KR20150042136A

KR20150042136A - 흑연 성형체

Info

Publication number: KR20150042136A
Application number: KR20140134939A
Authority: KR
Inventors: 고지 가토; 도시유키 니시와키
Original assignee: 이비덴 가부시키가이샤
Priority date: 2013-10-10
Filing date: 2014-10-07
Publication date: 2015-04-20
Also published as: JP2015074594A; KR101665767B1

Abstract

본 발명의 과제는 변형이 적고, 이지러짐이 발생하기 어렵고, 이지러지더라도 치수를 보증하는 가상 입체의 내부에 이지러짐이 미치기 어려운 치수 보증이 유리한 흑연 성형체를 제공하는 것이다.
본 발명의 해결 수단은 저면부와, 측면부를 포함하는 기둥 형상이며 등방성의 흑연 성형체이고, 측면부와 적어도 1개의 저면부 사이의 변영역에는 모따기부(117)를 갖는 것이다.

Description

흑연 성형체{GRAPHITE MOLDED BODIES}

본 발명은 CIP(Cold Isostatic Press; 냉간 정수압 가압) 성형에 의해 성형되는 흑연 성형체에 관한 것이다.

고무 재료 등의 탄성체로 구성된 성형형(型)에, 성형하려는 분말을 충전한 후, 압력 매체에 의해 가압하고, 해당 분말에 고루 동등한 압력을 가하여 성형을 행하는 등방 가압 성형(CIP 성형, 냉간 정수압 가압) 방법은 흑연재, 세라믹재, 금속 분말의 성형에 적합한 수십 MPa 이상의 고압을 용이하게 작용시킬 수 있어, 고밀도이고 균질한 성형체가 얻어지는 것이 알려져 있다. 또한, CIP 성형에서는 제조 곤란한 긴 둥근 막대 등의 성형이 용이한 것 등으로부터 세라믹스 분말이나 흑연 분말, 금속 분말의 성형에 이용되고 있다(예를 들어 특허문헌 1 참조).

특허문헌 1에서는, 이하와 같이 과제가 기재되어 있다.

일반적으로 성형형에 있어서, 분말의 충전 작업에서의 취급성이나 성형형의 제조상, 가공상 및 내구성의 관점에서, 어느 정도 강성이 있는 재료로 두껍게 구성되는 것이 실정이다. 특히, 막대 형상의 성형체를 제조하는 경우, 덮개체로서, 압축성이 작고, 고강성의 재료(예를 들어 금속)로 이루어지는 마개 등이 사용되기 때문에, 덮개체의 압축 수축량이 작아진다. 또한, 분말과 덮개체 사이에서 마찰력이 발생하기 때문에, 성형형의 상하 단부는 몸통부정도로 수축할 수 없다. 이 결과, 얻어지는 성형체는 상하 양단 부분의 외경이 중앙부의 외경에 비하여 큰, 소위 코끼리의 발 현상(코끼리의 발과 같은 형상)을 나타내는 성형체가 된다.

특허문헌 1의 발명에서는, 내부에 유체가 충전된 덮개체를 사용함으로써 성형체의 변형을 방지하는 것이 제안되며, 구체적으로는 코끼리의 발 현상의 발생을 방지하는 것이 기재되어 있다.

또한 그외에, 코끼리의 발 현상을 나타내는 성형체에서는, 상하 양단 부분의 코너 부분이 예각이 되므로 이지러지기 쉬워지는 문제가 있다.

일본 특허 공개(평) 6-285696호 공보

그러나, 상술한 바와 같은 특허문헌 1에 기재된 성형 방법 및 성형형에 있어서는, 성형하는 주머니상체의 크기가 커짐에 따라, 성형형의 액체 충전부를 크게 할 필요가 있다.

그리고, 액체 충전부가 커지면, 주머니상체에 수용되는 분체의 부력에 의해 상면이 팽창되어 변형이 커진다는 문제가 있고, 다른 부분을 구성해야 할 분체가 상면측으로 이동하여 목적하는 치수를 취할 수 없는 일이 일어나기 쉬워진다.

한편, 상하 양단 부분의 단면 크기가 중앙부의 단면의 크기에 비하여 큰, 소위 코끼리의 발 현상(코끼리의 발과 같은 형상)의 흑연 성형체는, 이지러짐이 일단 발생하면 크게 도려내어져, 목적하는 치수를 얻기 어려워진다.

또한, 이러한 흑연 성형체에 발생하는 오목부는 다음과 같은 악영향이 있다.

흑연 성형체는, 블록의 내부에 존재하는, 어떤 직육면체 또는 어떤 원기둥 등 입체(가상 입체)를 가상하여 치수가 보증되어 있다. 보증 치수란 이 가상 입체의 치수이다. 흑연 성형체는 성형 공정에서 형상이 부여되고, 소성 공정, 흑연화 공정을 거쳐 제조된다. 소성 공정, 흑연화 공정에서는 고루 수축되므로, 흑연화 공정을 거쳐 얻어진 흑연 성형체는, 성형 공정에서 부여된 형상의 거의 상사 형상이다. 흑연재는 가공하지 않고 이 상태의 형상으로 거래되거나 또는 가상 입체이상의 크기가 되도록 가공되어 거래된다.

미가공의 흑연 성형체의 단계에서 큰 오목부가 발생하면, 외표면이 가상 입체의 내부에 침입하여, 흑연 성형체로부터 잘라내어져야 할 가공품을 얻지 못하게 되는 경우가 있다.

본 발명은, 이지러짐이 발생하기 어렵고, 이지러지더라도 치수를 보증하는 가상 입체의 내부에 이지러짐이 미치기 어렵고, 나아가 치수를 보증하는 데 있어서 영향이 적은 변형이 생기게 형성되는, 치수 보증에 유리한 흑연 성형체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 흑연 성형체는 저면부와, 측면부를 포함하는 기둥 형상이며 등방성의 흑연 성형체이고, 상기 측면부와 적어도 1개의 상기 저면부 사이의 변(邊)영역에는 모따기부를 갖는다.

또한, 본 발명의 흑연 성형체는 다음의 형태가 바람직하다.

상기 모따기부와 상기 측면부는 연속적으로 연결되어 있다.

상기 저면부와 상기 모따기부가 이루는 각은 100 내지 135°이다.

성형 원료를, 유지 용기에 유지된 주머니상체에 충전하고, 덮개체로 밀폐한 뒤 CIP 성형하여 성형체를 얻는 성형 공정과, 상기 성형체를 소성하여 소성체를 얻는 소성 공정과, 상기 소성체를 흑연화하여 흑연 성형체를 얻는 흑연화 공정을 포함하는 제조 공정에 의해 제조되고, 상기 주머니상체 및 덮개체에 의해 형성된 외표면을 갖는다.

상기 유지 용기를 사용하는 제조 방법에 의해 제조되고, 상기 유지 용기는 측벽과, 바닥과, 상기 측벽의 상부 외측면을 원 형상 또는 타원 형상으로 주위 회전하는 걸림부(係止部)와, 상기 걸림부의 외측 표면에 상기 측벽을 주위 회전하는 홈과, 상기 측벽의 상기 걸림부보다 하측의 외측면으로부터 연장되는 지지구를 갖는 케이스와, 상기 케이스의 상단부와 간격을 갖도록 상기 지지구에 탈착되고, 하면이 평면으로 된 천장판을 구비한다.

상기 저면부에 상기 모따기부가 접하는 외주 부분에, 상기 주머니상체와 상기 덮개체의 접촉부가 전사된 파팅 라인을 갖는다.

본 발명의 흑연 성형체는 저면부와, 측면부를 포함하는 기둥 형상의 흑연 성형체이며, 상기 측면부와 적어도 1개의 상기 저면부 사이의 변영역에는 모따기부를 갖는다. 이로 인해, 흑연 성형체의 저면부의 크기를, 치수를 보증하기 위한 가상 입체의 저면 크기 이상으로 함으로써, 저면 부분에 있어서는, 목적하는 크기를 하회하는 일이 없다. 바꾸어 말하면, 저면부의 크기보다 큰 부분은 여유 두께이다. 또한, 모따기부는 이지러짐의 발생을 방지하는 효과가 있다. 이에 의해, 본 발명에 따르면, 이지러짐이 발생하기 어렵고, 이지러지더라도 치수를 보증하는 가상 입체의 내부에 이지러짐이 침입하기 어렵고, 나아가 치수를 보증하는 데 있어서 영향이 적은 변형이 생기게 형성되는, 치수 보증에 적합한 흑연 성형체를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 실시 형태의 흑연 성형체의 단면도이다.
도 2는 종래의 흑연 성형체의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 관한 실시 형태의 흑연 성형체를 얻는 유지 용기 및 CIP 성형 장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 관한 실시 형태의 흑연 성형체를 얻는 유지 용기 및 케이스의 분해 사시도이다.
도 5의 (A)는 본 발명에 관한 실시 형태의 흑연 성형체를 얻는 케이스의 상부를 도시하는 사시도이며, (B)는 걸림부의 확대도이다.
도 6의 (A)는 본 발명에 관한 실시 형태의 흑연 성형체의 평면도이며, (B)는 측면도이다.
도 7의 (A)는 본 발명에 관한 실시 형태의 흑연 성형체를 얻는 케이스의 평면도이며, (B)는 측면도이고, (C)는 단면도이다.
도 8의 (A)는 본 발명에 관한 실시 형태의 제조 공정을 나타내고, 유지 용기 내의 분체에 압력이 가해지기 전의 단면도이고, (B)는 압력이 가해지고 있는 상태의 유지 용기 내의 성형체 단면도이다.

이하의 설명에 있어서는, 특별히 언급이 없는 한, 연직 하방을 「아래」, 연직 상방을 「위」라고 설명한다.

일반적으로 저면부란, 원기둥 또는 각기둥의 양측 저면을 나타내고 상하의 구별은 없지만, 이하의 설명에 있어서는 특별히 언급하지 않는 한, 저면부란 덮개체가 형성되는 측의 저면을 나타낸다.

본 발명의 흑연 성형체는 등방성이므로, CIP 성형법을 이용하여 얻을 수 있다. CIP 성형법을 이용한 흑연 성형체는 성형 원료를, 유지 용기에 유지된 주머니상체에 충전하고, 덮개체로 밀폐한 뒤 CIP 성형하여 성형체를 얻는 성형 공정과, 상기 성형체를 소성하여 소성체를 얻는 소성 공정과, 상기 소성체를 흑연화하여 흑연 성형체를 얻는 흑연화 공정을 포함하는 제조 공정에 의해 제조할 수 있다.

또한, 본 명세서에 있어서 성형 공정부터 흑연화 공정까지의 사이에서 표면을 가공하지 않고, 성형된 형상이 그대로 흑연재가 된 것을 특히 흑연 성형체라고 부른다.

유지 용기는, 내부에 주머니상체 및 덮개체를 갖고 있고, 이들 안에서 성형 원료가 밀폐되고 성형되어 성형체가 얻어진다.

이하, 본 발명에 관한 실시 형태의 흑연 성형체에 대하여, 종래의 흑연 성형체와 비교하면서 도면을 사용하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 관한 실시 형태의 흑연 성형체의 단면도이다. 도 2는 종래의 흑연 성형체의 단면도이며, (A)는 특허문헌 1에 기재된 종래의 제조 방법으로 얻어지는 성형체이다. (B)는 특허문헌 1에 기재된 발명의 제조 방법으로 얻어지는 성형체이다. 도 1, 도 2는 모두 원기둥의 흑연 성형체이며, 치수를 보증하기 위한 가상 입체는 도면 중 파선으로 나타내고 있다. 이에 한정하지 않고 직육면체 형상(각기둥) 등일 수도 있다.

흑연 성형체는, 블록의 내부에 존재하는 어떤 직육면체 또는 어떤 원기둥 등입체(가상 입체(119))를 가상하여 치수 보증되어 있다. 보증 치수란 이 가상 입체(119)의 치수이다.

본 발명의 실시 형태의 흑연 성형체(도 1)는 저면부와, 측면부를 포함하는 기둥 형상이고 등방성의 흑연 성형체이며, 상기 측면부와 적어도 1개의 상기 저면부 사이의 변영역에는 모따기부(116)를 갖는다. 저면부에 가까운 측면부는 저면부보다 굵게 되어 있으므로, 저면부에 가까운 측면부의 영역에는 저면부보다 잘록한 부분은 존재하지 않는다. 이 때문에 치수를 보증하는 가상 입체(119)의 저면을 흑연 성형체의 저면부보다 작게 함으로써 흑연 성형체의 표면이 가상 입체(119)에 파고들기 어렵게 할 수 있어, 흑연 성형체로부터 원하는 형상의 부재를 용이하게 얻을 수 있다. 또한, 저면부와 측면부 사이에는 모따기가 이루어져 있으므로 이지러지기 어려워지는 효과도 있다.

이에 반하여, 종래의 흑연 성형체(도 2의 (A))에서는, 덮개체로서, 압축성이 작고, 고강성의 재료(예를 들어 금속)로 이루어지는 마개 등이 사용되기 때문에, 덮개체의 압축 수축량이 작아, 저면부에 가까운 측면부의 외표면은 파고들어가기 쉬워진다. 이로 인해, 저면부가 가상 입체의 저면보다 커도, 저면부로부터 연장되는 측면부가 내부로 파고드는 크기에 따라서는, 가상 입체(119)에 파고드는 일이 일어날 수 있다. 또한, 이 파고듦의 크기는 제어하는 것이 곤란하다. 또한, 저면부로부터 연장되는 측면부가 내부로 파고듦으로써 잘록한 부분을 발생시키고, 잘록한 부분이 노치가 되어, 가상 입체(119)에 미치는 큰 이지러짐이 발생하는 경우가 있어, 흑연 성형체의 치수를 보증하기 어려워진다.

또한, 특허문헌 1의 발명에 기재된 종래의 제조 방법에 의한 성형체는, 성형형의 덮개체에 상당하는 부분에 액체 충전부가 있다. 액체 충전부는 성형 원료의 부력에 의해 오목부가 발생하도록 변형되어, 얻어지는 성형체는 상향으로 볼록 형상의 변형을 발생시킨다. 크게 변형되면 저면과 측면의 변 부분에 분체가 널리 퍼지지 않게 된다. 이로 인해, 저면의 가장자리에서는 오목부가 발생하여, 치수를 보증하는 가상 입체(119)의 내부로 외표면이 파고들어가기 쉬워져 흑연 성형체의 치수를 보증하기 어려워진다. 또한, 이 효과는 저면의 면적이 커짐에 따라 현저하다.

본 발명의 실시 형태의 흑연 성형체 및 이것을 얻기 위한 CIP 성형용의 유지 용기, 케이스를 이하에 설명한다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 유지 용기(10)는, 천장판(50)과 케이스(30)를 갖는다.

CIP 성형 장치(20)의 내부에, CIP 성형 장치 개구부(21)로부터 케이스(30) 및 천장판(50)을 포함하는 유지 용기(10)가 수용되어 성형된다. 케이스(30)는, 예를 들어 원기둥이나 각기둥의 통 형상을 나타내고 있다. 또한, 이하에 있어서는, 원통 형상의 경우를 예시하여 설명한다.

케이스(30)는, 측벽(31)의 상단부에 케이스 개구부(32)가 형성되고, 하단부에는 저면(33)을 갖는다. 케이스(30)는, 예를 들어 펀칭 메탈을 사용하여 형성할 수 있고, 측벽(31) 및 저면(33)에는, 압력 매체(26)를 내외로 유통 가능한 유통 구멍(34)이 다수 형성되어 있다. 또한, 유통 구멍(34)의 크기나 형상은 특별히 한정하지 않는다.

따라서, 케이스(30)를 CIP 성형 장치(20)의 내부 공간(23)에 수용하고, 압력 매체(26)를 주입하면, 압력 매체(26)는 케이스(30)의 측벽(31) 및 저면(33)으로부터 케이스(30)의 내부로 침입한다.

도 5의 (A)에 도시한 바와 같이 케이스(30)의 측벽(31)의 상부 외측면에는 상부 외측면을 원 형상 또는 타원 형상으로 주위 회전하는 걸림부(35)가 형성되어 있다. 걸림부(35)에는 외측 표면에 측벽을 주위 회전하는 홈(352)이 형성되어 있다.

즉, 도 5의 (A)에 도시한 바와 같이 걸림부(35)의 수평 방향의 형상은, 예를 들어 원형이다. 또한 도 5의 (B)에 도시한 바와 같이 걸림부(35)의 수직 방향의 단면 형상은, 홈(352)은 볼록부(351)와 오목부가 교대로 형성되고, 오목부가 홈으로 되는 형상이다. 오목부는 인접하는 볼록부(351) 사이의 패인 부분이며, 특별히 형상은 한정되지 않는다.

걸림부(35)의 홈(352)은 일렬일 수도 있지만 복수열인 것이 바람직하다. 걸림부(35)가 복수열의 홈(352)을 갖고 있으면, 후술하는 바와 같이 성형의 압력으로 주머니상체(40) 및 덮개체(60)가 케이스(30)의 내부로 인장되어도 체결구(42)가 주머니상체(40) 및 덮개체(60)의 이동과 함께 인접한 홈으로 옮겨가, 밀폐 상태를 유지할 수 있다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 케이스(30)의 측벽(31)에 있어서의 걸림부(35)의 하측에는, 외측으로 돌출된 지지구(36)가 설치되어 있다. 지지구(36)는, 예를 들어 케이스(30)에 대하여 대칭인 위치에 1쌍 설치되어 있다. 또는, 케이스(30)의 외주를 따라 균등한 거리의 위치에 복수개의 지지구(36)를 설치하는 것도 가능하다.

지지구(36)의 형상은 특별히 한정되지 않지만, 여기에서는, 예를 들어 L자 형상의 부재를 케이스(30)의 측벽(31)으로부터 상방을 향하여 설치한다. 지지구(36)의 상단부에는, 하면이 평면으로 된 천장판(50)이 설치된다.

원통 형상의 케이스 일례를 도 7의 (A) 내지 도 7의 (C)에 도시한다.

도 7의 (A) 내지 도 7의 (C)에 도시한 바와 같이, 케이스(30)는 전체 원통 형상을 나타내고 있으며, 도 7의 (B) 중 점으로 표시되는 다수의 유통 구멍(34)을 갖는 측벽(31)과 바닥(33)을 갖는다.

측벽(31)은 그의 상부 외측면을 주위 회전하는 걸림부(35)를 갖고, 주머니상체(40)를 출입시키는 데 사용하는 케이스 개구부(32)를 갖고 있다. 걸림부(35)에는 2개의 홈이 측벽(31) 주위에 형성되어 있다. 또한, 측벽(31)에는 지지구(36)가 설치되어 있다. 지지구(36)의 상단부에는 링을 갖고 있으며, 링 및 천장판(50)에 핀을 삽입함으로써, 케이스(30)의 상단부와의 간격을 유지하면서 천장판(50)을 설치할 수 있다.

케이스(30)에 수용되는 주머니상체(40)는, 예를 들어 케이스(30)와 상사형인 바닥이 있는 원통 형상으로 할 수 있다. 또한, 주머니상체(40)는 압력 매체(26)를 통하지 않고, 자유로운 형상으로 변형 가능한, 예를 들어 고무에 의해 형성할 수 있다. 또한, 소정 형상의 성형체를 얻는 경우에는 소정 형상의 주머니상체(40)를 사용할 수 있다.

주머니상체(40)의 분체 수용부의 단면은 케이스(30)의 단면보다 작고, 주머니상체(40)의 길이(높이)는 케이스(30)의 길이보다 길다. 주머니상체(40)는 케이스(30)에 수용되었을 때에 주머니상체(40)의 상단부를 외측으로 접고, 다시 하방으로 접어(접힘부(41)), 케이스(30)의 걸림부(35)의 외측에 씌운다.

케이스(30)의 상단부에서, 외측으로 접혀 걸림부(35)에 씌워진 주머니상체(40)에는 흑연의 성형 원료인 분체(12)를 충전할 수 있고, 덮개체(60)를 씌울 수 있다. 덮개체(60)는 압력 매체(26)를 통하지 않고, 자유로운 형상으로 변형 가능한, 예를 들어 고무에 의해 형성할 수 있다. 또한, 소정 형상의 성형체(11)를 얻는 경우에는 소정 형상의 덮개체(60)를 사용할 수 있다.

그리고, 덮개체(60)의 외측으로부터 고무 밴드 등의 체결구(42)로 체결된다. 이때, 체결구(42)가 케이스(30)의 걸림부(35)의 홈(352)에 끼워 맞춰지도록 하여, 주머니상체(40) 및 덮개체(60)를 확실하게 유지하며 밀폐한다.

케이스(30)의 케이스 개구부(32)에는 천장판(50)이 케이스(30)의 상단부와 일정한 간격을 갖도록 착탈 가능하게 설치된다. 천장판(50)은 하면이 평판으로 이루어지고, 지지구(36)에 의해 지지되어 있다.

이에 의해, 천장판(50)은 주머니상체(40)의 접힘부(41) 및 덮개체(60) 위로부터 케이스 개구부(32)를 평면적으로 덮는다.

케이스(30)의 상단부와 천장판(50) 사이의 일정한 간격은 주머니상체(40)와 덮개체(60)의 두께의 합보다 크다. 이 때문에 주머니상체(40) 및 덮개체(60)에는 케이스(30)의 상단부와 천장판(50)으로부터 힘이 가해지지 않고, 고정되지 않으므로, 후술하는 바와 같이 성형 압력으로 주머니상체(40) 및 덮개체(60)가 케이스(30)의 내부로 인장되어도 케이스 내부에 대한 이동을 방해하지 않는다.

이어서, 유지 용기(10)를 사용하여 분체(12)를 성형하여 형성되는 성형체(11)의 성형 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 도 4에 도시한 바와 같이 주머니상체(40)는 케이스(30)의 내부에 수용되고, 주머니상체(40)의 상단부는 케이스 개구부(32)로부터 외측으로 접어져 접힘부(41)가 형성되어 있다.

주머니상체(40)의 내부에 분체(12)를 충전하고, 덮개체(60)를 주머니상체(40)의 접힘부(41)에 씌우고, 체결구(42)에 의해 접힘부(41)를 걸림부(35)에 고정한다. 이와 같이 하여 주머니상체(40)의 내부 공간은 밀폐된다.

이어서, 천장판(50)을 지지구(36)에 설치함으로써 케이스(30)의 상단부와 간격을 갖도록 케이스 개구부(32)에 설치한다. 주머니상체(40)의 접힘부(41) 및 덮개체(60) 위로부터 케이스 개구부(32)를 평면적으로 덮는다. 다음에 체결구(42)에 의해 접힘부(41)를 걸림부(35)에 고정한다. 즉, 걸림부(35)와 체결구(42)에 의해 주머니상체(40)와 덮개체(60)가 고정되고, 천장판(50)과 케이스(30) 사이에서는 압박되어 있지 않다.

분체(12)가 충전된 주머니상체(40)를 유지 용기(10)와 함께, CIP 성형 장치(20)의 내부 공간(23)에 수용한다.

계속해서, CIP 성형 장치(20)에 압력 매체(26)를 주입함으로써 가압한다. 통상 압력 매체(26)로서는, 물 또는 물에 첨가물을 첨가한 수계의 용액 또는 수계의 액체가 사용된다.

이에 의해, 분체(12)는 주머니상체(40)를 통하여 압력 매체(26)의 압력으로 균일하게 가압되어, 압축 성형에 의해 성형체(11)가 형성된다(도 3 및 도 6의 (B) 참조).

도 6의 (A) 및 도 6의 (B)에 도시한 바와 같이, CIP 성형은 전체가 균일한 압력으로 성형되어 균일한 밀도가 얻어지는 것이 특징이다. 이 때문에 충전 시에 밀도가 높은 부분이 CIP 성형에서는 수축량이 작아진다. 본 발명의 유지 용기(10)를 사용한 성형에서는, 중력에 의해 주머니상체(40)의 하부에 충전된 분체(12)의 벌크 밀도가 높아지므로, CIP 성형 후에 성형체(11)의 하부(114)가 성형체의 중간부(115)와 비교하여 조금 팽창된 형상이 얻어진다.

다음에 주머니상체(40)에 분체(12)를 충전한 후에, 덮개체(60)로 덮고, 주머니상체(40)를 압력 매체(26)에 잠기게 하면, 압력 매체(26)로부터의 부력을 받는다. 분체(12)의 벌크 밀도가 압력 매체(26)의 밀도보다 작으면, 부력에 의해 분체(12)가 주머니상체(40)와 함께 부상하기 시작하여, 분체(12)가 주머니상체(40) 내에서 주머니상체(40)와 함께 상방으로 이동한다. 이동한 분체(12)는 천장판(50)의 하면에 가압되므로, 성형체(11)는 저면부(112)(상면)가 평탄면으로 됨과 동시에, 분체(12)가 상방으로 이동하므로 상부(113)는 중간부(115)와 비교하여 조금 팽창된 형상이 얻어진다.

또한, 상부(113)란, 측면부(117)의 상측 영역, 하부(114)란, 측면부(117)의 하측 영역, 중간부(115)란, 측면부(117)의 중간 영역이다.

또한, 주머니상체(40)는 접어져 일부가 이중으로 되어 있다. 접힘부(41)의 접힘매는 그 아래의 부분과 비교하여 강하게 구속되어 있으므로, 성형체(11)의 상측의 저면부(112)는 부력에 의해 분체(12)가 이동해도 이중의 접힘부가 분체의 팽창을 방해하여, 팽창된 측면부(117)와의 사이에서 모따기부(116)를 형성한다. 동시에, 주머니상체(40)와 덮개체(60)의 경계 부분은, 모따기부(116)를 형성함과 동시에 모따기부(116)와 저면부(112) 사이에 주머니상체와 덮개체의 접촉부가 전사된 파팅 라인(118)을 형성한다. 또한, 모따기부(116)의 수평 방향의 폭은 부력을 받은 분체(12)의 이동에 의한 가로 방향의 팽창량에 상관한다.

또한, 주머니상체(40)가 성형 압력의 상승과 함께 전체적으로 수축될 수 있고, 수축 자체를 구속하는 것이 아니므로 상기 설명한 상부 및 하부의 팽창 크기는 극히 적어, 특허문헌 1에 기재되어 있는 극단적인 중앙부와 상하 단부의 크기의 차는 되지 않는다.

상기한 부력의 효과는, 흑연재의 성형 원료를 사용하고 있으므로 특히 현저하다. 흑연은 세라믹 중에서도 가벼운 원소로 구성되는 재료이므로 성형 원료도 밀도가 낮다. 성형 원료의 공극률에 따라서는 압력 매체(26)보다 벌크 밀도가 대폭 작아져 부상하기 쉬워진다. 일반적으로 흑연의 성형 원료는 밀도가 1.0 미만이어서, 물을 압력 매체(26)로서 사용하면, 주머니상체(40)가 압력 매체(26)에 잠기면 성형 원료인 분체(12)가 부상하여, 성형체(11)의 상면(112)이 팽창되기 쉬워진다. 본 발명의 유지 용기(10)는 부상된 분체(12)를 누르는 작용이 있어, 변형 방지 효과가 있다.

또한, 주머니상체(40)는 압력 매체(26)에 의해 가해지는 압력과 함께 상하 방향 및 수평 방향이 동시에 수축되어 가므로, 상하 양단부에 대응하는 분체(12)가 균등하게 수축되어 수축 자체를 구속하는 것이 아니므로, 성형체(11)의 상하 양단부가 예각의 돌기를 형성하기 어렵게 할 수 있다.

또한, 주머니상체(40) 및 덮개체(60)는 걸림부(35)에 체결구(42)를 사용하여 체결되어 있으므로, 주머니상체(40) 및 덮개체(60)는 분체(12)의 수축과 함께 걸림부(35)의 표면에서 사이드 슬립하면서 케이스(30)의 내부로 인장되어 이동한다(도 8의 (A)→도 8의 (B) 참조). 이로 인해, 압력이 가해진 성형체(11)의 상단부는 케이스(30)의 상단부보다 내부에 위치하게 되므로, 상단부가 코끼리의 발과 같은 형상을 나타내는 예각의 돌기가 되지 않아, 이지러지기 어렵게 할 수 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 케이스(30)는 바닥면에 고정시키는 고정구(37)를 갖고 있다. 고정구(37)로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 사슬, 와이어 등을 사용한 고정구(37)로 바닥면과 고정할 수 있다. 이러한 고정구(37)를 사용함으로써 특히 압력 매체(26)보다 밀도가 작은 분체(12)를 충전하여, CIP 성형 장치(20)에 반입했을 때에, 유지 용기(10)가 부력에 의해 부상되고, 전도되는 것을 방지할 수 있다. 바닥면이란, 유지 용기(10)를 적재하는 바닥면이다. 바닥면이란 CIP 성형 장치(20)의 바닥면에 한정되지 않고, 유지 용기(10)를 반송대(70)에 적재하는 경우에는 반송대(70)의 바닥면이다.

본 발명의 실시 형태의 흑연 성형체(11)는 모따기부(116)와, 측면부(117)가 연속적으로 연결되어 있는 것이 바람직하다. 연속적으로 연결되어 있다는 것은, 측면부(117)와 모따기부(116)를 분할하는 명확한 윤곽선을 갖지 않고, 연속적인 완만한 곡면으로 연결되는 것을 나타낸다. 이것은, 모따기부(116)와 측면부(117)가 형(型)인 주머니상체(40)의 동일면에서 형성됨으로써 얻을 수 있다. 본 발명의 실시 형태의 흑연 성형체(11)에서는, 주머니상체(40)의 측면이, 모따기부(116)와 측면부(117)를 나눠 만들지 않는 단일면으로 구성함으로써 얻을 수 있다. 주머니상체(40)의 단일면에 의해 형성되고, 모따기부(116)와 측면부(117)가 연속적으로 연결되어 있음으로써, 성형 시에 주머니상체(40)에 주름이 발생하지 않고, 치수를 보증하는 가상 입체(119)에 파고드는 오목부를 형성하기 어렵게 할 수 있다.

본 발명의 실시 형태의 흑연 성형체(11)는 저면부(112)와 모따기부(116)가 이루는 각(θ)이 100 내지 135°인 것이 바람직하다. 저면부(112)와 모따기부(116)가 이루는 각(θ)은 100° 이상이면 보증 치수인 가상 입체(119)를 가공할 때에 충분한 여유를 갖고 있으므로 위치 결정하기 쉽게 할 수 있다. 저면부(112)와 모따기부(116)가 이루는 각(θ)이 135° 이하이면, 여유 두께를 별로 필요로 하지 않아, 재료의 수취 효율을 높일 수 있다.

본 발명의 실시 형태의 흑연 성형체(11)는 저면부(112)에 있어서의 모따기부(116)가 접하는 외주 부분에, 주머니상체(40)와 덮개체(60)의 접촉부가 전사된 파팅 라인을 갖는 것이 바람직하다. 파팅 라인을 형성하는 덮개체(60)의 모따기부 주변에서의 주머니상체(40)의 경계 부분은 평탄면으로 구성되고, 천장판(50)에 눌려 있으므로, 성형 원료는 압력이 가해져 수축되어도 평탄면을 따라 수평 방향으로 이동할 뿐이며, 성형에 의한 변형의 발생을 방지할 수 있다.

이어서, 흑연재의 제조 방법에 대하여 설명한다.

상술한 유지 용기(10)의 주머니상체(40)에, 분체(12)로서 흑연재의 성형 원료인 분체(12)를 충전하고, 상술한 성형 방법으로 성형하여 성형체(11)를 얻는다.

그 후, 성형체(11)를 소성하여 소성체를 얻는 소성 공정 및 흑연화 공정을 실시하여 흑연재를 제조한다. 얻어진 흑연재는 성형 공정부터 흑연화 공정까지의 사이에서 표면을 가공하지 않고, 성형된 형상이 그대로 흑연재로 된 흑연 성형체이다.

본 실시 형태의 흑연 성형체(11)의 작용 효과에 대하여 설명한다.

본 발명의 흑연 성형체는 저면부(112)와, 측면부(117)를 포함하는 기둥 형상이며 등방성의 흑연 성형체이며, 측면부(117)와 적어도 1개의 저면부(112) 사이의 변영역에는 모따기부(116)를 갖는다.

이로 인해, 저면부(112)에 가까운 측면부(117)의 영역은 저면부보다 굵게 되어 있으므로, 이 부분에서 저면부(112)보다 잘록한 부분은 존재하지 않는다. 이 때문에 치수를 보증하는 가상 입체(119)의 저면을 흑연 성형체(11)의 저면부(112)보다 작게 함으로써 흑연 성형체(11)의 표면이 가상 입체(119)에 파고들기 어렵게 할 수 있어 흑연 성형체(11)로부터 원하는 형상의 부재를 용이하게 얻을 수 있다. 또한, 저면부(112)와 측면부(117) 사이에는 모따기가 이루어져 있으므로 이지러지기 어려워지는 효과도 있다.

또한, 본 실시 형태의 흑연 성형체(11)는 모따기부(116)와 측면부(117)가 연속적으로 연결되어 있다.

연속적으로 연결된다는 것은, 측면부(117)와 모따기부를 분할하는 명확한 윤곽선을 갖지 않고, 연속적인 완만한 곡면으로 연결되어 있음을 나타낸다. 이것은, 모따기부(116)와 측면부(117)가 형인 주머니상체(40)의 동일면에서 형성됨으로써 얻을 수 있다. 본 발명의 실시 형태의 흑연 성형체(11)에서는, 주머니상체(40)의 측면이, 모따기부(116)와 측면부(117)를 나눠 만들지 않는 단일면으로 구성함으로써 얻을 수 있다. 주머니상체(40)의 단일면에 의해 형성되고, 모따기부(116)와 측면부(117)가 연속적으로 연결되어 있으므로, 성형 시에 주머니상체(40)에 주름이 발생하지 않고 치수를 보증하는 가상 입체(119)에 파고드는 오목부를 형성하기 어렵게 할 수 있다.

또한, 본 실시 형태의 흑연 성형체(11)는 저면부(112)와 모따기부(116)가 이루는 각(θ)이 100 내지 135°이다.

저면부(112)와 모따기부(116)가 이루는 각(θ)이 100° 이상이면 보증 치수인 가상 입체(119)를 가공할 때에 충분한 여유를 갖고 있으므로 위치 결정하기 쉽게 할 수 있다. 상기 저면부(112)와 상기 모따기부(116)가 이루는 각(θ)이 135° 이하이면, 여유 두께를 별로 필요로 하지 않아, 재료의 수취 효율을 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 흑연 성형체는, 성형 원료를 유지 용기(10)에 유지된 주머니상체(40)에 충전하고, 덮개체(60)로 밀폐한 뒤 CIP 성형하여 성형체(11)를 얻는 성형 공정과, 성형체(11)를 소성하여 소성체를 얻는 소성 공정과, 소성체를 흑연화하여 흑연 성형체를 얻는 흑연화 공정을 포함하는 제조 공정에 의해 제조되고, 주머니상체(40) 및 덮개체(60)에 의해 형성된 외표면을 갖는다.

성형 공정으로 형성된 외표면이 가공되지 않고 그대로 흑연 성형체로 되어 있으므로, 특별한 가공 등을 행하지 않고 제조 과정에서의 이지러짐을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 흑연 성형체는, 측벽(31)과, 바닥(33)과, 측벽(31)의 상부 외측면을 원 형상 또는 타원 형상으로 주위 회전하는 걸림부(35)와, 걸림부(35)의 외측 표면에 측벽(31)을 주위 회전하는 홈(351)과, 측벽(31)의 걸림부(35)보다 하측의 외측면으로부터 연장되는 지지구(36)를 갖는 케이스(30)와, 케이스 상단부와 간격을 갖도록 지지구(36)에 탈착되고, 하면이 평면으로 된 천장판(50)을 구비하는 유지 용기(10)를 사용하는 제조 방법에 의해 제조된다.

이러한 유지 용기(10)를 사용한 성형 공정에 의해 제조되면, 성형 시에 주머니상체(40)는, 압력 매체(26)에 의해 가해지는 압력과 함께 상하 방향 및 수평 방향이 동시에 수축되어 가므로, 상하 양단부에 대응하는 분체(12)가 균등하게 수축되어 성형체(11)의 상하 양단부가 도 2의 (A)에 도시한 바와 같은 예각의 돌기를 형성하기 어렵게 할 수 있다.

또한, 주머니상체(40) 및 덮개체(60)는, 걸림부(35)에 체결구(42)를 사용하여 체결되어 있으므로, 주머니상체(40) 및 덮개체(60)는 분체(12)의 수축과 함께 걸림부(35)의 표면에서 사이드 슬립하면서 케이스(30)의 내부로 인장되어 이동한다(도 8의 (A)→도 8의 (B) 참조). 이로 인해, 압력이 가해진 성형체(11)의 상단부는 케이스(30)의 상단부보다 내부에 위치하게 되므로, 상단부가 코끼리의 발과 같은 형상을 나타내는 예각의 돌기가 되지 않아, 이지러지기 어렵게 할 수 있다.

또한, 본 발명의 흑연 성형체는 저면부의 모따기부(116)가 접하는 외주 부분에, 주머니상체(40)와 덮개체(60)의 접촉부가 전사된 파팅 라인을 갖는다. 파팅 라인을 형성하는 덮개체(60)의 주머니상체(40)와의 경계 부분은 평탄면으로 구성되고, 천장판(50)에 눌려 있으므로, 성형 원료는 압력이 가해져 수축되어도 평탄면을 따라 수평 방향으로 이동할 뿐이며, 성형에 의한 변형의 발생을 방지할 수 있다.

<산업상 이용가능성>

이상과 같이, 본 발명은 CIP(Cold Isostatic Press; 냉간 정수압 가압) 성형으로 성형되는 흑연 성형체로서 유용하다.

10 유지 용기
11 성형체
112 저면부(파팅 라인측)
116 모따기부
117 측면부
118 파팅 라인
119 가상 입체
12 분체
20 CIP 성형 장치
21 CIP 성형 장치 개구부
26 압력 매체
30 케이스
31 측벽
33 바닥
32 케이스 개구부
34 유통 구멍
35 걸림부
351 볼록부
352 홈(오목부)
36 지지구
37 고정구
40 주머니상체
50 천장판
60 덮개체
70 반송대

Claims

저면부와, 측면부를 포함하는 기둥 형상이고 등방성의 흑연 성형체이며,
상기 측면부와 적어도 1개의 상기 저면부 사이의 변(邊)영역에는 모따기부를 갖는 것을 특징으로 하는 흑연 성형체.
제1항에 있어서, 상기 모따기부와 상기 측면부는 연속적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 흑연 성형체.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 저면부와 상기 모따기부가 이루는 각은 100 내지 135°인 것을 특징으로 하는 흑연 성형체.
제1항 또는 제2항에 있어서, 성형 원료를, 유지 용기에 유지된 주머니상체에 충전하고, 덮개체로 밀폐한 뒤 CIP 성형하여 성형체를 얻는 성형 공정과,
상기 성형체를 소성하여 소성체를 얻는 소성 공정과,
상기 소성체를 흑연화하여 흑연 성형체를 얻는 흑연화 공정
을 포함하는 제조 공정에 의해 제조되고,
상기 주머니상체 및 덮개체에 의해 형성된 외표면을 갖는 것을 특징으로 하는 흑연 성형체.
제4항에 있어서, 상기 유지 용기를 사용하는 제조 방법에 의해 제조되고,
상기 유지 용기는
측벽과, 바닥과, 상기 측벽의 상부 외측면을 원 형상 또는 타원 형상으로 주위 회전하는 걸림부(係止部)와, 상기 걸림부의 외측 표면에 상기 측벽을 주위 회전하는 홈과, 상기 측벽의 상기 걸림부보다 하측의 외측면으로부터 연장되는 지지구를 갖는 케이스와,
상기 케이스의 상단부와 간격을 갖도록 상기 지지구에 탈착되고, 하면이 평면으로 된 천장판을 구비하는 것을 특징으로 하는 흑연 성형체.
제4항에 있어서, 상기 저면부의 상기 모따기부가 접하는 외주 부분에, 상기 주머니상체와 상기 덮개체와의 접촉부가 전사된 파팅 라인을 갖는 것을 특징으로 하는 흑연 성형체.