JPH10202623A - 炭素繊維強化炭素材料製ホットプレス用モールド - Google Patents

炭素繊維強化炭素材料製ホットプレス用モールド

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JPH10202623A
JPH10202623A JP9012156A JP1215697A JPH10202623A JP H10202623 A JPH10202623 A JP H10202623A JP 9012156 A JP9012156 A JP 9012156A JP 1215697 A JP1215697 A JP 1215697A JP H10202623 A JPH10202623 A JP H10202623A
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sleeve
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hot press
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Masaki Izumiya
正樹 泉宮
Katsuhide Nagaoka
勝秀 長岡
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Toyo Tanso Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダイスと被焼結物とのあいだで発生する熱応
力を緩和するとともに、粉体原料の漏れを完全に防い
で、製品の表面を滑らかにしうるC/C製ホットプレス
用モールドを提供する。 【解決手段】 円柱状内部空間を有する炭素繊維強化炭
素材料製のダイス4内に黒鉛製のスリーブが配設されて
いるホットプレス用モールドであって、前記スリーブ
は、放射状に分割された複数箇の分割片51a、51
b、51cからなり、各分割片51a、51b、51c
の分割面間S1に収縮部材61a、61b、61cを介
在させてなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、炭素繊維強化炭素
材料(以下、C/Cと略す)製ホットプレス用モールド
に関する。さらに詳しくは、C/C製ダイス内に黒鉛製
スリーブが配設されているモールドであって、被焼結材
とダイスとのあいだで発生する熱応力を良好に緩和でき
るC/C製ホットプレス用モールドに関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、セラミック製品は、炭化珪素、
臭化珪素、室化珪素などのファインセラミックス粉体を
適宜混合してなる粉体原料を、ホットプレス用モールド
内で焼結するホットプレス成形法により形成されてい
る。ホットプレス用モールドは主に黒鉛材により形成さ
れており、図4に示されるように、被焼結物(粉体原
料)1を上下方向から圧縮する上パンチ2および下パン
チ3と、被焼結物1の外周を覆うスリーブ5およびダイ
ス4とから構成されている。
【0003】ここで、成形圧により上パンチ2および下
パンチ3には圧縮応力がかかるが、ダイス4には引張応
力がかかる。黒鉛は圧縮応力には強いが引張応力には弱
いという性質を有している。そこで、ダイス4は、ホッ
トプレス成形中にかかる引張応力に対応しうるよう、炭
素質マトリックスを炭素繊維で強化したC/C(炭素繊
維強化炭素材料)により形成されるものもある。しかし
ながらまた、このC/Cは、高強度ではあるが、熱膨張
率が被焼成物の熱膨張率に比べて低いため、使用条件に
よっては過大な熱応力を発生させ、モールドをC/C製
にすることの効果を有効に生かしきれないばあいもあ
る。そこで、こうした熱応力の緩和のために、被焼結物
1にほぼ等しい熱膨張係数を有する黒鉛により形成され
たスリーブ5を、被焼結物1とダイス4の間に挿入する
方法(図5〜図8参照)が採用される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図5に
示されるように、ダイス4と被焼成物1の間に全くの遊
びを設けずに、分割面間S5に隙間無くスリーブ55
a、55bを挿入したのでは、過大な圧縮応力(矢印
)がかかりスリーブ55a、55bは破損する。そこ
で、図6に示されるように、分割されたスリーブ56
a、56bの分割面のあいだに、分割片56a、56b
が矢印方向に伸長しうるゆとりまたはあそびとなる僅
かな隙間S6を設けたばあいには、圧縮応力の緩和を図
ることが可能である。また、図7に示されるように、ス
リーブ分割片57a、57b、57cを形状をそり板の
ようにすると、さらに有効に熱応力を緩和できると考え
られる。しかし一方で、この方法では、隙間S6(図6
参照)および空隙S7(図7参照)に被焼結物1を構成
する粉体原料が入り込み、セラミック製品にバリなどの
突起物を生じさせてしまうという問題がある。
【0005】そこで、図8に示されるように、分割され
たスリーブ58a、58bの分割面間S8に隙間(分割
片が伸長するしうるようなゆとりまたはあそび)を設け
ず、ダイス4とスリーブ58a、58bとの間にクッシ
ョン材6を挿入し、スリーブ58a、58bが径方向
(矢印方向)に伸長する余裕を持たせて圧縮応力を緩
和する方法(実開平4─50205号公報参照)が提案
されている。しかしながら、この方法でも、スリーブの
分割面間S8に粉体原料1が侵入するのを完全には防げ
ない。
【0006】そこで本発明は、ダイスと被焼結物とのあ
いだで発生する熱応力を緩和するとともに、粉体原料の
漏れを完全に防いで、製品の表面を滑らかにしうるC/
C製ホットプレス用モールドを提供することを主な目的
とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に係る発明は、円柱状内部空間を有するC
/C製のダイス内に黒鉛製のスリーブが配設されている
ホットプレス用モールドであって、前記スリーブは、放
射状に分割された複数箇の分割片からなり、各分割片の
分割面間に収縮部材を介在させてなることを特徴として
いる。分割面間に挿入される収縮部材により、分割片に
は周方向に伸長するゆとりが生じる。分割片にかかる圧
縮応力は、分割片が周方向に伸長することで緩和され
る。また、収縮部材は、熱応力発生時には、分割片の膨
張(分割片が周方向に伸長すること)によって圧縮さ
れ、より強く、分割面を締結する。したがって、分割面
に粉体材料が侵入するおそれは全く生じない。
【0008】請求項2に係る発明は、請求項1におい
て、前記スリーブとダイスのあいだに、筒状に収縮部材
を設けてなるものである。この筒状の収縮部材は、スリ
ーブ分割片にかかる圧縮応力を緩和することができる。
【0009】請求項3に係る発明は、請求項1又は2に
おいて、前記黒鉛製の収縮部材が、可撓性黒鉛シートで
あるものである。黒鉛は、被焼結物(セラミック製品)
の粉体原料に近似した熱膨張係数を有しており、スリー
ブは、ダイスと被焼結物とのあいだに生じる熱応力を緩
和するために黒鉛製である。スリーブの分割面に介在す
る収縮部材もスリーブと同様に黒鉛製であり、かつ、ス
リーブよりも収縮率の大きい、可撓性を有する黒鉛製シ
ートが好適に利用される。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図示例と
ともに説明する。図1は本発明のモールドの一実施例の
要部断面説明図、図2および図3は他の実施例の要部断
面説明図であり、図4は、モールドの縦断面図である。
図1乃至図3は、それぞれ図4のA−A部断面図であ
る。すなわち、図1乃至図3に示されるスリーブ51〜
53は、図4に示されるスリーブ5に相当し、ダイス4
の内側に嵌入される。ダイス4は、高強度であるが熱膨
張率の小さいC/C製である。
【0011】図1において、スリーブ51は、放射状に
3つに分割された分割片51a、51b、51cからな
り、各分割片51a、51b、51cの間の分割面間に
収縮部材61a、61b、61cを介在させている。
【0012】スリーブ分割片51a、51b、51c
は、被焼結物(セラミック製品)の熱膨張率に近似する
熱膨張率を有する黒鉛製であり、ダイス4内に嵌め込ま
れて支持される。嵌め込まれた状態で、各分割片51
a、51b、51cの分割面間には、隙間S1が生じて
おり、ここに収縮部材61a、61b、61cが挿入さ
れる。
【0013】収縮部材61a、61b、61cは、スリ
ーブ分割片よりも、大きく収縮しうる部材であって、ホ
ットプレス成形終了後にはもとの状態に戻りうるクッシ
ョン性のあるものが、繰り返し使用できるなどの観点か
ら好適に利用される。このような性質を有するものとし
ては、スリーブ51と同様に黒鉛製であり、可撓性を有
するシート状のものが好適に使用される。この可撓性黒
鉛シートは、天然鱗状黒鉛を酸処理、熱処理して膨張さ
せ、シート状に圧縮成形したものであり、添加物を使用
していない。したがって、耐熱性、耐薬品性等の黒鉛の
特性を有しているうえに、柔軟性に富み、圧縮復元性を
備えている。この黒鉛製シートを1枚のみ、または薄手
のものを複数枚挟み込んで収縮部材61a、61b、6
1cとすることができる。また、このほか、黒鉛フィル
ム、炭素繊維ペーパ、炭素繊維フェルト、炭素繊維クロ
スなども好適に利用される。
【0014】隙間S1の大きさ(収縮部材61a、61
b、61cの厚さ)は、スリーブ分割片51a、51
b、51cの伸長量(矢印方向の変化量)によって決
まるが、この変化量は、被焼結物1とダイス4の膨張
量の差に依存している。つまり、被焼成物1のほうがダ
イス4よりも大きく膨張し、スリーブ51は矢印方向
に圧縮応力を受ける。しかし、スリーブ分割片51a、
51b、51cは、収縮部材61a、61b、61cの
介在によって矢印方向に伸びることができるので、こ
の圧縮応力を緩和させることができる。また、スリー
ブ分割片51a、51b、51cも自身の熱膨張係数の
値に応じて熱膨張するが、ゆとりのある矢方向方向に
伸長するので、圧縮応力を増加させることはない。こ
のときの分割片51a、51b、51cの変化量によ
って、隙間(収縮部材の厚さ)S1の大きさが決定され
る。また、分割面は加工の容易さの観点から、フラット
にし、傾斜(テーパ)は設けない。
【0015】前述のように分割面間S1に挿入される収
縮部材61a、61b、61cにより、分割片51a、
51b、51cには周方向(矢印方向)に伸長するゆ
とりが生じる。分割片51a、51b、51cにかかる
圧縮応力は、分割片51a、51b、51cが周方向
に伸長することで緩和される。また、収縮部材61a、
61b、61cは、熱応力発生時には、分割片51a、
51b、51cの伸長によって圧縮され、より強く、
分割面間S1を締結する。したがって、分割面間S1に
粉体材料が侵入するおそれは全く生じない。
【0016】図2において、スリーブ52は、2つの分
割片52a、52bからなり、各分割片52a、52b
の分割面間S2に収縮部材62a、62bが挿入され
る。このばあいも図1のスリーブ51と同様に、スリー
ブ分割片52a、52bおよび収縮部材62a、62b
は、ダイスの内側に適宜の方法により嵌め込まれる。ま
た、収縮部材62a、62bは、1枚または複数枚の可
撓性黒鉛シートから形成されることが好ましい。このよ
うに、本発明では、スリーブの分割数は、3つに限ら
ず、2つまたは4つ以上とすることも可能である。
【0017】図3において、スリーブ53は、図1のス
リーブ51と同様に放射状に3つに分割されており、各
分割片53a、53b、53cの分割面間S3に収縮部
材63a、63b、63cが挿入されている。また、ス
リーブ53の外径側にはダイス4との間に筒状の収縮部
材64が挿入される。この筒状の収縮部材64によって
スリーブ分割片53a、53b、53cは径方向(矢印
方向)に膨張しうるゆとりを得るので圧縮応力は緩和
される。しかしながら、収縮部材64の厚さS4は、極
めて薄いものであり、分割片53a、53b、53c
が、自らの熱膨張係数の値にしたがって、矢印方向に
伸長しうるよう調整される。これにより、圧縮応力の緩
和と、分割面間S3への粉体原料の進入禁止という2つ
の効果が効率よく出現する。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項1乃至3記載の発明は、放射状に分割されたスリーブ
の分割面間に収縮部材を介在させたので、分割片が周方
向に伸長しうるゆとりができ、熱応力を緩和させること
ができる。また、収縮部材はホットプレス成形中には分
割片の伸長により圧縮される。したがって、被焼結物の
原料であるセラミック粉体が分割面間に侵入するおそれ
が全くなく、バリのないきれいで滑らかな表面を有する
セラミック製品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のC/C製モールドの一実施例の要部横
断面図である。
【図2】本発明のC/C製モールドの他の実施例の要部
横断面図である。
【図3】本発明のC/C製モールドのさらに他の実施例
の要部横断面図である。
【図4】本発明のC/C製モールドの縦断面図である。
【図5】従来のC/C製モールドの一例の横断面図であ
る。
【図6】従来のC/C製モールドの一例の横断面図であ
る。
【図7】従来のC/C製モールドの一例の横断面図であ
る。
【図8】従来のC/C製モールドの一例の横断面図であ
る。
【符号の説明】
1 被焼結物 2、3 上および下パンチ 4 ダイス 5、51、52、53 スリーブ 61、62、63、64 収縮部材

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円柱状内部空間を有する炭素繊維強化炭
    素材料製のダイス内に黒鉛製のスリーブが配設されてい
    るホットプレス用モールドであって、 前記スリーブは、放射状に分割された複数箇の分割片か
    らなり、各分割片の分割面間に収縮部材を介在させてな
    ることを特徴とする炭素繊維強化炭素材料製ホットプレ
    ス用モールド。
  2. 【請求項2】 前記スリーブとダイスのあいだに、筒状
    に収縮部材を設けてなる請求項1記載の炭素繊維強化炭
    素材料製ホットプレス用モールド。
  3. 【請求項3】 前記収縮部材が、可撓性を有する黒鉛シ
    ートである請求項1または2記載の炭素繊維強化炭素材
    料製ホットプレス用モールド。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2006041610A2 (en) * 2004-09-16 2006-04-20 Honeywell International Inc. Fixture for holding a preform during a heating process
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