JPS60250054A

JPS60250054A - 導電性摺動材組成物

Info

Publication number: JPS60250054A
Application number: JP10718384A
Authority: JP
Inventors: Masaki Egami; 正樹江上
Original assignee: YOUBEA LE-RON KOGYO KK
Current assignee: YOUBEA LE-RON KOGYO KK
Priority date: 1984-05-25
Filing date: 1984-05-25
Publication date: 1985-12-10
Also published as: JPH0522733B2

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】（１）　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。

（２）従来の技術各種エンジニアリングプラスチックとして、制振係数が
小さく、耐熱性、耐薬品性等が要求される用途に、ふっ
素樹脂（中でも特に四ふっ化エチレン樹脂）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種々の充填材が併用
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、１ＯＩ４Ω・ｃｍｌｌ上の体積抵抗率を示す
といっ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って、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って
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、ニッケル等
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。

ニッケル等が用いられる。しかし、銅、アルミニウムは
四ふっ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、ニッ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、黄銅ファイバー、アルミニウムファイバーな
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３　
ｍｍ　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。このため
、この発明者は潤滑性のある材料を金属で被覆し、これ
を四ふつ化エチレン樹脂に可能な限り多量に充填してそ
の特性確認の実験を行なったが、よい導電性は得られな
かった。

（３）発明が解決しようとする間頓点以上述べたことから明らかなように、耐摩耗性の向上と
優れた導電性の付与のために四ふつ化エチレン樹脂に添
加される黒鉛、導電性カーボン、金属粉、金属繊維など
の充填材は、それぞれに重大な欠点をもっていて、従来
技術では世間の強い要望を満足させることができない。

（４）間頃を解決するためめ手段上記の間額点を解決するために、この発明は四ふつ化エ
チレン樹脂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
するものであり、以下にその詳細を述べる。

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、アルボフロン、テフロン、
フルオン、ポリフロン等ノ登録商標名で市販されている
ふっ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／ｃｍ”　）　
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材と呼ぶ）は、導電
性があればその種類を特に限定するものではないが、無
電解メッキにより表面をニッケルで被覆した雲母（たと
えば三菱金属社製品）、黒鉛や芳香族ポリアミド繊維な
ど例示することができる。

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
ニッケル被覆材相互に接触して、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（
たとえばニッケル）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２０μｍ以下好ましくは
１５〜６μｍ、長さ１ｍｍＬ］下好ましくは０．３〜０
．０２　ｍｍのものが望ましく、一般的には東し社製：
トレカＭＬＤ−３０または奥羽化学工業社製：クレハカ
ーボンファイバーＭ２Ｏ２５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、ニッケ
ル被擢材および炭素繊維の王者の配合割合を容量比で示
したが、その理由は＠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ｉｔ比で表わしたのではこ
の発明の構成を明確な町囲で示すことは不可能であって
好ましくないからであり、容量は重量と真比咀とを測定
し、その１量を真比重で除した値で示す方法を採用した
。ここで、ニッケル被覆材と炭素繊維との混合割合は、
ニッケル被覆材を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。このようなニッ
ケル被膚材と炭素繊維との混合物を、四ふつ化エチレン
樹脂１００容徽部に対して３０〜１５０容量部、好まし
くは５０〜１０Ａ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っ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ッ
ケル被覆材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１
通常の場合、平均粒径４０μｍＰＬ下であれば支障はな
い。これら王者の混合物を成形用金型に入れて４００〜
１ｏｏｏｋｇ／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３５
０〜３８０℃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
った後冷却し、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。

（５）　作　用以上述べた配合割合で、四ふつ化エチレン樹脂とニッケ
ル被覆材と炭素繊維とが向−分散した状態にあるこの発
明の導電性摺動材組成物の研摩された表面（摺動面）に
は、ニッケル被覆材に内蔵されている固体潤滑剤も現わ
れて、四ふっ化エチレン樹脂、炭素繊維、ニッケル被覆
、固体潤滑剤の四つの構成成分が露呈する。その結果、
固体潤滑剤は潤滑性の向上に役立つと同時に、ニッケル
被覆層は互にまたは炭素繊維と密着して電路を形成し、
導電性の増大に寄与するのである。

（６）　実施例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、平均粒径１２　ｔｔｍの金雲母に、
ニッケルの無電解メッキを施したニッケル被覆雲母（三
菱金属社製）４８容量部および表面にニッケルメッキを
施した炭素繊維（東邦ベスロン社製：　ＨＴＣＦ　／Ｎ
ｉ　、繊維径７．５ｔｔｍ、繊維長３００μｍ、平均ニ
ッケル膜厚０．２５μｍ）３７容量部をヘンシェルミキ
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／ｃｍ”　の圧力をかけて予備成
形した。予備成形体の入った金型を常圧下で加熱し、３
６０℃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、
荷電１　ｋｇ／ｃｍ”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１２８　ｍ／ｍｉｎ
　、荷電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５ＵＪ−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。

第　１　表〔実施例２〕炭素繊維として東し社製の繊維径７μｍ、繊維長３０μ
ｍのもの３７容置部を用いた以外は実施例１と全く同じ
方法によっ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〕四ふつ化エチレン樹脂１００容量部に対して、ニッケル
被覆雲母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容鰻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碍た。この成
形体について実施例１と同様摩擦摩耗試験および体積抵
抗率の測定を台ない、その結果を第１表に併記した。

〔比較例１〜３〕実施例１と同じ四ふっ化エチレン樹脂、ニッケル被覆雲
母またはニッケル粉末（米国インコ社製：ニッケルパウ
ダー２５５）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第　２　表外は実施例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。

第　３　表第１表および第３表に示した実施例１〜３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、口中に
付けた１〜３はそれぞれ実施例１〜３を、また、Ｘ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１，２および５）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３および４）
で、いずれも期待される性質は得られていないが、実施
例１〜３の結果はいずれも体積抵抗率は低く、しかも摩
耗係数も非常に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。

（７）効果この発明の組成物から得られる成形体は、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
二つの機能力１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。

【図面の簡単な説明】

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。ＬＪ、、、実施例、×・・・比較例ｏｉ　１　ｔｏ　ｔｏｏ　ｔｏｏ。 −体積抵抗率（Ω・ｃｍ）第１頁の続き

Claims

【特許請求の範囲】

四ふっ化エチレン樹脂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炭素繊維との容量比が１
５：８０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。