JPH10199704A - 摺動抵抗器用抵抗体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 摺動ノイズが小さく，かつ長寿命の摺動抵抗
器用抵抗体を提供すること。 【解決手段】 導電材料１０と，バインダ材料２と，球
形のシリコン樹脂微粉末３とを含有してなり，該シリコ
ン樹脂微粉末３は均一に分散している。シリコン樹脂微
粉末３は平均粒径が０．３〜５μｍであることが好まし
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は，各種センサー等に用いられる摺
動抵抗器用抵抗体に関する。

【０００２】

【従来技術】従来，自動車用のスロットルポジショニン
グセンサー，ＥＧＲリフトセンサー等に用いられる可変
抵抗器は，抵抗体上においてブラシを移動させることに
よって抵抗値を変更する摺動抵抗器である。かかる摺動
抵抗器における抵抗体は，カーボン等の導電粉末材料を
フェノールやエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂中に分散さ
せたものが一般的である。

【０００３】

【解決しようとする課題】しかしながら，上記従来の摺
動抵抗器用抵抗体においては，次の問題がある。即ち，
従来の摺動抵抗器用抵抗体は，第一にブラシを摺動させ
た際の耐摩耗性が十分ではなく，抵抗器の寿命を短くす
る要因になっている。従来，この欠点を改良する方法と
して，例えば，特公昭５８−５０００３号公報に示され
たごとく，抵抗体組成物中に黒鉛，テフロン粉末等の固
体潤滑物質を添加して摺動性を改善する方法が提案され
ている。

【０００４】また，特開平５−１５８６５７号公報にお
いては，抵抗体組成中にアルミナ，シリカ等の無機フィ
ラーを添加して抵抗体膜を補強する方法が提案されてい
る。しかしながら，これらの方法は，耐摩耗性において
は一応の改善はみられるが，依然として摺動ノイズが大
きいという問題がある。

【０００５】この摺動ノイズの発生の原因としては，図
２に示すごとく，その表面に発生した摩耗粉９５の払拭
性が悪く，ブラシ８が摩耗粉９５に乗り上げるためであ
ると考えられる。摩耗粉９５を詳細に解析した結果，樹
脂のみの絶縁体状態のものが多いことが判っている。前
者の固体潤滑物質を用いた抵抗体９においては，黒鉛は
温度により払拭性が悪化し，また，テフロンはそれ自体
が柔らかくつぶれ易いことに起因している。

【０００６】また，後者の無機フィラーを用いた抵抗体
においては，摩耗して抵抗体表面に分離付着したフィラ
ーによりブラシの摩耗が促進され，抵抗体の摩耗粉によ
る影響を受けやすくなるという問題がある。このよう
に，上記従来の対策方法においては，未だ摺動ノイズが
大きく，かつ長寿命化が十分でないという問題がある。

【０００７】本発明は，かかる従来の問題に鑑みてなさ
れたもので，摺動ノイズが小さく，かつ，長寿命の摺動
抵抗器用抵抗体を提供しようとするものである。

【０００８】

【課題の解決手段】請求項１の発明は，導電材料と，バ
インダ材料と，球形のシリコン樹脂微粉末とを含有して
なり，該シリコン樹脂微粉末は均一に分散してなること
を特徴とする摺動抵抗器用抵抗体にある。

【０００９】本発明において最も注目すべきことは，上
記球形のシリコン樹脂微粉末を含有していることであ
る。該シリコン樹脂微粉末としては，三次元的にシロキ
サン結合が発達した高分子のシリコン樹脂を用いること
が好ましい。この場合には，高い耐熱性を得ることがで
き，また，低分子のシロキサン結合の場合に問題となる
シリコン汚染による接点障害を防止することができる。

【００１０】また，上記シリコン樹脂微粉末の添加量
は，摺動抵抗器用抵抗体（以下，適宜，抵抗体という）
に対して，０．５〜２０重量％の範囲内であることが好
ましい。０．５重量％未満の場合には，その添加効果が
発現しないという問題があり，一方，２０重量％を超え
る場合には，抵抗体の抵抗値が大きくなりすぎるという
問題がある。

【００１１】また，上記導電材料としては，後述するご
とく，種々の材料を用いることができる。また，上記バ
インダ材料は，上記導電材料の結合材としての役割を果
たすものであり，例えばフェノール樹脂等の熱硬化性樹
脂あるいはその他の熱可塑性樹脂のいずれでもよい。

【００１２】次に，本発明の作用につき説明する。本発
明の摺動抵抗器用抵抗体は，上記球形のシリコン樹脂微
粉末を含有しており，これを上記抵抗体中に均一に分散
している。このシリコン樹脂微粉末は，非常に優れた潤
滑性を有するため，抵抗体上においてブラシを摺動させ
る際の摺動性が改善され，かつ，耐摩耗性が大幅に向上
する。

【００１３】また，抵抗体上のブラシの摺動により，抵
抗体から摩耗粉が発生した場合には，該摩耗粉中に上記
シリコン樹脂微粉末が含まれる。このシリコン樹脂微粉
末は，球形であり，かつ，撥水性を有するため，抵抗体
自身に殆ど吸着されない。そのため，発生した摩耗粉
は，ブラシの摺動に伴って，その摺動面から容易に払拭
される。それ故，ブラシと抵抗体との間に摩耗粉が入り
込みにくくなり，摺動ノイズの発生を抑制することがで
きる。

【００１４】したがって，本発明によれば，摺動ノイズ
が小さく，かつ，長寿命の摺動抵抗器用抵抗体を提供す
ることができる。

【００１５】次に，請求項２の発明のように，上記シリ
コン樹脂微粉末は平均粒径が０．３〜５μｍであること
が好ましい。０．３μｍ未満の場合には，摺動抵抗器用
抵抗体の補強効果が発現しないおそれがあるという問題
があり，一方，５μｍを超える場合には，抵抗体表面が
粗くなるという問題がある。

【００１６】また，請求項３の発明のように，上記導電
材料は，カーボンブラック，Ａｇフィラー，グラファイ
ト，カーボンファイバーのうちの少なくとも１つ以上を
用いることが好ましい。これらは，導電性に優れている
ので，上記シリコン樹脂微粉末を含有させた場合におけ
る抵抗特性を容易に調整することができる。

【００１７】次に，上記の優れた摺動抵抗器用抵抗体を
製造する方法としては，次の発明がある。即ち，請求項
４の発明のように，導電材料と，バインダ材料と，球形
のシリコン樹脂微粉末と，該シリコン樹脂微粉末不溶性
の溶剤とを混合してペーストを作製し，次いで，基板上
に上記ペーストを塗布し，次いで該ペーストを加熱して
硬化させることを特徴とする摺動抵抗器用抵抗体の製造
方法がある。

【００１８】本製造方法においては，上記溶剤としてシ
リコン樹脂微粉末を溶解しないものを用いる。この溶剤
としては，例えば，ブチルカルビトール等があるが，上
記バインダ材料との相溶性を考慮して選択する。また，
上記導電材料，バインダ材料については，上述した種々
のものを用いることができる。

【００１９】また，上記各材料の混合は，例えばボール
ミル等の混合機を用いて行う。また，上記基板上にペー
ストを塗布する方法としては，種々の方法を採用するこ
とができるが，スクリーン印刷法により行うことが好ま
しい。このスクリーン印刷法によれば，基板上に正確な
パターンで，かつ，所望の厚みに精度よくペーストを塗
布することができる。

【００２０】次に，本製造方法の作用について説明す
る。本製造方法においては，上記導電材料と，バインダ
材料と，シリコン樹脂微粉末と，上記溶剤とを混合す
る。このとき，上記シリコン樹脂微粉末は上記溶剤に溶
けない。また，シリコン樹脂微粉末は，上記のごとく球
形の形状であるので，溶媒中において凝集しにくい。そ
のため，上記の混合により，シリコン樹脂微粉末が均一
に分散したペーストを容易に得ることができる。

【００２１】次に，得られたペーストを上記基板に塗布
し，これを加熱する。このとき，ペーストは，上記のご
とくシリコン樹脂微粉末を均一に分散させて含有してい
る。そのため，加熱による硬化がなされた後もシリコン
樹脂微粉末が均一に分散した状態が維持される。

【００２２】それ故，得られる摺動抵抗器用抵抗体は，
上記球形のシリコン樹脂微粉末が均一に分散した抵抗体
となる。したがって，得られた摺動抵抗器用抵抗体は，
上述した優れた効果を発揮することができる。

【００２３】また，請求項５の発明のように，上記シリ
コン樹脂微粉末は，上記と同様の理由から，平均粒径が
０．３〜５μｍであることが好ましい。

【００２４】

【発明の実施の形態】

実施形態例１ 本発明の実施形態例にかかる摺動抵抗器用抵抗体及びそ
の製造方法につき，図１を用いて説明する。本例の摺動
抵抗器用抵抗体１は，図１に示すごとく，導電材料１０
と，バインダ材料２と，球形のシリコン樹脂微粉末３と
を含有している。そして，摺動抵抗器用抵抗体１内に
は，シリコン樹脂微粉末３が均一に分散している。

【００２５】導電材料１０としては，アセチレンブラッ
クを用いた。また，バインダ材料２としては，フェノー
ル樹脂を用いた。また，シリコン樹脂微粉末３として
は，平均粒径０．３〜５μｍの東芝シリコン製のトスパ
ール（商品名）を用いた。このシリコン樹脂微粉末３
は，三次元的にシロキサン結合が発達した高分子のシリ
コン樹脂であり，耐熱性が約４００℃と非常に優れたも
のである。

【００２６】次に，シリコン樹脂微粉末の製造方法につ
いて説明する。まず，原料として，導電材料１０として
のアセチレンブラックを１４重量％と，バインダ材料２
としてのフェノール樹脂を４２重量％と，シリコン樹脂
微粉末３とを，溶剤としてのブチルカルビトールアセテ
ーネ中に添加して，ボールミル法により混合分散すると
共に，らいかい機にて混練して抵抗ペーストとした。得
られた抵抗ペーストは，シリコン樹脂微粉末３を均一に
分散させたものとなる。

【００２７】次いで，電極を形成した基板上に上記抵抗
ペーストをスクリーン印刷により塗布した。次いで，こ
れをバッチ炉において温度２５０℃で２Ｈｒ加熱するこ
とにより，上記抵抗ペーストを硬化させた。これによ
り，図１に示すごとく，シリコン樹脂微粉末３が均一に
分散した摺動抵抗器用抵抗体１が得られた。

【００２８】また，上記抵抗ペーストの加熱は，上記の
ごとく２５０℃の温度で行ったが，一方，シリコン樹脂
微粉末３の耐熱温度は上記のごとく約４００℃である。
そのため，摺動抵抗器用抵抗体１中のシリコン樹脂微粉
末３は，上記加熱硬化時においても変質することなく，
優れた潤滑特性を維持することができる。

【００２９】次に，この摺動抵抗器用抵抗体１を実際に
使用する場合には，図１に示すごとく，摺動抵抗器用抵
抗体１の表面上においてブラシ８を摺動させる。このと
き，摺動抵抗器用抵抗体１には，上記のシリコン樹脂微
粉末３を均一に分散させているため，これが潤滑効果を
発揮し，摩耗を従来よりも大幅に軽減することができ
る。

【００３０】しかしながら，図１に示すごとく，使用頻
度が高くなるにつれて，徐々に摩耗粉５１，５２が発生
することはさけられない。このとき，従来であれば，前
述した図２に示すごとく，ブラシ８の摺動時において該
ブラシ８が摩耗粉９５上に乗り上げて大きな摺動ノイズ
が発生していた。

【００３１】これに対し，本例の摺動抵抗器用抵抗体１
においては，図１に示すごとく，摩耗粉５１，５２中に
シリコン樹脂微粉末３よりなる摩耗粉５２も含まれてい
る。シリコン樹脂微粉末３は，表面エネルギーが小さく
撥水性であるため，化学的に他のものに吸着されにくい
特性を有している。また，シリコン樹脂微粉末３よりな
る摩耗粉５２は球形であり，機械的にも他のものに吸着
されにくい特性を有している。

【００３２】それ故，シリコン樹脂微粉末３よりなる摩
耗粉５２は，ブラシ８の摺動によって容易に払拭され
る。さらには，他のバインダ材料２や導電材料１０から
発生した摩耗粉５１も，シリコン樹脂微粉末３よりなる
摩耗粉５２に伴って払拭されやすくなる。

【００３３】これにより，摺動抵抗器用抵抗体１表面に
摩耗粉５１，５２が発生した際においては，ブラシ８が
その摩耗粉５１，５２上に乗り上げる現象が発生しにく
くなり，摺動ノイズの発生が抑制される。したがって，
本例によれば，摺動ノイズが小さく，かつ，長寿命の，
優れた摺動抵抗器用抵抗体１を得ることができる。

【００３４】実施形態例２ 本例は，実施形態例１の摺動抵抗器用抵抗体１におい
て，シリコン樹脂微粉末３の平均粒径及び添加量を変化
させ，摺動性能を測定した。本発明品として準備した試
料は，表１に示すごとく，平均粒径及び添加量を変化さ
せた５種類の摺動抵抗器用抵抗体である（試料Ｎｏ．Ｅ
１〜Ｅ５）。なお，比較のため，表１に示すごとく，シ
リコン樹脂微粉末に代えて他の添加剤を添加した比較し
た比較品も５種類準備し（試料Ｎｏ．Ｃ１〜Ｃ５），本
発明品と同様に評価した。

【００３５】評価項目の１つは，抵抗体摩耗量である。
摩耗量は，温度１２０℃において２００万回ブラシを摺
動させた後に測定した。２つ目の評価項目は，摩耗粉の
払拭性の評価である。これは，摺動ノイズが発生し易い
か否かの評価である。また，摩耗粉払拭性は，摺動試験
終了段階にてそれまでの摺動範囲より作動範囲を大きく
とり，摺動端に蓄種した摩耗粉上にブラシを故意に乗り
上げさせて，その後の接触抵抗（ノイズ）が１０ｋΩ以
下になるまでの復帰性にて評価した。

【００３６】３つ目の評価項目は，摺動寿命である。こ
れは，摺動抵抗器用抵抗体表面上におけるブラシの摺動
を繰り返し，ブラシと摺動抵抗器用抵抗体との間の接触
抵抗が１０ｋΩ以下の値を維持できる回数を測定して評
価した。これらの評価結果を表１に示す。

【００３７】表１より知られるごとく，本発明品（試料
Ｎｏ．Ｅ１〜Ｅ５）は，いずれも全評価項目ともに良好
であり，優れた性能を示した。特に試料Ｎｏ．Ｅ３〜Ｅ
５の平均粒径が２．０〜４．０μｍのシリコン樹脂微粉
末を添加したものについては，抵抗体摩耗量がきわめて
少なく，かつ，摺動寿命が非常に長い良好な結果を示し
た。

【００３８】これに対し，比較品（試料Ｎｏ．Ｃ１〜Ｃ
５）は，いずれもすべての評価項目において本発明品を
下回る結果となった。このように，本例の結果によっ
て，本発明品が摺動ノイズの抑制及び長寿命化に非常に
有利であることが明らかとなった。

【００３９】

【表１】

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例１における，摺動抵抗器用抵抗体の
構成を示す説明図。

【図２】従来例における，問題点を示す説明図。

【符号の説明】

１．．．摺動抵抗器用抵抗体， １０．．．導電材料， ２．．．バインダ材料， ３．．．シリコン樹脂微粉末， ５１，５２．．．摩耗粉， ８．．．ブラシ，

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電材料と，バインダ材料と，球形のシ
   リコン樹脂微粉末とを含有してなり，該シリコン樹脂微
   粉末は均一に分散してなることを特徴とする摺動抵抗器
   用抵抗体。
2. 【請求項２】 請求項１において，上記シリコン樹脂微
   粉末は平均粒径が０．３〜５μｍであることを特徴とす
   る摺動抵抗器用抵抗体。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において，上記導電材料
   は，カーボンブラック，Ａｇフィラー，グラファイト，
   カーボンファイバーのうちの少なくとも１つ以上である
   ことを特徴とする摺動抵抗器用抵抗体。
4. 【請求項４】 導電材料と，バインダ材料と，球形のシ
   リコン樹脂微粉末と，該シリコン樹脂微粉末不溶性の溶
   剤とを混合してペーストを作製し，次いで，基板上に上
   記ペーストを塗布し，次いで該ペーストを加熱して硬化
   させることを特徴とする摺動抵抗器用抵抗体の製造方
   法。
5. 【請求項５】 請求項４において，上記シリコン樹脂微
   粉末は平均粒径が０．３〜５μｍであることを特徴とす
   る摺動抵抗器用抵抗体の製造方法。