【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂組成物で構成された転がり支持装置に係り、特に、半導体，液晶パネル，ハードディスク等（以降は「半導体等」と記す）の製造行程において使用される各種洗浄装置や食品用機械等に組み込まれる転がり支持装置のように、水又は各種洗浄溶液（酸，アルカリ）と接触するような環境下又はドライ環境下において好適に使用される転がり支持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
転がり軸受には、その転動部材の少なくとも一部が樹脂組成物で構成されたものがある。例えば、特開平５−２０２９４３号公報には、内外の軌道輪のうち一方が嵌着対象に緩く嵌着され、内外の軌道輪の両方又は緩く嵌着されている方の軌道輪が、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）で構成された玉軸受が開示されている。
【０００３】
また、特開平９−３０３４０３号公報には、固体潤滑剤で表面処理された転動体を備える樹脂製の転がり軸受が開示されている。
さらに、特開平１０−４７３５５号公報や特開平１０−１８４７０２号公報には、曲げ弾性率が２０００〜６０００ＭＰａであるポリアリーレンスルフィド樹脂の成形体からなる軌道輪を有する転がり軸受が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−２０２９４３号公報
【特許文献２】
特開平９−３０３４０３号公報
【特許文献３】
特開平１０−４７３５５号公報
【特許文献４】
特開平１０−１８４７０２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平５−２０２９４３号公報，特開平９−３０３４０３号公報に開示の転がり軸受は、充填材等を含有していないナチュラル材料で構成されているため、特にドライ環境下においては、比較的低荷重，低速度であっても軌道輪と転動体との接触点での滑り摩擦により前記接触面の温度が上昇し、摩耗が極めて多くなるという問題があった。その結果、これらの転がり軸受は、短期間のうちに寿命に至る場合があった。
【０００６】
また、特開平９−３０３４０３号公報のように転動体が固体潤滑剤で表面処理されている場合には、ごく初期においては固体潤滑剤の被膜により樹脂製の軌道輪の摩耗が抑制されるものの、二硫化モリブデンに代表される固体潤滑剤の被膜は転がり軸受の作動とともに摩耗し消失するので、樹脂製の転がり軸受を長期間にわたって作動させることは困難であるという問題点を有していた。
【０００７】
さらに、特開平１０−４７３５５号公報，特開平１０−１８４７０２号公報に開示の転がり軸受は、ある程度の荷重が負荷する場合には曲げ弾性率が不十分であるため、転動体と軌道輪との接触面における変形量が大きくなり、掘り起こしによる摩耗が異常に多くなるという問題があった。その結果、これらの転がり軸受は、短期間のうちに寿命に至る場合があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記のような従来技術が有する問題点を解決し、外部環境を潤滑剤で汚染することがなく、高荷重下においても長寿命な転がり支持装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る請求項１の転がり支持装置は、内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間に転動自在に配設された複数の転動体と、前記転動体を前記内輪と前記外輪との間に保持する保持器と、を備える転がり支持装置において、前記内輪及び前記外輪のうち少なくとも前記外輪を、ポリエーテルエーテルケトン樹脂及びポリアリーレンスルフィド樹脂の少なくとも一方を含有し、曲げ弾性率が１０ＧＰａ以上である樹脂組成物で構成したことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る請求項２の転がり支持装置は、内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間に転動自在に配設された複数の転動体と、で構成される総転動体形式の転がり支持装置において、前記内輪及び前記外輪のうち少なくとも前記外輪を、ポリエーテルエーテルケトン樹脂及びポリアリーレンスルフィド樹脂の少なくとも一方を含有し、曲げ弾性率が１０ＧＰａ以上である樹脂組成物で構成したことを特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明に係る請求項３の転がり支持装置は、請求項１又は請求項２に記載の転がり支持装置において、前記樹脂組成物は炭素繊維を１２〜４０質量％含有することを特徴とする。
このような構成であれば、樹脂組成物の曲げ弾性率が十分高いので、比較的高い荷重が負荷された場合においても転動体と内外輪との接触面における変形量が小さく、摩耗が生じにくい。よって、水又は各種洗浄溶液（酸，アルカリ）と接触するような環境下又はドライ環境下（無潤滑下又は少量の潤滑剤による潤滑下）において、しかも高荷重下で使用されても、長期にわたって安定して作動する。また、少なくとも外輪が前記樹脂組成物で構成されているので、転がり支持装置は自己潤滑性に優れており、潤滑剤（グリースや潤滑油）を使用する必要がない。よって、潤滑剤により外部環境を汚染することがない。樹脂組成物の曲げ弾性率が１０ＧＰａ未満であると、該樹脂組成物で構成された軌道輪に摩耗が生じやすくなり、短期間のうちに寿命に至るおそれがある。
【００１２】
なお、水又は各種洗浄溶液と接触するような環境とは、例えば、水又は各種洗浄溶液中に浸漬された場合、水又は各種洗浄溶液のミスト中に置かれた場合、あるいは水又は各種洗浄溶液の飛沫が飛散してくるような環境下に置かれた場合等がある。
前記樹脂組成物には、機械的強度，耐摩耗性，耐熱性，寸法安定性等を向上させるために、繊維状充填材を配合することができる。繊維状充填材の種類は特に限定されるものではないが、炭素繊維，ホウ酸アルミニウムウィスカー，チタン酸カリウムウィスカー，カーボンウィスカー，芳香族ポリイミド繊維，アラミド繊維，液晶性ポリエステル繊維，グラファイトウィスカー，ガラス繊維，ボロン繊維，炭化ケイ素ウィスカー，窒化ケイ素ウィスカー，アルミナウィスカー，窒化アルミニウムウィスカー，ウォラストナイト等を例示できる。
【００１３】
この繊維状充填材の含有率は特に限定されるものではないが、繊維状充填材として炭素繊維を用いる場合には、樹脂組成物全体の１２〜４０質量％とすることが好ましい。１２質量％未満では、樹脂組成物の曲げ弾性率が１０ＧＰａ未満となる場合があり、高荷重が負荷される場合に摩耗量が多くなり短寿命となるおそれがある。一方、４０質量％を超えて配合しても、機械的強度や耐摩耗性のさらなる向上が期待できないばかりでなく、樹脂組成物の溶融流動性が著しく低下する。
【００１４】
また、繊維状充填材のアスペクト比は、３〜２００であることが好ましい。アスペクト比が３未満であると樹脂の補強効果が不十分となり、２００超過であると、樹脂と混合した際に均一に分散させることが困難となる。
さらに、繊維状充填材の直径は特に限定されるものではないが、平均繊維径は０．２〜３０μｍとすることが好ましい。平均繊維径が０．２μｍ未満であると、樹脂と混合した際に繊維間の凝集が生じやすく、繊維の分散が不均一となる場合がある。一方、平均繊維径が３０μｍを超えると、樹脂組成物の表面の平滑性が阻害されたり、摺接した相手面を傷つけたりする場合がある。このような不都合がより生じにくくするためには、平均繊維径は０．３〜５μｍとすることがより好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る転がり支持装置の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の転がり支持装置の一実施形態である深溝玉軸受の構造を示す部分縦断面図である。
この深溝玉軸受（呼び番号６００１，内径１２ｍｍ，外径２８ｍｍ，幅８ｍｍ）は、内輪１と、外輪２と、内輪１と外輪２との間に転動自在に配設された複数の玉（転動体）３と、複数の玉３を転動自在に保持する保持器４と、を備えている。
【００１６】
この内輪１及び外輪２は、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）又はポリフェニレンスルフィド樹脂（ＰＰＳ）を含有する樹脂組成物で構成されている（表１を参照）。また、玉３は表１に示す通りの素材で構成されており、その表面粗さ（中心線平均粗さ）は０．０５μｍＲａである。さらに、保持器４はフッ素系樹脂で構成された冠形保持器である。ただし、保持器の種類は特に限定されるものではなく、例えば、かご形保持器，つの形保持器，波形保持器等でもよい。
【００１７】
【表１】
【００１８】
以下に、内輪１及び外輪２を構成している樹脂組成物の原材料である樹脂，繊維状充填材等を一括して示す。
（１）ＰＥＥＫ：ビクトレックス社製ビクトレックスＰＥＥＫ １５０Ｇ
（２）ＰＰＳ：フィリップスペトローリアム社製ライトンＲ−６
（３）炭素繊維：呉羽化学工業株式会社製クレカチョップＭ−１０２Ｓ、直径１４．５μｍ，長さ０．２ｍｍ
（４）アラミド繊維：群栄化学工業株式会社製カイノール繊維ＫＦ０２ＢＴ、直径１４μｍ，長さ０．２ｍｍ
（５）チタン酸カリウムウィスカー：大塚化学株式会社製ティスモＤ−１０１、直径０．３〜０．６μｍ，長さ１０〜２０μｍ
（６）ポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）粉末：ダイキン工業株式会社製ルブロンＬ−５，平均粒径０．２μｍ
（７）黒鉛：株式会社中越黒鉛工業所製ＣＬＸ、平均粒径４．５μｍ
これらの原材料を表１に示すように組み合わせて、慣用の方法で混合し樹脂組成物を得た。樹脂組成物の組成及び曲げ弾性率は、表１に示す通りである。そして、得られた樹脂組成物を溶融成形することにより、玉軸受の内輪及び外輪を製造した。なお、実施例１〜７及び比較例１〜４の玉軸受は、内輪及び外輪を樹脂組成物で構成してあり、実施例８及び比較例５の玉軸受は、外輪のみを樹脂組成物で構成してある。
【００１９】
このような玉軸受（実施例１〜８及び比較例１〜５）について、水と接触するような腐食環境下における耐久性を評価した。すなわち、図２に示すような日本精工株式会社製の軸受回転試験機を用いて、イオン交換水中に玉軸受を浸漬した状態で回転試験（内輪回転）を行った。回転試験の条件は、回転速度＝１０００ｍｉｎ−１，ラジアル荷重＝９８Ｎ，温度＝常温である。
【００２０】
軸受の耐久性は回転試験時の振動値によって評価し、振動値が初期値の３倍に上昇した時点を軸受の寿命とした。各軸受の耐久性の評価結果を、表１にまとめて示す。なお、表１の耐久性の数値は、比較例１の軸受の耐久性を１とした場合の相対値で示してある。
表１から分かるように、実施例１〜７の軸受は、比較例１〜４の軸受と比べて腐食環境下における耐久性が格段に優れていた。これは、内外輪を構成する樹脂組成物の曲げ弾性率が１０ＧＰａ以上であると、摩耗が生じにくいためであると考えられる。
【００２１】
また、外輪のみを樹脂組成物で構成した場合においても同様であり、実施例８のように樹脂組成物の曲げ弾性率が１０ＧＰａ以上であると、外輪の負荷圏における摩耗が大幅に低減されるので、比較例５と比べて腐食環境下における耐久性が格段に優れていたと考えられる。
次に、実施例１の玉軸受において炭素繊維の含有率を種々変更したものを用意して、樹脂組成物中の炭素繊維の含有率と軸受の耐久性との相関について検討した。耐久性の評価方法は、前述のものと全く同様である。
【００２２】
結果を図３のグラフに示す。なお、図３のグラフにおける耐久性の数値は、前述の比較例１の軸受（炭素繊維の含有率が０質量％の場合）の耐久性を１とした場合の相対値で示してある。図３のグラフから、樹脂組成物中の炭素繊維の含有率が１２〜４０質量％であると、耐久性が特に優れていることが分かる。
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては、転がり支持装置の例として深溝玉軸受をあげて説明したが、本発明は様々な種類の転がり軸受に対して適用することができる。例えば、アンギュラ玉軸受，自動調心玉軸受，円筒ころ軸受，円すいころ軸受，針状ころ軸受，自動調心ころ軸受等のラジアル形の転がり軸受や、スラスト玉軸受，スラストころ軸受等のスラスト形の転がり軸受である。
【００２３】
また、樹脂組成物に含有させる繊維状充填材には、シラン系カップリング剤やチタネート系カップリング剤で表面処理を施してもよい。そうすれば、母材であるＰＥＥＫやＰＰＳに代表されるポリアリーレンスルフィド樹脂（ＰＡＳ）との密着性や母材への分散性を向上させることができる。なお、目的に応じた他の表面処理を施しても差し支えない。
【００２４】
さらに、本発明における樹脂組成物には、ＰＴＦＥ粉末，黒鉛，六方晶窒化ホウ素（ｈＢＮ），フッ素雲母，メラミンシアヌレート（ＭＣＡ），層状の結晶構造を有するアミノ酸化合物（Ｎ−ラウロ−Ｌ−リジン），フッ化黒鉛，フッ化ピッチ，二硫化モリブデン（ＭｏＳ２ ）等の固体潤滑剤を適量添加してもよい。そうすれば、樹脂組成物の耐摩耗性がより向上し、内外輪と転動体との接触面に発生する摩擦力が低下するため、内外輪の摩耗が低減される。
【００２５】
樹脂組成物中の固体潤滑剤の含有率は特に限定されるものではないが、樹脂組成物全体の２５質量％以下であることが好ましい。２５質量％を超えて添加しても、潤滑性のさらなる向上が期待できないばかりでなく、樹脂組成物の機械的強度が低下して内外輪の摩耗が増加し、軸受の寿命が短くなるおそれがある。
また、固体潤滑剤の平均粒径は、０．１〜６０μｍであることが好ましい。平均粒径が０．１μｍ未満の小さい粒子では、母材である樹脂と混合した際に凝集が起こりやすく、粒子の分散が不均一となるおそれがある。一方、平均粒径が６０μｍを超える大きい粒子では、内外輪の表面の平滑性が低下するとともに強度が低下するために、軸受の寿命が短くなるおそれがある。
【００２６】
さらに、繊維状充填材及び固体潤滑剤の合計の含有率は、樹脂組成物全体の５０質量％以下であることが好ましい。繊維状充填材及び固体潤滑剤のそれぞれの含有率が前述の上限値以下であっても、前記両者の合計の含有率が５０質量％を超えると、溶融成形時の流動性と樹脂組成物の機械的強度及び耐摩耗性とが著しく低下するおそれがある。
【００２７】
なお、本発明の目的を損わない範囲内であれば、前記樹脂組成物には各種添加剤を配合してもよい。例えば、酸化防止剤，熱安定剤，紫外線吸収剤，光保護剤，難燃剤，帯電防止剤，流動性改良剤，非粘着性付与剤，結晶化促進剤，増核剤，顔料，染料等を例示することができる。
さらに、本発明の転がり支持装置を構成する部材のうち、前記樹脂組成物で構成される部材以外の部材の材質は、特に限定されるものではなく、転がり支持装置を構成する材料として通常使用されるものを問題なく使用することができる。ただし、耐食材料を用いることがより好ましく、例えば、ステンレス鋼系金属材料（ＳＵＳ４４０Ｃ，ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ６３０等），チタン合金，セラミック材料（窒化ケイ素，ジルコニア，アルミナ，炭化ケイ素等）があげられる。そして、これらのうち１種を用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、本発明の転がり支持装置は、ＰＥＥＫ及びＰＡＳの少なくとも一方を含有し且つ曲げ弾性率が１０ＧＰａ以上である樹脂組成物で、内輪及び外輪のうち少なくとも外輪を構成したので、外部環境を潤滑剤で汚染することがなく、高荷重下においても長寿命である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る転がり支持装置の一実施形態である深溝玉軸受の構造を示す部分縦断面図である。
【図２】軸受の耐久性を評価する軸受回転試験機の構造を示す概略図である。
【図３】樹脂組成物中の炭素繊維の含有率と玉軸受の耐久性との相関を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 内輪
２ 外輪
３ 玉[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a rolling support device composed of a resin composition, and in particular, to various cleaning devices and food machines used in a manufacturing process of semiconductors, liquid crystal panels, hard disks, and the like (hereinafter, referred to as “semiconductors”). The present invention relates to a rolling support device suitably used in an environment where it comes into contact with water or various cleaning solutions (acids, alkalis) or in a dry environment, such as a rolling support device incorporated in a device.
[0002]
[Prior art]
There is a rolling bearing in which at least a part of a rolling member is made of a resin composition. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-202943 discloses that one of inner and outer races is loosely fitted to an object to be fitted, and both the inner and outer races or the loosely fitted race is formed of polyether. A ball bearing made of ether ketone resin (PEEK) is disclosed.
[0003]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-303403 discloses a resin rolling bearing provided with a rolling element surface-treated with a solid lubricant.
Further, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 10-47355 and 10-184702 disclose a rolling bearing having a raceway made of a molded product of a polyarylene sulfide resin having a flexural modulus of 2000 to 6000 MPa.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-5-202943 [Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-303403 [Patent Document 3]
JP-A-10-47355 [Patent Document 4]
JP-A-10-184702
[Problems to be solved by the invention]
However, since the rolling bearings disclosed in JP-A-5-202943 and JP-A-9-303403 are made of a natural material that does not contain a filler or the like, the rolling bearing is relatively comparatively particularly in a dry environment. Even at a low load and a low speed, there is a problem that the temperature of the contact surface increases due to the sliding friction at the contact point between the bearing ring and the rolling element, resulting in extremely large wear. As a result, these rolling bearings may reach their lives in a short period of time.
[0006]
Further, when the rolling elements are surface-treated with a solid lubricant as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-303403, although the wear of the resin bearing ring is suppressed at the very beginning by the coating of the solid lubricant, However, since the solid lubricant film represented by molybdenum disulfide wears and disappears with the operation of the rolling bearing, there is a problem that it is difficult to operate the rolling bearing made of resin for a long period of time.
[0007]
Further, the rolling bearings disclosed in JP-A-10-47355 and JP-A-10-184702 have insufficient flexural modulus when a certain load is applied. There has been a problem that the amount of deformation at the contact surface is large, and wear due to excavation is abnormally large. As a result, these rolling bearings may reach their lives in a short period of time.
[0008]
Therefore, an object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, and to provide a rolling support device that does not contaminate the external environment with a lubricant and has a long life even under a high load. I do.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, the present invention has the following configuration. That is, the rolling support device according to claim 1 of the present invention includes an inner ring, an outer ring, a plurality of rolling elements disposed rotatably between the inner ring and the outer ring, and the rolling element as the inner ring. And a retainer held between the outer ring and the outer ring, wherein at least the outer ring of the inner ring and the outer ring contains at least one of a polyetheretherketone resin and a polyarylene sulfide resin, and is bent. It is characterized by comprising a resin composition having an elastic modulus of 10 GPa or more.
[0010]
In addition, the rolling support device according to claim 2 of the present invention is a total rolling device including an inner ring, an outer ring, and a plurality of rolling elements rotatably disposed between the inner ring and the outer ring. In the moving body type rolling support device, at least the outer ring of the inner ring and the outer ring includes at least one of a polyetheretherketone resin and a polyarylene sulfide resin, and has a flexural modulus of 10 GPa or more. It is characterized by having done.
[0011]
Furthermore, the rolling support device according to claim 3 of the present invention is characterized in that, in the rolling support device according to claim 1 or 2, the resin composition contains 12 to 40% by mass of carbon fibers. .
With such a configuration, the flexural modulus of the resin composition is sufficiently high, so that even when a relatively high load is applied, the amount of deformation at the contact surface between the rolling element and the inner and outer rings is small, and wear is less likely to occur. . Therefore, even when used in an environment where it comes into contact with water or various cleaning solutions (acids and alkalis) or in a dry environment (under no lubrication or under lubrication with a small amount of lubricant) and under a heavy load, it can be used for a long time. It works stably. Further, since at least the outer race is made of the resin composition, the rolling support device has excellent self-lubricating properties and does not need to use a lubricant (grease or lubricating oil). Therefore, the external environment is not polluted by the lubricant. When the flexural modulus of the resin composition is less than 10 GPa, the raceway made of the resin composition is liable to wear, and may have a short life.
[0012]
The environment that comes into contact with water or various cleaning solutions is, for example, immersed in water or various cleaning solutions, placed in a mist of water or various cleaning solutions, or water or various cleaning solutions. May be placed in an environment where water droplets may scatter.
In order to improve mechanical strength, abrasion resistance, heat resistance, dimensional stability, and the like, a fibrous filler can be added to the resin composition. The kind of the fibrous filler is not particularly limited, but carbon fiber, aluminum borate whisker, potassium titanate whisker, carbon whisker, aromatic polyimide fiber, aramid fiber, liquid crystalline polyester fiber, graphite whisker, glass fiber , Boron fibers, silicon carbide whiskers, silicon nitride whiskers, alumina whiskers, aluminum nitride whiskers, wollastonite, and the like.
[0013]
The content of the fibrous filler is not particularly limited, but when carbon fibers are used as the fibrous filler, the content is preferably 12 to 40% by mass of the entire resin composition. If the amount is less than 12% by mass, the flexural modulus of the resin composition may be less than 10 GPa, and when a high load is applied, the amount of wear may increase and the life may be shortened. On the other hand, if the content exceeds 40% by mass, further improvement in mechanical strength and abrasion resistance cannot be expected, and also the melt fluidity of the resin composition is significantly reduced.
[0014]
Further, the aspect ratio of the fibrous filler is preferably from 3 to 200. If the aspect ratio is less than 3, the reinforcing effect of the resin becomes insufficient, and if it exceeds 200, it becomes difficult to uniformly disperse the resin when mixed with the resin.
Further, the diameter of the fibrous filler is not particularly limited, but the average fiber diameter is preferably 0.2 to 30 μm. If the average fiber diameter is less than 0.2 μm, coagulation between the fibers is likely to occur when mixed with the resin, and the dispersion of the fibers may be non-uniform. On the other hand, if the average fiber diameter exceeds 30 μm, the smoothness of the surface of the resin composition may be impaired, or the mating surface that has slid may be damaged. In order to make such inconveniences less likely to occur, the average fiber diameter is more preferably 0.3 to 5 μm.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of a rolling support device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a partial longitudinal sectional view showing the structure of a deep groove ball bearing which is an embodiment of the rolling support device of the present invention.
The deep groove ball bearing (nominal number 6001, inner diameter 12 mm, outer diameter 28 mm, width 8 mm) includes an inner ring 1, an outer ring 2, and a plurality of balls (rollably disposed between the inner ring 1 and the outer ring 2). Rolling element) 3 and a retainer 4 for holding the plurality of balls 3 so as to freely roll.
[0016]
The inner ring 1 and the outer ring 2 are made of a resin composition containing a polyetheretherketone resin (PEEK) or a polyphenylene sulfide resin (PPS) (see Table 1). The ball 3 is made of a material as shown in Table 1, and has a surface roughness (center line average roughness) of 0.05 μm Ra. Further, the retainer 4 is a crown-shaped retainer made of a fluorine-based resin. However, the type of the retainer is not particularly limited, and may be, for example, a cage retainer, a single retainer, a waveform retainer, or the like.
[0017]
[Table 1]
[0018]
Hereinafter, the resin, the fibrous filler, and the like, which are the raw materials of the resin composition constituting the inner ring 1 and the outer ring 2, are collectively shown.
(1) PEEK: Victrex PEEK 150G manufactured by Victrex
(2) PPS: Ryton R-6, manufactured by Philippe Perorium
(3) Carbon fiber: Kureka chop M-102S manufactured by Kureha Chemical Industry Co., Ltd., diameter 14.5 μm, length 0.2 mm
(4) Aramid fiber: Kynol fiber KF02BT manufactured by Gunei Chemical Industry Co., Ltd., diameter 14 μm, length 0.2 mm
(5) Potassium titanate whisker: Tismo D-101 manufactured by Otsuka Chemical Co., Ltd., diameter: 0.3 to 0.6 μm, length: 10 to 20 μm
(6) Polytetrafluoroethylene resin (PTFE) powder: Lubron L-5, manufactured by Daikin Industries, Ltd., average particle size 0.2 μm
(7) Graphite: CLX manufactured by Chuetsu Graphite Industry Co., Ltd., average particle size 4.5 μm
These raw materials were combined as shown in Table 1 and mixed by a conventional method to obtain a resin composition. The composition and flexural modulus of the resin composition are as shown in Table 1. Then, the inner ring and the outer ring of the ball bearing were manufactured by melt-molding the obtained resin composition. In the ball bearings of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 4, the inner ring and the outer ring were formed of a resin composition. In the ball bearings of Example 8 and Comparative Example 5, only the outer ring was formed of a resin composition. It is composed.
[0019]
With respect to such ball bearings (Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 5), the durability under a corrosive environment such as contact with water was evaluated. That is, using a bearing rotation tester manufactured by Nippon Seiko Co., Ltd. as shown in FIG. 2, a rotation test (inner ring rotation) was performed with the ball bearing immersed in ion-exchanged water. The conditions of the rotation test are as follows: rotation speed = 1000 min −1 , radial load = 98 N, and temperature = normal temperature.
[0020]
The durability of the bearing was evaluated by the vibration value at the time of the rotation test, and the time when the vibration value increased to three times the initial value was defined as the life of the bearing. Table 1 summarizes the evaluation results of the durability of each bearing. Note that the durability values in Table 1 are shown as relative values when the durability of the bearing of Comparative Example 1 is set to 1.
As can be seen from Table 1, the bearings of Examples 1 to 7 were much more excellent in durability in a corrosive environment than the bearings of Comparative Examples 1 to 4. It is considered that this is because when the flexural modulus of the resin composition constituting the inner and outer rings is 10 GPa or more, abrasion hardly occurs.
[0021]
The same applies to the case where only the outer ring is made of the resin composition. When the flexural modulus of the resin composition is 10 GPa or more as in Example 8, wear in the load zone of the outer ring is significantly reduced. Therefore, it is considered that the durability in a corrosive environment was much better than that of Comparative Example 5.
Next, the ball bearings of Example 1 having variously changed carbon fiber contents were prepared, and the correlation between the carbon fiber contents in the resin composition and the durability of the bearing was examined. The durability evaluation method is exactly the same as that described above.
[0022]
The results are shown in the graph of FIG. The numerical values of the durability in the graph of FIG. 3 are shown as relative values when the durability of the bearing of Comparative Example 1 described above (when the carbon fiber content is 0% by mass) is set to 1. From the graph of FIG. 3, it is understood that the durability is particularly excellent when the content of the carbon fibers in the resin composition is 12 to 40% by mass.
Note that the present embodiment is an example of the present invention, and the present invention is not limited to the present embodiment. For example, in the present embodiment, a deep groove ball bearing has been described as an example of the rolling support device, but the present invention can be applied to various types of rolling bearings. For example, radial rolling bearings such as angular ball bearings, self-aligning ball bearings, cylindrical roller bearings, tapered roller bearings, needle roller bearings, self-aligning roller bearings, and thrust types such as thrust ball bearings and thrust roller bearings. Rolling bearing.
[0023]
Further, the fibrous filler to be contained in the resin composition may be subjected to a surface treatment with a silane coupling agent or a titanate coupling agent. Then, the adhesion to the polyarylene sulfide resin (PAS) represented by the base material, PEEK or PPS, and the dispersibility in the base material can be improved. In addition, other surface treatments according to the purpose may be performed.
[0024]
Further, the resin composition of the present invention includes PTFE powder, graphite, hexagonal boron nitride (hBN), fluoromica, melamine cyanurate (MCA), and an amino acid compound having a layered crystal structure (N-lauro-L-lysine). ), Fluorinated graphite, pitch fluoride, molybdenum disulfide (MoS 2 ) or the like may be added in an appropriate amount. Then, the wear resistance of the resin composition is further improved, and the frictional force generated on the contact surface between the inner and outer races and the rolling elements is reduced, so that the wear of the inner and outer races is reduced.
[0025]
The content of the solid lubricant in the resin composition is not particularly limited, but is preferably 25% by mass or less of the entire resin composition. Even if it is added in excess of 25% by mass, further improvement in lubricity cannot be expected, but also the mechanical strength of the resin composition is reduced, wear of the inner and outer rings is increased, and the life of the bearing may be shortened. is there.
The average particle size of the solid lubricant is preferably 0.1 to 60 μm. In the case of small particles having an average particle diameter of less than 0.1 μm, aggregation tends to occur when mixed with a resin as a base material, and the dispersion of the particles may be non-uniform. On the other hand, in the case of large particles having an average particle diameter exceeding 60 μm, the smoothness of the surface of the inner and outer rings is reduced and the strength is reduced, so that the life of the bearing may be shortened.
[0026]
Further, the total content of the fibrous filler and the solid lubricant is preferably 50% by mass or less based on the entire resin composition. Even if the content of each of the fibrous filler and the solid lubricant is equal to or less than the above-mentioned upper limit, if the total content of the two exceeds 50% by mass, the fluidity during melt molding and the resin composition Mechanical strength and wear resistance may be significantly reduced.
[0027]
Various additives may be added to the resin composition as long as the object of the present invention is not impaired. For example, antioxidants, heat stabilizers, ultraviolet absorbers, light protectants, flame retardants, antistatic agents, fluidity improvers, non-tackifiers, crystallization accelerators, nucleating agents, pigments, dyes, etc. Examples can be given.
Further, among the members constituting the rolling support device of the present invention, the material of the members other than the member composed of the resin composition is not particularly limited, and is usually used as a material constituting the rolling support device. Can be used without any problems. However, it is more preferable to use a corrosion-resistant material, and examples thereof include stainless steel-based metal materials (SUS440C, SUS304, SUS630, etc.), titanium alloys, and ceramic materials (silicon nitride, zirconia, alumina, silicon carbide, etc.). One of these may be used, or two or more of them may be used in combination.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, the rolling support device of the present invention is composed of a resin composition containing at least one of PEEK and PAS and having a flexural modulus of 10 GPa or more, and constitutes at least the outer ring of the inner ring and the outer ring. Is not contaminated with a lubricant, and has a long life even under a high load.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial longitudinal sectional view showing a structure of a deep groove ball bearing which is an embodiment of a rolling support device according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing the structure of a bearing rotation tester for evaluating the durability of a bearing.
FIG. 3 is a graph showing a correlation between the content of carbon fibers in a resin composition and the durability of a ball bearing.
[Explanation of symbols]
1 inner ring 2 outer ring 3 balls
