JPH01313867A - 樹脂ボンドブラシ - Google Patents

樹脂ボンドブラシ

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JPH01313867A
JPH01313867A JP14632088A JP14632088A JPH01313867A JP H01313867 A JPH01313867 A JP H01313867A JP 14632088 A JP14632088 A JP 14632088A JP 14632088 A JP14632088 A JP 14632088A JP H01313867 A JPH01313867 A JP H01313867A
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JP
Japan
Prior art keywords
resin
condensation
brush
polycyclic aromatic
heat resistance
Prior art date
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Pending
Application number
JP14632088A
Other languages
English (en)
Inventor
Mikiro Kato
加藤 幹郎
Yoshihiko Sunami
角南 好彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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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〕 本発明は耐熱性、耐摩耗性に優れ、整流特性の安定化し
た樹脂ボンドブラシに関する。
〔従来の技術〕
近年、黒鉛粉を合成樹脂で結合した樹脂ボンドブラシが
開発され、特に脈流高圧補助電動機、例えば、鉄道車両
の補助電動機用に実用化されている。この樹脂ボンドブ
ラシは人造黒鉛系ブラシに比べて、整流火花が3号高く
、広い無火花帯を示し、摩耗量は1/2〜115であり
、寿命が長いという実用上の長所がある。その合成樹脂
としてはフェノール樹脂が用いられているのは周知であ
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、この樹脂ボンドブラシには整流子温度が
70℃以上になる電動機では動的電圧・電流特性、座乗
性(摺動接触安定性)共に悪くなり、整流不良になって
くるという欠点がある。整流子温度70℃が樹脂ボンド
ブラシの耐熱限界であり、この耐熱限界を超えると整流
子面が黒化荒損してくるので、樹脂ボンドブラシは補助
電動機用にしか使われていないのが現状である。この原
因は、結合剤として使っているフェノール樹脂の耐熱性
が低いことによるものである。そこで、耐熱性の高い樹
脂、例えば、ポリイミド樹脂を使用することが考えられ
るが、軟化温度が極めて高いので成型が非常に困難であ
ることに加えて高価なため結合剤としては不向きである
そこで本発明の目的は、耐熱性、耐摩耗性に優れ、高温
での整流特性の安定した樹脂ボンドブラシを提供するこ
とにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題を解決するための本発明は、2環以上の縮合多
環芳香族化合物と、ヒドロキシメチル基またはクロルメ
チル基を少くとも2個有する芳香族化合物を、酸触媒の
存在下、重縮合させて得られる縮合多環芳香族樹脂によ
り導電性基材を結合してなることを特徴とするものであ
る。
〔作 用〕
本発明では、上記縮合多環芳香族樹脂を基材の結合剤と
して使用するから、樹脂ボンドブラシの耐熱性を向上さ
せるとともに、耐摩耗性、整流特性を向上させることが
できる。
〔発明の具体的構成〕
以下本発明をさらに具体的に詳述する。
まず本発明完成までの経緯を説明すると、本発明者は、
従来のフェノール樹脂を結合剤として用いる樹脂ボンド
ブラシの耐熱性改善について研究した結果、以下の事実
を認めた。すなわち、フェノール樹脂を使う限りにおい
ては、成型条件、後硬化条件等の製造条件を広範囲に変
化させても耐熱性を改善することができず、したがって
高温時の整流特性が不安定であること、さらには、特開
昭53−108197号公報にみられるような、「芳香
族炭化水素・ホルムアルデヒド縮合物と三官能性フェノ
ールとの反応生成物に可融可溶性の二官能性アルキルフ
ェノール・ホルムアルデヒド縮合物を反応させ、その生
成物にホルムアルデヒドをさらに反応させて得た変性樹
脂」を結合剤に使用した場合でも若干の耐熱性改善は認
められるものの、整流子温度70℃を超えると一般のフ
ェノール樹脂同様、整流が不安定になった。したがって
、整流子温度が70℃を超える使用条件下での電動機用
の樹脂ボンドブラシの結合剤としては、フェノール樹脂
、変性フェノール樹脂は不適であることがわかった。そ
こで本発明者はフェノール樹脂、変性フェノール樹脂と
同程度の成型性、つまり軟化温度を有し、耐熱性、耐摩
耗性に優れた樹脂の合成法とその樹脂を結合剤とした樹
脂ボンドブラシの製造研究に努め、本発明を成すに到っ
た。
本発明の樹脂ボンドブラシは、2環以上の縮合多環芳香
族化合物と、架橋剤としてヒドロキシメチル基またはク
ロルメチルを少くとも2個有する芳香族化合物を、酸触
媒の存在下に重縮合させて得た縮合多環芳香族樹脂によ
り導電性基材を結合したものである。
上記縮合多環芳香族化合物としては、2環以上の縮合多
環芳香族化合物の1種あるいは、これらの混合物が使用
できる。例えば、ナフタリン、フェナントレン、アント
ラセン、ピレン、クリセン、ナフタセン、コロネン等の
芳香族炭化水素の1種または2種以上の混合物あるいは
、コールタール、コールタールピッチ、石油ピッチおよ
びそれらの分留品などが使用でき、耐熱性の高い樹脂に
は分子量の大きな物質の方がより好ましい。
上記ヒドロキシル基またはクロルメチル基を少くとも2
個有する芳香族化合物としては、ヒドロキシメチル基を
2個以上有する芳香族化合物、例えば、バラキシリレン
グリコール(PXG)、または、クロルメチル基を2個
以上有する芳香族化合物、例えば、2塩化バラキシリレ
ンなどを挙げることができる。この架橋剤の添加量とし
ては、前記多環芳香族化合物1モルに対して0.6〜3
.0モル程度が好ましい。
上記酸触媒としては、パラトルエンスルフォンM (P
 T S ) 、硫tl!、)リフルオロスルフォン酸
等の強酸を用いることができる。触媒の使用量は通常1
〜10%とするのがよい。
本発明における重縮合反応は、攪拌しつつ減圧下、10
0〜150℃で1〜20時間の加熱反応が好ましい。
以上のようにして得られる縮合多環芳香族樹脂の軟化温
度は通常60〜100℃であり、フェノール・ホルムア
ルデヒド樹脂、変性フェノール樹脂の軟化温度と同等で
ある。
次に、上記結合多環芳香族樹脂を結合剤とした樹脂ボン
ドブラシは、通常、導電性基材として好ましくは天然黒
鉛と混合し、冷間成型した後、加熱硬化処理を行うか、
加熱下で成型した後、後硬化処理を行うか、いずれの方
法にても製造できる。
天然黒鉛の混合比率は好ましくは70〜90重量%であ
り、特に望ましくは75〜85重量%である。また、天
然黒鉛に含まれる灰分は2重量%以下、好ましくは1重
量%以下で、その粒子径は100μm以下、特に50μ
m以下が望ましい。縮合多環芳香族樹脂は粒子径150
μm以下、特に100μm以下に粉砕して使用するのが
望ましい。
上記冷開成型法の一例を以下に記す。前記天然黒鉛粉と
縮合多環芳香族樹脂粉末、さらに必要に応じて半導体油
の他、滑剤としてステアリン酸、あるいはステアリン酸
のカルシウム、亜鉛、マグネシウム塩などのカルナバワ
ックスなどを0.1〜2重景%添加した後、Z型ニーダ
−を用いて、60〜100℃で1〜2時間混和する。こ
の時、縮合多環芳香族樹脂をそのまま用いずに、それを
予め溶媒、例えばメタノール、エタノール、アセトン、
クロロホルムで希釈したものを用いてもよい。次いで上
記混合物を2軸形ローラーを用いて混和した後、約50
℃の温風を10〜20時間通気させて乾燥する。乾燥さ
れた混和物を約40〜80μmの粒度になるまで粉砕し
た後、成型金型に仕込み、成型圧1〜3t/calで成
型する。次に金型から取出した成型体を10〜20時間
で150〜200℃まで昇温し、この温度を10〜20
時間保持して硬化処理した後、室温まで冷却し、所望の
形状に加工して樹脂ポンドブラシを得る。
熱開成型法においては、上記冷間成型法で用いたと同様
の粉砕された混合物および天然黒鉛粉、縮合多環芳香族
樹脂粉末と必要に応じて滑剤とを乾式混合したものを原
料にすることができる。その原料を成型金型に仕込み1
50〜200℃の温度まで昇温し、50〜120 kg
/cfaで10〜60分間加圧、加熱し、室温まで放冷
した後、金型から取出し、冷間成型法と同様に硬化、加
工して樹脂ボンドブラシを得る。
〔実施例〕
次に、実施例を比較例とともに示し、本発明の効果を明
らかにする。
(実施例1) ピレン3 mo I!とフェナントレン1monを原料
とし、この原料に架橋剤としてPXGを、原料に対して
1モル、および触媒としてp−トルエンスルフォン酸0
.05モルを添加し、ガラス製フラスコに仕込み20m
mHgの減圧下、攪拌しながら120℃で4時間熱処理
したところ、淡黄色の樹脂状物となり、これを室温まで
放冷後フラスコから取出し、縮合多環芳香族樹脂Aを得
た。この樹脂Aは軟化点が82℃、数平均分子量が11
90、重量平均分子量3265であった。
次に5011m以下に粉砕した樹脂Aの粉末20重量部
と平均粒径11μmで灰分含有量1重量%のリン片状天
然黒鉛80重量部とステアリン酸カルシウム0.1重量
部の混合物を乾式混合した後、成型金型に仕込み、5℃
/分の昇温速度で加熱し、82℃から180℃まで80
kg/−で加圧し、80kg/cnlの加圧下180℃
で60分間加圧加熱後、室温まで放冷し、成型体を金型
から取り出した。
この成型体を乾燥器に入れ、15時間で室温から180
℃まて昇温し、180℃で10時間硬化処理した後、室
温まで放冷して硬化物を得た。この硬化物の特性は次の
とおりであった。
曲げ強度 (室温)       410kg/cfA
〃  (200℃)    405 〃  (250℃)    390 〃  (300℃)    375 嵩比重            1.81耐酸化性  
         428℃(空気中での加熱減量が2
重量%になる時の温度)電気比抵抗(室温)     
 ’  7700μΩcm摩擦係数 (室温)    
   0.28”   (100℃’)     0.
28〃  (200℃)     0.29この硬化物
を整流子温度が130℃になる電動機に取り付け、運転
したところ、動的電圧電流特性、座乗性共に良好で、整
流特性も安定して良好であった。
(実施例2) 沸点400〜520℃、数平均分子量300のコールタ
ールの留分46moj!%、PXG49mol%、p−
1−ルエンスルホン酸5mo7!%ヲカラス製フラスコ
に仕込み、201mHgの減圧下、攪拌しながら130
℃で15時間加熱処理したところ、茶褐色の樹脂状物と
なり、これを室温まで放冷後、フラスコから取出し、縮
合多環芳香族樹脂Bを得た。この樹脂Bは軟化点が81
℃、数平均分子量が1170、重量平均分子量が272
5であった。
次に、50μm以下に粉砕した樹脂Bの粉末25重量部
に対してメタノールを100重量部添加して希釈した結
合剤分散液と平均粒径11μm、天分1重量%のリン片
状天然黒鉛20重量部、および半導体油0.1重量部、
ステアリン酸0.1重量部をZ型ニーダ−を用いて85
℃で1時間混和後、2軸型ローラーを用いてギャップ2
龍で2回掛は混和した。この混和物を乾燥器に入れ、5
0℃の温風を5m/seeの風速で15時間流して乾燥
した後、粒度分布が40〜80μmになるように粉砕し
て成型金型に仕込み、室温で2t/cTAの圧力で成型
した。次いで金型から取出した成型体を15時間で20
0℃まで昇温し、200℃で20時間保持して硬化処理
した後、室温まで放冷した。この硬化物の特性は次のと
おりであった。
曲げ強度(室温)        430kg/afl
”  (200℃)     420 〃  (250℃)     410 〃  (300℃)     380 嵩比重           1.82耐酸化性   
       432℃(空気中での加熱減量が2重量
%になる時の温度)電気比抵抗(室温”)      
8200Ω印摩擦係数(室温)       0.29
(100℃)     0.29 (200℃)0.30 この硬化物を整流子温度が150℃になる電動機に取り
付は運転したところ、動的電圧、電流特性、座乗性共に
良好で整流特性も安定して良好であった。
(実施例3) 架橋剤としてPXGO代りに2塩化パラキシリレンを、
また、触媒としてp−)ルエンスルフォン酸の代りに硫
酸を用いた以外は実施例1と全く同一条件で縮合多環芳
香族樹脂Cを得た。この樹脂Cは軟化点が99℃、数平
均分子量が880、重量平均分子量が1485であった
次に、この樹脂Cを用いた他は実施例1と全く同一の条
件で硬化物を得た。この硬化物の特性は次のとおりであ
った。
曲げ強度(室温>        420kg/cd〃
  (200℃)     415 〃  (250℃)     405 〃  (300℃)     380 嵩比重           1.83耐酸化性   
       434℃(空気中での加熱減量が2重量
%になる時の温度)電気比抵抗(室温)      7
600μΩ(2)摩擦係数(室温)       0.
30〃(100)      0.30 〃 (200℃”)     0.32この硬化物を整
流子温度が130℃になる電動機に取り付け、運転した
ところ、動的電圧・電流特性、座乗性共に良好で、整流
特性も安定して良好であった。
(比較例1) 3官能性フエノール・ホルムアルデヒド樹脂を縮合多環
芳香族樹脂Aの代りに用いた他は実施例2と全く同一条
件で硬化物を得た。この硬化物の特性は以下の通りであ
った。
曲げ強度(室温)       430kg/cffl
〃 (200℃)    310 〃 (250℃)     160 〃 (300℃)     110 嵩比重           1.80耐酸化性   
       330℃(空気中での加熱減量が2重量
%になる時の温度)電気比抵抗(室温)      7
800μΩG摩擦係数(室温)0.27 〃 (100℃)     0.31 〃 (200℃)     0.40 この硬化物を、整流子温度が90℃になる電動機に取り
付は運転したところ、整流子面が黒化荒損して整流特性
が極めて不安定になった。
〔発明の効果〕
以上の通り、本゛発明によれば、きわめて耐熱性が高い
上、耐摩耗性も高く、高温での整流特性の非常に安定し
た樹脂ボンドブラシを得ることができる。
特許出願人 住友金属工業株式会社

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)2環以上の縮合多環芳香族化合物と、ヒドロキシ
    メチル基またはクロルメチル基を少くとも2個有する芳
    香族化合物を、酸触媒の存在下、重縮合させて得られる
    縮合多環芳香族樹脂により導電性基材を結合してなるこ
    とを特徴とする樹脂ボンドブラシ。
JP14632088A 1988-06-14 1988-06-14 樹脂ボンドブラシ Pending JPH01313867A (ja)

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JP14632088A JPH01313867A (ja) 1988-06-14 1988-06-14 樹脂ボンドブラシ

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JP14632088A JPH01313867A (ja) 1988-06-14 1988-06-14 樹脂ボンドブラシ

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103404008A (zh) * 2011-01-27 2013-11-20 株式会社电装 燃料泵用的碳刷及其制造方法

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