(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑剤としてフッ素系有機物を吸着させた導電体とバインダ樹脂とを具備し、前記フッ素系有機物を分解して生成した分解物を前記導電体に付着させてなることを特徴とする抵抗体。
【請求項２】
前記フッ素系有機物が、末端官能基を持つフッ素系有機物であることを特徴とする請求項１記載の抵抗体。
【請求項３】
前記フッ素系有機物が、下記一般式[Ｉ]
Ｒ-ＣＦ２-（ＯＣ２Ｆ４）ｍ-（ＯＣＦ２）ｎ-ＯＣＦ２-Ｒ  …  [Ｉ]
（ただし、式中Ｒは官能基を示す。）で示される化合物を含んでなることを特徴とする請求項２記載の抵抗体。
【請求項４】
前記一般式[Ｉ]中のＲとして、（ＣＨ２）ｙＯＨで示されるヒドロキシアルキル、-ＣＨ２（ＯＣ２Ｈ４）ｙＯＨで示されるヒドロキシアルキルエーテル、ＣＯＯＨで示されるカルボキシル基、ＣＯＮＨ（ＣＨ２）ｙＮＣＯで示されるシアネート類、ＣＨ２-ＯＣＨ２-ＣＨ（ＯＨ）-ＣＨ２ＯＨで示される多価アルコール類、ＣＯＯＲで示されるエステル類、ピテロニル基のいずれかが用いられてなることを特徴とする請求項３記載の抵抗体。
【請求項５】
前記導電体が導電性カーボンブラックまたはカーボンファイバであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の抵抗体。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の抵抗体を基材上に備えてなることを特徴とする摺動抵抗器。
【請求項７】
潤滑剤としてのフッ素系有機物と導電体とを混合して加熱しフッ素系有機物の揮発分解成分を前記導電体に付着させ、この後にバインダー樹脂と混合することを特徴とする抵抗体の製造方法。
【請求項８】
前記フッ素系有機物として、末端官能基を持つフッ素系有機物を用いることを特徴とする請求項７記載の抵抗体の製造方法。
【請求項９】
前記フッ素系有機物として、下記一般式[Ｉ]
Ｒ-ＣＦ２-（ＯＣ２Ｆ４）ｍ-（ＯＣＦ２）ｎ-ＯＣＦ２-Ｒ  …  [Ｉ]
（ただし、式中Ｒは官能基を示す。）で示される化合物を含んでなるものを用いることを特徴とする請求項８記載の抵抗体の製造方法。
【請求項１０】
前記一般式[Ｉ]中のＲとして、（ＣＨ２）ｙＯＨで示されるヒドロキシアルキル、-ＣＨ２（ＯＣ２Ｈ４）ｙＯＨで示されるヒドロキシアルキルエーテル、ＣＯＯＨで示されるカルボキシル基、ＣＯＮＨ（ＣＨ２）ｙＮＣＯで示されるシアネート類、ＣＨ２-ＯＣＨ２-ＣＨ（ＯＨ）-ＣＨ２ＯＨで示される多価アルコール類、ＣＯＯＲで示されるエステル類、ピテロニル基のいずれかを用いることを特徴とする請求項９記載の抵抗体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車のポテンショメータなどに用いられる摺動用途などの抵抗体とその製造方法、摺動抵抗器に関し、特に電気ノイズを発生することなく１０００万回を超える回数の摺動に耐えるとともに、用いるフッ素系有機物の種類によっては５０００万回を超える回数の摺動に耐える製品を提供できる画期的な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、自動車におけるポテンショメータ等の摺動部品においては、設置されるエンジン付近の温度が１００〜１２０℃程度に容易に上昇するので、エンジン付近は使用環境として苛酷な環境である。
このような苛酷な環境下において使用される摺動部品に用いられる電気接点式の摺動抵抗器にあっては、一般的には基板の表面にカーボンブラックとバインダ樹脂からなる抵抗膜が形成された摺動抵抗体と、先の抵抗膜に対して摺動しながら電気的導通性を保ちつつ可動接点の作用を奏する高硬度合金製のコンタクト部材とを具備して構成されている。そして、前記コンタクト部材が前記抵抗膜上を摺動することにより、両者に接続された回路の電気抵抗値の変動から、コンタクト部材に接続された物体の位置検出を行うことができるように構成されている。
【０００３】
また、この種の摺動部品にあっては、抵抗膜とコンタクト部材との摺動を円滑になすために、潤滑用の保護剤の一例として、フッ素系のＣＦ3-（ＣＦ2ＣＦ2Ｏ）m-（ＣＦ2Ｏ）n-ＣＦ3なる組成式で示されるオイル皮膜が塗布されて使用されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記摺動抵抗器にあっては、コンタクト部材が摺動抵抗膜よりも硬度が高いがために、コンタクト部材の摺動によって摺動抵抗膜が摩耗し、摺動抵抗膜から摩耗粉が発生してこの摩耗粉がコンタクト部材の移動軌跡近傍に至ると、摺動抵抗膜とコンタクト部材との間に摩耗粉が介在し、コンタクト部材が摩耗粉に乗り上げつつ摺動することとなり、摺動抵抗膜とコンタクト部材との電気的接触状態が不安定となり、接触抵抗値が異常に大きくなるか、接触抵抗値が不安定になるという問題があった。また、摩耗粉が存在している状態でコンタクト部材が摺動抵抗膜の上を繰り返し摺動した場合、電気的なノイズが発生し易いという問題があった。
【０００５】
このような問題点を解消するために、特開平１１−２６０６０６号公報に開示されているように、直鎖型あるいは側鎖型の平均分子量が３０００〜５０００のフッ素系オイル皮膜を摺動抵抗膜の表面に２〜１００ｎｍの厚さに塗布して構成した摺動抵抗体が知られている。前述の特許に開示された技術によれば、フッ素系オイルとして、Ｆ-（ＣＦ2ＣＦ2ＣＦ2Ｏ）n-ＣＦ2-ＣＦ2-Ｆなる組成式で示されるもの、Ｆ-（ＣＦＣＦ3ＣＦ2Ｏ）n-ＣＦ2-ＣＦ2-Ｆなる組成式で示されるもの等が開示されている。
【０００６】
前記従来のＣＦ3-（ＣＦ2ＣＦ2Ｏ）m-（ＣＦ2Ｏ）n-ＣＦ3なる組成式で示されるオイル皮膜、あるいは、Ｆ-（ＣＦ2ＣＦ2ＣＦ2Ｏ）n-ＣＦ2-ＣＦ2-Ｆなる組成式で示されるオイル皮膜、Ｆ-（ＣＦＣＦ3ＣＦ2Ｏ）n-ＣＦ2-ＣＦ2-Ｆなる組成式で示されるオイル皮膜などが適用された従来の摺動抵抗体は、ある程度の回数、例えば１００万回程度の繰り返し摺動には耐えるものの、これ以上に繰り返し回数が増えると次第に摩耗粉が発生して接触抵抗値が上昇し、電気ノイズが発生してしまい、充分な耐久性に富むものではなかった。
【０００７】
例えば、ＣＦ3-（ＣＦ2ＣＦ2Ｏ）m-（ＣＦ2Ｏ）n-ＣＦ3なる組成式で示されるオイル皮膜を備えた摺動抵抗膜では、２００〜３００万回程度の摺動には充分に耐えるものの、１０００万回を超える摺動を受けると、接触抵抗値が上昇し、実用には供さないものとなってしまう問題があった。
また、これらの摺動抵抗膜では、摺動回数が少ない場合に、摺動部材と膜とのなじみが悪く、摺動初期において接触抵抗が不安定な問題もあった。
【０００８】
更に、前述のオイル皮膜を形成する場合、従来は原液をそのまま塗布して保護膜を形成し、使用していたので、保護膜が厚すぎると、コンタクト部材と摺動抵抗膜との間にオイル皮膜が介在し、接触抵抗値が大きくなって電気ノイズが発生するという問題もあった。
【０００９】
本発明は前記の事情に鑑みてなされたもので、コンタクト部材による１０００万回を超える摺動に充分に耐えて電気ノイズを発生させることなく低い接触抵抗値を確保できるとともに、用いるフッ素系有機物によっては５０００万回を超える摺動にも耐えて低い接触抵抗値を維持する極めて優れた耐久性を有し、前記のような多回数の摺動によっても電気ノイズを発生することがない抵抗体とその製造方法、並びにその抵抗体を備えた摺動抵抗器と摺動体の製造方法の提供を目的とする。
更に本発明は、摺動回数の少ない初期状態においても前述の優れた摺動特性を示す抵抗体とその製造方法、並びにその抵抗体を備えた摺動抵抗器と摺動体の製造方法の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明の抵抗体は、潤滑剤としてのフッ素系有機物を吸着させた導電体とバインダ樹脂とを具備してなることを特徴とする。
フッ素系有機物の潤滑剤を吸着させた導電体とバインダ樹脂とからなるので、前記フッ素系有機物の介在によって摺動特性が向上する。
この抵抗体は自動車のポテンショメータなどに用いられる摺動用途に好適であり、電気ノイズを発生することなく１０００万回を超える摺動に耐えて境界潤滑状態を維持する。
【００１１】
前記課題を解決するために本発明は、前記フッ素系有機物を末端官能基を持つフッ素系有機物とし、前記フッ素系有機物を分解して生成した分解物を前記導電体に付着させたものである。
末端官能基を有するフッ素系有機物の潤滑剤であるならば、低分子量の分解物を生じ易く、摺動特性の向上効果が確実に得られる。また、前記低分子量の分解物は、使用環境の熱、あるいは、摺動時の熱によりフッ素系有機物から確実に生成され、このフッ素系有機物の分解物の存在により摺動特性が向上する。
更に、導電体に、潤滑剤としてのフッ素系有機物から生成させた低分子量の揮発分解成分を付着させたので、前記フッ素系有機物よりも低分子量の分解物が摺動特性を向上させる。
【００１２】
前記課題を解決するために本発明は、前記フッ素系有機物が、下記一般式[Ｉ]Ｒ-ＣＦ2-（ＯＣ2Ｆ4）m-（ＯＣＦ2）n-ＯＣＦ2-Ｒ  …  [Ｉ]（ただし、式中Ｒは官能基を示す。）で示される化合物を含んでなることを特徴とする。
前記一般式[Ｉ]で示されるフッ素系有機物の潤滑剤であるならば、低分子量の分解生成物を確実に有しているので、摺動特性の向上効果が確実に得られる。
【００１３】
前記課題を解決するために本発明は、前記一般式[Ｉ]中のＲとして、（ＣＨ2）yＯＨで示されるヒドロキシアルキル、-ＣＨ2（ＯＣ2Ｈ4）yＯＨで示されるヒドロキシアルキルエーテル、ＣＯＯＨで示されるカルボキシル基、ＣＯＮＨ（ＣＨ2）yＮＣＯで示されるシアネート類、ＣＨ2-ＯＣＨ2-ＣＨ（ＯＨ）-ＣＨ2ＯＨで示される多価アルコール類、ＣＯＯＲで示されるエステル類、ピテロニル基のいずれかが用いられてなることを特徴とする。
前記組成の潤滑剤であるならば、低分子量の分解生成物を確実に有しているので、摺動特性の向上効果が確実に得られる。
【００１５】
前記課題を解決するために本発明は、前記導電体が導電性カーボンブラックまたはカーボンファイバであることを特徴とする。
導電体がこれらからなることで、カーボンブラック、カーボンファイバとバインダ樹脂とからなる抵抗体が得られる。この抵抗体は自動車のポテンショメータなどに用いられる摺動用途に好適であり、電気ノイズを発生することなく１０００万回を超える摺動に耐えて境界潤滑状態を維持する。
【００１６】
前記課題を解決するために本発明の摺動抵抗器は、先のいずれかに記載の抵抗体を基材上に備えてなることを特徴とする。
先に記載のフッ素系有機物を備えた抵抗体を備える摺動抵抗器であるならば、先に記載の抵抗体の特徴を有し、優れた摺動特性を発揮する。そしてこの摺動抵抗器は、自動車のポテンショメータなどに用いられる摺動用途に好適であり、電気ノイズを発生することなく１０００万回を超える摺動に耐えて境界潤滑状態を維持する。
【００１７】
本発明の抵抗体の製造方法によれば、フッ素系有機物の潤滑剤と導電体とを混合して加熱しフッ素系有機物の分解物を前記導電体に付着させ、この後にバインダー樹脂と混合することを特徴とする。
フッ素系有機物の潤滑剤の分解物を吸着させた導電体を有するので、前記分解物の介在により摺動特性を向上させた抵抗体が得られる。
【００１８】
本発明の抵抗体の製造方法によれば、前記フッ素系有機物として、末端官能基を持つフッ素系有機物を用いることを特徴とする。
末端官能基を有するフッ素系有機物の潤滑剤であるならば、加熱時の熱によって低分子量の分解物を生じ易く、摺動特性の向上効果が確実に得られる。
本発明の抵抗体の製造方法によれば、前記フッ素系有機物として、下記一般式[Ｉ]Ｒ-ＣＦ2-（ＯＣ2Ｆ4）m-（ＯＣＦ2）n-ＯＣＦ2-Ｒ  …  [Ｉ]（ただし、式中Ｒは官能基を示す。）で示される化合物を含んでなるものを用いることを特徴とする。
これらの官能基を有するフッ素系有機物であるならば、摺動時の熱により低分子量の分解生成物を確実に生じるので、摺動特性の向上効果が確実に得られる。
本発明の抵抗体の製造方法によれば、前記一般式[Ｉ]中のＲとして、（ＣＨ2）yＯＨで示されるヒドロキシアルキル、-ＣＨ2（ＯＣ2Ｈ4）yＯＨで示されるヒドロキシアルキルエーテル、ＣＯＯＨで示されるカルボキシル基、ＣＯＮＨ（ＣＨ2）yＮＣＯで示されるシアネート類、ＣＨ2-ＯＣＨ2-ＣＨ（ＯＨ）-ＣＨ2ＯＨで示される多価アルコール類、ＣＯＯＲで示されるエステル類、ピテロニル基のいずれかを用いることを特徴とする。
これらの官能基を有するフッ素系有機物であるならば、加熱時の熱により低分子量の分解生成物を確実に生じるので、摺動特性の向上効果が確実に得られる抵抗体を提供できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
図１は本発明の第１実施形態の（摺動）抵抗体を備えた自動車用のセンサを示すもので、この実施形態のセンサ１は、自動車のエンジン付近等に搭載され、ガソリンと空気との混合比をコントロールするセンサや、排気ガスのリサイクル量をコントロールするセンサなどとして使用されるものである。
【００２０】
図１は本実施形態のセンサの断面図、図２は図１のセンサに備えられるケーシングを開口側から見た図、図３は摺動子受けにブラシを取付けた状態を示す側面図、図４は図２のケーシングに図３の摺動子受けおよびブラシを組み込んだ状態を示す図、図５は摺動子受けの圧接部分を示す図、図６は摺動子受けに働く力を説明するための図である。
図１に示す本第１実施形態のセンサ１は、外殻を形成するケーシング１１と、このケーシング１１に対して図１の左右方向へ移動可能な軸１２と、前記ケーシング１１に内蔵された基材１３と、この基材１３上に図６に示すように設けられた抵抗体３０に対して摺接するブラシ等のコンタクト部材１４と、このコンタクト部材１４を保持する摺動子受け１５と、軸１２の軸線より偏心して配置され、該摺動子受け１５に対してばね力を付与する戻しばね１６と、基材１３に接続された外部端子１７とを備えている。
【００２１】
図１に示す構成においてコンタクト部材１４は高硬度合金あるいは貴金属合金などからなる。
前記ケーシング１１では、一端（図１の左端部）に設けられた軸孔１１ａに前記軸１２が挿入され、他端（図１の右端部）に設けられた開口１１ｂにカバー１８が取り付けられている。このケーシング１１は、図２に示すように、軸１２の軸線と平行な方向に延設された一対のガイド溝１９、２０を備えている。前記摺動子受け１５は、図３または図５に示すように突起体２１、２２、２３、２４を備え、これらを先のガイド溝１９、２０に沿って移動自在に挿入してケーシング１１に挿入されている。
【００２２】
本実施形態のセンサにおいては、基材１３の上面に図６に示すように抵抗体３０が形成されている。この抵抗体３０は、例えば、導電体としてのカーボンブラックあるいはカーボンファイバと、熱硬化性樹脂としてのフェノール樹脂あるいはエポキシ樹脂などからなるポリマー抵抗体により構成されていて、前記導電体としてのカーボンブラックの外周部またはカーボンファイバの外周部には後述する潤滑剤としてのフッ素系有機物が付着されている。
前記カーボンブラックとしては、比較的小さな導電率を有するファーネスブラック（例えば、旭カーボン（株）製の商品名；旭６０、Columbian社製の商品名；ＲＡＶＥＮ１５０、三菱化成工業（株）の商品名；ＭＡ１００など）を用いることができる。また、カーボンブラックとして、比較的大きな導電率を有する導電性ファーネスブラック（例えば、ライオン（株）のケッチェンブラックＥＣ）、あるいは、アセチレンブラック（例えばデンカ（株）製の商品名；デンカブラック）などのいずれを用いても良い。
【００２３】
前記潤滑剤は、官能基を有するフッ素系有機物からなるものであり、潤滑剤に部分的にフッ素系有機物の分解物を含んでいても良い。より具体的には、下記一般式[Ｉ]
Ｒ-ＣＦ2-（ＯＣ2Ｆ4）m-（ＯＣＦ2）n-ＯＣＦ2-Ｒ  …  [Ｉ]（ただし、式中Ｒは官能基を示す。）で示される化合物を主体としてなる。
また、上記一般式[Ｉ]に示される官能基Ｒの例として、（ＣＨ2）yＯＨで示されるヒドロキシアルキル、-ＣＨ2（ＯＣ2Ｈ4）yＯＨで示されるヒドロキシアルキルエーテル、ＣＯＯＨで示されるカルボキシル基、ＣＯＮＨ（ＣＨ2）yＮＣＯで示されるシアネート類、ＣＨ2-ＯＣＨ2-ＣＨ（ＯＨ）-ＣＨ2ＯＨで示される多価アルコール類、ＣＯＯＲで示されるエステル類、ピテロニル基のいずれかを選択することができる。しかし、本発明ではこれらに限るものではなく、フッ素系有機物の主鎖構造として、-（ＣＦ2-ＣＦ2-ＣＦ2-Ｏ-）n、-（ＣＦ（ＣＦ3）-ＣＦ2-Ｏ-）nで示されるものを用いても良く、これらに対して前述の官能基Ｒを結合させた化合物を潤滑剤としても良いのは勿論である。
【００２４】
ここで、前記一般式[Ｉ]で示されるフッ素系化合物を用いるのは、以下の理由による。  一般式Ｒ-ＣＦ2-（ＯＣ2Ｆ4）m-（ＯＣＦ2）n-ＯＣＦ2-Ｒ
で示される分子構造において、末端に官能基を有する化合物であれば、-ＣＦ2-（ＯＣ2Ｆ4）m-（ＯＣＦ2）n-ＯＣＦ2-の式で示される主鎖部分の分子間の結合エネルギーに対し、これらの末端の官能基の部分の結合エネルギーが低いので、例えば、（ＣＨ2）yＯＨの式で示される官能基の-ＯＨで示される水酸基の部分の結合エネルギーが低いので、後述する加熱製造条件によって官能基、例えば、水酸基部分で分子結合が切れ、ラジカルが発生する。
【００２５】
次に、このラジカルが移動して-ＣＦ2-（ＯＣ2Ｆ4）m-（ＯＣＦ2）n-ＯＣＦ2の式で示される主鎖の分子結合部分の結合が弱い部分、例えば、炭素どうしの強い結合部分以外の部分で、更に主鎖を分解して先の一般式[Ｉ]で示される化合物よりも低分子量の分解物を生成させ、抵抗体３０内に介在し、この低分子量の分解物を抵抗体３０に含むことにより、抵抗体３０に対してコンタクト部材１４が摺動する際、摺動抵抗が低く、摺動に伴う電気ノイズを発生しない境界潤滑状態をとることができるものと本発明は考えている。また、これに加えて使用する環境の温度あるいはコンタクト部材１４との摺動時の摩擦熱により前記主鎖の一部分が分解して前記低分子量の分解物が生成し、これがコンタクト部材１４と抵抗体３０との間に介在し、繰り返し摺動を受けた場合に境界潤滑状態（電気ノイズを発生させることなくコンタクト１４が摺動できる状態）を維持するものと本発明者は考えている。
【００２６】
前記被覆膜内に存在する低分子量の分解物は、例えば、一般式Ｒ-ＣＦ2-（ＯＣ2Ｆ4）m-（ＯＣＦ2）n-ＯＣＦ2-Ｒで示される化合物の分子構造において、末端基の部分と、主鎖のエーテル結合の部分において結合が切れて生成される、ＣＦ3ＣＦ2Ｏラジカル、ＣＦ3ＣＦ2-Ｏ-ＣＦ2ラジカル、ＣＦ3ＣＦ2-Ｏ-ＣＦ2ＣＦ2Ｏラジカル、ＣＦ2＝ＣＦＯラジカル等の式で示されるものであると考えられる。
【００２７】
前記構造のセンサ１は１００℃〜１２０℃程度の温度、場所によっては１５０〜１７０℃程度に容易に加温される自動車のエンジン付近などの高温環境下において使用される。前記センサ１にあっては、コンタクト部材１４が抵抗体３０に対して往復摺動し、摺動時のコンタクト部材１４の位置に応じてコンタクト部材１４と抵抗体３０に接続された回路で電気抵抗、換言すると、接触抵抗値を測定することでコンタクト部材１４が備えられた軸１２の位置が検出され、位置検出センサとして機能する。
【００２８】
また、本実施形態のセンサ１において、戻しバネ１６が図６の左方向へ押圧する第１の力Ｆ1と、軸１２が図６の右方向へ押圧する第２の力Ｆ2とブラシ１４が図６の上方へ第３の力Ｆ3とが摺動子受け１５に対して働く結果として回動力Ｆａが作用し、摺動子受け１５は軸１２の一端１２ａを支点として図６の反時計方向に回動しようとするが、突起体２１、２２、２３、２４がガイド溝２０、２１に案内されるので、摺動子受け１５はコンタクト部材１４の先端部を保護膜３２を介して抵抗体本体３１に押し付けつつ図６の左右方向に摺動することができる。
【００２９】
この形態のセンサ１において抵抗体３０に前記各種フッ素系化合物の低分子量の分解物を含んでいるので、コンタクト部材１４が抵抗体３０に対して摺動する際にこの低分子量の分解物が電気ノイズを発生させることなく境界潤滑状態を維持させるので、摺動部分の耐久性に優れたセンサ１を提供することができる。そして、本発明者の実験によれば、官能基として、ヒドロキシアルキル等を用いた場合に、コンタクト部材１４を摺動させる際の繰り返し摺動回数として、１億回を超える耐久性を発揮する。
【００３０】
なお、本発明に係る抵抗体３０は、自動車のセンサ用の摺動用途の抵抗体に限らず、音響機器のスライダック抵抗等の摺動抵抗体などの抵抗体に広く適用できるのは勿論である。また、本発明の抵抗体３０は−３０℃〜＋１７５℃の範囲、好ましくは０℃〜＋１７５℃の範囲においても後述する実施例に示す如く摺動特性が優れており、高温環境下で使用される部位に用いて好適である。
【００３１】
よって本発明の抵抗体３０は、特に、自動車のエンジン付近のボンネット内のように高温になり易い環境下において、音響機器で発熱が大きいアンプの内部や、音響コントロール機器の内部の摺動用などに好適に用いることができる。
【００３２】
また、抵抗体３０を形成する基材１３の構成材料について特に制限は無く、耐熱温度１５０℃のＰＰＳ樹脂、耐熱温度１０５℃のポリカーボネイト、耐熱温度１０５℃のＡＢＳ樹脂等からなるもののいずれでも差し支えないし、各種金属やセラミックス基材であっても差し支えない。
【００３３】
次に、前記基材１３上に抵抗体３０を形成する方法の一例について以下に説明する。
抵抗体３０を製造するには、例えば前記組成のフッ素系有機物とカーボンブラックあるいはカーボンファイバなどの導電体を密閉容器に収納し、全体を７０〜４１０℃の温度、例えば１５０℃程度の温度に必要な時間、例えば、数時間〜２週間程度加熱し、フッ素系有機物の揮発分解物をカーボンブラックあるいはカーボンファイバの表面に吸着させて揮発分解物吸着済みのカーボンブラックあるいはカーボンファイバ（吸着層を形成したカーボンブラックあるいは吸着層を形成したカーボンファイバ）を得、これらの処理済みのカーボンブラックあるいはカーボンファイバを抵抗体としての熱硬化樹脂と混合して抵抗ペーストを得、この抵抗ペースト３１を図７に示すように基材１３の表面に塗布し、必要に応じて焼付け処理、乾燥処理を施して図６に示す構造の抵抗体３０を得ることができる。
【００３４】
抵抗体３０に含まれているフッ素系有機物の揮発分解物は、カーボンブラックあるいはカーボンファイバの表面にフッ素系潤滑剤の吸着層を形成するので、コンタクト部材１４の摺動を受けた場合に摩擦係数を小さくする。よって、摺動抵抗の少ない、安定した接触抵抗であり、電気ノイズを発生しない良好な境界潤滑状態を得ることができる。
【００３５】
ところで、本実施形態では、Ｒ-（ＣＦ2ＣＦ2Ｏ）m-（ＣＦ2Ｏ）n-Ｒで示される末端官能基Ｒを有するフッ素系化合物をカーボンブラックあるいはカーボンファイバと混合して加熱し処理済みのカーボンブラックあるいはカーボンファイバを得、これを熱硬化樹脂と混合して抵抗ペーストとして塗布し、これを抵抗体３０としたが、抵抗体３０を形成する手段は、加熱して揮発させる方法の外に、加熱真空蒸着や加熱ＣＶＤ法、あるいはスパッタリング等の物理的蒸着法でも差し支えない。
【００３６】
なお、本実施形態においては、導電性カーボンとして、フッ素系有機物の潤滑剤を吸着させたことを特徴とするものが考えられる。
フッ素系有機物の潤滑剤の分解物を吸着させた導電性カーボンであるならば、前記分解物の介在により摺動特性を向上させ得る導電性カーボンが得られる。また、導電性カーボンに対する他の部材の摺動時において、摺動時の熱によってフッ素系有機物の分解が促進され、低分子量の分解物が更に生成するので、この分解物の存在により摺動特性が向上する。
【００３７】
更に、導電性カーボンにおいて、前記フッ素系有機物が、末端官能基を持つフッ素系有機物であることを特徴としても良い。
更に前記フッ素系有機物が、下記一般式[Ｉ]Ｒ-ＣＦ2-（ＯＣ2Ｆ4）m-（ＯＣＦ2）n-ＯＣＦ2-Ｒ  …  [Ｉ]（ただし、式中Ｒは官能基を示す。）で示される化合物を含んでなるものでも良い。
【００３８】
前記導電性カーボンにおいて、前記一般式[Ｉ]中のＲとして、（ＣＨ2）yＯＨで示されるヒドロキシアルキル、-ＣＨ2（ＯＣ2Ｈ4）yＯＨで示されるヒドロキシアルキルエーテル、ＣＯＯＨで示されるカルボキシル基、ＣＯＮＨ（ＣＨ2）yＮＣＯで示されるシアネート類、ＣＨ2-ＯＣＨ2-ＣＨ（ＯＨ）-ＣＨ2ＯＨで示される多価アルコール類、ＣＯＯＲで示されるエステル類、ピテロニル基のいずれかが用いられてなるもので良い。
【００３９】
前記導電性カーボンにおいて、前記フッ素系有機物が加熱分解されて生成された揮発分解成分が付着されてなるものでも良い。
フッ素系有機物の潤滑剤の分解物を吸着させた導電体を有するので、前記分解物の介在により摺動特性を向上させた導電性カーボンが得られる。また、導電性カーボンから抵抗体を構成した場合、この抵抗体に対する他の部材の摺動時において、分解物の存在により摺動特性が向上する。
【００４０】
前記導電性カーボンにおいて、フッ素系有機物の潤滑剤と導電性カーボンとを混合して加熱し、フッ素系有機物の揮発分解物を前記導電性カーボンに付着させたものでも良い。
フッ素系有機物を加熱することでフッ素系有機物の分解物が揮発成分となって導電性カーボンに付着するので、この導電性カーボン表面の分解物が摺動特性を向上させる。
【００４１】
前記導電性カーボンにおいて、前記フッ素系有機物として、末端官能基を持つフッ素系有機物を用いることができる。
末端官能基付きのフッ素系有機物であるならば、末端官能基の部分において低分子量の分解物に分解し易いので、摺動特性の優れた分解物を備えた導電性カーボンが得られる。
【００４２】
前記導電性カーボンにおいて、前記フッ素系有機物として、下記一般式[Ｉ]Ｒ-ＣＦ2-（ＯＣ2Ｆ4）m-（ＯＣＦ2）n-ＯＣＦ2-Ｒ  …  [Ｉ]（ただし、式中Ｒは官能基を示す。）で示される化合物を含んでなるものでも良い。
この一般式に示される化合物であるならば、末端官能基の部分において低分子量の分解物に分解し易いので、摺動特性の優れた分解物を備えた導電性カーボンが得られる。
【００４３】
前記導電性カーボンにおいて、前記一般式[Ｉ]中のＲとして、（ＣＨ2）yＯＨで示されるヒドロキシアルキル、-ＣＨ2（ＯＣ2Ｈ4）yＯＨで示されるヒドロキシアルキルエーテル、ＣＯＯＨで示されるカルボキシル基、ＣＯＮＨ（ＣＨ2）yＮＣＯで示されるシアネート類、ＣＨ2-ＯＣＨ2-ＣＨ（ＯＨ）-ＣＨ2ＯＨで示される多価アルコール類、ＣＯＯＲで示されるエステル類、ピテロニル基のいずれかを用いることができる。
これらの式で示される化合物であるならば、低分子量の分解物に分解し易いので、摺動特性の優れた分解物を備えた導電性カーボンが得られる。
【００４４】
【実施例】
以下の表１に本発明で先に説明した如く使用することができる末端基の種類毎の加熱分解温度の測定結果を示す。
【００４５】
0003768782.tif 000002
なお、前記表１に示すピテロニル基とは、以下の化学式[ＩＩ]で示されるシアネート類のものである。
【００４６】
【化１】
0003768782.tif 000003
【００４７】
図１に示す構造のセンサを用い、樹脂製基板を用い、この基板上にフッ素系有機物揮発分解物付着済みのカーボンブラックとバインダ樹脂からなる厚さ１０×１０-6ｍ（１０μｍ）前後の膜状の抵抗体を以下に示す製造工程に従って形成した。
【００４８】
まず、カーボンブラックあるいはカーボンファイバ７ｇをフッ素系有機物のオイル５０ｇと撹拌混合して密閉容器に収納した。使用したフッ素系オイルは先の一般式の官能基としてＣＨ2ＯＨを末端に有する分子量２０００のものを用いた。カーボンファイバは、東レ株式会社商品名のトレカを用いた。（混合工程）
【００４９】
密閉容器に収納したものを１５０℃に３３６時間加熱してフッ素系有機物のオイルを一部分解させて低分子量の分解生成物をカーボンブラックあるいはカーボンファイバの外周部に吸着させた。（加熱・吸着工程）
【００５０】
次に、密閉容器から取り出したカーボンブラックあるいはカーボンファイバをフッ素系の洗浄剤（住友３Ｍ株式会社製の商品名；HFE7100）と混合し、その後、濾紙を利用した濾過を行って処理済みのカーボンブラックあるいはカーボンファイバと未吸着オイルとを分離した。（洗浄工程）
【００５１】
次いでドラフト内で室温にて１６時間乾燥した。（乾燥工程）
【００５２】
次に、これらの各試料において、カーボンブラックは１.１０ｇ採集し、カーボンファイバは１.０６ｇを採集し、それらをバインダー樹脂６.８２ｇとともに３本ロールにて混合し、抵抗体インクを得た。
次いで、作製した抵抗体インクを金属板（アルミ板、ステンレス板、黄銅板等）の上にスクリーン印刷により厚さ約１０μｍに形成した。なお、ここで、印刷状態が悪ければ、適宜溶剤（メチルトリグラム）を添加しても良い。印刷したものは、抵抗体インクの溶剤を揮発させるために２００℃及至３００℃で１０分及至６０分加熱し、乾燥させた。
【００５３】
乾燥後の抵抗体上にＡｇのペーストを用いて厚さ１０μｍの電極をスクリーン印刷し、次にＡｇペーストを３５０℃及至３８０℃に２時間及至３時間加熱することでＡｇペーストと抵抗体の熱硬化樹脂を乾燥硬化させた。
続いて抵抗体を印刷した黄銅板に基板となり得る樹脂を成形し、黄銅板を引きはがし、基板上に抵抗体を形成した。
【００５４】
この抵抗体に対して貴金属合金からなるコンタクト部材を２０ｇ及至４０ｇの荷重で押し付けつつ繰り返し摺動した。
図８はこの実施例のセンサにおいてコンタクト部材の摺動回数と接触抵抗値の関係を示したものである。また、従来品のセンサについて、通常のカーボンブラックまたはカーボンファイバを用いた抵抗体にＣＦ3-（ＣＦ2ＣＦ2Ｏ）m-（ＣＦ2Ｏ）n-ＣＦ3の組成のフッ素系オイルを０.０３ｍｌ／ｃｍ2の割合で塗布した抵抗体を備えたセンサを比較品のセンサとして同じ試験に供した。
【００５５】
図８に示すように本発明に係るカーボンブラックを備えたセンサの接触抵抗値は５千万回の摺動においても上昇することなく、摺動回数０の際のオリジナル状態の抵抗値よりも十分に低いレベルを維持したのに対し、従来品のセンサの接触抵抗値は摺動回数０のオリジナル状態において既に高く、更に、（５００）万回程度の摺動回数（図７の横軸において０.５と記載した部分の回数）あたりから接触抵抗値が急激に上昇し初め、２０００万回程度の摺動回数で極めて高い値を示しているのに対し、発明品の試料は２千万回を超える摺動を受けてもオリジナル状態よりもむしろ低い接触抵抗値を維持することができる。
【００５６】
次に、先の試験においてカーボンブラックに付着したと思われるフッ素系有機物オイルの揮発分解物の分析結果を示す。
先の試験においてカーボンブラックとともにフッ素系有機物オイルを収納した密閉容器の内壁の付着物の分析結果とフッ素系有機物オイル原液の分析結果を図９に示す。
【００５７】
図９に示す結果は、ＥＳＣＡ（Electron spectroscopy for chemical analysis：電子分光法）によりカーボンピークを調べた結果であり、化合物中のカーボンの結合状態を知ることができるものである。
【００５８】
図９に示すように原液の状態ではＯＣＦ2ＣＦ2Ｏで示される主鎖の分子結合部分のエネルギーピークが高く、ＯＣＦ2Ｏで示される末端基の分子結合部分のエネルギーピークが低いが、密閉容器の内面に残留していた付着物の分析結果にあっては、ＯＣＦ2ＣＦ2Ｏで示される主鎖の分子結合部分のエネルギーピークが著しく低下するとともに、ＯＣＦ2Ｏで示される末端基の分子結合部分のエネルギーピークが若干高くなっている。このことから、フッ素系有機物オイルを加熱揮発させることによりＣＨ2ＯＨ-ＣＦ2-（ＯＣ2Ｆ4）m-（ＯＣＦ2）n-ＯＣＦ2-ＣＨ2ＯＨなる組成の化合物が分解してこの化合物よりも分子量の低い分解物が密閉容器内で生成していたことを確認できた。従って、この分解物がカーボンブラックにも付着したものと思われる。
【００５９】
以上の試験結果から、本実施例で処理した導電性カーボンブラックは、特定のフッ素系有機物を加熱し揮発させた分解物を表面に吸着して得られたものであるので、抵抗体上に低分子量の分解物を有することで摺動を受けても境界潤滑状態を長い間保持することができる特異な潤滑機構を発揮する導電性カーボンブラックを得られることが判明した。
【００６０】
図１０は本発明に適用されるＣＨ2ＯＨ-ＣＦ2-（ＯＣ2Ｆ4）m-（ＯＣＦ2）n-ＯＣＦ2-ＣＨ2ＯＨなる組成の化合物の原液を加熱した場合に、加熱温度毎に揮発されて検出される揮発成分の分析結果を示す。
【００６１】
図１０に示す結果から、ＣＨ2ＯＨ-ＣＦ2-（ＯＣ2Ｆ4）m-（ＯＣＦ2）n-ＯＣＦ2-ＣＨ2ＯＨで示される本発明に係るフッ素系有機物においては、１２０℃を超える温度域から末端基成分ピークが揮発し始め、１５０℃でも末端基を含む成分が揮発し、２００〜３００℃の温度範囲において末端基を含む成分の揮発ピークを示し、更に温度を上げると４５０〜５００℃の温度範囲に主鎖成分の揮発ピークを示す。
【００６２】
次に、先のＣＨ2ＯＨなる官能基に代えて、多価アルコール類、ヒドロキシアルキルエーテル、エステル、カルボキシル基、ピテロニル基、シアネートのいずれかを用いて加熱し、揮発吸着させた被覆膜を備えた抵抗体を用いて前記と同等の摺動試験を行った。また、ＣＨ2ＯＨなる官能基で示される先の実施例のヒドロキシアルキル（分子量２０００）に代えて分子量４０００のヒドロキシアルキルの試料も作成して試験に供した。
以上の結果を先の結果とまとめて以下の表２に示す。
【００６３】
0003768782.tif 000004
【００６４】
なお、表２において、多価アルコール（分子量３０００）の試料は、官能基Ｒとして、-ＣＨ2ＯＣＨ2ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ2ＯＨを持ち、分子量を３０００とした試料と分子量を１００００としたフッ素系化合物試料の２種類であり、ヒドロキシアルキルエーテルは官能基として、-ＣＨ2ＯＣ2Ｈ4ＯＨを持ち、分子量を２２００としたフッ素系試料であり、エステルの試料は、官能基Ｒとして-ＣＯＯＲ1（Ｒ1：Ｃ2Ｈ5）を持ち、分子量２２００としたフッ素系試料であり、カルボキシル基の試料は、官能基Ｒとして、-ＣＯＯＨを持ち、分子量２０００とした試料である。
【００６５】
表２において評価結果の◎は先のヒドロキシアルキルの結果と同等の優れた結果（５０００万回の摺動に耐えるもの）を得られたものであり、〇は摺動抵抗値の上昇が若干大きくはなるが、従来例のものよりも優れた耐久性を得られたものである。
表２に示す結果から、本発明構造の被覆膜を用いることで、優れた耐久性の抵抗体を得られることが判明した。
また、前述の混合工程において、カーボンブラックあるいはカーボンファイバ７ｇに代えてそれらを２ｇ用意し、これらにフッ素系有機物のオイル（官能基は先のものと同じ）５ｇを混ざらないように密閉容器に収納し、１５０℃で４８時間加熱したものでも、フッ素系有機物オイルの一部がカーボンブラックあるいはカーボンファイバに吸着するので、優れた耐久性の抵抗体が得られることがわかった。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、フッ素系有機物を加熱し、揮発させて分解物をカーボンブラックなどの導電体に吸着して熱硬化樹脂と混合して抵抗体としたことにより、前記フッ素系有機物よりも低分子量の分解物を、摺動する部分に介在させることができ、安定した摺動状態を得ることができるとともに、摺動特性を飛躍的に向上させることができ、数１０００万回を超える摺動にも耐える高寿命の摺動用途の抵抗体を提供することができる。また、その抵抗体を備えた摺動特性に優れた可変抵抗器を提供することができる。
【００６７】
次に本発明は、一般式[Ｉ]、Ｒ-ＣＦ2-（ＯＣ2Ｆ4）m-（ＯＣＦ2）n-ＯＣＦ2-Ｒ…[Ｉ]、（ただし、式中Ｒは官能基を示す。）で示されるフッ素系有機物を含んでなるものとすることで、前記一般式で示される化合物から生成された低分子量の分解物を含むものとすることができるので、摺動特性を飛躍的に向上させることができ、数１０００万回に達する摺動にも境界潤滑状態を維持して耐える高寿命の抵抗体と可変抵抗器を提供することができる。
【００６８】
これは、官能基を有するフッ素系有機物であるならば、主鎖の部分よりも官能基の結合部分において分子結合が切れ易く、加熱揮発の際に官能基の部分で分子結合が切れた場合に発生するラジカルが先のフッ素系有機物を含む化合物の他の分子結合部分を切断して低分子量の分解物生成を助長するので、分解物の生成が促進される結果として摺動特性が向上することによるものと考えられる。
【００６９】
更に本発明において、前記一般式[Ｉ]中のＲをヒドロキシアルキル、ヒドロキシアルキルエーテル、カルボキシル基、シアネート類、多価アルコール類、エステル類のいずれかを用いることができ、これらにより、末端官能基の部分において分解を生じやすく、ラジカルを発生し易いので、このラジカル発生によって化合物からの低分子量の分解物を円滑に生成させることができ、用いるフッ素系有機物によっては５０００万回を超えてもなお境界潤滑状態を維持することができる優れた抵抗体、可変抵抗器を提供できる。
【００７０】
次に、本発明の抵抗体の製造方法は、フッ素系有機物と導電体を混合し、加熱してフッ素系有機物の分解物を生成させて導電体に付着させて得るので、摺動状態で使用された場合の摺動特性に優れた抵抗体を容易に得ることができる。
また、抵抗体に用いるフッ素系有機物として、先の一般式に示されるフッ素系有機物を用いることができ、具体的には先の化学式に示される種々の化合物を用いることで、分解物を確実に付着させた摺動特性の優れた導電性カーボンを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は本発明に係る抵抗体を備えたセンサの第１実施形態を示す断面図。
【図２】  図２は図１に示す第１実施形態のセンサに備えられるケーシングを開口側から見た側面図。
【図３】  図３は図１に示す第１実施形態のセンサに備えられる摺動子受けとブラシの取付状態を示す側面図。
【図４】  図４は図２に示すケーシングに図３に示す摺動子受けとブラシを組み込んだ状態を示す側面図。
【図５】  図５は図１に示す第１実施形態のセンサに設けられる摺動子受けの斜視図。
【図６】  図６は図１に示す第１実施形態のセンサに設けられる摺動抵抗体と摺動子受けとブラシの摺動状態を説明するための側面図。
【図７】  図７は図６に示す抵抗体を形成するために基材上に抵抗ペーストを塗布した状態を示す図。
【図８】  図８は実施例で得られた摺動抵抗体と従来例の摺動抵抗体の１５０℃における摺動回数に伴う摺動抵抗値の変化を示す図。
【図９】  図９は実施例の抵抗体を製造する場合に用いたフッ素系有機物の加熱分解吸着前後の分析結果を示す図。
【図１０】  図１０は実施例センサに用いたフッ素系有機物を揮発させた場合に加熱温度に応じて揮発した成分を温度毎に示す図。
【符号の説明】
１３…抵抗基板（基材）、
１４…コンタクト部材（ブラシ）、
３０…抵抗体。
【図１】
0003768782.tif 000005
【図２】
0003768782.tif 000006
【図３】
0003768782.tif 000007
【図４】
0003768782.tif 000008
【図５】
0003768782.tif 000009
【図６】
0003768782.tif 000010
【図７】
0003768782.tif 000011
【図８】
0003768782.tif 000012
【図９】
0003768782.tif 000013
【図１０】
0003768782.tif 000014