JPS5938083B2 - 黒鉛成形体の連続成形方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は可撓性黒鉛シート（以下、単に、シートと呼ぶ
）の複数枚を重ね合わせ、圧着一体化して成形する方法
に関する。

更に詳しくは、上下一対の成形ロールの間に適宜枚数の
シートを供給し連続的に圧着一体化して黒鉛成形体を成
形する方法に関する。

黒鉛は耐熱性、耐薬品性、潤滑性に秀れ、シート状の製
品は、各種機械装置、自動車などにおけるガスケット、
バッキングなどとして広く実用に供されている。

しかし、その物性面での優秀性から樋状あるいはその他
の異形品に対する要望が大きく、それを可能にするため
の成形品の開発が各界から望まれていた。

従来、シート状の黒鉛から円筒を縦に割ったような樋状
の形を得ようとする場合、１枚のシートを加圧変形する
と、黒鉛の結晶構造上から塑性が極めて小さいため割れ
・亀裂・しわ等が発生することが知られている。

例えば密度ｉ、ｏ、ｙ／＝で肉厚０．５ｍｍのシートは
曲率半径１０ｍｍ以下の曲面に曲げた時しわを発生し、
肉厚１．５ｍｍのシートは曲率半径５０ｍｍ以下の曲面
に曲げた場合しわを発生し、曲率半径３０ｍｍ以下とし
た場合折れる。

又同様にその結晶構造から容易に類推されるように黒鉛
シートは応力緩和の程度が小さく、外力を取り去った時
目的とする形状を維持させるのは不可能であった。

そこで、比較的厚い１枚の黒鉛シートを加圧して成形す
るのではなく、比較的薄い黒鉛シートを適宜枚数重ねて
加圧成形する方法が考えられる。

つまり複数の黒鉛シートを圧着一体化して成形すること
により、しわや割れ等を発生させず、又、各シート同志
の凝着力によって、外力を取り去っても目的とする形状
を維持せしめる方法である。

しかし、複数の黒鉛シートの加圧成形を従来知られてい
る金型プレス法で行なった場合、黒鉛シートの気体透過
率が極めて小さいことからシート間に空気が残留して、
ふくれとなってあられれる。

又、その場合黒鉛の構造が、六炭素項が連なった層から
できている層状格子であることから推察されるように、
各シート同志が真に対応するすべての点で圧着一体化さ
れない為、成形体に応力が残留する。

この応力は緩和されず、そのため金型から取り出した後
、金型と同じ形を保つことができない。

又はなはだしい場合にはシート同志がはがれるという欠
点を有する。

更にこのような成形法では、密度１．８．！ｉｌ／ｃｎ
ｔ程度の成形体を得るには、少なくとも４００ ｋｇ／
ｃｖＬ、形状によっては８００〜１０００ｋｇ／ｄの圧
力を必要とする為、極めて大きなプレス機が必要であり
、高価なものとなる。

又、更に成形の度に黒鉛シートを供給しなければならな
いという点で労力や時間の面でも大きな欠点を有する。

そこで本発明者らはこれらの欠点を除去するために鋭意
研究した結果、本発明に到達したものである。

従って本発明の一つの目的は、薄い黒鉛シートを複数枚
重ね合わせ圧着一体化して成形するさいは、残留空気に
よるふくれや残留応力のない成形体を得る方法を提供す
ることにある。

本発明の他の目的は、上記の方法にして、経済的でかつ
目的製品の大量生産に適した方法を提供することにある
。

前記及びその他の諸口的、諸特徴及び諸利益は、添付の
図面に参照して行なう次の詳細な記述より明らかになろ
う。

本発明によれば、可撓性黒鉛シートを複数枚重ね合わせ
た黒鉛シート重畳体を、各々所定の形状のロール面を有
する上下一対の成形ロールよりなり且つその圧着幅が段
階的に増大している複数の圧着成形ロール群の圧着幅の
一番率さい圧着成形ロール間に連続的に導入し、順次圧
着幅の大きい圧着成形ロールへと移送することにより、
圧着幅を段階的に広げつつ該黒鉛シート重畳体の全体を
圧着一体化することを特徴とする黒鉛成形体の連続成形
方法が提供される。

次に、添付図面を参照しながら本発明を説明する。

第１図は本発明によって得られる黒鉛成形体の形状の一
例を示す。

本成形体は横幅５６ｃｒｆＬ高さ４４籠底部の曲面の半
径２４ｍＭ厚さ約０．５籠の樋状の形をしたものであり
、第２図に示す装置１によって得ることができる。

第２図は本発明を実施するための黒鉛成形体の連続成形
装置の概略図を示す。

黒鉛シート供給ロール２ ２ａ ２ｂ ２ｃから供
給される黒鉛シート３は、圧着成形ロールを構成してい
る下成形ロール４と下成形ロール５の間に重ね合わされ
て導ひかれ、順次下成形ロール４ａと下成形ロール５ａ
、下成形ロール４ｂと下成形ロール５ｂ、下成形ロール
４ｃと下成形ロール５ｃのロール間に導ひかれながら圧
着成形されてゆく。

黒鉛シートの複数枚を重ね合わせた黒鉛シート重畳体を
圧着成形ロールに導入する方法としては、あらかじめ重
ね合わされたものを圧着成形ロール間に導入してもよい
し、圧着成形ロール間に導入される時重ね合わされるよ
うにしてもよい。

各ロールは同一速度で回転する。

ロール間隙調整ハンドル６゜６ａ、５ｂ、６ｃによって
下成形ロール５，５ａ。

５ｂ ５ｃを上下し、下成形ロールと下成形ロールの
間の距離を調節して成形体の厚みや密度等を変えること
ができる。

第２図には片側だけでロールを支えている片支え式のロ
ール成形機が示しであるが両支え式のものが好ましい。

第３図、第４図、第５図及び第６図は、下成形ロールと
下成形ロールの正面拡大図を示す。

本発明の方法を実施するための装置には数組の圧着成形
ロールが備わっている。

下成形ロールは目的とする成形体の形状に適合するよう
な形にされており、すべて同一凹面を有するものが使用
できる。

下成形ロールは順次圧着幅が広がるように、抑圧凸面の
幅を段階的に広くしである。

例えば第１番目の下成形ロールがシートの中央部又は一
端部を幅１０〜２０ｍｍで圧着一体化するような幅であ
る場合、第２番目の下成形ロールはその幅よりも１０〜
２５ｍｍ広い幅でシートを加圧できる幅にする。

第３番目の下成形ロールは第２番目の下成形ロールの圧
着幅よりも更に１０〜２５ｍ１ｎ広い幅でシートを加圧
できるように抑圧凸面の幅を広くする。

このようにして下成形ロールの抑圧凸面の幅を段階的に
広くして、最終的には目的とする成形体と同じ幅とする
。

従って成形体の幅が大きい程必要なロールの組数は多く
なる。

下成形ロールの幅の増加量（Δｍπ）は次のように設計
すると適当である。

平面部分 ２０醋≦Δ≦３０闘 曲面部分は曲率半径（Ｒｉｍ）によって異なり、Ｒが５
０ｍｍ以上の場合、１８１ｍ≦Δ≦２５ｉｍＲが３５ｍ
ｒｎ 〜５０ｍｍの場合、１３１ｍ≦Δ≦２０ｍｍＲが
２０ｍｍ〜３５ｍｍの場合、１０闘≦Δ≦１７ｍｒｎＲ
が１０ｍｍ〜２０ｍｍの場合、８ｍｍ≦Δ≦１３ｍ５Ｒ
＜１０ｍｍではΔ−Ｒ 但し、中心角が大きい程Δは小さくすべきであり中心角
が小さい程Δは大きくすると良い。

曲率半径をＲ１中心角をθとすると （但しθ＜１６００）を目安とするがΔは２５ｒ／１ｒ
１１を越えないようにする。

本発明で用いられるシートは密度がＯ，’＃／ｃｄ〜１
．Ｏｇ／ｉ、好しくは０．８．！９／ｉ〜０．９．！ｉ
ｌ／ｆｆｌのものを使用する。

Ｏ，’＃／ｃｄ未満では、ぜい性が大きくもろい為割れ
を発生し易く、１．０，９／ｉを越えるとシート表面に
金属光沢を伴うスキン層が形成され、圧着しても自己凝
着性が乏しく一体化が困難であるばかりか、圧着強度も
弱い。

又厚みは、目的とする成形体の厚み及び密度によって選
定するが、厚みが厚い程ぜい性が大きいので曲率半径の
小さな曲面を成形する時は厚いシートは使用できず薄い
ものを多くの枚数重ねる。

一般的には厚み０．２５〜０．４ ｍｍのものを使用す
る。

本発明に於いて、シートの好ましい条件を満足する密度
０．８ｇ／Ｃ１１を厚み０．４ ｍｍのものを第２図に
示した成形装置に供給した時の成形荷重（ｋｇ／ｃｒＩ
Ｌ）と成形体密度（９／＝）の関係を第１表に示す。

このシートを良好に圧着一体化せしむる為には成形体密
度を１．０ｇ／ｆｆ１以上にする必要がある。

一般に元のシートの密度に比べて成形体密度が０．２．
！９／ｉ９／ｉましくは０．２５．！ｉｌ／ｉ以上大き
くなるようにシートの密度及び厚みを選定する。

これは１．５９／ｃｒｒｔ以上の高密度のシートを用い
ても同様であるが、１．５ｇ／ｉ以上のシートをそれよ
り０．２５．！７／ＣＩｒｔ以上密度を上げる為には大
きな成形荷重が必要となる。

可撓性黒鉛シートは密度が小さい程曲げ等を行なった場
合もろく割れやすい。

それでシートの密度がＯ，’＃／ｃｄ未満の場合シート
そのものが切れやすい。

又密度の高い黒鉛成形体を作る場合密度の低いシートで
は数多くのシートを圧着しなければならないので材料シ
ートとして０．７ｇ／ｃｒ／を未満の密度のものを使用
するのは製造上合理的でない。

従って特に密度の低い（０，９，！ｌｉｔ／ｃＩ？Ｌ以
下）成形体を得たい場合を除き、密度０．７９／ｃｒ／
！未満のシートを用いるのは避けるべきである。

これに対し比較的高密度の成形体、例えば密度１，８ｇ
／Ｃ１１ｔ、肉厚Ｑ、 ５ ｍｒｎの成形体を得たい場
合は、密度１．５．！９／ｉ肉厚０．２關のシートを３
枚圧着するよりも密度１゜Ｏｇ／ｃｒｉｌ肉厚０．３ｍ
ｍのシート３枚を圧着したほうが圧着強度が大きい。

本発明によれば密度０．７〜１．１１／ｃＩｉ１．のシ
ートを用いることによって密度１．０〜１．８．！ｉｌ
／ｉの成形体が良好な状態で得られる。

材料シートの厚さは、成形体密度及び成形体の厚さから
材料シートの密度及び圧着する枚数を決めることによっ
て設定されるが、第２図に示す黒鉛シート供給ロール２
．２ａ 、２ｂ 、２ｃに巻きつけるのでかさばらない
ようにするためには厚みは０．５ ｍｍを越えないこと
が望ましい。

厚みに問題があれば圧着する枚数で調整する。

第７図は、本発明によって得られる黒鉛成形体の形状の
別の例の断面略図を示す。

このような波形の断面形状を有する成形体の場合には、
シートの一方の端部から他方の端部へと段階的に加圧成
形するようにしてもよい。

例えば、高さ１０ｍｒｎ、長さ６４ｍｍ、曲面の半径２
０ｍｍの第７図に示すような波形の成形体を得る場合、
最初のロールでは一方の端部から幅１６ｍｍを圧着一体
化し、第２番目のロールには最初のロールで圧着一体化
した部分に隣接する幅１６ｍｍを加えた幅３２ｍｍのロ
ールを用いる。

更に第３番目のロールはその幅を４８鰭として、第４番
目のロールではその幅を６４闘として成形を行なう。

第８図は、本発明で用いられる土酸形ロールの好ましい
形状を示す。

このように抑圧凸面の端部の角をなくすことによって成
形体に筋や傷がつくのを防ぐことができる。

本発明の方法を実施すれば、成形時に黒鉛シートの内部
及びシート間に存在する空気が排出されると同時に各シ
ートの対応する部分が無理なく圧着される為応力が残留
せず、ふくれやうき上がりがなく、肉厚、密度及びシー
ト間のはく離強度のほぼ均一な成形体を連続して成形で
き、適宜切断すれば求める長さのものが得られる。

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本
発明の範囲は実施例に限定されるものではない。

実施例 １ 密度０．’ｌ／ｃｙｙｔ、厚さ０．２５瞭、幅１１０羽
の黒鉛シート３を黒鉛シート供給ロール２，２ａ。

２ｂ 、２ｃにそれぞれロール巻状で装架し、上成形ロ
ール５の幅が１５ ｍｍｓ ５ ａの幅が３０朋、５ｂ
の幅が４５ｍｍ、５ｃの幅が５６闘の連続成形装置１の
圧着成形ロール間へ、４枚のシートを重ね合わせて供給
した。

その際上成形ロールと下成形ロールの間隙は目的とする
成形体の厚みによって決められ、本実施例では０．５
ｍｍとした。

この時の成形体の密度は となる。

こうして黒鉛シートは成形ロール４と５から４ａと５ａ
、４ｂと５ｂ、４ｃと５０のように順次加圧されながら
成形された。

成形ロール４５では成形体中央部の幅１５闘が圧着成形
され、又、成形ロール４ａと５ａでは４と５で圧着成形
された中央部の幅１５ｍｍに隣接する両側の幅１５ｍｍ
が圧着成形され更に又成形ロール４ｂと５ｂでは成形ロ
ール４ａと５ｂで圧着成形された幅３０ｍｍの部分に隣
接する更に外側の両側の幅１５ｍｍが圧着成形され、続
いて成形ロール４ｃと５０では残部が圧着成形され、こ
れで成形が完了した。

この結果得られた成形体は第９図ａに示すような断面形
状をしており、この成形体のシートの２枚目と３枚目の
間の剥離強度を島津オートグラフｌ５−２０００で測定
した結果、第９図すに示すような剥離強度チャートが得
られた。

ＡＡ／は樋状成形体の両端部、Ｂ、Ｂ’は曲面から平面
に移行する部分、Ｃは成形体の最低部の位置を示してい
る。

比較例 １ 実施例１で用いた黒鉛シートと同一の密度及び厚さの黒
鉛シートを幅１１０１ｍ１長さ７０關に切断し、これを
４枚重ねて雌雄−組からなる従来の金型でプレス成形し
た。

この結果得られた成形体は第１０図ａに示すような断面
形状をしており、この成形体についても実施例１と同様
にして剥離強度を測定した結果、第１０図すに示すよう
な剥離強度チャートが得られた。

従来の金型によるプレス法では、残留空気によりチャー
ト上に極小値が発現するが、定量的な面での再現性がな
いので図示しなかった。

比較例 ２ 実施例１で用いた黒鉛シートと同一の密度及び厚さの黒
鉛シートを幅１１０期、長さ７０ｍｍに切断し、これを
４枚重ねて、静水圧プレス法（第１２図）により加圧成
形した。

その結果得られた成形体は第１１図ａに示すような断面
形状をしており、この成形体についても実施例１と同様
にして剥離強度を測定した結果、第１１図すに示すよう
な剥離強度チャートが得られた。

第１２図において７は黒鉛シート、８はゴム、９は金型
（雄型）、１０は枠材、１１は圧力媒体である液体を示
す。

静水圧プレス法は理想的な均一加圧を与えるが大量生産
、長尺物の生産には不向きで装置も高価である。

第９図ｂ、第１０図ｂ、及び第１１図すに示された剥離
強度チャートから明らかなように、本発明の方法は、静
水圧プレス法に比べて大量生産に適し且つ装置が安価で
あるにもかかわらず、静水圧プレス法によって得られる
黒鉛成形体の剥離強度特性に近い剥離強度特性を持つ黒
鉛成形体を与え、従来の金型プレス法に比べればはるか
に優れた剥離強度特性を有する黒鉛成形体を与える。

更に本発明の方法は静水圧プレス法と同様に残留空気の
ない黒鉛成形体を与える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によって得られる黒鉛成形体の形状の一
例を示す略図、第２図は本発明の方法を実施するための
連続成形装置の概略図、第３図、第４図、第５図及び第
６図は圧着成形ロールの正面概略図、第７図は本発明に
よって得られる黒鉛成形体の形状の別の例を示す略図、
第８図は本発明で好ましく用いられる角のとれた形の上
成形ロールの略図、第９図ａは本発明によって得られた
黒鉛成形体の断面略図、第９図すはその黒鉛成形体の剥
離強度チャート、第１０図ａは従来の金型で成型された
黒鉛成形体の断面略図、第１０図すはその黒鉛成形体の
剥離強度チャート、第１１図ａは静水圧プレス法で得ら
れた黒鉛成形体の断面略図、第１１図すはその黒鉛成形
体の剥離強度チャート、第１２図は静水圧プレス法の装
置の略図である。 １・・・・・・連続成形装置、２，２ａ、２ｂ、２ｃ・
・・・・・黒鉛シート供給ロール、３・・・・・・黒鉛
シート、４４ａ 、４ｂ 、４ｃｍ下成形ロール、５．
５ａ。 ５ ｂ 、 ５ ｃ−土酸形ロール、６，６ａ、６ｂ。 ６ｃ・・・・・・ロール間隙調整バンドル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 可撓性黒鉛シートを複数枚重ね合わせた黒鉛シート
   重畳体を、各々所定の形状のロール面を有する上下一対
   の成形ロールよりなり且つその圧着幅が段階的に増大し
   ている複数の圧着成形ロール群の圧着幅の一番小さい圧
   着成形ロール間に連続的に導入し、順次圧着幅の大きい
   圧着成形ロールへと移送することにより、圧着幅を段階
   的に広げつつ該黒鉛シート重畳体の全体を圧着一体化す
   ることを特徴とする黒鉛成形体の連続成形方法。 ２ 該黒鉛シート重畳体の中央部を最初に圧着し、両端
   部へ段階的に圧着幅を広げてゆくことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の黒鉛成形体の連続成形方法。 ３ 該黒鉛シート重畳体の一端部を最初に圧着し、他端
   部へ段階的に圧着幅を広げてゆくことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の黒鉛成形体の連続成形方法。