JP6274811B2 - 炭素系複合材料とその製造方法 - Google Patents
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Description
前述のアモルファス炭素の出発原料としては、好ましくは不活性ガス雰囲気中での焼成により5%以上の炭化収率を示す有機物質が使用される。具体的には、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル−ポリ酢酸ビニル共重合体、ポリアミド等の熱可塑性樹脂、フェノール樹脂、フラン樹脂、イミド樹脂、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、リグニン、セルロース、トラカントガム、アラビアガム、糖類等の縮合多環芳香族を分子の基本構造内にもつ天然高分子物質、および前記には包含されない、ナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物、コブナ樹脂等の縮合多環芳香族を分子の基本構造内にもつ合成高分子物質が挙げられる。使用する組成物の種類と量は、目的とする摺動材料の特性、強度、形状により適宜選択され、単独でも2種以上の混合体でも使用することができる。
(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%、フラン樹脂30%、炭素粉末としての天然鱗状黒鉛(平均粒子径5μm)30%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、実施例1と同様の方法でφ1mmの軸材を得た。
(比較例2)アモルファス炭素源としての塩化ビニル樹脂30%、フラン樹脂30%、炭素粉末としての天然鱗状黒鉛(平均粒子径5μm)10%、気相成長炭素繊維(平均直径0.1μm、長さ5μm)30%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、実施例1と同様の方法でφ1mmの軸材を得た。
実施例1 270 121 0.13 8×10−6
実施例2 265 89 0.11 1×10−6
実施例3 260 65 0.10 7×10−7
比較例1 280 48 0.20 4×10−6
比較例2 220 29 0.20 3×10−6
本発明の実施態様の一部を以下の項目〈1〉〜〈13〉に記載する。
〈1〉 アモルファス炭素と、
前記アモルファス炭素中に均一に分散した炭素繊維とを含み、
前記炭素繊維の平均長が10μm以上10mm以下である炭素系複合材料。
〈2〉 前記炭素繊維の平均長が50μm以上500μm以下である項目1記載の炭素系複合材料。
〈3〉 前記炭素繊維が一方向に配向している項目1または2記載の炭素系複合材料。
〈4〉 φ1mmの軸材を試験片とし、支点間距離20mm、ヘッドスピード10mm/minにおける3点曲げ試験で測定される曲げ弾性率が60GPa以上であり、平均摩擦係数が0.15以下である項目3記載の炭素系複合材料。
〈5〉 黒鉛粉末、クラスターダイヤモンド、フラーレンおよびカーボンブラックからなる群から選ばれた1種又は2種以上の炭素粉末をさらに含む項目1〜4のいずれか1項記載の炭素系複合材料。
〈6〉 二硫化モリブデン、二硫化タングステン、窒化硼素、タルクおよびマイカからなる群から選ばれた1種または2種以上の無機フィラーをさらに含む項目1〜5のいずれか1項記載の炭素系複合材料。
〈7〉 前記炭素繊維は、PAN系炭素繊維および/またはピッチ系炭素繊維である項目1〜6のいずれか1項記載の炭素系複合材料。
〈8〉 前記アモルファス炭素は、アモルファス炭素の出発原料の焼成・炭素化により得られるものである項目1〜7のいずれか1項記載の炭素系複合材料。
〈9〉 アモルファス炭素の出発原料に平均長が10μm以上10mm以下の炭素繊維を混合し、成形して、非酸化性雰囲気中で焼成・炭素化することを含む炭素系複合材料の製造方法。
〈10〉 前記炭素繊維の平均長が50μm以上500μm以下である項目9記載の方法。
〈11〉 前記成形することは、押出成形機にて成形して前記炭素繊維を押出方向に配向させることを含む項目9または10記載の方法。
〈12〉 前記成形の前において、黒鉛粉末、クラスターダイヤモンド、フラーレンおよびカーボンブラックからなる群から選ばれた1種又は2種以上の炭素粉末を前記炭素含有樹脂にさらに混合することをさらに含む項目9〜11のいずれか1項記載の方法。
〈13〉 前記成形の前において、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、窒化硼素、タルクおよびマイカからなる群から選ばれた1種または2種以上の無機フィラーを前記炭素含有樹脂にさらに混合することをさらに含む項目9〜12のいずれか1項に記載の方法。
Claims (11)
- アモルファス炭素と、
前記アモルファス炭素中に均一に分散した炭素繊維とを含み、
前記炭素繊維の平均長が10μm以上10mm以下であり、かつ
前記炭素繊維が一方向に配向している、
炭素系摺動軸材。 - 前記炭素繊維の平均長が50μm以上500μm以下である請求項1記載の炭素系摺動軸材。
- φ1mmの前記軸材を試験片とし、支点間距離20mm、ヘッドスピード10mm/minにおける3点曲げ試験で測定される曲げ弾性率が60GPa以上であり、平均摩擦係数が0.15以下である請求項1または2記載の炭素系摺動軸材。
- 黒鉛粉末、クラスターダイヤモンド、フラーレンおよびカーボンブラックからなる群から選ばれた1種又は2種以上の炭素粉末をさらに含む請求項1〜3のいずれか1項記載の炭素系摺動軸材。
- 二硫化モリブデン、二硫化タングステン、窒化硼素、タルクおよびマイカからなる群から選ばれた1種または2種以上の無機フィラーをさらに含む請求項1〜4のいずれか1項記載の炭素系摺動軸材。
- 前記炭素繊維は、PAN系炭素繊維および/またはピッチ系炭素繊維である請求項1〜5のいずれか1項記載の炭素系摺動軸材。
- 前記アモルファス炭素は、アモルファス炭素の出発原料の焼成・炭素化により得られるものである請求項1〜6のいずれか1項記載の炭素系摺動軸材。
- アモルファス炭素の出発原料に平均長が10μm以上10mm以下の炭素繊維を混合し、押出成形機にて成形して前記炭素繊維を押出方向に配向させて、非酸化性雰囲気中で焼成・炭素化することを含む炭素系摺動軸材の製造方法。
- 前記炭素繊維の平均長が50μm以上500μm以下である請求項8記載の方法。
- 前記成形の前において、黒鉛粉末、クラスターダイヤモンド、フラーレンおよびカーボンブラックからなる群から選ばれた1種又は2種以上の炭素粉末を前記炭素含有樹脂にさらに混合することをさらに含む請求項8または9記載の方法。
- 前記成形の前において、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、窒化硼素、タルクおよびマイカからなる群から選ばれた1種または2種以上の無機フィラーを前記炭素含有樹脂にさらに混合することをさらに含む請求項8〜10のいずれか1項に記載の方法。
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