JPH0756762B2 - 導電性摺動材組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 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く、しかも摺動した際相手材料を損
傷しない導電性摺動材組成物に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、電子機器、電気機器の小型化または軽量化に伴つ
て、それらの部品に合成樹脂が盛んに利用されるように
なつて来た。そして、特に摺動特性と導電性とを兼備し
た摺動材料のプラスチツク化が強く要望されるようにな
り、合成樹脂を基材とし、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
た。しかし、黒鉛、導電性カーボンを添加した材料で
は、摺動特性は良好であつても体積抵抗率は10¹〜10²Ω
・cm程度しかなく満足できるものではない。また、金属
粉を添加するときは、金、銀、銅、アルミニウム、ニツ
ケル等の粉末が用いられるが、金および銀は化学的に安
定でしかも高導電性のものであるがきわめて高価であ
り、したがつて、これらの代替品として使用される銅、
アルミニウムは成形加工する際に酸化されやすく、得ら
れる製品の導電性は不安定となつて導電性付与材には適
しない。さらにニッケル粉は化学的も比較的安定で、合
成樹脂に添加して得られる製品の導電性および安定性は
共に良好ではあるものの、耐摩耗性は著しく悪い。ま
た、金属繊維には黄銅フアイバー、アルミニウムフアイ
バーなどがあるが、これらはいずれも前記の粉末状のも
のと同様に酸化されやすく、通常の市販品の多くは径60
μｍ、長さ3mmと寸法が大きく、摺動材料用の充填材に
このような大型繊維を使用したときは、材料面より端が
突出して相手材表面を損傷することもあることから、決
して望ましいものとは言えない。その結果、この発明者
は潤滑性のある材料を金属で被覆し、これを合成樹脂に
可能な限り多量に充填し、その特性の確認を試みたが、
期待される導電性のものは得られなかった。また、この
発明の発明者は先に、四フツ化エチレン樹脂、ポリオレ
フイン樹脂などに、ニツケル粉またはニツケルで表面を
被覆した固体潤滑剤と炭素繊維とを組み合わせて添加す
ることによつて、導電性と摺動特性とが両立し得ること
を発明し、特許出願したが、このものは焼入れ鋼などの
硬質材料を相手材に用いるときには優れた導電性と良好
な摺動特性を示し非常に有用な材料ではあるもののアル
ミニウムなどの軟質材料で相手材を用いると相手材を切
削してしまい使用することが出来なかつた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

したがつて、従来の技術においては摩擦係数が小さく、
耐摩耗性および導電性が共に優秀であり、しかも相手材
を損傷しないというすべての点で満足できる導電性摺動
材組成物は得られていないという問題点があつた。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題点を解決するために、この発明は熱可塑性樹
脂100容量部に対して、ニツケルで表面を被覆した雲母
粉末とニツケルで表面をを被覆したウオラストナイトも
しくはチタン酸カリウムの結晶との容量比が15:80から8
0:20の範囲にある混合物を30〜140容量部添加した組成
物とする手段を採用したものである。以下その詳細を述
べる。

まず、この発明における熱可塑性樹脂とは、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリ
カーボネート、、ポリオキシメチレン、ポリーテルサル
フオン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリレー
ト、ポリフエニレンサルフアイド、ポリエーテルイミ
ド、ポリサルフオン、全芳香族ポリエステル、ポリアミ
ドイミド、フツ素樹脂等である。

つぎに、この発明におけるニツケルで表面を被覆した雲
母粉末は、充填剤として通常用いられるたとえば20μｍ
程度の粉末状の雲母（マイカ）粉末を素材として、その
表面に主として化学的（無電解）なメッキによってニッ
ケルを被覆したものである。

また、この発明におけるニツケルで表面を被覆したウオ
ラストナイトとは天然鉱物であるウオラストナイト（珪
灰石とも呼ばれる）の表面に主として化学的（無電解）
メツキによつてニツケルを被覆したものであり、ウオラ
ストナイトの結晶形態（板状、柱状晶、繊維状もしくは
塊状集合体）について特に限定するものではない。さら
に、ニツケルで表面を被覆したチタン酸カリウムは一般
に針状（ホイスカー）もしくは板状晶であり、この表面
に前記同様無電解メツキによつてニツケルを被覆したも
のである。

この発明において、上記のニツケル被覆潤滑剤とニツケ
ル被覆のウオラストナイトもしくはチタン酸カリウムの
結晶との混合割合を容量比で15:80から80:20の範囲内に
限定する理由は、ニツケル被覆潤滑剤の量を下限値より
の少なくしたのでは摺動性が期待できず、また逆に上限
値よりも多くすると摺動性はあつても導電性が得られな
くなるからであり、好ましくは40:60から70:30の範囲に
するとよい。そして、このようなニツケル被覆潤滑剤と
ニツケル被覆のウオラストナイトもしくはチタン酸カリ
ウムの結晶との混合物を、合成樹脂100容量部に対して3
0〜140容量部添加する理由は、30容量部より少ないとき
は期待する導電性が得られず、140容量部より多いとき
は摺動特性が悪化するか、または成形が困難になつた
り、成形できたとしても成形品の機械的強度（たとえば
衝撃強度）が低下して好ましくないからであつて、望ま
しくは50〜100容量部である。ここで、この発明の配合
割合をすべて容量比で示す理由は、ニツケル被覆の雲母
粉末、ウオラストナイト、チタン酸カリウムなど種類に
よつて比重にかなりの差があり、重量比ではこの発明の
構成範囲を客観的に示し得ないからであり、各原料につ
いてそれぞれ重量と真比重とを測定し、その重量を真比
重で除した値を容積（体積）とする方法を用いた。そし
て、配合量の決まつた各原料を混合する方法は特に限定
するものではなく、通常広く用いられている方法、たと
えば合成樹脂、ニツケル被覆雲母粉末、ニツケル被覆の
ウオラストナイトもしくはチタン酸カリウムの結晶など
をそれぞれ個別に、またヘンシエルミキサー、ボールミ
ル、タンブラーミキサー等の混合機によつて適宜乾式で
混合し、射出成形が不可能な合成樹脂についてはそのま
ま成形し、射出成形が可能な合成樹脂については溶融混
合性のよい射出成形機もしくは溶融押出成形機に供給す
るか、また予め熱ロール、ニーダ、バンバリーミキサ
ー、溶融押出機などで溶融混合するなどの方法を利用す
ればよい。また、この発明の組成物を成形するにあたつ
ても、特にその方法を限定するものではなく、圧縮成
形、押出成形、射出成形等の通常の方法、または組成物
を溶融混合した後、これをジエツトミル、冷凍粉砕機等
によつて粉砕し、所望の粉径に分級するかまたは分級し
ないままで、得られた粉末を用いた流動浸漬塗装、静電
粉体塗装などを行なうことも可能である。

〔作用〕

以上述べたこの発明に組成物の成形体表面を研磨して摺
動面とした面には、合成樹脂、ニッケル、ニッケルで被
覆された雲母粉末やウオラストナイトもしくはチタン酸
カリウムの四つの相が露呈し、ニッケル相は互に接して
電路を形成し導電性の増大に大きく寄与し、他の固体潤
滑剤、ウオラストナイト、チタン酸カリウムなどの相は
潤滑性の向上に貢献するのである。

〔実施例〕

実施例および比較例に使用するため、つぎの原材料を準
備した。

ポリエチレン樹脂HDPE（三井石油化学工業社製：ハ
イゼツクス1300J）、 ポリアミド樹脂PA（ナイロン12、ダイセル化学社
製：ダイアミドL1640P）、 ポリブチレンテレフタレート樹脂PBT（三菱化成工
業社製：ノハドウール5010）、 ポリフエニレンサルフアイド樹脂PPS（米国フイリ
ツプス・ペトロリアム社製：ライトンＰ−４パウダ
ー）、 ポリエーテルケトン樹脂PEEK（英国アイ・シー・ア
イ社製:PEEK150P）、 パーフルオロアルキルビニルエーテル樹脂PFA（三
井デユポンフロロケミカル社製:PFA340J）、 四フツ化エチレン樹脂PTFE（三井デユポンフロロケ
ミカル社製：テフロン7J）、 超高分子量ポリエチレン樹脂UHMW−PE（西独国ヘキ
スト社製：ホスタレンGUR−212）、 ニツケル被覆雲母Ni−Ｍ（平均粒径22μｍのレプコ
社製:S−250の金雲母に無電解法によつて、ニツケル被
覆雲母の重量に占めるニツケルの重量割合が約40％とな
るようにニツケルメツキ層を設けたもの）、 ニツケル被覆ウオラストナイトNi−Ｗ（平均繊維長
25μｍ、平均繊維径３μｍの丸和バイオケミカル社製：
ケモリツトに無電解法によつて、ニツケル被覆ウオラス
トナイト全量に対するニツケルメツキ層の重量割合が約
60％となるようにニツケルメツキ層を形成したもの）、 ニツケル被覆チタン酸カリウムNi−Ｔ（平均繊維長
20〜30μｍ、平均繊維径0.2〜0.3μｍの大塚化学社製：
テイスモD101に無電解法によつて、ニツケル被覆チタン
酸カリウムホイスカ−に対して重量割合が約65％となる
ようにニツケルメツキ層を形成したもの）、 炭素繊維CF（東レ社製：トレカMLD−300）、 実施例１〜8: ヘンシエルミキサーで第１表に示す原料を配合した後二
軸溶融押出機に供給し、同じく第１表に併記した溶融混
合条件で押出して造粒し、これを さらに射出成形機によつて内径14mm、外径23mm、長さ13
mmの円筒状試験状試験片を作製した。この試験片を用い
て体積抵抗率（Ω・cm）の測定および摩擦摩耗試験を行
なつた。ここで、摩擦係数は滑り速度を毎分100m、荷重
1kg/cm²の条件でスラスト型摩擦試験機を用いて測定
し、摩擦係数（×10¹⁰cm³/kg・ｍ）は滑り速度毎分128
m、荷重1.6kg/cm²の条件でスラスト型摩耗試験機を用い
て求め、いずれも相手材にはアルミニウムADC12（切削
仕上げ）を使用した。また、摩耗試験後に相手材の摺動
面の表面あらさおよび形状により損傷度合を調べた結果
を第２表にまとめた。なお、相手材の損傷度合は、相手
材を傷つけない（○印）および相手材を傷つける（×
印）の二段評価で表わしたものである。

比較例１〜3: 第１表に示した原料を、同表に併記した配合割合および
成形条件で成形した以外は実施例１〜８と全く同じ操作
を行なって試験片を作製し、その性質を測定した。その
結果を第２表に併記した。

実施例9,10: 第１表に示した原料を同表に併記した配合割合のもとに
ヘンシエルミキサーで充分混合した後、実施例９につい
ては温度370℃、圧力800kg/cm²の条件で、また実施例10
について温度180℃、圧力200kg/cm²の条件で加熱加圧成
形を行ない、直径30mm、長さ50mmの円柱状成形体を得
た。この成形体を実施例１で用いたのと同じ試験片に加
工し、同様の測定を行ない、得られた結果を第２表にま
とめた。

以上の結果から明らかなように、ウオラストナイトもし
くはチタン酸カリウムの結晶に代えて、炭素繊維にニッ
ケルを被覆したものを充填した比較例１においては、摺
動相手材を損傷した。また、ニッケル被覆雲母粉末とニ
ッケル被覆ウオラストナイトの合計量が所定配合割合未
満の比較例２では、体積抵抗率が高かった。さらにま
た、ニッケル被覆雲母粉末を単独で充填した比較例３で
は、たとえ全ての充填材の配合割合が所定範囲内であっ
ても、体積抵抗率が高かった。このように、所定の充填
剤を所定の割合で配合しなかった比較例では、実施例に
示されているような体積抵抗率が低く摺動特性も優れて
おりしかも相手材を損傷しないような組成物は得られな
かつた。

〔効果〕

以上のように、この発明の組成物から得られる成形体は
その表面に熱可塑性樹脂、ニッケル、ニッケルで被覆さ
れた雲母粉末、ウオラストナイトもしくはチタン酸カリ
ウムの４つの相を露呈することとなるので、低い体積抵
抗率を有して導電性が高く、低摩擦係数でありかつ耐摩
耗性に優れ、しかもアルミニウムなどの軟質相手材を傷
つけないという特性を同時に満足するという利点があ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱可塑性樹脂100容量部に対して、ニッケ
   ルで表面を被覆した雲母粉末とニッケルで表面を被覆し
   たウオラストナイトもしくはチタン酸カリウムの結晶と
   の容量比が15:80から80:20の範囲にある混合物を30〜14
   0容量部添加したことを特徴とする導電性摺動材組成
   物。