JPH11322428A - ガラス状炭素製パイプ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＣＶＤ装置用ノズルとして用いても優れた耐
食性を発揮して、しかもＣＶＤ膜の汚染の原因となる無
機充填材を含まないガラス状炭素製パイプ及びその製造
方法を提供する。 【解決手段】 熱硬化性樹脂を原料とするガラス状炭素
製パイプの製造方法において、上記熱硬化性樹脂の硬化
温度より高融点で、且つ焼成温度より低融点の熱溶融性
材料からなると共に、上記ガラス状炭素製パイプの中空
部形状に形成されたロッドを中子として用い、中子の外
周まわりに熱硬化性樹脂材料をパイプ状に被装して、該
熱硬化性樹脂材料の硬化温度に加熱して硬化させた後、
上記中子を該中子の融点以上で上記熱硬化性樹脂材料の
焼成温度以下に加熱することによって上記中子を溶融流
出させ、得られた熱硬化性樹脂製パイプを焼成してガラ
ス状炭素製パイプとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＶＤ装置用ノズ
ル等として好適な耐食性に優れたガラス状炭素製パイプ
及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＣＶＤ装置用ノズルの材料としては、石
英ガラスが用いられている。しかしながら、石英ガラス
製ノズルは、フッ素系ガスに腐食され易く、３週間程度
の寿命しかなかった。

【０００３】そこで石英ガラスに代替する材料として、
ガラス状炭素が期待されている。ガラス状炭素は、フェ
ノール樹脂やフラン樹脂等の熱硬化性樹脂やセルロース
等を熱処理することによって得られる炭素で、機械的強
度や硬度は同程度であるが、耐食性に非常に優れるとい
う特質を有している。

【０００４】但し、ガラス状炭素からなるパイプを製作
しようとしても、ガラス状炭素の原料である熱硬化性樹
脂は、溶融状態での粘度が低いことから、成形過程でパ
イプ形状を保つことができず、パイプ形状のものを得る
ことはできなかった。

【０００５】尚、充填材料を多く含んだフェノール複合
材料や溶融粘度の比較的高い熱可塑性樹脂ではパイプ成
形が可能である。しかしながら、無機充填材を含んだフ
ェノール複合材料を原料とするガラス状炭素製パイプ
は、無機充填材を含有していることから、不純物がＣＶ
Ｄ装置内に飛散してＣＶＤ膜を汚染する恐れがあるの
で、ＣＶＤ装置用ノズルには使用できなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に着
目してなされたものであって、ＣＶＤ装置用ノズルとし
て用いても優れた耐食性を発揮して、しかもＣＶＤ膜の
汚染の原因となる無機充填材を含まないガラス状炭素製
パイプ及びその製造方法を提供しようとするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明とは、熱硬化性樹脂を原料とするガラス状炭素製パイ
プの製造方法であって、上記熱硬化性樹脂の硬化温度よ
り高融点で、且つ焼成温度より低融点の熱溶融性材料か
らなると共に、上記ガラス状炭素製パイプの中空部形状
に形成されたロッドを中子として用い、中子の外周まわ
りに熱硬化性樹脂材料をパイプ状に被装して、該熱硬化
性樹脂材料の硬化温度に加熱して硬化させた後、上記中
子を該中子の融点以上で上記熱硬化性樹脂材料の焼成温
度以下に加熱することによって上記中子を溶融流出さ
せ、得られた熱硬化性樹脂製パイプを焼成してガラス状
炭素製パイプとすることを要旨とするものである。前記
熱硬化性樹脂材料を中子の外周まわりに被装するにあた
り、最終成形体の一部分を予め成形した予備成形体を用
いることが望ましく、特に断面円弧の縦割りパイプ状の
予備成形体を用いることが望ましい。

【０００８】また、上記熱硬化性樹脂製パイプを作製す
るにあたっては、半円形断面を有する溝状雌型と、それ
より小曲率半径の半円形断面を有するかまぼこ状雄型を
用いてそれらの間に断面円弧の縦割りパイプ状熱硬化性
樹脂成形体を得た後、該縦割りパイプ状熱硬化性樹脂製
成形体の凹部に製品パイプの中空部形状を有する熱溶融
性材料製中子をおき、次いで前記溝状雌型と同一成形面
を有する別の溝状雌型を用いて製品パイプの他方側の半
割形状を熱硬化性樹脂にて成形し、更に前記中子を溶融
除去する方法を採用することが推奨される。

【０００９】尚、上記のガラス状炭素製パイプの製造方
法を用いれば、略Ｌ字型の中子を用いて成形することに
よりガラス状炭素製屈曲パイプも得ることができる。

【００１０】上記熱硬化性樹脂としては、フェノール樹
脂材料を用いればよく、上記フェノール樹脂材料として
は、樹脂硬化度１０％（Ｔ１０）の到達時間が１３０℃
において１０分以上である硬化性を有すると共に、ＪＩ
Ｓ−Ｋ６９１１の円盤式流れ試験において１５０℃で９
０ｍｍ以上の流動性を有するものを採用することが好ま
しく、例えば純フェノール樹脂を用いれば良い。

【００１１】前記中子としては、熱変性温度が１２０℃
以上であり、且つ４００℃以下で流動状態となる熱可塑
性樹脂を用いるか、或いは４００℃以下で溶融する金属
を用いれば良い。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明者らは、これまで製造する
ことが困難と考えられていたガラス状炭素製パイプの製
造方法について鋭意研究を重ねた結果、中子として、上
記熱硬化性樹脂の硬化温度より高融点で、且つ焼成温度
より低融点の熱溶融性材料からなると共に、上記ガラス
状炭素製パイプの中空部形状に形成されたロッドを用い
た上で、中子の外周まわりに熱硬化性樹脂材料をパイプ
状に被装し硬化させた後、上記中子を溶融流出させるこ
とにより熱硬化性樹脂製パイプが得られ、更に上記熱硬
化性樹脂製パイプを焼成すればガラス状炭素製パイプを
製造できることを見出し、本発明に想到した。

【００１３】具体的には、半円形断面を有する溝状雌型
（下型）と、それより小曲率半径の半円形断面を有する
かまぼこ状雄型（第１上型）を用いてそれらの間に断面
円弧の縦割りパイプ状熱硬化性樹脂成形体を得た後、該
縦割りパイプ状熱硬化性樹脂製成形体の凹部に製品パイ
プの中空部形状を有する熱溶融性材料製中子をおき、次
いで前記下型と同一成形面を有する別の溝状雌型（第２
上型）を用いて製品パイプの他方側の半割形状を熱硬化
性樹脂にて成形し、更に前記中子を溶融除去することに
より熱硬化性樹脂製パイプを得、この熱硬化性樹脂製パ
イプを焼成すれば、ガラス状炭素製パイプを作製するこ
とができる。

【００１４】次に、本発明方法の代表的な製造工程を図
１及び図２に基づいて詳細に説明する。 １．下型１にパイプの下半分の成形材料２ａを投入する
［図１(a) ］。 ２．第１上型３を下降させて型を閉じることにより、パ
イプの下半分の圧縮成形を行う［図１(b) ］。 ３．成形材料が未硬化の状態で第１上型３を開く［図１
(c) ］。 ４．中子５を下半分の圧縮成形体４内にセットする［図
１(d) ］。 ５．上型をスライドさせて第１上型３と第２上型６を交
換する［図１(e)]。 ６．パイプの上半分の成形材料２ｂを投入する［図１
(e) ］。 ７．第２上型６を下降させて型を閉じることによりパイ
プの上半分側の圧縮成形を行う［図１(f) ］。 ８．完全硬化後取り出し、中子成形体７［図２(a) ］を
得る。 ９．オーブンに入れ、中子５を溶融させ流出させてパイ
プを得る。 10. パイプを焼成してガラス状炭素製パイプ８［図２
(b) ］を作製する。

【００１５】尚、上記第２工程［図１(b) ］において
は、成形金型の温度を９０〜１５０℃に設定することが
望ましい。また上記第８工程においては、完全硬化後取
り出し、中子成形体７を得る代わりに、未硬化状態で取
り出し、オーブン（100 〜160℃）で硬化させることに
より、中子成形体７としても良い。更に上記第９工程に
おけるオーブン設定温度は、中子５の材質（熱可塑性樹
脂，低融点金属等）により異なるが、中子５が金属材料
の場合には、金属材料が残留しない様に王水等で洗浄す
ることが推奨される。

【００１６】パイプの成形材料としては、焼成によりガ
ラス状炭素となる熱硬化性樹脂やセルロース等を用いれ
ばよいが、パイプを一体的に成形する上で加熱時の硬化
速度が遅いことが望ましく、樹脂硬化度１０％（Ｔ１
０）の到達時間が１３０℃において１０分以上であるこ
とが好ましい。また中子を軸芯にして圧縮成形する上
で、中子に局所的な力を加えて変形等を起こさない為に
は、成形流動性は良好であることが望ましく、ＪＩＳ−
Ｋ６９１１の円盤式流れ試験において１５０℃で９０ｍ
ｍ以上の流動性を有するものが推奨される。具体的な熱
硬化性樹脂としては、フェノール樹脂材料が望ましく、
純フェノール樹脂であればより望ましい。

【００１７】前記中子に適用できる材料は、熱硬化性樹
脂の硬化温度より高融点で、且つ焼成温度より低融点の
熱溶融性材料であることが必要であり、熱可塑性樹脂と
低融点金属が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、熱変
性温度が１２０℃以上であり、且つ４００℃以下で流動
状態となるものが望ましく（焼成時、約４００℃で熱硬
化性樹脂の収縮が始まるため）、具体的には、ポリカー
ボネート，ポリアセタール，ポリエーテルエーテルケト
ン（ＰＥＥＫ）等が挙げられる。また低融点金属として
は、４００℃以下で溶融することが必要であり、ハンダ
等のＳｎ系合金やＡｌまたはＡｌ合金等が挙げられる。

【００１８】尚、図１に示した方法にしたがって製造す
る場合には、熱硬化性樹脂材料２ａ，２ｂを適切に供給
しないと、ガラス状炭素パイプのパイプ肉厚が不均一と
なったり、曲がりを生じる等、得られたガラス状炭素パ
イプが不均整なものとなって所望の形状とならないこと
があるので、注意を要する。この不均整形状の直接の原
因は、２段目の成形時に、中子（インサート部材）と１
段目の成形で得られたパイプ下半分の樹脂がともに偏位
・変形して中子の位置ずれを生じることによるものであ
る。そこで、この点に関する改良技術について以下に詳
述する。

【００１９】圧縮成形時には樹脂および中子に圧力がか
かる。ここで、上半分のパイプを成形する際には、図４
に示す様に、中子５は両末端でしか支持できないため、
応力により変形しやすい。また、中子に適した材料は、
融点の比較的低い材料（例えば、低融点合金）であり、
一般に剛性が小さい。尚、下半分の樹脂（下側成形体
９）の硬化を進めておけば成型時の熱変形は抑えること
ができるものの、この場合には上半分の樹脂との接着が
不十分となり、パイプを一体的に成形することが困難と
なる。

【００２０】更には、中子周囲およびパイプ長さ方向の
樹脂充填量を一定に制御することも難しく、２段目の成
形時の金型内部に圧力分布が生じやすい（図５）。つま
り、樹脂の充填量が多いところには周囲よりも大きな圧
力が生じ、逆に少ないところは小さな圧力が生じる。そ
の結果、中子には局所的に大きな応力が発生する。

【００２１】この様に、中子の剛性が十分でなく、また
型内に充填する樹脂には流動性があり、さらには樹脂充
填量の局所的不均一などに起因して、中子は位置ずれを
起こし肉厚の不均一を生じるのであり、成形後における
樹脂パイプの曲がりの原因となるのである。

【００２２】なお、一般の圧縮成形では、上記のような
樹脂原料の金型内における分布の不均一は大きな問題に
ならない。なぜなら十分に高い圧力をかけることによっ
て樹脂は流動し金型の空洞形状に成形されるからであ
る。従って、上記の問題は、中子を用いる本発明に特有
のものであるとも言える。

【００２３】これを解決する手段としては、製造しよう
とする樹脂パイプの一部分の相似形に予備成形した樹脂
を原料として用いることが推奨される（図６）。ここ
で、予備成形とは、後でおこなわれる圧縮成形に必要な
流動性が失われないような条件下で原料樹脂を圧縮成形
することを指す。

【００２４】尚、樹脂の成形性はＪＩＳ Ｋ６９１１の
円板式流れ試験を１５０℃でおこなうことにより評価す
ることができるが、予備成形された樹脂成形体を１ｍｍ
以下に粉砕して本試験をおこなったときに、それが６０
ｍｍ以上の流動性を有するような条件下で予備成形をお
こなうことが望ましい。上記試験で流動性が６０ｍｍ未
満であるような予備成形体を用いると、流動性が不十分
であるために、後の圧縮成形において良好な成形体を得
ることが困難となる。

【００２５】上記の予備成形体を得るために、予備成形
は実質的に硬化反応が進行しない条件下でおこなう。温
度の目安としては、室温ないし１００℃以下、好ましく
は４０℃以上８０℃以下で成形する。成形圧力や時間は
樹脂の性状や成形温度により異なるが、高温であるほど
短時間かつ低圧力で成形することが必要である。このよ
うな条件下で圧縮成形された成形物は、内部に空隙を有
し、通常の樹脂成形体よりも低密度であるが、後の圧縮
成形により緻密な成形物とすることができる。１００℃
を超える温度で予備成形すると成形性が著しく低下する
ので、圧縮成形しても良好な樹脂パイプを得ることはで
きない。

【００２６】予備成形体は、最終製品に近い形状・寸法
（但し、若干大きめ）であることが望ましく、具体的な
例としては、その中心線を含む平面でパイプを軸方向に
２分割した縦割りパイプ形状に予備成形することが挙げ
られる。また、最終製品を、たとえば長さ方向にいくつ
かに分割して、それぞれの部分に近い形状・寸法の予備
成形体を作り、それを組み合わせて成形することもでき
る。

【００２７】ここで、予備成形体の見かけの体積（外形
寸法から計算した体積であり、内部の空隙を含む）は、
最終成形体のうちその予備成形体が占有することが期待
される部分の体積の１０５〜１５０％とすることが望ま
しい。１０５％に満たない場合には、予備成形時の圧縮
力で硬化反応が進みすぎており、後の圧縮成形で溶融不
足を起こしやすく良好な製品を得ることが困難となる。
また、１５０％を超える場合には、後の圧縮成形の時
に、予備成形体を最終形状に賦形するために大きな圧縮
力を作用させる必要があるため、前述したような中子の
変形が起こりやすい。さらに、１５０％を超える場合に
は、原料樹脂粒子同士の融着が不十分なため予備成形体
は極めてもろく取扱いが困難となる。すなわち、１５０
％を超える場合には、予備成形体を用いる効果が少ない
か、あるいは予備成形体そのものの使用が困難となるた
め、肉厚が均一で曲がりのない樹脂成形体を得ることは
できない。

【００２８】予備成形体を用いる樹脂パイプ成形法とし
て、最も簡便な方法は、２段目の成形時に予備成形体を
用いることである。既に述べたように成形時の変形の問
題は２段目の圧縮成形時に中子が変形することに起因す
る。２段目の圧縮成形時に、パイプ上半分に近い形状に
予備成形された樹脂を中子上に装填すると、粉末状樹脂
を装填する場合よりも上金型からの伝熱が良好であるた
めに、大きな圧力を生じることなく樹脂を溶融させ成形
することができる。また、樹脂の充填量が均一となるた
めに、圧力が不均一に発生することが抑えられる。その
結果、中子あるいは下側パイプを変形させることなく、
肉厚の均一な曲がりのない樹脂パイプを得ることができ
る。

【００２９】他の方法としては、予備成形体を使って１
段で成形する方法がある。つまり、凹型の下金型にパイ
プ下半分に近い形状に予備成形された樹脂を装填し、そ
の樹脂成形体の半円柱状キャビティーの中に中子を装填
し、さらにその上に、パイプ上半分に近い形状に予備成
形された樹脂を装填し、凹型の上金型により圧縮成形す
る方法である。この方法によれば、前述の方法で述べた
ことと同じ理由で、肉厚の均一な曲がりのない樹脂パイ
プを得ることができる。また、この方法によれば圧縮成
形を１段でおこなえるという利点がある。

【００３０】なお、予備成形体を１段目の成形で用いる
こともできるが、２段成形をおこなう限りは、粉末樹脂
を用いることに比べて利点は少ない。

【００３１】以上の製造方法で得られたガラス状炭素製
パイプは、石英ガラス製パイプに比べて非常に優れた耐
食性を有しており、ＣＶＤ装置用ノズルとして用いて、
フッ素ガスの使用環境下におかれても非常に良好な耐久
性を発揮するものである。

【００３２】尚、本発明によれば、金型と中子の形状を
変えるだけで、ストレートパイプであっても、例えばＬ
字型の屈曲パイプであっても、任意に製造することがで
きる。

【００３３】以下、本発明を実施例によって更に詳細に
説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもの
ではなく、前・後記の主旨に徴して設計変更することは
いずれも本発明の技術的範囲内に含まれるものである。

【００３４】

【実施例】実施例１ 本発明の製造方法に基づいて、以下の本発明例１〜４を
作製した。

【００３５】(1) 本発明例１ 図１に示す方法に従い、純フェノールを成形材料としＰ
ＥＥＫ製の中子を用い、図２（ａ）に示す中子成形体７
を得た。尚、前記第７工程では金型温度を１２０℃と
し、約３０分かけて圧縮成形した。上記中子成形体を取
り出し、バリとり仕上げをした後、雰囲気温度６００℃
の中子溶融炉に入れ中子を溶融させた。中子が溶融した
パイプ内表面をクリーニングした後１３００〜１５００
℃で焼成し、ガラス状炭素製パイプ（本発明例１）を得
た。

【００３６】(2) 本発明例２ 図１に示す方法に従い、純フェノールを成形材料としポ
リカーボネート製の中子を用い、図２（ａ）に示す中子
成形体７を得た。尚、前記第７工程では金型温度を１１
０℃とし、約４０分かけて圧縮成形した。上記中子成形
体を取り出し、バリとり仕上げをした後、雰囲気温度５
００℃の中子溶融炉に入れ中子を溶融させた。中子が溶
融したパイプ内表面をクリーニングした後１１００〜１
３００℃で焼成し、ガラス状炭素製パイプ（本発明例
２）を得た。

【００３７】(3) 本発明例３ 図１に示す方法に従い、純フェノールを成形材料とし錫
系合金（溶融温度４００℃以下）製の中子を用い、図２
（ａ）に示す中子成形体７を得た。尚、前記第７工程で
は金型温度を１２５℃とし、約２５分かけて圧縮成形し
た。上記中子成形体を取り出し、バリとり仕上げをした
後、雰囲気温度６００℃の中子溶融炉に入れ中子を溶融
させた。溶融炉から取り出し、王水でパイプ内外面を洗
浄して金属成分を取り除いた後１５００〜１７００℃で
焼成し、ガラス状炭素製パイプ（本発明例３）を得た。

【００３８】(4) 本発明例４ 図１に示す方法に従い、純フェノールを成形材料としＡ
ｌ製の中子を用い、図２（ａ）に示す中子成形体７を得
た。尚、前記第７工程では金型温度を１２５℃とし、約
２５分かけて圧縮成形した。上記中子成形体を取り出
し、バリとり仕上げをした後、雰囲気温度７００〜９０
０℃の中子溶融炉に入れ中子を溶融させた。溶融炉から
取り出し、王水でパイプ内外面を洗浄して金属成分を取
り除いた後１６００〜２０００℃で焼成し、ガラス状炭
素製パイプ（本発明例４）を得た。

【００３９】以上の本発明例１〜４と従来の石英ガラス
製パイプを用い、フッ素の影響を調べることを目的とし
て、ＨＦ水溶液中での減量速度を調べた。試験片の大き
さは、２ｃｍ角で厚さ１ｍｍであり、ＨＦ水溶液の液温
は、５０℃で液量は５００ｃｃであった。試験片をＨＦ
水溶液に浸漬してから１〜５０時間経過後の減量比率を
表１に示すと共に、図３にグラフ化して示す。

【００４０】

【表１】

【００４１】従来例の石英ガラス製パイプでは、腐食減
量が大きく、５０時間経過後は、全て消失しているのに
対して、ガラス状炭素製の本発明例は、全く腐食されな
かった。

【００４２】実施例２ まず、以下の要領で予備成形体を作製した。

【００４３】予備成形に用いた金型は、長さ２００ｍｍ
で、型を閉めた状態で、中心線を含む平面で上記の内外
径のパイプを２分割した形状のキャビティーが形成され
るものである。

【００４４】この金型を使って５０℃で粉末状フェノー
ル樹脂を予備圧縮成形した。この圧縮成形後の樹脂を再
び粉砕し、その流動性をＪＩＳ Ｋ−６９１１に準拠し
て１５０℃で測定したところ、９４ｍｍであった。原料
樹脂の流動性の値は９６ｍｍであったから、この予備成
形で樹脂の硬化はほとんど進んでいないことが分かる。

【００４５】この予備成形体の断面の寸法は図７に示す
通りであり、最終成形体に対する体積比は１３２％であ
った。

【００４６】本発明例５ 上記の予備成形体を使って、外径：１２ｍｍ，内径：９
ｍｍ（肉厚１．５ｍｍ），長さ：１０００ｍｍの樹脂パ
イプを圧縮成形した。

【００４７】用いた金型は、長さ１０００ｍｍで上記の
内外径を有するパイプの下半分を成形するための、凹型
の下金型と凸型の上金型、および２段目の成形をおこな
うための凹型の上金型である。中子には融点が２３２℃
の低融点金属（錫１００％）を使用した。

【００４８】下金型に所定量の粉末フェノール樹脂を充
填し、凸型の上金型を用いて１１０℃で１分間圧縮成形
し、パイプの下半分を得た。これに直径９ｍｍ，長さ１
０００ｍｍの中子を装填したのち、全長が１０００ｍｍ
となるよう上記の長さ２００ｍｍの予備成形体５つを装
填して、凹型の上金型を用いて１１０℃で３０分間かけ
て圧縮成形した。得られた樹脂パイプは肉厚の変動が１
％以内であった。

【００４９】この中子を芯とした樹脂パイプを空気中２
６０℃に５０時間加熱した。樹脂の硬化が終了し、中子
は溶融して樹脂パイプより溶出していた。

【００５０】このパイプを窒素雰囲気下１０００℃で焼
成したところ、肉厚の均一な曲がりのないガラス状炭素
製パイプが得られた。

【００５１】本発明例６ 上記の方法において、凹型の下金型に予備成形体５つを
装填し、その上に中子を装填したのち、さらに予備成形
体５つを装填し、凹型の上金型を用いて１１０℃で３０
分間かけて圧縮成形した。得られた樹脂パイプは肉厚の
変動が１％以内であった。

【００５２】この中子を芯とした樹脂パイプを上と同様
に硬化および炭化焼成したところ、肉厚の均一な曲がり
のないガラス状炭素製パイプが得られた。

【００５３】参考例 予備成形体を用いることなく、本発明例５と同じ粉末状
樹脂，金型および中子を用いた２段成形をおこなったと
ころ、成形後のパイプ肉厚には５０％以上の変動があっ
た。上と同様に硬化および炭化焼成して得られたガラス
状炭素製パイプには著しい肉厚の不均一が見られ、曲が
りが発生した。

【００５４】比較例１ 例１と同じ予備成形金型を使い、１１５℃で予備圧縮成
形をおこなった。この圧縮成形後の樹脂を再び粉砕し、
その流動性をＪＩＳ Ｋ−６９１１に準拠して１５０℃
で測定したところ、５５ｍｍであった。また、最終成形
体に対する体積比は１０４％であった。

【００５５】この予備成形体を用いて、例１と同様に圧
縮成形をおこなったところ、予備成形体を溶融させるこ
とができず、パイプ状成形体を得ることはできなかっ
た。

【００５６】比較例２ 本発明例５と同じ予備成形金型を使い、成形圧力を変え
て３０℃で予備圧縮成形をおこなった。この予備成形後
の樹脂を粉砕し、その流動性をＪＩＳ Ｋ−６９１１に
準拠して１５０℃で測定したところ、９５ｍｍであり、
予備成形前とほとんど変化はなかった。ただし、得られ
た予備成形体の体積は最終成形体に対して１５５％であ
り、また極めてもろいため、つぎの最終圧縮成形工程に
用いることはできなかった。

【００５７】実施例３ 外径：２０ｍｍ，内径：１４ｍｍ（肉厚３ｍｍ），長
さ：６００ｍｍ（長部），４００ｍｍ（短部）という寸
法のＬ字型樹脂パイプ（図８）を予備成形体を用いて成
形した。

【００５８】Ｌ字型樹脂パイプでは２種の予備成形体を
用いるため、２種の予備成形金型を用いた。

【００５９】ひとつは、長さ２００ｍｍで、型を閉めた
状態で、上側の内外径のパイプを中心線を含む平面で２
分割した形状のキャビティーが形成され、２分割できる
ものである。他方は本Ｌ字パイプの屈曲部のみを成形す
るために用いるもので図９のような予備成形体を成形す
ることができる。

【００６０】粉末状フェノ−ル樹脂をこれらの金型を使
って５０℃で予備圧縮成形した。この圧縮成形後の樹脂
を再び粉砕し、その流動性をＪＩＳ Ｋ−６９１１に準
拠して１５０℃で測定したところ、９４ｍｍであった。
原料樹脂の流動性値は９６ｍｍであったから、この予備
成形で樹脂の硬化はほとんど進んでいないことがわか
る。また最終成形体に対する体積比は、直線部分及び屈
曲部分ともに１．２５％であった。

【００６１】上記の予備成形体を使って、前記Ｌ字型樹
脂パイプを圧縮成形した。

【００６２】用いた金型は、上記Ｌ字パイプの下半分を
成形するための、凹型の下金型と凸型の上金型、および
２段目の成形をおこなうための凹型の上金型である。中
子には錫（１００％）を用いた。

【００６３】下金型に所定量の粉末フェノール樹脂を充
填し凸型の上金型を用いて１１０℃で１分間圧縮成形
し、パイプの下半分を得た。これに直径１４ｍｍでパイ
プ中空部分と同一形状を有する中子を装填した後、上述
の方法で成形した長さ２００ｍｍの直線状予備成形体お
よび屈曲部のための予備成形体を装填して、凹型の上金
型を用いて１１０℃で３０分間かけて圧縮成形した。得
られた樹脂パイプは肉厚の変動が１％以内であった。

【００６４】この中子を芯とした樹脂パイプを空気中２
６０℃に５０時間加熱した。樹脂の硬化が終了し、中子
は溶融して樹脂パイプより溶出していた。

【００６５】このパイプを窒素雰囲気下１０００℃で焼
成したところ、肉厚の均一な曲がりのないＬ字型ガラス
状炭素製パイプが得られた。

【００６６】

【発明の効果】本発明は以上の様に構成されているの
で、ＣＶＤ装置用ノズルとして用いても優れた耐食性を
発揮して、しかもＣＶＤ膜の汚染の原因となる無機充填
材を含まないガラス状炭素製パイプ及びその製造方法が
提供できることとなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るガラス状炭素製パイプの代表的な
製造工程を示す説明図である。

【図２】本発明に係るガラス状炭素製パイプの代表的な
製造工程を示す説明図である。

【図３】本発明例と従来例の腐食減量の経時変化を示す
グラフである。

【図４】ガラス状炭素製パイプの製造途中の状態を示す
説明図である。

【図５】ガラス状炭素製パイプの製造途中の状態を示す
説明図である。

【図６】ガラス状炭素製パイプの製造時に用いる代表的
な成形体の説明図であって、（ａ）は最終成形体，
（ｂ）は予備成形体を示す

【図７】実施例で用いた予備成形体の断面を示す説明図
である。

【図８】本発明に係るガラス状炭素製パイプの代表例を
示す説明図である。

【図９】実施例で用いた予備成形体の断面を示す説明図
である。

【符号の説明】

１ 下型 ２ａ 成形材料 ２ｂ 成形材料 ３ 第１上型 ４ 圧縮成形体 ５ 中子 ６ 第２上型 ７ 中子成形体 ８ ガラス状炭素製パイプ ９ 下側成形体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久利 武 神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会 社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱硬化性樹脂を原料とするガラス状炭素
   製パイプの製造方法であって、 上記熱硬化性樹脂の硬化温度より高融点で、且つ焼成温
   度より低融点の熱溶融性材料からなると共に、上記ガラ
   ス状炭素製パイプの中空部形状に形成されたロッドを中
   子として用い、 中子の外周まわりに熱硬化性樹脂材料をパイプ状に被装
   して、該熱硬化性樹脂材料の硬化温度に加熱して硬化さ
   せた後、 上記中子を該中子の融点以上で上記熱硬化性樹脂材料の
   焼成温度以下に加熱することによって上記中子を溶融流
   出させ、 得られた熱硬化性樹脂製パイプを焼成してガラス状炭素
   製パイプとすることを特徴とするガラス状炭素製パイプ
   の製造方法。
2. 【請求項２】 前記熱硬化性樹脂材料を中子の外周まわ
   りに被装するにあたり、最終成形体の一部となる部分を
   予め成形した予備成形体を用いる請求項１の製造方法。
3. 【請求項３】 断面円弧の縦割りパイプ状の予備成形体
   を用いる請求項２に記載の製造方法。
4. 【請求項４】 半円形断面を有する溝状雌型と、それよ
   り小曲率半径の半円形断面を有するかまぼこ状雄型を用
   いてそれらの間に断面円弧の縦割りパイプ状熱硬化性樹
   脂製成形体を得た後、 該縦割りパイプ状熱硬化性樹脂製成形体の凹部に製品パ
   イプの中空部形状を有する熱溶融性材料製中子をおき、 次いで前記溝状雌型と同一成形面を有する別の溝状雌型
   を用いて製品パイプの他方側の半割形状を熱硬化性樹脂
   にて成形し、 更に前記中子を溶融除去する請求項１に記載の製造方
   法。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の製造方
   法により製造されたガラス状炭素製パイプであって、 略Ｌ字型の中子を用いて成形されてなることを特徴とす
   るガラス状炭素製屈曲パイプ。