JPS6252806A - 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重化に伴っ
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。

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つしかし、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っても
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６０μｍ１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
なかった。また、この発明の発明者は先に、四フッ化エ
チレン樹脂、ポリオレフィン樹脂などに、ニッケル粉ま
たはニッケルで表面を被覆した固体潤滑剤と炭素繊維と
を組み合わせて感化することによって、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を相手材
に用いると相手材を切削してしまい使用することが出来
なかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

したがって、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った。

〔問題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、ニッケルで表面を被覆した固
体潤滑剤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１５：８
０から８０：２０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、ホリエーテルサル
フオン、ポリエーテルエーテルケトン、ボリアリレート
、ポリフェニレンサルファイド、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、フッ素樹脂等である。

つぎに、この発明におけるニッケルで表面を被覆した固
体潤滑剤（以下これをニッケル被覆潤滑済と呼ぶ）は、
たとえば雲母、黒鉛、芳香族アミド繊維その他の固体潤
滑剤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って、導電性が付与され
たものであれば固体潤滑剤の種類を特に限定するもので
はない。

また、この発明Ｉこおけるニッ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
）メッキによってニップ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、ニッ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ッキによってニッケルを被覆した
ものである。

この発明において、上記のニッケル被覆潤滑剤とニッケ
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、ニッケル被覆潤滑剤の量を
下限値よりも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っても導電性
が得られなくなるからであり、好ましくは４０７６０か
ら７０　：　３０の範囲にするとよい。そして、このよ
うなニッケル被覆潤滑剤とニッ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５０〜１
００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、ニッケル被覆の固体潤滑剤、ウ
オラストナイト、チタン酸カリウムなど種類によって比
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、たとえば合
成樹脂、ニッケル被覆潤滑剤、ニッ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、
または予め熱ロール、ニーダ、バンバリーミキサ−１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
などを行なうことも可能である。

〔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、合成樹脂、ニッケル、ニッケルで被
覆された固体潤滑剤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、ニッケル相は互に密に
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、っぎの原材料を準
備した。

■　ポリエチレン樹脂ＨＤＰＥ（三片石油化学工業社製
：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　）、■　ポリフェニレンサルファイド樹
脂ＰＰ５（米国フィリップス・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、ＰＥＥＫ　１ｓｏＰ　）、■　パーフルオ
ロアルキルビニルエーテル樹脂ＰＦＡ　（三片デュポン
フロロケミカル社製：　Ｐ　Ｆ　Ａ３４０Ｊ）、 ■　四フッ化エチレン樹脂ＰＴＦＥ（三片デュポンフロ
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−Ｐ　Ｅ　（西独国ヘキスト社製
：ホスタレンＧＵＲ−２１２）、■　ニッケル被覆雲母
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って、ニッケル被覆雲母の重量
に占めるニッケルの重量割合が約４０％となるようにニ
ッケルメッキ層を設けたもの）、 ［相］　ニッケル被覆ウオラストナイトＮ１−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：ケモリットに無電解法によって、ニッケル被覆
ウオラストナイト全署に対するニッケルメッキ層の重量
割合が約６０％となるようにニッケルメッキ層を形成し
たもの）、 ■　ニッケル被覆チタン酸カリウムＮ１−Ｔ（平均繊維
長２０〜３０μｍ、　　平均繊維径０．２〜０．３　μ
ｍの大塚化学社製：ティスモＤ１０１に無電解法によっ
て、ニッケル被覆チタン酸カリウムホイスカーに対して
重量割合が約６５％となるよう（こニッケルメッキ層を
形成したもの）、 ＠　炭素繊維ＣＦ（東し社製：トレカＭＬＤ−３００）
、 実施例１〜８： ヘンシェルミキサーで第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
って内径１４　ｍｍ　、外径２３ｍｍ、長さ１３ｍｍの
円筒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った。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、摩耗係数（）＜１０−
１０　ｃｍ３７ｋｇ−ｍ）は滑り速度毎分１２８ｍ、荷
重１．６　ｋｇ／ｃｍ２　　の条件テスラスト型摩耗試
験機を用いて求め、いずれも相手材にはアルミニウムＡ
ＤＣ１２（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（０印
）および相手材を傷つける（Ｘ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。

第　　　２　　　表 実施例９，１０： 第１表ｆこ示した原料を同表に併記した配合割合のもと
にヘンシェ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８００　ｋｇ／Ｃｍ２の条件
で、また実施例１０については温度１８０℃、圧力２０
０　ｋｇ／ｃｍ２の条件で加熱加圧成形を行ない、直径
３　Ｑ　ｍｍ、長さ５Ｑｍｍ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、比較例においては体積
抵抗率が低く摺動特性がよくても相手アルミニウム材を
損傷してしまう（比較例１）か、摺動特性がよく相手材
を損傷しないが体積抵抗率が高い（比較例２および３）
かのいずれかであって、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った。

〔効果〕

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　熱可塑性樹脂１００容量部に対して、ニッケルで表面
   を被覆した固体潤滑剤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３
   ０〜１４０容量部添加したことを特徴とする導電性摺動
   材組成物。