JP2004060726A

JP2004060726A - スラスト軸受け

Info

Publication number: JP2004060726A
Application number: JP2002217966A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Yamada; 山田　敏明; Hajime Ban; 伴　一; Tsutomu Miyoshi; 三好　努
Original assignee: Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Current assignee: Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Priority date: 2002-07-26
Filing date: 2002-07-26
Publication date: 2004-02-26

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】回転軸に接触する樹脂表面の平面平滑性が、中心線平均粗さ（Ｒａ）において６０μｍ以上になる様に樹脂を用いて形成されてなるスラスト軸受け。
【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】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
【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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回転軸に接触する樹脂表面の平面平滑性が、中心線平均粗さ（Ｒａ）において６０μｍ以上になる様に樹脂を用いて形成されてなるスラスト軸受けに関するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明に使用される樹脂は、耐潤滑剤性を有したものであれば種々用いることができる。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂やナイロン６、ナイロン４６、ナイロン６６、ナイロンＭＸＤ６、ナイロン６Ｔ等のポリアミド系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリアセタール、ポリフェニレンスルフィド、液晶ポリマー、ポリアミドイミド、ポリイミド、およびポリエーテルエーテルケトン等の熱可塑性樹脂、ならびに、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。
【０００８】
更に、上記樹脂の組み合わせによる複合材を使用することもできる。例えば、ポリフェニレンスルフィドとポリアミド系樹脂による複合材、ポリフェニレンスルフィドとポリアミドイミドによる複合材、ポリフェニレンスルフィドとポリイミドによる複合材、ポリエステル系樹脂とポリアミドイミドによる複合材、ポリエーテルエーテルケトンとポリアミドイミドによる複合材、およびポリフェニレンスルフィドと液晶ポリマー等が挙げられる。
【０００９】
本発明に使用される樹脂として好ましくは、ポリアセタール、ポリフェニレンスルフィド、液晶ポリマー、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィドとポリアミド系樹脂による複合材、ポリフェニレンスルフィドとポリアミドイミドによる複合材、ポリフェニレンスルフィドとポリイミドによる複合材、またはポリエーテルエーテルケトンとポリアミドイミドによる複合材等である。
【００１０】
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。所望に応じて、補強材、固体潤滑剤、エラストマー、可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、難燃剤および着色剤などの添加剤を配合することができる。
【００１１】
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、炭化珪素、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、およびアラミド繊維などが挙げられる。これらの補強材の大きさは、塊状の場合は平均粒径が０．０１〜１００μｍであり、好ましくは０．１〜６０μｍである。そして、繊維状の場合は、平均直径が０．０１〜１００μｍであり、好ましくは０．１〜６０μｍである。
【００１２】
更に、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、２硫化モリブデン、およびグラファイト等を配合することができる。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
本発明のスラスト軸受けは、上記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６０μｍ以上に保つ必要がある。軸受け表面の粗さを形成す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微細凹凸処理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。Ｒａが６０μｍ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。特に、１００００ｒｐｍ以上の高回転の場合、顕著に効果が現れる。Ｒａの範囲は、６０〜１０００μｍであり、好ましくは７０〜８００μｍであり、さらに好ましくは８０〜３００μｍである。
【００１６】
本発明の中心線平均粗さ（Ｒａ）とは、粗さ曲線からその中心線の方向に測定長さ（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、電気的フィルタを用いて断面曲線から凹凸の波長の長い成分（うねり成分）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】

【００１７】
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。
【００１８】
【実施例】
本発明の実施例により更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
【００１９】
実施例１
ポリアセタール（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、表面平滑性が中心線平均粗さ（Ｒａ）８５μｍの直径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。結果は、表１に示した。
【００２０】
実施例２
ポリフェニレンスルフィド（大日本インキ化学工業社製、商品名：ＤＩＣ　ＰＰＳ　ＺＬ−１３０）を射出成形し、表面平滑性中心線平均粗さ（Ｒａ）９２μｍの直径１．０ｃｍ、厚み０．３ｃｍの円板を作成して用いた以外は、実施例１と同様にして実験を行った。結果は、表１に示した。
【００２１】
実施例３
ポリフェニレンスルフィド（大日本インキ化学工業社製、商品名：ＤＩＣ　ＰＰＳ　ＺＬ−１３０）を射出成形し、表面平滑性中心線平均粗さ（Ｒａ）１８２μｍの直径１．０ｃｍ、厚み０．３ｃｍの円板を作成して用いた以外は、実施例１と同様にして実験を行った。結果は、表１に示した。
【００２２】
実施例４
ナイロン６Ｔ（三井化学社製、商品名：アーレンＡＥ４２００）を射出成形し、表面平滑性中が心線平均粗さ（Ｒａ）２９０μｍの直径１．０ｃｍ、厚み０．３ｃｍの円板を作成して用いた以外は、実施例１と同様にして実験を行った。結果は、表１に示した。
【００２３】
実施例５
ポリアミドイミド（帝人アモコエンジニアリングプラスチック社製、商品名：トーロン４２７５）を射出成形し、表面平滑性が中心線平均粗さ（Ｒａ）１２１μｍの直径１．０ｃｍ、厚み０．３ｃｍの円板を作成して用いた以外は、実施例１と同様にして実験を行った。結果は、表１に示した。
【００２４】
実施例６
ポリアミドイミド複合材（三菱ガス化学社製、商品名：エーアイポリマーＭＳ−６Ｂ）を射出成形し、表面平滑性が中心線平均粗さ（Ｒａ）８８μｍの直径１．０ｃｍ、厚み０．３ｃｍの円板を作成して用いた以外は、実施例１と同様にして実験を行った。結果は、表１に示した。
【００２５】
実施例７
ポリエーテルエーテルケトン（住友化学社製、商品名：ビクトレックスＰＥＥＫ４５０Ｇ）を射出成形し、表面平滑性が中心線平均粗さ（Ｒａ）１０５μｍの直径１．０ｃｍ、厚み０．３ｃｍの円板を作成して用いた以外は、実施例１と同様にして実験を行った。結果は、表１に示した。
【００２６】
比較例１
ポリアセタール（三菱エンジニアリング社製、商品名：ユピタールＦ２０）を射出成形し、表面平滑性が中心線平均粗さ（Ｒａ）１２μｍの直径１．０ｃｍ、厚み０．３ｃｍの円板を作成して用いた以外は、実施例１と同様にして実験を行った。結果は、表１に示した。
【００２７】
比較例２
ポリフェニレンスルフィド（大日本インキ化学工業社製、商品名：ＤＩＣ　ＰＰＳ　ＺＬ―１３０）を射出成形し、表面平滑性が中心線平均粗さ（Ｒａ）２５μｍの直径１．０ｃｍ、厚み０．３ｃｍの円板を作成して用いた以外は、実施例１と同様にして実験を行った。結果は、表１に示した。
【００２８】
比較例３
ナイロン６Ｔ（三井化学社製、商品名：アーレンＡＥ４２００）を射出成形し、表面平滑性が中心線平均粗さ（Ｒａ）３７μｍの直径１．０ｃｍ、厚み０．３ｃｍの円板を作成して用いた以外は、実施例１と同様にして実験を行った。結果は、表１に示した。
【００２９】
比較例４
ポリアミドイミド（帝人アモコエンジニアリングプラスチック社製、商品名：トーロン４２７５）を射出成形し、表面平滑性が中心線平均粗さ（Ｒａ）１７μｍの直径１．０ｃｍ、厚み０．３ｃｍの円板を作成して用いた以外は、実施例１と同様にして実験を行った。結果は、表１に示した。
【００３０】
比較例５
ポリアミドイミド複合材（三菱ガス化学社製、商品名：エーアイポリマーＭＳ−６Ｂ）を射出成形し、表面平滑性が中心線平均粗さ（Ｒａ）１０μｍの直径１．０ｃｍ、厚み０．３ｃｍの円板を作成して用いた以外は、実施例１と同様にして実験を行った。結果は、表１に示した。
【００３１】
比較例６
ポリエーテルエーテルケトン（住友化学社製、商品名：ビクトレックスＰＥＥＫ　４５０Ｇ）を射出成形し、表面平滑性が中心線平均粗さ（Ｒａ）５μｍの直径１．０ｃｍ、厚み０．３ｃｍの円板を作成して用いた以外は、実施例１と同様にして実験を行った。結果は、表１に示した。
【００３２】
【表１】

【００３３】
【発明の効果】
本発明のスラスト軸受けは、回転軸に接する樹脂表面の平面平滑性の中心線平均粗さ（Ｒａ）が６０μｍ以上になる様に、耐潤滑剤性に優れた樹脂を用いて形成されることによって、耐摩耗性および耐久性が大幅に向上した。
【図面の簡単な説明】
【図１】回転部品の断面図
【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

Claims

回転軸に接触する樹脂表面の平面平滑性が、中心線平均粗さ（Ｒａ）において６０μｍ以上になる様に樹脂を用いて形成されることを特徴とするスラスト軸受け。
樹脂表面に潤滑剤を塗布した請求項１記載のスラスト軸受け。
耐潤滑剤性を有した樹脂で形成された請求項１又は２記載のスラスト軸受け。