JPS6026281B2 - 摺動抵抗器用炭素系抵抗体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規な摺動抵抗器用炭素系抵抗体に関するもの
であって、特に耐摩耗性で摺動寿命の長い抵抗体に関す
るものである。

可変抵抗器は絶縁性基板上に電極を有する抵抗体を形成
し、その表面を摺動接点が抵抗体との間に電気的な導通
がある様に一定の圧力を保ち接触しながら摺動する様に
構成されている。摺動素子が抵抗体表面上を往復摺動す
る場合、摩擦により抵抗体は摩耗する。この摩耗量が大
きいと長期間の摺動に耐えることが出来ず所調摺鰯寿命
の短かし、ものとなる。摺動接点の材質や接点圧等の諸
条件によって摺動寿命は異なるが一般的には１５０００
回から５０００山国程度が普通である。本発明は最も耐
摩耗性に優れ、摺動寿命が長く且つ摺動雑音の極めて小
さい炭素系抵抗体に関するものである。周知の如く炭素
系抵抗体は、カーボン粒子の如き導蟹粒子を結合剤則ち
熱硬化性樹脂の初期縦重合体の溶液中に分散させて得ら
れる抵抗体ペーストを、セラミック、フェノール樹脂ェ
ポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹脂等の絶縁基板上に
塗布し熱処理により溶剤を蒸発させ樹脂の縮重合反応を
促進させ、充分硬化させて得られるものである。併しな
がらこれまでの抵抗体は、耐摩耗性が充分でなく摺動寿
命が短かし、もので以下述べる様な産業機器には利用出
来ず、そのため限られた用途に利用されている。近時産
業の発達に従い、自動車エンジンのスロットルセンサ・
ェアフローセンサ、コンピュータ端末機、工業用ミシン
用等の分野で摺動雑音の小さくて、摺動寿命の長い抵抗
体が強く要望されている。そのため超動寿命を改善すべ
く種々の方法が提案された。【１１ 潤滑剤を抵抗体中
に混和する方法、例えば窒化棚素、二硫化モリブデン、
黒鉛等の粒子を混和する。又黒鉛に弗素ガスを加熱下に
反応させて部分的に弗素化する事により得られた粒子を
抵抗体中に混和することにより高抵抗値の摺動寿命の長
い抵抗体を得る方法（特公昭４６一４１２７４号参照）
等である。‘２’抵抗体中に潤滑剤としてテトラフロロ
ェチレンを混和し結合剤としてヱポキシ樹脂とメラミン
、又はェポキシ樹脂と硬化剤フェノール等を使用する方
法（特公昭５４一７０７１号参照）が知られているその
他にも膜厚を厚くする等種々の方法がある。

併しながら何れの方法も実用化に際して問題がある。例
えば‘１１の潤滑剤を添加する方法では摩擦を小さくす
るために添加量を多くすると、黒鉛の場合には高抵抗は
得られず、又二硫化モリブデンでは絶縁性のため接触抵
抗が大きく得られた抵抗体の糟動雑音が大きい欠点を有
する。又黒鉛の弗素化に於いては、黒鉛粒子の形状や粒
度、反応速度雰囲気等反応諸条件により反応蓋窓‘ま著
しく異なる従って常に一定の弗素イＧ率のものを工業的
に得る事が難かしく実際面で一定値のものを生産すると
云う点で難点があるし、沼勤寿命の点も満足すべきもの
とは云えない。【２１のテトラフロロヱチレンを混和す
る場合は結合剤との混和性が悪く、１０％以下の混入で
ないと良質のペーストは得られないと云われている。そ
の点で摩擦抵抗を小さくすると云う効果は少ない。本発
明は従来の摺動抵抗体の穴し点を改善すべくなされたも
のであってその目的とするところは、耐摩耗性で沼動寿
命が長く且つ摺動雑音が小さし、摺動抵抗器用抵抗体を
提供するものである。

本発明者は前記目的を蓮成すべく研究の結果、絶縁基板
上に直嬢摺動抵抗体を形成させる従来の方法とは全く異
なり、絶縁基板上に接着層と抵抗層の２層を形成させる
事により基板に強固に密着した極めて摩耗の少なし、摺
動寿命の長い抵抗体が得られる事実を見出したものであ
る。特に接着層中の合成樹脂の重合又は縦重合が未完給
で印刷が可能な程度に硬化している接着層上に抵抗体層
を塗布し加熱処理によって抵抗体層中の結合剤用樹脂と
反応させると両層間に架橋構造が生成して極めて強固に
密着する。メラミン樹脂は硬度は高く摩擦係数も４・さ
し、が接着性が患いため、メラミン樹脂を結合剤にして
製造した抵抗ペーストは優れた耐摩耗性を有するにもか
かわらず、ァルミナ基板上に密着しない。

又ェポキシ基板上に同様にメラミン系のべ−ストを印刷
塗布し熱処理した抵抗体も基板から剥離してしまう。又
メラミン樹脂にヱポキシ樹脂をブレンドするか、両者を
予備縦重合したものを結合剤として抵抗体ペーストを製
造したものは、基板への接着性は改善されるが、硬度、
耐摩耗性の点でメラミン樹脂本釆の性質より劣り、摺動
寿命の点で充分満足出来るものではない。然し乍ら本発
明の如く接着層の接着剤としてェポキシ系の合成樹脂を
用い、抵抗体層の結合剤としてメラミン樹脂を使用し前
述した如く適当な条件下で加熱処理すればメラミン樹脂
がェポキシ樹脂の硬化剤として作用し架橋構造が生成す
るため極めて容易に接着される。本発明によれば抵抗体
層は硬度、耐摩耗性の最も優れた樹脂結合剤を選ぶ事が
出来、中間接着層には基板と抵抗体層とを最も強固に接
着出来る性能の樹脂を選択する事が出来るわけである又
抵抗体層と接着層が接触面でイｂ学的架橋反応を行なう
事が可能で極めて強固に接着させる事が出来、そのため
摺動寿命が長いだけでなく、機械的性質も優れた抵抗体
が得られる。分子量１０００〜３０００ェポキシ当量、
５００〜１０００の固形ェポキシ樹脂をブチルカルビト
ールの如き溶剤に溶解し、これにジシアンジアミドの如
き硬化剤を当量分添加したものを絶縁基板上に所要の形
状に塗布し、ェポキシ基が開環反応して急速な縞重合反
応が進行しない温度条件で熱処理する事により表面がべ
とつかず乾燥状態（半硬イ肋脳裏）のェポキシ樹脂接着
層が得られる。

この縮重合が完結していない重合途中の層の上にカーボ
ン粒子の如き導電粒子又はこの導電焔粒子と潤滑剤粒子
の混合物を分散させて得られたメラミン樹脂ペーストを
所定の形状に印刷塗布した後、加熱により接着層と抵抗
体層結合剤の縮重合反応を同時に行なえば基板とェポキ
シ樹脂層、ェポキシ樹脂層と抵抗体層がそれぞれ強固に
密着し、得られた抵抗体の超動面は硬く摩擦が少く、摩
耗量の極めて小さいメラミン樹脂皮膜をェポキシ樹脂膜
面上に形成する事が出来、樹脂の種類や、条件により各
層に化学的に架橋反応を行なわせる事も出来るわけであ
って機械的に優れ摺敷寿命の長い炭素系皮膜抵抗体を製
造することが出来る。同様に絶縁基板上に形成した半硬
化状態のフェノール樹脂皮膜の上に、導鰭粒子としての
カーボン粒子又はカーボン粒子と潤滑剤粒子の混合物を
分散させたメラミン樹脂ペーストを塗布し、熱処理する
ことによって、強固に密着したメラミン樹脂皮膜を得る
事が出来る。又ェポキシ樹脂溶液中に導電粒子としての
カーボン粒子を混合分散させる事により接着層に導電性
をもたせ、この導軍性により絶縁基板上に形成された電
極部と上部の抵抗層との間に電気的な導通をもたせる事
が出来る。抵抗体層の結合剤としては、メラミン樹脂、
ジアリルフタレート樹脂等があげられるが、これに限定
されるものではない。

又潤滑剤としては例えば天然黒鉛、合成黒鉛、窒化棚素
、二硫化モリブデン、弗化黒鉛等があげられるが、併し
これに限定されるものではない。又溶剤としては相溶性
が良好であるものであれば良く、例えばプチルカルビト
ール、ブチルカルビトールアセテート、フタール酸ェス
テル類、セバチン酸ェステル等があげられる。本発明の
摺敷抵抗器用抵抗体を、先端半径０．１５側の▽形の銀
−パラジウム系金属接点を、接触圧１０夕重で抵抗体面
に接触させ、毎分摺敷回数２５００回、振中３肋で１０
００方回往復摺動させて摺敷寿命試験を行なった。

抵抗体表面に生ずる接点の摺鰯軌跡により抵抗体の摩耗
量をサーフコム（東京精密性）で測定した。その結果、
従来のフェノール樹脂系結合剤を用いた一層炭素抵抗体
の摺動寿命は５００万回程で摩耗量が２０ムｍであった
が、本発明による下部層ェポキシ樹脂、抵抗層メラミン
樹脂の２層型のものでは１５００万回まで港勤しても摩
耗量は６仏のであった。次に本発明の実施例を説明する
。

実施例 １ 固形ヱポキシ樹脂ェピコート＃１００１５０夕をプチル
カルビトール５０のこ溶解し、その中に人造黒鉛ＯＰ−
７＆ ３０夕を混合し充分に分散せしめる。

人造黒鉛を加える事により次に塗布される抵抗体層とア
ルミナ絶縁基板上に予め形成された電極の間の導電性が
確保される。ェポキシ樹脂溶液中には、硬化剤としてジ
シアンジアミド２夕を加える。このペーストの粘度は２
５）Ｃにおいて約１０００ポィズであり、スクリーン印
刷に通したものであった。このペーストをスクリーン印
刷によりアルミナ基板上に所定の形状に塗布し室温で１
筋ご間放置した後、減圧乾燥器中で２５肋Ｈｇ、１３０
つ０１時間乾燥処理した。かくして得られたヱポキシ接
着層の上に、メラミン樹脂溶液ューバン２庇Ｅ５０タ中
にＧＰ−７８、３０夕を混合分散させて得られたペース
トを所定の形状に印刷塗布する。この形状精度はスクリ
ーン印刷により容易に達成出来る。塗布後、室温で１５
分間放置した後、２１０００２時間熱処理を行なった。
得られた抵抗体の抵抗値はＩＫＯ／□であり、摺敷雑音
は２．３％であった。この抵抗体の摺動寿命試験の結果
を第１図に示す俊点摺動軌跡の摩耗量は５ム肌であり、
これは第４図に示すフェノール樹脂を結合剤に使用した
一層構造の従来品の摩耗量２０ム肌に比して著しく４・
さし・従釆品では接点の摺動により抵抗体は著しく摩耗
し、接点軌跡は基板面に迄達して居る。摺動試験後にお
ける実施例の抵抗体の摺動雑音は２．３％であり、試験
前の値と変化はなかった。実施例 ２ 固形ェポキシ樹脂ェピコート＃１００４４０夕をブチル
カルビトール５０のこ溶解し、ジシアンジァミド１．６
夕を加えたものを下部接着層とする。

メラミン樹脂溶液サイメル３２５、１００タ中にＧＰ−
７８、３Ｍ、窒化棚素１５夕を混合分散したペースト摺
動抵抗用ペーストとし実施例１と同機の手順方法で抵抗
体を作成する。得られた抵抗体の抵抗値はＩＫＱ／□で
あり、摺動雑音は２．８％であった。その摺敷寿命試験
の結果は第２図の如く摩耗量は４ｒｍであった。摺敷雑
音は試験後２．５％であり、変化はなかつた。実施例
３ フェノール樹脂ＡＰＩ０７、５０夕をブチルカルビトー
ルアセテート８０夕に溶解しＧＰ−７＆ ３５夕を混合
分散し、絶縁基板上に印刷塗布し、減圧乾燥器中で２５
側Ｈｇ、１００午ＣＩ時間乾燥させた下部接着層の上に
、メラミン樹脂溶液サィメル３２ふ １００タ中にＧＰ
７８、３０夕を混合分散したペーストを摺動抵抗用ペー
ストとして印刷塗布し、１９０午０１時間熱処理を行な
った。

得られた抵抗体の抵抗値はＩＫＱ′□であり摺動雑音は
２．５％であった。摺動寿命試験の結果は第３図の如く
、摩耗量は５仏仇であり、摺動雑音は２．５％であった
。フェノール樹脂を結合剤に用いた一層構造の従来品の
摺動寿命試験の結果は第４図の如く抵抗体が著しく摩耗
し、接点の摺動軌跡は基板面に達しこの部分の抵抗膜が
なくなっており、１０００万回の使用に耐えられない事
を示して居る。

従って試験後の摺動雑音は測定不能であった。これに反
して本発明実施例１、２及び３に依る２層構造の抵抗体
の摺動寿命試験の結果は摺動軌跡を示す摩耗量が第１，
２及び３図より３ｒの〜５ム肌であり、糟勤雑音の値も
変化なく更に継続して使用可能である事を示しており、
本発明の優秀性を立証している。以上のように、本発明
の抵抗体は従釆全く見られなかった優れた耐摩耗性及び
長時間の摺動寿命を有し、且つ摺動雑音が小さい優れた
特性を有している。

尚、接着層用ペースト並びに、抵抗体層用ペーストは印
刷性に富んでおり、極めて容易に製造し得る特徴を有し
ている。

【図面の簡単な説明】

第１，２及び３図はそれぞれ本発明実施例１、２及び３
による抵抗体の摺敷寿命試験後の接点の摺動軌跡を示す
抵抗体断面図。 第４図は従来品抵抗体の摺敷寿命試験後の接点の沼敷軌
跡を示す抵抗体断面図。１は基板表面、２は抵抗体膜面
、３，４は接点の摺動軌跡を示す。 秦 ｌ 図 弟 ２ 図 策 ３ 図 策 ４ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 絶縁基板上に接着層と抵抗層とを形成せしめた事を
   特徴とする２層構造から成る摺動抵抗器用炭素系抵抗体
   において、接着層がフエノール樹脂、エポキシ樹脂の単
   独又はこれらを主成分とする他の接着性合成樹脂との混
   合物に導電粒子を含有せしめて成る導電性接着層で、そ
   の上部に導電粒子とメラミン樹脂とから成る抵抗体に潤
   滑剤として黒鉛、二硫化モリブデン、窒化硼素、四弗化
   樹脂の単独又は２種以上の混合物を含有する抵抗層を形
   成して成る摺動抵抗器用炭素系抵抗体。