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【発明の名称】 |
静圧空気軸受用カーボン摺動材の製造方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】和田 稔
【氏名】渡辺 美博 |
【課題】空気軸受として適当な空気透過量（１５〜１５０ｃｃ／ｃｍ2・ｍｉｎ）を有すると共に、空気圧力による粉塵の発生の少ない静圧空気軸受用カーボン摺動材の製造方法を提供する。
【解決手段】空気透過量が１５ｃｃ／ｃｍ2・ｍｉｎ以上のカーボン材に、タールピッチ又はコールタールを含浸した後、焼成する静圧空気軸受用カーボン摺動材の製造方法。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 空気透過量が１５ｃｃ／ｃｍ2・ｍｉｎ以上のカーボン材に、タールピッチ又はコールタールを含浸した後、焼成することを特徴とする静圧空気軸受用カーボン摺動材の製造方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、静圧空気軸受用カーボン摺動材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】カーボン材は摺動特性や機械加工性に優れるため空気軸受として使用されている。しかしながら、一般に、カーボン材は多孔質な材料であり、空気透過量のバラツキが大きい。空気軸受に使用する場合、所定範囲の空気透過量（一般的には１５〜１５０ｃｃ／ｃｍ2・ｍｉｎ）のカーボン材を選別して使用するため、歩留りが悪く、また、カーボン材の内部で脱落した粒子や、開孔に入りこんだ機械加工時の切削粉が、空気圧力により軸受外部に吐出する問題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、空気軸受として適当な空気透過量（１５〜１５０ｃｃ／ｃｍ2・ｍｉｎ）を有すると共に、空気圧力による粉塵の発生の少ない静圧空気軸受用カーボン摺動材の製造方法を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は空気透過量が１５ｃｃ／ｃｍ2・ｍｉｎ以上のカーボン材に、タールピッチ又はコールタールを含浸した後、焼成することを特徴とする静圧空気軸受用カーボン摺動材の製造方法を提供するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明において用いられるコールタール又はタールピッチを含浸するカーボン材は、一般の炭素材、即ちコークス粉、黒鉛粉、カーボンブラックなどの骨材に、コールタール、タールピッチなどの結合材を用い、捏和（混練）・粉砕・成形・焼成したものを用いることができる。
【０００６】カーボン材としては、空気透過量が１５ｃｃ／ｃｍ2・ｍｉｎ以上、好ましくは５０〜３００ｃｃ／ｃｍ2・ｍｉｎのものが用いられる。空気透過量が１５ｃｃ／ｃｍ2・ｍｉｎ未満のものを用いると材料内部までコールタール又はタールピッチを均一に含浸できない。本発明の製造方法は従来空気軸受に使用できなかった空気透過量が１５０ｃｃ／ｃｍ2・ｍｉｎを超えるカーボン材も用いることができ歩留りに優れている。なお、ここで空気透過量は試量厚さ：５．４（ｍｍ）、測定断面積：１９．６（ｍｍ2）（φ５ｍｍ）、空気圧力：５（ｋｇ／ｃｍ2）、マスフロメーターで流量を測定し、計算により求めた値を意味する。
【０００７】本発明において、１５０ｃｃ／ｃｍ2・ｍｉｎ以上のカーボン材には、コールタールよりもタールピッチの方を含浸することが望ましい。コールタールを含浸した場合残炭率が低いため、タールピッチを含浸した場合より効果が少ない。
【０００８】本発明において用いられるカーボン材を製造するにあたり、捏和（混練）は、一般に双腕型ニーダーなどを用いて、骨材、結合材等の各材料を好ましくは２００〜３００℃で加熱混練することにより行われる。
【０００９】粉砕は、捏和で得られたものを、各種粉砕機を用いて平均粒径２０〜３０μｍになるように粉砕することにより行われる。
【００１０】成形は、粉砕により得られた粉体を、油圧プレスなどにより好ましくは８００〜１２００ｋｇ／ｃｍ2の圧力でブロック形状にすることにより行われる。
【００１１】焼成は、還元雰囲気下で好ましく８００〜１２００℃に昇温することにより行われる。昇温時間は、３００〜５００時間が好ましい。還元雰囲気下で昇温する方法としては、成形体のまわりに炭素粉を詰める方法などがある。
【００１２】このようにして得られた空気透過量が１５ｃｃ／ｃｍ2・ｍｉｎ以上のカーボン材にタールピッチ又はコールタールを含浸するのであるが、タールピッチ又はコールタールはカーボン材の開孔に含浸され、粒子間の空隙を縮小し空気透過量を静圧空気軸受用カーボン材に適当な範囲である１５〜１５０ｃｃ／ｃｍ2・ｍｉｎの範囲にすることができる。また、粒子間の結合力を強め粒子の脱落を低減し、空気圧力による粉塵の発生を低減することができる。
【００１３】タールピッチ又はコールタールのカーボン材への含浸は、タールピッチ又はコールタールを好ましくは２００〜２７０℃に加熱し、好ましくは８〜１４ｋｇ／ｃｍ2の圧力下で行われる。
【００１４】含浸後の焼成は、還元雰囲気下で好ましくは８００〜１２００℃に昇温することにより行われる。昇温時間は、３００〜５００時間が好ましい。
【００１５】得られるカーボン材は、静圧空気軸受用として、精密位置決め装置の案内や、高速回転軸受などの静圧空気軸受に用いられる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１７】実施例１骨材としての自家製黒鉛粉（体積平均粒子径２０μｍ）５４重量％とカーボンブラック（Ｔｈｅｒｍａｔｏｍｉｃ Ｃａｒｂｏｎ Ｃｏ．， 製、かさ比重：０．８５ｃｃ／ｇ（５１．７ｋｇ／ｃｍ2加圧）、灰分：０．２７ｗｔ％、水分：０．０４ｗｔ％、商品名サーマックス）１１重量％に、バインダーピッチ（川崎製鉄製、商品名ＰＫＬ、軟化点：８４℃、固定炭素分：５６ｗｔ％、灰分：０．３ｗｔ％以下、水分：３ｗｔ％以下）を３５重量％配合し、温度２５０℃で数時間混練する。
【００１８】この捏和物を平均粒径２５μｍに粉砕する。粉砕粉を油圧プレスにて、圧力１０００ｋｇ／ｃｍ2で５００×５００×２００ｍｍのサイズに成形した。
【００１９】この成形品を、還元雰囲気下１０００℃に４５０時間で昇温し焼成し、空気透過量１８０ｃｃ／ｃｍ2・ｍｉｎのカーボン材を得た。
【００２０】次に、このカーボン材を２４０℃で５時間乾燥した後、圧力容器内で３ｍｍＨｇまで脱気し、２４０℃で溶解したタールピッチ（川崎製鉄製、商品名ＰＫＱＬ、軟化点：８７℃、固定炭素分：５５ｗｔ％、灰分：０．１≧ｗｔ％、水分：３≧ｗｔ％）を１０ｋｇ／ｃｍ2の圧力で加圧含浸した。こうして含浸したカーボン材を、還元雰囲気下８００℃に４５０時間で昇温し焼成した。
【００２１】こうして得られたカーボン材の物理特性と空気透過量を測定した。
【００２２】また、発塵性の指標として図１のように、超音波洗浄器（１２５Ｗ／１００Ｖ）１にて試験管２内のテストピース４を５分間洗浄したときの洗浄水３を蒸発させ、残留物の重量を測定した。
【００２３】その結果、空気透過量は６０ｃｃ／ｃｍ2・ｍｉｎ、超音波洗浄による吐出物は２ｍｇであった。測定結果をまとめて表１に示す。
【００２４】実施例２実施例１と同様の操作で得られた別ロットのカーボン材の中から、空気透過量が１２０ｃｃ／ｃｍ2・ｍｉｎのブロックを２４０℃で５時間乾燥した後、圧力容器内で３ｍｍＨｇまで脱気し、２４０℃に加熱したコールタール（川崎製鉄製、比重：１．１８、水分：０．８ｗｔ％、粘度：１２０ｃｐ／５０℃、固定炭素分：２４ｗｔ％）を１０ｋｇ／ｃｍ2の圧力で加圧含浸した。こうして含浸したカーボン材を、還元雰囲気下８００℃に４５０時間で昇温し焼成した。
【００２５】こうして得られた含浸・焼成したカーボン材の物理特性と空気透過量および発塵性を測定した。
【００２６】その結果、空気透過量は４０ｃｃ／ｃｍ2・ｍｉｎ、発塵性は１ｍｇであった。測定結果をまとめて表１に示す。
【００２７】比較例１実施例１の含浸・焼成前のカーボン材の物理特性と空気透過量および発塵性を測定した。
【００２８】その結果、空気透過量は１８０ｃｃ／ｃｍ2・ｍｉｎ、発塵性は４ｍｇであった。測定結果をまとめて表１に示す。
【００２９】比較例２実施例２の含浸・焼成前のカーボン材の物理特性と空気透過量および発塵性を測定した。
【００３０】その結果、空気透過量は１２０ｃｃ／ｃｍ2・ｍｉｎ、発塵性は３ｍｇであった。測定結果をまとめて表１に示す。
【００３１】
【表１】
表１に示すように、実施例１、２の空気透過量は比較例１、２より小さく、空気軸受として適当な範囲（１５〜１５０ｃｃ／ｃｍ2・ｍｉｎ）になっている。また発塵性も小さい。
【００３２】
【発明の効果】本発明により、空気軸受として適当な空気透過量（１５〜１５０ｃｃ／ｃｍ2・ｍｉｎ）を有すると共に、空気圧力による粉塵の発生の少ない空気軸受用カーボン摺動材が得られた。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４４５５
【氏名又は名称】日立化成工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）９月２日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】穂高 哲夫
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| 【公開番号】 |
特開平１１−７９８３８ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）３月２３日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−２３６７４７ |
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