KR20170128638A

KR20170128638A - 오븐 후경화 없는 에틸렌-아크릴 접합된 피스톤

Info

Publication number: KR20170128638A
Application number: KR1020177032979A
Authority: KR
Inventors: 사무엘 로저 주니어 홀리데이
Original assignee: 페더럴-모걸 엘엘씨
Priority date: 2010-01-08
Filing date: 2011-01-07
Publication date: 2017-11-22
Also published as: WO2011085173A1; CN102712706A; EP2521741B1; US20110168015A1; CN102712706B; JP5968224B2; JP2013516588A; EP2521741A1; KR20120111741A

Abstract

자동변속기용 피스톤은 강 재료로 형성된 원통형 부분 및 거기에 접합된 엘라스토머를 포함한다. 엘라스토머는 에틸렌-아크릴 중합체, 충전제, 및 헥사메틸렌디아민 경화제를 포함한다. 엘라스토머는 금속 원통형 부분에 압축 또는 사출 성형된다. 성형 단계의 동안에, 엘라스토머는 경화되고 자동변속기에서 사용하기에 충분한 가교결합 밀도, 강도 및 다른 물리적 성질을 달성한다. 따라서, 피스톤은 후경화 단계없이 형성된다. 피스톤은 후경화 단계를 가지고 형성된 피스톤보다 낮은 마모율 및 높은 기대 수명을 제공한다.

Description

오븐 후경화 없는 에틸렌-아크릴 접합된 피스톤{ETHYLENE-ACRYLIC BONDED PISTON WITHOUT OVEN POST CURING}

관련 출원의 상호 참조

본 출원은 2010년 1월 8일 출원된 미국 가특허출원 제61/293307호의 우선권을 주장하며, 이것은 본원에 참고자료로 포함된다.

기술분야

본 발명은 자동변속기(automatic transmission) 피스톤의 금속 재료에 결합하기에 적합한 엘라스토머, 및 그 제조방법에 관한 것이다.

자동변속기 피스톤은 전형적으로 클러치, 기어시프트, 브레이크 밴드를 유압으로(hydraulically) 맞물리고 가동하고, 다른 기계적 조작을 수행하기 위해 사용된다. 자동변속기 피스톤은 이러한 피스톤의 고장이 전체 변속기 고장을 가져올 수 있기 때문에 강하고 신뢰성 있고 긴 수명을 가져야 한다. 그러므로, 피스톤과 피스톤이 따라서 이동하는 실린더 또는 축 사이에 액 밀봉을 위해 피스톤의 금속 성분 둘레에 고무 또는 엘라스토머 링이 종종 배치된다. 엘라스토머 시일은 개선된 수명을 위한 마찰 마모에 대한 높은 저항성을 제공하고 피스톤의 전체 강도에 기여한다.

우수한 강도, 신뢰성, 및 수명을 갖는 현존하는 자동변속기 피스톤은 Federal-Mogul의 UNIPISTON®인데, 이것은 단일 조각이고, 접합되어있고, 밀봉되어 있다. 단일 조각 설계는 다조각 설계에 비해 감소된 수의 누출 통로, 개선된 신뢰성, 및 더욱 소형의 설계를 제공한다. 그러나, 자동변속기 피스톤의 형성 방법은 상당한 시간과 제조 비용을 요한다. 방법은 전형적으로 금속 베이스를 형성하는 단계, 엘라스토머를 제조하는 단계, 엘라스토머를 금속 베이스에 압축 또는 사출 성형하는 단계, 피스톤을 오븐 후경화하는 단계, 및 여러가지 다른 단계를 포함한다. 수많은 단계들, 시간, 및 관련 제조 비용은 신뢰할만한 자동변속기 피스톤의 제조를 방해한다.

발명의 개요

본 발명의 한 양태는 금속 재료로 형성된 원통형 부분 및 원통형 부분에 결합된 엘라스토머를 포함하는 자동변속기에서 사용을 위한 피스톤을 제공한다. 엘라스토머는 엘라스토머의 전체 중량을 기준으로 25 wt. % 내지 75 wt. %의 양으로 에틸렌-아크릴 중합체 및 적어도 0.5 wt. %의 양으로 경화제를 포함한다. 에틸렌-아크릴 중합체는 에틸렌-아크릴 중합체의 전체 중량을 기준으로 40 wt. % 내지 70 wt. %의 양으로 메틸 아크릴레이트 및 20 wt. % 내지 60 wt. %의 양으로 에틸렌 단량체를 포함한다. 엘라스토머는 1회의 기간 동안 연속해서 적어도 100℃의 온도에 엘라스토머를 노출시킴으로써 경화된다. 엘라스토머는 두번째 기간 동안 연속해서 적어도 100℃의 온도에 엘라스토머를 노출시키지 않고 경화된다.

본 발명은 피스톤을 형성하는 방법에 또한 관련된다. 방법은 엘라스토머의 전체 중량을 기준으로 25 wt. % 내지 75 wt. %의 양으로 에틸렌-아크릴 중합체 및 적어도 0.5 wt. %의 양으로 경화제를 포함하는 엘라스토머를 제공하는 단계를 포함하는데, 여기서 에틸렌-아크릴 중합체는 에틸렌-아크릴 중합체의 전체 중량을 기준으로 40 wt. % 내지 70 wt. %의 양으로 메틸 아크릴레이트 및 20 wt. % 내지 60 wt. %의 양으로 에틸렌 단량체를 포함한다. 방법은 다음에 엘라스토머를 금속 재료로 형성된 원통형 부분에 결합시키는 단계를 포함한다. 결합시키는 단계는 엘라스토머를 경화시키는 것을 포함한다. 경화시키는 단계는 엘라스토머를 1회의 기간 동안 연속해서 적어도 100℃의 온도에 노출시키는 것을 포함한다. 피스톤은 엘라스토머를 두번째 기간 동안 연속해서 적어도 100℃의 온도에 노출시키지 않고 형성된다.

단일 조각 접합된 피스톤은 엘라스토머를 원통형 부분에 결합시킨 후, 엘라스토머를 두번째 기간 동안 연속해서 적어도 100℃의 온도에 노출시키는 단계를 포함하는 오븐 후경화 단계없이 형성된다. 엘라스토머를 원통형 부분에 결합시키는 단계의 동안에, 엘라스토머의 충분한 가교결합이 일어나서, 예를 들어서, 기어시프트에 클러치를 유압으로 맞물리기 위한, 자동변속기 용도에서 피스톤의 사용에 적합한 강도, 내열성, 및 다른 물리적 성질들을 제공한다. 오븐 후경화 단계없이 형성된 엘라스토머는 후경화 단계를 가지고 형성된 비교용 엘라스토머들보다 더 낮은 마모속도 및 더 큰 기대 수명을 제공한다.

본 발명의 피스톤을 형성하는 방법은 후경화 단계를 요하는 단일 조각 접합된 피스톤의 다른 형성 방법과 비교하여, 상당한 제조 비용 절약을 제공한다. 방법은 또한 후경화 단계를 포함하는 방법과 비교하여, CO₂ 방출 및 천연 가스 소모에 있어서의 상당한 감소를 포함하는 감소된 환경 발자국을 제공한다.

본 발명의 다른 이점은 첨부 도면과 연관하여 고려할 때 다음의 상세한 설명을 참고하여 더 잘 이해되므로, 쉽게 인식될 것이다.
도 1은 제 1 구체예의 피스톤의 사시도이다.
도 2는 선 2-2를 따라 취한 도 1의 피스톤의 확대 파단 단면도이다.
도 3은 제 2 구체예의 피스톤의 사시도이다.
도 4는 제 2 구체예의 피스톤의 사시도이다.

자동변속기를 위한 예시적 피스톤(20)은 금속 재료로 형성된 원통형 부분(22) 및 원통형 부분(22)에 결합된 엘라스토머(24)를 포함하고 도 1에 나타낸 바와 같다. 피스톤(20)의 제조 방법은 후경화 단계없이 엘라스토머를 원통형 부분(22)에 결합하는 것을 포함한다.

피스톤(20)의 원통형 부분(22)은 Steel 1010과 같은 금속 재료로 형성된다. 원통형 부분(22)은 또한 다른 유형의 강, 알루미늄, 알루미늄 합금, 또는 또 다른 금속 재료로 형성될 수 있다. 피스톤(20)의 원통형 부분(22)은 도 1에 나타낸 바와 같이, 중심 개구부를 포함하는 크라운(26) 및 스커트(28)를 포함할 수 있다. 원통형 부분(22)은 또한 도 3 및 4에 나타낸 바와 같은 원통형 링(30) 또는 자동변속기 시스템에 적합한 다른 설계를 포함할 수 있다. 원통형 부분(22)은 전형적으로 상표면, 내표면, 및 외표면을 포함한다.

원통형 부분(22)은 윤활유 또는 유압유(hydraulic fluid)를 정해진 장소에 향하게 하기 위해서, 또는 다른 목적으로 사용될 수 있는, 도 1에 나타낸 바와 같은, 그 안에 형성된 적어도 하나의 홈(32)을 포함할 수 있다. 원통형 부분(22)의 홈(32)은 피스톤(20)의 원주로 그 둘레에 축상으로 연장될 수 있다. 원통형 부분(22)은 피스톤(20)으로 축상으로 연장되는 적어도 하나의 홈(32), 또는 피스톤(20)의 원주 둘레에 서로 이격되어 피스톤(20)으로 축상으로 연장되는 복수의 홈(32)을 포함할 수 있다. 원통형 부분(22)은 또한 거기에 형성된 적어도 하나의 컷아웃(34)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 원통형 부분(22)은 도 4에 나타낸 바와 같이 피스톤(20)의 원주 둘레에 서로 이격되어 피스톤(20)으로 축상으로 연장되는 복수의 컷아웃(34)을 포함할 수 있다. 컷아웃(34)은 또한 도 3에 나타낸 바와 같이 피스톤(20)으로 방사상으로 또한 연장될 수 있다.

원통형 부분(22)은 도 2에 나타낸 바와 같이 칼슘-변성 인산아연 변환 코팅과 같은 변환 코팅(36)으로 코팅될 수 있다. 변환 코팅은 약간의 표면 거칠기를 제공하고 금속 원통형 부분(22)의 표면적을 증가시킨다. 오르가노실란 커플링제와 같은 접착제(38)는 도 2에 나타낸 바와 같이 변환 코팅 상에 배치될 수 있다. 변환 코팅은 금속 원통형 부분(22) 상에 접착제를 지지하는데 도움을 주고 엘라스토머와 금속 원통형 부분(22) 사이에 약간의 기계적 인터로킹을 허용한다.

엘라스토머는 피스톤(20)의 원통형 부분(22), 전형적으로 원통형 부분(22)의 원주 둘레에 결합된다. 엘라스토머는 원통형 부분(22) 상에 접착제 및 변환 코팅 위에 배치될 수 있다. 엘라스토머는 원통형 부분(22)의 외표면, 내표면, 상표면, 또는 모든 표면의 일부에 결합될 수 있다. 엘라스토머는 전형적으로 높은 압력, 마찰, 및 마모를 받는 장소에 위치되고, 따라서 엘라스토머의 장소는 원통형 부분(22)의 설계 및 피스톤(20)의 특정 용도에 따라 변할 수 있다. 엘라스토머는 피스톤(20)에 결합되고, 피스톤(20)은 후경화 단계없이 형성되는데, 이하에서 더 논의하기로 한다.

엘라스토머는 에틸렌-아크릴 중합체 및 경화제를 포함한다. 엘라스토머는 또한 전형적으로 충전제, 몇가지 가공보조제 및 노화방지제를 포함한다. 엘라스토머의 각 성분의 중량 퍼센트(wt. %)는 엘라스토머가 미경화 상태일 때, 즉 엘라스토머가 피스톤(20)의 금속 원통형 부분(22)에 결합되기 전에, 즉 압축 성형, 사출 성형 또는 접합(bonding) 전에 측정된다.

엘라스토머는 엘라스토머의 전체 중량을 기준으로 25 wt. % 내지 75 wt. %, 바람직하게는 35 wt. % 내지 65 wt.%, 및 더 바람직하게는 40 wt. % 내지 50 wt.%의 양으로 에틸렌-아크릴 중합체를 포함한다.

에틸렌-아크릴 중합체는 메틸 아크릴레이트(C₄H₆0₂), 에틸렌 단량체 C₂H₄를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 에틸렌-아크릴 중합체는 메틸 아크릴레이트, 에틸렌 단량체, 및 경화 부위 단량체를 포함한다. 한 구체예에서, 에틸렌-아크릴 중합체는 메틸 아크릴레이트, 에틸렌 단량체, 및 경화 부위 단량체의 삼원 중합체로서 언급된다. 메틸 아크릴레이트는 에틸렌-아크릴 중합체의 전체 중량을 기준으로 40 wt. % 내지 70 wt. %, 또는 45 wt. % 내지 65 wt. %, 또는 50 wt. % 내지 60 wt. %의 양으로 존재한다. 에틸렌 단량체는 에틸렌-아크릴 중합체의 전체 중량을 기준으로 20 wt. % 내지 60 wt. %, 또는 25 wt. % 내지 55 wt. %, 또는 35 wt. % 내지 50 wt. %의 양으로 존재한다. 경화 부위 단량체는 에틸렌-아크릴 중합체의 전체 중량을 기준으로 10 wt. % 이하, 또는 0. 1 wt. % 내지 8 wt. %, 또는 0.5 wt. % 내지 5 wt. %의 양으로 존재한다.

에틸렌-아크릴 중합체의 경화 부위 단량체는 바람직하게는 산성이다. 한 구체예에서, 경화 부위 단량체는 다음의 화학구조를 갖는다:

상기 식에서 Z는 독립적으로 1 내지 1,000,000 범위의 정수로부터 선택되고; 각 R은 독립적으로 수소 또는 임의 길이의 탄화수소 사슬을 포함하는 기로부터 선택된다.

엘라스토머는 엘라스토머의 전체 중량을 기준으로 20 wt. % 내지 약 70 wt. %, 또는 30 wt. % 내지 50 wt. %, 또는 35 wt. % 내지 45 wt. %의 양으로 충전제, 전형적으로 카본블랙을 포함한다. 바람직한 구체예에서, 카본블랙은 ASTM D 등급 N550 사양을 충족한다.

엘라스토머는 또한 엘라스토머의 전체 중량을 기준으로 적어도 0.5 wt. %, 또는 약 0.5 wt. % 내지 10 wt. %, 또는 0.5 wt. % 내지 5 wt. %, 또는 0.5 wt. % 내지 1 wt. %의 양으로 경화제를 포함한다. 한 바람직한 구체예에서, 경화제는 헥사메틸렌디아민, 또는 헥사메틸렌디아민 카바메이트이다. 대안으로, 경화제는 한가지 이상의 또 다른 성분들을 포함할 수 있다. 경화제는 가교결합을 촉진하기 위해 사용된다.

에틸렌-아크릴 중합체, 카본블랙, 및 경화제에 더하여, 바람직한 엘라스토머는 가공보조제, 노화방지제, 촉진제, 및 다른 충전제와 같은 추가의 성분들을 포함한다. 추가의 성분들은 엘라스토머의 전체 중량을 기준으로 전형적으로 약 25 wt. % 이하, 또는 1 wt. % 내지 20 wt. %, 또는 5 wt. % 내지 15 wt. %의 총량으로 존재한다.

엘라스토머의 가공보조제는 전형적으로 약 10 wt. % 이하의 양으로 가소제를 포함한다. 한 구체예에서, 엘라스토머는 에테르-에스테르 가소제를 포함한다. 종종 사용되는 다른 가공보조제는 엘라스토머의 전체 중량을 기준으로 0.3% 내지 2 wt. %의 양으로 스테아르산; 0.3% 내지 1 wt.%의 양으로 폴리옥시에틸렌 옥타데실 에테르 포스페이트; 0.3 wt. % 내지 1 wt. %의 양으로 1-옥타데칸아민; 2.5 wt. %이하의 양으로 소르비탄 모노스테아레이트; 4 wt. % 이하의 양으로 비스(N-부틸)세바케이트; 2.5 wt. % 이하의 양으로 3차 아민 착체를 포함한다.

엘라스토머의 바람직한 노화방지제는 엘라스토머의 전체 중량을 기준으로 2 wt.% 이하의 양의 치환된 디페닐아민 산화방지제이다. 카본블랙에 더하여 바람직한 충전제는 엘라스토머의 전체 중량을 기준으로, 15 wt. % 이하의 양의 침전된 수화 비정질 실리카이다. 엘라스토머의 바람직한 촉진제는 엘라스토머의 전체 중량을 기준으로 약 2.5 wt. % 이하의 양의 Ν,Ν' 디-o-톨리구아니딘이다. 표 1은 엘라스토머의 예시 조성물을 포함한다.

성분	wt. %^*
에틸렌-아크릴 중합체	45.7
카본블랙 충전제(ASTM D 1765 등급 N550 사양)	41.2
에테르-에스테르 가소제	3.4
침전된 수화 비정질 실리카	1.4
치환된 디페닐아민 산화방지제	0.9
스테아르산	0.9
폴리옥시에틸렌 옥타데실 에테르 포스페이트	0.9
1-옥타데칸아민	0.5
소르비탄 모노스테아레이트	1.4
Ν,Ν' 디-o-톨리구아니딘	1.8
비스(N-부틸)세바케이트	1.4
헥사메틸렌디아민 카바메이트	0.9

* 엘라스토머의 전체 중량을 기준으로, 원통형 부분(22)에 결합되기 전의 엘라스토머의 wt. %.

엘라스토머는 후경화 단계없이, 엘라스토머를 원통형 부분(22)에 결합하는 단계의 동안에 경화된다. 엘라스토머는 1회의 기간 동안 연속해서 적어도 100℃의 온도에 엘라스토머를 노출시킴으로써 경화되고 두번째 기간 동안 연속해서 적어도 100℃의 온도에 엘라스토머를 노출시키지 않고 경화된다.

엘라스토머가 피스톤(20)에 결합되고 경화된 후, 엘라스토머는 아미드 가교결합을 포함한다. 아미드 가교결합은 압축 성형의 동안에와 같은, 엘라스토머를 피스톤(20)에 결합하는 공정의 동안에 형성된다. 엘라스토머는 전형적으로 후경화 단계의 동안에 형성될 이미드 가교결합을 거의 또는 전혀 포함하지 않는다. 한 구체예에서, 엘라스토머는 엘라스토머의 가교결합의 전체량을 기준으로 5% 미만, 또는 1 % 미만의 이미드 가교결합을 포함한다. 가교결합 조성 및 양은 엘라스토머를 원통형 부분(22)에 결합하고 엘라스토머를 주위 온도로 냉각되도록 둔 직후에 결정된다. 가교결합 조성 및 양은 피스톤(20)이 고온에 노출되는 자동차 변속기 또는 또 다른 엔진 용도에서 피스톤(20)을 사용하기 전에 측정된다. 가교결합 조성 및 양은 자동차 변속기에서 피스톤(20)을 사용하기 전에 측정되는데, 고온에서 피스톤(20)의 이러한 사용 동안에 추가의 가교결합 재배열 또는 형성이 일어날 수 있기 때문이다. 아미드 가교결합은 자동변속기 용도에서 사용에 충분한 가교결합 밀도 및 강도를 갖는 엘라스토머를 제공한다. 가교결합은 엘라스토머가 피스톤(20)에 결합될 때 일어나기 때문에, 가교결합 조성 및 밀도는 엘라스토머가 피스톤(20)에 결합된 후 측정된다.

엘라스토머의 가교결합 밀도는 엘라스토머의 용매 팽윤 지수를 측정하는 용매 팽윤 시험에 의해 결정될 수 있다. 용매 팽윤 시험은 25℃의 온도에서 72시간의 기간동안 용매에 엘라스토머의 샘플을 넣는 것을 포함한다. 엘라스토머의 샘플은 엘라스토머가 금속 원통형 부분(22)에 결합된 후 얻어진다. 용매 팽윤 지수는 다음 식에 의해 결정된다: (흡수된 용매의 중량 ÷ 엘라스토머 샘플의 중량) × 100. 오븐 후경화 단계없이 피스톤(20)에 접합된 엘라스토머의 용매 팽윤 지수는 엘라스토머의 가교결합 밀도가 자동변속기 용도와 같은 자동차 용도에서의 사용을 위해 충분하다는 것을 가리킨다. 추가의 후경화 단계는 엘라스토머의 가교결합 밀도의 상당한 증가를 제공하지 않는다.

상기한 조성을 갖는 엘라스토머를 포함하는 피스톤(20)은 또한 자동변속기 용도와 같은 자동차 용도에서의 사용을 위해 충분한 인장강도, 인장 모듈러스, 및 내열성을 갖는다. 예를 들면, 피스톤(20)은 기어시프트를 가동하기 위해 클러치에 유압으로 맞물기 위해 사용될 수 있다.

피스톤(20)의 형성방법은 먼저 엘라스토머의 전체 중량을 기준으로 25 wt. % 내지 75 wt. %의 양으로 에틸렌-아크릴 중합체 및 적어도 0.5 wt. %의 양으로 경화제를 포함하는 엘라스토머를 제공하는 단계를 포함한다. 에틸렌-아크릴 중합체는 에틸렌-아크릴 중합체의 전체 중량을 기준으로 40 wt. % 내지 70 wt. %의 양으로 메틸 아크릴레이트 및 20 wt. % 내지 60 wt. %의 양으로 에틸렌 단량체를 포함한다. 다음에, 방법은 엘라스토머를 피스톤(20)의 원통형 부분(22)에 결합시키는 단계를 포함한다. 결합시키는 단계는 자동변속기 엔진에서의 엘라스토머의 사용을 위해 충분한 양으로 가교결합을 제공하기 위해 적어도 100℃의 온도에서 일어난다. 엘라스토머는 결합시키는 단계의 동안에 경화된다. 결합시키는 단계의 동안에 충분한 가교결합 및 다른 원하는 성질들이 달성되고, 따라서 방법은 엘라스토머를 원통형 부분(22)에 결합시킨 후 후경화 단계를 포함하지 않는다.

피스톤(20)을 형성하는 방법의 예는 먼저 Banbury 믹서와 같은 인터널 고무 믹서, 또는 개방 밀에서 엘라스토머를 혼합하는 단계를 포함한다. 방법은 전형적으로 Banbury 믹서를 통한 2회 통과를 포함한다. 믹서를 통한 제 1 통과의 동안에, 방법은 믹서를 약 24 rpm의 속도로 설정하는 단계를 포함한다. 방법은 다음에 제 1 혼합물을 형성하기 위해 약 24 rpm에서 혼합하기를 계속하면서 치환된 디페닐아민 산화방지제, 스테아르산, 에테르-에스테르 가소제, 1-옥타데칸아민, 및 소르비탄 모노스테아레이트를 믹서에 첨가하는 단계를 포함한다.

다음에, 에틸렌-아크릴 중합체를 카본블랙과 함께 제 1 혼합물에 첨가하고 약 24 rpm에서 혼합한다. 에틸렌-아크릴 중합체 및 카본블랙을 혼합물에 첨가한 후, 약 5분 동안 또는 혼합물이 약 105℃의 온도에 도달할 때까지 혼합하기를 계속하면서 혼합 속도를 저하시킨다. 다음에, 방법은 혼합 속도를 증가시키고 믹서를 스위핑(sweeping)하는 단계를 포함한다.

믹서를 스위핑한 후, 방법은 온도가 약 105℃에 도달할 때까지 혼합하기를 계속하면서 혼합 속도를 저하시키는 단계를 포함한다. 다음에, 방법은 혼합 속도를 약 36 rpm으로 증가시키면서 가소제 및 실리카를 제 1 혼합물에 첨가하는 단계를 포함한다. 혼합 속도를 약 36 rpm으로 증가시킨 후, 약 45초간 혼합하기를 계속하면서 혼합 속도를 다시 저하시킨다. 다음에 제 1 혼합물을 믹서로부터 밀 상에 저하 또는 낙하시킨다. 제 1 혼합물은 시트로 압연되고 믹서를 통한 제 2 통과 및 더 이상의 가공처리를 위해 보관된다.

믹서를 통한 제 2 통과는 믹서를 다시 약 24 rpm의 속도로 설정하고 약 24 rpm에서 믹서를 통한 제 1 통과로부터의 제 1 혼합물의 절반을 혼합하는 단계를 포함한다. 방법은 다음에 Ν,Ν' 디-o-톨리구아니딘 및 헥사메틸렌디아민 카바메이트를 제 1 혼합물에 첨가하여 제 2 혼합물을 형성하는 단계를 포함한다. Ν,Ν' 디-o-톨리구아니딘 및 헥사메틸렌디아민 카바메이트를 첨가한 후, 제 1 통과로부터의 제 1 혼합물의 나머지 절반을 믹서에 첨가한다. 방법은 다음에 제 1 혼합물 및 제 2 혼합물을 약 30초 동안 함께 혼합하면서 혼합 속도를 저하시켜 최종 혼합물을 형성하는 단계를 포함한다. 엘라스토머의 최종 혼합물은 믹서의 밖으로 저하되거나 낙하되고, 시트로 압연되고 더 이상의 가공처리를 위해 미가황 또는 미경화 상태로 보관된다. 대안으로, 엘라스토머를 형성하는 방법은 상기한 것들과 다른, 추가적인 또는 더 적은 단계들을 포함한다.

엘라스토머는 여러가지 방법에 의해 피스톤(20)에 결합될 수 있으나, 전형적으로 압축 성형 또는 사출 성형에 의해 결합된다. 미경화된 엘라스토머는 먼저 엘라스토머를 적당한 품질에 대해 먼저 시험함으로써 압축 또는 사출 성형을 위해 준비된다. 각 성분의 wt. %는 이때 측정된다. 압축 성형을 위해, 방법은 엘라스토머를 적당한 크기 및 형상의 조각들로 절단하는 것을 포함한다. 절단은 한 단부 상에 회전 칼날을 장치한 압출기, 또는 또 다른 적합한 방법에 의해 수행된다. 엘라스토머의 배치는 압출기에 로딩되고, 엘라스토머의 튜브를 압출하고, 압출기의 단부 상의 회전 칼이 압출된 엘라스토머를 압축 성형을 위한 링 형상 예비형태로 절단한다. 대안으로는, 엘라스토머는 사출 성형을 위해 알갱이 또는 스트립으로 절단된다.

피스톤(20)의 원통형 부분(22)은 엘라스토머의 제조와 병행하여 압축 또는 사출 성형 공정을 위해 제조되고, 여러가지 방법에 의해 제조될 수 있다. 예를 들면, 원통형 부분(22)은 Steel 1010과 같은 스트립 강의 코일을 스탬핑함으로써 형성된다. 다음에, 스탬핑된 강 원통형 부분(22)은 칼슘-변성 인산아연 변환 코팅과 같은 변환 코팅으로 코팅된다. 위에서 언급한 바와 같이, 변환 코팅은 약간의 표면 거칠기를 제공하고 금속 원통형 부분(22)의 표면적을 증가시킨다. 다음에, 오르가노실란 커플링제와 같은 접착제가 변환 코팅 위에 도포된다. 위에서 언급한 바와 같이, 변환 코팅은 금속 원통형 부분(22) 상에 접착제를 지지하는데 도움을 주고 엘라스토머와 금속 원통형 부분(22) 사이에 약간의 기계적 인터로킹을 허용한다.

금속 재료로 형성된 엘라스토머 및 원통형 부분(22)이 제조된 후, 방법은 전형적으로 엘라스토머를 피스톤(20)에 결합하는 경화 단계없이 압축 또는 사출 성형에 의해서와 같이, 적어도 100℃, 또는 적어도 150℃, 또는 적어도 180℃의 온도에서 엘라스토머를 원통형 부분(22)에 결합하는 단계를 포함한다.

압축 성형을 위해, 원통형 부분(22)에 결합된 엘라스토머는 압축 성형 프레스에 놓인다. 원통형 부분(22)은 개방 몰드에 놓이고 미경화 엘라스토머 제조물은 몰드에서 원통형 부분(22) 상에 놓인다. 원통형 부분(22) 상의 엘라스토머의 장소는 원통형 부분(22)의 치수 및 자동변속기에서 피스톤(20)의 목적 용도에 따라 다양할 수 있다. 다음에, 방법은 성형 프레스를 폐쇄하는 단계 및 적어도 100℃, 또는 적어도 150℃, 또는 적어도 180℃의 온도 및 고압에 원통형 부분(22) 및 엘라스토머를 노출시키는 단계를 포함한다. 예시 방법에서, 원통형 부분(22) 및 엘라스토머는 성형 프레스에서 약 190℃에 이르는 온도에 노출된다. 엘라스토머는 성형 프레스에서 가황 또는 경화를 완결하는데, 이는 충분한 시간이 지난 후 및 높은 충분한 온도에 이른 후에 일어난다. 엘라스토머가 경화된 후, 성형 프레스는 개방된다. 프레스를 폐쇄하는 단계로부터 프레스를 개방하는 단계까지 경과한 시간은 전형적으로 2 내지 5분이지만, 성형 프레스의 온도, 엘라스토머의 특정 배치의 화학 반응 속도, 성형되는 엘라스토머 및 원통형 부분(22)의 두께에 의존하여 더 길거나 짧을 수 있다. 엘라스토머는 압축 몰드에서 경화 또는 가황이 일어날 때 원통형 부분(22)에 화학적으로 접합된다. 가황이 일어난 후, 성형 프레스는 개방되고 접합된 피스톤(20)은 프레스로부터 제거되어 더 이상의 가공처리를 위해 냉각된다.

또 다르게는, 압축 성형 공정의 대신에, 방법은 엘라스토머를 원통형 부분(22)에 결합하기 위한 사출 성형 공정을 포함할 수 있다. 이 경우에, 원통형 부분은 사출 성형기의 몰드에 놓인다. 엘라스토머는 알갱이로 형성된다. 엘라스토머 알갱이는 사출 성형 기계의 호퍼에 이송되고, 몰드로 강제되고, 몰드에서 원통형 부분에 결합된다. 엘라스토머는 원통형 부분에 냉각되고 경화된 다음, 더 이상의 가공처리를 위해 몰드로부터 제거된다.

위에서 언급한 바와 같이, 엘라스토머는 결합 단계의 동안에 경화하고 충분한 가교결합, 강도, 및 다른 원하는 물리적 및 화학적 성질을 달성한다. 경화 단계는 1회의 기간 동안 연속해서 적어도 100℃의 온도로 엘라스토머 및 원통형 부분을 노출시키는 것을 포함한다. 결합 단계 후, 자동차 용도에 피스톤(20)을 사용하기 전에, 피스톤(20)은 적어도 100℃ 미만, 바람직하게는 20℃ 미만의 온도에서 유지시킨다. 방법은 엘라스토머가 원통형 부분에 결합된 후, 피스톤(20)을 엔진 용도에 사용하기 전에 후경화 또는 제 2 경화 단계를 포함하지 않는다. 피스톤(20)은 전형적으로 제 2 기간 동안 적어도 100℃의 온도로 엘라스토머 및 원통형 부분을 노출시키는 것을 포함하는 후경화 단계를 받지 않는다.

위에서 언급한 바와 같이, 엘라스토머의 가교결합은 결합 단계의 동안에 실질적으로 완결되는데, 이것은 자동변속기와 같은 자동차 용도에서 사용하기에 충분한 강도 및 다른 물리적 성질을 갖는 엘라스토머를 제공한다. 결합 단계의 동안에, 메틸아크릴레이트, 에틸렌, 및 에틸렌-아크릴 중합체의 경화 부위 단량체는 헥사메틸렌 디아민과 같은 경화제와 반응하여 엘라스토머에서 아미드 가교결합을 제공한다. 한 구체예에서, 헥사메틸렌 디아민이 경화제로서 사용될 때, 다음의 메카니즘 1이 결합 단계의 동안에 일어나 아미드 가교결합을 형성한다.

상기 식에서 X, Y, 및 Z는 독립적으로 1 내지 1,000,000 범위의 정수로부터 선택되며; 각 R은 독립적으로 수소 또는 임의 길이의 탄화수소 사슬을 포함하는 기로부터 선택된다. 금속 재료로 형성된 엘라스토머 및 원통형 부분(22)이 제조된 후, 방법은 전형적으로 엘라스토머가 피스톤(20)에 결합된 후 경화 단계없이, 압축 또는 사출 성형에 의해서와 같이, 적어도 100℃, 또는 적어도 150℃, 또는 적어도 180℃의 온도에서, 엘라스토머를 원통형 부분(22)에 결합하는 것을 포함한다.

결합 단계 동안에 중합체 사슬 사이에 아미드 가교결합이 형성될 때 충분한 가교결합 밀도가 달성된다. 엘라스토머를 형성하는 방법은 후경화 단계 없이, 엘라스토머의 잠재적 인장 강도의 약 70% 내지 90%, 전형적으로 80%를 제공하기에 충분한 양으로 가교결합을 포함한다. 상기 잠재적 인장 강도는 아래에 예시하는 바와 같이, 동일한 엘라스토머에 대하여 후경화 단계로 달성될 수 있는 인장강도를 의미한다.

후경화 단계없는 엘라스토머의 잠재적 인장 강도의 강도. 후경화 단계없는 엘라스토머의 강도는 자동변속기에서의 사용을 위해 충분하다. 후경화 단계의 동안에 제공될 수 있는 추가의 강도는 요구되지 않는다. 예를 들면, 후경화 단계없이 형성된 엘라스토머는 13 MPa의 인장 강도를 가질 수 있고, 후경화 단계로 달성될 수 있는 잠재적 인장 강도는 15.6 MPa이다.

위에서 기술된 성형 공정들 중 하나에 의해서와 같이, 엘라스토머를 원통형 부분에 결합시킨 후, 엘라스토머는 원하는 형태로 트리밍된다. 예를 들면, 피스톤(20)은 원통형 부분을 지나 연장되는 립(lips)과 같은 엘라스토머의 부분들을 가질 수 있는데, 이것들은 원통형 부분의 가장자리를 따라 정렬되도록 트리밍되어 있다. 트리밍 셀이 엘라스토머의 립을 트리밍하기 위해 전형적으로 사용된다. 엘라스토머를 트리밍한 후, 핀, 스프링, 및 체크 밸브와 같은 추가의 하드웨어가 피스톤(20)의 용도에 따라 피스톤(20)에 추가될 수 있다. 추가의 하드웨어가 있다면, 추가한 후, 피스톤(20)은 포장 출하하여 소비자에게로 간다.

종래 기술에서 개시된 바와 같이, 접합된 피스톤을 형성하는 방법은 전형적으로 금속 피스톤에 고무를 결합 또는 성형한 후 오븐 후경화 단계를 포함한다. 위에서 암시한 바와 같이, 후경화 단계는 결합 단계의 동안에 일어나는 경화에 더하여, 전형적으로 제 2 경화 단계를 포함한다. 후 경화 단계는 전형적으로 엘라스토머가 피스톤(20)에 결합된 후 오븐에서 또는 또 다른 열원의 존재하에 일어날 것이다. 후경화는 전형적으로 몇시간의 기간 동안, 전형적으로 약 네시간 동안, 적어도 100℃, 또는 적어도 150℃, 또는 전형적으로 약 180℃의 온도에서 오븐에서 행해진다.

그러나, 본 발명의 피스톤(20)은 오븐 후경화 단계없이 형성된다. 방법은 엘라스토머가 원통형 부분에 결합된 후 의도적으로 제공된 열원에 의해 경화하는 것을 포함하지 않는다. 본 발명의 방법은 전형적으로 엘라스토머가 원통형 부분에 결합된 후 주위온도에서 피스톤(20)을 유지시키는 것을 포함한다. 엘라스토머의 어떤 후경화 또는 추가적 경화가 결합 단계 후에 피스톤(20)이 자동차 용도에 사용되기 전에 일어난다면, 그 경화는 주위 온도에서, 또는 100℃ 미만, 바람직하게는 40℃ 미만의 온도에서 일어난다.

실험 1

표 1의 엘라스토머의 일정한 물리적 성질을 시험하기 위해 실험을 행하였다. 시험한 물리적 성질은 전형적으로 자동변속기의 금속 피스톤(20)에 접합된 엘라스토머에 관련된 것들이었다. 이러한 성질들은 종종 자동차 산업 사양을 충족해야 한다. 시험, 과정, 및 해당 시험 결과를 표 2에 열거한다.

시험	과정	결과
받은 대로-비중(Z5)		1.27
받은 대로-경도(Z1)	ASTM D2240	79
받은 대로-인장 강도(Mpa)	ASTM D412	13.3
받은 대로-최대 신장(%)	ASTM D412	217
받은 대로-100% 연신율에서 인장 모듈러스 (Z6)	ASTM D412	8.1
건식 내열성, 70시간/150℃-듀로미터 변화(점수)	ASTM D573	9.6
건식 내열성, 70시간/150℃-인장 강도 변화(%)	ASTM D573	19
건식 내열성, 70시간/150℃-연신률 변화(%)	ASTM D573	-27
IRM #901 Oil, 70시간/150℃-듀로미터 변화(점수)	ASTM D471	6
IRM #901 Oil, 70시간/150℃-인장 강도 변화(%)	ASTM D471	23
IRM #901 Oil, 70시간/150℃-연신률 변화(%)	ASTM D471	-18
IRM #901 Oil, 70시간/150℃-부피 변화(%)	ASTM D471	-3.7
IRM #901 Oil, 70시간/150℃-분해 또는 점착성	ASTM D471	통과
IRM #903 Oil, 70시간/150℃(Z3)-듀로미터 변화(점수)	ASTM D471	-23
IRM #903 Oil, 70시간/150℃(Z3)-인장 강도 변화(%)	ASTM D471	-1
IRM #903 Oil, 70시간/150℃(Z3)-연신률 변화(%)	ASTM D471	-18
IRM #903 Oil, 70시간/150℃(Z3)-부피 변화(%)	ASTM D471	38.8
IRM #903 Oil, 70시간/150℃(Z3)-분해 또는 점착성	ASTM D471	통과
압축 변형, 70시간/150℃(Z4)-분해 또는 점착성	ASTM D395	73.6
오일 노화, OEM 공장 급유 자동변속기 오일, 70시간/150℃-듀로미터 변화(점수)	N/A	-2.8
오일 노화, OEM 공장 급유 자동변속기 오일, 70시간/150℃-인장 강도 변화(%)	N/A	18.8
오일 노화, OEM 공장 급유 자동변속기 오일, 70시간/150℃-연신률 변화(%)	N/A	-24.2
오일 노화, OEM 공장 급유 자동변속기 오일, 70시간/150℃-부피 변화(%)	N/A	6.3
오일 노화, OEM 공장 급유 자동변속기 오일, 1008시간/150℃-듀로미터 변화(점수)	N/A	4
오일 노화, OEM 공장 급유 자동변속기 오일, 1008시간/150℃-인장 강도 변화(%)	N/A	26
오일 노화, OEM 공장 급유 자동변속기 오일, 1008시간/150℃-연신률 변화(%)	N/A	-37
오일 노화, OEM 공장 급유 자동변속기 오일, 1008시간/150℃-부피 변화(%)	N/A	-6.8
토오크, 레오미터, 240분-(인치/파운드)	ASTM D5289	29
용매 팽윤 지수(%)		169
기대 수명, 590psi(파단 수명)		1,711
마모율		후경화한 것보다 7-49% 더 적음

실험 1의 시험 결과는 후경화 단계없이 형성된 엘라스토머가 자동변속기에서의 사용에 적합하다는 것을 가리킨다.

실험 2

두번째 실험은 후경화 단계없이 형성된 표 1의 엘라스토머의 일정한 물리적 성질을 후경화 단계를 가지고 형성된 비교용 엘라스토머의 물리적 성질과 비교하기 위해 행해졌다.

실험 2는 압축 몰드에서 피스톤(20)에 표 1의 엘라스토머를 결합하는 단계를 포함하였다. 피스톤(20)에 표 1의 엘라스토머를 결합하는 단계의 동안에, 메카니즘 1이 일어나 엘라스토머의 아미드 가교결합을 형성한다.

상기 식에서 X, Y, 및 Z는 독립적으로 1 내지 1,000,000 범위의 정수로부터 선택되며; 각 R은 독립적으로 수소 또는 임의 길이의 탄화수소 사슬을 포함하는 기로부터 선택된다. 표 1의 엘라스토머는 그 다음 후경화 단계없이 시험하였다.

실험 2는 또한 압축 몰드에서 피스톤에 비교용 엘라스토머를 결합하는 단계를 포함하였다. 그 시점에서, 비교용 엘라스토머는 아미드 가교결합을 포함하는 본 발명의 표 1과 같은 조성을 가졌다. 그러나, 압축 성형 후, 비교용 엘라스토머를 후경화 단계를 받게 하였다. 피스톤에 결합된 비교용 엘라스토머를 약 180℃의 온도에서 경화 오븐에 넣고 4 시간 동안 그 온도에서 유지시켰다.

후경화 단계의 동안에, 아미드 가교결합은 다음 메카니즘 2에 따라 이미드 가교결합으로 서서히 재배치되었다:

상기 식에서 각 R은 독립적으로 수소 또는 임의 길이의 탄화수소 사슬을 포함하는 기로부터 선택된다. 그리하여 후경화된 비교용 엘라스토머를 시험할 준비가 되었다.

후경화 단계 후에, 후경화된 엘라스토머의 인장 강도, 인장 모듈러스, 토오크, 용매 지수, 마모율, 및 기대 수명을 위에 기술된 시험 과정에 따라 시험하였다. 표 3은 후경화 단계없이 형성된 엘라스토머와 후경화 단계를 가지고 형성된 비교용 엘라스토머의 물리적 성질들 간의 비교를 포함한다.

시험	후경화 없음	후경화 있음
받은 대로-인장 강도(Mpa)	13	16
받은 대로-100% 연신율에서 인장 모듈러스 (Z6)	8	12
토오크, 레오미터, 240분-(인치/파운드)	29	33
용매 팽윤 지수, 72시간, 25℃(%)	169	176
기대 수명(파단 수명)	1,711	238
마모율	후경화한 것보다 7-49% 더 적음

실험 2의 용매 팽윤 지수 및 토오크 시험 결과는 엘라스토머의 가교결합 밀도가 후경화 단계의 동안에 상당히 증가하지 않는다는 것을 가리킨다. 토오크 시험은 엘라스토머가 후경화 단계의 동안에 단지 14% 증가만을 경험한다는 것을 가리킨다. 실험 2는 또한 엘라스토머 인장 강도의 80% 및 인장 모듈러스의 67%가 압축 성형과 같은 결합 단계의 동안에 달성된다. 후경화 단계없이 달성된 가교결합 밀도, 인장 강도 및 인장 모듈러스는 자동변속기 용도에서 사용하기에 충분한 엘라스토머를 제공한다.

590 psi의 압력에서 연장된 내구 엔진 시험을 사용하여 기대 수명 시험을 행하였다. 고압 스트로커를 사용하여 파단시까지 사이클의 수(파단 수명)를 결정하였다. 표 1의 엘라스토머는 1,711 사이클에 도달하고 나서 파단된 한편, 비교용 엘라스토머는 단지 238 사이클에 도달하고 나서 파단되었다. 따라서, 실험 3은 표 1의 엘라스토머가 비교용 엘라스토머의 기대 수명보다 약 7배 더 큰 기대 수명을 가졌다. 몇가지 마모율 시험도 또한 행하였고 표 1의 엘라스토머는 비교용 엘라스토머보다 약 7% 내지 49% 더 적은 마모를 가졌음을 가리켰다.

명백하게, 본 발명의 많은 수정과 변형이 상기 교시내용에 비추어 가능하며 본 발명의 범위내에 있으면서 구체적으로 기술된 것과 달리 실시될 수도 있다.

Claims

금속 재료로 형성된 원통형 부분,
상기 원통형 부분에 결합된 엘라스토머를 포함하며,
상기 엘라스토머는 상기 엘라스토머의 전체 중량을 기준으로 25 wt. % 내지 75 wt. %의 양으로 에틸렌-아크릴 중합체를 포함하며,
상기 에틸렌-아크릴 중합체는 상기 에틸렌-아크릴 중합체의 전체 중량을 기준으로 40 wt. % 내지 70 wt. %의 양으로 메틸 아크릴레이트 및 20 wt. % 내지 60 wt. %의 양으로 에틸렌 단량체를 포함하고,
상기 엘라스토머는 상기 엘라스토머의 전체 중량을 기준으로 적어도 0.5 wt. %의 양으로 경화제를 포함하며,
상기 엘라스토머는 1회의 기간 동안 연속해서 적어도 100℃의 온도에 상기 엘라스토머를 노출시킴으로써 경화되고,
상기 엘라스토머는 아미드 가교결합을 포함하며,
상기 엘라스토머는 엘라스토머의 가교결합의 전체량을 기준으로 0 % 내지 5 %의 양으로 이미드 가교결합을 포함하며,
상기 피스톤은 두번째 기간 동안 연속해서 적어도 100℃의 온도에 상기 엘라스토머를 노출시키지 않고 형성되는,
자동변속기에서 사용을 위한 피스톤.
제 1 항에 있어서, 상기 피스톤은 상기 엘라스토머가 상기 원통형 부분에 결합된 후 오븐 후경화 단계없이 형성되는 것을 특징으로 하는 피스톤.
제 1 항에 있어서, 상기 에틸렌-아크릴 중합체는 상기 에틸렌-아크릴 중합체의 전체 중량을 기준으로 10 wt. % 이하의 양으로 경화 부위 단량체를 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤.
제 3 항에 있어서, 상기 에틸렌-아크릴 중합체의 상기 경화 부위 단량체는 다음의 화학구조를 갖는 것을 특징으로 하는 피스톤.

상기 식에서 Z는 독립적으로 1 내지 1,000,000 범위의 정수로부터 선택되고; 각 R은 독립적으로 수소 또는 탄화수소 사슬을 포함하는 기로부터 선택된다.
제 1 항에 있어서, 상기 경화제는 헥사메틸렌 디아민을 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤.
제 1 항에 있어서, 상기 에틸렌-아크릴 중합체는 상기 에틸렌-아크릴 중합체의 전체 중량을 기준으로 50 wt. % 내지 60 wt. %의 양으로 상기 메틸 아크릴레이트, 35 wt. % 내지 49 wt. %의 양으로 상기 에틸렌 단량체, 및 0.5 wt. % 내지 5 wt. %의 양으로 산성인 경화 부위 단량체를 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤.
제 1 항에 있어서, 상기 엘라스토머는 1회의 기간 동안 적어도 100℃의 온도에서 경화되는 것을 특징으로 하는 피스톤.
제 1 항에 있어서, 상기 엘라스토머는 상기 원통형 부분에 결합되면서 경화되는 것을 특징으로 하는 피스톤.
제 1 항에 있어서, 상기 엘라스토머는 후경화 단계 없이, 상기 엘라스토머의 잠재적 인장 강도의 70% 내지 90%의 인장 강도를 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤.
제 1 항에 있어서, 상기 원통형 부분 상에 배치된 변환 코팅, 상기 변환 코팅 상에 배치된 접착제, 및 상기 접착제 상에 배치된 상기 엘라스토머를 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤.
제 1 항에 있어서, 상기 원통형 부분은 원주를 제공하고 상기 원통형 부분의 상기 원주로 그 둘레에 축상으로 연장되는 적어도 하나의 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤.
제 1 항에 있어서, 상기 원통형 부분은 상기 원통형 부분에 방사상으로 연장되는 복수의 컷아웃을 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤.
제 1 항에 있어서, 상기 엘라스토머는 35 wt. % 내지 65 wt. %의 양으로 상기 에틸렌-아크릴 중합체, 30 wt. % 내지 50 wt. %의 양으로 충전제 및 0.5 wt. % 내지 5 wt. %의 양으로 상기 경화제를 포함하고, 상기 경화제는 헥사메틸렌 디아민을 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤.
자동변속기에서 사용을 위한 피스톤의 형성방법으로서,
엘라스토머의 전체 중량을 기준으로 25 wt. % 내지 75 wt. %의 양으로 에틸렌-아크릴 중합체 및 적어도 0.5 wt. %의 양으로 경화제를 포함하는 엘라스토머를 제공하는 단계로서, 여기서 에틸렌-아크릴 중합체는 에틸렌-아크릴 중합체의 전체 중량을 기준으로 40 wt. % 내지 70 wt. %의 양으로 메틸 아크릴레이트 및 20 wt. % 내지 60 wt. %의 양으로 에틸렌 단량체를 포함하는 단계,
엘라스토머를 금속 재료로 형성된 원통형 부분에 결합시키는 단계를 포함하며,
상기 결합시키는 단계는 엘라스토머를 경화시키는 단계를 포함하고, 여기서 상기 경화시키는 단계는 엘라스토머를 1회의 기간 동안 연속해서 적어도 100℃의 온도에 노출시키고 엘라스토머에서 아미드 가교결합을 형성하는 것을 포함하고.
상기 방법은 엘라스토머를 두번째 기간 동안 연속해서 적어도 100℃의 온도에 노출시키지 않으며,
엘라스토머의 가교결합의 전체량을 기준으로, 0% 내지 5%의 양으로 엘라스토머에서 이미드 가교결합을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 14 항에 있어서, 상기 결합시키는 단계 후 오븐 후경화 단계를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
제 14 항에 있어서, 상기 경화시키는 단계는 1회의 기간 동안 적어도 100℃의 온도에서 경화되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 엘라스토머는 상기 엘라스토머의 전체 중량을 기준으로 40 wt. % 내지 50 wt. %의 양으로 상기 에틸렌-아크릴 중합체를 포함하며,
상기 에틸렌-아크릴 중합체는 상기 에틸렌-아크릴 중합체의 전체 중량을 기준으로 50 wt. % 내지 60 wt. %의 양으로 상기 메틸 아크릴레이트 및 35 wt. % 내지 49 wt. %의 양으로 상기 에틸렌 단량체 및 0.5 내지 5.0 wt. %의 양으로 경화 부위 단량체를 포함하고,
상기 에틸렌-아크릴 중합체의 상기 경화 부위 단량체는 다음의 화학구조

(상기 식에서 Z는 독립적으로 1 내지 1,000,000 범위의 정수로부터 선택되고; 각 R은 독립적으로 수소 또는 탄화수소 사슬을 포함하는 기로부터 선택된다)를 가지며,
상기 엘라스토머는 상기 엘라스토머의 전체 중량을 기준으로 35 내지 45 wt. %의 양으로 카본블랙을 포함하며,
상기 엘라스토머는 상기 엘라스토머의 전체 중량을 기준으로 0.5 wt. % 내지 1 wt. %의 양으로 상기 경화제를 포함하며,
상기 경화제는 헥사메틸렌 디아민 및 헥사메틸렌디아민 카바메이트 중 적어도 한가지를 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤.
제 17 항에 있어서, 상기 엘라스토머는 엘라스토머의 전체 중량을 기준으로, 10 wt. %이하의 양으로 에테르-에스테르 가소제, 0.3% 내지 2 wt. %의 양으로 스테아르산; 0.3 wt.% 내지 1 wt.%의 양으로 폴리옥시에틸렌 옥타데실 에테르 포스페이트; 0.3 wt. % 내지 1 wt. %의 양으로 1-옥타데칸아민; 2.5 wt. %이하의 양으로 소르비탄 모노스테아레이트; 4 wt. % 이하의 양으로 비스(N-부틸)세바케이트; 2.5 wt. % 이하의 양으로 3차 아민 착체, 2 wt.% 이하의 양의 치환된 디페닐아민 산화방지제, 15 wt. % 이하의 양의 침전된 수화 비정질 실리카, 및 2.5 wt. % 이하의 양의 Ν,Ν' 디-o-톨리구아니딘을 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤.
제 14 항에 있어서, 두번째 기간은 2-4시간인 것을 특징으로 하는 방법.