JPS6227458A - 導電性摺動材組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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。

〔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っ
て、それらの部品に合成樹脂が盛んに利用されるように
なって来た。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ッ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体積
抵抗率は１０〜１０Ω・ｃｍ　　程度得られるが、ポリ
フェニレンサルファイド等に添加したときは耐摩耗性が
著しく悪い。また、金属粉を添加するときは、金、銀、
銅、アルミニウム、ニッ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は
あるがきわめて高価であり、したがって、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
って導電性付与材には適しない。さらにニッケル粉は化
学的にも比較的安定で、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ァイバ
ー、アルミニウムファ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６０μｍ、長さ３　ｍｍ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
のは得られず、またポリオレフィンまたは射出成形可能
なフッ素樹脂にニッケル粉末もしくはニッケル被覆材と
炭素繊維とを組み合わせて添加した組成物を開発した（
たとえば特願昭６０−１１３６１号、同一１１３６０号
）が、これら組成物は優れた摺動特性と良好な導電性を
有してはいるものの、射出成形可能なフッ素樹脂は生産
価格が高く事務機器などに使用するには経済的不利を免
れず、またポリオレフィンは安価であっても耐熱温度が
低く使用環境が限られることから、いずれも市場の要求
に充分適応出来るものとは言えない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように従来の導電性摺動材組成物には摩擦係数が小
さく、耐摩耗性および導電性が共に優れていて、しかも
耐用範囲が広く安価であるという諸条件を満足するもの
がないと言う解決すべき問題点があった。

〔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、この発明はポリフェニ
レンサルファイド１００容量部に対してニッケル被覆材
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３０〜１４０容量部を添加した組成
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、この発明におけるポリフェニレンサルファイド（
以下ＰＰＳと略記する）は、つぎの一般式 ％式％］ で表わされる合成樹脂である。ここで、−ｐｈ−はＣＨ
３ などである。ＱはＦ、ＣＩ、ＢｒのハロゲンまたはＣＨ
３であり、ｍは１〜４の整数を示す。これらのうち、特
に典型的なものは で示されるものであり、米国フィリップス・ペトローリ
アム社から「ライドン」の商標で市販されている。その
製造方法は米国特許第３，３５４，１２９号（対応特許
特公昭４５−３３６８号）に開示されていて、それによ
るとライドンはＮ−メチルピロリドン溶媒中、１６０〜
２５０℃、加圧条件下にＰ−ジクロルベンゼンと二硫化
ソーダとを反応させることによって製造され、樹脂中に
交叉結合が全くないものから部分的交叉結合を有するも
のに至るまで各種重合度のものを後熱処理工程にかける
ことによって自由に製造することができるので、目的の
溶融ブレンドに適正な溶融粘度特性を有するものを任意
に選択使用することが可能である。

また、この発明におけるニッケル被覆材は、たとえば雲
母、黒鉛、石墨、硫化モリブデン、芳香族ポリアミド等
のような潤滑性のある粉末もしくは繊維の表面を電気的
もしくは化学的にニッケルめっきして、表面に導電性を
付与したものである。

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、ニッケル被覆
材を分散させたとき、これらが相互に接触して全体の導
電性を満遍なく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。

したがって、より高度の導電性が要求されるようなとき
は、たとえばニッケルなどの金属を被覆した炭素繊維（
たとえば東邦ベスロン社製：　ＨＴＣＦ／Ｎｉ）などを
使用すればよい。いずれにしても、このような炭素繊維
はこの発明の組成物の混合、成形等の容易さおよび成形
面からの突出等の点から、径は２０μｍ以下、好ましく
は６〜１５μｍ、長さは６ｍｍ以下、好ましくは０１０
２〜３．０ｍｍのものが望ましく、一般的には東し社製
；トレカＭＬＤまたは奥羽化学工業社製：クレノ＼カー
ボンファイバー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、ニッケル被覆材と炭素繊維との混合
割合を容量比で１５：８０から８０：２０の範囲内に限
定する理由はニッケル被覆材の量を前記下限値よりも少
なくしたのでは導電性が期待できず、また逆に上限値よ
りも多くすると導電性はあっても摺動性が得られなくな
るからであって、好ましくは４０：６０から７０　：　
３０の範囲にするとよい。そして、このようなニッケル
被覆材と炭素繊維と炭素繊維との混合物を、合成樹脂１
００容量部に対して３０〜１４０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容量部よりも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ったり、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って、望ましくは５０〜１００容量
部にするとよい。

ここで、この発明において配合割合をすべて容量比で示
す理由は、通常の炭素繊維と金属被覆炭素繊維とでは比
重が著しく異なり、重量化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
まっ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ＰＰＳ樹脂
、ニッケル被覆材、炭素繊維などをそれぞれ個別に、ま
たはヘンシェルミキサー、ボールミル、タンブラ−ミキ
サー等の混合機によって適宜乾式混合した後、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、または予め熱ロール、ニーダ、バンバリーミキサ−
５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っても、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、これをジェットミル、冷凍粉砕機等によって粉砕
し、所望の粒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
を行なうこと黒鉛、二硫化モリブデン、オイル等の潤滑
剤を添加しても構わない。

〔作用〕

以上述べたこの発明の組成物の成形体表面を研磨して摺
動面とした面には、ＰＰＳの相、ニッケル被覆の相のほ
かに、ニッケル被覆材に内蔵されている固体潤滑剤の相
も現われて、固体潤滑剤と炭素繊維とは潤滑性の向上に
、ニッケル被覆層は互にまたは炭素繊維と密に接して電
路を形成し導電性の増大に寄与するのである。

〔実施例〕 実施例および比較例に用いた諸原料はつぎのとおりであ
る。すなわち、 ■　ポリフェニレンサルファイド（米国フィリップス・
ペトローリアム社製：ライトンｐ４）、■　四フッ化エ
チレン樹脂（三片デュポンフロロケミカル社製：テフロ
ン７Ｊ’）、 ■　ニッケル被覆雲母（平均粒径１２μｍの全雲母に無
電解法によって平均膜厚０．１μｍのニッケルめっきを
形成したもの）、 ■　ニッケル被覆炭素繊維（東邦ベスロン社製：ＨＴＣ
Ｆ／Ｎｉ、繊維径７．５　μｍ、繊維長３００μｍ、平
均ニッケル膜厚０．２５μｍ）、 ■　ニッケル粉末（米国インコ社製：ニッケルパウダー
２５５、平均粒径３μｍ）、 ■　炭素繊維（東し社製：トレカＭＬＤ−３００、繊維
径７μｍ、繊維長３００μｍ） である。

そして、実施例１〜４における各原料の配合割合はポリ
フェニレンサルファイド１００容量部に対し、また比較
例１〜４における各原料の配合割合も同シ＜ポリフェニ
レンサルファイド１００容量部に対するそれぞれの容量
部の値で示し、これらを一括して表にまとめた。これら
諸原料はヘンシェルミキサーで充分混合した後、二軸溶
融押出機に供給し、シリンダ一温度３００℃、回転数１
１００ｒｐの溶融混合条件で押出して造粒した。得られ
たペレットを樹脂温度３１０℃、射出圧力８００ｋｇ／
ｃｍ、金型温度１３０℃の射出成形条件で外径２３ｍｍ
、内径１４ｍｍ、長さ１３ｍｍのリング状試験片および
幅１２．７ｍｍ、長さ６３ｍｍ、厚さ３ｍｍの板状試験
片を成形し、リング状試験片を用いて体積抵抗率の測定
および摩擦摩耗試験を行ない、一方板状試験片はＡＳＴ
Ｍ−Ｄ７９０に準拠して曲げ強さを測定した。ここで、
摩擦係数は滑り速度を毎分１００ｍ、荷重１　ｋｇ／ｃ
ｍ２の条件でスラスト型摩擦試験機を用いて測定し、摩
耗係数は滑り速度毎分１２８ｍ、荷重１．６　ｋｇ／ｃ
ｍ”の条件でスラスト型摩耗試験機を用いて求めいずれ
も相手材には軸受鋼５ＵＪ−２（焼入れ、研削仕上げ）
を使用した。得られた結果をすべてまとめて表に併記し
た。この表から明らかなように、比較例１〜４において
は体積抵抗率が低い値を示しても摩耗係数が著しく大き
いか、または逆に摩耗係数が小さくても体積抵抗率が著
しく高くて、実施例１〜４に示されているような体積抵
抗率と摩耗係数とが共に小さい値である組成物は得られ
ていない。

〔効果〕

以上述べたように、この発明の組成物から得られる成形
体は、低摩擦係数を有し、そのうえニッケル被覆材およ
び炭素繊維の添加により優れた耐摩耗性を保持しながら
導電性が付与されているので、耐摩耗性と導電性との二
つの機能が同時に要求される用途、たとえばフロッピデ
ィスクドライ部のアースボタン、自動車のステアリング
コラム部通電ベアリング、ＯＡ機器類のキャリッヂベア
リング、複写機のアースもしくは通電ベアリングなどヒ
ートロール軸受、滑り軸受基材に格好のものであると言
える。また射出成形も可能であるため成形も容易である
ことからこの発明の意義はきわめて大きいということが
できる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ポリフェニレンサルファイド１００容量部に対してニ
   ッケル被覆材と炭素繊維との容量比が１５：８０から８
   ０：２０の範囲にある混合物３０〜１４０容量部を添加
   したことを特徴とする導電性摺動材組成物。