JPH0226818A - 炭素材料 - 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〕 本発明は例えばメカニカルシールに用いる炭素材料に関
する。

〔従来の技術〕

回転機械に用いるメカニカルシールにおける摺動部品は
炭素材料で形成することが多い。

エノール樹脂等のバインダを原材料とし、第１図で示す
ように原材料を混合して粉砕して粉末とし、この粉末を
加圧して所定形状の成形体を成形し、との成形体を焼成
して焼成体として製造している。

しかして、このように製造したメカニカルシール用炭素
材料は、焼成によシパインダが蒸発するために、蒸発す
るための通路が空孔として残シ多孔質の状態となる。こ
の空孔をその１１残しておくと、との空孔を通じて水な
どの流体が材料を透過してしまい、メカニカルシール本
来の性能を確保するととができなくなる。

そこで、従来は炭素材料を製造するに際して、第１図で
示すように焼成Ａで得た焼成体に、粗加工を経てピッチ
含浸および焼成りを行ない、さらＫは必要に応じて加工
を経て焼成体に樹脂含浸および熱縮重合硬化飽理Ｃを行
ない、最後にう、ピング加工を行なう工程が採用されて
いる。これらの工程Ｂ、Ｃは焼成体の空孔を封鎖しよう
とする封孔処理である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、とれらの封孔処理は、いずれも含浸処理
であって、焼成あるいは硬化などの熱処理を伴うために
、いずれの処理も焼成体の収縮が行シ、焼成体には再び
空孔が露呈する。従って、封孔処理を行なっても、焼成
体の空孔を充分封孔することができず、空孔がどうして
も残存する。

そして、封孔が不充分な空孔を持つ焼成体からなる炭素
材料で形成したメカニカルシールを使用すると、メカニ
カルシールの摺動面と相手部品の静止面との間から液体
が漏洩することがある。

本発明は前記事情に基づいてなされたもので、特にメカ
ニカルシール用として優れた特性をもつ炭素材料を提供
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段と作用〕

本発明の発明者は、封孔処理を終えた焼成体からなる炭
素材料について種々研究を重ねてきたが、この炭素材料
で形成したメカニカルシールと相手部材との間で液体が
漏洩するのは、焼結体に残存する微細な空孔に液体が浸
入し、炭素材料がわずかであるが含水膨潤（膨張）する
ことによυ、メカニカルシールの摺動面に歪みが発生す
ることが原因であることを見出した。

また、炭素材料からなるメカニカルシールは、水中で用
いる前の未使用の状態であっても、長時間の保存などの
場合には、大気中の湿気が浸入して同様な状態になるこ
とも判った。そして、このような含水膨潤は、焼成へが
比較的低温度で行なわれるために、原材料に含まれ十分
な黒鉛化が行なわれず、活性のまま炭素成分が残存して
おシ。

故に液体の浸入によシ炭素成分が活性するためと考えら
れる。また、ピッチ含浸および焼成りで含浸したピッチ
と、樹脂含浸および硬化処理Ｃで含浸した樹脂も夫々熱
処理によシ充分黒鉛化されず、活性のまま炭素成分とし
て存在していることが判りた。これらのことから発明者
は成形体を高い温度で焼成することに着目し、ある所定
温度で焼成することによシ炭素材料の特性を損うととな
く含水膨潤（膨張）を抑制して変形の発生を防止できる
ことを見出した。

本発明はこのような知見に基づいてなされたもので、黒
鉛等の滑材と、コールタ−・ル等のバインダと、フェノ
ール樹脂等の添加材を混合、粉砕。

成形し、焼成して得られる炭素材料において、１１００
℃以上の焼成温度で焼成されていることを特徴とするも
のである。

焼成温度は、あまシ低いと原材料に含まれる添加材を充
分黒鉛化させることができず、逆にあまシ高いと、黒鉛
化が進み過ぎ、シールとしての耐摩耗性が低下すること
になる。これらの点から焼成温度を１１００℃以上、好
畦しくは１１００〜からなる成形体を、前記したように
１１００℃以上以上で焼成して得られたものも対象にす
る。さらにまた、焼成体に対して樹脂含浸および熱縮重
合硬化処理Ｃを施す場合にも、１１００℃以上の温度で
硬化処理して得られたものも対象とする。

従って、本発明の炭素材料は回転機械部品に用いるメカ
ニカルシールに適用すると、摺動面の耐摩耗性を損うこ
となく含水膨潤による変形を抑制して、摺動面と静止部
材の隙間の発生防止し確実なシール効果を得ることがで
きる。

〔実施例〕

本発明の炭素材料をメカニカルシールに適用し残存する
炭素質分の水分に対する活性を抑制し、しかもシールと
して重要な要素である耐摩耗性を阻害することがない焼
成体を得ることができる。

このように本発明の炭素材料は、成形体を１１００℃以
上の温度で焼成して製造体を基本とするものであるが、
さらに焼成体に対してピッチ含浸および焼成りを施す場
合にも焼成温度１１００℃３０重量％と、バインダとし
て変性コールタールピッチ４０重量％と、添加材として
フェノール樹脂１０重量％とを配合し、この配合品を♂
−ルミルを用いて混合した後、加熱ニーグーで混線を行
ない、冷却後粉砕して成形粉とした。この成形粉を用い
て外径９０ｍＸ内径５０ｕ×長さ５０１１１の成形体を
成形した。この成形体を複数用意し、焼底温度８００〜
１３００℃の範囲において１００℃間隔で変えて焼成し
て試料（焼成体）を製作した。

また、焼成温度８００℃から１３００ｔ：まで１００℃
間隔の各温度で焼成した各焼成品に、さらにピ、チを含
浸して試料を製作した。これらの２種類の各試料から１
０ｍＸ５ｍＸ４０ｍの角形のテストピースを切シ出し、
これらテストピースに対して１３０℃、５に９／−・Ｇ
の高温・高圧水に４時間浸漬した後、含水率と膨潤（膨
張）率を測定する試験を行なった。

この結果を第１表に示す。

第１表 この第１表から焼成温度１１００Ｃ１−境にして。

それよ）高い焼成温度で焼成したもの拡含水＊および膨
潤（膨張）率が急激に向上（低下）するととが判る。特
にメカニカルシールに訃ける摺動面での歪発生ＫＵ掖液
与する膨潤（膨張）率は。

１２００℃以上で０．０１−以下に向上する。

炭素材料の配合例は前記実ｍｎｏもの！ｌｃ限定されず
、それ以外に例えば第２我で示すものが挙げられる。

ツテなどのパイン〆）３５重量％、添加材（アティティ
ｆ）１０重量％を原料とし、焼成温度を異ならせて複数
種の焼成体を製作し、この焼成体に対し充分く樹脂含浸
を施し、また不充分な樹脂含浸を施して夫々試料とし、
さらに焼成体に樹脂を施さないものを試料として夫々供
して、これら各試料の膨潤率を調べる試験を行った。

第２図に訃いて、ａ線は充分に樹脂含浸を施したもの、
ｂ線は充分に樹脂含浸を施していないもの、［相］線は
全く樹脂含浸を施していないものの夫（単位重量％） 次に本発明の炭素材料にかける焼成温度と膨潤変形率と
の関係を第２図の１図で示す、黒鉛（フィラー）５５１
ｔチ、炭Ｘ（変性ゴールタールぜ温で焼成した試料であ
ゐ。

第２図で示す試験結果によシ、樹脂含浸の有無Ｋかかわ
らず、おおむね１１００℃以上の高温熱処理（焼成）を
施すことによって膨潤変形の問題を解決することかで倉
るととがわかる。

なお、本発明の炭素材料はメカニカルシールに大変適し
ているが、これに限定されずに外の種々の広い分野に適
用できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、成形体を１１００
℃以上の温度で焼成するので、炭素質成分の水分付着活
性を消失せしめ、含水による膨潤（膨張）変形を抑制し
た炭素材料を得ることができる。従って、本発明の炭素
材料をメカニカルシールに用いると、メカニカルシール
の摺動面が含水によシ変形するととを防止し、シールと
しての性能を確保することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の炭素材料を適用したメカニカルシール
の製造工程を示す工程図、第２図は炭素材料の焼成温度
と膨潤（膨張）率との関係を示す線図である。 Ａ・−焼成、Ｂ・−ピッチ含浸および焼成、Ｃ・・・樹
脂含浸および熱縮重合硬化処理。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 黒鉛等の骨材と、コールタール等のバインダと、フェノ
   ール樹脂等の添加材を混合、粉砕、成形し、焼成して得
   られる炭素材料において、１１００℃以上の焼成温度で
   焼成されていることを特徴とする炭素材料。