JPH11100267A - カーボン材及びその製造方法 - Google Patents

カーボン材及びその製造方法

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JPH11100267A
JPH11100267A JP9260409A JP26040997A JPH11100267A JP H11100267 A JPH11100267 A JP H11100267A JP 9260409 A JP9260409 A JP 9260409A JP 26040997 A JP26040997 A JP 26040997A JP H11100267 A JPH11100267 A JP H11100267A
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JP
Japan
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powder
air
carbon material
amount
weight
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JP9260409A
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English (en)
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Yoshihiro Watanabe
美博 渡辺
Minoru Wada
稔 和田
Yasushi Komata
恭 小俣
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Resonac Corp
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Hitachi Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 静圧空気軸受に使用する場合、空気透過量の
バラツキが小さいため空気透過量の調整が不要となり、
生産性のよいカーボン材とその好適な製造方法を提供す
る。 【解決手段】 同一ブロック内の空気透過量のバラツキ
が空気圧力0.49MPaにおいて20cc/cm2
min以下であるカーボン材。1〜60μmの粒径の粒
子を80重量%以上含有する原料骨材粉と結合材からな
る混練物を粉砕して得られる粉砕粉を含有する成形粉を
成形し、焼成するカーボン材の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、静圧空気軸受等の
カーボン摺動材として好適に用いられるカーボン材及び
その製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の静圧空気軸受製造技術として、特
開昭63−186030号公報に記載されているように
粒子径が40μm以下に分布した炭素材料用素材を成
形、焼成、黒鉛化して得られるカーボン材を用いること
が知られているが、このカーボン材は同一ブロック内の
空気透過量のバラツキが空気圧力0.49MPaにおい
て20cc/cm2/minを超え、静圧空気軸受に使
用する場合、空気透過量の調整が必要になるという問題
点があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、静圧
空気軸受に使用する場合、空気透過量のバラツキが小さ
いため空気透過量の調整が不要となり、生産性のよいカ
ーボン材を提供することにある。
【0004】本発明の他の目的は、上記の空気透過量の
バラツキが小さいカーボン材の好適な製造方法を提供す
ることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、同
一ブロック内の空気透過量のバラツキが空気圧力0.4
9MPa(5kgf/cm2)において20cc/cm2
/min以下であるカーボン材を提供するものである。
【0006】本発明はまた、1〜60μmの粒径の粒子
を80重量%以上含有する原料骨材粉と結合材からなる
混練物(捏和物)を粉砕して得られる粉砕粉を含有する
成形粉を成形し、焼成することを特徴とする上記のカー
ボン材の好適な製造方法を提供するものである。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明のカーボン材は、同一ブロ
ック内の空気透過量のバラツキが空気圧力0.49MP
aにおいて20cc/cm2/min以下と小さいた
め、静圧空気軸受に使用した場合、空気透過量の調整が
不要であり、品質の安定した軸受を生産性よく製造する
ことができる。前記空気透過量のバラツキが20cc/
cm2/minより大きいと、空気透過量調整作業が煩
雑で、品質の安定化に時間を要する。前記の空気透過量
のバラツキは15cc/cm2/min以下であるとよ
り好ましい。
【0008】ここで同一ブロック内とは、金型プレス、
ラバープレス等で賦形され、製造されたカーボン材の1
つの成形体ブロック内を意味し、同一ブロック内での空
気透過量のバラツキは、できる限りブロックの全体から
サンプルを多く抽出して測定することが好ましい。具体
的方法としては、製造したブロックを高さ方向に上部、
中部、下部と三等分した3つのそれぞれの範囲におい
て、水平方向にみて中心部、中間部、外縁部の3箇所、
合計9箇所のサンプルを抽出し、空気透過量を測定し、
その最大値と最小値の差をもってバラツキとすることが
好ましい。
【0009】空気透過量は、サンプルをそれぞれ、ブロ
ックの成形加圧方向(金型プレスの場合)又は成形時の
重力方向(ラバープレスの場合)を200mmとした4
50mm×450mm×200mmの大きさの直方体に
切り出し、図2示す空気透過量測定装置に、前記成形加
圧方向(金型プレスの場合)又は成形時の重力方向(ラ
バープレスの場合)に対して垂直方向の空気透過量を測
定するようにサンプルを固定し、0.49MPa(5k
gf/cm2)の圧力を加えて測定することができる。
測定される空気透過量の単位は、cc/cm2/min
であるが、これは1cm2の面積当たりで、1分間に透
過する空気体積(cc)を意味する。図2において5は
試験片、6は空気ボンベ、7は圧力ゲージ、8は流量メ
ーターを示す。
【0010】本発明のカーボン材を製造するには、成形
粉として、1〜60μmの粒径の粒子を80重量%以
上、好ましくは90重量%以上含有する原料骨材粉と結
合材からなる混練物(捏和物)を粉砕して得られる粉砕
粉を含有するものを用いることが好ましい。原料骨材粉
中の1〜60μmの粒径の粒子が80重量%未満だと得
られるカーボン材の空気透過量のバラツキが大きくなる
傾向にある。
【0011】原料骨材としては、好ましくは、コークス
粉、黒鉛粉、カーボンブラック等が用いられる。結合材
としては、好ましくは、タール、ピッチ等が用いられ
る。
【0012】原料骨材粉の捏和物中の配合割合は、40
〜70重量%とすることが好ましい。また、捏和物中の
結合材の配合割合は、30〜60重量%とすることが好
ましい。
【0013】本発明に用いられる成形粉としては、上記
捏和物を粉砕して得られる粉砕粉をそのまま用いること
ができるが、この粉砕粉にさらに有機物粉末を配合した
ものを用いることが好ましい。
【0014】成形粉に配合される有機物粉末としては、
特に制限はないが、樹脂ビーズ、でんぷん粉、パルプ粉
等が好適に用いられる。樹脂ビーズとしては好ましくは
ポリメタクリル酸メチルビーズが用いられる。有機物粉
末は固定炭素率が20%以下のものが好ましく用いられ
る。20%を超えると、通気孔の形成が不十分となる傾
向がある。ここで固定炭素率とは、JIS K 242
1に準拠した有機物を還元雰囲気中で800℃で焼成
し、残った炭素質物量を意味する。
【0015】また、有機物粉末は平均粒径が5〜20μ
mのものが好ましい。20μmより大きいと空気透過量
のバラツキが大きくなる傾向があり、5μmより小さい
と分散が悪くなり気孔分布が不均質な組織となる傾向が
ある。さらに、その配合量は、成形粉に対して1〜20
重量%の範囲とすることが好ましい。20重量%より多
いと強度が低下し構造材とし不適となる傾向がある。ま
た、1%より少ないと、通気孔形成が不十分となる傾向
がある。
【0016】原料骨材粉と結合材とを捏和、粉砕するこ
とにより粉砕粉が得られる。捏和は、一般に双腕型ニー
ダー等を用いて、各材料を好ましくは200〜250℃
で好ましくは5〜10時間混練することにより行われ
る。
【0017】粉砕は、捏和で得られた捏和物を各種粉砕
機を用いて平均粒子径が好ましくは20〜30μmにな
るように粉砕することにより行われる。
【0018】粉砕粉は造粒して用いることが好ましく、
捏和物を粉砕して得られる粉砕粉を平均粒径は50〜1
00μmに造粒することが好ましい。100μmより大
きいと空気透過量のバラツキが大きくなる傾向がある。
50μmより小さいと、造粒作業に時間を要する傾向が
ある。
【0019】粉砕粉と有機粉末との混合は、各種混合機
で好ましくは10〜30分混合することにより行われ
る。
【0020】成形粉の造粒は、各種噴霧急速乾燥式造粒
機を用いて、造粒平均粒径が50〜100μmになるよ
うに造粒することにより行われる。
【0021】成形は、粉砕により得られ粉体又は造粒に
より得られた粉体を含む成形粉を、ブロック状にラバー
プレス、金型プレス等の方法で、賦形することにより行
われる。このときの圧力は、600〜1400kg/c
2が好ましい。低いと得られた成形品の比重が下が
り、高いと焼成中に割れやすくなる傾向がある。
【0022】上記により得られた成形品を、焼成し、さ
らに用途に応じて黒鉛化することにより目的とするカー
ボン材が得られる。
【0023】焼成は、還元雰囲気下、好ましくは800
〜1000℃に昇温して、行うことができる。焼成時間
は、300〜500時間が好ましい。還元雰囲気下で焼
成する方法としては、成形体のまわりに炭素粉を詰めて
焼成する方法等がある。
【0024】こうして得られるカーボン材は、カーボン
摺動材として、カーボンベーン、シールパッキング、軸
受等に用いられる。中でも静圧空気軸受用として好適で
ある。
【0025】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0026】実施例1 骨材として平均粒径15〜25μmで1〜60μmの粒
径の粒子を95重量%含む自家製黒鉛粉45重量%とカ
ーボンブラック(カンカーブ社製、商品名サーマック
ス)10重量%の混合物にバインダピッチ(川崎製鉄
製、商品名PKE)44重量%を配合し、温度240℃
で3時間混練した。この捏和物を平均粒径25μmに粉
砕し成形粉とした。この成形粉をφ150×150mm
の円筒状のゴム型に封入し、1000kgf/cm2
ラバープレス成形した。得られた成形品を、還元雰囲気
下、室温から1000℃まで100時間で昇温し焼成し
た。得られた焼成品から特性測定用のサンプルを図1に
示す採取位置から採取し、物理特性と空気透過量を測定
した。空気透過量サンプルは図1に示す中間、中心、外
周位置について上、中、下の計9か所から前述の方法に
従って、物理特性用サンプルは図1に示す3か所からサ
ンプルを得た(以下同様)。
【0027】その結果、空気透過量のバラツキ(最大値
−最小値)は18cc/cm2/minであった。
【0028】実施例2 実施例1で得られた成形粉90重量%に樹脂ビーズ(ポ
リメタクリル酸メチルビーズ、平均粒径5μm)10重
量%を混合撹拌して成形粉を得た。この成形粉をφ15
0×150mmの円筒状のゴム型に封入し、1000k
gf/cm2でラバープレス成形した。得られた成形品
を、、還元雰囲気下、室温から1000℃まで100時
間で昇温し焼成した。得られた焼成品から特性測定用の
サンプルを図1に示す採取位置から採取し、物理特性と
空気透過量を測定した。
【0029】その結果、空気透過量のバラツキ(最大値
−最小値)は11cc/cm2/min であった。
【0030】実施例3 実施例1で得られた成形粉90重量%に樹脂ビーズ(ポ
リメタクリル酸メチルビーズ、平均粒径10μm)10
重量%を混合撹拌して成形粉を得た。この成形粉をφ1
50×150mmの円筒状のゴム型に封入し、1000
kgf/cm2でラバープレス成形した。得られた成形
品を、還元雰囲気下、室温から1000℃まで100時
間で昇温し焼成した。得られた焼成品から特性測定用の
サンプルを図1に示す採取位置から採取し、物理特性と
空気透過量を測定した。
【0031】その結果、空気透過量のバラツキ(最大値
−最小値)は12cc/cm2/min であった。
【0032】実施例4 実施例1で得られた成形粉90重量%にでんぷん粉(サ
イデン化学(株)製、商品名サイビノール、平均粒径1
0μm)10重量%を混合撹拌して成形粉を得た。この
成形粉をφ150×150mmの円筒状のゴム型に封入
し、1000kgf/cm2でラバープレス成形した。
得られた成形品を、還元雰囲気下、室温から1000℃
まで100時間で昇温し焼成した。得られた焼成品から
特性測定用のサンプルを図1に示す採取位置から採取
し、物理特性と空気透過量を測定した。
【0033】その結果、空気透過量のバラツキ(最大値
−最小値)は15cc/cm2/min であった。
【0034】実施例5 実施例1で得られた成形粉90重量%にパルプ粉末(山
陽国策パルプ(株)製、KCフロック#400、平均粒
径20μm)10重量%を混合撹拌して成形粉を得た。
この成形粉をφ150×150mmの円筒状のゴム型に
封入し、1000kgf/cm2でラバープレス成形し
た。得られた成形品を、還元雰囲気下、室温から100
0℃まで100時間で昇温し焼成した。得られた焼成品
から特性測定用のサンプルを図1に示す採取位置から採
取し、物理特性と空気透過量を測定した。
【0035】その結果、空気透過量のバラツキ(最大値
−最小値)は18cc/cm2/min であった。
【0036】実施例6 実施例1で得られた成形粉を噴霧急速乾燥式造粒機にか
け、造粒粉平均粒径70μmの成形粉を得た。この成形
粉をφ150×150mmの円筒状のゴム型に封入し、
1000kgf/cm2でラバープレス成形した。得ら
れた成形品を、還元雰囲気下、室温から1000℃まで
100時間で昇温し焼成した。得られた焼成品から特性
測定用のサンプルを図1に示す採取位置から採取し、物
理特性と空気透過量を測定した。
【0037】その結果、空気透過量のバラツキ(最大値
−最小値)は14cc/cm2/min であった。
【0038】比較例1 骨材として平均粒径15〜25μmで1〜60μmの粒
径の粒子を60重量%含む自家製黒鉛粉45重量%とカ
ーボンブラック(カンカーブ社製、商品名サーマック
ス)10重量%の混合物にバインダピッチ(川崎製鉄
製、商品名PKE)44重量%を配合し、温度240℃
で3時間混練した。この捏和物を平均粒径25μmに粉
砕し成形粉を得た。この成形粉をφ150×150mm
の円筒状のゴム型に封入し、1000kgf/cm2
ラバープレス成形した。得られた成形品を、還元雰囲気
下、室温から1000℃まで100時間で昇温し焼成し
た。得られた焼成品から特性測定用のサンプルを図1に
示す採取位置から採取し、物理特性と空気透過量を測定
した。
【0039】その結果、空気透過量のバラツキ(最大値
−最小値)は30cc/cm2/min であった。
【0040】比較例2 骨材として平均粒径15〜25μmで1〜60μmの粒
径の粒子を70重量%含む自家製黒鉛粉45重量%とカ
ーボンブラック(カンカーブ社製、商品名サーマック
ス)10重量%の混合物にバインダピッチ(川崎製鉄
製、商品名PKE)44重量%を配合し、温度240℃
で2時間混練した。この捏和物を平均粒径25μmに粉
砕し成形粉を得た。この成形粉70重量%にパルプ粉末
(山陽国策パルプ(株)製、KCフロック#400、粒
径20μm)10重量%を混合撹拌して成形粉を得た。
この成形粉をφ150×150mmの円筒状のゴム型に
封入し、1000kgf/cm2でラバープレス成形し
た。得られた成形品を、還元雰囲気下、室温から100
0℃まで100時間で昇温し焼成した。得られた焼成品
から特性測定用のサンプルを図1に示す採取位置から採
取し、物理特性と空気透過量を測定した。
【0041】その結果、空気透過量のバラツキ(最大値
−最小値)は35cc/cm2/min であった。
【0042】
【表1】 バラツキ=最大値−最小値 表1に示すように、実施例1〜6の空気透過量のバラツ
キは、比較例より小さく、制御されていた。
【0043】
【発明の効果】本発明により、静圧空気軸受に使用する
場合、空気透過量のバラツキが小さいため空気透過量の
調整が不要となるカーボン摺動材が得られた。このカー
ボン摺動材を用いると静圧空気軸受作製時の空気透過量
調整工程の時間短縮ができ、得られた製品の品質が安定
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】サンプルの採取位置を示す説明図
【図2】空気透過量測定装置の概略図
【符号の説明】
1 空気透過量サンプル位置(中間) 2 空気透過量サンプル位置(中心) 3 空気透過量サンプル位置(外周) 4 物理特性用サンプル位置 5 試験片 6 空気ボンベ 7 圧力ゲージ 8 流量メーター

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 同一ブロック内の空気透過量のバラツキ
    が空気圧力0.49MPaにおいて20cc/cm2
    min以下であるカーボン材。
  2. 【請求項2】 1〜60μmの粒径の粒子を80重量%
    以上含有する原料骨材粉と結合材からなる混練物を粉砕
    して得られる粉砕粉を含有する成形粉を成形し、焼成す
    ることを特徴とする請求項1記載のカーボン材の製造方
    法。
  3. 【請求項3】 1〜60μmの粒径の粒子を80重量%
    以上含有する原料骨材粉と結合材からなる混練物を粉砕
    して得られる粉砕粉に有機物粉末を1〜20重量%含有
    させた成形粉を成形し、焼成することを特徴とする請求
    項1記載のカーボン材の製造方法。
  4. 【請求項4】 粉砕粉が平均粒径50〜100μmに造
    粒されたものである請求項2又は3記載のカーボン材の
    製造方法。
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Cited By (3)

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