JP2002310171A

JP2002310171A - 転がり軸受

Info

Publication number: JP2002310171A
Application number: JP2001111642A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Yabe; 俊一矢部; Takahiko Uchiyama; 貴彦内山; Shigeaki Aihara; 成明相原; Keisuke Yokoyama; 景介横山
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2001-04-10
Filing date: 2001-04-10
Publication date: 2002-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】アミン系添加剤を含む液体、特に高速加工に
適したソルブル型シンセティック切削クーラントや自動
車用クーラントと接触するような転がり軸受、並びにウ
レア系グリースを封入した転がり軸受におけるゴムシー
ル装置の耐久性を向上し、長寿命の転がり軸受を提供す
る。【解決手段】少なくとも内輪１、外輪２、転動体３、
保持器４及びゴムシール装置５を備える転がり軸受にお
いて、前記ゴムシール装置５が、フッ化ビニリデン−テ
トラフルオロエチレン−プロピレン３元共重合体及びテ
トラフルオロエチレン−プロピレン２元共重合体から選
ばれるフッ素ゴムを含有するゴム組成物と、補強部材７
との一体成形物で構成されている転がり軸受。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は転がり軸受に関し、
特に使用するゴムシール装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、転がり軸受のゴムシール装置とし
て、一般的にアクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢ
Ｒ）、アクリルゴムなどのゴムと、鋼板などの金属製の
補強部材とを一体化したものが使用されている。特に耐
薬品性、耐熱性が必要とされる場合は、一般的なフッ素
ゴム（ＦＫＭ）、例えばフッ化ビニリデン−ヘキサフル
オロプロピレン系フッ素ゴムやフッ化ビニリデン−ヘキ
サフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系フッ
素ゴムが使用されることがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の転がり軸受には、ゴムシール装置に関連する以下
のような問題点があった。

【０００４】近年、転がり軸受が多く使われている工作
機械においては主軸回転数が高速化し、工具においては
耐熱性の高い材質やコーティング技術の開発が飛躍的に
進み、切削加工は益々高速化・高能率化が進展してい
る。それに伴って切削点が高温化するため、切削油剤に
は、より高い冷却性能とともに、瞬時に切削点に到達で
きるように浸透性が要求されてきている。

【０００５】このような高温・高圧下にある切削点にお
ける潤滑性等の性能を最高度に発揮するように、従来の
エマルジョンタイプの水溶性切削油に代わって、完全に
水に溶解するソルブル型シンセティック切削クーラント
が登場してきた。このソルブル型シンセティック切削ク
ーラントは、廃水処理も容易で環境面からも有利であ
る。

【０００６】しかし、このソルブル型シンセティック切
削クーラントは、浸透性を向上させるためにアミン等の
各種添加剤が多量に添加されていることから、ゴムシー
ル装置と接触すると、ゴムの膨張や軟化等の変質を引き
起こしやすく、結果として、ゴムシール装置のリップ部
のゴム強度を弱める。特に、接触タイプのリップ部に対
する影響が大きく、シールの締め代が大きくなり、摩耗
が促進されてシール性が低下し、転がり軸受の寿命低下
につながる恐れがある。また、特にゴム材質がＦＫＭの
場合、構造中に多く存在するフッ化ビニリデンの部位
が、アミン系添加剤によって容易に脱ＨＦを起こし、そ
の結果ゴムの劣化が促進され、ゴム強度の低下が一層大
きなものとなりやすい。

【０００７】また、アミン系添加剤は、自動車用クーラ
ント等にも多量に含有されており、同様の不具合が起こ
ることが予想される。

【０００８】更に、これらのアミン系添加剤を形成する
化合物は、ウレア系グリースが高温で使用されたときに
徐々に生成する熱分解生成物に含まれていることもあ
り、上記のようにクーラントととして転がり軸受に接触
しなくとも、ウレア系グリースを封入した場合には同様
の不具合が起こる可能性もある。

【０００９】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、アミン系添加剤を含む液体、特に高速加工
に適したソルブル型シンセティック切削クーラントや自
動車用クーラントと接触するような転がり軸受、並びに
ウレア系グリースを封入した転がり軸受におけるゴムシ
ール装置の耐久性を向上し、長寿命の転がり軸受を提供
することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、少なくとも内輪、外輪、転動体、保持
器及びゴムシール装置を備える転がり軸受において、前
記ゴムシール装置が、フッ化ビニリデン−テトラフルオ
ロエチレン−プロピレン３元共重合体及びテトラフルオ
ロエチレン−プロピレン２元共重合体から選ばれるフッ
素ゴムを含有するゴム組成物と、補強部材との一体成形
物で構成されていることを特徴とする転がり軸受を提供
する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の転がり軸受に関し
て詳細に説明する。

【００１２】本発明において、転がり軸受自体の構成に
は特に制限は無く、例えば図１に断面図で示される玉軸
受を例示することができる。図示される玉軸受は、内輪
１と外輪２との間に複数個の転動体である玉３を保持器
４により略等間隔で回動自在に保持され、更にゴムシー
ル装置５により封止されている。

【００１３】ゴムシール装置５は、後述されるゴム組成
物からなるシール本体６と、補強部材７との一体成形物
であり、その一方の端部５１が外輪２の内周縁に設けら
れた装着溝２１に固定される。また、ゴムシール装置５
の他方の端部はリップ部５２として機能し、内輪１の外
周に設けられたシール溝１１に接触するように成形され
ている。補強部材７は特に制限されるものではなく、亜
鉛メッキ鋼板（ＳＥＣＣ）等の金属板を環状に加工した
ものが一般的である。

【００１４】ゴム組成物は、フッ化ビニリデン−テトラ
フルオロエチレン−プロピレン３元共重合体及びテトラ
フルオロエチレン−プロピレン２元共重合体から選ばれ
るフッ素ゴムに、充填材、加硫系添加剤、老化防止剤、
及び加工助剤等の各種添加剤を添加したものである。フ
ッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン−プロピレン
３元共重合体あるいはテトラフルオロエチレン−プロピ
レン２元共重合体の製造には、塊状重合、懸濁重合、乳
化重合、溶液重合等の各種重合方式の採用が可能であ
り、フリーラジカル開始剤を使用する触媒重合法、電離
性放射重合法、レドックス系重合法等が適宜採用され得
る。

【００１５】また、フッ化ビニリデン−テトラフルオロ
エチレン−プロピレン３元共重合体は、有機過酸化物に
よる加硫を容易にするために加硫部位としてポリマーの
主鎖に脱フッ化水素により炭素−炭素二重結合を導入し
たり、ヨウ素または臭素含有のモノマーを共重合させた
ものでもよい。また、フッ化ビニリデン−テトラフルオ
ロエチレン−プロピレン３元共重合体は、フッ化ビニリ
デン部位を含有することから、通常有機過酸化物加硫用
に行われる上記の加硫部位が導入されていなくとも、２
価の金属水酸化物及び２価の金属酸化物から選ばれる少
なくとも１種及び有機オニウム化合物を配合すれば、良
好な加硫特性が得られ、良好な物性を有する加硫物を得
ることができる。各モノマーの共重合の割合は、フッ化
ビニリデンが１〜３０モル％（より好ましくは２〜５モ
ル％）、テトラフルオロエチレンが４０〜７０モル％、
プロピレンが３０〜６０モル％が好ましい。アミン化合
物等への耐薬品性と加硫特性を大きく左右するのは、フ
ッ化ビニリデンの重合割合であり、加硫特性を考えれ
ば、その割合は多い方が良いが、多すぎるとそれだけ耐
薬品性は低下する。加硫特性を犠牲にして、耐薬品性を
追い求めると、その割合は２〜５モル％が好ましい。

【００１６】テトラフルオロエチレン−プロピレン２元
共重合体は、その構造中にフッ化ビニリデンが存在しな
いことから、加硫特性は悪いが、有機過酸化物加硫がで
きるようにヨウ素または臭素含有のモノマーが共重合さ
れることで、加硫が可能になっている。テトラフルオロ
エチレン−プロピレン２元共重合体の共重合の割合は、
テトラフルオロエチレンが４０〜７０モル％、プロピレ
ンが３０〜６０モル％が好ましい。

【００１７】以下に、好適な添加剤について詳細に説明
する。

【００１８】補強を目的とする充填材としては、カーボ
ンブラック、タルク、ウォラストナイト、ミストロンペ
ーパー等を上記フッ素ゴム１００重量部に対して２０〜
７０重量部添加する。シリカ、クルーは、酸性のため加
硫を遅延し、好ましくない。

【００１９】加硫剤としては、有機過酸化物を用い、具
体的には、ジクミルパーオキサイド、２，５−ジメチル
−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ベン
ゾイルパーオキサイド、１，３−ビス（ｔ−ブチルパー
オキシ）−ジイソプロピルベンゼン等を上記フッ素ゴム
１００重量部に対して０．５〜１０重量部添加する。但
し、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン−プロ
ピレン３元共重合体の場合は、有機過酸化物によるパー
オキサイド加硫に加えて、ポリアミン加硫、ポリオール
加硫が可能である。しかし、耐薬品性を考慮すると、過
酸化物加硫が最も好適である。

【００２０】加硫助剤としては、不飽和多官能性化合物
が用いられ、具体的にはトリアリルイソシアヌレート、
トリアリルシアヌレート等の多アリル化合物、トリメチ
ロールプロパントリメタクリレート等のメタクリレート
化合物を上記フッ素ゴム１００重量部に対して０．５〜
１０重量部添加する。また、フッ化ビニリデン−テトラ
フルオロエチレン−プロピレン３元共重合体の場合、加
硫助剤として用いる２価の金属水酸化物または２価の金
属酸化物としては、マグネシウム、カルシウム、鉛、亜
鉛等の水酸化物及び酸化物が挙げられ、フッ化ビニリデ
ン−テトラフルオロエチレン−プロピレン３元共重合体
１００重量部に対して１〜２０重量部添加する。同じく
フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン−プロピレ
ン３元共重合体の場合に加硫助剤として添加する有機オ
ニウム化合物は、加硫時のゴムからの脱フッ化水素反応
を促進し、加硫を円滑に行わしめるものであり、特に炭
素数１〜２０の脂肪酸４級アンモニウム硫酸水素塩が好
ましく、具体的には硫酸水素テトラブチルアンモニウ
ム、硫酸水素テトラメチルアンモニウム、硫酸水素テト
ラエチルアンモニウム、硫酸水素トリドデシルメチルア
ンモニウム、硫酸水素トリメチルベンジルアンモニウム
等が挙げられ、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチ
レン−プロピレン３元共重合体１００重量部に対して
０．３〜５重量部添加する。

【００２１】上記ゴム組成物からなるシール本体６の硬
度は、接触シール装置に適用した際の密封性・追従性を
考慮すると、デュロメータＡスケールで測定したスプリ
ング硬度で６０〜９０の範囲が好ましい。スプリング硬
度が６０未満の場合は、軸受の回転に伴って、特に接触
シール装置としたときにリップ部５２が必要以上に変形
し、結果として摩擦抵抗が大きくなる。それによって、
運動時の摩擦力が大きくなり、結果として軸受としての
トルクが大きくなる。また、スプリング硬度が９０を越
えると、上記で説明したように、ゴム弾性が低下し、リ
ップ部５２の追従性、つまり密封性が悪くなり、特に異
物が多い環境で使用すると、寿命に差が生じてくる。但
し、リップ部５２の変形度合やゴム弾性のような性能を
特に好ましくするには、シール本体６のスプリング硬度
は７０〜８０の範囲が更に好適である。また、回転運動
に速やかに追従し、リップ部５２の損傷を起こさないた
めには、シール本体６が、前記した硬度以外に、引張破
断伸びが２００％以上、尚且つ引張破断強さが１３ＭＰ
ａ以上、の機械的強度を有している必要がある。

【００２２】尚、ゴムシール装置５の作製は、従来の補
強部材を備えるゴムシール装置の製造方法に従うことが
でき、予め接着剤を焼き付けておいた補強部材７（例え
ば、ＳＥＣＣ製芯金）を設置した金型を用いて加硫接着
すればよい。接着剤の具体的な例としては、アミノ基、
ビニル基等を有するシランカップリング剤を含有するシ
リコン系接着剤が最も好適である。

【００２３】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更
に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるもの
ではない。

【００２４】（実施例１〜３、比較例１）表１に示す如
くゴム材料、架橋剤、加硫促進剤、補強材を配合し、シ
ート状あるいは接触ゴムシール装置の形状に成形した。

【００２５】

【表１】

【００２６】（１）素練り工程架橋剤、加硫促進剤以外の材料をバンバリ−ミキサーに
投入し、ミキサー温度８０℃で素練りを行った。

【００２７】（２）混練り工程素練りした材料をバンバリ−ミキサーから取出し、ゴム
混練用の２本ロールに投入した。ロール温度５０℃に制
御しながら、架橋剤、加硫促進剤を投入し、均一になる
まで切り替えし操作を行った後、シート状にした。

【００２８】（３）加硫工程及び加硫接着工程１７０℃に加熱したホットプレスに、厚さ２ｍｍ用のシ
ート加硫金型を装着し、そこに混練り工程で得られた前
記シートを置いて、２０分間加熱し、縦１５０ｍｍ、横
１５０ｍｍ、厚さ２ｍｍの加硫されたゴムシートを得
た。

【００２９】また、接触ゴムシール装置は、目的の形状
となるような金型中に、予め接着剤を焼き付けておいた
ＳＥＣＣ製芯金を設置し、そこへ上記のゴムシートを入
れて加熱して芯金との加硫接着を行って作製した。この
ときの条件（２次加硫条件）は以下の通りである。・実施例１：２００℃、４時間・実施例２：２３０℃、２４時間・実施例３：２００℃、４時間・比較例１：１８０℃、４時間

【００３０】（物性試験）上記ゴムシートについて、下
記に示す硬さ試験、引張試験、体積変化率の測定を行っ
た。硬さ試験上記ゴムシートをＪＩＳ３号試験片の形状に打ち抜
き、それを３枚重ねて、ＪＩＳＫ６３０１に基づいて
硬さ（ＨＤ_A）を測定した。引張試験上記ゴムシートからなるＪＩＳ３号試験片について、
万能型試験機を用いて引張試験を行い、破断する引張強
さ及び引張り伸びを測定した。体積変化率測定ソルブル型シンセティック切削クーラント（ユシロ化学
工業製「ユシローケンシンセティック＃６６０」）の実
際の使用濃度（水で２０倍希釈）に薄めた液体中に７０
℃で１週間、上記ゴムシートからなるＪＩＳ３号試験
片を浸漬した後、体積を測定し、浸漬前の体積との比較
から体積変化率を求めた。

【００３１】上記の各試験結果及び測定結果を表２に示
すが、各実施例のゴムシートは体積変化率が小さく、ソ
ルブル型シンセティック切削クーラントに対する耐性が
高いことがわかる。また、フッ化ビニリデンのモル比が
少なくなるのに従って体積変化率が小さいなり、フッ化
ビニリデンを含有しない実施例３に至っては、ソルブル
型シンセティック切削クーラントの液体中でもほとんど
膨張することがないことがわかる。

【００３２】

【表２】

【００３３】（軸受回転試験）また、試験軸受（呼び番
号６３０５；内径２５ｍｍ、外径６２ｍｍ、幅１７ｍ
ｍ）の両端に、上記接触ゴムシール装置を各１枚ずつ取
り付け、グリースを１ｇ充填して下記条件にて連続回転
させ、軸受振動が回転初期の１０倍に達するまでの時間
を測定した。・試験温度：８０℃（外輪）・回転速度：３００ｍｉｎ^-1 ・荷重(Ｆｒ)：１００Ｎ・リップ部と内輪との隙間：マイナス隙間（締め代：
０．１ｍｍ）・試験雰囲気：体積変化率測定で使用したソルブル型シ
ンセティック切削クーラント２０倍希釈液を、ゴムシー
ル装置の片端面に真横から５００ｍｌ／ｍｉｎの割合で
連続して供給した。

【００３４】測定結果を、比較例１での時間を１とした
相対値で表３に示すが、各実施例では、比較例１に比べ
てシール性能の持続性が大幅に改善されていることがわ
かる。また、表３の結果は、表２の体績変化率の測定結
果に連動している。

【００３５】

【表３】

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
転がり軸受のゴムシール装置を、フッ化ビニリデン−テ
トラフルオロエチレン−プロピレン３元共重合体あるい
はテトラフルオロエチレン−プロピレン２元共重合体を
含むゴム組成物と補強部材との一体成形物で構成したこ
とにより、アミン化合物に対して優れた耐薬品性を有す
るようになり、アミン系添加剤を多量に含有するソルブ
ル型シンセティック切削クーラントや自動車用クーラン
トと接触するような環境で使用しても、リップ部の膨張
や強度低下等の不具合を最小限に抑えることができ、高
いシール性を維持し、転がり軸受の寿命を延長すること
ができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の転がり軸受の一実施形態を示す断面図
である。

【符号の説明】

１内輪２外輪３玉４保持器５ゴムシール装置６シール本体７補強部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者相原成明神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号日本精工株式会社内 (72)発明者横山景介神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号日本精工株式会社内Ｆターム(参考） 3J016 AA01 BB03 CA01 4H017 AA03 AB12 AD06 AE05 4J002 BB141 BD121 BD141 BD151 DA036 DJ006 DJ046 EC058 EK037 EK047 EK067 EU188 FD016 FD147 FD158

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも内輪、外輪、転動体、保持器
及びゴムシール装置を備える転がり軸受において、前記
ゴムシール装置が、フッ化ビニリデン−テトラフルオロ
エチレン−プロピレン３元共重合体及びテトラフルオロ
エチレン−プロピレン２元共重合体から選ばれるフッ素
ゴムを含有するゴム組成物と、補強部材との一体成形物
で構成されていることを特徴とする転がり軸受。