(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性フィラーと、硬化剤未添加のノボラック系フェノール樹脂と、レゾール系フェノール樹脂とを含有してなり、前記レゾール系フェノール樹脂は前記ノボラック系フェノール樹脂以上の含有量であり、
前記導電性フィラーを３５〜６２ｗｔ％、前記ノボラック系フェノール樹脂を６〜３８ｗｔ％、前記レゾール系フェノール樹脂を１２〜４７ｗｔ％含有していること、
を特徴とする抵抗ペースト。
【請求項２】
前記導電性フィラーは、カーボンブラックと黒鉛であることを特徴とする請求項１に記載の抵抗ペースト。
【請求項３】
フィラーと硬化剤未添加のノボラック系フェノール樹脂とを該樹脂の軟化点又は融点以上の温度で混練する工程と、
前記混練物が室温付近に冷却した後に、混練時に添加した前記ノボラック系フェノール樹脂以上の量のレゾール系フェノール樹脂及び溶剤を添加して混合する工程と、
を備えたことを特徴とするペーストの製造方法。
【請求項４】
導電性フィラーと硬化剤未添加のノボラック系フェノール樹脂とを該樹脂の軟化点又は融点以上の温度で混練する工程と、
前記混練物が室温付近に冷却した後に、混練時に添加した前記ノボラック系フェノール樹脂以上の量のレゾール系フェノール樹脂及び溶剤を添加して混合する工程と、
を備えたことを特徴とする抵抗ペーストの製造方法。
【請求項５】
前記導電性フィラーとして、カーボンブラックと黒鉛とを用いることを特徴とする請求項４に記載の抵抗ペーストの製造方法。
【請求項６】
基板の主面に配設された抵抗体と、該抵抗体上を摺動する摺動子とを備えてなり、前記抵抗体が請求項１又は請求項２に記載の抵抗ペーストの硬化物からなることを特徴とする可変抵抗器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抵抗ペースト、その製造方法及び前記抵抗ペーストの硬化物からなる抵抗体を備えた可変抵抗器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、フィラーの結合剤としてレゾール系あるいはノボラック系のフェノール樹脂を用いてペーストとし、このペーストあるいはその硬化物を、例えば、インク、接着剤、摩擦材、封止材、帯電防止材、電圧比直線素子、燃料電池のセパレータなどとして用いられている。その際のフィラーとしては、用途に応じて、カーボンや金属などの導電性のもの、シリカやアルミナなどの非導電性のもの、さらに塩ビのような有機質のものが使われており、フィラーの形状も粒子状のもの以外にウィスカー状のものもある。
【０００３】
また、可変抵抗器の分野においては、基板上に厚膜形成される抵抗体として、炭素系厚膜抵抗体形成用カーボンペーストが用いられていた。この種の抵抗ペーストは、カーボンブラックや黒鉛などの導電性フィラーにレゾール系フェノール樹脂を添加したもの（特許文献１参照）、あるいは、ノボラック系フェノール樹脂を添加したもの（特許文献２参照）が知られている。
【０００４】
フェノール樹脂とは、フェノール類とアルデヒド（主にホルムアルデヒド）とを酸又はアルカリで縮合させて得られる熱硬化性樹脂であり、電気絶縁材料として重要である。酸を縮合剤として得られる黄色透明な可溶可融性の樹脂はノボラック系と称され、硬化剤を加えて成形される。アルカリを縮合剤として得られる黄褐色油状の樹脂はレゾール系と称され、熱によってしだいに硬化する。
【０００５】
ところで、レゾール系フェノール樹脂を添加したペーストにあっては、分散性向上のための混練時の温度が室温よりも十分に高くなると、重合反応が進行して混練物がゲル化するという問題点を有していた。ゲル化したペーストを基板上に塗布してなる抵抗体は、基板との密着強度や靱性が弱く、また、嵩密度も小さいため、接点摺動時に磨耗が大きく長時間の使用に耐えない。また、レゾール系フェノール樹脂は、多量のホルムアルデヒドを添加して合成されるために残留ホルムアルデヒドが多く、抵抗体の作製中での飛散対策が必要となる。
【０００６】
一方、ノボラック系フェノール樹脂は、硬化剤（通常は、ヘキサメチレンテトラミンが使用される）と溶剤とともに添加され、前記ゲル化は生じない。しかし、硬化剤の分解によるアンモニアが発生するため、環境への影響が問題となるばかりでなく、基板材料が耐アンモニア性を有する材料に限られる。また、比較的急激に硬化反応が進行するため、硬化剤の添加量にも依存するが、ペーストとしての保存安定性が好ましいものではない。
【特許文献１】特開昭６０−２３４６０号公報
【特許文献２】特開平１１−２５１１１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、製造時におけるペーストのゲル化を防止できて残留ホルムアルデヒドの飛散量が少なく、基板との密着性が良好で、しかも、硬化剤による基板材料の制約がなくて保存安定性の良好な抵抗ペースト及びその製造方法を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、前記抵抗ペーストを用いることにより、長時間の使用に耐えることのできる可変抵抗器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、第１の発明に係る抵抗ペーストは、導電性フィラーと、硬化剤未添加のノボラック系フェノール樹脂と、レゾール系フェノール樹脂とを含有してなり、前記レゾール系フェノール樹脂は前記ノボラック系フェノール樹脂以上の含有量であり、導電性フィラーを３５〜６２ｗｔ％、ノボラック系フェノール樹脂を６〜３８ｗｔ％、レゾール系フェノール樹脂を１２〜４７ｗｔ％含有していること、を特徴とする。
【００１０】
第１の発明に係る抵抗ペーストにおいて、前記導電性フィラーとしては、カーボンブラックと黒鉛を用いることができる。 
【００１１】
第２の発明に係るペーストの製造方法は、フィラーと硬化剤未添加のノボラック系フェノール樹脂とを該樹脂の軟化点又は融点以上の温度で混練する工程と、前記混練物が室温付近に冷却した後に、混練時に添加した前記ノボラック系フェノール樹脂以上の量のレゾール系フェノール樹脂及び溶剤を添加して混合する工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
第３の発明に係る抵抗ペーストの製造方法は、導電性フィラーと硬化剤未添加のノボラック系フェノール樹脂とを該樹脂の軟化点又は融点以上の温度で混練する工程と、前記混練物が室温付近に冷却した後に、混練時に添加した前記ノボラック系フェノール樹脂以上の量のレゾール系フェノール樹脂及び溶剤を添加して混合する工程と、を備えたことを特徴とする。導電性フィラーとしてはカーボンブラックと黒鉛とを用いることが好ましい。
【００１３】
第４の発明に係る可変抵抗器は、基板の主面に配設された抵抗体と、該抵抗体上を摺動する摺動子とを備えてなり、前記抵抗体が前記抵抗ペーストの硬化物からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
第１の発明に係る抵抗ペーストによれば、フィラーに対して硬化剤未添加のノボラック系フェノール樹脂とレゾール系フェノール樹脂とを添加したものであり、混練時のゲル化を防止することができ、しかも、レゾール系フェノール樹脂の添加量が少なくて済むため、残留ホルムアルデヒドの飛散量が少なくなる。また、硬化剤未添加であるため、アンモニアの発生がなく、保存安定性が良好となる。
【００１５】
特に、第１の発明に係る抵抗ペーストによれば、混練時のゲル化が防止されるので、基板への抵抗体の密着性が良好で、長時間の使用が可能になり、しかも、アンモニアの発生がないので耐アンモニア性という基板材料への制約がなくなる。
【００１６】
また、第２及び第３の発明に係る製造方法によれば、レゾール系フェノール樹脂の添加量をノボラック系フェノール樹脂の添加量以上とし、フィラーと硬化剤未添加のノボラック系フェノール樹脂との混練の後に、レゾール系フェノール樹脂と溶剤とを添加して混合することにより、残留ホルムアルデヒドの飛散やアンモニアの発生のないペースト及び抵抗ペーストを得ることができる。
【００１７】
特に、第３の発明に係る製造方法によれば、抵抗値変化及び摺動抵抗雑音が小さい良好な特性の抵抗体とすることのできる抵抗ペーストを得ることができる。
【００１８】
即ち、本発明は、従来では単独で用いられていたノボラック系フェノール樹脂とレゾール系フェノール樹脂とを併用することにより、単独添加での問題点を解消した抵抗ペーストを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る抵抗ペースト、その製造方法及び可変抵抗器の実施例につき添付図面を参照して説明する。
【００２０】
まず、本発明に係る可変抵抗器の一実施例について、その構成を図１〜図４を参照して説明する。
【００２１】
この可変抵抗器は、樹脂成形品からなる抵抗体基板１０と、樹脂成形品からなるカバー２０と、摺動子３５を備えた樹脂成形品からなる回転軸３０とで構成されている。基板１０は中心孔１１を有し、端子１２，１３が埋設されている。端子１２はその端部１２ａが基板１０の側面から突出し、中央部が円環状の集電体１２ｂとして基板１０の表面に露出している。端子１３はその端部１３ａ（図４参照）が基板１０の側面から突出し、他端部１３ｂが基板１０の表面に露出している。
【００２２】
前記端子１２，１３は、図４に示すように、長尺のフープ材４０に所定形状に打ち抜かれて形成され、図示しない成形金型に挿入されて基板１０が成形される。この樹脂成形の後、基板１０の表面には抵抗体１５（図３参照）がほぼ円環状に形成され、抵抗体１５の互いに対抗する両端部１５ａは前記端子１３の他端部１３ｂと接続される。抵抗体１５は本発明に係る抵抗ペーストを厚膜形成したものであり、抵抗ペーストの成分やその製造方法については後述する。
【００２３】
集電体１２ｂと抵抗体１５とは基板１０の表面に同心円上に設けられ、集電体１２ｂは抵抗体１５の内側に位置している。
【００２４】
回転軸３０は、中心孔３１を有し、フランジ部３２の周囲に摺動子３５を取り付けたもので、基板１０の中心孔１１に回転自在に装着されている。摺動子３５は導電性金属材からなり、抵抗体１５上を弾性的に圧接状態で摺動するブラシ状の第１の接片３５ａと、集電体１２ｂ上を弾性的に圧接状態で摺動するブラシ状の第２の接片３５ｂとを有している。
【００２５】
回転軸３０の中心孔３１は、図１（Ａ）に示すように、円形孔の一部が埋め込まれた形状をなしている。中心孔３１に図示しない操作シャフトが挿入されて左右いずれかの方向に回転することにより、回転軸３０と共に摺動子３５が一体的に回転し、接片３５ａ，３５ｂの抵抗体１５及び集電体１２ｂに対する接触位置が変化することにより、端子１２，１３間の抵抗値が調整される。
【００２６】
以下、抵抗体１５に用いられる抵抗ペーストについて説明する。この抵抗ペーストは、導電性フィラー（導電性粒子）と、硬化剤未添加のノボラック系フェノール樹脂と、レゾール系フェノール樹脂とを含有してなり、レゾール系フェノール樹脂はノボラック系フェノール樹脂以上の含有量とされている。導電性フィラーとしては、通常、カーボンブラックと黒鉛とが用いられる。
【００２７】
この抵抗ペーストは、導電性粒子と硬化剤未添加のノボラック系フェノール樹脂とを該樹脂の軟化点又は融点以上の温度で混練し、該混練物が室温付近に冷却した後に、ノボラック系フェノール樹脂以上の量のレゾール系フェノール樹脂及び溶剤を添加して混合することにより製造される。
【００２８】
前記抵抗ペーストにあっては、まず、導電性粒子に対して、硬化剤未添加のノボラック系フェノール樹脂を添加して混練し、その後にレゾール系フェノール樹脂を添加するため、レゾール系フェノール樹脂単独で添加する際のゲル化が防止され、抵抗体１５の基板１０に対する密着強度や靱性が高くなり、抵抗体１５の摺動耐摩耗性が向上する。そして、レゾール系フェノール樹脂の添加量が少なくて済むため、残留ホルムアルデヒドの飛散量が少なくなる。近年では、ノボラック系フェノール樹脂としてフェノールモノマー量を削減した樹脂が市販されており、このような樹脂を用いれば、フェノールモノマーの飛散量も少なくなる。
【００２９】
また、ノボラック系フェノール樹脂は硬化剤未添加であるため、硬化剤（通常使用されるのは、ヘキサメチレンテトラミンである）の分解によるアンモニアの発生がなく、基板１０として耐アンモニア性という材料的な制約がなくなり、ペーストの保存安定性も良好なものとなる。
【００３０】
ここで、本発明者が行った製造方法の具体例及び実験結果について説明する。まず、カーボンブラック４５ｗｔ％、黒鉛１７ｗｔ％、ノボラック系フェノール樹脂６ｗｔ％を１２０℃に設定した加圧式ニーダーで混練し、室温付近に冷却した後、レゾール系フェノール樹脂３２ｗｔ％と沸点が２００℃付近の溶剤をさらに添加混合し、ロールを用いてペーストを作製した。この抵抗ペーストは以下に示す表１における試料番号３に相当する。
【００３１】
このペーストを可変抵抗器の基板上に馬蹄形パターンをなすように印刷し、２２０℃で硬化させて抵抗体を形成した。そして、Ｐｄ合金めっきを施した接点ブラシを有する摺動子を抵抗体上に摺動回転するように組み立て、可変抵抗器を作製した。１０００万回の回転試験後の抵抗値変化は−０．８２％であり、摺動抵抗雑音は入力電圧に対して０．４４％であった。
【００３２】
さらに、本発明者は、以下の表１に示す試料番号１，２、４〜１６の成分比及びレゾール系フェノール樹脂の添加温度で抵抗ペーストを作製し、前記と同様の可変抵抗器を組み立て、それらの抵抗値変化及び摺動抵抗雑音を測定した。
【００３３】
【表１】
0004506756.tif 000002
【００３４】
表１から明らかなように、試料番号１〜９の抵抗ペーストは良好な抵抗値変化及び摺動抵抗雑音を示した。レゾール系フェノール樹脂の含有量がノボラック系フェノール樹脂の含有量よりも少なくなると（試料番号１０〜１３参照）、抵抗値変化や摺動抵抗雑音の劣化が見られた。
【００３５】
また、試料番号１４の如くノボラック系フェノール樹脂の混練前にレゾール系フェノール樹脂を混合すると、あるいは試料番号１５の如くノボラック系フェノール樹脂の混練中にかつ室温以上でレゾール系フェノール樹脂を混合すると、あるいは試料番号１６の如くノボラック系フェノール樹脂の混練終了後であっても比較的高温状態でレゾール系フェノール樹脂を混合すると、抵抗値変化や摺動抵抗雑音が大きくなった。
【００３６】
次に、前記実施例における作用効果をより詳細に説明する。
【００３７】
樹脂複合抵抗体における寿命劣化の形態は、抵抗体の塑性変形あるいは磨耗による抵抗値変化と抵抗体の疲労磨耗によるクラックの生成及び磨耗粉再付着による接触抵抗変動に伴う摺動ノイズである。
【００３８】
このような寿命劣化を防止するためには、磨耗量を減少させるとともに、たとえ磨耗しても、その絶縁性磨耗粉の微小化を図ることが最も重要である。そのためには、導電性粒子（導電性フィラー）の均一な分散が必要であり、これにて靱性の高い抵抗体を形成することができる。最適な分散性を得るためには、樹脂と導電性フィラーを強い剪断力を印加することのできるニーダーなどの混練方法を用いて分散することが最も効果的である。
【００３９】
前記実施例では、硬化作用を有するレゾール系フェノール樹脂を十分に冷却した後に添加しているので、混練物はゲル化することはなく、基板との密着強度や靱性が強く、また、十分な嵩密度を有する抵抗体を得ることができる。
【００４０】
なお、試料番号１０〜１３の抵抗ペーストの如く、レゾール系フェノール樹脂量がノボラック系フェノール樹脂量を下回ると、硬化反応が十分でなくなり、抵抗体の磨耗量が増大して抵抗値変化が大きくなったり、熱安定性に欠けるものになる。
【００４１】
また、混練前、混練中や混練終了時などの高温時にレゾール系フェノール樹脂を添加した場合には（試料番号１４〜１６）、重合反応が進行して混練物がゲル化する。ゲル化した混練物を用いたペーストからなる抵抗体は、前述の如く、基板との密着強度や靱性が弱く、また、嵩密度も小さいため、接点摺動時に磨耗が大きく、抵抗値変化や摺動抵抗雑音が大きく、長時間の使用に耐えることが困難である。
【００４２】
なお、本発明に係る抵抗ペースト、その製造方法及び可変抵抗器は、前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
【００４３】
特に、本発明に係る可変抵抗器は、一実施例として説明した構造を有する可変抵抗器に限らず、他の構造を有する可変抵抗器にも適用できることは勿論である。
【００４４】
また、フィラーとしては種々の材料からなる粒子やウィスカーを用いることができ、得られたペーストや成形品は種々の用途に使用することが可能である。例えば、インク、接着剤、摩擦材、封止材、帯電防止材、電圧比直線素子、燃料電池のセパレータなどに好適に用いることができる。
【００４５】
また、製造方法において、最初に添加するノボラック系フェノール樹脂の量を若干少なくしておき、混練、冷却後、レゾール系フェノール樹脂を添加する際にノボラック系フェノール樹脂を追加するようにしてもよい。
【００４６】
また、フィラーの一部（分散の容易な黒鉛などの比較的粒径の大きな粒子）をレゾール系フェノール樹脂と同時に添加してもよい。さらに、前記実施例において、溶剤の沸点を２００℃付近としたが、本発明はこれに限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上のように、本発明は、抵抗ペーストに有用であり、特に、製造時におけるゲル化を防止でき、保存安定性が良好である点で優れている。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施例である可変抵抗器を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。
【図２】前記可変抵抗器を示す断面図である。
【図３】前記可変抵抗器の抵抗体基板を示す平面図である。
【図４】前記基板のモールド成形状態を示す平面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０…抵抗体基板
１５…抵抗体
３５…摺動子
【図１】
0004506756.tif 000003
【図２】
0004506756.tif 000004
【図３】
0004506756.tif 000005
【図４】
0004506756.tif 000006