JPH0842550A - 炭素繊維炭素複合材料製座金及びその製造方法 - Google Patents
炭素繊維炭素複合材料製座金及びその製造方法Info
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- JPH0842550A JPH0842550A JP6181531A JP18153194A JPH0842550A JP H0842550 A JPH0842550 A JP H0842550A JP 6181531 A JP6181531 A JP 6181531A JP 18153194 A JP18153194 A JP 18153194A JP H0842550 A JPH0842550 A JP H0842550A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 軽量で、高強度、耐熱性、耐熱衝撃性に優れ
る炭素繊維炭素複合材料製座金及びその製造方法を提供
することを目的とする。 【構成】 高温でのゆるみを防止する座金であって、座
金材料として炭素繊維炭素複合材料を用いたことを特徴
とする炭素繊維炭素複合材料製座金及び原料プリフォー
ムドヤーンをヤーン状またはテープ状またはシート状と
して、芯棒に間隙保持用コイル材（中子）とともに少な
くとも１周分巻き付け、原料プリフォームドヤーンとコ
イル材（中子）を交互に配置した後、ホットプレスで約
300〜2000℃，常圧もしくは加圧下で成形し、成形品か
らコイル材（中子）を取外し、必要に応じて 700〜1200
℃で炭化、1500〜3000℃で黒鉛化し、成形品を１周分毎
に切断して炭素繊維炭素複合材料製座金を得ることを特
徴とする。
る炭素繊維炭素複合材料製座金及びその製造方法を提供
することを目的とする。 【構成】 高温でのゆるみを防止する座金であって、座
金材料として炭素繊維炭素複合材料を用いたことを特徴
とする炭素繊維炭素複合材料製座金及び原料プリフォー
ムドヤーンをヤーン状またはテープ状またはシート状と
して、芯棒に間隙保持用コイル材（中子）とともに少な
くとも１周分巻き付け、原料プリフォームドヤーンとコ
イル材（中子）を交互に配置した後、ホットプレスで約
300〜2000℃，常圧もしくは加圧下で成形し、成形品か
らコイル材（中子）を取外し、必要に応じて 700〜1200
℃で炭化、1500〜3000℃で黒鉛化し、成形品を１周分毎
に切断して炭素繊維炭素複合材料製座金を得ることを特
徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、従来には存在しない全
く新規な炭素繊維炭素複合材料（以下、「Ｃ／Ｃコンポ
ジット」と称す）製座金及びその製造方法に関する。
く新規な炭素繊維炭素複合材料（以下、「Ｃ／Ｃコンポ
ジット」と称す）製座金及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】座金は、機械要素間の締結部材として、
各種の機械、装置或いは機構に用いられており、今日に
おいては、日常家庭用品や工業用品、更にはその他の分
野において、必要不可欠の重要な部品となっている。
各種の機械、装置或いは機構に用いられており、今日に
おいては、日常家庭用品や工業用品、更にはその他の分
野において、必要不可欠の重要な部品となっている。
【０００３】従来の座金は、一般にステンレス鋼、イン
コネル等の金属材料にて製造されているものであり、更
に近年、耐熱性、耐摩耗性及び耐腐食性に優れたセラミ
ックス材料を用いて製造されたものが知られている。
コネル等の金属材料にて製造されているものであり、更
に近年、耐熱性、耐摩耗性及び耐腐食性に優れたセラミ
ックス材料を用いて製造されたものが知られている。
【０００４】しかし、金属材料製座金は、耐熱性に劣
り、高温の使用環境下において使用が不可能又は長期的
な使用が不可能である。例えば、金属製座金としては、
ステンレス鋼、低合金鋼、工具鋼などが主に使われる
が、耐熱性合金と称されるものであっても 400℃を越え
る温度では、強度低下及び変形が著しく急激なヘタリが
起こるので、このような環境下では使用できないという
問題があった。またインコネル、ハステロイなどの超耐
熱性合金でも、700 ℃を越える温度では、強度低下及び
変形が著しく、急激なヘタリが起こるので、このような
環境下では座金として使用できないという問題があっ
た。
り、高温の使用環境下において使用が不可能又は長期的
な使用が不可能である。例えば、金属製座金としては、
ステンレス鋼、低合金鋼、工具鋼などが主に使われる
が、耐熱性合金と称されるものであっても 400℃を越え
る温度では、強度低下及び変形が著しく急激なヘタリが
起こるので、このような環境下では使用できないという
問題があった。またインコネル、ハステロイなどの超耐
熱性合金でも、700 ℃を越える温度では、強度低下及び
変形が著しく、急激なヘタリが起こるので、このような
環境下では座金として使用できないという問題があっ
た。
【０００５】また、一般に金属製の座金は種類によって
は錆が発生しやすく、耐摩耗性も劣り、更には磁場の影
響を受けた場合には磁化され易いので、磁場の影響を受
け易い環境下における使用に制限を受ける等という問題
があった。
は錆が発生しやすく、耐摩耗性も劣り、更には磁場の影
響を受けた場合には磁化され易いので、磁場の影響を受
け易い環境下における使用に制限を受ける等という問題
があった。
【０００６】窒化珪素、ジルコニアなどのセラミックス
製座金は、繰り返し高温で使用すると破壊する可能性が
高く、従って熱衝撃に弱く、500 〜1000℃を越える温度
で急激に強度低下及び変形または破損する。また靭性が
ないため壊れやすく破損しないように取り扱いが極めて
困難性を伴う等という問題があった。
製座金は、繰り返し高温で使用すると破壊する可能性が
高く、従って熱衝撃に弱く、500 〜1000℃を越える温度
で急激に強度低下及び変形または破損する。また靭性が
ないため壊れやすく破損しないように取り扱いが極めて
困難性を伴う等という問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高強
度、高弾性率、軽量である特徴を有するＣ／Ｃコンポジ
ットを用いて、高温においても優れた形状及び寸法安定
性を有し、高硬度、耐摩耗性、耐触性、靱性が高く、熱
衝撃に強く、密度が高く、従って高温下での使用におい
てもゆるみを生じさせないＣ／Ｃコンポジット製座金及
びその製造方法を提供することである。
度、高弾性率、軽量である特徴を有するＣ／Ｃコンポジ
ットを用いて、高温においても優れた形状及び寸法安定
性を有し、高硬度、耐摩耗性、耐触性、靱性が高く、熱
衝撃に強く、密度が高く、従って高温下での使用におい
てもゆるみを生じさせないＣ／Ｃコンポジット製座金及
びその製造方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記従来
の問題点を解決すべく、高強度、高弾性率、軽量等の特
徴を有するＣ／Ｃコンポジットに着目して鋭意研究の結
果、従来の座金では得られない高温における優れた形状
及び寸法安定性、高硬度、耐摩耗性、耐蝕性、高靱性、
強い熱衝撃性、高密度の座金を得ることを知見し、本発
明の完成するに至ったのである。
の問題点を解決すべく、高強度、高弾性率、軽量等の特
徴を有するＣ／Ｃコンポジットに着目して鋭意研究の結
果、従来の座金では得られない高温における優れた形状
及び寸法安定性、高硬度、耐摩耗性、耐蝕性、高靱性、
強い熱衝撃性、高密度の座金を得ることを知見し、本発
明の完成するに至ったのである。
【０００９】すなわち、本発明のＣ／Ｃコンポジット製
座金は高温でのゆるみを防止する座金であって、座金材
料としてＣ／Ｃコンポジットを用いたことを特徴とする
ものである。
座金は高温でのゆるみを防止する座金であって、座金材
料としてＣ／Ｃコンポジットを用いたことを特徴とする
ものである。
【００１０】本発明の座金に用いるＣ／Ｃコンポジット
には、含浸法、ＣＶＤ法等の従来の方法により製造した
Ｃ／Ｃコンポジットの他、好ましくは、プリフォームド
ヤーン法によるＣ／Ｃコンポジットを用いることができ
る。
には、含浸法、ＣＶＤ法等の従来の方法により製造した
Ｃ／Ｃコンポジットの他、好ましくは、プリフォームド
ヤーン法によるＣ／Ｃコンポジットを用いることができ
る。
【００１１】ＣＶＤ法により得られるＣ／Ｃコンポジッ
トは、炭素繊維を予め簡単に成形し、炉に入れて高温下
で加熱し、次いで炭化水素系ガスを炉内に通して分解炭
化させ、炭素を表面に沈着固化させるものである。
トは、炭素繊維を予め簡単に成形し、炉に入れて高温下
で加熱し、次いで炭化水素系ガスを炉内に通して分解炭
化させ、炭素を表面に沈着固化させるものである。
【００１２】他に、本発明に用いるＣ／Ｃコンポジット
を得る方法として、炭素繊維の束、織布、不織布など
を、フェノール樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂に
より所望の形状に成形した後、不活性ガス雰囲気で熱処
理を行って樹脂を炭化させる方法もある。
を得る方法として、炭素繊維の束、織布、不織布など
を、フェノール樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂に
より所望の形状に成形した後、不活性ガス雰囲気で熱処
理を行って樹脂を炭化させる方法もある。
【００１３】また炭素繊維で強化した樹脂成形体を焼成
炭化し、更に樹脂が炭化する際に分解物が抜けてできた
気孔に樹脂を含浸して炭化する操作を繰り返すことによ
り、本発明に用いるＣ／Ｃコンポジットを得る方法もあ
る。
炭化し、更に樹脂が炭化する際に分解物が抜けてできた
気孔に樹脂を含浸して炭化する操作を繰り返すことによ
り、本発明に用いるＣ／Ｃコンポジットを得る方法もあ
る。
【００１４】本発明に使用するＣ／Ｃコンポジットに用
いる炭素繊維としては、石油ピッチ若しくはコールター
ルピッチを原料とし、紡糸用ピッチの調整、溶融紡糸、
不融化及び炭素化して得られるピッチ系炭素繊維並びに
アクリロニトリル（共）重合体繊維を耐炎化及び炭素化
して得られるＰＡＮ系炭素繊維の何れのものでもよい。
いる炭素繊維としては、石油ピッチ若しくはコールター
ルピッチを原料とし、紡糸用ピッチの調整、溶融紡糸、
不融化及び炭素化して得られるピッチ系炭素繊維並びに
アクリロニトリル（共）重合体繊維を耐炎化及び炭素化
して得られるＰＡＮ系炭素繊維の何れのものでもよい。
【００１５】プリフォームドヤーン法により得られるＣ
／Ｃコンポジットが特に好ましく、当該プリフォームド
ヤーンは本件出願人による特願昭61−182483号に記載さ
れた方法により製造するものである。
／Ｃコンポジットが特に好ましく、当該プリフォームド
ヤーンは本件出願人による特願昭61−182483号に記載さ
れた方法により製造するものである。
【００１６】プリフォームドヤーンにおいては、炭素繊
維束の周囲に熱可塑性樹脂からなる柔軟な被覆（即ちス
リーブ）が設けられている。
維束の周囲に熱可塑性樹脂からなる柔軟な被覆（即ちス
リーブ）が設けられている。
【００１７】プリフォームドヤーンで用いる炭素繊維束
は、フィラメントのデニール数が約0.05〜約600 の範囲
内で、フィラメント数が約50〜300000のもの、特にフィ
ラメントのデニール数が約0.25〜約16で、フィラメント
数が約100 〜約48000 のものが好ましく、該スリーブの
肉厚は一般的には、均一なスリーブ形成及びプリフォー
ムドヤーンの柔軟性のため約５〜約1000μm とするのが
良く、特に約10〜約300 μm とするのが好ましい。
は、フィラメントのデニール数が約0.05〜約600 の範囲
内で、フィラメント数が約50〜300000のもの、特にフィ
ラメントのデニール数が約0.25〜約16で、フィラメント
数が約100 〜約48000 のものが好ましく、該スリーブの
肉厚は一般的には、均一なスリーブ形成及びプリフォー
ムドヤーンの柔軟性のため約５〜約1000μm とするのが
良く、特に約10〜約300 μm とするのが好ましい。
【００１８】従って、プリフォームドヤーンとしては、
炭素繊維束に含有される最終的にマトリックスとなる粉
末状のピッチ、コークス類の粉末類も含めて、直径約0.
1 〜約10mmの範囲のものが適切であり、約0.5 〜約５mm
のものが好ましい。前記繊維束の周囲に上記スリーブを
設けることによって、プリフォームドヤーンの補強用繊
維含有量は、補強効果及び高品質で均一な成形品を得る
ため約５〜約70容量％の範囲で任意に選択される。
炭素繊維束に含有される最終的にマトリックスとなる粉
末状のピッチ、コークス類の粉末類も含めて、直径約0.
1 〜約10mmの範囲のものが適切であり、約0.5 〜約５mm
のものが好ましい。前記繊維束の周囲に上記スリーブを
設けることによって、プリフォームドヤーンの補強用繊
維含有量は、補強効果及び高品質で均一な成形品を得る
ため約５〜約70容量％の範囲で任意に選択される。
【００１９】プリフォームドヤーンにおいて、柔軟なス
リーブ形成材として用いる熱可塑性樹脂は、後加工にお
ける成形温度で完全に溶解する樹脂であり、例えばポリ
アミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリスチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリアミド
イミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテ
ルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニ
レンサルファイド等のポリマーが挙げられる。更に具体
的にはポリアミドとしては、ナイロン66、ナイロン12、
ナイロン6/66/12 ターポリマーのようなホモ又はコポリ
マーが用いられる。またポリエステルとしては、ポリエ
チレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、
ポリエチレン−２，６−ナフタレート、ポリオキシエト
キシベンゾエート、全芳香族ポリエステル等のホモポリ
マー又はこれらコポリマーが用いられる。
リーブ形成材として用いる熱可塑性樹脂は、後加工にお
ける成形温度で完全に溶解する樹脂であり、例えばポリ
アミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリスチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリアミド
イミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテ
ルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニ
レンサルファイド等のポリマーが挙げられる。更に具体
的にはポリアミドとしては、ナイロン66、ナイロン12、
ナイロン6/66/12 ターポリマーのようなホモ又はコポリ
マーが用いられる。またポリエステルとしては、ポリエ
チレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、
ポリエチレン−２，６−ナフタレート、ポリオキシエト
キシベンゾエート、全芳香族ポリエステル等のホモポリ
マー又はこれらコポリマーが用いられる。
【００２０】次いで得られた炭素繊維束を熱可塑性樹脂
で被覆してなる比較的太い柔軟性プリフォームドヤーン
と、比較的細い熱可塑性樹脂繊維糸又は比較的細い炭素
繊維束を、その何れか一方を経糸とし、他方を緯糸とし
て製織して一方向プリフォームドシートを製造する。
で被覆してなる比較的太い柔軟性プリフォームドヤーン
と、比較的細い熱可塑性樹脂繊維糸又は比較的細い炭素
繊維束を、その何れか一方を経糸とし、他方を緯糸とし
て製織して一方向プリフォームドシートを製造する。
【００２１】当該プリフォームドシートは、本件出願人
による特願昭63−231791号公報に開示されている。当該
プリフォームドシートの経糸若しくは緯糸として用いら
れる熱可塑性樹脂繊維糸は、後加工における成形温度で
完全に溶融する樹脂繊維糸であり、例えばポリアミド、
ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリス
チレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリアミドイミド、ポ
リイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホ
ン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサル
ファイド等のポリマーの繊維が挙げられる。更に具体的
には、ポリアミド繊維としては、ナイロン66、ナイロン
６、ナイロン12、ナイロン6/66/12 ターポリマーのよう
なホモ又はコポリマーから得られる繊維が用いられ、ま
たポリエステル繊維としては、ポリエチレンテレフタレ
ート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン−
２，６−ナフタレート、ポリオキシエトキシベンゾエー
ト、全芳香族ポリエステル等のホモポリマー又はこれら
のコポリマーから得られる繊維が用いられ、この熱可塑
性樹脂繊維糸としてはできるだけ細い糸を使用するのが
良く、前記プリフォームドヤーンに対して、直径が1/5
以下のものを使用するのが、プリフォームドヤーンの直
線性を保持して通常織物にしたことによる後加工時の強
度低下を殆どなくすため好ましい。
による特願昭63−231791号公報に開示されている。当該
プリフォームドシートの経糸若しくは緯糸として用いら
れる熱可塑性樹脂繊維糸は、後加工における成形温度で
完全に溶融する樹脂繊維糸であり、例えばポリアミド、
ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリス
チレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリアミドイミド、ポ
リイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホ
ン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサル
ファイド等のポリマーの繊維が挙げられる。更に具体的
には、ポリアミド繊維としては、ナイロン66、ナイロン
６、ナイロン12、ナイロン6/66/12 ターポリマーのよう
なホモ又はコポリマーから得られる繊維が用いられ、ま
たポリエステル繊維としては、ポリエチレンテレフタレ
ート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン−
２，６−ナフタレート、ポリオキシエトキシベンゾエー
ト、全芳香族ポリエステル等のホモポリマー又はこれら
のコポリマーから得られる繊維が用いられ、この熱可塑
性樹脂繊維糸としてはできるだけ細い糸を使用するのが
良く、前記プリフォームドヤーンに対して、直径が1/5
以下のものを使用するのが、プリフォームドヤーンの直
線性を保持して通常織物にしたことによる後加工時の強
度低下を殆どなくすため好ましい。
【００２２】更に、プリフォームドヤーンと熱可塑性樹
脂繊維との交織割合は、プリフォームドヤーン中の補強
用繊維と熱可塑性樹脂との割合によって変わり、また成
形後の複合材料の用途によっても変わるが、通常プリフ
ォームドシート全体での補強用繊維の割合が約３〜約70
容量％程度になるようにするのが好ましい。
脂繊維との交織割合は、プリフォームドヤーン中の補強
用繊維と熱可塑性樹脂との割合によって変わり、また成
形後の複合材料の用途によっても変わるが、通常プリフ
ォームドシート全体での補強用繊維の割合が約３〜約70
容量％程度になるようにするのが好ましい。
【００２３】本発明の座金には、ばね座金、平座金等が
ある。ばね座金にはコイル系ばね座金、歯付き座金、波
形座金等が含まれ、平座金には波形座金等が含まれる。
ある。ばね座金にはコイル系ばね座金、歯付き座金、波
形座金等が含まれ、平座金には波形座金等が含まれる。
【００２４】次に本発明のＣ／Ｃコンポジット製座金の
製造方法を、本発明の一実施例に基づいて説明する。
製造方法を、本発明の一実施例に基づいて説明する。
【００２５】本発明のＣ／Ｃコンポジット製座金の第１
の製造方法は、原料プリフォームドヤーンをヤーン状ま
たはテープ状またはシート状として、芯棒に間隙保持用
コイル材（中子）とともに少なくとも１周分巻き付け、
原料プリフォームドヤーンとコイル材（中子）を交互に
配置した後、ホットプレスで約 300〜2000℃，常圧〜50
0 kg／cm2 の条件下で成形し、成形品からコイル材（中
子）を取外し、次いで必要に応じて 700〜1200℃で炭
化、1500〜3000℃で黒鉛化し成形品を１周分毎に切断す
ることを特徴とするものである。
の製造方法は、原料プリフォームドヤーンをヤーン状ま
たはテープ状またはシート状として、芯棒に間隙保持用
コイル材（中子）とともに少なくとも１周分巻き付け、
原料プリフォームドヤーンとコイル材（中子）を交互に
配置した後、ホットプレスで約 300〜2000℃，常圧〜50
0 kg／cm2 の条件下で成形し、成形品からコイル材（中
子）を取外し、次いで必要に応じて 700〜1200℃で炭
化、1500〜3000℃で黒鉛化し成形品を１周分毎に切断す
ることを特徴とするものである。
【００２６】さらに、本発明のＣ／Ｃコンポジット製座
金の第２の製造方法は、原料プリフォームドヤーンをシ
ート状として、積層し、ホットプレスで 300〜2000℃で
加圧下でブロック状に成形し、この成形品を必要に応じ
て 700〜1200℃で炭化、1500〜3000℃で黒鉛化すること
によりＣ／Ｃコンポジット製ブロックを得、このブロッ
クを機械研削加工により座金に成形することを特徴とす
るものである。
金の第２の製造方法は、原料プリフォームドヤーンをシ
ート状として、積層し、ホットプレスで 300〜2000℃で
加圧下でブロック状に成形し、この成形品を必要に応じ
て 700〜1200℃で炭化、1500〜3000℃で黒鉛化すること
によりＣ／Ｃコンポジット製ブロックを得、このブロッ
クを機械研削加工により座金に成形することを特徴とす
るものである。
【００２７】上記ブロックには四角形断面のもの円筒状
のもの等種々の形状のものを用いることができる。ま
た、研削加工としては、例えば座金の円形状の外径、内
径をせん盤により加工した後、せん盤加工その他の研削
加工により、所望の座金形状を削り出すようにする。
のもの等種々の形状のものを用いることができる。ま
た、研削加工としては、例えば座金の円形状の外径、内
径をせん盤により加工した後、せん盤加工その他の研削
加工により、所望の座金形状を削り出すようにする。
【００２８】本発明の両方法により、ばね座金及び平座
金の双方が製造できるが、平座金については第２の方法
の方が簡単かつ低コストであるため好ましい。
金の双方が製造できるが、平座金については第２の方法
の方が簡単かつ低コストであるため好ましい。
【００２９】温度が 300℃未満だとマトリックスの炭化
が十分に行なわれず、また成形品が十分に作製されない
ため好ましくない。2000℃を超える温度又は500kg/cm2
以上の圧力だと装置的にも大規模なものが必要となり好
ましくない。特に、 300℃以上、好ましくは 500℃以上
でホットプレス処理をおこなった際には成形体中に揮発
分が殆ど残存せず、従って、次いで、黒鉛化処理しても
ガスの発生がないため、気孔が殆どなく、再含浸処理、
炭化処理、黒鉛化処理を繰り返すことなしに、充分な機
械的強度を有する複合材料を得ることができる。
が十分に行なわれず、また成形品が十分に作製されない
ため好ましくない。2000℃を超える温度又は500kg/cm2
以上の圧力だと装置的にも大規模なものが必要となり好
ましくない。特に、 300℃以上、好ましくは 500℃以上
でホットプレス処理をおこなった際には成形体中に揮発
分が殆ど残存せず、従って、次いで、黒鉛化処理しても
ガスの発生がないため、気孔が殆どなく、再含浸処理、
炭化処理、黒鉛化処理を繰り返すことなしに、充分な機
械的強度を有する複合材料を得ることができる。
【００３０】更に、上記Ｃ／Ｃコンポジット製座金の他
に、酸化防止、浸炭防止、表面の平滑化等のため、Ｃ／
Ｃコンポジット基材の表面に各種のコーティングを施し
たものも使用することができる。
に、酸化防止、浸炭防止、表面の平滑化等のため、Ｃ／
Ｃコンポジット基材の表面に各種のコーティングを施し
たものも使用することができる。
【００３１】該コーティングには、SiC, TiC, ZrC, WC,
TiN, ZrN, AlN, BN, Si3N4, Al2O3, TiO2，Cr2O3, SiO
2 等のセラミックス類、Cr, Zr, Ti, Si, B 等の金属
類、ガラス類、グラッシーカーボン等を用いることがで
きる。
TiN, ZrN, AlN, BN, Si3N4, Al2O3, TiO2，Cr2O3, SiO
2 等のセラミックス類、Cr, Zr, Ti, Si, B 等の金属
類、ガラス類、グラッシーカーボン等を用いることがで
きる。
【００３２】またコーティングする方法としてはＣＶＤ
法、ＰＶＤ法、イオンプレーティング、スパッタリン
グ、溶射、水性ガラスコーティング、レーザー蒸着法、
プラズマ溶射、メッキライニング、塗装等の従来の方法
を用いることができ、コーティングは、最終製品である
座金に直接、又はＣ／Ｃコンポジット基材に施してもよ
い。なお、Ｃ／Ｃコンポジットの製法自体はＣＶＤ法、
含浸法によるものを用いてもよく、この場合も同様の座
金を製造することができる。
法、ＰＶＤ法、イオンプレーティング、スパッタリン
グ、溶射、水性ガラスコーティング、レーザー蒸着法、
プラズマ溶射、メッキライニング、塗装等の従来の方法
を用いることができ、コーティングは、最終製品である
座金に直接、又はＣ／Ｃコンポジット基材に施してもよ
い。なお、Ｃ／Ｃコンポジットの製法自体はＣＶＤ法、
含浸法によるものを用いてもよく、この場合も同様の座
金を製造することができる。
【００３３】本発明の方法を用いて、高温で使用するこ
とができる重ね板ばね、引張および圧縮コイルばね、ね
じりコイルばね、ガータスプリング、竹の子ばね、トー
ションバー、渦巻きばね、皿ばね、薄板ばね、線細工ば
ね、輪ばね、ファスナばね、止め輪、スプリングピン、
ばね板ナット、シート用ばね等を製造することもでき
る。
とができる重ね板ばね、引張および圧縮コイルばね、ね
じりコイルばね、ガータスプリング、竹の子ばね、トー
ションバー、渦巻きばね、皿ばね、薄板ばね、線細工ば
ね、輪ばね、ファスナばね、止め輪、スプリングピン、
ばね板ナット、シート用ばね等を製造することもでき
る。
【００３４】例えば上記の方法によってＣ／Ｃコンポジ
ットを得た後、機械加工により板形状に加工し、これを
重ねて板ばねを製造することができる。またＣ／Ｃコン
ポジットを皿ばね形状に機械加工することにより皿ばね
を得ることもできる。
ットを得た後、機械加工により板形状に加工し、これを
重ねて板ばねを製造することができる。またＣ／Ｃコン
ポジットを皿ばね形状に機械加工することにより皿ばね
を得ることもできる。
【００３５】
【実施例】本発明を次の実施例及び比較例により説明す
る。
る。
【００３６】実施例１ 炭素繊維含有率（Ｖｆ）が40％となるように調製した原
料プリフォームドヤーンをシート（テープ）状として、
芯棒に間隙保持用コイル材（中子）とともに１周分巻き
付けて、原料プリフォームドヤーンとコイル材（中子）
が交互に配置するようにした。これをホットプレスで約
550℃，200 kg/cm2の条件下で成形した。成形品からコ
イル材（中子）を取外し、次いで 800℃で炭化、2000℃
で黒鉛化してＣ／Ｃコンポジット製コイルばねを得た
（図１，図２，図３参照）。得られたＣ／Ｃコンポジッ
ト製ばね座金は、 密度1.6g/cm3 外径（Ｄ）18.4mm 内径（ｄ）10.2mm
幅（ｂ）3.7mm 厚さ（ｔ）2.5mm であった。
料プリフォームドヤーンをシート（テープ）状として、
芯棒に間隙保持用コイル材（中子）とともに１周分巻き
付けて、原料プリフォームドヤーンとコイル材（中子）
が交互に配置するようにした。これをホットプレスで約
550℃，200 kg/cm2の条件下で成形した。成形品からコ
イル材（中子）を取外し、次いで 800℃で炭化、2000℃
で黒鉛化してＣ／Ｃコンポジット製コイルばねを得た
（図１，図２，図３参照）。得られたＣ／Ｃコンポジッ
ト製ばね座金は、 密度1.6g/cm3 外径（Ｄ）18.4mm 内径（ｄ）10.2mm
幅（ｂ）3.7mm 厚さ（ｔ）2.5mm であった。
【００３７】このばね座金をＭ１０（ＪＩＳ Ｂ０２０
５、ＪＩＳ Ｂ１１６３）のＣ／Ｃコンポジット製のボ
ルトとナットで締めつけ、1200℃に昇温する試験を50回
繰り返し行った後、ボルトとナットを取り外したとこ
ろ、Ｃ／Ｃコンポジット製ばね座金に形状及び寸法の変
化はみられなかった。
５、ＪＩＳ Ｂ１１６３）のＣ／Ｃコンポジット製のボ
ルトとナットで締めつけ、1200℃に昇温する試験を50回
繰り返し行った後、ボルトとナットを取り外したとこ
ろ、Ｃ／Ｃコンポジット製ばね座金に形状及び寸法の変
化はみられなかった。
【００３８】比較例１ インコネル製のばね座金をＭ１０のＣ／Ｃコンポジット
製のボルトとナットで締めつけ、1200℃に昇温した後、
ボルトとナットを取り外したところ、インコネル製のば
ね座金は、形状及び寸法が変形してばね特性が消失し再
使用できなかった。
製のボルトとナットで締めつけ、1200℃に昇温した後、
ボルトとナットを取り外したところ、インコネル製のば
ね座金は、形状及び寸法が変形してばね特性が消失し再
使用できなかった。
【００３９】比較例２ 窒化珪素製のばね座金をＭ１０のＣ／Ｃコンポジット製
のボルトとナットで締めつけ、1200℃に昇温した後、ボ
ルトとナットを取り外したところ、窒化珪素製のばね座
金は、ばね高さが約10％小さくなった。
のボルトとナットで締めつけ、1200℃に昇温した後、ボ
ルトとナットを取り外したところ、窒化珪素製のばね座
金は、ばね高さが約10％小さくなった。
【００４０】実施例２ 炭素繊維含有率（Ｖｆ）が40％となるように調製した原
料プリフォームドヤーンをシート又はテープ状として、
芯棒に間隙保持用コイル材（中子）とともに10周分巻き
付けて、原料プリフォームドヤーンとコイル材（中子）
が交互に配置するようにした。これをホットプレスで約
530℃，250 kg/cm2の条件下で成形した。成形品からコ
イル材（中子）を取外し、次いで 800℃で炭化、2000℃
で黒鉛化したものを１周分ずつに切断してＣ／Ｃコンポ
ジット製ばね座金を10個を得た。得られたＣ／Ｃコンポ
ジット製ばね座金は、 密度1.6g/cm3 外径（Ｄ）28mm 内径（ｄ）16.2mm 幅
5.2mm 厚さ（ｔ）4mm であった。
料プリフォームドヤーンをシート又はテープ状として、
芯棒に間隙保持用コイル材（中子）とともに10周分巻き
付けて、原料プリフォームドヤーンとコイル材（中子）
が交互に配置するようにした。これをホットプレスで約
530℃，250 kg/cm2の条件下で成形した。成形品からコ
イル材（中子）を取外し、次いで 800℃で炭化、2000℃
で黒鉛化したものを１周分ずつに切断してＣ／Ｃコンポ
ジット製ばね座金を10個を得た。得られたＣ／Ｃコンポ
ジット製ばね座金は、 密度1.6g/cm3 外径（Ｄ）28mm 内径（ｄ）16.2mm 幅
5.2mm 厚さ（ｔ）4mm であった。
【００４１】このばね座金のうち１個をＭ１６（ＪＩＳ
Ｂ０２０５、ＪＩＳ Ｂ１１６３）のＣ／Ｃコンポジ
ット製のボルトとナットで締めつけ、1200℃に昇温する
試験を100 回繰り返し行った後、ボルトとナットを取り
外したところ、Ｃ／Ｃコンポジット製ばね座金に形状及
び寸法の変化はなかった。
Ｂ０２０５、ＪＩＳ Ｂ１１６３）のＣ／Ｃコンポジ
ット製のボルトとナットで締めつけ、1200℃に昇温する
試験を100 回繰り返し行った後、ボルトとナットを取り
外したところ、Ｃ／Ｃコンポジット製ばね座金に形状及
び寸法の変化はなかった。
【００４２】実施例３ 炭素繊維含有率（Ｖｆ）が40％となるように調製した原
料プリフォームドヤーンをシート状として積層し、ホッ
トプレスで約550 ℃，200 kg/cm2で成形した。次いで 8
00℃で炭化、2000℃で黒鉛化し、Ｃ／Ｃコンポジット製
の板を得た。これを機械加工によって座金の形状にして
Ｃ／Ｃコンポジット製平座金を得た（図４，図５参
照）。得られた平座金は、 密度1.6g/cm3 外径（Ｄ）37mm 内径（ｄ）22mm 厚さ
（ｔ）3.2mm であった。
料プリフォームドヤーンをシート状として積層し、ホッ
トプレスで約550 ℃，200 kg/cm2で成形した。次いで 8
00℃で炭化、2000℃で黒鉛化し、Ｃ／Ｃコンポジット製
の板を得た。これを機械加工によって座金の形状にして
Ｃ／Ｃコンポジット製平座金を得た（図４，図５参
照）。得られた平座金は、 密度1.6g/cm3 外径（Ｄ）37mm 内径（ｄ）22mm 厚さ
（ｔ）3.2mm であった。
【００４３】このばね座金をＭ２０（ＪＩＳ Ｂ０２０
５、ＪＩＳ Ｂ１１６３）のＣ／Ｃコンポジット製のボ
ルトとナットで締めつけ、1200℃に昇温する試験を70回
繰り返し行った後、ボルトとナットを取り外したとこ
ろ、Ｃ／Ｃコンポジット製平座金に形状及び寸法の変化
はなかった。
５、ＪＩＳ Ｂ１１６３）のＣ／Ｃコンポジット製のボ
ルトとナットで締めつけ、1200℃に昇温する試験を70回
繰り返し行った後、ボルトとナットを取り外したとこ
ろ、Ｃ／Ｃコンポジット製平座金に形状及び寸法の変化
はなかった。
【００４４】比較例３ インコネル製の平座金をＭ２０のＣ／Ｃコンポジット製
のボルトとナットで締めつけ、1200℃に昇温した後、ボ
ルトとナットを取り外したところ、インコネル製の平座
金は、ボルトとナットの形状に圧痕を生じて使用できな
くなった。
のボルトとナットで締めつけ、1200℃に昇温した後、ボ
ルトとナットを取り外したところ、インコネル製の平座
金は、ボルトとナットの形状に圧痕を生じて使用できな
くなった。
【００４５】参考例１ 更に、実施例３と実施した条件下で、Ｃ／Ｃコンポジッ
ト製の板を得た後、これを機械加工により幅50mm、厚さ
８mmとして全長600 mmの３枚重ねあわせの重ね板ばねを
製造し（図６，７参照）、そのばね定数は2.1 kg／mmで
あった。
ト製の板を得た後、これを機械加工により幅50mm、厚さ
８mmとして全長600 mmの３枚重ねあわせの重ね板ばねを
製造し（図６，７参照）、そのばね定数は2.1 kg／mmで
あった。
【００４６】参考例２ また同様に実施例３を実施した条件下でＣ／Ｃコンポジ
ット製の板を得た後、これを機械加工により外径（Ｄ）
100 mm、内径（ｄ）50mm、厚さ（ｔ）３mm、高さ（ｈ）
1.5 mmの皿ばねを製造した。
ット製の板を得た後、これを機械加工により外径（Ｄ）
100 mm、内径（ｄ）50mm、厚さ（ｔ）３mm、高さ（ｈ）
1.5 mmの皿ばねを製造した。
【００４７】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明のＣ／Ｃコ
ンポジット製座金は、Ｃ／Ｃコンポジット材の性質によ
り金属製座金に比して耐摩耗性、耐蝕性、耐薬品性が良
く、また靭性が高いのでセラミックス製座金ばねに比し
て機械的衝撃に強く、耐熱性が高く、熱衝撃にも強く、
高温での使用においても形状及び寸法の変化を呈さず、
締め付けにゆるみが生ぜず繰り返し使用することができ
るという効果が得られる。
ンポジット製座金は、Ｃ／Ｃコンポジット材の性質によ
り金属製座金に比して耐摩耗性、耐蝕性、耐薬品性が良
く、また靭性が高いのでセラミックス製座金ばねに比し
て機械的衝撃に強く、耐熱性が高く、熱衝撃にも強く、
高温での使用においても形状及び寸法の変化を呈さず、
締め付けにゆるみが生ぜず繰り返し使用することができ
るという効果が得られる。
【図１】本発明のＣ／Ｃコンポジット製ばね座金の平面
図である。
図である。
【図２】本発明のＣ／Ｃコンポジット製ばね座金のＡ−
Ａ側面図である。
Ａ側面図である。
【図３】本発明のＣ／Ｃコンポジット製ばね座金のＡ−
Ａ平面図である。
Ａ平面図である。
【図４】本発明のＣ／Ｃコンポジット製平座金の側面図
である。
である。
【図５】本発明のＣ／Ｃコンポジット製平座金の平面図
である。
である。
【図６】本発明の方法を用いて製造した重ね板ばねの側
面図である。
面図である。
【図７】本発明の方法を用いて製造した重ね板ばねの平
面図である。
面図である。
【図８】本発明の方法を用いて製造した皿ばねの側面図
である。
である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｋ 105:08 (72)発明者 長尾 博孝 埼玉県川口市末広１丁目17番３号 第２川 口ハイツ１Ｆ 株式会社アクロス内
Claims (5)
- 【請求項１】 高温でのゆるみを防止する座金であっ
て、座金材料として炭素繊維炭素複合材料を用いたこと
を特徴とする炭素繊維炭素複合材料製座金。 - 【請求項２】 上記座金がばね座金である請求項１記載
の炭素繊維炭素複合材料製座金。 - 【請求項３】 上記座金が平座金である請求項１記載の
炭素繊維炭素複合材料製座金。 - 【請求項４】 原料プリフォームドヤーンをヤーン状ま
たはテープ状またはシート状として、芯棒に間隙保持用
コイル材（中子）とともに少なくとも１周分巻き付け、
原料プリフォームドヤーンとコイル材（中子）を交互に
配置した後、ホットプレスで約300 〜2000℃，常圧〜50
0 kg／cm2 の条件下で成形し、成形品からコイル材（中
子）を取外し、次いで必要に応じて 700〜1200℃で炭化
した後、1500〜3000℃で黒鉛化し、成形品を１周分毎に
切断して、炭素繊維炭素複合材料製座金を得ることを特
徴とする炭素繊維炭素複合材料製座金の製造方法。 - 【請求項５】 原料プリフォームドヤーンをシート状と
して、積層し、ホットプレスで 300〜2000℃で加圧下で
ブロック状に成形し、この成形品を必要に応じて 700〜
1200℃で炭化、1500〜3000℃で黒鉛化することにより炭
素繊維炭素複合材料製ブロックを得、このブロックを機
械研削加工により座金に成形して炭素繊維炭素複合材料
製座金を得ることを特徴とする炭素繊維炭素複合材料製
座金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18153194A JP3447016B2 (ja) | 1994-08-02 | 1994-08-02 | 炭素繊維炭素複合材料製座金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18153194A JP3447016B2 (ja) | 1994-08-02 | 1994-08-02 | 炭素繊維炭素複合材料製座金の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0842550A true JPH0842550A (ja) | 1996-02-13 |
| JP3447016B2 JP3447016B2 (ja) | 2003-09-16 |
Family
ID=16102406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18153194A Expired - Fee Related JP3447016B2 (ja) | 1994-08-02 | 1994-08-02 | 炭素繊維炭素複合材料製座金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3447016B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6231709B1 (en) * | 1997-12-22 | 2001-05-15 | Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation - S.N.E.C.M.A. | Method of making a spring out of thermostructural composite material |
| CN103867346A (zh) * | 2012-12-17 | 2014-06-18 | 现代自动车株式会社 | 用于车辆的废气再循环阀 |
| JP2017106502A (ja) * | 2015-12-08 | 2017-06-15 | 株式会社Ｃｆｃデザイン | 炭素／炭素複合材製コイルスプリング |
| JP2018009653A (ja) * | 2016-07-14 | 2018-01-18 | 株式会社Ｃｆｃデザイン | 炭素／炭素複合材製のつづら折り状に屈曲した板状スプリング |
| AU2016202470B2 (en) * | 2016-04-19 | 2018-03-01 | Linkwin Technology Co., Ltd. | Carbon fibre washer |
| WO2018225614A1 (ja) * | 2017-06-07 | 2018-12-13 | 株式会社Ｃｆｃデザイン | 炭素／炭素複合材製スプリング素子およびその製法 |
-
1994
- 1994-08-02 JP JP18153194A patent/JP3447016B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6231709B1 (en) * | 1997-12-22 | 2001-05-15 | Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation - S.N.E.C.M.A. | Method of making a spring out of thermostructural composite material |
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| JP2014118967A (ja) * | 2012-12-17 | 2014-06-30 | Hyundai Motor Company Co Ltd | 車両用排気ガス再循環バルブ |
| JP2017106502A (ja) * | 2015-12-08 | 2017-06-15 | 株式会社Ｃｆｃデザイン | 炭素／炭素複合材製コイルスプリング |
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| JP2018009653A (ja) * | 2016-07-14 | 2018-01-18 | 株式会社Ｃｆｃデザイン | 炭素／炭素複合材製のつづら折り状に屈曲した板状スプリング |
| WO2018225614A1 (ja) * | 2017-06-07 | 2018-12-13 | 株式会社Ｃｆｃデザイン | 炭素／炭素複合材製スプリング素子およびその製法 |
| JP2018204735A (ja) * | 2017-06-07 | 2018-12-27 | 株式会社Ｃｆｃデザイン | 炭素／炭素複合材製スプリング素子およびその製法 |
| CN110709622A (zh) * | 2017-06-07 | 2020-01-17 | 株式会社Cfc设计 | 碳/碳复合材料弹簧元件及其制造方法 |
| CN110709622B (zh) * | 2017-06-07 | 2022-02-22 | 株式会社Cfc设计 | 碳/碳复合材料弹簧元件及其制造方法 |
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|---|---|
| JP3447016B2 (ja) | 2003-09-16 |
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