JP2016124742A - Plate shape carbon molded body - Google Patents

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JP2016124742A JP2014266643A JP2014266643A JP2016124742A JP 2016124742 A JP2016124742 A JP 2016124742A JP 2014266643 A JP2014266643 A JP 2014266643A JP 2014266643 A JP2014266643 A JP 2014266643A JP 2016124742 A JP2016124742 A JP 2016124742A
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俊樹 大野
Toshiki Ono
俊樹 大野
厚則 佐竹
Atsunori Satake
厚則 佐竹
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a part that can easily be processed into a desired shape, does not require a high production cost, as well as that has a uniform mechanical strength.SOLUTION: A plate shape carbon molded body contains amorphous carbon, as well as fibrous and/or flat-shape carbon filler dispersed therein, as well as in which, when measured in accordance with JISK7074, the flexural strength in a direction at which the flexural strength is minimum, is at least 80% of the flexural strength in a direction at which the flexural strength is maximum.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、板状炭素成形体に関する。   The present invention relates to a plate-like carbon molded body.

機械要素の一部として、炭素材料を使用した種々の炭素成形体が使用されている。この炭素成形体は、その使用場所及び用途に応じて種々の形態をとることが求められる。また、これらの部品の成形は、種々の方法により行われている。   As a part of the machine element, various carbon molded bodies using a carbon material are used. The carbon molded body is required to take various forms depending on the place of use and application. In addition, these parts are molded by various methods.

特許文献1では、セラミックス/炭素複合材料、具体的には炭素材料の全部又は一部を炭化ケイ素に転化させた材料で作られたコイルバネが開示されている。このコイルバネは、この複合材料を押出成形し、成形して得た線状の炭素成形体を巻き取ることにより成形されている。   Patent Document 1 discloses a coil spring made of a ceramic / carbon composite material, specifically, a material obtained by converting all or part of a carbon material into silicon carbide. This coil spring is formed by extruding this composite material and winding a linear carbon molded body obtained by molding.

また、特許文献2では、炭素繊維/炭素複合材料、具体的には炭素繊維と炭素繊維を取り囲んでいるアモルファス炭素とから成る材料で作られた座金が開示されている。この座金は、原料プリフォームドヤーンをヤーン状、テープ状又はシート状として、芯棒に間隙保持用コイル材とともに巻き付け、原料プリフォームドヤーンとコイル材とを交互に配置した後、ホットプレスで成形し、得られた成形体からコイル材を取外し、次いで炭素化した後、黒鉛化し、炭素成形体を1周分毎に切断することにより成形されている。   Patent Document 2 discloses a washer made of a carbon fiber / carbon composite material, specifically, a material made of carbon fiber and amorphous carbon surrounding the carbon fiber. This washer is made of a raw preformed yarn in the form of a yarn, tape or sheet, wound around a core rod together with a gap holding coil material, arranged alternately with the raw preformed yarn and the coil material, and then hot-pressed. Molding is performed by removing the coil material from the molded body thus obtained, then carbonizing, then graphitizing, and cutting the carbon molded body every round.

特開平1−183413号公報Japanese Patent Laid-Open No. 1-183413 特開平8−42550号公報JP-A-8-42550

上記のように、炭素成形体はその使用場所及び用途に応じて種々の形態をとることが求められる。例えば電池の部品及び導電接点等として使用する場合には板バネの形態をとることも必要となろう。しかし、上記特許文献で開示されている炭素成形体は、上記のように煩雑な工程を必要とし、炭素成形体の形態によっては一旦ブロックの形態で製造した後にこれを切削する工程等を必要とするものであった。   As described above, the carbon molded body is required to take various forms depending on the place of use and application. For example, when used as a battery component or conductive contact, it may be necessary to take the form of a leaf spring. However, the carbon molded body disclosed in the above-mentioned patent document requires a complicated process as described above, and depending on the form of the carbon molded body, a process of cutting it after being manufactured in the form of a block is required. It was something to do.

加えて、特許文献1のセラミックスを使用した炭素成形体は、耐熱衝撃性及び靱性が劣るため、壊れやすい。   In addition, the carbon molded body using the ceramic of Patent Document 1 is fragile because it has poor thermal shock resistance and toughness.

また、特許文献2の炭素繊維/炭素複合材料は非常に高価なものであり、かつ炭素繊維が特定の方向に配向していることから、製造した炭素成形体の機械的強度は、測定方向により異なる評価結果を示すものであった。   Moreover, since the carbon fiber / carbon composite material of Patent Document 2 is very expensive and the carbon fibers are oriented in a specific direction, the mechanical strength of the produced carbon molded body depends on the measurement direction. Different evaluation results were shown.

したがって、本発明では、面方向に均一な機械的強度を示す板状炭素成形体を提供する。   Therefore, in this invention, the plate-shaped carbon molded object which shows uniform mechanical strength in a surface direction is provided.

なお、炭素複合材料を使用した部品は、金属製の部品が有する問題、例えば長期にわたって使用した場合に金属疲労により性能の劣化が生じる問題、電解液に接触し得る環境において使用した場合に腐食が生じる問題、及び高温環境下で使用した場合に変形及び劣化が生じる問題を有しないという利点を有している。   In addition, parts using carbon composite materials have problems with metal parts, such as deterioration of performance due to metal fatigue when used over a long period of time, and corrosion when used in an environment where they can come into contact with electrolyte. It has the advantage that it does not have the problem which arises and the problem which a deformation | transformation and deterioration generate | occur | produce when used in a high temperature environment.

本発明者らは、鋭意検討したところ、以下の手段により上記課題を解決できることを見出して、本発明を完成させた。すなわち、本発明は、下記の通りである:
〈1〉アモルファス炭素、並びに上記アモルファス炭素中に分散している繊維状及び/又は扁平状の炭素フィラーを含有し、かつ
JIS K 7074に準拠して測定したときに、曲げ強さが最小の方向での曲げ強さが、曲げ強さが最大の方向での曲げ強さの80%以上である、
板状炭素成形体。
〈2〉板バネである、上記〈1〉項に記載の板状炭素成形体。
〈3〉SUJ−2ボールを用いてボールオンディスク摩擦摩耗試験機により、荷重300gf、回転半径12mm、回転速度5m/分、摺動距離5000mの条件で摺動試験をした場合の、摺動の間全体の平均摩擦係数が0.15以下である、上記〈1〉又は〈2〉項に記載の板状炭素成形体。
〈4〉厚さが1.0mm以下である、上記〈1〉〜〈3〉項のいずれか一項に記載の板状炭素成形体。
〈5〉上記アモルファス炭素が、バインダー樹脂を非酸化雰囲気下で炭素化することにより生成する、上記〈1〉〜〈4〉項のいずれか一項に記載の板状炭素成形体。
〈6〉上記バインダー樹脂が熱硬化性樹脂である、上記〈5〉項に記載の板状炭素成形体。
〈7〉上記炭素フィラーが、黒鉛、ミルドファイバー、チョップドファイバー、及びカーボンナノチューブのうちの1種又はこれらの組合せである、上記〈1〉〜〈6〉項のいずれか一項に記載の板状炭素成形体。
〈8〉上記炭素フィラーの含有量が30質量%以下である、上記〈1〉〜〈7〉項のいずれか一項に記載の板状炭素成形体。
〈9〉液状の硬化性樹脂及び炭素フィラーを含有する炭素成形体用組成物を提供すること、
炭素成形体用組成物を型枠に流し込み、そして上記液状の硬化性樹脂を硬化させて板状の硬化樹脂成形体を得ること、並びに
上記板状の硬化樹脂成形体を炭化すること
を含む、板状炭素成形体の製造方法。
〈10〉上記液状の硬化性樹脂を部分的に硬化させて板状の半硬化樹脂成形体を形成し、上記板状の半硬化樹脂成形体を変形させかつ/又は切断し、そして変形させかつ/又は切断した上記板状の半硬化樹脂成形体を硬化させて上記板状の硬化樹脂成形体を形成する、上記〈9〉項に記載の方法。
As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above problems can be solved by the following means, and have completed the present invention. That is, the present invention is as follows:
<1> A direction in which bending strength is minimum when it contains amorphous carbon and fibrous and / or flat carbon fillers dispersed in the amorphous carbon and is measured according to JIS K7074. The bending strength at 80% or more of the bending strength in the direction in which the bending strength is maximum,
Plate-like carbon molded body.
<2> The plate-like carbon molded article according to <1>, which is a leaf spring.
<3> When a sliding test was conducted using a SUJ-2 ball with a ball-on-disk friction and wear tester under the conditions of a load of 300 gf, a rotational radius of 12 mm, a rotational speed of 5 m / min, and a sliding distance of 5000 m. The plate-like carbon molded body according to <1> or <2>, wherein the average friction coefficient of the entire space is 0.15 or less.
<4> The plate-like carbon molded article according to any one of <1> to <3>, wherein the thickness is 1.0 mm or less.
<5> The plate-like carbon molded body according to any one of <1> to <4>, wherein the amorphous carbon is generated by carbonizing the binder resin in a non-oxidizing atmosphere.
<6> The plate-like carbon molded article according to <5>, wherein the binder resin is a thermosetting resin.
<7> The plate shape according to any one of <1> to <6>, wherein the carbon filler is one of graphite, milled fiber, chopped fiber, and carbon nanotube, or a combination thereof. Carbon molded body.
<8> The plate-shaped carbon molded body according to any one of <1> to <7>, wherein the content of the carbon filler is 30% by mass or less.
<9> providing a composition for a carbon molded body containing a liquid curable resin and a carbon filler;
Pouring the composition for carbon molded body into a mold, and curing the liquid curable resin to obtain a plate-shaped cured resin molded body, and carbonizing the plate-shaped cured resin molded body, A method for producing a plate-like carbon molded body.
<10> The liquid curable resin is partially cured to form a plate-shaped semi-cured resin molded body, and the plate-shaped semi-cured resin molded body is deformed and / or cut and deformed, and The method according to <9>, wherein the plate-shaped semi-cured resin molded body is cured to form the plate-shaped cured resin molded body.

本発明によれば、所望の形状に容易に加工することができ、高い製造コストを必要とせず、かつ均一な機械的強度を有する板状炭素成形体を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the plate-shaped carbon molded object which can be processed into a desired shape easily, does not require high manufacturing cost, and has uniform mechanical strength can be provided.

本発明の板状炭素成形体における炭素フィラーの配向性の模式図である。It is a schematic diagram of the orientation of the carbon filler in the plate-shaped carbon molded object of this invention. 先行技術の炭素成形体における炭素フィラーの配向性の模式図である。It is a schematic diagram of the orientation of the carbon filler in the prior art carbon molded body. 実施例1の板バネの繰り返し試験の前後における荷重とたわみ量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the load and deflection amount before and after the repetition test of the leaf | plate spring of Example 1. FIG.

《板状炭素成形体》
本発明の板状炭素成形体は、アモルファス炭素、及びアモルファス炭素中に分散している炭素フィラーを含む。
<Plate-shaped carbon compact>
The plate-like carbon molded body of the present invention includes amorphous carbon and a carbon filler dispersed in the amorphous carbon.

〈アモルファス炭素〉
アモルファス炭素は、例えばバインダー樹脂を非酸化雰囲気下で炭素化することにより得られるものであってよい。
<Amorphous carbon>
Amorphous carbon may be obtained, for example, by carbonizing a binder resin in a non-oxidizing atmosphere.

〈炭素フィラー〉
炭素フィラーは、アモルファス炭素中に分散している繊維状及び/又は扁平状の炭素フィラーを言うものである。
<Carbon filler>
The carbon filler refers to a fibrous and / or flat carbon filler dispersed in amorphous carbon.

繊維状の炭素フィラーとしては、これに限られないが、ミルドファイバー、及びチョップドファイバー等が挙げられる。これらは単独で使用してもよく、また組み合わせて使用してもよい。   Examples of the fibrous carbon filler include, but are not limited to, milled fiber and chopped fiber. These may be used alone or in combination.

繊維状の炭素フィラーの平均長は、1μm以上、3μm以上、5μm以上、10μm以上、又は15μm以上であることができ、また100μm以下、70μm以下、50μm以下、又は30μm以下であることができる。   The average length of the fibrous carbon filler can be 1 μm or more, 3 μm or more, 5 μm or more, 10 μm or more, or 15 μm or more, and can be 100 μm or less, 70 μm or less, 50 μm or less, or 30 μm or less.

扁平状の炭素フィラーとしては、黒鉛、及びカーボンナノチューブが挙げられる。これらは単独で使用してもよく、また組み合わせて使用してもよい。   Examples of the flat carbon filler include graphite and carbon nanotubes. These may be used alone or in combination.

扁平状の炭素フィラーの粒径は、1μm以上、2μm以上、又は3μm以上であることができ、また20μm以下、15μm以下、10μm以下、又は7μm以下であることができる。   The particle size of the flat carbon filler can be 1 μm or more, 2 μm or more, or 3 μm or more, and can be 20 μm or less, 15 μm or less, 10 μm or less, or 7 μm or less.

混合物中の炭素フィラーの含有量は、30%以下、25%以下、20%以下、又は15%以下であることができ、また、5%以上、7%以上、又は10%以上であることができる。炭素フィラーの含有量が30%以下であることにより、炭素成形体の成形をより容易に行うことができる。また、炭素フィラーの含有量が5%以上であることにより、成形した部品の良好な機械的性質を確保することができる。   The carbon filler content in the mixture can be 30% or less, 25% or less, 20% or less, or 15% or less, and can be 5% or more, 7% or more, or 10% or more. it can. When the content of the carbon filler is 30% or less, the carbon molded body can be molded more easily. Moreover, when the content of the carbon filler is 5% or more, good mechanical properties of the molded part can be ensured.

炭素フィラーは、炭素成形体中においては一方向に配向しておらず、それによって均一な機械的強度を有する板状炭素成形体を提供することができる。   The carbon filler is not oriented in one direction in the carbon molded body, thereby providing a plate-like carbon molded body having uniform mechanical strength.

〈曲げ強さ〉
板状炭素成形体の曲げ強さが最小の方向での曲げ強さが、曲げ強さが最大の方向での曲げ強さの80%以上、85%以上、90%以上、95%以上、又は100%であることができる。
<Bending strength>
The bending strength of the plate-like carbon molded body in the direction where the bending strength is minimum is 80% or more, 85% or more, 90% or more, 95% or more of the bending strength in the direction where the bending strength is maximum, or It can be 100%.

ここで、曲げ強さは、JIS K 7074に準拠して測定するものである。具体的には、両端を単純支持された試験片の1点に荷重(3点曲げ)を加え、所定の試験速度で試験片をたわませて荷重−たわみ曲線を記録し、この曲線から試験片にかかる最大荷重P(N)を求め、それにより、以下の式で求められる曲げ強さσ(MPa)を言うものである。
σ=(3PL/2bh)×{1+4(δ/L)
式中、Lは支点間距離(mm)、bは試験片の幅(mm)、hは試験片の厚さ(mm)、δは荷重P時のたわみ(mm)を意味する。ここで、試験片を任意の大きさに切り分けて測定を行うことができることに留意されたい。
Here, the bending strength is measured based on JIS K7074. Specifically, a load (three-point bending) is applied to one point of a test piece that is simply supported at both ends, the test piece is deflected at a predetermined test speed, and a load-deflection curve is recorded. The maximum load P b (N) applied to the piece is obtained, and the bending strength σ b (MPa) obtained by the following equation is thereby obtained.
σ b = (3P b L / 2bh 2 ) × {1 + 4 (δ / L) 2 }
Wherein, L is distance between fulcrums (mm), b is the width of the test piece (mm), h is the thickness of the test piece (mm), [delta] denotes the deflection at the load P b (mm). Here, it should be noted that the measurement can be performed by cutting the test piece into arbitrary sizes.

板状炭素成形体の形態としては、任意の形態、例えば板バネの形態であることができる。   The form of the plate-like carbon molded body can be any form, for example, a form of a leaf spring.

板状炭素成形体の平均摩擦係数は、0.20以下、0.17以下、又は0.15以下であることができ、また0.05以上、0.07以上、又は0.10以上であることができる。   The average friction coefficient of the plate-like carbon molded body can be 0.20 or less, 0.17 or less, or 0.15 or less, and is 0.05 or more, 0.07 or more, or 0.10 or more. be able to.

ここで、平均摩擦係数は、SUJ−2ボールを用いてボールオンディスク摩擦摩耗試験機により、荷重300gf、回転半径12mm、回転速度5m/分、摺動距離5000mの条件で摺動試験をした場合の、摺動の間全体の平均摩擦係数を言うものである。   Here, the average friction coefficient is obtained when a sliding test is performed using a SUJ-2 ball with a ball-on-disk friction and wear tester under the conditions of a load of 300 gf, a rotational radius of 12 mm, a rotational speed of 5 m / min, and a sliding distance of 5000 m. This is the average friction coefficient of the whole during sliding.

板状炭素成形体の体積固有抵抗は、0.0100Ω・cm以下、0.0070Ω・cm以下、又は0.0050Ω・cm以下であることができ、また0.0001Ω・cm以上、0.0005Ω・cm以上、又は0.0010Ω・cm以上であることができる。   The volume specific resistance of the plate-like carbon molded body can be 0.0100 Ω · cm or less, 0.0070 Ω · cm or less, or 0.0050 Ω · cm or less, and 0.0001 Ω · cm or more, 0.0005 Ω · cm or less. cm or more, or 0.0010 Ω · cm or more.

ここで、体積固有抵抗は、4端子法で測定した体積固有抵抗を言うものである。   Here, the volume resistivity refers to the volume resistivity measured by the 4-terminal method.

板バネの厚さは、1.0mm以下、0.8mm以下、又は0.7mm以下であることができ、また0.1mm以上、0.3mm以上、又は0.5mm以上であることができる。   The thickness of the leaf spring can be 1.0 mm or less, 0.8 mm or less, or 0.7 mm or less, and can be 0.1 mm or more, 0.3 mm or more, or 0.5 mm or more.

《板状炭素成形体の製造方法》
本発明の板状炭素成形体の製造方法は、液状の硬化性樹脂及び炭素フィラーを含有する炭素成形体用組成物を提供すること、炭素成形体用組成物を型枠に流し込み、そして液状の硬化性樹脂を硬化させて板状の硬化樹脂成形体を得ること、並びに板状の硬化樹脂成形体を炭化することを含む。
<< Manufacturing method of plate-like carbon compact >>
The method for producing a plate-shaped carbon molded body of the present invention provides a composition for a carbon molded body containing a liquid curable resin and a carbon filler, pouring the carbon molded body composition into a mold, and It includes curing the curable resin to obtain a plate-shaped cured resin molded body, and carbonizing the plate-shaped cured resin molded body.

以下、図1及び2を参照してこの本発明の方法を説明する。なお、これらの図においては、繊維状の炭素フィラーを使用しているものとして説明しているが、扁平状の炭素フィラーを使用した場合でも同様の理論を適用することができることに留意されたい。   The method of the present invention will be described below with reference to FIGS. In these figures, it is assumed that a fibrous carbon filler is used, but it should be noted that the same theory can be applied even when a flat carbon filler is used.

従来の炭素成形体においては、図2に示すように、樹脂(20)中に炭素フィラー(10)が分散しており、これを押出成形すると、成形方向にかかる応力によって一方向に炭素フィラー(10)が配向することとなる。   In the conventional carbon molded body, as shown in FIG. 2, the carbon filler (10) is dispersed in the resin (20). When the carbon filler is extruded, the carbon filler ( 10) will be oriented.

これに対して、本発明の板状炭素成形体においては、図1に示すような、液状の硬化性樹脂(20)中に炭素フィラー(10)が分散している炭素成形体用組成物を用い、これを型枠に流し込んでいる。したがって、従来技術の場合のような炭素フィラーの配向の問題が生じない。また、炭素フィラーが扁平状である場合、炭素フィラーの同一面が同じ側を向かないこととなる。   In contrast, in the plate-like carbon molded body of the present invention, a composition for a carbon molded body in which the carbon filler (10) is dispersed in the liquid curable resin (20) as shown in FIG. Used and poured into the formwork. Therefore, the problem of orientation of the carbon filler as in the prior art does not occur. Moreover, when a carbon filler is flat shape, the same surface of a carbon filler will not face the same side.

この本発明の方法では、炭素フィラーが一方向に配向していないことにより、炭素曲げ強さが最大の方向及び曲げ強さが最小の方向における機械的強度のばらつきを抑制することができ、その結果板状炭素成形体の機械的強度の均一性を確保することができる。   In the method of the present invention, since the carbon filler is not oriented in one direction, the variation in mechanical strength in the direction with the maximum carbon bending strength and the direction with the minimum bending strength can be suppressed. As a result, the uniformity of the mechanical strength of the plate-like carbon molded body can be ensured.

本発明の方法で用いる液状の硬化性樹脂は、特に熱硬化性樹脂又は紫外線硬化型樹脂であってよい。   The liquid curable resin used in the method of the present invention may be a thermosetting resin or an ultraviolet curable resin.

熱硬化性樹脂としては、例えば、これに限られないが、フェノール樹脂、フラン樹脂、イミド樹脂、エポキシ樹脂、及び不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。これらは単独で使用してもよく、また2種以上を混合して使用してもよい。   Examples of the thermosetting resin include, but are not limited to, thermosetting resins such as phenol resin, furan resin, imide resin, epoxy resin, and unsaturated polyester resin. These may be used singly or in combination of two or more.

炭素成形体用組成物は、本発明の目的を損なわない範囲で、随意の添加剤を含有することができる。添加剤としては、例えば硬化剤等が挙げられる。   The composition for carbon molded bodies can contain an optional additive as long as the object of the present invention is not impaired. Examples of the additive include a curing agent.

炭素化は、窒素、アルゴン等の非酸化雰囲気中で昇温し、炭素化保持温度で保持し、自然冷却することにより行うことができる。   Carbonization can be performed by raising the temperature in a non-oxidizing atmosphere such as nitrogen or argon, holding at the carbonization holding temperature, and naturally cooling.

昇温速度としては、10℃/h以上、15℃/h以上、20℃/h以上であることができ、また100℃/h以下、90℃/h以下、又は80℃/h以下であることができる。   The heating rate can be 10 ° C / h or more, 15 ° C / h or more, 20 ° C / h or more, and 100 ° C / h or less, 90 ° C / h or less, or 80 ° C / h or less. be able to.

炭素化保持温度としては、700℃以上、750℃以上、又は800℃以上であることができ、また1500℃以下、1450℃以下、又は1400℃以下であることができる。   The carbonization holding temperature can be 700 ° C. or higher, 750 ° C. or higher, or 800 ° C. or higher, and can be 1500 ° C. or lower, 1450 ° C. or lower, or 1400 ° C. or lower.

実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。   The present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these.

〈実施例1〉
アモルファス炭素源としてのフラン樹脂(日立化成(株)製 VF−303)90部、及び炭素フィラーとしての天然鱗状黒鉛(日本黒鉛製 平均粒子径5μm)10部をポニーミキサー等で撹拌後、硬化剤としてp−トルエンスルホン酸1部を添加して、高速乳化・分散機(プライミクス(株)ホモミクサーMARK II 2.5型)を用いて十分撹拌し、減圧脱泡操作を施して、炭素成形体用組成物を得た。
<Example 1>
90 parts of furan resin (VF-303 manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) as an amorphous carbon source and 10 parts of natural scaly graphite (Nippon graphite average particle diameter 5 μm) as a carbon filler are stirred with a pony mixer or the like, and then a curing agent. 1 part of p-toluenesulfonic acid is added, and sufficiently stirred using a high-speed emulsifier / disperser (Primics Co., Ltd. Homomixer MARK II 2.5 type), and subjected to vacuum defoaming operation. A composition was obtained.

この炭素成形体用組成物を厚み0.7mmの型枠に流し込み、熱を加え硬化させることで、半硬化樹脂成形体としての樹脂シートを作製した。このシートを幅10mm長さ100mmに切り分け、バネ形状を付与させるための型に設置して変形させた。   The composition for carbon molded body was poured into a 0.7 mm thick mold and cured by applying heat to prepare a resin sheet as a semi-cured resin molded body. This sheet was cut into a width of 10 mm and a length of 100 mm, and placed in a mold for imparting a spring shape and deformed.

その後、この切り分け及び変形を行った半硬化樹脂成形体を、180℃で3時間乾燥させ、窒素雰囲気中で1000℃で3時間処理して、厚み0.5mmの板バネを得た。   Thereafter, the cut and deformed semi-cured resin molded body was dried at 180 ° C. for 3 hours and treated at 1000 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere to obtain a leaf spring having a thickness of 0.5 mm.

〈実施例2〉
アモルファス炭素源としてフラン樹脂(日立化成(株)製 VF−303)98部、炭素フィラーとして気相法炭素繊維(昭和電工(株)製 VGCF−H平均繊維径0.2μm以下平均繊維長20μm)2部を使用したことを除いて実施例1と同様にして、厚み0.5mmの板バネを得た。
<Example 2>
98 parts of furan resin (VF-303 manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) as an amorphous carbon source, and vapor-grown carbon fiber (VGCF-H manufactured by Showa Denko Co., Ltd., average fiber diameter of 0.2 μm or less and average fiber length of 20 μm) as a carbon filler A leaf spring having a thickness of 0.5 mm was obtained in the same manner as in Example 1 except that 2 parts were used.

〈実施例3〉
アモルファス炭素源としてフラン樹脂(日立化成(株)製 VF−303)90部、炭素フィラーとしてピッチ系黒鉛質炭素繊維(日本グラファイトファイバー製 HC600−100M、平均繊維径7μm、平均繊維長100μm)10部を使用したことを除いて実施例1と同様にして、厚み0.5mmの板バネを得た。
<Example 3>
90 parts of furan resin (VF-303 manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) as an amorphous carbon source, 10 parts of pitch-based graphitic carbon fiber (HC600-100M manufactured by Nippon Graphite Fiber, average fiber diameter 7 μm, average fiber length 100 μm) as carbon filler A leaf spring having a thickness of 0.5 mm was obtained in the same manner as in Example 1 except that was used.

〈比較例1〉
アモルファス炭素源としての塩化ビニル樹脂40部、及びフラン樹脂(日立化成(株)製 VF−303)20部、並びに炭素フィラーとしての天然鱗状黒鉛(日本黒鉛製 平均粒子径5μm)、及びピッチ系黒鉛質炭素繊維(日本グラファイトファイバー製 HC600−100M、平均繊維径7μm、平均繊維長100μm)10部に、可塑剤としてジアリルフタレートモノマーを添加して、ヘンシェルミキサーで分散させた後、3本ロールにて混練し、ペレタイザーにてペレット化したを得た。
<Comparative example 1>
40 parts of vinyl chloride resin as an amorphous carbon source, 20 parts of furan resin (VF-303 manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.), natural scaly graphite (average particle diameter of 5 μm made by Nippon Graphite) as a carbon filler, and pitch-based graphite After adding a diallyl phthalate monomer as a plasticizer to 10 parts of carbonaceous carbon fiber (HC600-100M manufactured by Nippon Graphite Fiber, average fiber diameter 7 μm, average fiber length 100 μm) and dispersing with a Henschel mixer, three rolls The mixture was kneaded and pelletized with a pelletizer.

得られたペレットをスリット幅1mmで横幅34mmのスリットダイを有する押出成形機にてシート状に成形し、180℃のエアオーブン中で3時間処理し炭素前駆体とした。その後窒素雰囲気中で毎時15℃で昇温し1000℃で3時間保持し、厚み0.7mmの板材を得た。   The obtained pellets were formed into a sheet by an extruder having a slit die having a slit width of 1 mm and a width of 34 mm, and treated in an air oven at 180 ° C. for 3 hours to obtain a carbon precursor. Thereafter, the temperature was raised at 15 ° C. per hour in a nitrogen atmosphere and held at 1000 ° C. for 3 hours to obtain a plate material having a thickness of 0.7 mm.

〈評価〉
下記のようにして、実施例1の平均摩擦係数、固有抵抗、及び耐久性、並びに実施例1〜3及び比較例1の曲げ強さを評価した。
<Evaluation>
The average friction coefficient, specific resistance, and durability of Example 1 and the bending strengths of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were evaluated as described below.

(平均摩擦係数)
実施例1について得られたシート材を幅50mm長さ50mmに切り分けて試験片として、摩擦係数と比摩耗量の測定を、ボールオンディスク摩擦摩耗試験機を用いて、SUJ2ボールに荷重300gf、回転半径12mm、回転速度5m/分、摺動距離5000mの条件で摺動試験をして求めた。平均摩擦係数は0.15であった。
(Average friction coefficient)
The sheet material obtained for Example 1 was cut into a width of 50 mm and a length of 50 mm as test pieces, and the friction coefficient and specific wear amount were measured using a ball-on-disk friction and wear tester. A sliding test was performed under the conditions of a radius of 12 mm, a rotational speed of 5 m / min, and a sliding distance of 5000 m. The average coefficient of friction was 0.15.

(固有抵抗)
実施例1について、50mm×3mm×0.5mmの試験片から4端子法により体積固有抵抗を求めたところ、0.0038Ω・cmであった。
(Specific resistance)
About Example 1, when the volume specific resistance was calculated | required by the 4 terminal method from the test piece of 50 mm x 3 mm x 0.5 mm, it was 0.0038 ohm * cm.

(耐久性)
実施例1について、50mm×3mm×0.5mmの試験片を用いて、繰り返し試験による耐久性の評価を実施した。具体的には、板バネに負荷を100万回与える処理を行い、この処理の前後における荷重とたわみ量との関係を評価するものである。繰り返し試験の前後における荷重とたわみ量との関係を図1に示す。図1から、実施例1の板バネは100万回負荷を与えた後でも同一の荷重とたわみ量との関係を有すること、すなわち疲労による性能の劣化が生じていないことが理解されよう。
(durability)
About Example 1, durability evaluation by a repeated test was implemented using the test piece of 50 mm x 3 mm x 0.5 mm. Specifically, a process of applying a load to the leaf spring 1 million times is performed, and the relationship between the load and the deflection amount before and after this process is evaluated. The relationship between the load and the amount of deflection before and after the repeated test is shown in FIG. From FIG. 1, it will be understood that the leaf spring of Example 1 has the same relationship between the load and the amount of deflection even after the load is applied 1 million times, that is, the performance is not deteriorated due to fatigue.

(曲げ強さ)
実施例1〜3及び比較例1について、JIS K 7074に準拠し、試験片の曲げ強さが最大の方向(最大方向)、及び曲げ強さが最小の方向(最小方向)における曲げ強さを測定した。評価結果を表1に示す。
(Bending strength)
For Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, in accordance with JIS K 7074, the bending strength in the direction in which the bending strength of the test piece is maximum (maximum direction) and the direction in which the bending strength is minimum (minimum direction). It was measured. The evaluation results are shown in Table 1.

Figure 2016124742
Figure 2016124742

表1から、実施例1〜3の板バネは、曲げ強さが最小の方向での曲げ強さが、曲げ強さが最大の方向での曲げ強さの100%であるため、配向性に起因する機械的強度に差異がないことが理解されよう。   From Table 1, the leaf springs of Examples 1 to 3 are 100% of the bending strength in the direction where the bending strength is minimum, and the orientation is oriented. It will be understood that there is no difference in the resulting mechanical strength.

10 炭素繊維
20 樹脂(アモルファス炭素源)
10 Carbon fiber 20 Resin (amorphous carbon source)

Claims (10)

アモルファス炭素、並びに前記アモルファス炭素中に分散している繊維状及び/又は扁平状の炭素フィラーを含有し、かつ
JIS K 7074に準拠して測定したときに、曲げ強さが最小の方向での曲げ強さが、曲げ強さが最大の方向での曲げ強さの80%以上である、
板状炭素成形体。
Bending in the direction in which bending strength is minimum when it contains amorphous carbon and fibrous and / or flat carbon filler dispersed in the amorphous carbon and is measured according to JIS K7074 The strength is 80% or more of the bending strength in the direction in which the bending strength is maximum,
Plate-like carbon molded body.
板バネである、請求項1に記載の板状炭素成形体。   The plate-like carbon molded body according to claim 1, which is a leaf spring. SUJ−2ボールを用いてボールオンディスク摩擦摩耗試験機により、荷重300gf、回転半径12mm、回転速度5m/分、摺動距離5000mの条件で摺動試験をした場合の、摺動の間全体の平均摩擦係数が0.15以下である、請求項1又は2に記載の板状炭素成形体。   When a sliding test was conducted using a SUJ-2 ball on a ball-on-disk friction and wear tester under the conditions of a load of 300 gf, a rotational radius of 12 mm, a rotational speed of 5 m / min, and a sliding distance of 5000 m, The plate-shaped carbon molded object of Claim 1 or 2 whose average friction coefficient is 0.15 or less. 厚さが1.0mm以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の板状炭素成形体。   The plate-shaped carbon molded object as described in any one of Claims 1-3 whose thickness is 1.0 mm or less. 前記アモルファス炭素が、バインダー樹脂を非酸化雰囲気下で炭素化することにより生成する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の板状炭素成形体。   The plate-like carbon molded body according to any one of claims 1 to 4, wherein the amorphous carbon is generated by carbonizing the binder resin in a non-oxidizing atmosphere. 前記バインダー樹脂が熱硬化性樹脂である、請求項5に記載の板状炭素成形体。   The plate-like carbon molded body according to claim 5, wherein the binder resin is a thermosetting resin. 前記炭素フィラーが、黒鉛、ミルドファイバー、チョップドファイバー、及びカーボンナノチューブのうちの1種又はこれらの組合せである、請求項1〜6のいずれか一項に記載の板状炭素成形体。   The plate-like carbon molded body according to any one of claims 1 to 6, wherein the carbon filler is one of graphite, milled fiber, chopped fiber, and carbon nanotube, or a combination thereof. 前記炭素フィラーの含有量が30質量%以下である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の板状炭素成形体。   The plate-shaped carbon molded object as described in any one of Claims 1-7 whose content of the said carbon filler is 30 mass% or less. 液状の硬化性樹脂及び炭素フィラーを含有する炭素成形体用組成物を提供すること、
炭素成形体用組成物を型枠に流し込み、そして前記液状の硬化性樹脂を硬化させて板状の硬化樹脂成形体を得ること、並びに
前記板状の硬化樹脂成形体を炭化すること
を含む、板状炭素成形体の製造方法。
Providing a composition for a carbon molded body containing a liquid curable resin and a carbon filler;
Pouring a composition for carbon molded body into a mold, and curing the liquid curable resin to obtain a plate-shaped cured resin molded body, and carbonizing the plate-shaped cured resin molded body, A method for producing a plate-like carbon molded body.
前記液状の硬化性樹脂を部分的に硬化させて板状の半硬化樹脂成形体を形成し、前記板状の半硬化樹脂成形体を変形させかつ/又は切断し、そして変形させかつ/又は切断した前記板状の半硬化樹脂成形体を硬化させて前記板状の硬化樹脂成形体を形成する、請求項9に記載の方法。   The liquid curable resin is partially cured to form a plate-shaped semi-cured resin molded body, the plate-shaped semi-cured resin molded body is deformed and / or cut, and deformed and / or cut. The method according to claim 9, wherein the plate-shaped semi-cured resin molded body is cured to form the plate-shaped cured resin molded body.
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