JP2003262213A

JP2003262213A - ボールシート

Info

Publication number: JP2003262213A
Application number: JP2002370746A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Tsuda; 武志津田; Yamato Arai; 大和新井
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2003-09-19
Anticipated expiration: 2022-12-20
Also published as: JP4300456B2

Abstract

(57)【要約】【課題】耐摩耗性、耐熱性に優れる上、強操時にアブ
レッシブ摩耗を生じたり溶融したりせず、しかも連続使
用温度がこれまでよりも高い、耐性に優れた新規な、ボ
ールジョイント用のボールシートを提供する。【解決手段】下記(I)〜(III)のいずれかの樹脂組成物
を用いてボールシート１を形成した。 (I) 数平均分子量Ｍｎが８０００〜１００００である
直鎖型ＰＰＳに、酸化亜鉛系ウィスカーを２〜３０重量
％、フッ素系樹脂粉末を２５〜３５重量％の充てん率で
配合した樹脂組成物。 (II) 上記の直鎖型ＰＰＳに、酸化亜鉛系ウィスカーを
２〜３０重量％、フッ素系樹脂粉末を１５〜２５重量
％、エラストマーを３〜１０重量％の充てん率で配合し
た樹脂組成物。 (III) 数平均分子量Ｍｎが８０００〜１１０００であ
る直鎖型ＰＰＳに、酸化亜鉛系ウィスカーを１０〜３０
重量％、フッ素系樹脂粉末と炭素系粉末とを合計で２５
〜３５重量％の充てん率で配合した樹脂組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ボールジョイン
トにおいてボールスタッドの球頭部を摺動可能に保持す
るボールシートに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば自動車のステアリング装置などの
ボールジョイントにおいて、ボールスタッドの球頭部を
摺動可能に保持するために、樹脂製のボールシートが用
いられる（例えば特許文献１、２参照）。またボールシ
ートを形成する基材樹脂としては、耐摩耗性や耐熱性な
どを考慮してポリアセタール（ＰＯＭ）が広く用いられ
ている。

【０００３】

【特許文献１】特開平５−２３１４２１号公報（請求項
１、第００１０欄）

【特許文献２】特開平１１−１０８０４６号公報（請求
項１、請求項４、第０００８欄）

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし近時、下記の観
点から、さらに耐性にすぐれたボールシートの開発が求
められている。 (1) 自動車を停止した状態でハンドルを切るいわゆる
据え切りなどの、部品に負荷を及ぼすような強い操作
（強操）によってグリース切れが生じ、ボールシートが
無潤滑、高面圧の状態となっても、ボールジョイント内
に混入した微小粒子によってボールシートが摩耗される
いわゆるアブレッシブ摩耗を生じたり、あるいはボール
シートが溶融したりせずに問題なく使用できること。

【０００５】(2) 安全性等を考慮して、ステアリング
装置等の部品に課せられる使用可能な環境が厳しくな
り、樹脂については１１０〜１２０℃程度の連続使用温
度が必要とされつつあること（ＰＯＭの連続使用温度は
９０℃であって上記の要求に対応できない）。この発明
は、これらの要求を満足する、これまでよりも耐性にす
ぐれた新規なボールシートを提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段および発明の効果】この発
明のボールシートは、数平均分子量Ｍｎが８０００〜１
００００である直鎖型ポリフェニレンスルフィドと、充
てん率が２〜３０重量％の酸化亜鉛系ウィスカーと、充
てん率が２５〜３５重量％のフッ素系樹脂粉末とを含む
ことを特徴とするものである。この発明によれば、耐摩
耗性、耐熱性にすぐれる上、強操時にアブレッシブ摩耗
を生じたり溶融したりせず、しかも連続使用温度がこれ
までよりも高い、耐性にすぐれたボールシートを得るこ
とができる。

【０００７】またこの発明の他のボールシートは、数平
均分子量Ｍｎが８０００〜１００００である直鎖型ポリ
フェニレンスルフィドと、充てん率が２〜３０重量％の
酸化亜鉛系ウィスカーと、充てん率が１５〜２５重量％
のフッ素系樹脂粉末と、充てん率が３〜１０重量％のエ
ラストマーとを含むことを特徴とするものである。この
発明によれば、上記と同様に耐摩耗性、耐熱性にすぐれ
る上、強操時にアブレッシブ摩耗を生じたり溶融したり
せず、しかも連続使用温度がこれまでよりも高い、耐性
にすぐれたボールシートを得ることができる。

【０００８】しかもボールシートの靭性を向上して、・ボールスタッドの球頭部を挿入したボールシート
を、アンダーカットに抗しながらボールジョイントのハ
ウジングに圧入したのち、ハウジングをかしめるボール
ジョイントの組み立て時に割れたり、・タイロッドによる引っ張り力が加わった際に座屈し
たり割れたり、あるいは・強操時にアブレッシブ摩耗したり破損したりするのを、さらに確実に防止することもできる。

【０００９】また、この発明のさらに他のボールシート
は、数平均分子量Ｍｎが８０００〜１１０００である直
鎖型ポリフェニレンスルフィドと、充てん率が１０〜３
０重量％の酸化亜鉛系ウィスカーと、合計の充てん率が
２５〜３５重量％のフッ素系樹脂粉末および炭素系粉末
とを含むことを特徴とするものである。この発明によれ
ば、上記と同様に耐摩耗性、耐熱性にすぐれる上、強操
時にアブレッシブ摩耗を生じたり溶融したりせず、しか
も連続使用温度がこれまでよりも高い、耐性にすぐれた
ボールシートを得ることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】〔ボールシート〕図１は、この発
明のボールシートの、実施の形態の一例をボールジョイ
ントに組み込んだ状態を示す断面図である。図において
１はボールシート、２はボールスタッド、２１はボール
スタッド２の球頭部、３は球頭部２１とボールシート１
とを収容するハウジングである。

【００１１】また図の例ではボールシート１を、ハウジ
ング３の底部に挿入されて球頭部２１の先端部付近を受
ける第１部材１１と、ハウジング３の内周壁を覆って球
頭部２１の側部付近を受ける第２部材１２とで形成して
いる。このうち第１部材１１は、図２(a)〜(c)に示すよ
うにその全体を浅い椀型に形成したもので、その底部に
は、球頭部２１から押圧力を受けた際に第１部材１１の
変形を促して衝撃を緩和するための通孔１１ａを設ける
とともに、球頭部２１と接するべく、当該球頭部２１の
外面に沿う湾曲形状に形成した内周面１１ｂには、球頭
部２１に潤滑剤を供給するための溝１１ｃを設けてい
る。また第１部材１１の外側面には、ハウジング３の底
部との間に隙間を形成しておき、球頭部２１から押圧力
を受けた際に第１部材１１の変形を促して衝撃を緩和す
るための凸条１１ｄを設けている。

【００１２】一方、第２部材１２は、図３(a)(b)に示す
ようにその全体を筒型に形成したもので、その内周面の
うち球頭部２１と接するべく、当該球頭部２１の外面に
沿う湾曲形状に形成した内周面１２ａには、やはり球頭
部２１に潤滑剤を供給するための溝１２ｂを設けてい
る。図の例では、上記ボールシート１を形成する第１部
材１１と第２部材１２のうちの少なくとも一方、好まし
くは第１部材１１、より好ましくは第１部材１１と第２
部材１２の両方を、先に述べた、直鎖型ポリフェニレン
スルフィド（以下「直鎖型ＰＰＳ」とする）を基材樹脂
として含む、下記の樹脂組成物Ｉ〜IIIのいずれかによ
って形成する。これにより、前述したように耐性にすぐ
れた新規なボールシートが得られる。

【００１３】〔樹脂組成物Ｉ〕樹脂組成物Ｉは、前記の
ように直鎖型ＰＰＳと、充てん率が２〜３０重量％の酸
化亜鉛系ウィスカーと、充てん率が２５〜３５重量％の
フッ素系樹脂粉末とを含むものである。なお充てん率
（重量％）とは、特定成分（フッ素系樹脂粉末、酸化亜
鉛系ウィスカーなど）の重量Ｗ₁（ｇ）の、樹脂組成物
全体の重量Ｗ₂（ｇ）に対する重量百分率で求められ
る、特定成分の含有割合を表す数値である。

【００１４】充てん率（重量％）＝Ｗ₁／Ｗ₂×１００基材樹脂である直鎖型ＰＰＳとしては、式(1)：

【００１５】

【化１】

【００１６】で表される繰り返し単位を有し、なおかつ
重合時に高分子量化された直鎖型の、射出成形可能な種
々のグレードのＰＰＳの中から、前記のように数平均分
子量Ｍｎが８０００〜１００００であるものが選択的に
使用される。かかる直鎖型ＰＰＳは、下記の特性を有し
ている。 (a) 射出成形可能で、しかもボールジョイントの組み
立て時に割れたり、タイロッドによる引っ張り力が加わ
った際に座屈したり割れたり、あるいは強操時にアブレ
ッシブ摩耗したり破損したりしにくい靭性を有する。

【００１７】(b) ＰＯＭの３倍以上の限界ＰＶ値を有
している。限界ＰＶ値とは、強操によって、ボールシー
トが無潤滑、高面圧の状態で摺動を受けた際に樹脂が溶
融しない、面圧×摺動速度の限界値である。ちなみにＰ
ＯＭの限界ＰＶ値は０．３８〜０．５８ＭＰａ・ｍ／ｓ
ｅｃであるのに対し、直鎖型ＰＰＳの限界ＰＶ値は１．
８３ＭＰａ・ｍ／ｓｅｃ以上である。 (c) ＰＯＭのように吸水して物性の低下が発生しない
上、寸法安定性やクリープ特性にもすぐれている。

【００１８】直鎖型ＰＰＳの数平均分子量Ｍｎが８００
０〜１００００の範囲に限定されるのは、下記の理由に
よる。すなわち数平均分子量Ｍｎが１００００を超える
場合には、樹脂組成物の、加熱時の流動性が低下して射
出成形が困難になる。一方、数平均分子量Ｍｎが８００
０未満では、ボールシートに高い靭性を付与する効果が
得られず、脆くなって、前述したようにボールジョイン
トの組み立て時に割れたり、タイロッドによる引っ張り
力が加わった際に座屈したり割れたり、あるいは強操時
にアブレッシブ摩耗したり破損したりしやすくなるとい
う問題を生じる。

【００１９】これに対し、基材樹脂としての直鎖型ＰＰ
Ｓの数平均分子量Ｍｎが８０００〜１００００の範囲内
であれば、樹脂組成物の良好な成形性を維持しつつ、ボ
ールシートに高い靭性を付与することが可能となる。酸
化亜鉛系ウィスカーは、樹脂のクリープ特性をさらに向
上する効果を有するとともに、アブレッシブ摩耗の原因
となる微小粒子を逆に摩耗して無力化する、いわゆる相
手攻撃性をボールシートに付与する機能を有する。

【００２０】かかる酸化亜鉛系ウィスカーとしては、例
えば金属亜鉛を酸素などの酸化性の雰囲気中で加熱酸化
するなどして製造される、単純な針状結晶を有するもの
から複雑な立体形状を有するものまで種々の形状、構造
を有するものが何れも使用可能である。中でも正四面体
の中心に位置する微小な核部と、そこから正四面体の各
頂点の方向に伸びる４つの針状部とを備えた、いわゆる
テトラポッドのような立体形状を有する酸化亜鉛系ウィ
スカーが好適に使用される。かかる立体形状を有する酸
化亜鉛系ウィスカーは、単純な針状のものなどに比べて
形状の異方性が小さいため、直鎖型ＰＰＳ中に分散され
た際に当該ウィスカーが発揮しうる前述した効果を、異
方性のない均一なものとすることができる。立体形状を
有する酸化亜鉛系ウィスカーは、嵩比重が０．０２〜
０．１ｇ／ｃｍ³であるのが好ましい。

【００２１】かかる立体形状を有するものなどの、各種
の酸化亜鉛系ウィスカーは、その全体を酸化亜鉛によっ
て形成した単一の構造を有していてもよいし、結晶成長
の核となる芯の部分を他の物質によって形成し、その表
面を、結晶成長させた酸化亜鉛によって覆った複合構造
を有していてもよい。また、酸化亜鉛系ウィスカーの表
面をカップリング剤などで表面処理しても良い。酸化亜
鉛系ウィスカーの充てん率が２〜３０重量％に限定され
るのは、下記の理由による。

【００２２】すなわち充てん率が２重量％未満では、酸
化亜鉛系ウィスカーを配合したことによる前述した効果
が得られず、クリープ特性が低下して、ボールシート
が、使用時にクリープ変形したりクリープ破断したりす
る。また微小粒子に対する相手攻撃性が不十分になる結
果、強操時のボールシートがアブレッシブ摩耗する。一
方、充てん率が３０重量％を超える場合には、樹脂組成
物が硬く、かつ脆いものとなって、却って強操時のボー
ルシートがアブレッシブ摩耗しやすくなる。

【００２３】これに対し、酸化亜鉛系ウィスカーの充て
ん率が２〜３０重量％の範囲内であれば、クリープ特性
を向上するとともに、強操時のボールシートがアブレッ
シブ摩耗するのをより確実に防止することが可能とな
る。なおクリープ特性を高いレベルに維持しつつ、強操
時のボールシートがアブレッシブ摩耗するのをさらに確
実に防止することを考慮すると、酸化亜鉛系ウィスカー
の充てん率は、上記の範囲内でも特に５〜１５重量％で
あるのが好ましい。

【００２４】フッ素系樹脂粉末は、摩擦係数を小さくす
ることで、強操時のボールシートの潤滑性を維持してア
ブレッシブ摩耗や溶融などを防止する機能を有する。か
かるフッ素系樹脂粉末としては、例えばポリテトラフル
オロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン／
ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラ
フルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテ
ル共重合体（ＰＦＡ）、エチレン／テトラフルオロエチ
レン共重合体（ＥＴＦＥ）、エチレン／クロロトリフル
オロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニ
リデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）等
の、従来公知の種々のフッ素系樹脂にて形成した粉末が
あげられる。特に摩擦低減の効果や耐熱性、汎用性等を
考慮するとＰＴＦＥの粉末が好適に使用される。

【００２５】フッ素系樹脂粉末の充てん率が２５〜３５
重量％に限定されるのは、下記の理由による。すなわち
充てん率が２５重量％未満では、フッ素系樹脂粉末を配
合したことによる、摩擦係数を低下させる効果が得られ
ず、強操時のボールシートがアブレッシブ摩耗したり溶
融したりする。一方、充てん率が３５重量％を超える場
合には、ボールシートの機械的強度が低下して強操時に
破損してしまう。

【００２６】これに対し、フッ素系樹脂粉末の充てん率
が２５〜３５重量％の範囲内であれば、ボールシートの
機械的強度を維持しつつ、摩擦係数を低いレベルに維持
できる上、発明者の検討によると、面圧が増加するほど
摩擦係数を低くできるため、強操時のボールシートがア
ブレッシブ摩耗したり溶融したりするのをより確実に防
止することが可能となる。なおボールシートの機械的強
度を維持しつつ、摩擦係数をより低くすることを考慮す
ると、フッ素系樹脂粉末の充てん率は、上記の範囲内で
も特に２８〜３３重量％であるのが好ましい。

【００２７】樹脂組成物Ｉには、上記各成分に加えて、
さらに必要に応じて紫外線吸収剤、酸化防止剤、着色
剤、難燃剤等の種々の添加剤を含有させてもよい。〔樹脂組成物II〕樹脂組成物IIは、前記のように直鎖型
ＰＰＳと、充てん率が２〜３０重量％の酸化亜鉛系ウィ
スカーと、充てん率が１５〜２５重量％のフッ素系樹脂
粉末と、充てん率が３〜１０重量％のエラストマーとを
含むものである。

【００２８】このうち直鎖型ＰＰＳ、酸化亜鉛系ウィス
カー、およびフッ素系樹脂粉末としては、それぞれ前記
樹脂組成物Ｉで例示したのと同じものを用いることがで
きる。またエラストマーは、自身の持つ弾性によって樹
脂組成物を改質してボールシートの靭性を高め、それに
よってボールジョイントの組み立て時に割れたり、タイ
ロッドによる引っ張り力が加わった際に座屈したり割れ
たり、あるいは強操時にアブレッシブ摩耗したり破損し
たりするのを防止するために機能する。

【００２９】かかるエラストマーとしては、上述した機
能を有し、なおかつ直鎖型ＰＰＳを基材樹脂とする樹脂
組成物に対して良好な相溶性を有する種々のエラストマ
ーを使用することができるが、特にポリオレフィンを主
鎖とし、ビニル系ポリマーを側鎖とするグラフトコポリ
マーが好ましい。かかるグラフトコポリマーのうち主鎖
であるポリオレフィンとしては、低密度ポリエチレン
（ＬＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、エチレン−グ
リシジルメタクリレート共重合体（ＥＧＭＡ）、エチレ
ン−エチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）、エチレン
−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン−エチルア
クリレート−無水マレイン酸共重合体（Ｅ／ＥＡ／ＭＡ
Ｈ）などを挙げることができる。

【００３０】また側鎖であるビニル系ポリマーとして
は、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリメチルメタクリレート
（ＰＭＭＡ）、アクリロニトリル−スチレン共重合体
（ＡＳ）などを挙げることができる。上記グラフトコポ
リマー中でも特に、ＥＧＭＡ系のグラフトコポリマーが
好ましい。樹脂組成物IIにおいて、酸化亜鉛系ウィスカ
ーの充てん率が２〜３０重量％に限定されるのは、前記
と同じ理由による。

【００３１】またフッ素系樹脂粉末の充てん率が１５〜
２５重量％に限定されるのは、下記の理由による。すな
わち充てん率が１５重量％未満では、フッ素系樹脂粉末
を配合したことによる、摩擦係数を低下させる効果が得
られず、強操時のボールシートがアブレッシブ摩耗した
り溶融したりする。一方、充てん率が２５重量％を超え
る場合には、ボールシートの機械的強度が低下して強操
時に破損してしまう。

【００３２】これに対し、フッ素系樹脂粉末の充てん率
が１５〜２５重量％の範囲内であれば、ボールシートの
機械的強度を維持しつつ、摩擦係数を低いレベルに維持
できる上、前記のように面圧が増加するほど摩擦係数を
低くできるため、強操時のボールシートがアブレッシブ
摩耗したり溶融したりするのをより確実に防止すること
が可能となる。なおフッ素系樹脂粉末の充てん率の範囲
が、先の樹脂組成物Ｉと比べて上下限とも１０ポイント
ずつ少ない方にシフトしているのは、エラストマーが、
前記のようにボールシートの靭性を向上して、特に強操
時にアブレッシブ摩耗したり破損したりするのを防止す
る効果の一部を担うためである。

【００３３】また、フッ素系樹脂粉末とエラストマーと
を併用したことによって、直鎖型ＰＰＳや酸化亜鉛系ウ
ィスカーの充てん率が相対的に少なくなって、当該両成
分によってボールシートに付与される、靭性やクリープ
特性、機械的強度、相手攻撃性などの特性が低下するの
を防止するためでもある。さらにエラストマーの充てん
率が３〜１０重量％に限定されるのは、下記の理由によ
る。

【００３４】すなわち充てん率が３重量％未満では、エ
ラストマーを配合したことによる、上述した、ボールシ
ートの靭性を向上して、ボールジョイントの組み立て時
に割れたり、タイロッドによる引っ張り力が加わった際
に座屈したり割れたり、あるいは強操時にアブレッシブ
摩耗したり破損したりするのを防止する効果が得られな
い。一方、充てん率が１０重量％を超える場合には、ボ
ールシートの摩擦係数が上昇するとともに機械的強度が
低下して、却って強操時に破損してしまう。

【００３５】これに対し、エラストマーの充てん率が３
〜１０重量％の範囲内であれば、ボールシートの機械的
強度を維持しつつ、その靭性を向上して、ボールジョイ
ントの組み立て時に割れたり、タイロッドによる引っ張
り力が加わった際に座屈したり割れたり、あるいは強操
時にアブレッシブ摩耗したり破損したりするのをさらに
確実に防止することが可能となる。樹脂組成物IIにも、
上記各成分に加えて、さらに必要に応じて紫外線吸収
剤、酸化防止剤、着色剤、難燃剤等の種々の添加剤を含
有させてもよい。

【００３６】〔樹脂組成物III〕樹脂組成物IIIは、前記
のように直鎖型ＰＰＳと、充てん率が１０〜３０重量％
の酸化亜鉛系ウィスカーと、合計の充てん率が２５〜３
５重量％のフッ素系樹脂粉末および炭素系粉末とを含む
ものである。このうち基材樹脂である直鎖型ＰＰＳとし
ては、前記式(1)で表される繰り返し単位を有し、なお
かつ重合時に高分子量化された直鎖型の、射出成形可能
な種々のグレードのＰＰＳの中から、数平均分子量Ｍｎ
が８０００〜１１０００であるものが選択的に使用され
る。

【００３７】かかる直鎖型ＰＰＳは、前記と同じく下記
(a)〜(c)の特性を有している。 (a) 射出成形可能で、しかもボールジョイントの組み
立て時に割れたり、タイロッドによる引っ張り力が加わ
った際に座屈したり割れたり、あるいは強操時にアブレ
ッシブ摩耗したり破損したりしにくい靭性を有する。 (b) ＰＯＭの３倍以上の限界ＰＶ値を有している。 (c) ＰＯＭのように吸水して物性の低下が発生しない
上、寸法安定性やクリープ特性にもすぐれている。

【００３８】直鎖型ＰＰＳの数平均分子量Ｍｎが８００
０〜１１０００の範囲に限定されるのは、下記の理由に
よる。すなわち数平均分子量Ｍｎが１１０００を超える
場合には、樹脂組成物の、加熱時の流動性が低下して射
出成形が困難になる。また直鎖型ＰＰＳの数平均分子量
Ｍｎが８０００未満では、ボールシートに高い靭性を付
与する効果が得られず、脆くなって、ボールジョイント
の組み立て時に割れたり、タイロッドによる引っ張り力
が加わった際に座屈したり割れたり、あるいは強操時に
アブレッシブ摩耗したり破損したりしやすくなるという
問題を生じる。

【００３９】これに対し、基材樹脂としての直鎖型ＰＰ
Ｓの数平均分子量Ｍｎが８０００〜１１０００の範囲内
であれば、樹脂組成物の良好な成形性を維持しつつ、ボ
ールシートに高い靭性を付与することが可能となる。な
お直鎖型ＰＰＳの数平均分子量Ｍｎの上限が、先の樹脂
組成物Ｉ、IIの場合と比べて１１０００まで拡張されて
いるのは、炭素系粉末が、樹脂組成物の、加熱時の流動
性を改善する機能を有するためである。

【００４０】酸化亜鉛系ウィスカー、およびフッ素系樹
脂粉末としては、それぞれ前記樹脂組成物Ｉ、IIで例示
したのと同じものを用いることができる。また炭素系粉
末は、フッ素系樹脂粉末とともに、摩擦係数を小さくし
て強操時のボールシートの潤滑性を維持する機能を有す
る。かかる炭素系粉末としては、炭素にて形成される、
従来公知の種々の形状、構造を有するものが何れも使用
可能である。

【００４１】中でもグラファイト粉末が、特にボールシ
ートの摩擦係数を低下させる効果にすぐれるため好適に
使用される。樹脂組成物IIIにおいて、酸化亜鉛系ウィ
スカーの充てん率が１０〜３０重量％に限定されるの
は、下記の理由による。すなわち充てん率が１０重量％
未満では、酸化亜鉛系ウィスカーを配合したことによる
前述した効果が得られず、クリープ特性が低下して、ボ
ールシートが、使用時にクリープ変形したりクリープ破
断したりする。また微小粒子に対する相手攻撃性が不十
分になる結果、強操時のボールシートがアブレッシブ摩
耗する。

【００４２】一方、充てん率が３０重量％を超える場合
には、樹脂組成物が硬く、かつ脆いものとなって、却っ
て、強操時のボールシートがアブレッシブ摩耗しやすく
なる。これに対し、酸化亜鉛系ウィスカーの充てん率が
１０〜３０重量％の範囲内であれば、クリープ特性を向
上するとともに、強操時のボールシートがアブレッシブ
摩耗するのをより確実に防止することが可能となる。

【００４３】またフッ素系樹脂粉末と炭素系粉末との合
計の充てん率が２５〜３５重量％に限定されるのは、下
記の理由による。すなわち、合計の充てん率が２５重量
％未満では、フッ素系樹脂粉末と炭素系粉末による、摩
擦係数を小さくして強操時のボールシートの潤滑性を維
持する機能が不十分になって、強操時のボールシートが
アブレッシブ摩耗したり溶融したりする。

【００４４】一方、合計の充てん率が３５重量％を超え
る場合には、相対的に、直鎖型ＰＰＳや酸化亜鉛系ウィ
スカーの充てん率が少なくなるため、当該両成分によっ
てボールシートに付与される、靭性やクリープ特性、機
械的強度、相手攻撃性などの特性が低下する。これに対
し、フッ素系樹脂粉末と炭素系粉末との合計の充てん率
が２５〜３５重量％の範囲内であれば、ボールシートの
靭性や機械的強度、相手攻撃性などの特性を維持しつ
つ、摩擦係数を低いレベルに維持して、強操時のボール
シートがアブレッシブ摩耗したり溶融したりするのを確
実に防止することが可能となる。

【００４５】フッ素系樹脂粉末の充てん率は、２０〜３
０重量％であるのが好ましい。充てん率が２０重量％未
満では、フッ素系樹脂粉末を配合したことによる、摩擦
係数を低下させる効果が不十分となって、強操時のボー
ルシートがアブレッシブ摩耗したり溶融したりするおそ
れがある。一方、充てん率が３０重量％を超える場合に
は、ボールシートの機械的強度が低下して、強操時に破
損してしまうおそれがある。

【００４６】なおフッ素系樹脂粉末の充てん率の好適な
範囲が、先の樹脂組成物Ｉの場合と比べて上下限とも５
ポイントずつ少ない方にシフトしているのは、炭素系粉
末が、ボールシートの摩擦係数を低下させる効果の一部
を担うためである。また、フッ素系樹脂粉末と炭素系粉
末とを併用したことによって、直鎖型ＰＰＳや酸化亜鉛
系ウィスカーの充てん率が相対的に少なくなって、当該
両成分によってボールシートに付与される、靭性やクリ
ープ特性、機械的強度、相手攻撃性などの特性が低下す
るのを防止するためでもある。

【００４７】炭素系粉末の充てん率は、２〜７重量％で
あるのが好ましい。充てん率が２重量％未満では、炭素
系粉末を配合したことによる、摩擦係数を低下させる効
果が不十分となって、強操時のボールシートがアブレッ
シブ摩耗したり溶融したりするおそれがある。一方、充
てん率が７重量％を超える場合には、ボールシートの機
械的強度が低下して、強操時に破損してしまうおそれが
ある。

【００４８】樹脂組成物IIIにも、上記各成分に加え
て、さらに必要に応じて紫外線吸収剤、酸化防止剤、着
色剤、難燃剤等の種々の添加剤を含有させてもよい。〔ボールシートの製造〕本発明のボールシートは、従来
同様に、上記の各成分を含む樹脂組成物Ｉ〜IIIのいず
れかで形成したペレットなどを用いて、射出成形により
製造される。例えば前記図の例の、第１部材１１と第２
部材１２とからなるボールシート１は、それぞれの部材
の形状に対応した型窩を有する射出成形用の金型を射出
成形機にセットするとともに、上記ペレットなどを射出
成形機に供給し、加熱、溶融させて上記型窩内に注入、
充てんしたのち冷却して取り出すことで製造される。

【００４９】かくして製造される本発明のボールシート
は、前述した樹脂組成物Ｉ〜IIIのいずれかの組成を有
することによって、先に述べたように耐摩耗性、耐熱性
に優れる上、強操時にアブレッシブ摩耗を生じたり溶融
したりせず、しかも連続使用温度がこれまでよりも高
い、耐性に優れたものとなる。その具体的な物性につい
ては特に限定されないが、ヤング率は、２０００ＭＰａ
以上であるのが好ましい。ヤング率が２０００ＭＰａ未
満ではボールシートの靭性が不足して、引張、圧縮の繰
り返しによってクリープ変形したり、あるいは座屈した
りするおそれがある。

【００５０】またボールシートの引張強度は、４０ＭＰ
ａ以上であるのが好ましい。引張強度が４０ＭＰａ未満
では、特にタイロッドによる引っ張り力が加わった際に
割れたり欠けたりするおそれがある。さらにボールシー
トの動摩擦係数は、０．１５以下であるのが好ましい。
動摩擦係数が０．１５を超える場合には、特に強操によ
って無潤滑、高面圧となった際に、発熱による溶融や摩
耗を発生するおそれがある。

【００５１】なおボールシートのヤング率、および引張
強度の上限は、直鎖型ポリフェニレンスルフィドを基材
樹脂とする樹脂組成物から形成したボールシートの、理
論的な上限値まで大きくすることが可能である。またボ
ールシートの動摩擦係数の下限は、上記樹脂組成物から
形成したボールシートの、理論的な下限値まで小さくす
ることが可能である。

【００５２】

〔樹脂組成物Ｉ〕

（フッ素系樹脂粉末の充てん率検討）樹脂組成物Ｉにお
けるフッ素系樹脂粉末の充てん率を検討するために、基
材樹脂として、数平均分子量が９０００である直鎖型Ｐ
ＰＳを用い、この基材樹脂に、フッ素系樹脂粉末として
のＰＴＦＥ粉末をドライブレンドし、溶融混練して樹脂
組成物を作製したのち、この樹脂組成物をペレット化し
た。なおペレットは、ＰＴＦＥ粉末の充てん率を０重量
％、１５重量％、３０重量％および４０重量％とした４
種を作製した。

【００５３】引張強度試験上記４種のペレットを用いて、それぞれＩＳＯ（国際標
準化機構）推奨規格Ｒ５２７：１９６６「プラスチック
−引張諸性質の測定」に規定された１号引張試験片を作
製した。そして４種の試験片を用いて、上記規格に則っ
て、引張速度５ｍｍ／ｍｉｎ、つかみ具間隔１１５ｍｍ
の条件で引張試験を行って引張強度を求めた。

【００５４】摩擦摩耗試験上記４種のペレットを用いて、日本工業規格ＪＩＳＫ
７２１８_-1986「プラスチックの滑り摩耗試験方法」所
載のＡ法用の試験片を作製した。そして４種の試験片を
使用して、上記Ａ法により比摩耗量を測定した。なお測
定条件は下記のとおりとした。試験荷重：２６４６Ｎ試験速度（周速）：０．１１５ｍ／ｓｅｃ滑り距離：０．８３ｋｍ状態：無潤滑雰囲気温度：２３℃±１℃ 試料温度：摩擦による温度上昇のまま相手材料：金属製結果を図４に示す。

【００５５】図４より、フッ素系樹脂粉末の充てん率を
２５〜３５重量％の範囲内とした場合に、２５重量％未
満としたものと比べて比摩耗量が小さい上、３５重量％
を超えるものと比べて引張強度が大きく、両特性のバラ
ンスに優れた状態にできることが確認された。（酸化亜鉛系ウィスカーの充てん率検討）次に、上記の
結果に基づいてフッ素系樹脂粉末の充てん率を３０重量
％に固定して、樹脂組成物Ｉにおける酸化亜鉛系ウィス
カーの充てん率を検討すべく、以下の各実施例、比較例
を製造した。

【００５６】実施例１、２、比較例1、２基材樹脂として、数平均分子量が９０００である直鎖型
ＰＰＳを用い、この基材樹脂に、フッ素系樹脂粉末とし
てのＰＴＦＥ粉末と、テトラポッド状の酸化亜鉛系ウィ
スカー〔嵩比重０．１ｇ／ｃｍ³、表面未処理、松下ア
ムテック(株)製の商品名パナテトラ〕とをドライブレン
ドし、溶融混練して樹脂組成物を作製したのち、この樹
脂組成物をペレット化した。ＰＴＦＥ粉末の充てん率は
３０重量％、酸化亜鉛系ウィスカーの充てん率は０重量
％（比較例１）、５重量％（実施例１）、３０重量％
（実施例２）、および４０重量％（比較例２）とした。

【００５７】そしてこれらのペレットを用いて、射出成
形により、図２(a)〜(c)に示す第１部材１１と、図３
(a)(b)に示す第２部材１２とからなるボールシート１を
製造した。上記実施例、比較例のボールシートの原料で
あるペレットを用いて試験片を作製して、前記と同様に
して摩擦摩耗試験を行った。また下記のクリープ試験を
行った。

【００５８】クリープ試験実施例、比較例のボールシートの原料であるペレットを
用いて、日本工業規格ＪＩＳＫ７１１６_-1999「プラ
スチック−クリープ特性の試験方法−第２部：３点負荷
による曲げクリープ」において規定されたクリープ試験
片を作製した。そしてこの試験片を使用して、下記の条
件で、クリープ量を測定した。試験荷重：２６４６Ｎ時間：１２０分間雰囲気温度：２３℃±１℃ 以上の結果を図５に示す。

【００５９】また上記実施例、比較例のボールシートの
原料であるペレットを用いて試験片を作製して、前記と
同様にして引張強度試験を行った。また、この引張強度
試験においてヤング率（引張弾性率）をも測定した。さ
らに、前述した摩擦摩耗試験のＡ法に準拠した摩擦摩耗
試験機を用いて、摩擦摩耗試験と同条件で、動摩擦係数
を測定した。結果を表１に示す。

【００６０】

【表１】

【００６１】図５より、酸化亜鉛系ウィスカーの充てん
率を２〜３０重量％の範囲内とした実施例１、２は、２
重量％未満とした比較例１と比べてクリープ量、および
比摩耗量が小さいことがわかった。また表１より、実施
例１、２はともに、ヤング率、引張強度、および動摩擦
係数の各物性が全て前記の範囲に入っており、しかも比
較例１、２と比べて引張強度が大きい上、動摩擦係数が
小さいことから、これらの特性にも優れたものであるこ
とが確認された。

【００６２】そして以上のことから実施例１、２は強
度、耐摩耗性、および耐熱性に優れる上、強操時にアブ
レッシブ摩耗を生じたり溶融したりしにくく、しかも連
続使用温度がこれまでよりも高い、耐性に優れたもので
あることが確認された。〔樹脂組成物II〕（エラストマーの充てん率検討）次に、樹脂組成物IIに
おけるエラストマーの充てん率を検討すべく、以下の各
実施例、比較例を製造した。

【００６３】実施例３〜５、比較例３〜５基材樹脂として、数平均分子量が９０００である直鎖型
ＰＰＳを用い、この基材樹脂に、フッ素系樹脂粉末とし
てのＰＴＦＥ粉末と、テトラポッド状の酸化亜鉛系ウィ
スカー〔嵩比重０．１ｇ／ｃｍ³、表面未処理、松下ア
ムテック(株)製の商品名パナテトラ〕と、エラストマー
としてのＥＧＭＡ系のグラフトコポリマーとをドライブ
レンドし、溶融混練して樹脂組成物を作製したのち、こ
の樹脂組成物をペレット化した。ＰＴＦＥ粉末の充てん
率は２０重量％、酸化亜鉛系ウィスカーの充てん率は５
重量％とした。またエラストマーの充てん率は０重量％
（比較例３）、１重量％（比較例４）、３重量％（実施
例３）、５重量％（実施例４）、１０重量％（実施例
５）、および１５重量％（比較例５）とした。

【００６４】そしてこれらのペレットを用いて、射出成
形により、図２(a)〜(c)に示す第１部材１１と、図３
(a)(b)に示す第２部材１２とからなるボールシート１を
製造した。上記実施例、比較例のボールシートの原料で
あるペレットを用いて試験片を作製して、前記と同様に
して引張強度、ヤング率、および動摩擦係数を測定し
た。また上記実施例、比較例のボールシートについて、
下記の組み立て試験、および強操試験を行った。

【００６５】組み立て試験実施例、比較例で製造した第１部材１１と第２部材１２
とからなるボールシート１に、図１に示すボールスタッ
ド２の球頭部２１を圧入し、次いでこのボールシート１
をハウジング３に圧入したのちハウジング３をかしめた
後、マイクロカッターで切断して両部材１１、１２を目
視にて観察した。そして下記の基準で、ボールシート１
の組み立て性を評価した。

【００６６】 ○：ボールシート１には、割れやヒビ、変形などは全く
見られなかった。組み立て性良好。 ×：割れやヒビ、変形などが見られた。組み立て性不
良。強操試験上記組み立て試験で組み立てたボールジョイントを、無
潤滑の状態で、２６４６Ｎ以上の応力をかけて強操した
後、マイクロカッターで切断して両部材１１、１２を目
視にて観察した。そして下記の基準で、ボールシート１
の強操時の耐性を評価した。

【００６７】 ○：ボールシート１は、アブレッシブ摩耗したり破損し
たりしていなかった。耐性良好。 ×：完全に摩滅したり、大きく破損したりしているのが
確認された。耐性不良。以上の結果を表２に示す。

【００６８】

【表２】

【００６９】表２より、エラストマーの充てん率が３重
量％未満である比較例３、４はともに、組み立て時に割
れてしまって組み立て性が不良（×）である上、強操試
験によって破損してしまって耐性が不良（×）であるこ
とから、靭性が不十分であることがわかった。またエラ
ストマーの充てん率が１０重量％を超える比較例５は動
摩擦係数が前記の範囲を外れている上、強操試験によっ
て摩滅してしまって耐性が不良（×）であったことか
ら、強操時の耐性が低いことがわかった。

【００７０】これに対し、エラストマーの充てん率を３
〜１０重量％とした実施例３〜５はいずれも、ヤング
率、引張強度、および動摩擦係数の各物性が全て前記の
範囲に入っている上、組み立て性および強操時の耐性が
良好（○）であったことから、耐摩耗性、耐熱性に優れ
る上、強操時にアブレッシブ摩耗を生じたり溶融したり
しにくく、しかも連続使用温度がこれまでよりも高い、
耐性に優れたものであることが確認された。

【００７１】〔樹脂組成物III〕（フッ素系樹脂粉末および炭素系粉末の充てん率検討）
次に、樹脂組成物IIIにおけるフッ素系樹脂粉末と炭素
系粉末の合計の充てん率を検討すべく、以下の各実施
例、比較例を製造した。実施例６、７、比較例６、７基材樹脂として、数平均分子量が９０００である直鎖型
ＰＰＳを用い、この基材樹脂に、フッ素系樹脂粉末とし
てのＰＴＦＥ粉末と、テトラポッド状の酸化亜鉛系ウィ
スカー〔嵩比重０．１ｇ／ｃｍ³、表面未処理、松下ア
ムテック(株)製の商品名パナテトラ〕と、炭素系粉末と
してのグラファイト粉末とをドライブレンドし、溶融混
練して樹脂組成物を作製したのち、この樹脂組成物をペ
レット化した。ＰＴＦＥ粉末の充てん率は０重量％（比
較例６）、１０重量％（比較例７）、２０重量（実施例
６）、および３０重量％（実施例７）、酸化亜鉛系ウィ
スカーの充てん率は１５重量％、グラファイト粉末の充
てん率は０重量％（比較例６）、および５重量％（実施
例６、７、比較例７）とした。

【００７２】そしてこれらのペレットを用いて、射出成
形により、図２(a)〜(c)に示す第１部材１１と、図３
(a)(b)に示す第２部材１２とからなるボールシート１を
製造した。上記実施例、比較例のボールシートの原料で
あるペレットを用いて試験片を作製して、前記と同様に
して摩擦摩耗試験を行った。結果を図６に示す。

【００７３】図６より、フッ素系樹脂粉末と炭素系粉末
との合計の充てん率を２５〜３５重量％とした実施例
６、７は、２５重量％未満とした比較例６、７と比べて
比摩耗量が小さく、耐磨耗性に優れたものであることが
確認された。また上記実施例、比較例のボールシートの
原料であるペレットを用いて試験片を作製して、前記と
同様にして引張強度、ヤング率、および動摩擦係数を測
定した。

【００７４】結果を表３に示す。

【００７５】

【表３】

【００７６】表３より、比較例６、７は動摩擦係数が前
記の範囲を外れることから、フッ素系樹脂粉末と炭素系
粉末による、摩擦係数を低下させる効果が不十分である
ことがわかった。そしてその結果として耐磨耗性が悪く
なり、前記図６のように比摩耗量が大きくなることが確
認された。これに対し実施例６、７は、ヤング率、引張
強度、および動摩擦係数の各物性が全て前記の範囲に入
っており、耐摩耗性、耐熱性に優れる上、強操時にアブ
レッシブ摩耗を生じたり溶融したりしにくく、しかも連
続使用温度がこれまでよりも高い、耐性に優れたもので
あることが確認された。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のボールシートの、実施の形態の一例
を、ボールジョイントに組み込んだ状態を示す断面図で
ある。

【図２】上記例のボールシートを構成する第１部材を示
す図であって、同図(a)は平面図、同図(b)は半裁側面
図、同図(c)は底面図である。

【図３】第１部材とともに上記例のボールシートを構成
する第２部材を示す図であって、同図(a)は半裁側面
図、同図(b)は底面図である。

【図４】本発明の実施例において、フッ素系樹脂粉末の
充てん率と、引張強度および比摩耗量との関係を検討し
た結果を示すグラフである。

【図５】本発明の実施例において、酸化亜鉛系ウィスカ
ーの充てん率と、クリープ量および比摩耗量との関係を
検討した結果を示すグラフである。

【図６】本発明の実施例において、フッ素系樹脂粉末と
炭素系粉末との合計の充てん率と、比摩耗量との関係を
検討した結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１ボールシート２ボールジョイント

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） //(Ｃ０８Ｌ 81/02 Ｃ０８Ｌ 27:12 27:12 21:00 21:00）Ｆターム(参考） 3D034 BC14 3J105 AA24 AA35 AB49 AC03 CB24 CE03 4J002 AC003 BB042 BD122 BD132 BD142 BD152 BD162 BN033 BN063 BN073 CN011 DA017 DE106 FD006 GM00 GM05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】数平均分子量Ｍｎが８０００〜１００００
である直鎖型ポリフェニレンスルフィドと、充てん率が
２〜３０重量％の酸化亜鉛系ウィスカーと、充てん率が
２５〜３５重量％のフッ素系樹脂粉末とを含むことを特
徴とするボールジョイント用のボールシート。
【請求項２】数平均分子量Ｍｎが８０００〜１００００
である直鎖型ポリフェニレンスルフィドと、充てん率が
２〜３０重量％の酸化亜鉛系ウィスカーと、充てん率が
１５〜２５重量％のフッ素系樹脂粉末と、充てん率が３
〜１０重量％のエラストマーとを含むことを特徴とする
ボールジョイント用のボールシート。
【請求項３】数平均分子量Ｍｎが８０００〜１１０００
である直鎖型ポリフェニレンスルフィドと、充てん率が
１０〜３０重量％の酸化亜鉛系ウィスカーと、合計の充
てん率が２５〜３５重量％のフッ素系樹脂粉末および炭
素系粉末とを含むことを特徴とするボールシート。