(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）荷重たわみ温度（１．８２ＭＰａ）が２３０℃以上，
（２）１００〜１２０℃で４０００〜１０００時間以上保持した場合に平面度変化及び曲げ弾性率変化が共に１０％以下である高耐熱性，
（３）曲げ弾性率が１０ＧＰａ以上である高剛性，
（４）線膨張係数が３０ｐｐｍ／℃以下である高寸法精度，
（５）揮発ガス成分を含まない，
以上の（１）〜（５）の全てを備えたリニア型固相重合ポリフェニレンスルファイド樹脂、ガラス繊維強化液晶樹脂、又は高純度芳香族ナイロンの熱可塑性樹脂よりなる樹脂材料と無機充填材料とよりなることを特徴とする摺動抵抗器用抵抗体基板。
【請求項２】
請求項１において，上記無機充填材料は摺動抵抗器用抵抗体基板１００重量％に対し３０〜８０重量％含まれていることを特徴とする摺動抵抗器用抵抗体基板。
【請求項３】
請求項１又は２において，上記樹脂材料は分子末端不純物が０．１％未満であることを特徴とする摺動抵抗器用抵抗体基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は，各種センサ等に用いられる摺動抵抗器用抵抗体基板に関する。
【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，ＥＧＲリフトセンサ等に用いられる摺動抵抗器として，後述する図１に示すごとく，表面に固定接点となる摺動抵抗体１２が設けられた抵抗体基板１１と，該摺動抵抗体１２の表面を含む抵抗体基板１１の表面を該摺動抵抗体１２と電気的導通を保ちつつ摺動するよう構成された可動接点１３とよりなるものが知られている。
【０００３】
上記可動接点１３が上記摺動抵抗体１２の上を動くことにより，両者に接続された回路における電気抵抗値，つまり摺動抵抗値が変動し，該変動から可動接点１３に接続された物体の位置検出を行うことができる。
【０００４】
ところで，摺動抵抗器では抵抗体及び抵抗体基板の表面を可動接点が摺動するため，抵抗体，抵抗体基板，可動接点の表面が削れ，摩耗粉が発生することがある。この摩耗粉が抵抗体及び抵抗体基板−可動接点間に付着，残留した場合には，摺動抵抗値が変化してしまい，可動接点に接続された物体の位置を正しく検出できなくなる。これが摺動ノイズである。
【０００５】
また，可動接点は抵抗体，抵抗体基板の特定の箇所に対して摺動するよう構成されている。この特定の箇所が摺動軌道である。仮に摺動軌道からはずれて可動接点が摺動した場合には，摺動抵抗値が可動接点に接続された物体の位置を正しく反映しない。
【０００６】
そして，従来，摩耗粉の粘着による摺動ノイズの発生を防止するために，また抵抗体基板の変形に伴って発生する摺動軌道のずれを防止するために，揮発粘着成分を含まず，高い弾性を有し，変形し難いアルミナ基板が上記抵抗体基板として用いられてきた。
これにより，長期に渡って安定した摺動抵抗値を得ることができる，つまり摺動寿命の長い摺動抵抗器を得ることができる。
【０００７】
【解決しようとする課題】
しかしながら，アルミナ基板よりなる抵抗体基板はアルミナ板材を削り出し加工して作製しなければならず，非常に製造コストが高くなるという問題があった。
【０００８】
これに対し，抵抗体基板を成形容易な樹脂基板にて構成することが提案されており，このものによれば大幅なコスト削減が可能となる。
しかし，樹脂は離型剤，酸化防止剤，熱安定剤，後述する硫黄ガスキャッチャー等の揮発粘着成分を含むため，摩耗粉が可動接点等に粘着しやすくなり，摺動ノイズが発生しやすくなるおそれがある。
更に，樹脂は弾性率が低く，表面硬度が小さいため，可動接点の摺動軌道のずれが発生しやすくなるおそれがある。
【０００９】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，摺動寿命が長く，製造コストが安価である摺動抵抗器用抵抗体基板を提供することにある。
【００１０】
【課題の解決手段】
請求項１の発明は、（１）荷重たわみ温度（１．８２ＭＰａ）が２３０℃以上，
（２）１００〜１２０℃で４０００〜１０００時間以上保持した場合に平面度変化及び曲げ弾性率変化が共に１０％以下である高耐熱性，
（３）曲げ弾性率が１０ＧＰａ以上である高剛性，
（４）線膨張係数が３０ｐｐｍ／℃以下である高寸法精度，
（５）揮発ガス成分を含まない，
以上の（１）〜（５）の全てを備えたリニア型固相重合ポリフェニレンスルファイド樹脂、ガラス繊維強化液晶樹脂、又は高純度芳香族ナイロンの熱可塑性樹脂よりなる樹脂材料と無機充填材料とよりなることを特徴とする摺動抵抗器用抵抗体基板にある。
【００１１】
上記摺動抵抗器とは，表面に固定接点となる摺動抵抗体が設けられた抵抗体基板と，該摺動抵抗体の表面を含む抵抗体基板の表面を該摺動抵抗体と電気的導通を保ちつつ摺動するよう構成された可動接点とよりなり，本発明はこのような摺動抵抗器を構成する摺動抵抗体基板に関するものである。
【００１３】
上記無機充填材料としては，ガラス繊維の他，ワラストナイト，アルミナ，カオリンクレー，タルク，マイカ，珪藻土，炭酸カルシウム，硫酸カルシウム，酸化マグネシウム，水酸化マグネシウム，炭酸マグネシウム，珪酸マグネシウム，二硫化モリブデン等を用いることができるが，ここに例示したもの以外の物質であっても利用することができる。
【００１４】
本請求項にかかる（１）について説明する。
上記『荷重たわみ温度（１．８２ＭＰａ）』とは，ＡＳＴＭ基準Ｄ６４８に定められた温度による変形しやすさを測定する方法において，１．８２ＭＰａの荷重下で変形し始める時の温度である。
この荷重たわみ温度が２３０℃未満である場合には，抵抗体の焼成温度が２３０℃のため，焼成時にそり等の変形を生じてしまうおそれがある。また，荷重たわみ温度は高ければ高いほど好ましい。荷重たわみ温度が高くなるにつれて変形し難くなるためである。
【００１５】
本請求項にかかる（２）によれば，上記熱可塑性樹脂は１００〜１２０℃で４０００〜１０００時間以上保持した場合に平面度変化及び曲げ弾性率変化が共に１０％以下である。平面度変化や曲げ弾性率変化が１０％以上変化する場合には，可動接点の接触抵抗が変化してしまうおそれがある。
【００１６】
また，本請求項にかかる（３）によれば，上記熱可塑性樹脂は曲げ弾性率が１０ＧＰａ以上である。
仮に１０ＧＰａ未満である場合には，ケース等への組みつけ後に変形し，可動接点との接触抵抗が変化してしまうおそれがある。また，曲げ弾性率の上限は高ければ高いほど好ましい。変形が一層生じ難くなるためである。
【００１７】
また，本請求項にかかる(４)によれば，上記熱可塑性樹脂の線膨張係数は３０ｐｐｍ／℃以下である。
仮に３０ｐｐｍ／℃より大である場合には，抵抗体を構成する樹脂との剥離が生じたり，抵抗体の抵抗値が変化してしまうおそれがある。また，線膨張係数の下限は，抵抗体の線膨張係数レベルがベストなため，１０ｐｐｍ／℃であることが好ましい。
【００１８】
また，本請求項にかかる「揮発ガス成分を含まない」とは，抵抗体焼成時に基板から前述した揮発粘着成分のガスが発生しない，また実際に摺動抵抗器として使用した際に基板から揮発粘着成分のガスが発生しないことを表わしている。
【００１９】
次に，本発明の作用につき説明する。
本発明にかかる抵抗体基板は樹脂材料と無機充填材料とよりなるため，揮発粘着成分が含まれておらず，発生した摩耗粉は可動接点の摺動と共に容易に払拭され，抵抗体及び抵抗体基板−可動接点間に付着，残留することが殆どない。
このため，摺動ノイズが発生し難く，摺動寿命の長い摺動抵抗器を得ることができる。
【００２０】
そして，本発明にかかる抵抗体基板は樹脂材料よりなるため，成形が容易であり，射出成形，押出成形等の一般的な樹脂成形方法を利用できるため，加工にかかるコストを安価とすることができる。
【００２１】
更に，上記樹脂材料は上述した（１）にかかる熱可塑性樹脂である。抵抗体基板作製における焼きつけ温度は一般に２３０℃前後で行われるため，このような熱可塑性樹脂を使用することにより，成形加工のコストを抑えながら，焼きつける時にもそり等の変形を生じないという効果を得ることができる。
また，上記樹脂材料は上述した（２）にかかる熱可塑性樹脂である。よって，本発明にかかる抵抗体基板は高温雰囲気での長時間使用に対して耐久性が高いため，例えば各種車両におけるスロットルセンサ等として利用することができ，設置環境の自由度を高くすることができる。
【００２２】
また，上記樹脂材料は上述した（３）にかかる熱可塑性樹脂である。よって，組みつけ時に高い耐変形性を得ることができ，成形加工のコストを抑えながら，組みつけ時に発生しやすいそり変形によって特性変化を生じ難くすることができる。
また，上記樹脂材料は上述した（４）にかかる熱可塑性樹脂である。抵抗体基板には抵抗体が印刷形成等されるが，抵抗体基板を冷熱サイクル雰囲気に設置した場合であっても，印刷形成された上記抵抗体の剥離等が発生し難い。
【００２３】
また，上記樹脂材料は上述した（５）にかかる熱可塑性樹脂である。
これにより，成形加工のコストを抑えながら，抵抗体の摩耗粉の払拭性を確保することができる。
【００２４】
以上，本発明によれば，摺動寿命が長く，製造コストが安価である摺動抵抗器用抵抗体基板を提供することができる。
【００２５】
なお，上記揮発粘着成分とは，例えば，モンタンろう，ＢＨＴ（ジブチルヒドロキシトルエン）等を指しており，離型剤，酸化防止剤，熱安定剤，後述する硫黄ガスキャッチャー等に含まれている。
【００２６】
次に，請求項２の発明のように，上記無機充填材料は摺動抵抗器用抵抗体基板１００重量％に対し３０〜８０重量％含まれていることが好ましい。
これにより，抵抗体基板に必要とされる高弾性，高寸法精度，高耐熱変形性をより高めることができる。
【００２７】
無機充填材料の割合が３０重量％より少ない場合には，曲げ弾性率１０ＧＰａ以上という性能を満たすことができなくなるおそれがある。また，８０重量％より大である場合には，これ以上の無機充填材料を添加しても曲げ弾性率の向上が見込めず，頭打ちであり，更に成形性が悪化するおそれがある（後述する図２参照）。
【００２８】
次に，請求項３の発明のように，上記樹脂材料は分子末端不純物が０．１重量％未満であることが好ましい。
分子末端不純物は，通常，カルボキシル基，水酸基，Ｎａ，Ｃｌ等よりなり，揮発粘着成分として作用し，摺動ノイズを増加させるおそれがある。本請求項によれば，分子末端不純物が少ないため，より摺動ノイズを小さくすることができ，より長寿命な摺動抵抗器を得ることができる。
上記分子末端不純物が０．１重量％より大である場合には，摺動ノイズが増加し，摺動寿命が低下するおそれがある。
【００２９】
次に、上記樹脂材料はリニア型固相重合ポリフェニレンスルファイド樹脂（以下ＰＰＳ樹脂）であることが好ましい。ＰＰＳ樹脂は極性基を持たないため，成形の際の離型性に優れており，離型剤を添加する必要がない。また，耐熱性に優れているため，熱安定剤を添加する必要がない。更に，酸化され難いため，酸化防止剤を添加する必要がない。そして，ＰＰＳ樹脂の中でも特にリニア型のものを固相重合させたものであるため，成形の際に硫黄ガスの発生も少なく，硫黄ガスキャッチャーを添加する必要がない。
【００３０】
これら，離型剤，熱安定剤，酸化防止剤，硫黄ガスキャッチャーは一般に揮発粘着成分として作用するが，上述したごとく本請求項にかかる発明においては，これらを用いる必要がない。
また，リニア型のＰＰＳ樹脂であるため，主鎖の長い高分子型の分子形状を有しており，分子末端の割合が少ない。
以上により，摺動寿命の長い摺動抵抗器を得ることができる。
【００３１】
なお，上記硫黄ガスキャッチャーとは，ＰＰＳ樹脂成形時に発生する硫黄酸化物等をアルカリによりトラップし，不活性化して，硫黄を除去する物質で，高級脂肪酸金属塩（例えばカルシウム，亜鉛等のステアリン酸塩））等である。
【００３２】
【発明の実施の形態】
実施形態例
本発明の実施形態例にかかる摺動抵抗器用抵抗体基板について図１，図２と共に説明する。
本例の抵抗体基板は樹脂材料と無機充填材料とよりなる。
以下詳細に説明する。
【００３３】
図１に示すごとく，摺動抵抗器１は，表面に固定接点となる摺動抵抗体１２が設けられた抵抗体基板１１と，該摺動抵抗体１２の表面を含む抵抗体基板１１の表面を該摺動抵抗体１２と電気的導通を保ちつつ摺動するよう構成された可動接点１３とよりなる
上記摺動抵抗体１２はフェノール樹脂またはエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂よりなるベースレジン１２０にカーボン１２１とグラファイト１２２とを添加して構成したものである。
【００３４】
上記抵抗体基板１１は，後述する表１に示すごとく，樹脂材料であるリニア型固相重合ＰＰＳ樹脂と無機充填材料であるがガラス繊維及び炭酸カルシウムとよりなる。両者の重量混合比は４０：６０である。
上記リニア型固相重合ＰＰＳ樹脂は，リニア型ＰＰＳ樹脂の一次重合後，固相にて熱処理することにより合成され，分子末端不純物，遊離不純物をほとんど含まない，かつ高弾性な樹脂である。
【００３５】
また，本例にかかる摺動抵抗器１は自動車用スロットルセンサで，上記可動接点はスロットル開度（ポジション）に応じて摺動し，ポテンショメータとして機能する。
【００３６】
次に，本発明にかかる各種の摺動抵抗体基板の摺動寿命を測定し，従来品と比較調査した。
まず，表１に示すごとく，前述した（１）〜（５）の要件を満たす試料１〜試料３と比較試料Ｃ１〜Ｃ５にかかる摺動抵抗体基板を準備した。
試料１は，上述したリニア型固相重合ＰＰＳ樹脂等よりなる抵抗体基板である。
試料２はガラス繊維充填より構成された液晶樹脂等よりなる抵抗体基板である。このものは高寸法精度，高耐熱変形性を有する樹脂である。
また，試料３は高純度芳香族ナイロン等よりなる抵抗体基板である。このものは，高寸法精度，高耐熱変形性を有する樹脂である。
【００３７】
また，比較試料Ｃ１及びＣ２はポリエステル等よりなる抵抗体基板である。
このものは安価で高耐熱変形であるが，加水分解されやすいため，分解生成物を発生すると共に，これを防止するための添加物を多く含んでいる。これらの添加物が揮発粘着成分となる。
【００３８】
Ｃ１は射出成形の際の離型性を高めるために，モンタンろうよりなる離型材が添加されている。Ｃ２は離型材，熱安定剤のいずれについても添加されていない。
比較試料Ｃ３及びＣ４は樹脂ではなく，従来技術に記載したごとくアルミナ板材を削り出し加工して作製したアルミナ基板よりなる抵抗体基板である。
アルミナ基板は高寸法精度，高耐熱変形，不純物揮発分を含まないが，加工コストが非常に大きくなる。
【００３９】
比較試料Ｃ３にはアルミナ上に５重量％のモンタンろうよりなる離型剤（揮発粘着成分となる）が添加され，比較試料Ｃ４には５重量％のリン酸エステルよりなる熱安定剤が添加されている。
比較試料Ｃ５は分岐型ＰＰＳ樹脂等よりなる抵抗体基板である。
上記分岐型ＰＰＳ樹脂とは，架橋型ＰＰＳ樹脂と呼ばれるもので，成形時の年度が高く，高温成形を必要とする。また，この抵抗体基板は不純物末端を多く含み，遊離低分子量成分が多いという特徴を有する。
【００４０】
以上にかかる各試料１〜３，比較試料Ｃ１〜Ｃ５にかかる抵抗体基板を用いてロータリーセンサポテンショメータという摺動抵抗器を構成し，連続摺動させながら抵抗値変化を記録して，ノイズ発生時を摺動寿命とした。
この結果については表１に記載した。
【００４１】
この結果，本発明にかかる試料１〜３で構成された摺動抵抗器の摺動寿命は２００万回を越えたことが分かった。
比較試料Ｃ１は離型剤や熱安定剤が添加されており，更に分子末端不純物が１重量％含まれているため，摺動寿命が非常に低いことが分かった。比較試料Ｃ２は分子末端不純物を含むこと，成形時に生じる熱分解成分の揮発，粘着により摺動寿命が非常に低いことが分かった。
【００４２】
比較試料Ｃ３，Ｃ４はアルミナより構成されているが，揮発粘着成分である離型剤や熱安定剤を抵抗体周辺に添加してあるため，それらの揮発及び抵抗体表面への粘着により，抵抗体摩耗粉の払拭性が悪化し，摺動寿命が短いことが分かった。更に，比較試料Ｃ５は同様に分子末端不純物や遊離オリゴマーの揮発，粘着により摺動寿命が短いことが分かった。
【００４３】
次に，本例の作用効果について説明する。
本例にかかる抵抗体基板は樹脂材料と無機充填材料とよりなるため，揮発粘着成分が含まれておらず，発生した摩耗粉は可動接点の摺動と共に容易に払拭され，抵抗体及び抵抗体基板−可動接点間に付着，残留することが殆どない。
このため，摺動ノイズが発生し難く，摺動寿命の長い摺動抵抗器を得ることができる。
【００４４】
そして，本例にかかる抵抗体基板は樹脂材料よりなるため，成形が容易であり，射出成形，押出成形等の一般的な樹脂成形方法を利用できるため，加工にかかるコストを安価とすることができる。
【００４５】
以上，本例によれば，摺動寿命が長く，製造コストが安価である摺動抵抗器用抵抗体基板を提供することができる。
【００４６】
ところで，抵抗体基板中の無機充填材料の含有量と曲げ弾性率との関係について測定し図２に記載した。
なお，この測定は，表１にかかる試料１記載の抵抗体基板を用いて行なわれた。ただし，無機充填材料の含有量が同図に示されるごとく少しづつ異なるものである。
【００４７】
同図によれば，無機充填材料の割合が３０重量％より少ない場合に試料１は，抵抗体基板に要求される曲げ弾性率１０ＧＰａ以上という性能を満たすことができなくなることが分かった。
また，８０重量％より大となった場合には，これ以上の無機充填材料を添加しても曲げ弾性率の向上が見込めず，頭打ちであることが分かった。
これにより，試料１に対する無機充填材料の含有量としては３０〜８０重量％の範囲が好ましいことが分かった。
【００４８】
【表１】
0004274599.tif 000002
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例にかかる，摺動抵抗器の原理を示す説明図。
【図２】実施形態例にかかる，抵抗体基板に対する無機充填材料の含有割合と曲げ弾性率との間の関係を示す線図。
【符号の説明】
１１．．．抵抗体基板，
【図１】
0004274599.tif 000003
【図２】
0004274599.tif 000004