DE112007000217T5

DE112007000217T5 - Wälzlager für Spannrahmenklemmvorrichtung

Info

Publication number: DE112007000217T5
Application number: DE112007000217T
Authority: DE
Inventors: Masaki Kuwana-shi Egami; Yosuke Kuwana-shi Oya
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2006-01-31
Filing date: 2007-01-23
Publication date: 2008-12-11
Also published as: US8043011B2; US20090274407A1; WO2007088750A1

Abstract

Wälzlager für eine Spannrahmenklemmvorrichtung, das einen Innenring, einen Außenring, eine Mehrzahl von Rollelementen, die sich zwischen dem Innenring und dem Außenring befinden, und ein Dichtelement, das an beiden axialen Enden des Innenrings und des Außenrings befindliche Öffnungen bedeckt, umfasst,
wobei das Dichtelement ein Fluorkautschukformteil ist, das durch Formen einer vulkanisierbaren Fluorkautschukzusammensetzung, die durch das im folgenden angegebene (A) oder (B) dargestellt wird, erhalten wird:
(A) eine vulkanisierbare Fluorkautschukzusammensetzung, die ein Copolymer umfasst, das Tetrafluorethylen, Propylen und ein zu vernetzendes Monomer, das aus einem ungesättigten Kohlenwasserstoff mit zwei bis vier Kohlenstoffatomen, in dem ein Teil der Wasserstoffatome durch Fluoratome ersetzt ist, besteht, enthält,
(B) mindestens eine Fluorkautschukzusammensetzung, die aus einer ein binäres Tetrafluorethylen-Propylen-Copolymer enthaltenden vulkanisierbaren Fluorkautschukzusammensetzung und einer ein ternäres Vinylidenfluorid-Tetrafluorethylen-Propylen-Copolymer enthaltenden vulkanisierbaren Fluorkautschukzusammensetzung ausgewählt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wälzlager für eine Spannrahmenklemmvorrichtung zur Verwendung in einer Folienverstreckvorrichtung.
Ein Beispiel einer Vorrichtung für das Formen einer aus Harz bestehenden verstreckten Folie ist in 4 und 5 gezeigt. 4 zeigt ein Beispiel einer Vorrichtung für das Produzieren einer aus Harz bestehenden, biaxial orientierten Folie. 5 zeigt eine Führungsschiene der Querverstreckvorrichtung von 4. Wie in 4 und 5 gezeigt ist, weist die Vorrichtung für das Produzieren einer biaxial orientierten Folie einen Extruder 9 zum Erschmelzen und Kneten eines Harzes, einen Düsenkopf (Breitschlitzdüse) 10 zum Formen des erschmolzenen und gekneteten Harzes zu einer Rohlage und zum Extrudieren des Harzes, eine Längsverstreckvorrichtung 11 zum Längsverstrecken der Rohlage, eine Querverstreckvorrichtung 13 zum Verstrecken der längsverstreckten Lage in der Breite und eine Abzieh-/Aufwickelvorrichtung 14 zum Abziehen und Aufwickeln einer längs- und querverstreckten, biaxial orientierten Folie auf. Die Querverstreckvorrichtung 13 weist ein Paar umlaufender Führungsschienen 12, eine Mehrzahl von Spannrahmenklemmvorrichtungen 15, die auf den Führungsschienen 12 in regelmäßigen Abständen umlaufen, und eine Vorrichtung zum Erhitzen der Lage auf.
Wie in 5 gezeigt ist, wird in der Querverstreckvorrichtung 13 die längsverstreckte Lage längs den Bereichen großer Breite 12a, 12b der Führungsschienen 12 der Breite nach verstreckt, wobei beide Kanten der Lage aufeinanderfolgend durch die Mehrzahl von Spannrahmenklemmvorrichtun gen 15 ergriffen werden, während die Lage wärmebehandelt wird, wobei eine längs- und querverstreckte, biaxial orientierte Folie gebildet wird. Wie in 4 gezeigt ist, wird die biaxial orientierte Folie durch die Abzieh-/Aufwickelvorrichtung 14 aufgewickelt.
Ein Wälzlager für die Spannrahmenklemmvorrichtung 15 ist im Inneren der Querverstreckvorrichtung 13 zur Wärmebehandlung der Lage einer Temperatur von 200 bis 250°C ausgesetzt. Daher ist als Schmiermittel für das Wälzlager für die Spannrahmenklemmvorrichtung generell ein Fluorschmiermittel unter Berücksichtigung von dessen Wärmebeständigkeit in diesem enthalten.
Ein Esteröl wird häufig zum Schmieren der Führungsschiene 12 verwendet. Wenn das Esteröl in das Lager, in dem das Fluorschmiermittel enthalten ist, eindringt, tritt das Fluorschmiermittel aus dem Lager aus, da das Esteröl einen höheren Affinitätsgrad für Metall als das Fluorschmiermittel aufweist. Infolgedessen wird die Wärmebeständigkeit des Lagers beeinträchtigt. Für ein Wälzlager zur Verwendung in der Spannrahmenklemmvorrichtung ist als Verfahren zur Verhinderung des Austretens des Fluorschmiermittels ein Verfahren der Verwendung eines Ölgemischs aus dem Esteröl und dem Fluoröl als Grundöl bekannt (siehe Patentdokument 1).
Das Verfahren der Verwendung des Ölgemischs aus dem Esteröl und dem Fluoröl als Grundöl ist zur Verhinderung eines Austretens des Fluorschmiermittels wirksam. Durch die Verwendung eines geeigneten Materials für eine Dichtvorrichtung des Lagers, beispielsweise ein Dichtelement des Lagers, ist eine wirksame Verhinderung des Eindringens des Esteröls und des Austretens des Fluorschmiermittels möglich. In diesem Fall ist als Dichtvorrichtung ein aus Kautschuk bestehendes Nichtkontakt-Dichtelement oder Dichtelement mit leichtem Kontakt geeignet. Unter Berücksichtigung der Temperatur der Atmosphäre wird generell Fluorkautschuk als Kautschukmaterial verwendet. Als Fluorkautschukzusammensetzung, die herkömmlicherweise als Material zur Abdichtung des Lagers verwendet wird, werden generell ein Vinylidenfluoridkautschuk (im folgenden als FKM bezeichnet), wie ein binäres Vinylidenfluorid-Hexafluorpropylen-Copolymer (VDF-HFP), ein ternäres Copolymer (VDF-HFP-TFE), das durch Hinzufügen von Tetrafluorethylen zu dem oben beschriebenen binären Copolymer erhalten wird, und dgl. verwendet.
Jedoch können die oben beschriebenen Fluorkautschukzusammensetzungen in Abhängigkeit von dem Zustand eines Kontakts mit Öl und der Temperatur quellen, da die Fluorkautschukzusammensetzungen hohe Polarität und hohe Affinität für das Esteröl aufweisen. Generell besteht das Dichtelement aus einem Verbundmaterial, das aus einem aus einer Metallplatte bestehenden Kern und Kautschuk besteht. Wenn der Kautschukteil quillt, kommt es zu einem Kontakt des Dichtteils des Nichtkontakt-Dichtelements mit Öl oder im Falle des Dichtelements mit leichtem Kontakt zu einer Zunahme der Zugkraft des Dichtteils. Infolgedessen tritt das Problem auf, dass das Drehmoment des Lagers zunimmt.
Da die Folienverstreckvorrichtung bei hohen Temperaturen verwendet wird, wird generell ein Antioxidationsmittel, wie eine Aminverbindung, dem als Schmieröl für die Führungsschiene dienenden Esteröl zugesetzt, um eine oxidative Zerstörung desselben zu verhindern. Wenn ein Amin mit dem FKM in Kontakt kommt, erfolgt eine Vernetzungsreaktion am Vinylidenfluorid des FKM und infolgedessen kommt es zu einem Härten und Zerstören des Kautschuks.

Patentdokument 1: offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2004-301167

Die vorliegende Erfindung wurde zum Lösen der oben beschriebenen Probleme gemacht. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Wälzlagers für eine Spannrahmenklemmvorrichtung, das die Zerstörung eines Dichtelements verhindern kann, auch wenn das Dichtelement mit einem als Schmieröl für eine Führungsschiene dienenden Esteröl in Kontakt kommt, und es ist von hervorragender Zuverlässigkeit und Haltbarkeit bei hohen Temperaturen.
Ein Wälzlager gemäß der vorliegenden Erfindung für eine Spannrahmenklemmvorrichtung weist einen Innenring, einen Außenring, eine Mehrzahl von Rollelementen, die sich zwischen dem Innenring und dem Außenring befinden, und ein Dichtelement, das an beiden axialen Enden des Innenrings und des Außenrings befindliche Öffnungen bedeckt, auf.
Das Dichtelement ist ein Fluorkautschukformteil, das durch Formen einer vulkanisierbaren Fluorkautschukzusammensetzung, die durch das im folgenden angegebene (A) oder (B) dargestellt wird, erhalten wird:

(A) eine vulkanisierbare Fluorkautschukzusammensetzung, die ein Copolymer umfasst, das Tetrafluorethylen, Propylen und ein zu vernetzendes Monomer, das aus einem ungesättigten Kohlenwasserstoff mit zwei bis vier Kohlenstoffatomen, in dem ein Teil der Wasserstoffatome durch Fluoratome ersetzt ist, besteht, enthält,
(B) mindestens eine Fluorkautschukzusammensetzung, die aus einer ein binäres Tetrafluorethylen-Propylen-Copolymer enthaltenden vulkanisierbaren Fluorkautschukzusammensetzung und einer ein ternäres Vinylidenfluorid-Tetrafluorethylen-Propylen-Copolymer enthaltenden vulkanisierbaren Fluorkautschukzusammensetzung ausgewählt ist.

Das zu vernetzende Monomer der durch das obige (A) dargestellten vulkanisierbaren Fluorkautschukzusammensetzung ist mindestens ein Monomer, das aus Trifluorethylen, 3,3,3-Trifluorpropen-1, 1,2,3,3,3-Pentafluorpropen, 1,1,3,3,3-Pentafluorpropylen und 2,3,3,3-Tetrafluorpropen ausgewählt ist. Das obige Copolymer enthält ferner Vinylidenfluorid.
In dem Wälzlager der vorliegenden Erfindung für eine Spannrahmenklemmvorrichtung ist ein Schmiermittel am Umfang der Rollelemente eingeschlossen und der Umfang des Außenrings mit einem Esteröl geschmiert. Das Esteröl enthält ein Additiv auf Aminbasis.
Das Schmiermittel ist entweder ein einziges Fluorschmiermittel oder ein Schmiermittel, das ein Grundöl, das ein Ölgemisch aus einem Fluoröl und einem Esteröl ist, und einen Verdicker, der aus einem Gemisch von einer Diharnstoffverbindung und Polytetrafluorethylen (im folgenden als PTFE bezeichnet) harzpulver besteht, umfasst.
In dem Wälzlager der vorliegenden Erfindung für eine Spannrahmenklemmvorrichtung besteht ein Teil des Dichtelements, der in Kontakt mit einem Esteröl zum Schmieren des Außenrings derselben in Kontakt kommt, aus einem Formteil der vulkanisierbaren Fluorkautschukzusammensetzung, die durch das oben beschriebene (A) oder (B) angegeben ist. Daher weist das Dichtelement, auch wenn es mit dem Esteröl in Kontakt kommt, eine geringe, durch Quellen verursachte Volumenänderung auf und es kann eine Zunahme des Drehmoments des Lagers verhindern. Ferner kann das Dichtelement das Eindringen von Fremdstoffen wirksam verhindern. Ferner kommt es auch für den Fall, dass das Esteröl ein Additiv auf Aminbasis enthält, kaum zu einem Härten und Zerstören des Kautschuks. Daher ist es möglich, die Haltbarkeit bei hohen Temperaturen und die Ölbeständigkeit des Wälzlagers für die Spannrahmenklemmvorrichtung, die in der Vorrichtung zum Verstrecken einer Harzfolie verwendet wird, zu verbessern.
1 ist eine Schnittdarstellung, die ein Beispiel für eine Spannrahmenklemmvorrichtung zeigt, für die das Wälzlager der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Wie in 1 gezeigt ist, weist eine Spannrahmenklemmvorrichtung 15 ein Halterungsteil 17 zur Halterung einer Kante 16 einer Lage und eine Mehrzahl von Wälzlagern 18 für die Spannrahmenklemmvorrichtung zum Weiterführen des Spannrahmenklemmvorrichtungskörpers 15a, wobei der Spannrahmenklemmvorrichtungskörper 15a von der Führungsschiene 12 geführt wird, auf. Wie in 1 und 5 gezeigt ist, läuft die Spannrahmenklemmvorrichtung 15 im Inneren der Querverstreckvorrichtung 13 längs der Führungsschiene 12 um. Während eine Kante 16 der längsgestreckten Lage durch das Halterungsteil 17 am Eingang 12c der Führungsschiene 12 gehalten und wärmebehandelt wird, wird die Lage aufgrund des Weiterführens der Spannrahmenklemmvorrichtung 15 an den Führungsschienenteilen großer Breite 12a, 12b der Breite nach verstreckt. Die längs- und querverstreckte Lage wird als biaxial orientierte Folie geformt. Am Führungsschienenausgang 12d gibt das Halterungsteil 17 den Halterungszustand frei. Die Spannrahmenklemmvorrichtung 15 kehrt längs der Führungsschiene 12 zum Eingang der Querverstreckvorrichtung 13 zurück. Das Wälzlager 18 für die Spannrahmenklemmvorrichtung wird einer Wärmebehandlung, die im Inneren der Querverstreckvorrichtung 13 durchgeführt wird, und versprühtem Esteröl zur Unterstützung des Weiterführens der Spannrahmenklemmvorrichtung 15 ausgesetzt. Um eine oxidative Zerstörung des Esteröls unter Bedingungen hoher Temperatur im Inneren der Streckvorrich tung zu verhindern, wird dem Esteröl ein Additiv auf Aminbasis zugesetzt. Der Außenring des Lagers 18 und die Führungsschiene 12 werden durch das Esteröl geschmiert.
Ein Beispiel für das Wälzlager 18 der vorliegenden Erfindung für die Spannrahmenklemmvorrichtung ist in 2 gezeigt. 2 ist eine Schnittdarstellung eines Tiefrillenkugellagers.
Wie in 2 gezeigt ist, umfasst ein Tiefrillenkugellager 1, das als Kugellager für die Spannrahmenklemmvorrichtung verwendet wird, einen Innenring 2 mit einer Innenringwälzoberfläche 2a auf dessen Umfangsoberfläche; einen Außenring, der konzentrisch zum Innenring 2 ist und eine Außenringwälzoberfläche 3a auf dessen Innenumfangsoberfläche aufweist, und eine Mehrzahl von Rollelementen 4, die sich zwischen der Innenringwälzoberfläche 2a und der Außenringwälzoberfläche 3a befinden. Eine Schmiermittelzusammensetzung 7 ist im wesentlichen am Umfang der Rollelemente 4 vorhanden bzw. eingeschlossen. Ein Dichtelement 6, eine die Mehrzahl von Rollelementen 4 haltende Haltevorrichtung, der Außenring 3 und dergleichen sind an den Öffnungen 8a und 8b angebracht, die sich an den beiden axialen Enden des Innenrings 2 und des Außenrings 3 befinden, um das Eindringen von zur Unterstützung des Weiterbewegens der Spannrahmenklemmvorrichtung gesprühtem Esteröl und von Fremdstoffen zu verhindern. Ein Teil des Dichtelements 6, das mit dem Esteröl in Kontakt steht, besteht im wesentlichen aus (A) einem Formteil aus einer vulkanisierbaren Fluorkautschukzusammensetzung, die ein Copolymer umfasst, das Tetrafluorethylen, Propylen und ein aus einem ungesättigten Kohlenwasserstoff bestehendes zu vernetzendes Monomer mit zwei bis vier Kohlenstoffatomen, wobei ein Teil der Wasserstoffatome durch Fluoratome ersetzt ist, enthält, oder (B) einem Formteil aus mindestens einer Fluorkautschukzusammenset zung, die aus einer ein binäres Tetrafluorethylen-Propylen-Copolymer enthaltenden vulkanisierbaren Fluorkautschukzusammensetzung und einer ein ternäres Vinylidenfluorid-Tetrafluorethylen-Propylen-Copolymer enthaltenden vulkanisierbaren Fluorkautschukzusammensetzung ausgewählt ist.
Das Dichtelement 6 kann aus einem Kautschukformteil bestehen, das mindestens das oben beschriebene Fluorkautschukformteil enthält, oder es kann ein Verbund sein, der aus dem Kautschukformteil und einer Metallplatte, dem Kautschukformteil und einer Kunststoffplatte oder dem Kautschukformteil und einer Keramikplatte besteht. Der aus dem Kautschukformteil und der Metallplatte bestehende Verbund ist bevorzugt, da der Verbund haltbar ist und das Kautschukformteil und die Metallplatte ohne weiteres aneinander befestigt werden können.
3 zeigt ein Beispiel für das Dichtelement 6, das aus dem Verbund aus dem Kautschukformteil und der Metallplatte besteht. Das Dichtelement 6 wird durch Befestigen eines Kautschukformteils 6b an einer Metallplatte 6a, wie einer Stahlplatte, erhalten. Als Befestigungsverfahren kann sowohl ein mechanisches Befestigungsverfahren als auch ein chemisches Befestigungsverfahren verwendet werden. Vorzugsweise wird ein Befestigungsverfahren verwendet, wobei, wenn das Kautschukformteil vulkanisiert wird, ein Formen und Vulkanisieren gleichzeitig unter Befestigen des Kautschukformteils an der Metallplatte durchgeführt werden, während sich die Metallplatte in einer Vulkanisierform befindet.
Als Verfahren zur Montage des Dichtelements 6 an dem Außenring und dergleichen können die folgenden Verfahren verwendet werden: (1) Ein Ende 6c des Dichtelements 6 wird an dem Außenring 3 befestigt, während das andere Ende 6d desselben längs einer V-förmigen Rille der Dichtoberfläche des Innenrings 2 angebracht wird, wobei ein Labyrinthspalt gebildet wird, (2) das eine Ende 6c des Dichtelements 6 wird an dem Außenring 3 befestigt, während das andere Ende 6d desselben mit einer Seitenoberfläche der V-förmigen Rille der Dichtoberfläche des Innenrings 2 in Kontakt gebracht wird, und (3) das eine Ende 6c des Dichtelements 6 wird an dem Außenring 3 befestigt, während das andere Ende 6d desselben, das mit der Seitenoberfläche der V-förmigen Rille der Dichtoberfläche des Innenrings 2 in Kontakt gebracht werden soll, mit einem Spalt im Lippenbereich desselben zur Verhinderung eines Ansaugens ausgestattet wird, wobei eine Konstruktion eines niedrigen Moments ausgebildet wird.
Bei jedem der oben beschriebenen Montageverfahren kommt das Esteröl, das auf dem Umfang des Dichtelements 6 vorhanden ist, in Kontakt mit dem Kautschukformteil 6b, das eine Komponente des Dichtelements 6 ist. Ein Teil des Kautschukformteils 6b, der mit dem Esteröl in Kontakt kommt, sollte im wesentlichen aus dem oben beschriebenen Fluorkautschukformteil bestehen. Beispielsweise kann das Kautschukformteil 6b aus dem Fluorkautschukformteil bestehen oder ein Teil des Kautschukformteils 6b, der mit dem Esteröl in Kontakt kommt, kann aus dem Fluorkautschukformteil bestehen und ein herkömmliches Kautschukformteil kann als Schicht auf der rückwärtigen Oberfläche des Fluorkautschukformteils aufgebracht sein.
Wenn ein Schmiermittel, das eine aus FKM bestehende Fluorkautschukdichtung zerstört, wie ein Schmiermittel auf Harnstoffbasis, als in dem Lager einzuschließendes Schmiermittel verwendet wird, ist es günstig, wenn ein Teil, der mit dem Schmiermittel in Kontakt kommt, ebenfalls aus dem oben beschriebenen Fluorkautschukformteil geformt ist.
Die Fluorkautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung zum Formen des Fluorkautschukformteils ist vulanisierbar und sie umfasst ein Copolymer, das Tetrafluorethylen, Propylen und ein zu vernetzendes Monomer, das aus einem ungesättigten Kohlenwasserstoff mit zwei bis vier Kohlenstoffatomen, wobei ein Teil der Wasserstoffatome durch Fluoratome ersetzt ist, besteht, enthält.
Als das zu vernetzende Monomer, das aus einem ungesättigten Kohlenwasserstoff mit zwei bis vier Kohlenstoffatomen, wobei ein Teil der Wasserstoffatome durch Fluoratome ersetzt ist, besteht, werden Trifluorethylen, 3,3,3-Trifluorpropen-1, 1,2,3,3,3-Pentafluorpropen, 1,1,3,3,3-Pentafluorpropylen und 2,3,3,3-Tetrafluorpropen aufgelistet. 3,3,3-Trifluorpropen-1 ist als zu vernetzendes Monomer bevorzugt.
Das Copolymer, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, kann Vinylidenfluorid, Chlortrifluorethylen, Perfluor(alkylvinyl)ether, Perfluor(alkoxyvinyl)ether, Perfluor(alkoxyalkylvinyl)ether, Perfluoralkylalkenylether und Perfluoralkoxyalkenylether als vierte Komponente desselben enthalten.
Der Mischungsanteil von Tetrafluorethylen an dem gesamten Copolymer, aus dem die Fluorkautschukzusammensetzung besteht, beträgt 45 bis 80 Gew.-%, günstigerweise 50 bis 78 Gew.-% und noch besser 65 bis 78 Gew.-%; der Mischungsanteil von Propylen beträgt hierbei 10 bis 40 Gew.-%, günstigerweise 12 bis 30 Gew.-% und noch besser 15 bis 25 Gew.-%; und der Mischungsanteil des zu vernetzenden Monomers beträgt hierbei 0,1 bis 15 Gew.-%, günstigerweise 2 bis 10 Gew.-% und noch besser 3 bis 6 Gew.-%.
Wenn Vinylidenfluorid copolymerisiert wird, beträgt der Mischungsanteil desselben gegenüber dem gesamten Copolymer 2 bis 20 Gew.-% und günstigerweise 10 bis 20 Gew.-%. Wenn der Mischungsanteil des Vinylidenfluorids mehr als 20 Gew.-% beträgt, besteht die Gefahr, dass die Beständigkeit des Copolymers gegenüber einem Additiv auf Aminbasis, das dem zur Unterstützung des Weiterbewegens der Spannrahmenklemmvorrichtung versprühten Esteröl zugesetzt wird, beeinträchtigt werden kann und dass, wenn eine Harnstoffverbindung als Verdicker von eingeschlossenem Schmiermittel verwendet wird, die Beständigkeit des Copolymers gegenüber der Harnstoffverbindung beeinträchtigt werden kann.
Wie beispielsweise in der internationalen Veröffentlichung Nr. WO-A-02/092683 offenbart ist, wird der Fluorkautschuk durch Emulsionspolymerisation oder Suspensionspolymerisation hergestellt.
Um die Vulkanisierung des Fluorkautschuks durchführen zu können, ist es möglich, ein Polyhydroxy(polyol)-Vulkanisiermittel; einen Vulkanisationsbeschleuniger, der aus quaternären Ammoniumsalzen, quaternären Phosphoniumsalzen, tertiären Sulfoniumsalzen ausgewählt ist; ein Säureaufnahmemittel, wie Calciumhydroxid, Magnesiumoxid und dergleichen; einen Füllstoff, wie Kohleschwarz, Ton, Bariumsulfat, Calciumcarbonat, Magnesiumsilicat und dergleichen; einen Verarbeitungshilfsstoff, wie Octadecylamin, ein Wachs und dergleichen; einen Wärmealterungsinhibitor und ein Pigment zuzugeben. Die Mischungsmenge der einzelnen Mittel pro 100 Gewichtsteile des Copolymers beträgt für das Vulkanisiermittel 0,1 bis 20 und günstigerweise 0,5 bis 3 Gewichtsteile, für den Vulkanisationsbeschleuniger 0,1 bis 20 Gewichtsteile und günstigerweise 0,5 bis 3 Gewichtsteile, für das Säureaufnahmemittel 1 bis 30 Ge wichtsteile und günstigerweise 1 bis 7 Gewichtsteile, für den Füllstoff 5 bis 100 Gewichtsteile und für den Verarbeitungshilfsstoff 0,1 bis 20 Gewichtsteile.
Zusätzlich zu diesen ist es möglich, 0,7 bis 7 Gewichtsteile und günstigerweise 1 bis 3 Gewichtsteile eines zweiten Vulkanisiermittels, wie einer organischen Peroxidverbindung, dem Fluorkautschuk zuzusetzen. Ferner können Füllstoffe und Additive, die in bekannten Kautschukzusammensetzungen enthalten sind, in passender Weise innerhalb eines Bereichs, in dem sie die Beständigkeit des Copolymers gegenüber einer in dem Esteröl enthaltenen Aminverbindung und gegenüber der als Verdicker dienenden Harnstoffverbindung und die Dichteigenschaften desselben nicht schädigen, verwendet werden.
Weitere Fluorkautschukzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung zur Bildung des Fluorkautschukformteils bestehen aus mindestens einer Fluorkautschukzusammensetzung, die aus der ein binäres Tetrafluorethylen-Propylen-Copolymer enthaltenden vulkanisierbaren Fluorkautschukzusammensetzung und der ein ternäres Vinylidenfluorid-Tetrafluorethylen-Propylen-Copolymer enthaltenden vulkanisierbaren Fluorkautschukzusammensetzung ausgewählt ist.
Das binäre Tetrafluorethylen-Propylen-Copolymer, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, enthält in dessen Molekül eine Wiederholungseinheit (1-1) und eine Wiederholungseinheit (1-2), die in der chemischen Formel 1 angegeben sind.
Chemische Formel 1
Die Wiederholungseinheit (1-1) wird aus einem Tetrafluorethylenmonomer gebildet. Die Wiederholungseinheit (1-2) wird aus einem Propylenmonomer gebildet. Der Gehaltsanteil der Wiederholungseinheit (1-1) an dem gesamten binären Copolymer beträgt 20 bis 80 Mol-% und vorzugsweise 40 bis 60 Mol-%. Der Gehaltsanteil der Wiederholungseinheit (1-2) an dem gesamten binären Copolymer beträgt 20 bis 80 Mol-% und vorzugsweise 40 bis 60 Mol-%.
Als Beispiele für im Handel erhältliche Produkte des binären Tetrafluorethylen-Propylen-Copolymers, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, werden die von Asahi Glass Co., Ltd. produzierte AFLAS 150-Reihe und AFLAS 100-Reihe angegeben.
Das ternäre Vinylidenfluorid-Tetrafluorethylen-Propylen-Copolymer, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, enthält in dessen Molekül eine Wiederholungseinheit (2-1), eine Wiederholungseinheit (2-2) und eine Wiederholungseinheit (2-3), die in der chemischen Formel 2 angegeben sind.
Chemische Formel 2
Die Wiederholungseinheit (2-1) wird aus einem Vinylidenfluoridmonomer gebildet. Die Wiederholungseinheit (2-2) wird aus dem Tetrafluorethylenmonomer gebildet. Die Wiederholungseinheit (2-3) wird aus dem Propylenmonomer gebildet. Der Gehaltsanteil der Wiederholungseinheit (2-1) an dem gesamten ternären Copolymer beträgt 1 bis 70 Mol-% und vorzugsweise 2 bis 65 Mol-%. Der Gehaltsanteil der Wiederholungseinheit (2-2) an dem gesamten ternären Copolymer beträgt 1 bis 70 Mol-% und vorzugsweise 20 bis 60 Mol-%. Der Gehaltsanteil der Wiederholungseinheit (2-3) an dem gesamten ternären Copolymer beträgt 1 bis 70 Mol-% und vorzugsweise 10 bis 45 Mol-%.
Als im Handel erhältliche Produkte des ternären Vinylidenfluorid-Tetrafluorethylen-Propylen-Copolymers, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, werden BRE LJ 298005, hergestellt von Sumitomo 3M Ltd., AFLAS SP und AFLAS MZ201, hergestellt von Asahi Glass Co., Ltd., aufgelistet.
Nach Bedarf werden das binäre Tetrafluorethylen-Propylen-Copolymer und das ternäre Vinylidenfluorid-Tetrafluorethylen-Propylen-Copolymer (beide werden im folgenden als Fluor enthaltendes Polymer bezeichnet) unter Verwendung eines organischen Peroxids, wie α,α-Bis-tert-butyl-peroxydiisopropylbenzol, 2,5-Dimethyl-2,5-di-tert-butyl-peroxy hexan, zusammen mit einem Vulkanisierhilfsstoff, wie Triallylisocyanurat und Triallylcyanurat, vulkanisiert, wodurch sie Kautschukelastizität zeigen.
Diese Fluor enthaltenden Polymere können Additive enthalten, die anorganische Füllstoffe, wie Kohleschwarz, Siliciumdioxid, Kieselsäure, Diatomeenerde und dergleichen; Metalloxide, wie Zinkoxid, Magnesiumoxid und dergleichen; Alterungsschutzmittel, wie Octyldiphenylamin, N-Phenyl-1-naphthylamin und dergleichen, umfassen.
Als Fluorkautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung zur Bildung des Fluorkautschukformteils können vulkanisierbare Fluorkautschukzusammensetzungen verwendet werden, die die oben beschriebenen, Fluor enthaltenden Polymere einzeln oder unter Mischen der Fluorkautschukzusammensetzungen miteinander enthalten. Unter Berücksichtigung der Vulkanisierbedingungen werden vorzugsweise die Fluorkautschukzusammensetzungen einzeln verwendet.
Ein herkömmliches Verfahren, das bei der Kautschukverarbeitung verwendet wird, kann bei dem Verfahren des Mischens der oben beschriebenen Zusammensetzungen miteinander oder des Formens der Zusammensetzungen verwendet werden. Nach dem Kneten der Zusammensetzungen durch eine offene Walze, einen Banbury-Mischer, einen Kneter oder einen Mischer des geschlossenen Typs werden die Zusammensetzungen formgepresst (pressvulkanisiert), extrusionsgeformt oder durch Spritzgießen geformt. Zur Verbesserung der Eigenschaft des erhaltenen Kautschukformteils wird vorzugsweise nach dem Formen der Kautschukzusammensetzung die Zusammensetzung durch ausreichendes Erhitzen (beispielsweise 200°C, 24 h) derselben in einem Ofen einer nachfolgenden Vulkanisation unterzogen. Durch eine Formstufe und eine Vulkanisierstufe wird das Kautschukformteil erhalten.
Die Kautschukhärte des Kautschukformteils, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, beträgt 60° bis 90° und günstigerweise 70° bis 80°. Wenn die Kautschukhärte weniger als 60° beträgt, ist das erhaltene Formteil so weich, dass die Verschleißbeständigkeit desselben beeinträchtigt ist. Wenn die Kautschukhärte mehr als 90° beträgt, ist das Drehmoment des Wälzlagers so groß, dass die Temperatur desselben steigt. Die Kautschukhärte (Grad) wird gemäß JIS K 6253 ermittelt.
Unter Berücksichtigung der Wärmebeständigkeit des Wälzlagers im Inneren einer Querverstreckvorrichtung, in der eine Wärmebehandlung durchgeführt wird, ist es günstig, wenn das Schmiermittel, das in das Wälzlager der vorliegenden Erfindung für die Spannrahmenklemmvorrichtung einzubringen ist, ein Fluorschmiermittel ist, das ein Fluoröl, wie ein Perfluorpolyether (im folgenden als PFPE bezeichnet)öl als Grundöl und ein PTFE-Harzpulver als Verdicker enthält, oder ein Schmiermittel, das ein Ölgemisch aus Fluoröl und Esteröl als Grundöl und ein Gemisch aus einer Diharnstoffverbindung und dem PTFE-Harzpulver als Verdicker enthält, ist.
Die Harnstoffverbindung, die in dem Schmiermittel als Verdicker hierfür enthalten ist, enthält in deren Molekül eine Harnstoffbindung (-NHCONH-). Als Harnstoffverbindung werden Diharnstoff, Triharnstoff, Tetraharnstoff, Harnstoffurethan und dergleichen aufgelistet. Diharnstoff mit zwei Harnstoffbindungen in dessen Molekül ist als Harnstoffverbindung bevorzugt und durch die im folgenden angegebene chemische Formel 3 gezeigt. Das Bezugssymbol R₂ bezeichnet eine zweiwertige aromatische Kohlenwasserstoffgruppe mit 6 bis 15 Kohlenstoffatomen, die durch die im folgenden angegebene chemische Formel 4 gezeigt wird.
Chemische Formel 3
Chemische Formel 4
Die Bezugssymbole R₁ und R₃ bezeichnen eine einwertige aliphatische Gruppe, alicyclische Gruppe oder aromatische Gruppe. Ein eine Harnstoffverbindung enthaltendes Schmiermittel, das einen aliphatischen Diharnstoff mit aliphatischen Gruppen R₁ und R₃ als Verdicker desselben enthält, ist besonders bevorzugt, da es sich ohne weiteres mit dem Fluorschmiermittel mischt. Als Beispiel für das Verfahren zur Herstellung der Harnstoffverbindung wird ein Verfahren der Umsetzung einer Diisocyanatverbindung mit einer Aminverbindung, deren Äquivalentgewicht gleich dem der Isocyanatgruppe ist, angegeben.
Als Esteröl können ein Diesteröl, Polyolesteröl, Mischesteröl aus dem Diesteröl und Polyolesteröl, ein aromatisches Esteröl und dergleichen verwendet werden.
Als konkrete Beispiele für das Esteröl können Ester von einwertigen Alkoholen mit 7 bis 22 Kohlenstoffatomen und aromatischen mehrwertigen Carbonsäuren oder Derivaten derselben und mindestens ein Esteröl, das aus Estern von einwertigen Carbonsäuren mit 7 bis 22 Kohlenstoffatomen und aliphatischen mehrwertigen Alkoholen ausgewählt ist, aufgelistet werden. Wenn die einwertigen Alkohole und die einwertigen Carbonsäuren weniger als 7 Kohlenstoffatome oder mehr als 22 Kohlenstoffatome aufweisen, ist das Esteröl im Hinblick auf die Schmierfähigkeit desselben minderwertig.
Als einwertige Alkohole mit 7 bis 22 Kohlenstoffatomen werden Alkylphenole, wie Heptylalkohol, Octylalkohol, Nonylalkohol, Decylalkohol, Undecylalkohol, Laurylalkohol, Oleylalkohol, Stearylalkohol, Phenol, Methylphenol und Octylphenol aufgelistet.
Als einwertige Carbonsäure mit 7 bis 22 Kohlenstoffatomen werden einwertige Carbonsäuren, die durch Ersetzen von -CH₂OH des aliphatischen einwertigen Alkohols durch -COOH erhalten werden, und einwertige Carbonsäuren, die durch Ersetzen von -OH des aromatischen einwertigen Alkohols durch -COOH erhalten werden, als Beispiele angegeben.
Als aromatische mehrwertige Carbonsäure werden Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Trimellithsäure, Trimesinsäure, Pyromellithsäure, Diphenyltetracarbonsäure und Benzophenontetracarbonsäure aufgelistet.
Als aliphatischer mehrwertiger Alkohol werden 1,3-Butylenglykol, Glycerin, Propylenglykol, Ethylenglykol, Pentadiol, Diethylenglykol, Polyethylenglykol, Polypropylenglykol, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Dipentaerythrit und Sorbit aufgelistet.
Wenn das Schmiermittel, das den Harnstoff als dessen Verdicker enthält, mit einer aus FKM bestehenden Fluorkautschukdichtung bei hohen Temperaturen in Kontakt kommt, vernetzen der Harnstoff und das nicht umgesetzte Amin das Vinylidenfluorid von FKM. Dadurch kommt es zum Härten und Zersetzen des Kautschuks. Jedoch ist das Fluorkautschukformteil zur Verwendung in dem Wälzlager der vorliegenden Erfindung für die Spannrahmenklemmvorrichtung gegenüber dem Harnstoff und dem Amin hervorragend beständig, wodurch der Vorteil besteht, dass kein derartiges Problem auftritt.
Fluorkautschukzusammensetzungen, die in den Beispielen und Vergleichsbeispielen verwendet werden, sind im folgenden angegeben.
Durch Kneten der Komponenten, die miteinander in den in Tabelle 1 angegebenen Mischungsanteilen gemischt wurden, unter Verwendung einer offenen Walze bei 50°C wurden nichtvulkanisierte Fluorkautschukzusammensetzungen erhalten. Die in Tabelle 1 angegebenen Materialien sind im folgenden beschrieben:

(1) Fluorkautschukzusammensetzung 1: "VTR8802" (Vulkanisiermittel wurde zugesetzt), hergestellt von Du-Pont·Dow·Elastomer Co., Ltd.
(2) Fluorkautschukzusammensetzung 2: "AFLAS 150", hergestellt von Asahi Glass Co., Ltd.
(3) Fluorkautschukzusammensetzung 3: "A32J", hergestellt von Du-Pont·Dow·Elastomer Co., Ltd.
(4) Magnesiumoxid: "Kyowamag 150", hergestellt von Kyowa Chemical Industry Co., Ltd.
(5) Calciumhydroxid: "Calbit", hergestellt von Ohmi Chemical Industry Co., Ltd.
(6) Kohlenstoff: "N990", hergestellt von Engineered Carbons, Ind.
(7) Co-Vernetzungsmittel: "TAIC", hergestellt von Japan Chemical Company Co., Ltd.
(8) Vulkanisiermittel: "Parcadox 14", hergestellt von AKUZO Drug Co., Ltd.
(9) Fluorkautschukzusammensetzung 4: "AFLAS SP", hergestellt von Asahi Glass Co., Ltd.

Die Fluorkautschukzusammensetzung 1 ist eine vulkanisierbare Fluorkautschukzusammensetzung, die ein Copolymer umfasst, das Tetrafluorethylen, Propylen und ein zu vernetzendes Monomer, das aus einem ungesättigten Kohlenwasserstoff mit zwei bis vier Kohlenstoffatomen, wobei ein Teil der Wasserstoffatome durch Fluoratome ersetzt ist, besteht, enthält. Die Fluorkautschukzusammensetzung 2 umfasst einen Tetrafluorethylen-Propylen-Kautschuk. Die Fluorkautschukzusammensetzung 3 umfasst einen Vinylidenfluoridkautschuk. Die Fluorkautschukzusammensetzung 4 umfasst einen Vinylidenfluorid-Tetrafluorethylen-Propylen-Kautschuk.
Beispiele 1 bis 3 und Vergleichsbeispiel 1
Unter Verwendung einer Vulkanisierpressmaschine wurde ein vulkanisiertes Formteil aus der nichtvulkanisierten Fluorkautschukzusammensetzung erhalten. Eine erste Vulkanisation wurde über 12 min durch Halten der Temperatur eines Formwerkzeugs bei 170°C durchgeführt. Danach wurde das vulkanisierte Formteil in einem Bad konstanter Temperatur bei 200°C 24 h einer zweiten Vulkanisation unterzogen.
Prüfstücke wurden durch Ausstanzen des erhaltenen vulkanisierten Formteils in der Konfiguration des Prüfstücks von Typ 3 nach der Spezifikation von JIS K 6251 geformt. Die Prüfstücke werden in Esteröl (2 Gew.-% eines Antioxidationsmittels auf Aminbasis [alkyliertes Diphenylamin] wurden zu Hatcol H2362 [kinematische Viskosität: 70 mm²/s bei 40°C], hergestellt von Nippon Steel Chemical Co., Ltd., gegeben) unter der Bedingung von 170°C × 500 h eingetaucht. Die Volumina der Prüfstücke vor und nach dem Eintauchen derselben wurden ermittelt, um die Änderungsrate des Volumens der einzelnen Prüfstücke zu berechnen.
Das Volumen wurde gemäß JIS K 6258 ermittelt. Die Änderungsrate des Volumens wurde gemäß der im folgenden angegebenen Gleichung berechnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.

Änderungsrate (%) des Volumens = 100 × (Volumen nach Eintauchen – Volumen vor Eintauchen)/Volumen vor Eintauchen Tabelle 1

	Beispiel			Vergleichsbeispiel
	1	2	3	1
Mischungsanteil (Gewichtsteile)
Fluorkautschukzusammensetzung 1	100	-	-	-
Fluorkautschukzusammensetzung 2	-	100	-	-
Fluorkautschukzusammensetzung 3	-	-	-	100
Fluorkautschukzusammensetzung 4	-	-	100	-
Magnesiumoxid	8	-	-	3
Calciumhydroxid	-	-	-	6
Kohlenstoff	30	35	35	20
Co-Vernetzungsmittel	-	5	5	-
Vulkanisiermittel	-	1	1	-
Volumenänderungsrate des Dichtelements (%)	8	10	13	24

Die Prüfstücke der Beispiele 1 bis 3 zersetzten sich kaum und sie zeigten eine hervorragende Beständigkeit gegenüber dem Esteröl, obwohl sie über einen langen Zeitraum eingetaucht wurden.
Das Prüfstück des Vergleichsbeispiels 1 änderte sein Volumen stark, wenn es in das Esteröl getaucht wurde. Ein Schmelzen wurde auf der Oberfläche des Prüfstücks nach dem Verstreichen von 500 h beobachtet.
Da das Wälzlager der vorliegenden Erfindung für die Spannrahmenklemmvorrichtung hervorragende Beständigkeit gegenüber dem Esteröl aufweist, kann das Wälzlager in einem Zustand, in dem es mit Esteröl in Kontakt kommt, vorzugsweise verwendet werden.
1 zeigt ein Beispiel für eine Spannrahmenklemmvorrichtung.
2 ist eine Schnittdarstellung eines Wälzlagers für die Spannrahmenklemmvorrichtung.
3 ist eine Schnittdarstellung eines Dichtelements des Wälzlagers für die Spannrahmenklemmvorrichtung.
4 zeigt ein Beispiel für eine Vorrichtung zur Herstellung einer aus Harz bestehenden, biaxial orientierten Folie.
5 zeigt Führungsschienen einer Querverstreckvorrichtung nach 4.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Wälzlager für eine Spannrahmenklemmvorrichtung, das die Zerstörung eines Dichtelements, auch wenn das Dichtelement mit Esteröl in Kontakt kommt, verhindern kann und von hervorragender Zuverlässigkeit und Haltbarkeit bei hohen Temperaturen ist. Der Umfang eines Außenrings des Wälzlagers zur Verwendung in der Spannrahmenklemmvorrichtung einer Folienverstreckvorrichtung wird mit dem Esteröl geschmiert. In dem Dichtelement, das an beiden axialen Enden des Innenrings und des Außenrings des Wälzlagers befindliche Öffnungen bedeckt, besteht mindestens ein Teil des Dichtelements, das mit dem Esteröl in Kontakt kommt, aus (A) einem Fluorkautschukformteil einer vulkanisierbaren Fluorkautschukzusammensetzung, die ein Copolymer umfasst, das Tetrafluorethylen (TFE), Propylen und ein zu vernetzendes Monomer, das aus einem ungesättigten Kohlenwasserstoff mit zwei bis vier Kohlenstoffatomen, wobei ein Teil der Wasserstoffatome durch Fluoratome ersetzt ist, besteht, enthält, oder (B) einem Fluorkautschukformteil aus mindestens einer Fluorkautschukzusammensetzung, die aus einer ein binäres TFE-Propylen-Copolymer enthaltenden vulkanisierbaren Fluorkautschukzusammensetzung und einer ein ternäres Vinylidenfluorid-TFE-Propylen-Copolymer enthaltenden vulkanisierbaren Fluorkautschukzusammensetzung ausgewählt ist.

1: Tiefrillenkugellager
2: Innenring
3: Außenring
4: Rollelement
5: Haltevorrichtung
6: Dichtelement
7: Schmiermittelzusammensetzung
8a: Öffnung
8b: Öffnung
9: Extruder
10: Düsenkopf (Breitschlitzdüse)
11: Längsverstreckvorrichtung
12: Führungsschiene
13: Querverstreckvorrichtung
14: Abzieh-/Aufwickelvorrichtung
15: Spannrahmenklemmvorrichtung
15a: Spannrahmenklemmvorrichtungskörper
16: eine Kante der Lage
17: Halterungsteil
18: Wälzlager für Spannrahmenklemmvorrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2004-301167 [0008]
- WO 02/092683 A [0029]

Claims

Wälzlager für eine Spannrahmenklemmvorrichtung, das einen Innenring, einen Außenring, eine Mehrzahl von Rollelementen, die sich zwischen dem Innenring und dem Außenring befinden, und ein Dichtelement, das an beiden axialen Enden des Innenrings und des Außenrings befindliche Öffnungen bedeckt, umfasst, wobei das Dichtelement ein Fluorkautschukformteil ist, das durch Formen einer vulkanisierbaren Fluorkautschukzusammensetzung, die durch das im folgenden angegebene (A) oder (B) dargestellt wird, erhalten wird: (A) eine vulkanisierbare Fluorkautschukzusammensetzung, die ein Copolymer umfasst, das Tetrafluorethylen, Propylen und ein zu vernetzendes Monomer, das aus einem ungesättigten Kohlenwasserstoff mit zwei bis vier Kohlenstoffatomen, in dem ein Teil der Wasserstoffatome durch Fluoratome ersetzt ist, besteht, enthält, (B) mindestens eine Fluorkautschukzusammensetzung, die aus einer ein binäres Tetrafluorethylen-Propylen-Copolymer enthaltenden vulkanisierbaren Fluorkautschukzusammensetzung und einer ein ternäres Vinylidenfluorid-Tetrafluorethylen-Propylen-Copolymer enthaltenden vulkanisierbaren Fluorkautschukzusammensetzung ausgewählt ist.
Wälzlager für die Spannrahmenklemmvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Umfang des Außenrings mit einem Esteröl geschmiert ist und wobei in dem Dichtelement, das die an beiden axialen Enden des Innenrings und des Außenrings befindlichen Öffnungen bedeckt, mindestens ein Teil des Dichtelements, das mit dem Esteröl in Kontakt kommt, aus der durch (A) oder (B) dargestellten vulkanisierbaren Fluorkautschukzusammensetzung besteht.
Wälzlager für die Spannrahmenklemmvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Esteröl ein Additiv auf Aminbasis enthält.
Wälzlager für die Spannrahmenklemmvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das zu vernetzende Monomer mindestens ein Monomer ist, das aus Trifluorethylen, 3,3,3-Trifluorpropen-1, 1,2,3,3,3-Pentafluorpropen, 1,1,3,3,3-Pentafluorpropylen und 2,3,3,3-Tetrafluorpropen ausgewählt ist.
Wälzlager für die Spannrahmenklemmvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die durch (A) dargestellte vulkanisierbare Fluorkautschukzusammensetzung Vinylidenfluorid als Copolymerkomponente derselben enthält.
Wälzlager für die Spannrahmenklemmvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Schmiermittel am Umfang der Rollelemente eingeschlossen ist.
Wälzlager für die Spannrahmenklemmvorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Schmiermittel entweder ein einziges Fluorschmiermittel oder ein Schmiermittel, das ein Grundöl, das ein Ölgemisch aus einem Fluoröl und einem Esteröl ist, und einen Verdicker, der aus einem Gemisch einer Diharnstoffverbindung und eines Polytetrafluorethylenharzpulvers besteht, umfasst, ist.