JP2000203939A - 高強度カ―ボン材の製造法 - Google Patents
高強度カ―ボン材の製造法Info
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 構造材として強度が強く、信頼性のある高強
度カーボン材の製造法を提供する。 【解決手段】 骨材及び結合剤を含む材料を捏和、粉
砕、成形及び焼成して高強度カーボン材を製造する方法
において、捏和工程中に捏和物がペースト状から塊状に
変化し始めた時点で捏和物を強制冷却することを特徴と
する高強度カーボン材の製造法。
度カーボン材の製造法を提供する。 【解決手段】 骨材及び結合剤を含む材料を捏和、粉
砕、成形及び焼成して高強度カーボン材を製造する方法
において、捏和工程中に捏和物がペースト状から塊状に
変化し始めた時点で捏和物を強制冷却することを特徴と
する高強度カーボン材の製造法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種ポンプなどの
軸封部においてメカニカルシール、ロータリジョイント
シール、軸受、パッキン、ブレード等のカーボン摺動材
として使用される高強度カーボン材の製造法に関する。
軸封部においてメカニカルシール、ロータリジョイント
シール、軸受、パッキン、ブレード等のカーボン摺動材
として使用される高強度カーボン材の製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のカーボン材の製造法は、例えば
（石川敏功、長沖通）著、近代編集社発行の「新、炭素
工業」などに示されるように、人造黒鉛、天然黒鉛、カ
ーボンブラック、コークス等の骨材の一種以上と、ター
ルピッチ、コールタール等の結合剤の一種以上を適宜配
合し、これらを捏和機に投入し、２００〜２９０℃の温
度で捏和混練する。捏和機には通常双腕型捏和機が使用
されている。
（石川敏功、長沖通）著、近代編集社発行の「新、炭素
工業」などに示されるように、人造黒鉛、天然黒鉛、カ
ーボンブラック、コークス等の骨材の一種以上と、ター
ルピッチ、コールタール等の結合剤の一種以上を適宜配
合し、これらを捏和機に投入し、２００〜２９０℃の温
度で捏和混練する。捏和機には通常双腕型捏和機が使用
されている。
【０００３】初期捏和物は、結合剤の粘度が低いため、
その状態はペースト状であるが、捏和時間の経過ととも
にタールピッチ、コールタール等の揮発分の分散や重縮
合反応による粘度増大に伴い捏和物は、ペースト状から
塊状に変化する。そしてこの塊状の状態が３０〜６０分
続き捏和温度も上昇し、その後捏和物は細かく砕け小石
状になり捏和が終了する。
その状態はペースト状であるが、捏和時間の経過ととも
にタールピッチ、コールタール等の揮発分の分散や重縮
合反応による粘度増大に伴い捏和物は、ペースト状から
塊状に変化する。そしてこの塊状の状態が３０〜６０分
続き捏和温度も上昇し、その後捏和物は細かく砕け小石
状になり捏和が終了する。
【０００４】次に捏和物を室温まで冷却した後、平均粒
径が２０〜３０μｍに粉砕し、次いで２９．４〜１４
７．５MPa（３００〜１５０kgf/cm2）の圧力で成形、８
００〜１０００℃の還元雰囲気中で焼成してカーボン材
としている。
径が２０〜３０μｍに粉砕し、次いで２９．４〜１４
７．５MPa（３００〜１５０kgf/cm2）の圧力で成形、８
００〜１０００℃の還元雰囲気中で焼成してカーボン材
としている。
【０００５】しかしながら従来のカーボン材は、比重が
１．６０〜１．７５で、曲げ強さは３９．２〜４４．１
MPa（４００〜４５０kgf/cm2）であり、構造材としては
強度が弱く、信頼性に問題があった。
１．６０〜１．７５で、曲げ強さは３９．２〜４４．１
MPa（４００〜４５０kgf/cm2）であり、構造材としては
強度が弱く、信頼性に問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、構造材とし
て強度が強く、信頼性のある高強度カーボン材の製造法
を提供するものである。
て強度が強く、信頼性のある高強度カーボン材の製造法
を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、骨材及び結合
剤を含む材料を捏和、粉砕、成形及び焼成して高強度カ
ーボン材を製造する方法において、捏和工程中に捏和物
がペースト状から塊状に変化し始めた時点で捏和物を強
制冷却することを特徴とする高強度カーボン材の製造法
に関する。
剤を含む材料を捏和、粉砕、成形及び焼成して高強度カ
ーボン材を製造する方法において、捏和工程中に捏和物
がペースト状から塊状に変化し始めた時点で捏和物を強
制冷却することを特徴とする高強度カーボン材の製造法
に関する。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明において骨材としては、コ
ークス粉、人造黒鉛粉、天然黒鉛粉、カーボンブラック
等が用いられ、結合剤としては、タールピッチ、コール
タール等が用いられる。骨材と結合剤の配合割合は、骨
材４０〜６０重量％に対し、結合剤が４０〜６０重量％
であることが好ましく、骨材４５〜５５重量％に対し、
結合剤が４５〜５５重量％であることがさらに好まし
い。
ークス粉、人造黒鉛粉、天然黒鉛粉、カーボンブラック
等が用いられ、結合剤としては、タールピッチ、コール
タール等が用いられる。骨材と結合剤の配合割合は、骨
材４０〜６０重量％に対し、結合剤が４０〜６０重量％
であることが好ましく、骨材４５〜５５重量％に対し、
結合剤が４５〜５５重量％であることがさらに好まし
い。
【０００９】骨材は平均粒径が３０μｍ以下の粉末を用
いることが好ましく、８〜２４μｍの粉末を用いること
がさらに好ましい。骨材と結合剤を捏和する際の加熱温
度は、２００〜２９０℃が好ましく、２３０〜２６０℃
であることがさらに好ましい。また捏和時間について
は、捏和物の量、骨材の粒径、結合剤の配合量等により
変化するので、その都度適宜選定する。なお捏和は、一
般に双腕型ニーダーを用いて捏和、混練することが好ま
しい。
いることが好ましく、８〜２４μｍの粉末を用いること
がさらに好ましい。骨材と結合剤を捏和する際の加熱温
度は、２００〜２９０℃が好ましく、２３０〜２６０℃
であることがさらに好ましい。また捏和時間について
は、捏和物の量、骨材の粒径、結合剤の配合量等により
変化するので、その都度適宜選定する。なお捏和は、一
般に双腕型ニーダーを用いて捏和、混練することが好ま
しい。
【００１０】粉砕は、捏和で得られたものを、各種粉砕
機を用いて平均粒子径が２０〜３０μｍになるように粉
砕することにより行われる。成形は、粉砕して得られた
粉体を、ブロック状に金型プレスなどの方法で付形する
ことにより行われる。成形圧力は、２９．４〜１３７．
２MPa（３００〜１４００kg/cm2）が好ましい。成形圧
力が低いと強度が下がる傾向があり、高いと焼成中に割
れ易くなる傾向がある。
機を用いて平均粒子径が２０〜３０μｍになるように粉
砕することにより行われる。成形は、粉砕して得られた
粉体を、ブロック状に金型プレスなどの方法で付形する
ことにより行われる。成形圧力は、２９．４〜１３７．
２MPa（３００〜１４００kg/cm2）が好ましい。成形圧
力が低いと強度が下がる傾向があり、高いと焼成中に割
れ易くなる傾向がある。
【００１１】上記により得られた成形品を、焼成する。
焼成は、還元雰囲気下で、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。
焼成は、還元雰囲気下で、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。
【００１２】こうして得られたカーボン材を所望の形状
の摺動材に加工することができる。摺動材としては、メ
カニカルシール、ロータリジョイントシール、各種機械
用軸受、パッキン、ブレード等が挙げられる。
の摺動材に加工することができる。摺動材としては、メ
カニカルシール、ロータリジョイントシール、各種機械
用軸受、パッキン、ブレード等が挙げられる。
【００１３】本発明において強制冷却する方法として
は、散水冷却、冷風冷却等の方法があるが、このうち散
水冷却を行なうことが安価であるので好ましい。
は、散水冷却、冷風冷却等の方法があるが、このうち散
水冷却を行なうことが安価であるので好ましい。
【００１４】
【実施例】以下本発明の実施例を説明する。 実施例１ 骨材として、平均粒径が１７μｍの自家製黒鉛粉６０重
量％に結合剤として、バインダーピッチ（川崎製鉄(株)
製、商品名ＰＫＬ）を３５重量％及びコールタールを５
重量％配合し、双腕型ニーダーを用いて温度２５０℃で
捏和混練し、５時間後、捏和物の粘度の上昇により捏和
物がペースト状から塊状に変化し始めた時点で捏和物を
散水冷却し、大きな塊状捏和物の生成と温度上昇を２６
０℃以下に押さえ、６時間後（散水冷却から１時間後）
に捏和を終了した。
量％に結合剤として、バインダーピッチ（川崎製鉄(株)
製、商品名ＰＫＬ）を３５重量％及びコールタールを５
重量％配合し、双腕型ニーダーを用いて温度２５０℃で
捏和混練し、５時間後、捏和物の粘度の上昇により捏和
物がペースト状から塊状に変化し始めた時点で捏和物を
散水冷却し、大きな塊状捏和物の生成と温度上昇を２６
０℃以下に押さえ、６時間後（散水冷却から１時間後）
に捏和を終了した。
【００１５】その後捏和物を、平均粒径が２５μｍに粉
砕した。この成形粉を寸法が１５０×２５０×５０mmの
金型に入れ、成形圧力１２２．５MPa（１２５０kgf/c
m2）で１個成形した。得られた成形品を、還元雰囲気下
で１０００℃まで４００時間かけて昇温した後冷却し焼
成品を得た。得られた焼成品から試験片を図１のように
採取し、その物理特性を測定した。その測定結果を表１
に示す。
砕した。この成形粉を寸法が１５０×２５０×５０mmの
金型に入れ、成形圧力１２２．５MPa（１２５０kgf/c
m2）で１個成形した。得られた成形品を、還元雰囲気下
で１０００℃まで４００時間かけて昇温した後冷却し焼
成品を得た。得られた焼成品から試験片を図１のように
採取し、その物理特性を測定した。その測定結果を表１
に示す。
【００１６】実施例２ 骨材として、平均粒径が１５μｍの自家製黒鉛粉５５重
量％に結合剤として、バインダーピッチ（川崎製鉄(株)
製、商品名ＰＫＬ）を４０重量％及びコールタールを５
重量％配合し、双腕型ニーダーを用いて温度２５０℃で
捏和混練し、６時間後、捏和物の粘度の上昇により捏和
物がペースト状から塊状に変化し始めた時点で捏和物を
散水冷却し、大きな塊状捏和物の生成と温度上昇を２６
０℃以下に押さえ、７時間後（散水冷却から１時間後）
に捏和を終了した。
量％に結合剤として、バインダーピッチ（川崎製鉄(株)
製、商品名ＰＫＬ）を４０重量％及びコールタールを５
重量％配合し、双腕型ニーダーを用いて温度２５０℃で
捏和混練し、６時間後、捏和物の粘度の上昇により捏和
物がペースト状から塊状に変化し始めた時点で捏和物を
散水冷却し、大きな塊状捏和物の生成と温度上昇を２６
０℃以下に押さえ、７時間後（散水冷却から１時間後）
に捏和を終了した。
【００１７】その後捏和物を、平均粒径が２５μｍに粉
砕した。この成形粉を寸法が１５０×２５０×５０mmの
金型に入れ、成形圧力１２２．５MPa（１２５０kgf/c
m2）で１個成形した。得られた成形品を、還元雰囲気下
で１０００℃まで４００時間かけて昇温した後冷却し焼
成品を得た。得られた焼成品から試験片を図１のように
採取し、その物理特性を測定した。この測定結果を表１
に示す。
砕した。この成形粉を寸法が１５０×２５０×５０mmの
金型に入れ、成形圧力１２２．５MPa（１２５０kgf/c
m2）で１個成形した。得られた成形品を、還元雰囲気下
で１０００℃まで４００時間かけて昇温した後冷却し焼
成品を得た。得られた焼成品から試験片を図１のように
採取し、その物理特性を測定した。この測定結果を表１
に示す。
【００１８】実施例３ 骨材として、平均粒径が１２μｍの自家製黒鉛粉５０重
量％に結合剤として、バインダーピッチ（川崎製鉄(株)
製、商品名ＰＫＬ）を４５重量％及びコールタールを５
重量％配合し、双腕型ニーダーを用いて温度２５０℃で
捏和混練し、７時間後、捏和物の粘度の上昇により捏和
物がペースト状から塊状に変化し始めた時点で捏和物を
散水冷却し、大きな塊状捏和物の生成と温度上昇を２６
０℃以下に押さえ、８時間後（散水冷却から１時間後）
に捏和を終了した。
量％に結合剤として、バインダーピッチ（川崎製鉄(株)
製、商品名ＰＫＬ）を４５重量％及びコールタールを５
重量％配合し、双腕型ニーダーを用いて温度２５０℃で
捏和混練し、７時間後、捏和物の粘度の上昇により捏和
物がペースト状から塊状に変化し始めた時点で捏和物を
散水冷却し、大きな塊状捏和物の生成と温度上昇を２６
０℃以下に押さえ、８時間後（散水冷却から１時間後）
に捏和を終了した。
【００１９】その後捏和物を、平均粒径が２５μｍに粉
砕した。この成形粉を寸法が１５０×２５０×５０mmの
金型に入れ、成形圧力１２２．５MPa（１２５０kgf/c
m2）で１個成形した。得られた成形品を、還元雰囲気下
で１０００℃まで４００時間かけて昇温した後冷却し焼
成品を得た。得られた焼成品から試験片を図１のように
採取し、その物理特性を測定した。その測定結果を表１
に示す。
砕した。この成形粉を寸法が１５０×２５０×５０mmの
金型に入れ、成形圧力１２２．５MPa（１２５０kgf/c
m2）で１個成形した。得られた成形品を、還元雰囲気下
で１０００℃まで４００時間かけて昇温した後冷却し焼
成品を得た。得られた焼成品から試験片を図１のように
採取し、その物理特性を測定した。その測定結果を表１
に示す。
【００２０】比較例１ 骨材として、平均粒径が１７μｍの自家製黒鉛粉６０重
量％に結合剤として、バインダーピッチ（川崎製鉄(株)
製、商品名ＰＫＬ）を３５重量％及びコールタールを５
重量％配合し、双腕型ニーダーを用いて温度２５０℃で
捏和混練し、５時間を経過したあたりから捏和物の粘度
の上昇により捏和物がペースト状から塊状に変化し、捏
和物の温度も２７０℃を越えた。その後塊状捏和物は崩
れ、７時間後小石状になった。
量％に結合剤として、バインダーピッチ（川崎製鉄(株)
製、商品名ＰＫＬ）を３５重量％及びコールタールを５
重量％配合し、双腕型ニーダーを用いて温度２５０℃で
捏和混練し、５時間を経過したあたりから捏和物の粘度
の上昇により捏和物がペースト状から塊状に変化し、捏
和物の温度も２７０℃を越えた。その後塊状捏和物は崩
れ、７時間後小石状になった。
【００２１】その後捏和物を、平均粒径が２５μｍに粉
砕した。この成形粉を寸法が１５０×２５０×５０mmの
金型に入れ、成形圧力１２２．５MPa（１２５０kgf/c
m2）で１個成形した。得られた成形品を、還元雰囲気下
で１０００℃まで４００時間かけて昇温した後冷却し焼
成品を得た。得られた焼成品から試験片を図１のように
採取し、その物理特性を測定した。その測定結果を表１
に示す。
砕した。この成形粉を寸法が１５０×２５０×５０mmの
金型に入れ、成形圧力１２２．５MPa（１２５０kgf/c
m2）で１個成形した。得られた成形品を、還元雰囲気下
で１０００℃まで４００時間かけて昇温した後冷却し焼
成品を得た。得られた焼成品から試験片を図１のように
採取し、その物理特性を測定した。その測定結果を表１
に示す。
【００２２】比較例２ 骨材として、平均粒径が１５μｍの自家製黒鉛粉５５重
量％に結合剤として、バインダーピッチ（川崎製鉄(株)
製、商品名ＰＫＬ）を４０重量％及びコールタールを５
重量％配合し、双腕型ニーダーを用いて温度２５０℃で
捏和混練し、６時間を経過したあたりから捏和物の粘度
の上昇により捏和物がペースト状から塊状に変化し、捏
和物の温度も２８０℃を越えた。その後塊状捏和物は崩
れ、８時間後小石状になった。
量％に結合剤として、バインダーピッチ（川崎製鉄(株)
製、商品名ＰＫＬ）を４０重量％及びコールタールを５
重量％配合し、双腕型ニーダーを用いて温度２５０℃で
捏和混練し、６時間を経過したあたりから捏和物の粘度
の上昇により捏和物がペースト状から塊状に変化し、捏
和物の温度も２８０℃を越えた。その後塊状捏和物は崩
れ、８時間後小石状になった。
【００２３】その後捏和物を、平均粒径が２５μｍに粉
砕した。この成形粉を寸法が１５０×２５０×５０mmの
金型に入れ、成形圧力１２２．５MPa（１２５０kgf/c
m2）で１個成形した。得られた成形品を、還元雰囲気下
で１０００℃まで４００時間かけて昇温した後冷却し焼
成品を得た。得られた焼成品から試験片を図１のように
採取し、その物理特性を測定した。その測定結果を表１
に示す。
砕した。この成形粉を寸法が１５０×２５０×５０mmの
金型に入れ、成形圧力１２２．５MPa（１２５０kgf/c
m2）で１個成形した。得られた成形品を、還元雰囲気下
で１０００℃まで４００時間かけて昇温した後冷却し焼
成品を得た。得られた焼成品から試験片を図１のように
採取し、その物理特性を測定した。その測定結果を表１
に示す。
【００２４】比較例３ 骨材として、平均粒径が１２μｍの自家製黒鉛粉５０重
量％に結合剤として、バインダーピッチ（川崎製鉄(株)
製、商品名ＰＫＬ）を４５重量％及びコールタールを５
重量％配合し、双腕型ニーダーを用いて温度２５０℃で
捏和混練し、７時間を経過したあたりから捏和物の粘度
の上昇により捏和物がペースト状から塊状に変化し、捏
和物の温度も２８０℃を越えた。その後塊状捏和物は崩
れ、９時間後小石状になった。
量％に結合剤として、バインダーピッチ（川崎製鉄(株)
製、商品名ＰＫＬ）を４５重量％及びコールタールを５
重量％配合し、双腕型ニーダーを用いて温度２５０℃で
捏和混練し、７時間を経過したあたりから捏和物の粘度
の上昇により捏和物がペースト状から塊状に変化し、捏
和物の温度も２８０℃を越えた。その後塊状捏和物は崩
れ、９時間後小石状になった。
【００２５】その後捏和物を、平均粒径が２５μｍに粉
砕した。この成形粉を寸法が１５０×２５０×５０mmの
金型に入れ、成形圧力１２２．５MPa（１２５０kgf/c
m2）で１個成形した。得られた成形品を、還元雰囲気下
で１０００℃まで４００時間かけて昇温した後冷却し焼
成品を得た。得られた焼成品から試験片を図１のように
採取し、その物理特性を測定した。その測定結果を表１
に示す。
砕した。この成形粉を寸法が１５０×２５０×５０mmの
金型に入れ、成形圧力１２２．５MPa（１２５０kgf/c
m2）で１個成形した。得られた成形品を、還元雰囲気下
で１０００℃まで４００時間かけて昇温した後冷却し焼
成品を得た。得られた焼成品から試験片を図１のように
採取し、その物理特性を測定した。その測定結果を表１
に示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】表１に示されるように、本発明の実施例１
〜３で得られたカーボン材の曲げ強さは、比較例１〜３
で得られたカーボン材の曲げ強さに比較して１０〜３０
％向上していることがわかる。
〜３で得られたカーボン材の曲げ強さは、比較例１〜３
で得られたカーボン材の曲げ強さに比較して１０〜３０
％向上していることがわかる。
【００２８】
【発明の効果】本発明の製造法により得られる高強度カ
ーボン材は、構造材として強度が強く、信頼性があり、
工業的に極めて好適である。
ーボン材は、構造材として強度が強く、信頼性があり、
工業的に極めて好適である。
【図１】本発明の実施例における試験片と比較例におけ
る試験片の採取位置を示す図である。
る試験片の採取位置を示す図である。
Claims (1)
- 【請求項１】 骨材及び結合剤を含む材料を捏和、粉
砕、成形及び焼成して高強度カーボン材を製造する方法
において、捏和工程中に捏和物がペースト状から塊状に
変化し始めた時点で捏和物を強制冷却することを特徴と
する高強度カーボン材の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11005936A JP2000203939A (ja) | 1999-01-13 | 1999-01-13 | 高強度カ―ボン材の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11005936A JP2000203939A (ja) | 1999-01-13 | 1999-01-13 | 高強度カ―ボン材の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000203939A true JP2000203939A (ja) | 2000-07-25 |
Family
ID=11624797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11005936A Pending JP2000203939A (ja) | 1999-01-13 | 1999-01-13 | 高強度カ―ボン材の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000203939A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102006008010A1 (de) * | 2006-02-21 | 2007-08-23 | Federal-Mogul Nürnberg GmbH | Kolben für einen Verbrennungsmotor |
| CN113929460A (zh) * | 2021-09-17 | 2022-01-14 | 大同新成新材料股份有限公司 | 一种等静压石墨材料的制备方法 |
-
1999
- 1999-01-13 JP JP11005936A patent/JP2000203939A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102006008010A1 (de) * | 2006-02-21 | 2007-08-23 | Federal-Mogul Nürnberg GmbH | Kolben für einen Verbrennungsmotor |
| CN113929460A (zh) * | 2021-09-17 | 2022-01-14 | 大同新成新材料股份有限公司 | 一种等静压石墨材料的制备方法 |
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