JPS6051747A - 導電性摺動樹脂材料 - 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】 技術分野 本発明は導電性摺動樹脂材料して関するものであシ、さ
らに詳しく述べるガらば、ＶＴＲのカセットリール曳複
写器の紙送シ回転部材、その仙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。

従来技術 近年ＶＴＲの需要が急速に伸びて来ているが、カセット
リールはテープ走行時の摩擦や剥離によって静電気を生
じる傾向があるので帯電防止樹脂をカセットリールに用
い、カセットリールの帯電が画像に悪影響を及ばずこと
を防止したことがＶ　Ｔ　Ｒ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っ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シ解決されつつあ
る。

さらに静電複写機などの紙送シローラーを軸支する軸受
け、最近プラスチッ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
る送シの不正確、軸からの放電條という問題がある。帯
電防止機構を設けたシ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シ、複写機の
信頼性低下を招くおそれがあるとともに１重量増、コス
ト増を招く。

プラスチックのような高分子材料は通常１０１４Ω・儒
以上の体積抵抗率を有しておシ、摩擦などによシ容易に
帯電現象を生じる。このような帯電によって高分子材料
は埃を吸着したり、電撃ショックを受ける場合があシ、
必要に応じてこの対策としてプラスチックに帯電防止剤
を練込んだ材料が供給されている。

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ちり、このため
には電子機器のハウジングに使用するプラスナック材料
に導電性の付与が必要となって来ている・プラスチック
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１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ｇンＩａｍ添
加プラスチッ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がある。（１
ンの導電性カーボンの添加は、炭素拐料の中で固有体積
抵抗が低いカーボンブラック（非晶質炭素）をプラスチ
ッ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Ｊｉｌのカーボンブラック全添加することによって１
０２〜】０３Ω・儂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ック
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。

このように、従来よル樹脂拐料に２８電性を偶力する提
案が為されているが、摺動性は考慮の夕ｔにあった。

発明の目的 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。さらに、本発明で
は軸受に導電性を付与し、軸に帯電しない軸受装置に適
用できる新規に軸受材全提供する。

発明の構成 本発明の上記目的は、熱可塑性樹脂に、カーボンブラッ
クと、グラファイトとを混入し、てなシ、電気伝導性と
優れた摺動特性を有することを特徴とする導電性摺動樹
脂材料を提供することによシ達成される。

さらに、本発明の上記目的は、熱可塑性樹脂にカービン
ブラックと、グラファイトと、そして必要に応じてフッ
素樹脂とを混入してなり、電気伝導性と優れた摺動特性
を有することを特徴とする導電性摺動樹脂材料を提供す
ることによシ達成される。以下、本発明の導電性摺動樹
脂材料（単に、摺動拐料と後述の部分にて称する）の構
成を説明する。

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ればよく、その中でポリスエニ
レンオキシド、？リフチレンフタレート、鱈？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
アセタールが好オしく、ポリアセタールが特に好オしい
。ポリアセタールとしては、コポリマータイプとホモポ
リブータイプのうち前者が好ましい。

本発明の摺動材料の一成分であるグラファイトは特に導
電性を高める一方潤滑特性を高めることＫよって摺動特
性を改良する成分である。本発明が摺動材料の一成分で
ある後述のカーボンブラックは、カービン添加無添加の
ものと比較して摺動特性を劣化させるが、グラファイト
はカーボンブラックによる摺動特性劣化を補い、しかも
カーだン無添加のものよりも良好な摺動特性を実現する
。

またグラファイトは、樹脂材料より固有体積抵抗が、　
ｏ−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
多量のグラファイト添加が必要である。

しかるに、グラファイトがカーボンブラックと共存する
本発明の摺動材料におりては、カーボンブラックや、グ
ラファイトが少量の添加１であっても著しい導電性付与
をもたらす。

グラファイトの添加量上限は、グラファイトを樹脂材料
と混錬できる上限量と同じでろってよく、通常グラファ
イト添加量の上限は約４０チである。

然しながら、グラファ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好首しく、２
５％以下がよシ好ましい。また、摺動特性の面からはグ
ラファイトは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、グラファイトの
添加量は一般姉３−３ｏチであ）、約２０％が最も好ま
しい。

グラファイトとしては、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
れる非結晶何炭素を加熱によシ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シも摩耗量
で測定した摺動特性を約１０倍（摩耗量名。倍）向上さ
せる。本発明の摺動材料に使用されるグラファイトの粒
度に関しては特釦制限がないが、５０μｍ以下が好まし
い。

本発明の摺動材料の一成分であるカーボンブラックは導
電性を付与する成分である。カーボンブラックの添加量
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っ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、カーボンブラック
の添加量は７−３０％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チがよい。カービンブラックの種類としては
特に制限はないが、アセチレンブラック（アセチレンを
無定形に炭化したもの）が好ましく、あるいけＩＯＡ以
下の超微粒カーボンブラック（例えば特殊ファーネスタ
イプのカーボンブラックとしてケッチェンブラックの商
品名で市販されている）ものが特に好ましい。

第１図は、実線妬て、２ｏチダラフアイト、４チポリテ
トラフルオロエチレン、カーＭ＞　プ５ツク（横軸に示
す量）、残部ポリアセタールからなる摺動材料の固有体
積抵抗率（ρ）を示すグラフである。なお、点線はカー
ボンブラック（横軸に示す量）、残部ポリアセタールか
らなる材料について、一点鎖線はグラファイト（横軸に
示ス邦）、残部ヂリアセタールからなる材料についての
固有体積抵抗率（ρ）を示すグラフである。このグラフ
よＪＡ存するカーボンブラック及びグラファイトが本発
明の摺動材料において有効な導電性付与成分であること
が分かる。

尚、固有体積抵抗率は、ＪＩＳＫ６９１１の樹脂の抵抗
率測定法に準拠してめた。

本発明の摺動材料の任意成分であるフッ素樹脂は、グラ
フアイＮＣよる摺動特性向上をさらに良好にする効果を
もつ成分である。この効果はフッ素樹脂の粒子が２５μ
！ｎ以上であることが好ましい。粒子が７〜８μｍであ
ると摺動特性向上効果は奏されるが、体積抵抗が１０１
〜１０３Ω・α　となって優れた電気伝導性は得られな
い。フッ素樹脂の添加量は一般に５チ以下であるが、フ
ッ素樹脂の粒子径が２５μｂ らに多い添加量であっても採用可能である。なお、強度
の点からは、本発明の添加成分合計量は４０チ以下が望
ましい。

続いて、本発明の摺動材料における成分の相互作用につ
いて説明する。グラファイトは、（イ）カーボンブラッ
クによる摩擦係数上昇の傾向を緩和し、（０）カーボン
ブラックと相乗的に作用して小量のカーボンブラック及
び／又はグラファイト添加量にて、導電性を高め、０９
カーボンブラツクによる負荷能力低下を緩和する。なお
負荷能力が低下すると摺動材料は相手相から受ける荷重
によって低荷重下で破壊し、あるいは破壊に至らないま
でも疲労が起ル易くなって、摺動特性が不良となる。

に）フッ素樹脂は樹脂の中で耐熱性が優７’しているが
耐摩耗性は良くない材料である。ところが、本発明は摺
動材料の一成分として他の成分と共存して用いられるフ
ッ素樹脂は、摺動材料の偏摩耗（片波１防止に対して有
効である。すなわち摺動材料が相手材、片当シしている
状況で摺動されても、偏摩耗を進行させないという効果
をもつ。なお、フッ素樹脂は導電性に関しては他の成分
と共働して導電性を向上させる効果をもたず、おそらく
フッ素樹脂粒子がカーボンブラック粒子間に介在するこ
とによると思われるごくわずかな導電性低下をもたらす
。

本発明の摺動材料の代表特性は、体積抵抗率（ρ）＝１
０’Ω・ｔｙｎ　（１０２Ω・αポリテトラフルオロエ
チレン含有の場合）、摩擦係数（μ）　＝　０．３（μ
＝０．２ポリテトラフルオロエチレン含有の場合）であ
る。なお、従来のカーボンブラックのみ含む材料におい
ては、体積抵抗率（ρ）＝１０３〜１０４Ω・（７）、
摩擦係数（μ）→０，７以上であることを考慮すると、
本発明の摺動材料の特性が画期的であることが分かろう
。

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
に必要によシ（カップリング材、粘度調節剤等）を添加
した後、混錬機によシ押出し、被レット化し、その後成
形機にて所定形状に成形する。

第１表において、ＰＯＭはコポリマータイプのポリアセ
タール、ＣＢはカーボンブラック（商品名ケッチェンブ
ラック）、Ｇｒ（東海カーピン社規格Ｇ１１７相当の人
憂グラファイト）、４ＦＵポリテトラフルオロエチレン
であり、数字は全体に対する百分率を示す。これらのＰ
ＯＭ等を混錬、ベレット化、成形を経て試片を作成し、
各判定に供したＯ 「導電性」はＪＩＳＫ６９１１の樹脂の抵抗率測定法に
準拠する方法で測定した体積抵抗率（ρ）、単位ρ−ｍ
を示す・ 「摩耗」は、滑シ距離ＩＱｋｍ、最初の１０分間は２．
５　ｋｇ、以降は１０ゆ（一定）の荷重、摺動速度０．
２　ｒｒ７ｓｅｃ、相手材５ＵＪ２（焼入）、ドライ潤
滑、スラスト型摩擦摩耗試験機の条件で測定した摩耗量
（単位ｍ９）を示す。

「μ」は摩擦係数、「荷重」は以下の耐荷重測定条件で
測定した負荷能力（単位ｋｇ）を示す０荷重測定条件； （イ）試験機；スラスト型摩擦摩耗試験機（ロ）摺動速
度：　０．２　ｍ／ａ　ｅ　ｃＣう荷Ｍ：　５　ｋｇ／
ｈｒで段階的に増加に）相手材：　ＳＵＪ　−２（焼入
） θ９潤滑、ドライ条件 （へ）荷重印加法ニスラスト荷重 以下余白 効　果 （１）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
残音又は複写機の紙付着などを徹底的に防止できる。ま
た、ＩＣのパッケージとして使用り、、ＩＣパッケージ
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長い時間にわたこ
安定しているから、回転、摺動を伴う電気部品の信頼性
が高められる。

ｒ−３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何月すると、部品、
を再が少なくなシ、またメンテナンスフリーも期待され
る。

に）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相手材を庇つけないから相手
材として軟質軽量の樹脂材料を使用し、樹脂材料製品材
同志が摺動する軽量軸受装置を製造しうるＯ （へ）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、とｉ″Ｌ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図はカーデンブラック添加量と体積抵抗率の関係を
示すグラフである。 特許出願人 大豊工業株式会社 特許出願代理人 弁理士　青　木　朗 弁理士　西　舘　和　之 弁理士村井卓雄 弁理士　山　口　昭　之 弁理士　西　山　雅　也 第１頁の続き ５０：０８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、熱可塑性樹脂に、カーボンブラックと、グラファイ
   トとを混入してなシ、電気伝導性と優れた摺動特性を有
   することを特徴とする導電性摺動樹脂材料。 ２、熱可塑性樹脂がフッ素樹脂を含んでなることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の導電性摺動樹脂材料
   。