JPH0229697B2 - Dodenseishudozaisoseibutsu - Google Patents
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- JPH0229697B2 JPH0229697B2 JP24925683A JP24925683A JPH0229697B2 JP H0229697 B2 JPH0229697 B2 JP H0229697B2 JP 24925683 A JP24925683 A JP 24925683A JP 24925683 A JP24925683 A JP 24925683A JP H0229697 B2 JPH0229697 B2 JP H0229697B2
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Landscapes
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- Conductive Materials (AREA)
Description
この発明は摩擦係数が小さく、耐摩耗性が優
れ、同時に体積抵抗率が小さいことを目的とする
導電性摺動材組成物に関するものである。 各種エンジニアリングプラスチツクとして、摩
擦係数が小さく、耐熱性、耐熱性、耐薬品性等が
要求される用途に、ふつ素樹脂（中でも特に四ふ
つ化エチレン樹脂）が広く用いられることはよく
知られているが、この樹脂は耐摩耗性、耐圧縮ク
リープ性が劣ることから趣々の充填材が併用され
なければならないとか、樹脂自身の電気絶縁性が
優れていて、1014Ω・cm以上の体積抵抗率を示す
といつた特徴を有するものである。 近時、事務機械化の急速な進展に伴つて、摺動
特性と優れた導電性とを兼ね備えた摺動材料が強
く要望されるようになり、四ふつ化エチレン樹脂
を基材とし、これに耐摩耗性の向上と導電性の付
与とを目的として、黒鉛、導電性カーボン、金属
粉、金属繊維などの充填材を添加した材料が開発
されてきた。しかし、黒鉛、導電性カーボンを添
加した材料は、摺動特性においては良好であつて
も、体積抵抗率においては101〜102Ω・cm程度で
しかなく決して好ましい材料とは言えない。ま
た、金属粉としては、金、銀、銅、アルミニウ
ム、ニツケル等の粉末が用いられ、金および銀は
化学的に安定であり高導電性のものであるがきわ
めて高価であるために、しばしば銅、アルミニウ
ム、ニツケル等が用いられる。しかし、銅、アル
ミニウムは四ふつ化エチレン樹脂の成形温度で酸
化されやすく、これらを添加した製品の導電性は
不安定となるので、四ふつ化エチレンに対する導
電性付与材には不適合である。一方、ニツケル粉
は比較的安定で、四ふつ化エチレン樹脂に添加し
て得られる製品の導電性およびその安定性は良好
であるものの、耐摩耗性は著しく悪い。さらに、
金属繊維は、黄銅フアイバー、アルミニウムフア
イバーなどが市販されていても、前記粉末状のも
のと同様に酸化されやすくて材質的に好ましくな
いばかりでなく、通常市販されているものの多く
は径が60μｍ、長さが３mmと寸法が大きく、摺動
材料用の充填材にこれを使用すれば、材料面より
突出して相手材表面を傷つけたりするので、決し
て望ましい材料とは言えない。 この発明は、このような現状に着目してなされ
たものであつて、四ふつ化エチレン樹脂100容量
部に対して、ニツケル粉末と炭素繊維との容量比
が15：80から80：20の範囲にある混合物を、30〜
150容量部添加したことを特徴とする導電性摺動
材組成物を提供するものである。以下その詳細を
述べる。 この発明における四ふつ化エチレン樹脂はテト
ラフルオロエチレンの重合体であり、アルゴフロ
ン、テフロン、フルオン、ポリフロン等の登録商
標名で市販されているふつ素樹脂の一種である。
吸水性はなく、不燃性で強酸、強アルカリ、有機
溶剤に対しきわめて安定で、通常400℃以上で初
めて分解が起こるほど耐熱性も良好な樹脂である
ため、通常の場合、粉末冶金と同様の方法で、粉
末状の樹脂を金型に入れ、徐々に加圧（100〜600
Kg／cm2）して成形した後350〜380℃付近で焼成す
る方法が採用されている。ここで、室温下で加圧
し、予め成形したものを常圧下で焼結させると、
得られる成形体は充填密度が小さくて、体積抵抗
率の大きいものになることから、この発明におい
ては加圧および加熱を同時に行なうことが望まし
い。 つぎに、この発明におけるニツケル粉末は導電
性があればその形状を特に限定するものではない
が、少量の添加であつても粉末粒子の連続性の良
いものであることが望ましいことから、鱗片状の
もの（たとえば米国インコ社製：ノバメツトニツ
ケルHCA−１）または断面積の小さい不定形粒
子で構成されている鎖状のもの（たとえば同社
製：ニツケルパウダ255もしくは287）等が一層好
ましいものであると言える。 さらに、この発明における炭素繊維は耐摩耗
性、耐クリープ性を向上させるという役割を果す
が、分散する前記ニツケル粉末相互に接触して、
全体の導電性を高めようとする目的に使用される
ものであるから、炭素繊維自身に良好な導電性が
必要であることは勿論であるが、さらに高度の導
電性が要求されるようなときには、金属（たとえ
ばニツケル）被覆の炭素繊維（たとえば東邦ベス
ロン社製品）などを使用することもできる。この
発明においては、混合、成形等の容易さおよび成
形面からの突出防止の点から、炭素繊維は径20μ
ｍ以下好ましくは15〜6μｍ、長さ１mm以下好ま
しくは0.3〜0.02mmのものが望ましく、一般的に
は東レ社製：トレカMLD−30または呉羽化学工
業社製：クレハカーボンフアイバーM202Sなど
の市販品を例示することができる。 この発明において、前記四ふつ化エチレン樹
脂、ニツケル粉末および炭素繊維の三者の配合割
合を容量比で示したが、その理由は重量比では通
常の炭素繊維と金属被覆した炭素繊維とでは比重
が著しく異なり、同体積でも重量が異なるため、
配合比を重量比で表わしたのではこの発明の構成
を明確な範囲で示すことは不可能であつて好まし
くないからであり、容量は重量と真比重とを測定
し、その重量を真比重で除した値で示す方法を採
用した。ここで、ニツケル粉末と炭素繊維との混
合割合は、ニツケル粉末を15：80よりも少なくし
ても、また80：20よりも多くしても導電性と摺動
特性とを兼備させることができなくなり、好まし
くは40：60から70：30の範囲内にするとよい。こ
のようなニツケル粉末と炭素繊維との混合物を、
四ふつ化エチレン樹脂100容量部に対して30〜150
容量部、好ましくは50〜100容量部、混合する理
由は混合物が30容量部よりも少ないときは、充分
な導電性が得られず、150容量部より多いときは
摺動特性が悪化するか、もしくは成形体が非常に
脆くなつて好ましくないからである。 以上のようにして四ふつ化エチレン樹脂に混合
したニツケル粉末および炭素繊維の分散を均一に
するためには、四ふつ化エチレン樹脂の粒度も小
さいほど望ましく、通常の場合、平均粒径40μｍ
以下であれば支障はない。これら三者の混合物を
成形用金型に入れて400〜1000Kg／cm2（四ふつ化
エチレン樹脂のみのときよりも高い圧力で予備成
形し、一度常圧に戻して350〜380℃に加熱した後
再び加圧するか、または、加圧しながら加熱する
かして、粒子間の焼結を充分に行なつた後冷却
し、要求される寸法安定性や形状に対応できるよ
う必要に応じて形状の調整を加えれば、所望の成
形体が得られる。 得られた成形体は四ふつ化エチレン樹脂特有の
低摩擦係数を有し、その上ニツケル粉末および炭
素繊維の添加により良好な耐摩耗性を保ちつつ導
電性をも付与されているので、耐摩耗性と導電性
の二つの機能が同時に要求される軸受材には最適
のものであり、この発明の意義はきわめて大きい
と言える。 以下に実施例および比較例を示す。 実施例 １ 四ふつ化エチレン樹脂（旭硝子社製：フルオン
G163）100容量部に、鎖状構部のニツケル粉末
（米国インコ社製：ニツケルパウダー255）48容量
部および表面ニツケルメツキを施した炭素繊維
（東邦ベスロン社製：HTCF／Ni、繊維径7.5μ
ｍ、繊維長300μｍ、平均ニツケル膜厚0.25μｍ）
37容量部をヘンシエルミキサーで充分に混合した
後、内径30mmの円筒状の金型に充填し、800Kg／
cm2の圧力をかけて予備成形した。予備成形体の入
つた金型を常圧下で加熱し、360℃のもとに１時
間保持した。保持後再び800Kg／cm2の圧力を加え、
そのまま冷却し、得られた成形体について摩擦摩
耗試験および体積抵抗率の測定を試みた。ここ
で、摩擦係数は、滑り速度100ｍ／min、荷重１
Kg／cm2の条検でスラスト型摩擦試験機を用いて測
定し、摩耗係数は滑り速度128ｍ／min、荷重1.6
Kg／cm2の条件でスラスト型摩耗試験機を用い、い
ずれも相手材には軸受鋼SUJ−２（焼入れ、研削
仕上げ）を使用した。得られた結果は第１表にま
とめた。
れ、同時に体積抵抗率が小さいことを目的とする
導電性摺動材組成物に関するものである。 各種エンジニアリングプラスチツクとして、摩
擦係数が小さく、耐熱性、耐熱性、耐薬品性等が
要求される用途に、ふつ素樹脂（中でも特に四ふ
つ化エチレン樹脂）が広く用いられることはよく
知られているが、この樹脂は耐摩耗性、耐圧縮ク
リープ性が劣ることから趣々の充填材が併用され
なければならないとか、樹脂自身の電気絶縁性が
優れていて、1014Ω・cm以上の体積抵抗率を示す
といつた特徴を有するものである。 近時、事務機械化の急速な進展に伴つて、摺動
特性と優れた導電性とを兼ね備えた摺動材料が強
く要望されるようになり、四ふつ化エチレン樹脂
を基材とし、これに耐摩耗性の向上と導電性の付
与とを目的として、黒鉛、導電性カーボン、金属
粉、金属繊維などの充填材を添加した材料が開発
されてきた。しかし、黒鉛、導電性カーボンを添
加した材料は、摺動特性においては良好であつて
も、体積抵抗率においては101〜102Ω・cm程度で
しかなく決して好ましい材料とは言えない。ま
た、金属粉としては、金、銀、銅、アルミニウ
ム、ニツケル等の粉末が用いられ、金および銀は
化学的に安定であり高導電性のものであるがきわ
めて高価であるために、しばしば銅、アルミニウ
ム、ニツケル等が用いられる。しかし、銅、アル
ミニウムは四ふつ化エチレン樹脂の成形温度で酸
化されやすく、これらを添加した製品の導電性は
不安定となるので、四ふつ化エチレンに対する導
電性付与材には不適合である。一方、ニツケル粉
は比較的安定で、四ふつ化エチレン樹脂に添加し
て得られる製品の導電性およびその安定性は良好
であるものの、耐摩耗性は著しく悪い。さらに、
金属繊維は、黄銅フアイバー、アルミニウムフア
イバーなどが市販されていても、前記粉末状のも
のと同様に酸化されやすくて材質的に好ましくな
いばかりでなく、通常市販されているものの多く
は径が60μｍ、長さが３mmと寸法が大きく、摺動
材料用の充填材にこれを使用すれば、材料面より
突出して相手材表面を傷つけたりするので、決し
て望ましい材料とは言えない。 この発明は、このような現状に着目してなされ
たものであつて、四ふつ化エチレン樹脂100容量
部に対して、ニツケル粉末と炭素繊維との容量比
が15：80から80：20の範囲にある混合物を、30〜
150容量部添加したことを特徴とする導電性摺動
材組成物を提供するものである。以下その詳細を
述べる。 この発明における四ふつ化エチレン樹脂はテト
ラフルオロエチレンの重合体であり、アルゴフロ
ン、テフロン、フルオン、ポリフロン等の登録商
標名で市販されているふつ素樹脂の一種である。
吸水性はなく、不燃性で強酸、強アルカリ、有機
溶剤に対しきわめて安定で、通常400℃以上で初
めて分解が起こるほど耐熱性も良好な樹脂である
ため、通常の場合、粉末冶金と同様の方法で、粉
末状の樹脂を金型に入れ、徐々に加圧（100〜600
Kg／cm2）して成形した後350〜380℃付近で焼成す
る方法が採用されている。ここで、室温下で加圧
し、予め成形したものを常圧下で焼結させると、
得られる成形体は充填密度が小さくて、体積抵抗
率の大きいものになることから、この発明におい
ては加圧および加熱を同時に行なうことが望まし
い。 つぎに、この発明におけるニツケル粉末は導電
性があればその形状を特に限定するものではない
が、少量の添加であつても粉末粒子の連続性の良
いものであることが望ましいことから、鱗片状の
もの（たとえば米国インコ社製：ノバメツトニツ
ケルHCA−１）または断面積の小さい不定形粒
子で構成されている鎖状のもの（たとえば同社
製：ニツケルパウダ255もしくは287）等が一層好
ましいものであると言える。 さらに、この発明における炭素繊維は耐摩耗
性、耐クリープ性を向上させるという役割を果す
が、分散する前記ニツケル粉末相互に接触して、
全体の導電性を高めようとする目的に使用される
ものであるから、炭素繊維自身に良好な導電性が
必要であることは勿論であるが、さらに高度の導
電性が要求されるようなときには、金属（たとえ
ばニツケル）被覆の炭素繊維（たとえば東邦ベス
ロン社製品）などを使用することもできる。この
発明においては、混合、成形等の容易さおよび成
形面からの突出防止の点から、炭素繊維は径20μ
ｍ以下好ましくは15〜6μｍ、長さ１mm以下好ま
しくは0.3〜0.02mmのものが望ましく、一般的に
は東レ社製：トレカMLD−30または呉羽化学工
業社製：クレハカーボンフアイバーM202Sなど
の市販品を例示することができる。 この発明において、前記四ふつ化エチレン樹
脂、ニツケル粉末および炭素繊維の三者の配合割
合を容量比で示したが、その理由は重量比では通
常の炭素繊維と金属被覆した炭素繊維とでは比重
が著しく異なり、同体積でも重量が異なるため、
配合比を重量比で表わしたのではこの発明の構成
を明確な範囲で示すことは不可能であつて好まし
くないからであり、容量は重量と真比重とを測定
し、その重量を真比重で除した値で示す方法を採
用した。ここで、ニツケル粉末と炭素繊維との混
合割合は、ニツケル粉末を15：80よりも少なくし
ても、また80：20よりも多くしても導電性と摺動
特性とを兼備させることができなくなり、好まし
くは40：60から70：30の範囲内にするとよい。こ
のようなニツケル粉末と炭素繊維との混合物を、
四ふつ化エチレン樹脂100容量部に対して30〜150
容量部、好ましくは50〜100容量部、混合する理
由は混合物が30容量部よりも少ないときは、充分
な導電性が得られず、150容量部より多いときは
摺動特性が悪化するか、もしくは成形体が非常に
脆くなつて好ましくないからである。 以上のようにして四ふつ化エチレン樹脂に混合
したニツケル粉末および炭素繊維の分散を均一に
するためには、四ふつ化エチレン樹脂の粒度も小
さいほど望ましく、通常の場合、平均粒径40μｍ
以下であれば支障はない。これら三者の混合物を
成形用金型に入れて400〜1000Kg／cm2（四ふつ化
エチレン樹脂のみのときよりも高い圧力で予備成
形し、一度常圧に戻して350〜380℃に加熱した後
再び加圧するか、または、加圧しながら加熱する
かして、粒子間の焼結を充分に行なつた後冷却
し、要求される寸法安定性や形状に対応できるよ
う必要に応じて形状の調整を加えれば、所望の成
形体が得られる。 得られた成形体は四ふつ化エチレン樹脂特有の
低摩擦係数を有し、その上ニツケル粉末および炭
素繊維の添加により良好な耐摩耗性を保ちつつ導
電性をも付与されているので、耐摩耗性と導電性
の二つの機能が同時に要求される軸受材には最適
のものであり、この発明の意義はきわめて大きい
と言える。 以下に実施例および比較例を示す。 実施例 １ 四ふつ化エチレン樹脂（旭硝子社製：フルオン
G163）100容量部に、鎖状構部のニツケル粉末
（米国インコ社製：ニツケルパウダー255）48容量
部および表面ニツケルメツキを施した炭素繊維
（東邦ベスロン社製：HTCF／Ni、繊維径7.5μ
ｍ、繊維長300μｍ、平均ニツケル膜厚0.25μｍ）
37容量部をヘンシエルミキサーで充分に混合した
後、内径30mmの円筒状の金型に充填し、800Kg／
cm2の圧力をかけて予備成形した。予備成形体の入
つた金型を常圧下で加熱し、360℃のもとに１時
間保持した。保持後再び800Kg／cm2の圧力を加え、
そのまま冷却し、得られた成形体について摩擦摩
耗試験および体積抵抗率の測定を試みた。ここ
で、摩擦係数は、滑り速度100ｍ／min、荷重１
Kg／cm2の条検でスラスト型摩擦試験機を用いて測
定し、摩耗係数は滑り速度128ｍ／min、荷重1.6
Kg／cm2の条件でスラスト型摩耗試験機を用い、い
ずれも相手材には軸受鋼SUJ−２（焼入れ、研削
仕上げ）を使用した。得られた結果は第１表にま
とめた。
【表】
実施例 ２
炭素繊維として東レ社製の繊維径7μｍ、繊維
長30μｍのもの37容量部を用いた以外は実施例１
と全く同じ方法によつて圧縮加熱成形体を得た。
この成形体についても実施例１と同様に摩擦摩耗
試験および体積抵抗率の測定を行ない、その結果
を第１表に併記した。 実施例 ３ ニツケル粉末として鱗片状ニツケル粉末（米国
インコ社製：ノバメツト・ニツケルHCA−１）
48容量部を、また、炭素繊維として実施例２で用
いたと同じ東レ社製の炭素繊維37容量部を用いた
以外は実施例１と全く同じ方法で圧縮加熱成形体
を得た。この成形体についても実施例１と同様、
摩擦摩耗試験機および体積抵抗率の測定を行な
い、その結果を第１表に併記した。 実施例 ４ 四ふつ化エチレン樹脂100容量部に対して、ニ
ツケル粉末および炭素繊維の配合割合をそれぞれ
73容量部および70容量部とした以外は実施例１と
全く同じ原料ならびに方法を用いて圧縮加熱成形
体を得た。この成形体について実施例１と同様摩
擦摩耗試験機および体積抵抗率の測定を行ない、
その結果を第１表に併記した。 比較例 １〜５ 実施例１と同じ四ふつ化エチレン樹脂、ニツケ
ル粉末および実施例２と同じ炭素繊維を第２表に
示す配合割合で混合した以外は実施例１と全く同
じ方法で圧縮加熱成形体を得た。これら成形体に
長30μｍのもの37容量部を用いた以外は実施例１
と全く同じ方法によつて圧縮加熱成形体を得た。
この成形体についても実施例１と同様に摩擦摩耗
試験および体積抵抗率の測定を行ない、その結果
を第１表に併記した。 実施例 ３ ニツケル粉末として鱗片状ニツケル粉末（米国
インコ社製：ノバメツト・ニツケルHCA−１）
48容量部を、また、炭素繊維として実施例２で用
いたと同じ東レ社製の炭素繊維37容量部を用いた
以外は実施例１と全く同じ方法で圧縮加熱成形体
を得た。この成形体についても実施例１と同様、
摩擦摩耗試験機および体積抵抗率の測定を行な
い、その結果を第１表に併記した。 実施例 ４ 四ふつ化エチレン樹脂100容量部に対して、ニ
ツケル粉末および炭素繊維の配合割合をそれぞれ
73容量部および70容量部とした以外は実施例１と
全く同じ原料ならびに方法を用いて圧縮加熱成形
体を得た。この成形体について実施例１と同様摩
擦摩耗試験機および体積抵抗率の測定を行ない、
その結果を第１表に併記した。 比較例 １〜５ 実施例１と同じ四ふつ化エチレン樹脂、ニツケ
ル粉末および実施例２と同じ炭素繊維を第２表に
示す配合割合で混合した以外は実施例１と全く同
じ方法で圧縮加熱成形体を得た。これら成形体に
【表】
ついても実施例１と同様に摩擦摩耗試験および体
積抵抗率の測定を行ない、その結果を一括して第
３表にまとめた。
積抵抗率の測定を行ない、その結果を一括して第
３表にまとめた。
【表】
第１表および第３表に示した実施例１〜４およ
び比較例１〜５の各成形体の性質、特に体積抵抗
率と摩耗係数との関係、をより明確にするため
に、体積抵抗率を横軸とし、摩耗係数を縦軸（両
軸とも対数目盛）とした図面に各測定値を記入す
ると図のようになる。ここで、〇印に付けた１〜
４はそれぞれ実施例１〜４を、また、×印に付け
た１〜５はそれぞれ比較例１〜５を示し、比較例
においては、体積抵抗率が低くても摩耗係数が著
しく大きい（比較例２および３）か、または、摩
耗係数が小さくても体積抵抗率が著しく高く（比
較例１、４および５）て、いずれも期待される性
質は得られていないが、実施例１〜４の結果はい
ずれも体積抵抗率は低く、しかも摩耗係数も小さ
いという好ましい性能を示していることが明瞭に
理解できる。
び比較例１〜５の各成形体の性質、特に体積抵抗
率と摩耗係数との関係、をより明確にするため
に、体積抵抗率を横軸とし、摩耗係数を縦軸（両
軸とも対数目盛）とした図面に各測定値を記入す
ると図のようになる。ここで、〇印に付けた１〜
４はそれぞれ実施例１〜４を、また、×印に付け
た１〜５はそれぞれ比較例１〜５を示し、比較例
においては、体積抵抗率が低くても摩耗係数が著
しく大きい（比較例２および３）か、または、摩
耗係数が小さくても体積抵抗率が著しく高く（比
較例１、４および５）て、いずれも期待される性
質は得られていないが、実施例１〜４の結果はい
ずれも体積抵抗率は低く、しかも摩耗係数も小さ
いという好ましい性能を示していることが明瞭に
理解できる。
図はこの発明の実施例および比較例において得
た成形体の体積抵抗率と摩耗係数との関係を示す
図面である。 〇……実施例、×……比較例。
た成形体の体積抵抗率と摩耗係数との関係を示す
図面である。 〇……実施例、×……比較例。
Claims (1)
- １ 四ふつ化エチレン樹脂100容量部に対して、
ニツケル粉末と炭素繊維との容量比が15：80から
80：20の範囲にある混合物を、30〜150容量部添
加したことを特徴とする導電性摺動材組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24925683A JPH0229697B2 (ja) | 1983-12-26 | 1983-12-26 | Dodenseishudozaisoseibutsu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24925683A JPH0229697B2 (ja) | 1983-12-26 | 1983-12-26 | Dodenseishudozaisoseibutsu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60137954A JPS60137954A (ja) | 1985-07-22 |
| JPH0229697B2 true JPH0229697B2 (ja) | 1990-07-02 |
Family
ID=17190250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24925683A Expired - Lifetime JPH0229697B2 (ja) | 1983-12-26 | 1983-12-26 | Dodenseishudozaisoseibutsu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0229697B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0473394U (ja) * | 1990-11-01 | 1992-06-26 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7794629B2 (en) | 2003-11-25 | 2010-09-14 | Qinetiq Limited | Composite materials |
| GB0708702D0 (en) * | 2007-05-04 | 2007-06-13 | Peratech Ltd | Polymer composition |
-
1983
- 1983-12-26 JP JP24925683A patent/JPH0229697B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0473394U (ja) * | 1990-11-01 | 1992-06-26 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60137954A (ja) | 1985-07-22 |
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