JPS61245957A - 集電材料の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、パンタグラフ用スライダー、トロリーホイル
等の集電材料の製造法に関する。

（従来の技術） 前記集電材料には、鋳造合金、焼結合金、炭素材等がち
シ、この中で炭素材は耐アーク性及び自己潤滑性に優れ
、トロリー線、給電レール等の相手材の損耗を小さくで
きる長所を有する一方で。

機械的強度及び自身の耐摩耗性が小さく、電気抵抗が大
きく集電中に発熱し易い欠点を有する。これを改良する
ためにトロリーバスの集電靴として又は電気車のパンダ
グラフ用集電材として炭素材に銅−鉛又はバピットを含
浸した炭素材が提案されている（　ＩＮＤＵＳＴＲＩＡ
Ｌ　　ＣＡＲＢＯＮ　　ａｎｄＧＲＡＰＨＩＴＥ、１９
５８　）。

（発明の解決しようとする問題点） しかし鉄道車両の高速化、集電容量の増大等によって集
電材料の使用条件は一層厳しいものとなり、より耐摩耗
性及び集電性の優れたパンタグラフ用スライダーが要求
される一方で、前記金属含浸炭素材を用いた場合、相手
材との接触時に受ける強い衝撃によってスライダーが欠
損するという問題が生じている。

本発明は、上記した問題を解消する集電材料の製造法を
提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 発明者らは、炭素骨材に導電性を有する繊維物質を添加
し、結合材と混線後押出し成形すると前記繊維物質が押
出し方向に沿って配列し、得られる集電材料の押出し方
向に対して直角の方向における機械的強度が増大すると
共に耐摩耗性が向上することを見出し発明を完成するに
至った。

本発明は、金属繊維及び／又は炭素繊維を含有する炭素
骨材と結合材とを混練した混練物を押出し成形及び焼成
し２次いで金属含浸を行なう集電材料の製造法に関する
。

本発明において炭素骨材とは石炭系又は石油系ノヒッチ
コークスの粉末、天然又は人造の黒鉛の粉末、カーボン
ブラック等及びそれらの混合物を主成分とし、これに金
属繊維及び／又は炭素繊維を加えたものから構成される
。

金属繊維は、材質に制限はないが導電性と成形時の押出
し方向への配列し易さを考慮すれば硬銅線が好ましく、
大きさは直径が０．０１〜０．１　ｍｍで長さが０．５
〜４１１ｍの範囲が好ましい。直径又は長さが小さすぎ
ると押出し方向に配列し難くなり。

直径又は長さが大きすぎると混線作業が困難になる。

炭素繊維は、直径が５〜５０μｍで長さが３〜１０ａａ
の範囲が好ましい。理由は金属繊維の場合と同じである
。

金属繊維及び／又は炭素繊維の全骨材中の含有量は、金
属繊維だけを添加する場合は６〜２２重量％、炭素繊維
だけを添加する場合は１０〜３５重量％、金属繊維及び
炭素繊維を加える場合には６〜２−２重量％が好ましい
範囲である。含有量が少なすぎると機械的強度の増大が
小で効果が少なく、含有量が多すぎると混線作業及び押
出し成形作業が困難になるばかりでなく、繊維による補
強効果は逆に低下してくる。金属繊維だけを添加する場
合は上記したように炭素繊維だけを添加する場合よシも
含有量が少なくてすむが、潤滑性を良好に保持したい場
合には炭素繊維を添加する。炭素繊維添加の集電材料は
金属繊維添加のものよシ軽くなる利点もある。潤滑性を
良好に保持し、含有量を多くしたくない場合には金属繊
維及び炭素繊維を加える。両者の配合比に制限はないが
等量にするのが好ましく、この場合の炭素繊維は単独で
添加するときよシも直径／長さの比を大きくして混線及
び成形を容易にすることが好ましい。

結合材はピッチ、タールのほかフェノール樹脂等の熱硬
化性樹脂を使用してもよい。

前記骨材と結合材との混線、押出し成形及び焼成は公知
の方法で行ない、特に制限はない。

焼成後に含浸する金属は導電性及び／又は潤滑性の優れ
たものが好ましく２通常鋼、アンチモン。

バピット、銅−鉛混合物等が用いられるがこれらに制限
されるものではない。金属含浸は公知の減圧含浸後に加
圧する方法が好ましい。

（実施例） 次に本発明の詳細な説明する。

実施例１ ピッチコークス（日鉄化学製、商品名ＬＰＣ−（０，０
５ｗφ×２１１Ｉ！Ｉｌｌり６″Ｍ量部とをＶ型混合機
で混合した。この混合物１００重量部に対しタールピッ
チ（用鉄化学製、商品名ＰＫ−Ｌ）４２重量部を加え、
ワーナー型捏和機により１５０℃で２時間混練した後、
ラム型押出成形機を用いて３０ｍｍφ×１００１１ＩＸ
ＩＩｌ！の成形体を得た。この成形体を窒素ガス雰囲気
炉において毎時１０℃の速度で昇温し１０００℃で焼成
した。この焼成品をオートクレーブに入れ１０ｍｍＨｇ
以下に減圧し１時間保持した後、７００℃のアンチそン
溶湯を注入し３０　ｋｇ／Ｃｍ”の圧力で３０分間加圧
し含浸して集電材料を得た。

実施例２ 実施例１におけるピッチコークス粉と硬銅線の配合比を
重量で８８対１２にした以外は実施例１と全く同様にし
て集電材料を得た。

実施例３ 実施例１におけるピッチコークス粉８０重量部と直径１
２，５μｍ、長さ６ＩＤＩの炭素繊維（呉羽化学工業株
式会社製、商品名クレカチョップ）２０重量部をＶ型混
合機で混合し、この混合物１００重量部に対し実施例１
におけるタールピッチ４５重量部を加え、ワーナー型捏
和機によシ１５０℃で２時間混練した後、ラム壓押出成
形機を用いて３０ｍｍφ×１００ｍ１！の成形体を得た
。

この成形体を窒素ガス雰囲気炉において毎時１０℃の速
度で昇温し１２００℃で焼成した。この焼成品をオート
クレーブに入れ、以下実施例１と同じ条件でアンチモン
を含浸して集電材料を得た。

実施例４ 実施例１における硬銅線及び直径１２５μｍ。

長さ０．２　ｍｍの炭素繊維（呉羽化学工業株式会社製
。

商品名クレカチョップ）各５０重量部をワーナー凰捏和
機で軽く混合した繊維混合品２０重量部と実施例１にお
けるピッチコークス粉８０重量部とをｖ聾混合機で混合
した。この混合物１００重量部に対し実施例１における
タールピッチ５０重量部を加え、ワーナー型捏和機によ
シ１５０℃で２時間混練した後、ラム型押出成形機を用
いて３０■φ×１００ＩＩＩＩＩＩ！の成形体を得た。

この成形体を窒素ガス雰囲気炉において毎時１０℃で昇
温し１０００℃で焼成した。この焼成品をオートクレー
ブに入れ、以下実施例１と同じ条件でアンチモンを含浸
して集電材料を得た。

実施例５ 実施例４における繊維混合品とピッチコークス粉との配
合比を重量で７０対３０にした以外は実施例４と全く同
様にして集電材料を得た。

比較例１ 実施例１における硬銅線を入れない以外は実施例１と全
く同様な方法で集電材料を製作した。

比較例２ 重量で錫８チ、鉄１２％、ニッケル３９ｂ、黒鉛４チ及
び残部が銅の各粉末を混合し、４．５）ン／ｃｍ”の圧
力で圧縮成形し、厚さ１２ｍｍＸ幅５０ｏｍＸ長さ１１
００ａ＋の成形体とし、これを水素ガス雰囲気で８５０
℃で焼結して焼結合金の集電材料を得た。

上記実施例及び比較例で得られた各集電材料から１０１
１ｍ角×長さ６０−（比較例２を除き長さは成形時の押
出し方向）の試験片を削り出し、押出し方向の電気比抵
抗及び押出し方向と直角の方向の機械的強度（曲げ強さ
、シャルピー衝撃値）を測定した。一方、厚さ１０ｍｍ
Ｘ幅２５ａｎＸ長さ６０ｏｎｎ（比較例２を除き長さは
成形時の押出し方向）の試験片を切り出し、模擬集電摩
耗試験機によシ硬銅の相手材に７．５　ｋｇの圧力で押
付け、１００人の直流電流を通じ毎時１００１ａｎの速
さで摺動試験を行ない次の式により比摩耗量を求めた。

上記測定結果及び試験結果を第１表に平均値で示した。

第１表 第１表から明らかなように比較例２の焼結合金製のもの
は電気比抵抗が小さく曲げ強さも大きいが、アーク発生
による溶着現象が見られ、このため比摩耗量も大きい。

実施例のものは、比較例１の従来の無繊維のものに較べ
て電気比抵抗９機械的強度が改善されており、摺動試験
における欠損がなく、又比摩耗量は５０％以下に減少し
、耐衝撃性及び耐摩耗性が改善されているのがわかる。

（発明の効果） 本発明によれば、従来の金属含浸炭素集電材料の長所に
加え、耐摩耗性及び耐衝撃性の優れた集電材料が得られ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属繊維及び／又は炭素繊維を含有する炭素骨材と
   結合材とを混練した混練物を押出し成形及び焼成し、次
   いで金属含浸を行なうことを特徴とする集電材料の製造
   法。 ２　炭素骨材が金属繊維の６〜２２重量％を含有する炭
   素骨材である特許請求の範囲第１項記載の集電材料の製
   造法。 ３、金属繊維が直径０．０１〜０．１ｍｍ及び長さ０．
   ５〜４ｍｍの硬銅繊維である特許請求の範囲第２項記載
   の集電材料の製造方法。 ４、炭素骨材が炭素繊維の１０〜３５重量％を含有する
   炭素骨材である特許請求の範囲第１項記載の集電材料の
   製造方法。 ５、炭素繊維が直径５〜５０μｍ及び長さ３〜１０ｍｍ
   の炭素繊維である特許請求の範囲第４項記載の集電材料
   の製造方法。 ６、炭素骨材が金属繊維及び炭素繊維の６〜２２重量％
   を含有し金属繊維及び炭素繊維が等量である特許請求の
   範囲第１項記載の集電材料の製造法。