数を増加させて焼成能
力を倍増できる。

【００１７】その第２工程において、熱硬化性樹脂の硬
化反応率を高くして硬化度を大きくできることで、硬化
剤の量を減少させても、焼成時に割れないだけの充分な
硬化度を硬化樹脂に付与できる。よって、ピットの数と
硬化度とが許容範囲となる硬化剤量の範囲が、従来技術
に比べ広くなり実質的に無孔性で焼成時に割れない良品
を得ることのできる硬化剤量の範囲を拡げることができ
る。

【００１８】また、熱硬化性樹脂の硬化反応率を高くし
て架橋密度を上げられることで、焼成時の炭素化による
分子構造の再配列時に、より緻密な構造となって焼成後
の密度を増加して品質を向上できる。

【００１９】本発明における熱硬化性樹脂としては、フ
ラン樹脂、フェノール樹脂、フェノール変性フラン樹脂
から選ばれる１種以上のものであるのが好ましい。

【００２０】その第１工程のキュア温度は５０℃以上で
あって水の沸点未満とされ、その第２工程のキュア温度
は水の沸点以上であって４００℃以下とされるのが好ま
しく、さらに好ましくは、その第１工程のキュア温度は
７０℃以上９０℃以下であり、その第２工程のキュア温
度は１５０℃以上３００℃以下である。その第１工程の
キュア温度を５０℃以上とするのは、それより低いと熱
硬化性樹脂の反応速度が遅過ぎて、硬度を充分に上げる
のに時間を要して生産性を向上できないからである。第
２工程のキュア温度を４００℃以下とするのは、それ以
上高くしても効果に差がないからである。

【００２１】なお、本発明におけるキュア工程の温度
は、キュア工程が常圧で行われる場合の値である。

【００２２】本発明において、上記キュア温度の下で、
その第１工程のキュア時間は２時間以上５０時間以下と
され、第２工程のキュア時間は２時間以上５０時間以下
とされるのが好ましく、さらに好ましくは、その第１工
程のキュア時間は１５時間以上３５時間以下であり、第
２工程のキュア時間は５時間以上１５時間以下である。
その第１工程のキュア時間を２時間以上とするのは、第
２工程において水分が沸騰し、未反応低沸点物が盛んに
蒸発した場合に、ピット発生原因となる塑性変形が生じ
ない程度に、硬化反応を進行させるのに必要な時間を確
保するためである。その第２工程のキュア時間を２時間
以上とするのは、熱硬化性樹脂の硬化反応速度を速く
し、熱硬化性樹脂の硬化反応率を高くし、焼成される硬
化樹脂中の水分や未反応低沸点物を低減するのに必要な
時間を確保するためである。各工程のキュア時間を５０
時間以内とするのは、生産性を低減させないためであ
る。

【００２３】その第２工程において、当初のキュア温度
は水の沸点以上１２０℃未満とされ、この温度範囲にお
ける温度勾配は０℃／時以上１０℃／時以下とされるの
が好ましい。これは、第２工程における当初のキュア温
度が１２０℃以上になったり、１２０℃未満であっても
温度勾配が１０℃／時を超えると、熱硬化性樹脂の割れ
やピットの発生につながるためである。すなわち、第１
工程において熱硬化性樹脂の硬化反応はある程度進行し
ているが、１００％進行しているわけではなく、第２工
程への移行初期においては熱硬化性樹脂は多少の可塑性
を有する。そのため、急激な温度変化による含有水分の
急激な沸騰や未反応低沸点物の盛んな蒸発を防止する必
要がある。

【００２４】また、その第２工程において、上記のよう
に当初のキュア温度を水の沸点以上１２０℃未満とした
場合、次に、キュア温度を１２０℃以上１５０℃未満と
し、この温度範囲における温度勾配を０℃／時以上３０
℃／時以下とするのが好ましい。これにより、第２工程
当初の１２０℃未満のキュア温度でのキュア時間を短く
し、その後のキュア温度を高くして反応速度を上げるこ
とができ、この場合に、急激な温度変化による含有水分
の急激な沸騰や未反応低沸点物の盛んな蒸発による熱硬
化性樹脂の割れやピットの発生を防止できる。

【００２５】本発明の第２工程において、上記のように
当初のキュア温度を水の沸点以上１２０℃未満とした場
合、熱硬化性樹脂のビッカース硬度が５を超えた後にキ
ュア温度を１５０℃以上とするのが好ましい。第２工程
における当初のキュアにより、熱硬化性樹脂のビッカー
ス硬度が５を超える段階になると、熱硬化性樹脂の反応
は充分進み樹脂強度が上がっているため、キュア温度を
１５０℃以上としても、樹脂中含有水分の沸騰や未反応
低沸点物の蒸発に伴う樹脂の割れやピットは発生せず、
反応速度を速くして生産性を向上できる。

【００２６】本発明において、焼成される硬化樹脂のビ
ッカース硬度は２０以上５０未満とされるのが好まし
い。その第１、第２工程を経て得られたビッカース硬度
２０以上５０未満の硬化樹脂は、含有水分が１％以下で
有機系低沸点物も除去されているため、通常状態におい
ても樹脂内部水分の蒸発に伴う硬化物の変形が無く、ハ
ンドリング性が大幅に向上し、焼成炭素化工程において
黒鉛スペーサを省略しても互いに付着すること無しに焼
成させることができ、硬化終了時における架橋密度が上
がるため、従来に比べ良品が得られる硬化剤の許容範囲
（実質的に無孔性で焼成時に割れない範囲）が非常に広
くなる。さらに、硬化終了時において収縮が既に起こっ
ているため、焼成時の収縮率が減少し、焼成前後での寸
法精度も大幅に向上する。また、焼成後密度も上がるた
め、炭素材としての品質向上が期待される。また、焼成
される硬化樹脂のビッカース硬度が５０未満の硬化樹脂
は、第２工程のキュア温度が４００℃以下であっても得
ることができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、図１を参照して、本発明に
より中央孔を有するディスク形状の記録媒体用ガラス状
炭素基板を製造するプロセスを説明する。

【００２８】まず、反応槽１により液状の樹脂を合成す
る。次に、その合成後の液状の樹脂を濾過器２により濾
過する。次に、その液状の樹脂と硬化剤との混合流体を
型３内に注入する。その樹脂はガラス状炭素の材料にな
る熱硬化性樹脂であって縮合反応を伴って硬化するもの
であれば特に限定されず、例えば特公昭６３‐４４６８
４号公報に開示されたフェノール変性フラン樹脂を用い
ることができる。その硬化剤は原料樹脂に応じたものを
用いればよく、例えば特公昭６３‐４４６８４号公報に
開示されたパラトルエンスルホン酸、水およびグリコー
ルの混合物を用いることができる。その型３は、隙間を
おいて対向する一対の平板４、５と、その隙間の周囲を
封止するシール材とから構成できる。その平板４、５の
素材としては、ガラス、ＳＵＳ材、アルミ材、樹脂等を
用いることができる。

【００２９】次に、その液状の熱硬化性樹脂を、例えば
その一対の平板４、５の間において硬化させることで板
状の硬化樹脂６に成形する。その熱硬化性樹脂を硬化さ
せる工程は、５０℃以上であって水の沸点未満の温度で
キュアさせる第１工程と、水の沸点以上であって４００
℃以下の温度でキュアさせる第２工程とを有し、その第
１工程のキュア時間は２時間〜５０時間とされ、第２工
程のキュア時間は２時間〜５０時間とされる。その第１
工程から第２工程へは、例えば、図２の（１）における
キュア温度とキュア時間との関係に示すように、水の沸
点Ｂ未満のキュア温度θａから沸点以上のキュア温度θ
ｂに時間の経過に伴って漸次上昇することで移行しても
よく、あるいは、図２の（２）、図２の（３）における
キュア温度とキュア時間との関係に示すように、水の沸
点Ｂ未満のキュア温度θａから沸点以上のキュア温度θ
ｂにステップ状に上昇することで移行してもよい。その
第２工程における当初のキュア温度θｂは水の沸点以上
１２０℃未満とされ、この温度範囲においては、図２の
（２）、図２の（３）に示すように温度勾配はなくても
よいし、図２の（１）に示すように温度勾配がある場合
は１０℃／時以下とされる。また、その第２工程におい
て、当初のキュア温度θｂを水の沸点以上１２０℃未満
とした後に、キュア温度を上昇させる場合、その上昇後
のキュア温度θｃは１２０℃以上１５０℃未満とされ、
この温度範囲においては、図２の（３）に示すように温
度勾配はなくてもよいし、図２の（１）に示すように温
度勾配がある場合は３０℃／時以下とされる。

【００３０】また、その第２工程において、キュア温度
を１５０℃以上とする場合は、それまでのキュアにより
熱硬化性樹脂のビッカース硬度が５を超えた後に行う。

【００３１】上記第１、第２工程における硬化温度、硬
化時間、温度勾配は、両工程により得られる硬化樹脂６
のビッカース硬度が２０以上５０未満となるように設定
される。

【００３２】なお、第１工程においても温度が勾配を有
したりステップ状に変化してもよい。また、第２工程に
おいて温度を時間の経過により低下させてもよい。

【００３３】次に、互いに同心に配置される大小一対の
環状切れ刃を有する工具や旋盤等により、その板状の硬
化樹脂６から多数の硬化樹脂基板７を切り抜く。各硬化
樹脂基板７は中央孔を有するディスク形状であって、製
品形状に対応する。

【００３４】次に、その硬化樹脂基板７を焼成炉内に入
れ、不活性ガス雰囲気下において１０００℃〜１５００
℃程度で焼成して炭素化することで、ガラス状炭素基板
８を得る。この際、その硬化樹脂基板７は黒鉛スペーサ
を介することなく複数枚を重ねた状態で焼成してもよ
い。

【００３５】次に、図３に示すように、その焼成された
ガラス状炭素基板８を両面研磨機１６によりラッピング
し、砥石１７により外周面と内周面とを研削して径を揃
えると共に角部の面取りを行い、両面研磨機１８により
ポリシングを行なうことで、最終製品に必要な平坦度、
面粗さ及び寸法精度を有する最終製品である記録媒体用
ガラス状炭素基板８″を得る。

【００３６】なお、本発明により製造されるガラス状炭
素材料の用途は記録媒体用基板に限定されず、例えば、
磁気ヘッド、流体噴射用ノズル、滑り軸受、スパッタリ
ングターゲット等の素材としても用いることができる。

【００３７】以下、上記実施形態によるガラス状炭素基
板８の製造実施例を説明する。なお、各実施例において
「部」は「重量部」を意味する。また、熱硬化性樹脂の
キュア工程は１気圧下で行われ、水の沸点は１００℃と
される。

【００３８】

【実施例‐１】フルフリルアルコール５００部に９２％
パラホルムアルデヒド４７０部、水１９０部の混合物を
攪拌しながら８０℃まで昇温する。次にフェノール６７
０部と水酸化カルシウム１８部との混合物を８０℃で攪
拌しながら滴下させる。滴下終了後は８０℃にて３時間
熟成させ、室温まで冷却後６２％パラトルエンスルホン
酸で弱酸性（ｐＨ＝３〜５に調整し、フルフリルアルコ
ール５００部で希釈後、６０℃、減圧下で２００部の水
を脱水し、２５℃で３００ｃｐｓの熱硬化性樹脂を得
た。

【００３９】以上によって得られた熱硬化性樹脂１００
部を攪拌し、その中に反応を促進するための硬化剤（パ
ラトルエンスルホン酸：水：グリコール＝７：２：１）
を添加した。硬化剤の添加量は、０．１重量％、０．３
重量％、０．５重量％の３点とした。その混合物を減圧
脱泡後、ガラス板２枚に挟まれてシリコンチューブでシ
ールされた有効厚み２ｍｍの型にそれぞれ注型し、乾燥
機の中に入れて硬化反応を行った。硬化条件は８０℃で
２４時間キュアした後、１００℃にし、８℃／ｈｒの温
度勾配で１２．５時間かけて２００℃まで昇温してキュ
アした。得られた板状硬化樹脂は全て割れがなかった。
この硬化樹脂から、外径８９ｍｍ、内径２５ｍｍの硬化
樹脂基板を、互いに同心に配置される大小一対の環状切
れ刃を有する工具により切り抜いた。その硬化樹脂基板
を一定枚数ずつ黒鉛スペーサーを省略して重ねて管状焼
成炉に入れ、窒素気流下にて１０℃／時の昇温速度で１
２００℃まで昇温し、２時間保持した後に冷却し、ガラ
ス状炭素基板を得た。

【００４０】そのガラス状炭素基板を♯５００〜♯８０
００の研磨シートにて研磨し、内部研磨面の表面ピット
を光学顕微鏡で観察した。研磨面は直径０．２〜１μｍ
のピットが１ｃｍ² 当たりに２個程度見られる程度で、
それ以上の径のピットは観察されなかった。

【００４１】ここで得られた板状硬化樹脂の全てを１日
室内に放置しても変形が見られず、また、焼成時に黒鉛
スペーサーを省略し硬化樹脂基板同志を重ねても、お互
いに付着しなかった。

【００４２】

【実施例‐２】実施例‐１で得られたフェノール変性フ
ラン樹脂を、実施例‐１と同様に調整し、乾燥機に入れ
て硬化反応を行った。硬化条件は８０℃で２４時間キュ
アした後、１００℃にし、１０℃／時で２時間かけて１
２０℃まで昇温してキュアし、次に１５℃／時で２時間
かけて１５０℃にしてキュアした後、一度２００℃に昇
温し、４時間放置してキュアした。得られた板状硬化樹
脂は全て割れがなかった。また、１５０℃の時点で取り
出した板状硬化樹脂のビッカース硬度は１１であった。
その板状硬化樹脂から実施例‐１と同様に切り抜いた硬
化樹脂基板を同様に焼成して研磨した後、その表面ピッ
トを観察した結果、０．２〜１μｍのピットが１ｃｍ²
当たりに３個程度見られる程度で、それ以上の径のピッ
トは観察されなかった。

【００４３】ここで得られた板状硬化樹脂の全てを１日
室内に放置しても変形が見られず、また、焼成時に黒鉛
スペーサーを省略し硬化樹脂基板同志を重ねても、お互
いに付着しなかった。

【００４４】

【実施例‐３】実施例‐１で得られたフェノール変性フ
ラン樹脂を、実施例‐１と同様に調整し、乾燥機に入れ
硬化反応を行った。硬化条件は８０℃で３５時間キュア
した後、１００℃で１２時間放置してキュアした。得ら
れた板状硬化樹脂は全て割れなかった。その板状硬化樹
脂から実施例‐１と同様に切り抜いた硬化樹脂基板を同
様に焼成して研磨した後、その表面ピットを観察した結
果、０．２〜１μｍのピットが１ｃｍ² 当たりに３個程
度見られる程度で、それ以上の径のピットは観察されな
かった。

【００４５】ここで得られた板状硬化樹脂の全てを１日
室内に放置しても変形が見られず、また、焼成時に黒鉛
スペーサーを省略し硬化樹脂基板同志を重ねても、お互
いに付着しなかった。

【００４６】

【実施例‐４】実施例‐１で得られたフェノール変性フ
ラン樹脂を、実施例‐１と同様に調整し、乾燥機に入れ
硬化反応を行った。硬化条件は８０℃で２４時間キュア
した後、１００℃で５時間キュアし、さらに１５０℃で
５時間放置してキュアした。得られた板状硬化樹脂は全
て割れがなかった。その板状硬化樹脂から実施例‐１と
同様に切り抜いた硬化樹脂基板を同様に焼成して研磨し
た後、その表面ピットを観察した結果、０．２〜１μｍ
のピットが１ｃｍ² 当たりに２個程度見られる程度で、
それ以上の径のピットは観察されなかった。

【００４７】ここで得られた板状硬化樹脂の全てを１日
室内に放置しても変形が見られず、また、焼成時に黒鉛
スペーサーを省略し硬化樹脂基板同志を重ねても、お互
いに付着しなかった。

【００４８】

【比較例‐１】実施例‐１で得られたフェノール変性フ
ラン樹脂を、実施例‐１と同様に調整し、乾燥機に入れ
硬化反応を行った。硬化条件は８０℃で４８時間保持す
ることでキュアした。これにより得られた板状硬化樹脂
の中で、硬化剤量が０．５重量％、０．３重量％のもの
は正常に脱型できたが、０．１重量％のものは硬化不十
分のため柔らかすぎて型から取り出すことができなかっ
た。脱型できた２点の板状硬化樹脂から実施例‐１と同
様に切り抜いた硬化樹脂基板を、実施例‐１と同様に焼
成した結果、硬化剤量が０．５重量％のものは正常に焼
成できたが、０．３重量％のものは硬化不十分のため割
れてしまい、サンプルを得ることができなかった。残っ
た硬化剤量０．５重量％品を実施例‐１と同様に焼成し
て研磨した後、その表面ピットを観察した結果、０．２
〜１μｍのピットが１ｃｍ² 当たりに２個程度見られる
程度で、それ以上の径のピットは観察されなかった。

【００４９】ここで得られた板状硬化樹脂は全て室内に
放置すると変形してしまい、また焼成時に黒鉛スペーサ
ーを省略して硬化樹脂基板同志を重ねると、お互いに付
着して離れなくなってしまった。

【００５０】

【比較例‐２】実施例‐１で得られたフェノール変性フ
ラン樹脂を、実施例‐１と同様に調整し、乾燥機に入れ
硬化反応を行った。硬化条件は１１０℃で４８時間保持
することでキュアした。この結果、型内で硬化した樹脂
は全て割れてしまい、サンプルが得られなかった。

【００５１】以下の表１に、上記各実施例‐１〜４と比
較例‐１の硬化樹脂の硬化時間、室内放置の結果、黒鉛
スペーサーを省略して硬化樹脂基板同志を重ねて焼成し
た場合の結果、焼成時線収縮率、焼成後真円度、焼成後
密度およびビッカース硬度を示す。焼成時線収縮率は、
硬化樹脂基板の中心からｘｙ方向の焼成前後の外径寸法
の変化から算出した。真円度は真円度測定機（ミツトヨ
製、ＲＡ‐３００）を用いて測定した。焼成後密度は密
度測定機（島津製作所製、マルチボリュームピクノメー
タ１３０５）を用いて測定した。ビッカース硬度はＪＩ
Ｓ Ｚ ２２４４に従って硬度計（明石製作所製、ＡＶ
Ｋ‐ＡＩＩ）を用い、試験荷重は５ｋｇｆで測定した。

【００５２】

【表１】

【００５３】上記各実施例と比較例とから、本発明の第
１工程において熱硬化性樹脂のキュアを水の沸点未満の
温度で行うことで、樹脂強度が小さく可塑性が大きな硬
化反応の初期において、反応速度を抑制して硬化反応に
より生成される縮合水が凝集するのを防止し、また、そ
の縮合水や樹脂含有水分が沸騰するのを防止し、未反応
低沸点物が盛んに蒸発するのを防止し、硬化反応の初期
において割れやピットが発生するのを防止できることが
確認される。さらに、第２工程における熱硬化性樹脂
は、第１工程を経ることで樹脂強度が大きく可塑性が小
さくなっているため、縮合水や熱硬化性樹脂に含まれる
水分が沸騰したり未反応低沸点物が盛んに蒸発しても割
れやピットは発生しないことが確認される。また、第２
工程において熱硬化性樹脂の硬化反応速度を速くするこ
とで、第２工程を持たない比較例に比べトータルでの硬
化時間を短くし、生産性を向上できることが確認され
る。また、第２工程において熱硬化性樹脂のキュアを水
の沸点以上の温度で行うことで、焼成される硬化樹脂中
の水分を減少させ、未反応低沸点物を充分に除去し、水
分等の蒸発による反り等の変形を防止し、湿式での保存
の必要をなくしてハンドリング性を向上できることが確
認される。また、焼成される硬化樹脂中に含まれる水分
と未反応低沸点物を減少させることで、黒鉛スペーサを
省略しても硬化樹脂を互いに付着させること無しに焼成
することができ、硬化樹脂の重ね枚数を増加させて焼成
能力を倍増できることが確認される。また、第２工程に
おいて熱硬化性樹脂のキュアを水の沸点以上の温度で行
い、化樹脂中に含まれる水分と未反応低沸点物を減少さ
せることで、キュア時点で樹脂を収縮させ、焼成時の線
収縮量を低減して寸法安定性を改善し、真円度等の焼成
後の寸法精度を向上してラッピング、研削、ポリシング
等の加工負担を小さくできることが確認される。また、
第２工程において熱硬化性樹脂の硬化反応率を高くして
架橋密度を上げることで、焼成時の炭素化による分子構
造の再配列時に、より緻密な構造となって焼成後の密度
が増加して品質を向上できることが確認される。さら
に、第２工程において熱硬化性樹脂の硬化反応率を高く
して硬化度を大きくすることで、硬化剤の量を減少させ
ても、焼成される硬化樹脂は焼成時に割れないだけの充
分な硬化度を持ち、実質的に無孔性で焼成時に割れない
良品を得ることのできる範囲を拡げることができること
が確認される。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、熱硬化性樹脂の硬化時
間を短縮して生産性を向上でき、焼成される硬化樹脂の
ハンドリング性を向上でき、焼成後のガラス状炭素材料
の寸法精度を向上して加工寸法精度向上のための加工負
担を小さくでき、焼成時に硬化樹脂を重ね焼きするため
のスペーサを省略して焼成能力を大幅に向上させること
ができ、良品を得ることのできる硬化剤量の範囲を拡
げ、焼成後のガラス状炭素材料の構造を緻密にして品質
を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の記録媒体用ガラス状炭素基
板の製造プロセスの説明図

【図２】（１）、（２）、（３）はそれぞれ、本発明の
実施形態の硬化樹脂のキュア時間とキュア温度との関係
を示す図

【図３】本発明の実施形態の記録媒体用ガラス状炭素基
板の仕上げプロセスの説明図

【図４】（１）は従来の硬化樹脂基板の焼成時の状態を
示す図、（２）は本発明の硬化樹脂基板の焼成時の状態
を示す図

【符号の説明】

６ 硬化樹脂 ７ 硬化樹脂基板 ８ ガラス状炭素基板

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 縮合反応を伴って熱硬化性樹脂を硬化さ
   せ、その硬化樹脂を焼成してガラス状炭素材料を製造す
   るに際し、その熱硬化性樹脂の硬化工程として、水の沸
   点未満の温度でキュアさせる第１工程と、水の沸点以上
   の温度でキュアさせる第２工程とを有することを特徴と
   するガラス状炭素材料の製造方法。
2. 【請求項２】 その第１工程のキュア温度は５０℃以上
   であって水の沸点未満とされ、その第２工程のキュア温
   度は水の沸点以上であって４００℃以下とされる請求項
   １に記載のガラス状炭素材料の製造方法。
3. 【請求項３】 その熱硬化性樹脂は、フラン樹脂、フェ
   ノール樹脂、フェノール変性フラン樹脂から選ばれる１
   種以上のものである請求項１または２に記載のガラス状
   炭素材料の製造方法。
4. 【請求項４】 その第２工程において、当初のキュア温
   度は水の沸点以上１２０℃未満とされ、この温度範囲に
   おける温度勾配は０℃／時以上１０℃／時以下とされる
   請求項１〜３の何れかに記載のガラス状炭素材料の製造
   方法。
5. 【請求項５】 その第２工程において、当初のキュア温
   度は水の沸点以上１２０℃未満とされ、この温度範囲に
   おける温度勾配は０℃／時以上１０℃／時以下とされ、
   次に、キュア温度は１２０℃以上１５０℃未満とされ、
   この温度範囲における温度勾配は０℃／時以上３０℃／
   時以下とされる請求項１〜３の何れかに記載のガラス状
   炭素材料の製造方法。
6. 【請求項６】 その第２工程において、熱硬化性樹脂の
   ビッカース硬度が５を超えた後にキュア温度を１５０℃
   以上とする請求項４または５に記載のガラス状炭素材料
   の製造方法。
7. 【請求項７】 その焼成される硬化樹脂のビッカース硬
   度は２０以上５０未満とされる請求項１〜６の何れかに
   記載のガラス状炭素材料の製造方法。