JPH0481445A - 導電性摺動材組成物およびその成形品 - 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〕 本発明は、帯電防止特性にすぐれた摺動材料に関し、さ
らに詳しくは、帯電防止特性、機械的特性にすぐれると
ともに相手材への攻撃性の低減化が図られた導電性摺動
材用の組成物およびこの組酸物を成形して得られる成形
品に関するものである。

〔発明の背景〕

ポリテトラフルオロエチレン樹脂（以下、ＰＴＦＥとも
いう）などのフッ素樹脂は、摩擦係数が低く、その上化
学的に安定であって耐薬品性や耐熱性にすぐれているな
ど、多くのすぐれた特性を有している。このような特性
を有するＰＴＦＥ樹脂は、軸受なとの摺動部材用の材料
として広く使用されるようになった。

ところが、ＰＴＦＥ樹脂のみによって形成される摺動部
材は、通常耐摩耗性が低く、相手部材と繰り返し接触す
ることにより摩耗しやすくなり、また耐クリープ性が不
充分であるため、例えば軸受けなどにこれを使用した場
合、変形か生じ易くなるという欠点がある。そのため、
従来、このような欠点を補うことを目的として、無機な
いし有機系の各種充填剤をＰＴＦＥに配合させる試みが
なされでいる。

たとえば、コンピュータ機器や各種ＯＡ機器類において
は、磁気記憶装置やＩＣないしＬＳＩを装備する装置類
は特に摩擦静電気やこれに起因する火花を嫌うため、こ
れらの周辺機器や事務機器に使用する摺動部材（たとえ
ば、各種ローラーの軸受部分、搬送装置、ベアリングな
ど）としては、帯電防止性にすぐれていることがまず必
要であるが、この他にも摩擦係数か低くしかも安定して
いることか重要である。また、これらの周辺機器のロー
ラ一部材としては、回転部分の軸材料をアルミニウムな
どの軟質金属で構成してその軽量化が図られていること
が多いが、このような軟質金属の軸を受ける軸受材料と
しては、相手材である軟質金属を極刃傷つけないような
材料であることも重要である。

このように、相手部材と相対的に運動する部分に使用さ
れる摺動部材であって、帯電防止性か要求される部材と
しては、■導電性にすくれていること、■摩擦係数が小
さいこと、■摩耗係数が小さいこと、および■相手部材
を攻撃しないこと、が挙げられるが、従来知られている
充填剤含有ＰＴＦＥ樹脂組成物においては、これらすべ
ての条件を調和的にバランス良く具備するものは得られ
ていないのか現状である。

〔発明の概要〕

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたも
のであり、導電性、耐摩耗性、低摩擦係数を有し、しか
も相手材を攻撃しない特性を具備する導電性摺動材組成
物およびその成形品を提供することを目的としている。

本発明による導電性摺動材組成物は、耐熱性有機充填剤
２〜２０重量％、潤滑剤１〜１０重量％、導電性物質１
〜９重量％、および球状カーボン２〜１０重量％含有し
、残部が実質的に母材としてのポリテトラフルオロエチ
レン粉末からなることを特徴とするものである。

さらに本発明による成形品は、上記導電性摺動材組成物
を成形することによって得られる摺動部材に関するもの
である。

通常、ＰＴＦＥ樹脂に導電性を付与するために、たとえ
ば導電性カーボンなどの導電性物質を充填剤として添加
すると、体積抵抗率自体はある程度低下させることがで
きるものの、耐摩耗性や摩耗係数については悪影響を与
える。この問題を解決することを目的として、特定の有
機充填剤を配合する試みもなされたが、必ずしも良好な
結果は得られなかった。これは添加した充填剤が、摺動
部材としての使用時において摺動界面に凝集したりある
いは凝着するためであると考えられる。このような充填
剤の凝集や凝着を防止するためにはカーボン繊維やガラ
ス繊維のような無機繊維材料を配合することか有効であ
るが、このような繊維材料を添加すると今度は相手材に
対する攻撃性か勢い増大してしまい、上述した本発明の
目的に反するものとなってしまう。

本発明者によれば、耐熱性有機充填剤、潤滑剤、導電性
物質とともに、球状カーボンを上記量範囲で複合的に添
加することによって、上述した特性を総合的かつ調和的
に具備する良好な組成物を得ることができることを見出
した。本発明はこの知見に基づいてなされたものである
。

〔発明の詳細な説明〕

本発明の導電性摺動材組成物における母材は、実質的に
ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粉末、または
これと変性ＰＴＦＥ樹脂との混合物が用いられ得る。

ＰＴＦＥ樹脂粉末とは、ＰＴＦＥの単独重合体の粉末を
意味する。具体的には、たとえば平均粒径２０〜９００
μｍの一般にＰＴＦＥモールディングパウダーとして市
販されているものが用いられ得る。これらのＰＴＦＥは
、通常、懸濁重合法によって得られるＰＴＦＥ単独重合
体である□。

上記のようなＰＴＦＥ粉末に混合させ得る変性ＰＴＦＥ
とは、ＰＴＦＥの変性物を意味し、たとえば非溶融加工
性を保持するのに十分な物性を有する、少量の単量体と
ＰＴＦＥとの共重合体が好ましく用いられ得る。この場
合の単量体としては、たとえば、ヘキサフルオロプロピ
レンのような炭素数３〜６のパーフルオロアルケンや、
炭素数３〜６のパーフルオロアルキルビニルエーテルな
どが挙げられる。このような単量体によって変性して得
られる共重合体は、非溶融加工性であって、３８０℃に
おける見掛けの溶融粘度が１×１０９ポイズ以上の物性
を有することによって特徴付けられる。

本発明の組成物における母材は、上記ＰＴＦＥ粉末、も
しくは上記ＰＴＦＥ粉末と変性ＰＴＦＥ粉末との混合物
からなる。上記ＰＴＦＥ粉末と変性ＰＴＦＥ粉末との混
合物を母材とする場合においては、ＰＴＦＥ粉末１重量
部に対して、変性ＰＴＦＥ粉末を１〜１６重量部、さら
に好ましくは１〜１０重量部の割合で配合したものか用
いられ得る。

耐熱性有機充填剤としては、ポリオキシヘンジイル（Ｐ
　ＯＢ）またはポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）
、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（
Ｐ　Ｅ　Ｅ　Ｋ）なとの化合物が好ましく用いられ得る
。耐熱性有機充填剤の添加範囲としては２〜２０重量％
か好ましく、さらに好ましくは２〜１０重量％である。

耐熱性有機充填剤の添加量か２重量％未満では目的とす
る耐摩耗特性が得られず、一方、添加量が２０重量％を
超えると成形性が低下するので好ましくない。

潤滑剤としては、グラファイト、リン片状黒鉛、二硫化
モリブデン、窒化ホウ素などの潤滑特性を有する物質が
用いられる。この潤滑剤の添加量範囲としては、１〜１
０重量％か好ましく、さらに好ましくは、１〜５重量％
である。潤滑剤の添加量が１重量％未満では目的とする
耐摩耗性が乏しく、一方１０重量％を超えて添加すると
機械的強度が低下するので好ましくない。

さらに導電性物質としては、導電性カーボン、Ｎｉなど
の金属粉末、雲母などの粒子にＮｉなどの導電性材料を
コーティングしたものか用いられ得る。これら導電性物
質の含有量は１〜９重量％か好ましく、特に導電性カー
ボンを添加する場合においては１〜２重量％の範囲が好
ましい。添加量が１重量％未満の場合には目的とする導
電性を得ることかできず、一方、９重量％を超えて添加
すると摩擦係数が勢い増大し軟質相手材への攻撃性も増
大してしまうので好ましくない。

本発明においては、上記導電性物質の他に球状カーボン
を２〜１０重量％複合的に添加する。この球状カーボン
としては、非晶質カーボンの他にメソカーボンマイクロ
ビーズのような光学的異方性の球状カーボンも含まれる
が、球状非晶質カーボンが好ましく用いられる。球状カ
ーボンとしては、たとえば、その平均粒径が４〜３０μ
ｍ１好ましくは５〜１０μｍ１比重か１．４〜］、５、
体積抵抗が１０２以下、炭素含有量９９．８％以上、硬
さがショア−８０〜１１０程度のものが好ましく用いら
れる。このような球状カーボンとしては、たとえば球状
のフェノール樹脂を２０００℃程度の温度で黒鉛化して
得ることかできる。フェノール樹脂は一般に難黒鉛化物
であるので、通常２０００℃で黒鉛化しても非晶質であ
り、ガラス状カーボンの形態を有している。一方、メソ
カーボンマイクロビーズはピッチを熱処理することによ
って製造されるが、これは黒鉛化処理すると球状形態の
ままで黒鉛化される。

ところで本発明においては、上述した導電性物質として
導電性カーボンを配合する場合においては、上記球状カ
ーボンを当該導電性カーボンと同量かあるいは導電性カ
ーボンよりも多く添加することが、良好な特性を発現さ
せる上で好ましい。

上記必須成分の他にも本発明においては、目的とする摺
動部材に応じて、着色剤などの追加的添加成分を適宜配
合することができる。

上記組成物を原料とする成形品は、上記各成分を配合・
混合し、常法に従って成形、焼成することによって得る
ことができる。

〔実施例〕

下記第１表に示す組成、配合比の各混合物を調製した。

各成分としては、下記のものを使用した。

すなわち、ＰＴＦＥとしては、ポリフロンＭ１２（ダイ
キン下業■製）、ＰＰ５（ポリフェニレンサルファイド
）としては、Ｐ−４（フィリップ石油銖製）を用い、グ
ラファイトとしては、グラファイトＡＣＰ−１０００（
日本黒鉛■製）、導電性カーボンとしては、Ｈ５−５０
０（旭カーボン■製）を用い、球状非晶質カーボンとし
ては、Ｃ−２００Ｏ３（鐘紡株製）を用いた。

次に、得られた原料混合物２００ｇを容量１リツトルの
混合装置に投入して下記の条件で混合した。

回転数 時間： ＴＡ　　　２００　Ｏｒ、ｐ、Ｉｌｌ。

ＢＡ　　　２００Ｏｒ、ｐ、ｍ。

ＰＴＦＥの解砕　３０秒 充填剤の投入　　３０秒 混合　　　　　　６０秒 得られた混合物を下記条件で成形し、焼成した。

成形面圧：　　３００　ｋｇｆ／ｃｄ 焼成条件：　３６０℃ｘ３ｈ　ｒ 得られたブロックを切削加工して、各種テストサンプル
とした。

各比較例についても、上記と同様にして各テストサンプ
ルを作製した。

このようにして得られたサンプルについて、体積抵抗率
、アルミ材を対向材料とする動摩擦係数、摩耗係数、お
よび相手材攻撃性を試験した。

導電性の測定ならびに摩擦摩耗試験は下記の条件で行っ
た。

導電性測定： ３０Ｘ６０＋ｕ＋のロッドから、２５×３ｍｍの円板を
切削加工し、アセトンで洗浄したのち、試験片とした。

測定器　　ロレスタＡＰ（三菱油化■製）測定方法　四
探針法 測定温度　２５℃ 摩擦摩耗試験： 相手材をアルミニウム材としてスラスト試験法により行
った。ます、３０Ｘ１０Ｘ６０ｍｓのスリーブから、２
５．６Ｘ２０Ｘ８ｍ＋＊のリングを切削加工し、試験片
とした。相手材としては、３５×１８　Ｘ　４　ｍｍの
アルミ円板をラッピングして、表面をＲｍａｘ　２μｍ
程度に仕上げ、アセトンで洗浄したのち（超音波洗浄５
分）、使用した。試験条件は下記の通りである。

荷重　１０ｋｇｆ／ｃｄ 摺動速度　０．５ｍ／秒 ／ 雰囲気　　大気中、常温 接触面積　２ｃｄ 摺動距離　初期摩擦　１０ｋｍ 定常摩擦　３０ｋＩＩｌ 結果を下記第１表に示す。

上記の通り、各試験結果から理解されるように、本発明
の実施例に係る摺動部材は、導電性とともに摩擦特性、
磨耗特性、相手材攻撃性のすべてにおいてバランスのと
れた向上特性を有している。

〔発明の効果〕

本発明による導電性摺動材組成物においては、母材とし
てのポリテトラフルオロエチレンに、耐熱性有機充填剤
、潤滑剤、導電性物質とともに、球状カーボンを複合的
に添加するようにしたので、得られる成形品は、導電性
とともに摩擦特性、磨耗特性ならびに相手材攻撃性の低
減化において総合的かつ調和的なすぐれた効果を奏する
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、耐熱性有機充填剤２〜２０重量％、潤滑剤１〜１０
   重量％、導電性物質１〜９重量％、および球状カーボン
   ２〜１０重量％含有し、残部が実質的に母材としてのポ
   リテトラフルオロエチレン粉末からなることを特徴とす
   る、導電性摺動材組成物。 ２、耐熱性有機充填剤が、ポリオキシベンゾイル、ポリ
   フェニレンサルファイド、ポリイミド、およびポリエー
   テルエーテルケトンからなる群から選択された少なくと
   も１種からなる、請求項１に記載の導電性摺動材組成物
   。 ３、潤滑剤が、リン片状黒鉛、二硫化モリブデン、およ
   び窒化ホウ素からなる群から選択された少なくとも１種
   からなる、請求項１に記載の導電性摺動材組成物。 ４、導電性物質が、導電性カーボンからなる、請求項１
   に記載の導電性摺動材組成物。 ５、球状カーボンが、球状非晶質カーボンからなる、請
   求項１に記載の導電性摺動材組成物。 ６、母材が、ポリテトラフルオロエチレン粉末と変性ポ
   リテトラフルオロエチレン粉末との混合物からなる請求
   項１に記載の導電性摺動材組成物。 ７、請求項１に記載の組成物を所定形状に成形して得ら
   れる成形品。 ８、前記成形品が摺動部材である、請求項７に記載の成
   形品。