JPH02166130A - 低摩擦性、耐摩耗性プラスチック製品及びその製法 - Google Patents

低摩擦性、耐摩耗性プラスチック製品及びその製法

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JPH02166130A
JPH02166130A JP1266097A JP26609789A JPH02166130A JP H02166130 A JPH02166130 A JP H02166130A JP 1266097 A JP1266097 A JP 1266097A JP 26609789 A JP26609789 A JP 26609789A JP H02166130 A JPH02166130 A JP H02166130A
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George T Miller
ジョージ　ティー　ミラー
Russell J Morgan
ラッセル　ジェイ　モーガン
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Occidental Chemical Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、摩擦が小さく、良好な摩耗抵抗を示すプラス
チック製品又は部品に関する。特に本発明は、車輌用デ
ィスクブレーキ、とりわけ自動車用ディスクブレーキの
ようなディスクブレーキに用いる改良されたピストンに
関する。本発明は、通常゛ＡＢＳ”システムとして知ら
れζいるアンチスキッド又はアンチロック車輌用ブレー
キシステムにおいて使用する改良されたプラスチックブ
レーキピストンに関する。
本発明は、ディスクブレーキ、特に自動車を意図したデ
ィスクブレーキに関し説明するが、本発明に係る改良さ
れたピストンは、航空機及び鉄道車輌に利用されるピス
トンブレーキ及び他の液圧又は空気圧で作動するピスト
ンにも等しく適応するものである。
現在使用されている自動車用ディスクブレーキにおける
ブレーキ装置のタイプに、対抗ピストンタイプがある。
このようなタイプのブレーキでは、ピストンがブレーキ
ディスクのそれぞれ対向面に近接して取り付けられてお
り、それぞれのブレーキシュー又はライニングをディス
クに押しつけて、ブレーキ作用を与える。本発明が同じ
く有用な同じく有用なブレーキ装置の他のタイプには、
キャ１）　ハースライドを利用することにより、一つの
ピストンを利用してブレーキディスクの両サイドにブレ
ーキシュー又はライニングを接触させるよう作動させ、
ブレーキ作用を与えるものがある。
自動車にディスクブレーキが使用されるようになってか
ら、用いられるピストンは金属製であって、通常クロム
めっきした鉄又はスチールによりつくられており、その
製作には時間及びコストのかかる複数の機械的操作が必
要とされた。ごく最近、ディスクブレーキのピストンは
、プラスチック材料、通常は、フェノール樹脂成形材料
で作られるようになっている。このようなピストンは、
当業者に公知の成形技術で作ることができる。この成形
されたプラスチックピストンは一般に機械加工され精密
な寸法許容差を達成している。
〔従来の技術及び解決すべき課題〕
プラスチックピストンは米国特許第４，１７０．９２６
号に開示されており、その記載は参考として本明細書中
に引用する。
さらに改良されたプラスチックピストンが米国特許第４
，４０１，０１２号に開示されており、その記載は参考
として本明細書中に引用する。
上記特許に従って製造されたプラスチックピストンは、
通常のブレーキシステムにおいては大変段に立つもので
ある。
しかしながら、新しいＡＢＳブレーキシステムにおいて
、該ピストンを静的試験（ｓｔａｔｉｃ　ｔｅｓｔｔｎ
ｇ）にかけた場合、ブレーキ製造者はピストンの外部表
面に摩耗を見い出している。ピストンの摩耗は、ピスト
ンがスチール又はアルミニウムキャリバーボアに直接接
触し、摺動する場合に起る。またスチールピストンが摩
耗の傷跡をつくることも観察されている。
本発明の目的は、例えばプラスチックブレー、キビスト
ンの外壁、特にフェノール成形材料から作られたプラス
チックブレーキピストンの外壁のようなプラスチック製
品及び部品における摩擦を軽減すること又は摩耗をなく
すことである。
米国特許第３，９９２．２２１号は、ゴム手袋のような
延伸性の炭化水素製品の表面処理について開示しており
、この方法は、外来の酸化剤を排除したチャンバー内に
該製品を置き、製品を伸張し、フッ素化するためのガス
（元素状態のフッ素を含んでもよい）で、伸張した製品
表面を処理するものである。充填材を含まないエラスト
マーを処理すると、改善された摩擦特性、化学的に不活
性であること及び他の望ましい性質が付与される。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の目的は、充填材含有プラスチック製品の表面プ
ロフィル（ｐｒｏｆｉｌｅ）を改良して、該プラスチッ
ク製品の改善されたＦｇ：擦及び摩耗特性を得る方法に
よって達成することができる。この表面の改質には、化
学的な改質も含まれる。
本発明の目的は、表面が無機フッ化物の水溶液によって
処理され、充填剤を含んでいるプラスチック成形製品を
提供することにより達成される。
特に、本発明の目的は、表面がフッ化水素のような無機
フッ化物によって処理されている。プラスチック製車輌
用ブレーキピストンを提供することにより達成される。
本発明に係るプラスチックピストンは、一般に開いた端
部と閉じた端部とを有する円筒形樹脂ボディを含む。こ
の樹脂は、フェノールアルテヒド成形材料が好ましい。
この成形プラスチックピストンは通常機械加工され、精
密な寸法許容差を達成する。
本発明に係る改良されたプラスチックピストンは、プラ
スチックピストンの表面を無機フッ化物で処理し、成形
プラスチックピストンの加工された表面から突き出して
いる充填材料を除去し及び／又は改質することにより得
られる。
本発明に係る改良されたプラスチックピストンは市販の
ブレーキシステムにおいて使用されているような摩耗を
示さない。
本発明の処理は、この他に、低摩擦性及び耐摩耗性が望
まれるような、下記のプラスチック部品の製造及び他の
プラスチック用途において利用できる。
１、　ベアリング・モーター・駆動装置・滑らかにする
こと及び乾燥。
２、バーとバーの間の空間が、表面とフラッシュしてい
る整流器（スターターモータータイプ）。
ブラシ／モーターの寿命の改善に利用する。
３、　直流駆動モーターに用いるスリップリング交流発
電器。
４、　自動車用トランスミッション、スラストウオッシ
ャ−、スペーサー及び反応器のようなスラストウオッシ
ャ− ５、クラッチ板。
６、　電気スイッチ装置−摺動部分。
７、　ギア。
８、　歯車ベルトプーリ、■−ベルトブーり及びポリ■
−ベルトプーリのようなベルト駆動用プーリ。
９、　ガスメーターディスク。
ピストンのような本発明に係る装置の製造に使用するの
に好ましいプラスチックは、−以上の充填材料を充填し
たフェノールアルデヒド樹脂のような熱硬化性樹脂成形
材料である。ポリエステル、メラミン、エポキシ樹脂及
び尿素樹脂のような他の無機質−充填熱硬化性プラスチ
ックも使用することができる。
適切な充填材料は様々な長さ及び直径を有するグラスフ
ァイバー及び珪酸カルシウムのような金属珪酸塩等の無
機充填剤である。さらに様々なシリコン含有充填剤を用
いることができる。
通常のプラスチックピストンは、開いた端部及び閉じた
端部を有する円筒形プラスチックボディを含む。この閉
じた端部”は構造上及び他の目的のために芯を抜くこと
ができ、これも上記用語に含まれるものとする。
成形されたプラスチックピストンの外壁は、通常、機械
加工され精密な寸法許容差が達成される。
本発明に係る改良されたディスクブレーキプラスチック
ピストンは、ヒートシールド、ブレーキシュー又はブレ
ーキシュー装置を装着する手段、又はダストブーツの溝
を提供する、金属キャップ又は表面を有することができ
る。他の様式においては、該金属カップ部品は、ブレー
キシュークリップのようなブレーキシュー保持手段及び
ダストブーツ溝の両方を提供する。かかる改良されたピ
ストンは米国特許箱４．４０１．０１２号に開示されて
いる。
プラスチックピストンのような成形及び機械加工された
プラスチック製品を無機フッ化物の水溶液において処理
する。好ましくは、フッ化水素である。しかし、他のフ
ッ化物、例えばフッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フ
ッ化硼素酸ナトリウム、フッ化珪素酸ナトリウム、ニフ
ッ化ナトリウム等も使用することができる。
水溶液中におけるフッ化物濃度は溶液の重量基準で、約
５〜８０重量％、好ましくは約３０〜７０重量％、通常
は約５０重量％である。
機械加工された成形プラスチックピストンを約１秒〜ｌ
Ｏ分、好ましくは約３〜約６０秒、フッ化物水溶液に浸
漬する。
かかる処理は通常室温で行うが、約５〜５０℃の温度範
囲で行うことができ、好ましい温度は約１５〜約３５゛
Ｃである。
この処理工程の主な反応（４１Ｆ　＋　ＳｉＯ□→Ｓｆ
Ｆ。
＋２１１ｚＯ）においては、酸のモル数が作用を受ける
シリコン化合物のモル数よりはるかに過剰であることか
ら、処理溶液中の酸化合物の打効性をさほど減少させる
ものではない。むしろ処理溶液から持ち出しにより失な
われる酸の補充によって、反応によって副生ずる水によ
り生じる酸の中性化が補償される。他の副生物、ＳｉＦ
＜　　（ガス状の四フッ化珪素）は、危険であり、適切
な換気及び洗浄により該５ｔＦｎを排気するだけでな（
、ＨＦの煙霧も排除しなければならない。
処理されたプラスチックピストンに付着した酸溶液は中
和して、残った酸を除去する。この目的のために使用す
る中和浴中には、フッ素イオンと反応して不溶性のフッ
素塩を形成する陽イオン及び中和浴中で塩基性のｐＨを
維持する陰イオンが含まれなければならない、不溶性の
塩を形成する適切な陽イオンは、カルシウム及びマグネ
シウムである。塩基性のｐｉ＋を維持するのに適切な陰
イオンには、ヒドロキシ、酸化物、炭酸イオン及び重炭
酸イオンが含まれる。前記陽イオン及び陰イオンは、カ
ルシウム又はマグネシウムの水酸化物、酸化物炭酸塩及
び重炭酸塩のような単一の化合物により提供することが
できる。望ましい陽イオン及び陰イオンは、二種以上の
化合物を用いることにより得ることもできる。フッ素イ
オンと不溶性の塩を形成するカルシウム及びマグネシウ
ムの他の化合物には、塩化カルシウム、塩化マグネシウ
ム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、酢酸カルシウ
ム、酢酸マグネシウム、クエン酸カルシウム、クエン酸
マグネシウム、グルコン酸カルシウム、グルコン酸マグ
ネシウム等がある。必要なｐＨを与えるがフッ素イオン
とを反応して不溶性の塩を形成しない他の塩基性化合物
には、アンモニア、及び水酸化ナトリウム、水酸化カリ
ウムのような周期表のＩ族金属の水酸化物、水酸化亜鉛
、水酸化バリウムのような周期表■族の金属の水酸化物
及びこれらに相当する酸化物、ナトリウム、カリウム、
亜鉛及びバリウムの炭酸塩及び重炭酸塩が含まれる。
中和塔は、ｐＨ及びフッ素イオン濃度によってモニター
する（フッ素電極は市販されている）ことが必要である
。中和浴中には、処理工程から酸が持ち込まれる。中和
塔をそのまま作用すると、いずれ使用できなくなる。飽
和塩基溶液の初期ｐＨは１４である。ｐｉが約１１まで
下がった場合、酸性の効果的中和剤及び遊離フッ素イオ
ンに対する反応体としての性質を残すために、該溶液に
前記化合物を加えて液の活性を回復しなければならない
。
前記処理及び中和処理されたプラスチックピストンは、
水で一回以上洗浄し、乾燥する。
次に記載する実施例、明細書及び特許請求の範囲を通じ
て、特に指定のない限り、部は重量部であり、温度は摂
氏（Ｃ）によって示す。
２つの市販フェノールホルムアルデヒド成形材料で作ら
れたピストンを用いて一連の試験を行った。
これらの成形材料の成形試験片の特性は、第１表及び第
２表に示す。
Ｄｕｒｅｚ２９５０２及びＤｕｒｅｚ３２４５０の名称
の市販の成形材料から作られ、第３表に示すように仕上
げられたピストンを用いて行なわれた静的摩耗試験の結
果を第３表に示す。試験４では、ピストンを、２２°Ｃ
で５０重量％のＨＦを用いて５秒間処理し、続いてライ
４ソーダースラリー中ですすぎ、次いで水中ですすいだ
。
さらに先の試験において、未処理のピストンの表面を電
子顕微鏡により１００〜３０００倍、又はさらに低い倍
率で観察した場合、未処理のピストンの表面は、極めて
粗い面であり、露出したガラスや鉱物が鋭い破砕端部を
伴って表面から突き出していた。処理したピストンを同
じ倍率で比較すると、ガラス及び鉱物の粗い点が滑らか
になっており、その結果、スチールのキャリバー表面と
接触した場合に低摩擦性及び耐摩耗性の表面となってい
る。
叉施斑呈 満足のゆく結果が得られる他の処理条件を次に示す：　
（％は重量％を意味する） ％ＨＰ　　　　　　　　　　　　時　　　間Ａ）　　　
　５　　　　　　　１０分 １０　　　　　　　２分 １０　　　　　　１分 ５０　　　　　　１分 ５０　　　　　　１０秒 ５０　　　　　　１秒 Ｂ）　ＮａＦ　　（１０％）　　　　　１０分ＮａＦ　
　（ＩＱ％）＋ＨＩＪ（１０％）　２分にＦ（１０％）
＋ＨＣｆ（１０％）　２分ＮａＨＦｚ　　（１０％）　
　　　１分Ｎａ２５ｘＦｉ　（１０％）　　　　　５分
ＮａＢＦ、　　（１０％）　　　　　５分Ｄｕｒｅｚ　
２９５０２フエノールホルムアルデヒド成形材料から成
形されたピストンの外部表面を、規格許容度を満すよう
機械加工した。該加工表面を倍率８７０倍で、顕微鏡写
真で撮影した。この顕微鏡写真は第１Ａ図に示す。この
ピストンの表面は粗面であり、露出した充填材料がピス
トンの表面から突き出していた。
Ｄｕｒｅｚ　２９５０２フエノールホルムアルデヒド成
形材料から成形されたピストンの外部表面を規格許容度
を満すよう機械加工した。この加工したピストンは、本
発明の方法に従って、フッ化水素水溶液により処理され
た。該ピストンの加工され、処理された表面を倍率９０
０倍で顕微鏡写真で撮影した。該顕微鏡写真を第１Ｂ図
に示す。第１Ｂ図に示されるピストン表面は、第１Ａ図
のそれと比べ充填材料の突出は滑らかである。
Ｄｕｒｅｚ　３２４５０フエノールホルムアルデヒド成
形材料から成形されたピストンの外部表面を規格許容度
を満すよう研削した。研削された表面を倍率５２２倍で
、顕微鏡写真で撮影した。この顕微鏡写真を第２Ａ図に
示す。ピストンの表面は粗面であり、露出した充填材料
がピストンの表面から突出していた。
Ｄｕｒｅｚ　３２４５０フエノールホルムアルデヒド成
形材料から成形されたピストンの外部表面を規格許容度
を満すよう研削した。研削されたピストンを本発明の方
法に従ってフッ化水素水溶液によって処理した。このピ
ストンの処理された表面を倍率５１８倍で、顕微鏡写真
で撮影した。この顕微鏡写真を第２Ｂ図に示す。この第
２Ｂ図に示されるピストン表面は第２Ａ図のそれと比べ
充填材料の突出は滑らかである。
【図面の簡単な説明】
第１Ａ図は、機械加工されているが本発明に係る処理が
なされていない、フェノールホルムアルデヒド成形材料
から作られたピストンの表面の結晶構造の顕微鏡写真で
ある。 第１Ｂ図は、機械加工され、かつ本発明に係る処理がな
されている、フェノールホルムアルデヒド成形材料から
作られたピストンの表面の結晶構造の顕微鏡写真である
。 第２Ａ図は、研削されており、かつ本発明に係る処理が
なされていない、フェノールホルムアルデヒド成形材料
から作られたピストンの表面の結晶構造の顕微鏡写真で
ある。 第２Ｂ図は、表面が研削され、かつ本発明に係る処理が
なされている、フェノールホルムアルデヒド成形材料か
ら作られたピストンの表面の結晶構造の顕微鏡写真であ
る。 ＦＩＧ、ＩＡ

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）プラスチック製品の表面プロフィルを改質するこ
    とにより、該プラスチック製品の摩擦と摩耗特性を改善
    したことを特徴とする、充填剤を含む成形プラスチック
    製品。
  2. （２）プラスチック製品の表面が無機フッ化物の水溶液
    で処理されていることを特徴とする請求項（１）記載の
    成形プラスチック製品。
  3. （３）無機フッ化物がフッ化水素であることを特徴とす
    る、請求項（２）記載の成形プラスチック製品。
  4. （４）無機フッ化物がフッ化ナトリウム又はフッ化カリ
    ウムであることを特徴とする請求項（２）記載の成形プ
    ラスチック製品。
  5. （５）無機フッ化物が、フッ化硼素酸ナトリウム、フッ
    化珪素酸ナトリウム又は二フッ化ナトリウムであること
    を特徴とする請求項（２）記載のプラスチック製品。
  6. （６）表面が無機フッ化物の水溶液で処理されているこ
    とを特徴とする、珪素をベースとする充填剤を含む成形
    プラスチック車輌用ブレーキピストン。
  7. （７）開いた端部及び閉じた端部を有する円筒形樹脂ボ
    ディを含む請求項（６）記載のピストン。
  8. （８）樹脂がフェノールアルデヒド成形材料であること
    を特徴とする請求項（７）記載のピストン。
  9. （９）無機フッ化物がフッ化水素である請求項（６）記
    載のピストン。
  10. （１０）無機フッ化物がフッ化ナトリウム又はフッ化カ
    リウムである請求項（６）記載のピストン。
  11. （１１）無機フッ化物がフッ化硼素酸ナトリウム、フッ
    化珪素酸ナトリウム又は二フッ化ナトリウムであること
    を特徴とする請求項（６）記載のピストン。
  12. （１２）表面がフッ化水素の水溶液によって処理されて
    いること、開いた端部及び閉じた端部を有する円筒形樹
    脂ボディを含むこと、及び該樹脂がフェノールアルデヒ
    ド成形材料であることを特徴とする珪素ベース充填剤を
    含む成形プラスチック車輌用ブレーキピストン。
  13. （１３）充填剤を含むプラスチック製品の表面プロフィ
    ルを改質してプラスチック製品の摩擦及び摩耗特性を改
    善する方法。
  14. （１４）充填剤を含むプラスチック製品の表面プロフィ
    ルを化学的に改質してプラスチック製品の摩擦及び摩耗
    特性を改善する方法。
  15. （１５）無機フッ化物の水溶液により表面を処理するこ
    とにより、プラスチックピストンの表面から突出してい
    る充填剤材料を除去及び改質する方法。
  16. （１６）ピストンが開いた端部及び閉じた端部を有する
    円筒形樹脂ボディを有することを特徴とする請求項（１
    ５）記載の方法。
  17. （１７）樹脂がフェノールアルデヒド成形材料であるこ
    とを特徴とする請求項（１６）記載の方法。
  18. （１８）無機フッ化物がフッ化水素である請求項（１５
    ）記載の方法。
  19. （１９）無機フッ化物がフッ化ナトリウムであることを
    特徴とする請求項（１５）記載の方法。
  20. （２０）無機フッ化物がフッ化カリウムであることを特
    徴とする請求項（１５）記載の方法。
  21. （２１）無機フッ化物がフッ化硼素酸ナトリウム、フッ
    化珪素酸ナトリウム、又は二フッ化ナトリウムであるこ
    とを特徴とする請求項（１５）記載の方法。
  22. （２２）プラスチックピストンの表面をフッ化水素水溶
    液で処理することにより、その表面から突出している充
    填剤材料を除去及び改質する方法において、該ピストン
    が開いた端部及び閉じた端部を有する円筒形樹脂ボディ
    を含むこと、及び該樹脂がフェノールアルデヒド成形材
    料であることを特徴とする方法。
JP1266097A 1988-10-12 1989-10-12 低摩擦性、耐摩耗性プラスチック製品及びその製法 Pending JPH02166130A (ja)

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