(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボールジョイントのハウジングの底部に挿入されて、前記ボールジョイントの、ボールスタッドの球頭部の先端部付近を受ける第１部材と、ハウジングの内周壁を覆って球頭部２１の側部付近を受ける第２部材とを含むボールジョイント用のボールシートであって、前記第１部材および第２部材のうち少なくとも一方を、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樹脂組成物によって形成した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】
ボールジョイントのハウジングの底部に挿入されて、前記ボールジョイントの、ボールスタッドの球頭部の先端部付近を受ける第１部材と、ハウジングの内周壁を覆って球頭部２１の側部付近を受ける第２部材とを含むボールジョイント用のボールシートであって、前記第１部材および第２部材のうち少なくとも一方を、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樹脂組成物によって形成した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】
ボールジョイントのハウジングの底部に挿入されて、前記ボールジョイントの、ボールスタッドの球頭部の先端部付近を受ける第１部材と、ハウジングの内周壁を覆って球頭部２１の側部付近を受ける第２部材とを含むボールジョイント用のボールシートであって、前記第１部材および第２部材のうち少なくとも一方を、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樹脂組成物によって形成したことを特徴とするボールシート。
【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、ボールジョイントのハウジングの底部に挿入されて、前記ボールジョイントの、ボールスタッドの球頭部の先端部付近を受ける第１部材と、ハウジングの内周壁を覆って球頭部２１の側部付近を受ける第２部材とを含むボールジョイント用のボールシートであって、前記第１部材および第２部材のうち少なくとも一方を、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樹脂組成物によって形成した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、ボールジョイントのハウジングの底部に挿入されて、前記ボールジョイントの、ボールスタッドの球頭部の先端部付近を受ける第１部材と、ハウジングの内周壁を覆って球頭部２１の側部付近を受ける第２部材とを含むボールジョイント用のボールシートであって、前記第１部材および第２部材のうち少なくとも一方を、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樹脂組成物によって形成した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、ボールジョイントのハウジングの底部に挿入されて、前記ボールジョイントの、ボールスタッドの球頭部の先端部付近を受ける第１部材と、ハウジングの内周壁を覆って球頭部２１の側部付近を受ける第２部材とを含むボールジョイント用のボールシートであって、前記第１部材および第２部材のうち少なくとも一方を、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樹脂組成物によって形成した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】
0004300456.tif 000002
【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ＰＯＭの限界ＰＶ値は０．３８〜０．５８ＭＰａ・ｍ／ｓｅｃ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８０００〜１００００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、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ＰＰＳ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／ＭＡＨ）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２５〜３５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８０００〜１１０００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ＰＰＳ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、２０〜３０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。すなわち、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、４０ＭＰａ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】
【実施例】
以下に本発明を、実施例、比較例に基づいて説明する。
〔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ＪＩＳ  Ｋ７２１８-1986「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ＪＩＳ  Ｋ７１１６-1999「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】
0004300456.tif 000003
【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】
0004300456.tif 000004
【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】
0004300456.tif 000005
【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
【図１】
0004300456.tif 000006
【図２】
0004300456.tif 000007
【図３】
0004300456.tif 000008
【図４】
0004300456.tif 000009
【図５】
0004300456.tif 000010
【図６】
0004300456.tif 000011