JPH0260694B2

JPH0260694B2 -

Info

Publication number: JPH0260694B2
Application number: JP59271015A
Authority: JP
Inventors: Osamu Jinno; Eiji Asada; Tatsuhiko Fukuoka
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 1984-12-24
Filing date: 1984-12-24
Publication date: 1990-12-18
Also published as: JPS61151267A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は導電性摺動樹脂材料に関するものであ
り、さらに詳しく述べるならば、VTRのカセツ
トリール、複写器の紙送り回転部材、その他の事
務機あるいは電子機器の部品等に適用できる、摺
動特性と導電性とを付与した樹脂材料に関する。（従来の技術）近年VTRの需要が急速に伸びて来ているが、
カセツトリールはテープ走行時の摩擦や剥離によ
つて静電気を生じる傾向があるので帯電防止樹脂
をカセツトリールに用い、カセツトリールの帯電
が画像に悪影響を及ぼすことを防止したことが
VTRの品質向上に貢献し且つその普及に大きく
寄与している。またVTRのリール台はプーリー
と一体化され、そしてベルト駆動されるが、ベル
トとリールの摩擦によつてリール台が帯電し、そ
して電荷がリール台からICに放電してVTRの故
障の原因となるという問題も帯電防止樹脂により
解決されつつある。さらに静電複写機などの紙送りローラーを軸支
する軸受は、最近プラスチツク軸受が使用されつ
つあるが、紙に帯電した静電気により、コピーム
ラ、軸と紙の付着による送りの不正確、軸からの
放電という問題がある。帯電防止機構を設けたり
ローラーに付着した紙を剥離するための剥離機構
を設けると機構が複雑となり、複写機の信頼性低
下を招くおそれがあるとともに、重量増、コスト
増を招く。プラスチツクのような高分子材料は通常
10¹⁴Ω・cm以上の体積抵抗率を有しており、摩擦
などにより容易に帯電現象を生じる。このような
帯電によつて高分子材料は埃を吸着したり、ある
いは電撃シヨツクを受ける場合があり、必要に応
じてこの対策としてプラスチツクに帯電防止剤を
練込んだ材料が供給されている。しかしながら、
前述のVTRのリール台などの材料は単なる帯電
防止では満足出来ず、更に抵抗値の低い導電性が
要求され、電荷を積極的にアースに逃がすことが
画像品質の一層の向上のために要請されている。
また、米国ではマイコン、VTRの電子機器に電
波障害をなくする目的で電波封じ込めの規制があ
り、このためには電子機器のハウジングに使用す
るプラスチツク材料に導電性の付与が必要となつ
て来ている。プラスチツクに導電性をもたせる方
法として、(1)導電性カーボンの添加、(2)金属粉
末、繊維の添加、(3)カーボン繊維の添加、又は(4)
成形品表面のメタライジングが行われている。(4)
のメタライジングは、電子機器又はICなどのハ
ウジングに適用可能であるが、回転、摺動などの
運動を伴う部材には適用不可能である。(2)及び(3)
の金属粉末・繊維又はカーボン繊維の添加は、例
えば摺動部材に適用された場合は、相手材を疵つ
けるという問題がある。さらに、例えばカーボン
繊維添加プラスチツクを摺動部材として使用した
際に摩擦係数が使用時間とともに増加するという
欠点がある。(1)の導電性カーボンの添加は、炭素
材料の中で固有体積抵抗が低いカーボンブラツク
（非晶質炭素）をプラスチツクに添加する方法で
ある。そしてこの方法により、ポリアセタール樹
脂に８〜15重量％のカーボンブラツクを添加する
ことによつて10²〜10³Ω・cm程度の固有体積抵抗
とした導電性樹脂材料が得られる。しかしなが
ら、この導電性樹脂材料は導電性を有するもの
の、摺動特性がカーボンブラツク無添加のものと
比較して劣る。特に、上記導電性樹脂材料を軸受
として使用するのには不適当である。（発明が解決しようとする問題点）上述のように、従来より樹脂材料に導電性を付
与する提案が為されているが、摺動性は考慮の外
にあつた。そこで本発明では導電性と摺動特性の両方を兼
備した樹脂材料を提供することを目的とする。（問題点を解決するための手段）上記した目的は、本発明によれば、２〜30重量
％のカーボンブラツク、0.1〜30重量％の繊維状
分散フツ素樹脂、0.5〜30重量％のグラフアイト、
そして残余の熱可塑性樹脂からなることを特徴と
する導電性摺動樹脂材料によつて達成することが
できる。なお、以下、屡々“％”なる記号を用い
るが、この記号は特に断りのある場合を除いて、
上記と同様に、“重量％”を意味することを理解
されたい。本発明の摺動材料において、基材となる樹脂材
料は、熱可塑性を有する材料である。この基材の
必須成分であるフツ素樹脂は詳しくは後述する様
に摺動特性を向上させる効果をもつ成分である。
フツ素樹脂以外の基材成分としては、ポリフエニ
レンオキシド、ポリフチレンフタレート、ポリア
ミド（例えば商品名ナイロン）、ポリカーボネー
ト、及びポリアセタールが好ましく、ポリアセタ
ールが特に好ましい。ポリアセタールとしては、
コポリマータイプとホモポリマータイプのうち前
者が好ましい。フツ素樹脂は、フアインパウダと称せられる押
出成形用PTFE粉末であつてよく、これを他の成
分とともに十分混練することによつて、これらの
粉末が繊維状に分散する。全体を100重量％とし
た場合、繊維状分散フツ素樹脂の割合は0.1〜30
重量％が好ましい。0.2〜10％がより好ましい。
この割合が0.1重量％未満であると、繊維状フツ
素樹脂の効果が十分でなく、一方30重量％を越え
ると樹脂の成形が困難になる。基材中に分散している繊維状分散フツ素樹脂の
太さは、一般に、0.1〜10μm程度である。本発明に係る導電性摺動樹脂材料におけるフツ
素樹脂成分の特徴は、繊維状分散フツ素樹脂が摺
動部表面に露出していることによつて相手材との
摩擦係数を低下させ、またフツ素樹脂が上記樹脂
材料内部にも繊維状に立体的に分散して存在して
いるために基材を補強し、特に固形添加物が存在
するとそれを抱持し、その脱落を防止する等によ
り優れた耐摩耗性が得られることにある。第２図は本発明の樹脂材料を厚さ５mmの板材と
し、これを折曲げて破断し、その一部に電極を蒸
着して測定した電子顕微鏡写真（倍率150倍）で
ある。この図面において、マトリツクス（基材）
はポリアセタール樹脂である。この図面よりフツ
素樹脂が繊維状を呈することは明らかであろう。本発明の摺動材料の一成分であるカーボンブラ
ツクは導電性を付与する成分である。カーボンブ
ラツクの添加量の上限は、樹脂への混錬添加上限
量と一致する。しかしながら、特に所望の特性に
よつて次の範囲を選択することが好ましい。すな
わち、本発明の摺動材料の特性として高い電気伝
導度を特に望む場合は、カーボンブラツクの添加
量は２−30％がよく、良好な摺動特性を望む場合
は３−10％がよく、両特性が良好なものを望む場
合は７−10％がよい。カーボンブラツクの種類と
しては特に制限はないが、アセチレンブラツク
（アセチレンを無定形に炭化したもの）が好まし
く、あるいは10Å以下の超微粒カーボンブラツク
（例えば特殊フアーネスタイプのカーボンブラツ
クとしてケツチエンブラツクの商品名で市販され
ている）ものが特に好ましい。次に、本発明の摺動材料成分の相互作用につい
て説明する。第１図は、JISK6911の樹脂の体積抵抗測定法
に準拠して求めたデータを実線によつて、４％ポ
リテトラフルオロエチレン、カーボンブラツク
（横軸に示す添加量）、残部ポリアセタール樹脂よ
りなる摺動材の固有体積抵抗率（ρ）を示すグラ
フである。第１図の点線は、ポリテトラフルオロ
エチレンを含まないカーボンブラツク添加ポリア
セタール樹脂（従来技術）の固有体積抵抗率
（ρ）を示すグラフである。第１図より、ポリテ
トラフルオロエチレンは導電性を若干低下させる
ことが分かる。本来ポリテトラフルオロエチレン
は絶縁性であるから、この絶縁性成分の添加によ
つて、添加量に応じて、導電性は低下すると考え
られる。一方、カーボンブラツクの添加量に応じ
て、本発明の摺動材料も従来技術の材料も同じ傾
向で、固有体積抵抗率（ρ）が低下していること
が第１図より分かるから、ポリテトラフルオロエ
チレンはカーボンブラツクの本来の導電性付与効
果を奪うものではないと認められる。カーボンブラツクは摩擦係数を高め、負荷能力
を低下させ、また摩耗量を多くするなど、熱可塑
性樹脂の摺動特性を劣化させる成分であるが、カ
ーボンブラツクが繊維状に分散するフツ素樹脂と
共存すると、摺動特性はカーボンブラツク添加よ
りも向上する。したがつて、本発明の摺動材料において、各成
分の添加量を適切に選択することによつて、従来
の導電性樹脂材料を同等以上の導電性を有し且つ
従来の導電性樹脂には見られない潤滑性、低摩擦
性、負荷能力及びこれらの性質の安定性を有する
摺動材料が提供される。なお負荷能力が低下する
と摺動材料は相手材から受ける荷重によつて低荷
重下で破壊し、あるいは破壊に至らないまでも疲
労が起こり易くなつて、摺動特性が不良となる。次表は、２種のポリテトラフルオロエチレンに
よる摩擦係数低下効果の差を示す表である。

【表】第１表において、試料２、３はポリテトラフル
オロエチレン４％、カーボンブラツク６％、グラ
フアイト20％及びポリアセタール残部の配合量を
用い、また、試料４、５はポリテトラフルオロエ
チレン５％、カーボンブラツク６％、オイル２
％、ポリアセタール残部の配合量を用いた。試料
２、４は繊維化できるポリテトラフルオロエチレ
ン（商品名ポリフロンM12）、試料３、５は粒状
分散するポリテトラフルオロエチレン（商品名ル
ブロン）を用いた。第１表のデータから、繊維状分散樹脂（ポリテ
トラフルオロエチレン）が存在する本発明の摺動
材料は、比較例よりも、格段に優れた摩擦係数低
下効果を有していることが明らかである。なお、
本発明の摺動材料の一任意成分であるグラフアイ
トは特に導電性を高める一方潤滑特性を高めるこ
とによつて摺動特性を改良する成分である。本発
明が摺動材料の一成分であるカーボンブラツク
は、カーボン添加無添加のものと比較して摺動特
性を劣化させるが、グラフアイトはカーボンブラ
ツクによる摺動特性劣化を補い、しかもカーボン
無添加のものよりも良好な摺動特性を実現する。
またグラフアイトは、樹脂材料より固有体積抵抗
が10^-10倍以上低いにもかかわらず、単独に添加
したのみでは樹脂に導電性を付与することが難し
く、ある程度の導電性を付与するにも、40％（重
量百分率）以上の多量のグラフアイト添加が必要
である。しかるに、グラフアイトがカーボンブラ
ツクと共存すると、グラフアイト及びカーボンブ
ラツクの添加量が少量であつても、顕著な導電性
向上が実現される。本発明に係る摺動材料の一成
分であるフツ素樹脂は、単独では耐熱性に優れて
いるが耐摩耗性はあまり良くない樹脂である。フ
ツ素樹脂がカーボンブラツクと共存することによ
つて、本発明の摺動材料が偏摩耗に対して極めて
優れた抵抗性を備えるに至る。すなわち、本発明
の摺動材料は荷重が非一様に加えられる片当り摺
動部として用いられた場合極めて少ない摩耗量を
示す。グラフアイトの添加量上限は、グラフアイトを
樹脂材料と混錬できる上限量と同じであつてよ
く、通常グラフアイト添加量の上限は約40％であ
る。然しながら、グラフアイト量が多いと摺動材
料の強度が低下する結果摺動特性も不十分になる
ために、特に摺動特性良好な摺動材料を提供しよ
うとする場合は、グラフアイト添加量上限は30％
以下が好ましく、25％以下がより好ましい。ま
た、摺動特性の面からはグラフアイトは５％以上
が好ましく、15％以上がさらに好ましい。本発明
の摺動材料において、グラフアイトの添加量は一
般に0.5−30％であり、約20％が最も好ましい。
グラフアイトが後述の潤滑油保持に併用される場
合は、グラフアイトの添加量は10−25％が好まし
い。本発明の摺動材料において、グラフアイトの
添加量は一般に３−40％であり、約20％が最も好
ましい。グラフアイトとしては、天然に産する土状黒鉛
や鱗状黒鉛が使用されるほか、石炭、石油、コー
クス等から得られる非結晶質炭素を加熱により結
晶化した人造黒鉛も使用される。但し、人造黒鉛
の方が天然黒鉛よりも摩耗量で測定した摺動特性
を約10倍（摩耗量１／10倍）向上させる。本発明
の摺動材料に使用されるグラフアイトの粒度に関
しては特に制限がないが、50μm以下が好ましい。本発明の摺動材料の一任意成分である潤滑油は
潤滑性能を付与する成分である。本発明の摺動材
料においては、グラフアイトによる摺動性能向上
と、潤滑油による潤滑性能向上によつて、優れた
潤滑性能が得られる。このような潤滑油は、樹脂
材料中に含有される場合と、グラフアイトに含有
（含油）される場合と、及びこれらを同時に行う
場合とがある。潤滑油の種類は250℃までの耐熱性をもつもの
が好ましいが特に制限はない。特にジエツトエン
ジンオイルが好ましいが一般のエンジンオイル
（180℃までの耐熱性を有する。）でもよい。また
潤滑油の添加量は10％以下が好ましく、約1.5〜
3.5％が特に好ましい。本発明に係る摺動材料の製法を以下説明する。
粒度を調製した所定の成分を秤量した後、混合
し、さらに必要によりカツプリング剤、粘度調節
剤等を添加した後、混錬機により押出し、ペレツ
ト化し、その後成型機にて所定形状に成形する。
また潤滑油をグラフアイト又はカーボンブラツク
に含浸（含油）させる場合は、グラフアイト等を
潤滑油の中で撹拌すると、容易に含油樹脂が得ら
れる。（実施例）以下、本発明の実施例を第２〜４表により説明
する。第２〜４表において、CBはカーボンブラツク
（商品名ケツチエンブラツク）、Grは規格G117の
人造グラフアイト、OILは合成潤滑油
（SHC630）、4Fは繊維化できるポリテトラフルオ
ロエチレン（商品名ポリフロンM12）でありGr
等の残部はPOMで示したコポリマータイプのポ
リアセタールである。尚実施例で使用した4Fは
十分混練されると熱可塑性の基材樹脂例えばポリ
アセタール中で繊維状を呈す。第２〜４表中、「導電性」は体積抵抗率（ρ−
単位Ω・cmを示す。）「摩耗」は、滑り距離10Km、最初の10分間は
2.5Kg、以降は10Kg（一定）の荷重、摺動速度
0.2m／sec、相手材SUJ2（焼入）、ドライ潤滑、
スラスト型摩擦摩耗試験機の条件で混定した摩耗
量（単位mg）を示す。「μ」は摩擦係数、「荷重」は前述の荷重条件
で測定した負荷能力（単位Kg）を示す。負荷能力測定条件： (イ) 試験機：スラスト型摩耗摩擦試験機 (ロ) 摺動速度：0.2m／sec (ハ) 荷重：５Kg／hrで段階的に増加 (ニ) 相手材：SUJ−２（焼入） (ホ) 潤滑：ドライ条件 (ヘ) 荷重印加法：スラスト荷重

【表】

【表】 POMに代えてポリアミドを使用したところ同
様の特性が得られた。第２〜４表より、導電性（固有体積抵抗率ρ）
は10⁰〜10¹⁴Ω・cm・μ≒（＝0.1）＝〜（＝0.5＝）、
荷重
（負荷能力）（25）〜（60）Kgの範囲で特性が変化
しており、さらに、導電性と摺動特性の何れか一
方が良好な組成あるいは両者とも良好な組成を選
択しうることが分かる。（効果） (イ) 本発明の摺動材料は単に帯電防止機能だけで
なく導電性能をもつから、通電又は接地される
電気部品として使用され、帯電に起因する弊
害、例えばVTRの画像残音又は複写器の紙付
着などを徹底的に防止できる。また、ICのパ
ツケージとして使用し、ICパツケージを接地
電位とすることもできる。 (ロ) 本発明の摺動材料の摩擦特性は極めて良好で
あり且つ長い時間にわたつて安定しているか
ら、回転、摺動部を伴う電気部品の信頼性が高
められる。 (ハ) 本発明の摺動材料は耐摩耗性に優れているか
ら、これを回転・摺動を伴う電気部品に付用す
ると、部品交換が少なくなり、またメンテナン
スフリーも期待される。 (ニ) 負荷能力に優れた性質及び上記(イ)の効果を利
用して、通電が必要な小型軽量軸受装置に本発
明の摺動材料を使用することができる。 (ホ) 本発明の摺動材料はスラスト荷重下で高い負
荷能力を有するため、これを通電式スラスト軸
受として使用することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はカーボンブラツク添加量と固有体積抵
抗率（ρ）の関係を示すグラフ、第２図はフツ素
樹脂の繊維の構造を示す電子顕微鏡写真である。

Claims

【特許請求の範囲】１２〜30重量％のカーボンブラツク、0.1〜30
重量％の繊維状分散フツ素樹脂、0.5〜30重量％
のグラフアイト、そして残余の熱可塑性樹脂から
なることを特徴とする導電性摺動樹脂材料。２ 10重量％以下の潤滑油をさらに含有する、請
求項１に記載の導電性摺動樹脂材料。