JP2004052909A

JP2004052909A - スラスト軸受け

Info

Publication number: JP2004052909A
Application number: JP2002211421A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Yamada; 山田　敏明; Hajime Ban; 伴　一
Original assignee: Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Current assignee: Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Priority date: 2002-07-19
Filing date: 2002-07-19
Publication date: 2004-02-19

Abstract

【課題】高回転機器のスラスト軸受けにおいて、摺動時の低摩耗性と耐久性を実現することを目的とする。
【解決手段】スラスト軸受けにおいて、回転軸等に接触する表面部分の平面平滑性が、中心線平均粗さ（Ｒａ）において２〜１０００μｍであるポリアセタール樹脂で形成されることを特徴とするスラスト軸受け。
【選択図】　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パーソナルコンピューター等の情報機器類、コピー機やプリンター等の事務機器やＤＶＤ等のマルチメディア用機器等に使用されるモーターやローラーやブッシュ等に用いられるスラスト軸受けに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、情報機器、事務機器、マルチメディア機器の性能向上に伴い、それらに用いられるモーター等の回転機器の回転数が非常に高くなってきている。１００００回転を越えるモーター等に用いるスラスト軸受けとしては、特開平２００１−１２４７３や特開２００１―３２３９１等に開示されている高耐熱性、高硬度で且つ良好な平面平滑性を有するポリエーテルエーテルケトン製シート材を用いて種々検討されている。しかし、ポリエーテルエーテルケトン製シートの耐熱性は実質１５０℃程度しかなく、更に平面の平滑性が良好なポリエーテルエーテルケトン製シートでは、潤滑剤が摺動中に飛散し十分な潤滑が長期にわたって保持できない欠点を持っている。このため、回転に伴う発熱に対応できず、用いた樹脂が溶融摩耗してしまい、スラスト軸受けとしての耐久性が低下してしまう。現在開発が進んでいる３００００ｒｐｍ以上などの超高回転機器のスラスト軸受けには、従来の技術では対応できないのが現状である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、高回転機器のスラスト軸受けにおいて、摺動時の低摩耗性と耐久性を実現することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、情報機器、事務機器、マルチメディア機器向け等スラスト軸受けにおいて、回転軸に接する表面の中心線平均粗さ（Ｒａ）が５〜１０００μｍで、さらに格子間距離が５〜１０００μｍの格子状の凹面又は凸面を有し、摺動性に優れたポリアセタール樹脂を用いて形成されたスラスト軸受けに関するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明で用いられるポリアセタール樹脂は、一般に市販されているポリアセタール（ポリオキシメチレン）及びポリアセタールコポリマー等である。更に具体的には、オキシメチレン単位構造からなるオキシメチレンホモポリマー、オキシメチレンブロックコポリマー、オキシメチレングラフトポリマー及び架橋構造を有するオキシメチレンコポリマー等が挙げられる。オキシメチレン単位構造からなるオキシメチレンホモポリマーは、ホルムアルデヒド、その３量体であるトリオキサン又は４量体であるテトラオキサン等を原料として製造される。炭素数２〜８のオキシアルキレン単位構造を有するオキシメチレンコポリマーは、ホルムアルデヒド、トリオキサン、テトラオキサン等とエチレンオキサイド、エピクロヒドリン、１，３−ジオキソラン、１，３，５―トリオキセパン、グリコールのホルマール、ジグリコールのホルマール等炭素数２〜８の環状エーテルから製造される。オキシアルキレン単位構造を有するオキシメチレンコポリマーは、オキシアルキレン単位構造を０．１〜２０重量％含有するオキシメチレンコポリマーが好ましい。オキシメチレンブロックコポリマーは、オキシメチレンホモポリマー又はオキシメチレンコポリマーを主構造としてオキシメチレン単位構造以外のブロック構造あるいは末端構造を有するオキシメチレンブロックコポリマーが挙げられる。
【０００６】
ポリアセタール樹脂としては、通常一般に粉末、フレークあるいはペレットの形状で市販されているポリアセタール樹脂の中からその用途を考慮して選択すれば、その目的を達成する事が出来る。現在、一般に市販されているポリアセタール樹脂には、酸素、水、光等の作用による分解を抑制するために、メラミン、シアノグアニジン、ポリアミド、及び、またはヒンダードフェノール、ヒンダードアミン等の安定剤や酸化剤等を１種または２種以上配合される場合がある。こうした市販ポリアセタール樹脂に配合されている安定剤や酸化防止剤等の添加剤は、本発明のポリアセタールを用いたスラスト軸受けの熱安定性の改善に通常有効に作用する。
【０００７】
なお、この発明の目的を損なわない範囲で次のような公知の添加剤を配合することができる。補強剤としてカーボンブラック、シリカ、クレー、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、タルク、マイカ、カオリン、ベントナイト、シラス、ウォラストナイト、炭酸珪素、ガラス粉末、カーボン粉末、ガラス繊維、カーボン繊維、ボロン繊維、アラミド繊維などが挙げられる。さらに、固体潤滑剤としてポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂や２硫化モリブデン、グラファイト等を配合することができる。また、ポリスルフィドゴム、ポリエステルエラストマー、ポリアミドエラストマー、ポリエステルアミドエラストマー、ポリオレフィンエラストマー、シリコンゴム、フッ素ゴム等のエラストマー類を配合できる。可塑剤として、ジメチルフタレート、ジオクチルフタレート、アミノアルコキシランやグリシジルアルコキシラン等のシラン化合物等が挙げられる。その他、一般に用いられる紫外線吸収剤、着色剤等を用いることができる。
【０００８】
本発明のスラスト軸受けは、ポリアセタール樹脂を用いて作成したシートから打ち抜き等を行って作成しても、射出成形によって作成しても構わないが、軸受け表面の平面平滑性を中心線平均粗さ（Ｒａ）で５〜１０００μｍに保つ必要がある。軸受け表面の粗さを得る方法は特に限定しないが、例えば、シート表面の梨地処理や、射出成形品では用いる金型の表面を梨地処理や規則的な細密格子状に凹面又は凸面に表面加工等を行った金型を用いることにより容易に得ることができる。これらの金型を用いて成形されたスラスト軸受けは、同様のパターンが転写される。Ｒａの範囲は、５μｍから１０００μｍで、好ましくは８μｍから５００μｍ、更に好ましくは、１０μｍから２００μｍである。また、格子間距離が５μｍより小さいと潤滑が十分に出来ない。Ｒａが５μｍ未満の場合、潤滑剤が飛散し十分な潤滑効果が得られない。また、Ｒａが１０００μｍを超えると、潤滑剤の保持性が悪くなり好ましくない。特に、１００００ｒｐｍ以上の高回転の場合、顕著に効果が現れる。格子間距離の範囲は、５μｍから１０００μｍで、好ましくは８μｍから５００μｍ、更に好ましくは１０μｍから２００μｍである。Ｒａが１０００μｍを超えると、潤滑剤の保持性が悪くなり好ましくない。
【０００９】
本発明の中心線平均粗さ（Ｒａ）とは、粗さ曲線からその中心の方向に測定長さ（Ｌ）の部分を抜き取り、この抜き取り部品の中心線をＸ軸、縦倍率の方向をＹ軸とし、粗さ曲線をＹ＝ｆ（Ｘ）で表したとき、式１によって求められる値をマイクロメートル（μｍ）で表したものである。また、粗さ曲線とは、電気的フィルターを用いて断面曲線から凹凸の波長の長い成分（うねり）を除去したものである。さらに断面曲線とは、被測定面に直角な平面で被測定面を切断したとき、その切り口に表れる輪郭と定義した。
【数１】

【００１０】
本発明のスラスト軸受けに用いられる潤滑剤は、主に潤滑オイルを用いる。例えば、鉱物油、エステル油、シリコン油、エチレン油等が挙げられる。酸性や塩基性が強い等、著しく樹脂を劣化させる潤滑剤は好ましくなく、さらに樹脂表面から撥油する潤滑剤は好ましくない。
【００１１】
【実施例】
本発明の実施例により更に詳しく説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。
【００１２】
作成したスラスト板の表面は、超深度形状測定顕微鏡（キーエンス社製Ｖ−８５００）を用いて観察した。さらに、その画像を解析ソフト（キーエンス社製ＶＫ−Ｈ１Ｗ）を用いて３Ｄ画像解析を行ったものを図２および図３とした。図２は、格子部分が凹形状を示し、図３は、格子部分が凸形状を示す。
【００１３】
実施例１
ポリアセタール樹脂（三菱エンジニアリングプラスチック社製商品名：ユピタールＦ２０）を射出成形し、表面状　が図２に示す格子間距離（ａ―ａ’）１３μｍ、中心線平均粗さ（Ｒａ）１２μｍの格子状に凹面処理された直径１．０ｃｍ、厚み０．３ｃｍの円板を作成した。この円板の表面に潤滑オイル（信越化学工業社製シリコーンオイルＫＦ−９６）を０．２ｃｃ塗布したものをスラスト軸受けとした。図１に準じた装置にスラスト軸受けを装着し、回転軸は、ＳＵＳ４２０Ｊ製で直径４．２ｍｍのものを用いた。回転軸上には５００ｇｆの荷重を加え、３００００ｒｐｍ、１０００時間摺動させた。その際のスラスト軸受けの摩耗量を測定した。その結果は、表１に示した。
【００１４】
実施例２
実施例１に記載のポリアセタール樹脂を用いて、表面状態が図３に示す格子間距離（ａ―ａ’）１８９μｍ、中心平均粗さ（Ｒａ）１０２μｍの格子状凸面処理された直径１．０ｃｍ、厚み０．３ｃｍの円板を作成して用いた以外は、実施例１と同様にして試験を行った。その結果は、表１に示した。
【００１５】
比較例１
実施例１に記載のポリアセタール樹脂を用いて、表面状態が図２に示す格子間距離（ａ−ａ’）２μｍ、中心線平均粗さ（Ｒａ）３μｍの格子状に凹面処理された直径１．０ｃｍ、厚み０．３ｃｍの円板を作成して用いた以外は、実施例１と同様にして試験を行った。その結果は、表１に示した。
【００１６】
比較例２
実施例１に記載のポリアセタール樹脂を用いて、表面状態が図３に示す格子間距離（ａ―ａ’）３μｍ、中心線平均粗さ（Ｒａ）２μｍの格子状凸面処理された直径１．０ｃｍ、厚み０．３ｃｍの円板を作成して用いた以外は、実施例１と同様にして試験を行った。その結果は、表１に示した。
【００１７】
【表１】

【００１８】
【発明の効果】
本発明により得られた回転軸に接する表面部分の平面平滑性の中心線平均粗さ（Ｒａ）が２〜１０００μｍで、さらに格子間距離が２〜１０００μｍの格子状の凹表面又は凸表面を有し、摺動性に優れたポリアセタール樹脂を用いて形成されたスラスト軸受けは、耐摩耗性、耐久性が向上した。
【図面の簡単な説明】
【図１】回転部品の断面図
【図２】格子部分が、凹形状を有するスラスト軸受け表面の３Ｄ解析図
【図３】格子部分が、凸形状を有するスラスト軸受け表面の３Ｄ解析図
【符号の説明】
１．ラジアル軸受け
２．スラスト軸受け
３．回転軸
４．潤滑剤
５．ａ―ａ’：格子間距離

Claims

回転軸に接触する表面の平面平滑性が、中心線平均粗さ（Ｒａ）において５〜１０００μｍであるポリアセタール樹脂で形成されることを特徴とするスラスト軸受け。
該表面に潤滑剤を塗布する請求項１記載のスラスト軸受け。
回転軸に接触する表面に、格子間距離が５〜１０００μｍの格子状の凹面又は凸面が形成された請求項１記載のスラスト軸受け。