JP3355645B2 - 自動車シリンダーヘッドカバー - Google Patents

自動車シリンダーヘッドカバー

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00Casings, e.g. crankcases or frames
    • F02F7/006Camshaft or pushrod housings

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車シリンダーヘッ
ドカバーに関するものであり、さらに詳しくは、高温に
おいても高い強度、剛性、寸法安定性を保持し、エンジ
ンオイルなどの薬品との接触下においても優れた耐久性
を有するポリフェニレンスルフィド系樹脂組成物を射出
成形して得られる自動車シリンダーヘッドカバーに関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】自動車部品、特にエンジンルーム内の部
品が金属からプラスチックに徐々に代替されてきている
ことはよく知られていることである。これはプラスチッ
クが金属にくらべて軽量であり、製品のデザインの自由
度が大きく、しかも元々複数の部品を一体成形すること
により、生産性の向上が計れることがおもな理由であ
る。エンジンルーム内部品の代表的なものの一つにシリ
ンダーヘッドカバーがあり、この部品もプラスチック化
が進み、現在は主にガラス繊維強化ナイロン66が用い
られており、また、ナイロン66とさらに炭素数の多い
ナイロンとの混合物からなるシリンダーヘッドカバーも
知られている(特開昭63−28903号公報)。
【0003】しかし、最近の自動車エンジンルーム内の
部品増と密集化、そしてエンジンの高出力化などにとも
ない、シリンダーヘッドカバーも運転中に従来より一層
高温に晒されるようになってきており、本質的に吸水性
で、吸水によって剛性低下や寸法変化を起こすナイロン
樹脂製シリンダーヘッドカバーではかかる高温で特にこ
の問題が顕在化するため十分な耐久性が得られ難くなっ
ている。また、PPS樹脂は特にガラス繊維などの強化
材で補強することにより強度の高い材料となり、しかも
吸水による剛性低下などもないが、ガラス転移点が低い
ために100℃以上の温度領域では剛性が不十分であ
り、単独ではシリンダーヘッドカバー材料として特性不
足である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、10
0℃以上の高温においても高い機械的強度、剛性、寸法
安定性等を保持し、更に耐熱性、高温でのエンジンオイ
ルなどの薬液に対する耐久性等の優れた自動車シリンダ
ーヘッドカバーの取得を課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、
(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂(ただし、ポリフ
ェニレンスルフィド部分と、ポリフェニレンスルフィド
スルホン部分からなるブロック共重合体は除く)100
重量部、(B)ポリフェニレンオキシド10〜200重
量部および(C)繊維状および/または非繊維状充填材
50〜400重量部を溶融混合して得た樹脂組成物を射
出成形することにより得られる自動車シリンダーヘッド
カバーを提供するものである。
【0006】本発明で使用する(A)PPS樹脂とは、
構造式(I)で示される繰り返し単位を
【化1】 70モル%以上、より好ましくは90モル%以上を含む
重合体であり、上記繰り返し単位が70モル%未満で
は、耐熱性が損なわれるので好ましくない。またPPS
樹脂はその繰り返し単位の30モル%未満を、下記の構
造式を有する繰り返し単位等で構成することが可能であ
る。
【0007】
【化2】 本発明で用いられるPPS樹脂の溶融粘度は、溶融混練
が可能であれば特に制限はないが、通常50〜20,0
00ポアズ(320℃、剪断速度10sec-1)のもの
が使用される。
【0008】かかるPPS樹脂は通常公知の方法即ち特
公昭45−3368号公報に記載される比較的分子量の
小さな重合体を得る方法あるいは特公昭52−1224
0号公報や特開昭61−7332号公報に記載される比
較的分子量の大きな重合体を得る方法などによって製造
できる。本発明において上記の様に得られたPPS樹脂
を空気中加熱による架橋/高分子量化、有機溶媒、熱
水、酸水溶液などによる洗浄、酸無水物基、エポキシ
基、イソシアネート基などの官能基含有化合物による活
性化など種々の処理を施した上で使用することももちろ
ん可能である。
【0009】本発明で用いられる(B)ポリフェニレン
オキシド(以下PPOと略す)とは下記構造式(II)で
示される構成単位から基本的になり、
【化3】 (ここでR1、R2、R3およびR4はそれぞれ水素原
子、ハロゲン原子、炭素数1〜10の脂肪族、脂環族、
芳香族の炭化水素基を表わし、R1〜R4は互いに同じ
でも異なっていてもよい。) 還元粘度(0.5g/dlクロロホルム溶液、30℃測
定)が0.15〜0.70の範囲にある単独重合体およ
び/または共重合体である。かかるPPOの具体例とし
ては、ポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンオ
キシド)、ポリ(2−メチル−6−エチル−1,4−フ
ェニレンオキシド)、ポリ(2,6−ジフェニル−1,
4−フェニレンオキシド)、ポリ(2−メチル−6−フ
ェニル−1,4−フェニレンオキシド)、ポリ(2,6
−ジクロロ−1,4−フェニレンオキシド)などを挙げ
ることができ、さらに2,6−ジメチルフェノールと他
のフェノール類(たとえば、2、3、6−トリメチルフ
ェノール)との共重合体のごとき共重合体が挙げられ
る。中でも、ポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニ
レンオキシド)、2,6−ジメチルフェノールと2,
3,6−トリメチルフェノールとの共重合体が好まし
く、特にポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレン
オキシド)が好ましい。
【0010】かかるPPOの製造方法は特に限定される
ものではなく、公知の方法で得られるものを用いること
ができる。たとえば、USP3306874号明細書記
載のHayによる第一銅塩とアミンのコンプレックスを
触媒として酸化重合することにより容易に製造できる。
本発明においては上記のようにして得られたPPOをさ
らに酸無水物基、エポキシ基、イソシアネート基などの
官能基含有化合物によって変性または活性化など種々の
処理を施した上で使用することももちろん可能である。
【0011】本発明においてPPOの配合量はPPS樹
脂100重量部に対して10〜200重量部であり、3
0〜150重量部であることが好ましい。PPOの配合
量が10重量部に満たないと、得られるシリンダーヘッ
ドカバーの強度(特に高温での強度と剛性)が不十分と
なるので好ましくなく、一方PPOの配合量が200重
量部を越えるとシリンダーヘッドカバーの成形性が著し
く低下するので好ましくない。
【0012】本発明において使用される(C)繊維状お
よび/または非繊維状充填材としては、ガラス繊維、炭
素繊維、チタン酸カリウィスカ、酸化亜鉛ウィスカ、ア
ルミナ繊維、炭化珪素繊維、セラミック繊維、アスベス
ト繊維、石コウ繊維、金属繊維などの繊維状充填剤、ワ
ラステナイト、セリサイト、カオリン、マイカ、クレ
ー、ベントナイト、アスベスト、タルク、アルミナシリ
ケートなどの珪酸塩、アルミナ、酸化珪素、酸化マグネ
シウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化鉄などの
金属化合物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロ
マイトなどの炭酸塩、硫酸カルシウム、硫酸バリウムな
どの硫酸塩、ガラス・ビーズ、セラミックビーズ、窒化
ホウ素、炭化珪素、燐酸カルシウムおよびシリカなどの
非繊維状充填剤が挙げられ、これらは中空であってもよ
く、さらにはこれら充填剤を2種類以上併用することも
可能である。また、これら繊維状および/または非繊維
状充填材をシラン系あるいはチタネート系などのカップ
リング剤で予備処理して使用することは、機械的強度な
どの面からより好ましい。
【0013】本発明における(C)繊維状および/また
は非繊維状充填材の配合量はPPS樹脂100重量部に
対し50〜400重量部までの範囲であり、60〜35
0重量部の範囲内であることが、より高い機械的性質、
寸法安定性等を得る意味において好ましい。
【0014】本発明のシリンダーヘッドカバーには本発
明の効果を損なわない範囲において、酸化防止剤、熱安
定剤、滑剤、可塑剤、結晶核剤、紫外線防止剤、着色
剤、難燃剤などの通常の添加剤を添加することができ
る。また、本発明のシリンダーヘッドカバーは本発明の
効果を損なわない範囲で、ポリアミド、ポリスルホン、
四フッ化ポリエチレン、ポリエーテルイミド、ポリアミ
ドイミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエーテ
ルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテ
ルケトン、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレ
ン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ABS樹脂、ポリ
エステル、ポリアミドエラストマ、ポリエステルエラス
トマ等の樹脂を含んでも良い。
【0015】本発明のシリンダーヘッドカバーには本発
明の効果を損なわない範囲で、機械的強度およびバリ等
の成形性などの改良を目的として、γ−グリシドキシプ
ロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピル
トリエトキシシシラン、β−(3,4−エポキシシクロ
ヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−メルカプト
プロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピル
トリエトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキ
シシラン、γ−ウレイドプロピルトリメトキシシシラン
およびγ−(2−ウレイドエチル)アミノプロピルトリ
メトキシシラン、γ−イソシアナトプロピルトリエトキ
シシラン、γ−イソシアナトプロピルトリメトキシシラ
ン、γ−イソシアナトプロピルメチルジメトキシシラ
ン、γ−イソシアナトプロピルメチルジエトキシシラ
ン、γ−イソシアナトプロピルエチルジメトキシシラ
ン、γ−イソシアナトプロピルエチルジエトキシシラ
ン、γ−イソシアナトプロピルトリクロロシランなどの
有機シラン化合物を添加することができる。
【0016】本発明で用いられる組成物の調製方法は特
に制限はないが、原料の混合物を単軸あるいは2軸の押
出機、バンバリーミキサー、ニーダー、ミキシングロー
ルなど通常公知の溶融混合機に供給して280〜380
℃の温度で混練する方法などを例として挙げることがで
きる。また、原料の混合順序にも特に制限はなく、PP
S樹脂、PPOおよび繊維状および/または非繊維状充
填材の3者をドライブレンドした後、上述の方法などで
溶融混練する方法、あるいはPPS樹脂、繊維状および
/または非繊維状充填材およびPPOのうちの2者をド
ライブレンドして溶融混練した後、これと残る1者を溶
融混練する方法が代表的である。
【0017】このようにして得られた樹脂組成物を射出
成形することにより、100℃以上の高温においても高
い機械的強度、剛性、寸法安定性等を保持し、更に耐熱
性、高温でのエンジンオイルなどの薬液に対する耐久性
等の優れた自動車シリンダーヘッドカバーを得ることが
できる。
【0018】以下に実施例を挙げて本発明を更に詳細に
説明する。
【0019】
【実施例】実施例および比較例の中で述べられる試験片
の引張り強度、曲げ強度、曲げ弾性率、アイゾット衝撃
強度、耐エンジンオイル性は各々次の方法に従って測定
した。
【0020】引張り強度:ASTM−D638 曲げ強度:ASTM−D790 曲げ弾性率:ASTM−D790 アイゾット衝撃強度:ASTM−D256 耐エンジンオイル性:エンジンオイル中で、引張りダン
ベル片を130℃/1000時間処理した後の引張り強
度および強度保持率を測定し、耐エンジンオイル性の目
安とした。
【0021】 参考例1(ポリフェニレンスルフィドの合成法) PPS−1:オートクレーブに硫化ナトリウム3.26
Kg(25モル、結晶水40%を含む)、水酸化ナトリ
ウム4g、酢酸ナトリウム三水和物1.19Kg(約
8.8モル)およびNMP7.9Kgを仕込み、撹拌し
ながら徐々に205℃まで昇温し、水1.36Kgを含
む留出水約1.5リットルを除去した。残留混合物に
1,4−ジクロロベンゼン3.75Kg(25.5モ
ル)およびNMP2Kgを加え、265℃で3時間加熱
した。反応生成物を70℃の温水で5回洗浄し、80℃
で24時間減圧乾燥して、溶融粘度約600ポアズ(3
10℃、剪断速度1000秒-1)の粉末状ポリフェニレ
ンスルフィド(PPS−1)約2Kgを得た。
【0022】PPS−2:オートクレーブに硫化ナトリ
ウム3.26Kg(25モル、結晶水40%を含む)、
水酸化ナトリウム4g、酢酸ナトリウム三水和物1.2
2Kg(約9モル)およびNMP7.9Kgを仕込み、
撹拌しながら徐々に205℃まで昇温し、水1.36K
gを含む留出水約1.5リットルを除去した。残留混合
物に1,4−ジクロロベンゼン3.75Kg(25.5
モル)およびNMP2Kgを加え、265℃で3.7時
間加熱した。反応生成物を70℃の温水で5回洗浄し、
80℃で24時間減圧乾燥して、溶融粘度約900ポア
ズ(310℃、剪断速度1000秒-1)の粉末状ポリフ
ェニレンスルフィド(PPS−2)約2Kgを得た。
【0023】また、PPS−3としては東レ・フィリッ
プス ペトロリウム社製、M2900を使用した。
【0024】実施例 1 PPS樹脂(PPS−1)100重量部、PPO(還元
粘度:0.45)50重量部およびガラス繊維150重
量部をヘンシェルミキサーでドライブレンドした後、3
20℃のシリンダー温度に設定したスクリュー式単軸押
出機により溶融混練後ペレタイズした。得られたペレッ
トを乾燥後射出成形機を用いて、シリンダー温度320
℃、金型温度130℃の条件で射出成形することによ
り、所定の特性評価用試験片を得た。得られた試験片に
ついて行った測定結果を表1にまとめて示す。ここで得
られた樹脂組成物は強度、高温剛性にすぐれ、しかも極
めて優れた耐エンジンオイル性を示し、自動車シリンダ
ーヘッドカバー用として好適なものであった。
【0025】そして、ここで得られた樹脂組成物を射出
成形して得られたシリンダーヘッドカバーは外観、寸法
精度いずれも良好であり、この成形品を用いて行った耐
エンジンオイル性試験においてもクラックや変形などの
トラブルは全く発生せず、極めて実用価値の高い自動車
部品であることが判明した。
【0026】
【表1】 実施例2〜6 PPS樹脂、PPOおよび種々の充填材を表2に示す割
合で配合し、シリンダー温度を320〜340℃に設定
した単軸押出し機で溶融混練後ペレタイズした。得られ
たペレットを用いて実施例1と同様に射出成形、測定を
実施した結果をまとめて表1に示す。これらはいずれも
強度、剛性にすぐれ、しかも極めて優れた耐エンジンオ
イル性を示し、自動車シリンダーヘッドカバー用として
好適なものであった。
【0027】そして、ここで得られた樹脂組成物を各々
射出成形して得られたシリンダーヘッドカバーはいずれ
も外観、寸法精度共に良好であり、これらの成形品を用
いて行った耐エンジンオイル性試験においてもクラック
や変形などのトラブルはいずれの成形品でも全く発生せ
ず、極めて実用価値の高い自動車部品であることが判明
した。
【0028】
【表2】
【0029】
【発明の効果】本発明のシリンダーヘッドカバーは高い
強度、高温剛性等の、優れた機械的特性と良好な耐エン
ジンオイル性を備えた良好な耐久性を有する実用価値の
高いものであった。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02F 7/00 C08L 81/04 F16M 1/026

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)ポリフェニレンスルフィド樹脂
    (ただし、ポリフェニレンスルフィド部分と、ポリフェ
    ニレンスルフィドスルホン部分からなるブロック共重合
    体は除く)100重量部、(B)ポリフェニレンオキシ
    ド10〜200重量部および(C)繊維状および/また
    は非繊維状充填材50〜400重量部を溶融混合して得
    た樹脂組成物を射出成形することにより得られる自動車
    シリンダーヘッドカバー。
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