JPS6364906A - ガラス状炭素板 - 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】 Ｌ１旦匹且ユニ１ 本発明はガラス状炭素板に関し、更に詳しくは表面層が
緻密なのでその表面を鏡面にすることができ、また内部
隔は多孔質なので全体として軽量であるガラス状炭素板
に関する。この炭素板は表面を鏡面とすることにより磁
気ヘッドの基体に適用することもできる。

支」し立」Ｌ逝 フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を徐々に加熱して炭化
すれば硬度、強度が高く、その破面がガラス状を呈する
所謂ガラス状炭素が得られる。

ガラス状炭素はその製造過程における成形体の加熱の際
の収縮やガス抜けが悪い等の為、成形体に亀裂が入った
り表面に気孔が発生したりし易い。

特に大きいものや厚みのある成形体ではこの傾向が強く
、そのために以前はルツボなと肉ＩＨ品に限られていた
。

近年セルローズの集合物、例えばシートに熱硬化性樹脂
を含浸し、硬化、焼成してガラス状炭素を得る方法が提
案されており、本発明者もいくつか出願している（特開
昭６０−３１４９、同６Ｏ−２３１４７０）。セルロー
ズ繊維で強化すれば焼成時の亀裂はかなり防止できるが
緻密な肉厚製品は依然むずかしい。

またセルローズＩ１Ｍは炭化後もある程度！！維の形が
残るので、炭素材料の強度等の向上には望ましいが、そ
の材料の表面を鏡面にする為研摩すると複合材であるた
め部分的に熱膨張係数、硬度等が異なり鏡面になりにく
い。

が　゛しようとする　　− ガラス状炭素は一般の炭素材料に較べて強度は大きいの
で、強度上はある程度多孔質であっても、実用上問題が
ないことも多い。しかし炭素材料の表面が多孔質だと種
々の問題が生ずる。それに強度もできるだけ高い方がよ
い。一般の炭素材料では表面を緻密に内部を多孔質にし
たものは知られているが、一般の炭素材料は強度が大き
くないことや、製法上の問題等から殆んど実用化されて
いない。

本発明者は種々研究した結果、炭素材料は強度が大きけ
れば、内部は多孔質であっても表面が緻密であれば、使
用上問題がないことが多いこと、さらにガラス状炭素は
強度が大きいので内部が多孔質であっても、表面層が緻
密であれば全体として強度上も問題がないことに着目し
て本発明に到達したものである。

内部を多孔質とすることにより製法上は焼成の際のガス
抜けが材料の側面（周囲の縁）から円滑に行われる。ま
た材料が軽量化される効果がある。

本発明は先にセルローズ繊維の炭化物で補強した炭素板
がその両側で、あるいは内部と表面層で気孔率が異なる
ものを製造するための特殊の方法を提案した（特願昭６
０−２０７７５８）。

この方法による炭素板は表面までセルローズ繊維の炭化
物が含まれているので、表面を鏡面とする場合は都合が
悪い。

本発明の目的は表面層が緻密で耐食性、ｉ１１滑性が良
好であり、摺動部に用いても炭素粉を生ぜず、且つ社債
であること、また肉厚の材料でも良好な特性をもった炭
素材料を提供することにありさらに他の目的は表面が鏡
面である炭素材料を提供することにある。

ｍ　　るための 本発明は上記目的のために全体をガラス状炭素で構成し
た。通常の炭素材料では気孔の殆んどない緻密なものを
つくることはむずかしいこと、摺動部に使用したとき炭
素粉の発生は避けられないこと、強度や硬度も低い等の
問題があるからである。このガラス状炭素から成る炭素
板は表面層が緻密であり内部隔は多孔質である。緻密な
表面層は殆んど通気性がなく、気孔も測定できない位わ
ずかである。その破面を観察すればガラス状を呈してい
る。

炭素板の内部隔は多孔質のガラス状炭素である。

その気孔の多くは開気孔であってガスが通ることが出来
る。気孔は炭素材料の製造の過程において重要な役割を
果しており、この気孔を通してガスが炭素板の中を板の
面に平行に抜けることが出来るので、板の表面層にガス
抜は穴が生じることがない。従って表面層を緻密に保つ
ことができる。

また内部を多孔質とすることにより炭素材料を軒昂にす
ることができる。本発明によるガラス状炭素は強度も大
きいので内部が多孔質であっても、それが著しくない限
り通常の用途に対して十分である。一般的にはこの多孔
質層の気孔率は３０〜６０％が適する。

本発明のガラス状炭素板は用途に応じて薄いものから厚
いものまでつくることができるが、表面層を厚くするこ
とはむずかしい。

従って厚い炭素板ならば内部隔を厚くすることになる。

表面層の厚さは用途上下限には制限があり、また上限は
緻密性を保つにはあまり厚くすることは出来ない。一般
的には表面層の厚さは０．１〜１．０順が適する。内部
隔は０．１ｍ１１以上の厚さであることが好ましく、そ
の上限には特に制限はない。

本発明においてガラス状炭素は一般的にはフェノール樹
脂、フラン樹脂、ジビニルベンゼン樹脂、エポキシ樹脂
、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂を炭化した
もの、又はこの炭化物の中に有機繊維等の炭化物が含有
してなるものである。

炭素板の内部を多孔質にするには有機繊維の集合物、例
えばシートに上記樹脂の硬化物の液状物を含有し、これ
を硬化、焼成する。含浸の吊を調整することにより気孔
率を変えることが出来る。

シート等に樹脂含浸したものは、特に含浸但を多くしな
い限り、ある程度の通気性があるので、焼成の際のガス
扱きには支障がない。有機繊維はＰＡＮ系、ポリエステ
ル系、セルローズ系などが使用できるが、ＰＡＮ系やポ
リエステル系では焼成の際会解し、大部分は揮散する。

セルローズ系Ｉ！維は分解揮散もするが一部は１Ｂ雑の
形状を保ったまま炭化し、それがフェノール樹脂等の炭
化物の中に存在するので材料を補強する役割をする。

この意味で有ｉｍｍとしてはセルローズ系が望ましく、
具体的な使用方法としては紙、綿布等のセルローズシー
トに樹脂を含浸し、そのままあるいは必要な厚みになる
よう重ね合せて使用する。

ガラス状炭素板の表面層を緻密にするには熱硬化性樹脂
のみを炭化するか、或いはセルローズ繊維を含有させる
場合は、樹脂を多くＩｌｉ雑に含浸し、含浸した状態で
気孔のないようにして炭化する。

炭化後に表面を鏡面とした炭素板にするにはセルローズ
ＩＩＮは使用しないで熱硬化性樹脂のみを炭化した方が
よい。

セルローズ繊維は前記のように炭化して残菌し、炭素板
の表面研摩のときに複合材を研摩することになり鏡面を
得ることが難しい。熱硬化性樹脂を炭化して緻密な層を
つくる一つの方法として例えばフェノール樹脂等のフィ
ルムあるいはシートを炭素板にする前の成形体の表面層
にして炭化する。

この炭化物の層は薄いものであれば緻密にすることが出
来る。

本発明のガラス状炭素板は上記の熱硬化性樹脂を含浸し
たシートの両側にフェノール樹脂等のフィルムあるいは
シートを圧着し、樹脂を硬化、焼成することによって得
ることができる。硬化、焼成は圧着した成形体を黒鉛板
、ステンレス板等で両側から挟み、加圧したまま行うの
が望ましい。

焼成は十分に時間をかけて昇温し、徐々に行なう必要が
ある。

ガラス状炭素板を鏡面にするには研摩粒子を液体に分散
させてスラリーとしたものを用いるラッピングなどが利
用できる。

鏡面にしたガラス状炭素はこの上にスパッタ、メッキ等
によって金属等をコーティングして磁気ディスク基板に
使用することが出来る。

その池水発明のガラス状炭素板は粉末が発生しない耐摩
耗性材料としてガラス、アルミニウム製造用滑り板など
の用途がある。この場合は特に鏡面にしなくてもよい。

支−五一月 市販の工業用１戸紙（東洋ン戸紙■製、鬼６３）をフェ
ノール樹脂（昭和高分子＠製、ＢＬＳ　３１３５、固　
□形弁６０％）３０重回部にエタノール７０重量部を加
えて希釈した液に浸漬し、引上げた後、１６０℃に５分
乾燥し、樹脂含浸紙とした。

一方、希釈していない上記フェノール樹脂の液中にテフ
ロンフィルムを浸し、次いで引き上げ１６０℃で５分間
乾燥した後、室温に冷却し、テフロンフィルムからフェ
ノール樹脂フィルムを剥し取った。樹脂フィルムの厚み
は０．３Ｍであった。

前記した樹脂含浸紙を３枚重ね、さらにその両側に上記
のフェノール樹脂フィルムを配置し、これをステンレス
板に挟み、１６０℃に加熱し、同時に１０に！？／α２
で加圧し、２０分間保持した。得られた成形体は１５０
　Ｘ１５０　ｍ１厚さ３履である。この成形体を黒鉛板
に挟み、非酸化性雰囲気下、３℃／ｈｒの昇温速度で１
０００℃にした。得られた炭素板は１００　ａｌｌＸ　
１００ｍ、厚さ２履である。そして表面の厚さは０．１
５ｍ＋、従って内部隔は１．７ｍとなる。

表面層の気孔は殆んどなく、内部隔は気孔率約５０％で
あり、全体としての嵩密度は１．２９／α３であった。

またこの炭素板は曲げ強度が９００　ｋｌ　／　ａｒｔ
　２であり、その破面は表面がガラス状を呈していた。

内部は表面に較ベガラス状の度合は小さいものであった
。

このガラス状炭素板はラッピング研摩の一種である公知
のフロートポリッシング法で表面を研摩した。

このように得られたガラス状炭素板は表面に気孔の全く
ない鏡面を呈していた。

比較のため上記フェノールフィルム５枚を重ね、上記と
同様にして炭化してガラス状炭素をつくった。このもの
は焼成時のガス抜けが成形体の表面から起こる為、表面
にガス抜は穴が多数あり、表面層がｍ密にならなかった
。

尚、このものの嵩比重は１．５１９／ｃｍ２であった。

及１と１１ 本発明によれば比較的厚みのあるガラス状炭素でも表面
層が緻密であり、また表面を鏡面とすることもできるの
で、精密電子部品、磁性材用の基体など各種の用途が期
待できる。そして強度的にも実用上問題なく、その上軽
層なので扱い易い。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面層の緻密で、内部隔が多孔質であるガラス状
   炭素板。
2. （２）表面が鏡面である特許請求の範囲第１項記載のガ
   ラス状炭素板。