JP2002110402A - 低抗体ペーストおよび可変抵抗器 - Google Patents
低抗体ペーストおよび可変抵抗器Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、耐摩耗性の良好な、高温時における
抵抗値の変化の少ない抵抗体ペーストおよびその抵抗体
ペーストを用いた可変抵抗器を提供することを目的とす
る。 【解決手段】本発明は、粒子径は０．１μｍ以上のカー
ボンナノチューブおよび熱硬化性樹脂を混練分散した抵
抗体ペーストで、この低抗体ペーストを用いて可変抵抗
器を作成する。
抵抗値の変化の少ない抵抗体ペーストおよびその抵抗体
ペーストを用いた可変抵抗器を提供することを目的とす
る。 【解決手段】本発明は、粒子径は０．１μｍ以上のカー
ボンナノチューブおよび熱硬化性樹脂を混練分散した抵
抗体ペーストで、この低抗体ペーストを用いて可変抵抗
器を作成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱硬化性樹脂にカ
ーボンナノチューブを混練分散して得られる低抗体ペー
ストおよびそれを塗布することで形成される可変抵抗器
に関し、特に、耐摩耗性の良好な、抵抗温度係数、およ
び高温時に抵抗値の変化の少ない抵抗体ペーストおよび
可変抵抗器に関するものである。
ーボンナノチューブを混練分散して得られる低抗体ペー
ストおよびそれを塗布することで形成される可変抵抗器
に関し、特に、耐摩耗性の良好な、抵抗温度係数、およ
び高温時に抵抗値の変化の少ない抵抗体ペーストおよび
可変抵抗器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に炭素系抵抗体は、溶剤中に溶解し
た熱硬化性樹脂からなるバインダー樹脂にカーボンブラ
ックやグラファイト等のカーボン粉末及びその他の添加
剤を混練分散して低抗体ペーストを得、この低抗体ペー
ストを基板上に塗布した後、これを乾燥、硬化すること
により作成される。従来の熱硬化性樹脂として、フェノ
ールホルムアルデヒド樹脂、レゾール型フェノール樹
脂、メラニン樹脂、アクリル樹脂、キシレン樹脂等が使
用されてきた。一方、近年、車搭載用途を中心として高
温域における使用要求に対し、耐熱性の高いポリイミド
樹脂の使用が増加している。
た熱硬化性樹脂からなるバインダー樹脂にカーボンブラ
ックやグラファイト等のカーボン粉末及びその他の添加
剤を混練分散して低抗体ペーストを得、この低抗体ペー
ストを基板上に塗布した後、これを乾燥、硬化すること
により作成される。従来の熱硬化性樹脂として、フェノ
ールホルムアルデヒド樹脂、レゾール型フェノール樹
脂、メラニン樹脂、アクリル樹脂、キシレン樹脂等が使
用されてきた。一方、近年、車搭載用途を中心として高
温域における使用要求に対し、耐熱性の高いポリイミド
樹脂の使用が増加している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の炭素系低抗体の
有する問題点として、抵抗温度係数の大きいこと、およ
び高温使用時における抵抗値の経時変化が大きく耐摩耗
性が良好でないことが挙げられる。従って、民生電子機
器分野では常用されるが、信頼性の要求される産業用電
子機器分野や、高温下での安定性の要求されるエレクト
ロニクス分野には使用されていない。
有する問題点として、抵抗温度係数の大きいこと、およ
び高温使用時における抵抗値の経時変化が大きく耐摩耗
性が良好でないことが挙げられる。従って、民生電子機
器分野では常用されるが、信頼性の要求される産業用電
子機器分野や、高温下での安定性の要求されるエレクト
ロニクス分野には使用されていない。
【０００４】ところで、可変抵抗器において抵抗体上を
摺動子が摺動する構成を基本とするものが一般的である
が、その中でも、最近、車載用途を中心に数百万回から
多い時には数千万回の動作寿命を要求される用途があ
る。これに対しては、カーボンファイバを抵抗体ペース
トに含有させることにより、抵抗体膜の耐摩耗性を向上
させている方法が報告されている。しかしながら、この
方法では、摺動子の硬度よりカーボンファイバの硬度が
高いため、摺動子のほうが摩耗し、動作寿命も不十分で
あるという問題点が発生していた。
摺動子が摺動する構成を基本とするものが一般的である
が、その中でも、最近、車載用途を中心に数百万回から
多い時には数千万回の動作寿命を要求される用途があ
る。これに対しては、カーボンファイバを抵抗体ペース
トに含有させることにより、抵抗体膜の耐摩耗性を向上
させている方法が報告されている。しかしながら、この
方法では、摺動子の硬度よりカーボンファイバの硬度が
高いため、摺動子のほうが摩耗し、動作寿命も不十分で
あるという問題点が発生していた。
【０００５】また、従来の炭素系抵抗体に使用されるカ
ーボンブラックはストラクチャーを形成しているが、こ
のストラクチャーの崩壊が起こるため、従来の炭素系抵
抗体は高温域において抵抗値の変化が起こっていた。
ーボンブラックはストラクチャーを形成しているが、こ
のストラクチャーの崩壊が起こるため、従来の炭素系抵
抗体は高温域において抵抗値の変化が起こっていた。
【０００６】本発明は、上記課題を解決するため、カー
ボンナノチューブを用いることにより、耐摩耗性の良好
な、高温時における抵抗値の変化の少ない抵抗体ペース
トおよびその抵抗体ペーストを用いた可変抵抗器を提供
することを目的とする。
ボンナノチューブを用いることにより、耐摩耗性の良好
な、高温時における抵抗値の変化の少ない抵抗体ペース
トおよびその抵抗体ペーストを用いた可変抵抗器を提供
することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の抵抗体ペーストは、カーボンナノチューブ
および熱硬化性樹脂を混練分散した抵抗体ペーストであ
って、カーボンナノチューブの粒子径は0．1μｍ以上で
あることを特徴とする。
め、本発明の抵抗体ペーストは、カーボンナノチューブ
および熱硬化性樹脂を混練分散した抵抗体ペーストであ
って、カーボンナノチューブの粒子径は0．1μｍ以上で
あることを特徴とする。
【０００８】ここで、熱硬化性樹脂としては、例えば、
ポリイミド樹脂、フェノールホルムアルデヒド樹脂、レ
ゾール型フェノール樹脂、メラニン樹脂、アクリル樹
脂、キシレン樹脂等を用いることができるが、耐熱性の
高いポリイミド樹脂が好ましい。ポリイミド樹脂は、例
えば縮重合型の場合、ポリイミド樹脂の前駆体であるポ
リアミド酸からなり、塗布後の加熱により閉環硬化して
ポリイミド樹脂となる。ポリイミド樹脂は、例えば、前
駆体であるポリアミド酸として、Ｕワニス（宇部興産社
製）、LARC・TPI（三井東圧化学社製）等が、溶剤として
Ｎ，Ｎ’−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルー２−ピ
ロリドン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルホルムアミド等が使用で
きる。
ポリイミド樹脂、フェノールホルムアルデヒド樹脂、レ
ゾール型フェノール樹脂、メラニン樹脂、アクリル樹
脂、キシレン樹脂等を用いることができるが、耐熱性の
高いポリイミド樹脂が好ましい。ポリイミド樹脂は、例
えば縮重合型の場合、ポリイミド樹脂の前駆体であるポ
リアミド酸からなり、塗布後の加熱により閉環硬化して
ポリイミド樹脂となる。ポリイミド樹脂は、例えば、前
駆体であるポリアミド酸として、Ｕワニス（宇部興産社
製）、LARC・TPI（三井東圧化学社製）等が、溶剤として
Ｎ，Ｎ’−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルー２−ピ
ロリドン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルホルムアミド等が使用で
きる。
【０００９】また、カーボンナノチューブの含有量は、
熱硬化性樹脂１００重量部に対し、１〜１００重量部の
範囲であることが好ましい。本発明に使用されるカーボ
ンナノチューブは、下記に示す二酸化炭素の接触水素還
元法で製造される。固定床反応器（８０ｍｍφ×６００
ｍｍＬ）に触媒（１０ｗｔ％ＮｉＳｉＯ２）３００ｇを
充填し、２Ｌ／ｍｉｎ、５００℃のＨ２で１時間還元
後、反応器にＨ２とＣＯ２の混合ガスを導入し、７．５
Ｌ／ｍｉｎ（Ｈ ２：ＣＯ２＝２：１ｖ／ｖ）、５００
℃、４ｈｒ反応させ、反応終了後反応器を窒素で置換
し、室温まで冷却してから触媒を取り出し、０．１Ｎ硝
酸で洗浄し、カーボンナノチューブを精製した。なお、
カーボンナノチューブの製法はこの方法に限定されるも
のではなく、アーク放電法、レーザー燕発法、熱分解
法、ＣＶＤ法等で製造してもよい。
熱硬化性樹脂１００重量部に対し、１〜１００重量部の
範囲であることが好ましい。本発明に使用されるカーボ
ンナノチューブは、下記に示す二酸化炭素の接触水素還
元法で製造される。固定床反応器（８０ｍｍφ×６００
ｍｍＬ）に触媒（１０ｗｔ％ＮｉＳｉＯ２）３００ｇを
充填し、２Ｌ／ｍｉｎ、５００℃のＨ２で１時間還元
後、反応器にＨ２とＣＯ２の混合ガスを導入し、７．５
Ｌ／ｍｉｎ（Ｈ ２：ＣＯ２＝２：１ｖ／ｖ）、５００
℃、４ｈｒ反応させ、反応終了後反応器を窒素で置換
し、室温まで冷却してから触媒を取り出し、０．１Ｎ硝
酸で洗浄し、カーボンナノチューブを精製した。なお、
カーボンナノチューブの製法はこの方法に限定されるも
のではなく、アーク放電法、レーザー燕発法、熱分解
法、ＣＶＤ法等で製造してもよい。
【００１０】カーボンナノチューブの粒子径は、０．１
μｍ以上、好ましくは０．１μｍ〜３μｍ以下である。
これよりも粒子径が小さいと、低抗体膜の表面が平滑に
なりすぎ、摺動子に対する摩擦係数が増加するからであ
る。
μｍ以上、好ましくは０．１μｍ〜３μｍ以下である。
これよりも粒子径が小さいと、低抗体膜の表面が平滑に
なりすぎ、摺動子に対する摩擦係数が増加するからであ
る。
【００１１】また、本発明では、適宜、無機フイラーを
添加してもよい。無機フィラーとしては、例えば、シリ
カ、ガラス、タルク、粘土、二酸化チタン、アスベスト
等が使用できるが、これらに限定されない。無機フィラ
ーを添加する場合の添加量は、熱硬化性樹脂１００重量
部に対し、１〜１００重量部の範囲であることが好まし
い。この無機フィラーは、抵抗値を調整するために使用
される。
添加してもよい。無機フィラーとしては、例えば、シリ
カ、ガラス、タルク、粘土、二酸化チタン、アスベスト
等が使用できるが、これらに限定されない。無機フィラ
ーを添加する場合の添加量は、熱硬化性樹脂１００重量
部に対し、１〜１００重量部の範囲であることが好まし
い。この無機フィラーは、抵抗値を調整するために使用
される。
【００１２】次ぎに、本発明による可変抵抗器は、上記
の抵抗体ベーストを絶縁基板上に塗布した後、乾燥硬化
して形成した抵抗体を含むものである。上記の構成によ
り、抵抗体の摺動子に対する耐摩耗性を向上させること
ができるので、可変抵抗器の動作寿命が長くなり、さら
に高温時における抵抗値の変化を小さくすることができ
る。
の抵抗体ベーストを絶縁基板上に塗布した後、乾燥硬化
して形成した抵抗体を含むものである。上記の構成によ
り、抵抗体の摺動子に対する耐摩耗性を向上させること
ができるので、可変抵抗器の動作寿命が長くなり、さら
に高温時における抵抗値の変化を小さくすることができ
る。
【００１３】一般に、摺動子に対する耐摩耗性を向上さ
せるためには、摺動子と抵抗体膜との間の摩擦係数を低
減させるとともに、抵抗体膜の塗膜強度を向上させるこ
とが必要である。また、高温時における抵抗値の変化を
小さくするためには、カーボンブラックに見られるよう
なストラクチャーを有しないことが必要である。本発明
によると、カーボンナノチューブを使用することによ
り、摩擦係数の低減、塗膜強度の向上、および高温時に
おける抵抗値の変化の低減を図ることができる。カーボ
ンナノチューブは層状構造のため、面内方向における滑
り性が良く、また、表面積も大きいことから、形成され
た抵抗体膜は、適度にあれた表面粗さを有する。したが
って、摺動子に対する摩擦係数が小さくなる。また、表
面積が大きいことから、ポリイミド樹脂との結合力が強
くなり、塗膜強度も強くなる。さらに、カーボンブラッ
クのようなストラクチャーを有しないため、高温時にお
ける抵抗値の変化を小さくすることができる。
せるためには、摺動子と抵抗体膜との間の摩擦係数を低
減させるとともに、抵抗体膜の塗膜強度を向上させるこ
とが必要である。また、高温時における抵抗値の変化を
小さくするためには、カーボンブラックに見られるよう
なストラクチャーを有しないことが必要である。本発明
によると、カーボンナノチューブを使用することによ
り、摩擦係数の低減、塗膜強度の向上、および高温時に
おける抵抗値の変化の低減を図ることができる。カーボ
ンナノチューブは層状構造のため、面内方向における滑
り性が良く、また、表面積も大きいことから、形成され
た抵抗体膜は、適度にあれた表面粗さを有する。したが
って、摺動子に対する摩擦係数が小さくなる。また、表
面積が大きいことから、ポリイミド樹脂との結合力が強
くなり、塗膜強度も強くなる。さらに、カーボンブラッ
クのようなストラクチャーを有しないため、高温時にお
ける抵抗値の変化を小さくすることができる。
【００１４】また、使用される摺動子としては、長期の
摺動において、抵抗体と良好な接触を保持し得る貴金属
製の材料が用いられ、例えば、洋白の表面に金メッキ、
銀メッキを施したものや、金、銀、白金等を主体とする
合金を使用することができる。
摺動において、抵抗体と良好な接触を保持し得る貴金属
製の材料が用いられ、例えば、洋白の表面に金メッキ、
銀メッキを施したものや、金、銀、白金等を主体とする
合金を使用することができる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明による抵抗体ペーストの実験例
を詳細に説明する。 （実験例）表１の各成分を配合し、これをロールミルに
より混練分散して抵抗体ペーストを作成した。
を詳細に説明する。 （実験例）表１の各成分を配合し、これをロールミルに
より混練分散して抵抗体ペーストを作成した。
【表１】 なお、カーボンナノチューブは、前述した二酸化炭素接
触還元法で作成した。次ぎにこの抵抗体をメッシュのス
クリーンを用いて予め電極を形成したセラミックス製の
絶縁基板上に印刷し、乾燥後３５０℃で１時間硬化して
ポリイミド樹脂抵抗体を作成した。
触還元法で作成した。次ぎにこの抵抗体をメッシュのス
クリーンを用いて予め電極を形成したセラミックス製の
絶縁基板上に印刷し、乾燥後３５０℃で１時間硬化して
ポリイミド樹脂抵抗体を作成した。
【００１６】実験例で得られた抵抗体について、抵抗温
度特性、面積抵抗値、表面粗さの測定および摺動寿命試
験を行った。表面粗さについては、市販の接触式表面粗
さ計を用いて行った。摺動寿命については、接触子は、
Pd、Ag、Pt、Cu、Zn、Niの６元合金からなり、厚さ０．
３ｍｍ、幅０．５ｍｍの接点で接触圧を全体で１０ｇと
し、セットに組み込んだ状態で実際に作動させ、１００
００万回摺動させた後の抵抗体摩耗量を、表面粗さ計を
用いて測定した。
度特性、面積抵抗値、表面粗さの測定および摺動寿命試
験を行った。表面粗さについては、市販の接触式表面粗
さ計を用いて行った。摺動寿命については、接触子は、
Pd、Ag、Pt、Cu、Zn、Niの６元合金からなり、厚さ０．
３ｍｍ、幅０．５ｍｍの接点で接触圧を全体で１０ｇと
し、セットに組み込んだ状態で実際に作動させ、１００
００万回摺動させた後の抵抗体摩耗量を、表面粗さ計を
用いて測定した。
【００１７】結果は、次の通りである。抵抗温度特性
を、−１７５〜１７５℃の温度範囲で測定したところ、
温度が上昇するにつれて、緩やかに抵抗値が低下した
が、８０〜１８０℃の範囲で抵抗値が安定した。面積抵
抗値は３．５ｋ（Ω／口）、表面粗さは２０（μｍ）、
摩耗量（１００００回摺動）は０．２（μｍ）であっ
た。
を、−１７５〜１７５℃の温度範囲で測定したところ、
温度が上昇するにつれて、緩やかに抵抗値が低下した
が、８０〜１８０℃の範囲で抵抗値が安定した。面積抵
抗値は３．５ｋ（Ω／口）、表面粗さは２０（μｍ）、
摩耗量（１００００回摺動）は０．２（μｍ）であっ
た。
【００１８】本発明の抵抗体ペーストを用いて得られた
抵抗体は、表面粗さが適当に荒れており、表面積が大き
く、ポリイミド樹脂との結合力が高いため、耐摩耗性が
高く、１００００回摺動させた後もほとんど摩耗を生じ
ていない。また、抵抗温度特性は、８０〜１８０℃の範
囲で安定していた。
抵抗体は、表面粗さが適当に荒れており、表面積が大き
く、ポリイミド樹脂との結合力が高いため、耐摩耗性が
高く、１００００回摺動させた後もほとんど摩耗を生じ
ていない。また、抵抗温度特性は、８０〜１８０℃の範
囲で安定していた。
【００１９】
【発明の効果】上述のように、本発明の抵抗体ペースト
は、従来の炭素系抵抗体にみられる高温域における導電
路の切断や電気抵抗の上昇といった現象が起こらず、安
定した抵抗値を示す。また、摺動子に対する耐摩耗性を
大幅に向上することができ、その結果、動作寿命の極め
て長い可変抵抗器を供給することができる。
は、従来の炭素系抵抗体にみられる高温域における導電
路の切断や電気抵抗の上昇といった現象が起こらず、安
定した抵抗値を示す。また、摺動子に対する耐摩耗性を
大幅に向上することができ、その結果、動作寿命の極め
て長い可変抵抗器を供給することができる。
Claims (2)
- 【請求項１】熱硬化性樹脂およびカーボンナノチューブ
を混練分散した抵抗体ペーストであって、前記カーボン
ナノチューブの粒子径が０．１μｍ以上であることを特
徴とする低抗体ペースト。 - 【請求項２】請求項１記載の低抗体ペーストを絶縁基板
上に塗布した後、乾燥硬化して形成した可変抵抗器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000298727A JP2002110402A (ja) | 2000-09-29 | 2000-09-29 | 低抗体ペーストおよび可変抵抗器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000298727A JP2002110402A (ja) | 2000-09-29 | 2000-09-29 | 低抗体ペーストおよび可変抵抗器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002110402A true JP2002110402A (ja) | 2002-04-12 |
Family
ID=18780652
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000298727A Pending JP2002110402A (ja) | 2000-09-29 | 2000-09-29 | 低抗体ペーストおよび可変抵抗器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002110402A (ja) |
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