JPS587861B2 - ピストン - Google Patents

ピストン

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JPS587861B2
JPS587861B2 JP55048001A JP4800180A JPS587861B2 JP S587861 B2 JPS587861 B2 JP S587861B2 JP 55048001 A JP55048001 A JP 55048001A JP 4800180 A JP4800180 A JP 4800180A JP S587861 B2 JPS587861 B2 JP S587861B2
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JP
Japan
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resin
piston
pfa
mixed
piston according
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年之 小川
順一 島田
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TOKYO SHIRIKOON KK
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TOKYO SHIRIKOON KK
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はシリンダの内面を滑動するピストンの表面にパ
ーフルオロアルコキシ樹脂(以下PFAと称する)、又
はPFAとポリテトラフルオロエチレン樹脂(以下PT
FEと称する)の混合樹脂又はPFAとテトラコルオロ
エチレンーヘキサフルオロプリピレン共重合体樹脂(以
下FEPと称する)の混合樹脂、又はPFAとPTFE
とFEPの混合樹脂に熱硬化性樹脂及び固体潤滑剤を混
合した混合塗料により被覆又は塗装したピストンに関す
る。
ピストンは熱機関から圧縮機械やポンプにいたるまでシ
リンダーと一対として用いられ、シリンダ内面を気密又
は液密を保持しつつ滑動する。
従来はシリンダ内面とピストンの表面を硬化処理すると
ともに潤滑油やグリースをシリンダ内面又はピストン表
面に塗布するとかピストンリング又は皮革又はゴムなど
を使用していた。
しかるに潤滑油やグリース又は皮革又はゴムなどはピス
トンとシリンダとの相互滑動による摩擦熱、流体の圧縮
熱、シリンダ室内の爆発熱などによる変性又は摩耗が大
きく、更に保守管理も簡単でない欠点があった。
またピストンリングは熱による影響は少ないが、接触面
積は小さく、密閉性は劣り、特に滑動速度や負荷が大き
くなるとシリンダ内面とともにピストンリングは不均一
に摩耗し、ピストンの振動やかじり音をも発生し、騒音
と装置もしくは機器全体の振動源、したがって故障発生
源となる欠点がある。
また皮革、ゴム、更には樹脂で被覆したピストン、或は
樹脂製ピストンや樹脂製ピストンリングでは耐荷重性(
負荷性)、機械的強度が劣り、容易に破損し、熱放散が
少なく、寸法変化が大きく滑動効果も劣る欠点があった
本発明では上記の欠点を考慮し、機械的強度にすぐれ、
低摩擦係数で、耐摩耗性であり、しかも機械加工により
精度高く密閉性に富み、なおかつ相手滑動面をきずつけ
ないという特徴をもち、滑動効果の高いピストンを非粘
着性、耐摩耗性、耐熱性、すべり性、加工性に富むPF
A又はPFAとPTFE ,PFAとFEP ,PFA
とPTFE及びFEPとからなる混合樹脂に接着性に富
む熱硬化性樹脂と固体潤滑剤を混合した塗料で被覆又は
塗装されたピストンを提供するものである。
(関連特許出願番号53−084423、発明の名称二
耐摩耗性塗料、出願公開番号55−12135)またP
FA で示される。
但し、Cは炭素、Fはふっ素、0は酸素、Rfはフルオ
ロアルキル基でnは個数である。
PFAは非粘着性、低摩擦性に富み、溶融加工できるふ
っ素樹脂と称され、機械加工が極めて容易で、かつ機械
的強度も大きく、耐熱性であるが付着性に劣る。
熱硬化性樹脂にはポリアミドイミド樹脂(以下FAIと
称する)、ポリイミド樹脂(以下PIと称する)、尿素
樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、
メラミン樹脂、フェノール樹脂、アルキド樹脂、エボナ
イトとあるがいづれも加熱により硬化し、網目状構造、
すなわち三次元構造を持ち付着性に富むので単独でも塗
料として使用されている。
固体潤滑剤にはM。
S2、石墨、金属酸化物、金属ハロゲン化物、金属のり
ん酸塩、金属せっけんがあり、いづれも微粒子の状態で
、そのままか、あるいは水又は油、又はグリース中に分
散させて潤滑に使用される。
PTFEはモCF2CF2)n−で示され、Cは炭素、
Fはふっ素、nは個数である。
PTFEは非粘着性、低摩擦性ではPFAよりすぐれて
いるか造膜性と機械的強度はPFAと次に説明するFE
Pより劣るので気孔の発生と傷が入りやすく、加工性が
劣る。
れ、Cは炭素、Fはふっ素、nは個数であり、フルオロ
エチレン(TFE)CF2=CF2とヘキサフルオ口プ
ロピレン(HFP)CF3一CF=CF2の共重合体樹
脂であり、TFEとHFPの組成により物性が変化する
また、低摩擦性はほぼPTFEと等しいが、造膜性と機
械的強度はPFAとほぼ同じである。
いづれも耐熱性とすべり性にすぐれているので目的に対
応させて使用する。
FAIは耐熱性で機械的性質にすぐれ、引張り強さと耐
摩耗性に特徴があり、また耐薬品性に特にすぐれている
PIは耐熱性に特にすぐれ、高温粉末吹付塗装にすぐれ
ている。
エポキシ樹脂は接着性が特にすぐれている。
尿素樹脂は耐水性が高く、常温で硬化する。
シリコーン樹脂は発水性と離形性に特にすぐれている。
ウレタン樹脂は耐水性に富み、また比較的低い温度80
℃でも乾燥できる。
固体潤滑剤ではM。
S2が耐摩耗性にすぐれ、ベンガラ(F,203)とカ
ーボン(石墨)も耐摩耗性がすぐれている。
塗料の形成には液状と粉末状の二通りある。
液状の場合には(1)PFA,PTFE,FEPを有機
分散剤又は水に溶解又は分散させ、(2)熱硬化性樹脂
の溶液又は粉末、更に固体潤滑剤の粉末を別の有機分散
剤又は水に溶解又は分散させ、(1)と(2)を適当な
割合で混合すれば塗料が得られる。
粉末の形成にはPFA,PTFE,FEP,熱硬化性樹
脂、固体潤滑剤の粉末をドライブレンド法で混合すれば
粉体塗料が得られる。
又溶液又は分散液を噴霧乾燥させて粉体塗料を得ること
もできる。
塗装をするピストンの滑動面は十分に、溶剤、酸、アル
カリ、洗剤にて、浸漬、シャワー、パプリング、超音波
洗浄法など一般の洗浄法で洗浄する。
塗装は液状の場合は刷毛塗り、各種スプレー、ヘラ塗り
、その他の一般の液状塗装法、粉末状の場合には各種ス
プレー、流動浸漬など、その他一般の粉末状塗装法など
で行なう。
この塗料では一度塗りで150μmまで塗膜又は皮膜の
形成が可能であり、重ね塗りで必要な膜厚とする。
液状塗装の場合は乾燥して、粉末塗装の場合はそのまま
焼付処理を空気中にて行うか、又は低酸素濃度の雰囲気
中で焼付を行うと、接着性の向上硬度、耐摩耗性の向上
がはかられ更によい。
焼付後放冷してそのまま使用するか又は研削などの加工
をして所定の仕法を得てピストンを完成する。
次に塗装の実施例を図により説明する。
第1図はシリンダー1にピストン2が組合わされ、ピス
トンロツド3にて図示してない機器に動力を与え、もし
くは図示してない機器から動力を与えられる。
第2図はピストンの説明図で、シリンダー1の内面4と
滑動するピストン2の滑動面5は十分に洗浄し、塗装を
行なう。
塗膜6の厚さはシリンダー1との間げき値から研削加工
して必要寸法に仕上げるのである。
第3図はカークーラー用の斜板式ピストン、第4図はピ
ストンピンを有するピストンで、いづれも従来使用され
ていたそのままのものを塗装使用した。
第4図のピストンではピストンリングみぞ7が示すよう
にピストンリングを使用していたのであるがそのまま塗
装しクリャランスを満し、十分な膜厚が得られて十分に
作動した。
次に実施例の説明をする。
実施例 I PFA,PAI ,MoS2の場合。
平均粒径20μmのPFA粉末をトルエンとノルマルメ
チル・ピロリドンとの混合液に分散させた分散液を市販
のPAIワニスのノルマルメチルピロリドンとトルエン
との混合液に添加混合し、PFA粉末の25重量%のP
AI固形分になるように調整した。
なおFAIには固形分の5重量%のM。
S2があらかじめ混入してある。この調整した塗料を酸
化アルミニウム粒にてブラスト処理した直径30mm×
長さ80mmのADC−12(ダイキャスト製)の冷凍
機用コンプレッサーピストンにノズルロ径1.2mmの
スプレーガンにて吹圧2kg/cm’でスプレー塗装し
、90μmの厚さの焼付皮膜を得た。
150℃で10分間乾燥後、350℃で30分焼付け、
バイト切削で40μmの厚さにして使用した。
完全に無給油で使用しても音は静かで、しかも給油式よ
り費用が少なかった。
実施例 2 PFA,PI ,MoS2の場合。
平均粒径35μmのPFA粉末に対し、粒径20μm以
下のPI粉末を25重量%になるように添加し、タンブ
ラー混合したものを350℃に加熱した直径36mm×
長さ118mmのADC−12製ピストンに粉末吹付け
塗装し、更に350℃にて30分間焼付けて約150μ
mの塗膜を得た。
バイト切削加工で80μmとして冷凍機用コンプレッサ
ーピストンとして用いた結果、従来は樹脂ピストンリン
グを用いていたのに比べ高圧縮率に達成でき、耐久性も
向上した。
実施例 3 PFA,ウレタン樹脂、MoS2の場合。
市販熱硬化型ウレタン塗料のキシレン溶液中に非イオン
性界面活性剤で湿潤させた平均粒径35μmのPFA、
粉末を添加混合して粘調塗料を作成した。
この塗料組成はPFAに対しウレタン樹脂の固形分が2
5重量チ含まれている。
この塗料を直径46mm×長さ18mmの鉄製ピストン
の外周面にこのピストンを回転させながらヘラ刷りで塗
装し、80℃で10分間乾燥し、340℃で15分間焼
付けて130μmの塗膜を得た。
バイト切削にて80μmとして浄化槽用コンプレッサー
ピストンに使用したところ、従来の樹脂製ピストンリン
グに比べ5倍以上耐久性が向上し、軽量化が可能となっ
た。
なおウレタン樹脂は耐水性に富む。
実施例 4 PFA,PTFE,PAI,ベンガラ又はカーボンの場
合。
市販PAIワニスのノルマルメチルピロリドンとトルエ
ンの混合液中に、同組成の溶液中に平均粒径35μmの
PFA粉末と10μm以下のPTFE粉末を5:5重量
割合にて分散させた分散液を添加混合し、PFAとPT
FE混合粉末固形分に対し25重量係のPAI固形分と
なるように調製した塗料を酸化アルミニウム粒にてブラ
スト処理した直径28mm×長さ80mmのADC一1
2製ピストンにスプレー塗装し、80μmの焼付塗膜を
得た。
150℃で10分間乾燥し、135℃で30分焼付け、
バイト切削で膜厚を40μmとしてクーラー用ピストン
として完全無給油で使用したところ、トルクは小さく、
音も静かで、振動も少なく、高圧縮率が達成できるので
小型軽量化が可能となり従来の金属製ピストンリング使
用のものよりすぐれている。
実施例 5 PFA,FEP ,PAI ,MoS2の場合。
市販PAIワニスのジメチルフォルムアミドとトルエン
との混合液中に、同組成の混合液中に平均粒径35μm
のPFA粉末と50μm以下のFEP粉末を5:5の重
量割合にて分散させた分散液を添加混合し、PFAとF
EPの混合粉末固形分に対し25重量%のFAI固形分
となるように調整した塗料を酸化アルミニウム粒にてブ
ラスト処理した直径34mm×長さ15mmのADC−
12製ロータリーコンプレッサー用ピストンにスプレー
塗装し、150℃で10分間乾燥し、350゜Cで30
分焼付け95μmの焼付塗膜を得た。
バイト切削で40μmとして完全無給油状態で使用した
結果、音は非常に小さくなった。
実施例 6 PFA,PTFE,FEP,PAI ,MoS2の場合
ノルマルメチルピロリドン、トルエン混合液中に平均粒
径35μmのPFA5重量部、平均粒径10μm以下の
PTFE2重量部、平均粒径50μmのFEP3重量部
を分散させ、この分散液中に市販のPAIワニスを添加
混合し、PFA,PTFE,FEPの総計固形分に対し
、FAI固形分が30重量%になるように調整した。
この塗料を直径20、5mm×長さ25mmのFC鋳鉄
製冷凍機用コンプレッサーピストンにスプレー塗装し、
150℃で乾燥後、380℃で20分間焼付し、110
μmの塗膜を得た。
バイト切削により60μmの塗膜とし、使用した結果、
従来の樹脂製ピストンリング使用の場合に比べ、高圧縮
率が得られ、寿命は約2倍となり、音は静かでシリンダ
ー内面の硬化処理も不用となるなど利点が多かった。
実施例 7 PFA、エポキシ樹脂と尿素樹脂の混合樹脂、MoS2
の場合 エポキシ樹脂と尿素樹脂の混合型焼付塗料中に平均粒径
20μmのPFAを添加混合し、PFA固形分に対し、
エポキシ樹脂と尿素樹脂の混合樹脂固形分が25重量%
になるよう調整した。
この塗料を鉄製ピストンにスプレー塗装し、130℃に
て10分間乾燥後、330゜Cで25分間焼付し、70
μmの塗膜をバイト切削して30μmとして工場ライン
で用いる空気アクチュエーターのピストンとして用いた
従来はゴム製シール材で給油装置が必要であったが、不
要となり、耐久性も倍加し、オイルミストの飛散もなく
なり環境が著しく改善できた。
エポキシ樹脂と尿素樹脂の混合塗料は接着性がすぐれて
いる。
実施例 8 PFA,シリコーン樹脂、MoS2の場合。
乎均粒径20μmのPFA粉末を市販フエニルメチルシ
リコーンフェスのキシレン溶液中に添加混合し、シリコ
ーン樹脂固形分に対し、70重量%のPFAを含む塗料
を鉄製ピストンにスプレー塗装し、130℃にて10分
間乾燥し、340°Cで25分間焼付けて65μmの塗
膜をバイト切削で35μmとし、工場ライン用アクチュ
エータのピストンとして用いたところ、耐久性が従来の
ゴムシール材と比較して数倍に向上した。
シリコーンは発水性と接着性大である。
以上説明したように、本発明のピストンは、加工性に富
み、したがって気密性、液密性に富み、また、耐熱性、
非粘着性、耐摩耗性、すべり性のすぐれた塗膜又は皮膜
の滑動面を有することを特徴とするピストンを提供する
ものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のピストン部の正面図、第2図はピストン
の平面図と断面図、第3図は斜板式ピストン滑動面の塗
膜の説明図、第4図は従来のピストンリングみぞを有す
るピストンの塗膜の説明図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 パーフルオロアルコキシ樹脂と熱硬化性樹脂及び固
    体潤滑剤の混合塗料を滑動面に被覆又は塗装し、シリン
    ダ内面との間を気密又は液密に保持したことを特徴とす
    るピストン。 2 パーフルオロアルコキシ樹脂として、パーフルオロ
    アルコキシ樹脂とポリテトラフルオロエチレン樹脂の混
    合樹脂を用いた特許請求の範囲第1項記載のピストン。 3 パーフルオロアルコキシ樹脂として、パーフルオロ
    アルコキシ樹脂とテトラフルオロエチレンーヘキサフル
    オロプロピレン共重合体樹脂の混合樹脂を用いた特許請
    求の範囲第1項記載のピストン。 4 パーフルオロアルコキシ樹脂として、パーフルオロ
    アルコキシ樹脂とポリテトラフルオロエチレン樹脂とテ
    トラフルオロエチレンーへキサフルオロプロピレン共重
    合体樹脂の混合樹脂を用いた特許請求の範囲第1項記載
    のピストン。 5 熱硬化性樹脂としてポリアミドイミド樹脂を用いた
    特許請求の範囲第1項記載のピストン。 6 熱硬化性樹脂としてポリアミドイミド樹脂を用いた
    特許請求の範囲第2項記載のピストン。 7 熱硬化性樹脂としてポリアミドイミド樹脂を用いた
    特許請求の範囲第3項記載のピストン。 8 熱硬化性樹脂としてポリイミド樹脂を用いた特許請
    求の範囲第1項記載のピストン。 9 熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂と尿素樹脂の混合
    樹脂を用いた特許請求の範囲第1項記載のピストン。 10熱硬化性樹脂としてシリコーン樹脂を用いた特許請
    求の範囲第1項記載のピストン。 11 熱硬化性樹脂としてウレタン樹脂を用いた特許
    請求の範囲第1項記載のピストン。
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