【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は転がり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、転がり輸受は、外周面に内輪軌道を有する内輪と、内周面に外輪軌道を有する外輪と、内外輪の軌道間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、これら複数個の転動体を、内外輪の軌道間で案内保持する保持器とで構成されている。また、保持器を備えていない、総転動体構造の転がり軸受もある。
【０００３】
このような転がり軸受の用途が、クリーンルーム、半導体素子製造装置、液晶パネル製造装置、ハードディスク製造装置等のように清浄な雰囲気が要求される環境下、および液体中や液体のミストや飛沫が存在する環境下（各種洗浄装置、コーター、デベロッパー、スピンドライヤー、遠心分離機、食品機械等）である場合には、潤滑油やグリースを使用した潤滑を行うことができない。そのため、従来より、潤滑油やグリースを用いなくても潤滑性能が確保できる転がり軸受についての提案がなされている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、内輪または外輪をＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）製とし、玉の少なくとも表面が固体潤滑材からなる転がり軸受が提案されている。この転がり軸受の用途は、内輪と軸との嵌合および外輪とハウジングとの嵌合が緩い状態にされる半導体素子製造装置であり、ＰＥＥＫ製とすることで、緩い嵌合に起因するクリープ等が生じても磨耗粉が発生しないようにすることができると記載されている。
【０００５】
特許文献２には、ポリアセタール樹脂製の外輪と、二硫化モリブデン等の固体潤滑材で表面処理された転動体とを有する転がり軸受が記載されている。
特許文献３には、内輪および外輪を、軸方向で二分割された形状の成形品を一体に固着した形状にし、各成形品を曲げ弾性率が２０００〜６０００ＭＰａである合成樹脂（例えばポリアリーレンスルフィド系樹脂）製とすることが記載されている。
【０００６】
【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１０−１８４７０２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術には耐摩耗性の点で更なる改善の余地がある。
本発明は、従来技術の未解決な課題を解決するためのものであり、合成樹脂製の内輪または外輪を有する転がり軸受の耐摩耗性を向上させて、潤滑油およびグリースを使用しなくても長期に渡って使用可能にすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、内輪、外輪、転動体を備えた転がり軸受において、内輪および外輪の少なくとも一方は、多孔質材料からなる粉末を含有する樹脂組成物で構成されたことを特徴とする転がり軸受を提供する。
本発明の転がり軸受を水が存在する環境下で使用すると、前記樹脂組成物からなる内輪および／または外輪において、前記粉末を構成する粒子の表面および内部に存在する多数の気孔に水が保持される。この保持された水が潤滑作用と冷却作用を発揮する。そのため、本発明の転がり軸受は、水が存在する環境下で使用した場合の耐摩耗性および耐焼き付き性が高い。
【０００９】
本発明で使用する多孔質材料からなる粉末としては、脱脂ぬかと熱硬化性樹脂との混合物を焼成した後に粉砕して得られたものが挙げられる。この粉末を化学分析すると炭素原子が検出される。
この粉末の製造方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。
先ず、米ぬかから得られる脱脂ぬかと液状の熱硬化性樹脂とを混合する。次に、この混合物を、不活性ガス雰囲気中で７００〜１１００℃で焼成する。次に、この焼成物を粉砕して１００メッシュ以下の粉末にする。
【００１０】
この方法で使用する脱脂ぬかの原料となる米の銘柄および産地に制限はない。また、熱硬化樹脂としては、フェノール樹脂、ジアリールフタレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、トリアジン樹脂等が挙げられる。
本発明で使用する樹脂組成物の主成分（合成樹脂）としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアセタール（ＰＯ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）に代表されるポリアリーレンスルフィド（ＰＡＳ）系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトンとポリベンゾイミダゾールとのコポリマー（ＰＥＥＫ−ＰＢＩ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、芳香族ポリイミド（ＰＩ）、熱可塑性ポリイミド（ＴＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、芳香族ポリエステル（ＬＣＰ）、フッ素樹脂が挙げられる。
【００１１】
フッ素樹脂としては、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）等が挙げられる。
【００１２】
前記樹脂組成物からなる内輪および／または外輪の潤滑特性を向上させるために、前記樹脂組成物に固体潤滑剤を配合してもよい。配合可能な固体潤滑剤としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粉末、黒鉛、六方晶窒化ホウ素（ｈＢＮ）、フツ素雲母、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 ）等が挙げられる。
【００１３】
前記樹脂組成物からなる内輪および／または外輪の機械的強度、耐熱性、寸法安定性を向上されるために、前記樹脂組成物に繊維状充填材を配合してもよい。前記樹脂組成物に配合可能な繊維状充填材としては、ホウ酸アルミニウムウイスカー、チタン酸カリウムウイスカー、カーボンウイスカー、アラミド繊維、芳香族ポリイミド繊維、液晶ポリエステル繊維、グラファイトウイスカー、ガラス繊維、炭素繊維、ボロン繊維、炭化珪素ウイスカー、窒化珪素ウイスカー、アルミナウイスカー、窒化アルミニウムウイスカー、ウォラストナイト等が挙げられる。
【００１４】
本発明で使用する樹脂組成物は、合成樹脂と多孔質材料からなる粉末と各種添加剤を混合することにより調製される。この調製方法としては、主成分である合成樹脂を溶融し、この中に前記粉末と各種添加剤を添加して混合してもよい。また、予めこれらの材料を全て、ヘンシェルミキサー、タンブラー、リボンミキサー、ボールミル等の混合機に入れて予備混合した後、溶融混合機に供給して溶融混練するようにしてもよい。溶融混合機としては、単軸または二軸押出機、混練ロール、加圧ニーダー、バンバリーミキサー、ブランダープラストグラフ等の公知の溶融混練装置が使用できる。溶融混練の際の温度は、主成分樹脂の溶融が十分になされ、且つ分解が生じない範囲の温度であればよい。
【００１５】
本発明の転がり軸受において、内輪、外輪、および転動体は、前記樹脂組成物あるいはこれ以外の耐食性材料からなることが好ましい。前記樹脂組成物以外の耐食性材料としては、ステンレス鋼（ＳＵＳ４４０Ｃ、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ６３０等）、セラミックス（窒化ケイ素、ジルコニア、アルミナ、炭化珪素等）、超硬合金（ＷＣ−Ｎｉ系合金等）、サーメット（ＴｉＣ−Ｎｉ系等）、ガラス（ソーダライムガラス、硼珪酸ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス等）、軸受鋼（ＳＵＪ２等）が挙げられる。
【００１６】
本発明の転がり軸受は、フッ素樹脂を主成分とする樹脂組成物からなる保持器を備えていることが好ましい。
本発明はまた、内輪、外輪、転動体を備えた転がり軸受において、内輪および外輪の少なくとも一方は、多孔質材料からなる粉末の焼結体であることを特徴とする転がり軸受を提供する。
【００１７】
この場合の内輪および外輪の製造方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。
先ず、米ぬかから得られる脱脂ぬかと液状の熱硬化性樹脂とを混合し、この混合物を不活性ガス中で７００〜１０００℃で一次焼成する。次に、この焼成物を粉砕して１００メッシュ以下の粉末にする。
【００１８】
次に、この粉末と熱硬化性樹脂を混合し、この混合物を環状体形成用の金型に入れて、圧力２０ＭＰａ〜３０ＭＰａで加圧成形する。次に、この成形体を不活性ガス中で１００〜１１００℃で焼成する。次に、得られた環状の焼結体を機械加工して、内輪または外輪を得る。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、具体的な実施例により詳細に説明する。
［第１実施形態］
試験用の転がり軸受として、呼び番号６００１の玉軸受（内径１２ｍｍ、外径２８ｍｍ、幅：８ｍｍ）を組み立てた。この軸受は、図１に示すように、外輪１、内輪２、玉（転動体）３、および冠形の保持器４で構成され、シールを設けていない。
【００２０】
各軸受の内輪、外輪、玉の構成材料を下記の表１に示す。なお、保持器は全サンプルともにＥＴＦＥ樹脂（８０体積％）にチタン酸カリウムウィスカー（２０体積％）を配合した樹脂組成物を用いて、射出成形により作製した。また、樹脂組成物を構成する材料としては以下に示すものを使用した。
【００２１】
＜主成分樹脂＞
ＰＥ：旭化成（株）製「サンテック−ＨＤＪ３１０」
ＰＯＭ：ポリプラスチック（株）製「ジュラコンＭ１４０」
ＰＶＤＦ：呉羽化学工業（株）製「クレハＫＦポリマーＴ−＃８５０」
ＰＰＳ：フィリップスペトローリアム（株）製「ライトンＲ−６」
ＰＥＥＫ：ビクトレックス（株）製「ビクトレックスＰＥＥＫ１５０Ｇ」
【００２２】
＜多孔質材料からなる粉末＞
先ず、米ぬかから得られた脱脂ぬか９０ｇと液状フェノール樹脂（レゾール型）３０ｇを５０〜６０℃に加熱しながら混合することにより、均質なスラリー状物を得る。このスラリーをロータリーキルンに入れて、窒素雰囲気中で９００℃に７０分間保持することにより、焼成物を得た。この焼成物を粉砕機で粉砕した後、６０メッシュのふるいにかけた。このふるいを通った粒子からなる粉末（粒径：５０〜２００μｍ）を使用した。
【００２３】
各樹脂組成物は次のようにして得た。先ず、主成分樹脂と前記粉末をヘンシェルミキサーで乾式混合する。次に、この混合物を二軸押出機に入れて押出すことにより、この混合物をペレット状に造粒する。
このようにして得られた樹脂組成物のペレットを射出成形機に供給して、各材料毎に最適な射出条件で射出成形を行うことにより、内輪用および外輪用の環状体を得た。次に、これらの環状体を機械加工することにより、呼び番号６００１の玉軸受の内輪および外輪の形状とした。
【００２４】
なお、玉の表面粗さはＲａ（中心線平均粗さ）で０．０５μｍとなるように研磨した。
組み立てた各転がり軸受を図２に示す日本精工（株）製の軸受回転試験機にかけて、水中に浸漬した状態での耐久性を調べた。
この試験機は、試験軸受１０の内輪を先端部１１ａに取り付ける軸１１と、外輪を内挿するハウジング１２を備えている。ハウジング１２の外周部にはプレート１３が固定され、このプレート１３に振動計１４が取り付けられている。ハウジング１２の外周部のプレート１３とは反対の側に、ワイヤー１５の一端が固定されている。このワイヤー１５の他端に、試験軸受１０にラジアル荷重を付与するための重り１６が取り付けられている。
【００２５】
この試験機では、また、容器２０を載せる台３０にアーム３１が固定され、その上に滑車３２が取り付けてある。試験軸受１０は、軸１１とハウジング１２との間に取り付けられた状態で容器２０内に設置する。そして、この状態で、ワイヤー１５を滑車３２を介して台３１の側部に垂下させる。容器２０内にはイオン交換水Ｗが入っている。
【００２６】
また、軸１１の回転装置として、モータ１１１とスピンドル１１２と連結継ぎ手１１３とからなる回転装置１１０を備えている。
この試験機により下記の条件で回転試験を行い、振動値を基準とした軸受寿命を測定した。すなわち、軸受に生じる振動を回転試験中に常時測定し、この振動値が初期値の３倍以上となった時点で試験を中止し、それまでの総回転数を寿命とした。なお、全ての転がり軸受に対してグリースおよび潤滑油による潤滑は行わなかった。
【００２７】
＜回転試験条件＞
雰囲気温度：常温
ラジアル荷重：４９Ｎ
回転速度：１０００ｍｉｎ−１
そして、各試験用軸受の耐久性（回転寿命）を比較するために、内外輪ともにＰＥ製である転がり軸受 Ｎｏ．１−８の寿命を「１」とした時の相対値を算出し、これを「耐久性値」として表１に示した。
【００２８】
【表１】
【００２９】
表１に示すように、Ｎｏ． １−１〜１−７の転がり軸受は、内輪および／または外輪が多孔質粉末を含有する樹脂組成物からなるため、本発明（請求項１）の転がり軸受に相当する。表１の結果から、これらの転がり軸受は、本発明の範囲から外れるＮｏ． １−８〜１−９よりも、イオン交換水中での耐久性（振動寿命）に優れていることが分かる。すなわち、Ｎｏ． １−１〜１−７の転がり軸受によれば、潤滑油およびグリースを使用しなくても、水中での長期間の使用に耐えられる高い耐摩耗性が得られる。
【００３０】
［第２実施形態］
試験用の転がり軸受として、呼び番号６００１の玉軸受（内径１２ｍｍ、外径２８ｍｍ、幅：８ｍｍ）を組み立てた。この軸受は、図１に示すように、外輪１、内輪２、玉（転動体）３、および冠形の保持器４で構成され、シールを設けていない。
【００３１】
各軸受の内輪、外輪、玉の構成材料を下記の表２に示す。なお、保持器は全サンプルともにＥＴＦＥ樹脂（８０体積％）にチタン酸カリウムウィスカー（２０体積％）を配合した樹脂組成物を用いて、射出成形により作製した。
Ｎｏ． ２−１〜２−５のサンプルでは、以下の方法で作製した内輪および外輪を使用した。
【００３２】
先ず、米ぬかから得られた脱脂ぬか９０ｇと液状フェノール樹脂（レゾール型）３０ｇを５０〜６０℃に加熱しながら混合することにより、均質なスラリー状物を得る。このスラリーをロータリーキルンに入れて、窒素雰囲気中で９００℃に７０分間保持することにより、焼成物を得た。この焼成物を粉砕機で粉砕した後、６０メッシュのふるいにかけた。このようにして、多孔質材料からなる粉末を得た。このふるいを通った粒子からなる粉末の粒径は５０〜２００μｍであった。
【００３３】
このようにして得られた多孔質材料からなる粉末９０ｇと、固体状のフェノール樹脂（レゾール型）３０ｇを、１００〜１５０℃に加熱しながら混合することにより、可塑性を有する均質な混合物を得た。
次に、この混合物を加圧成形した後、窒素雰囲気で焼成することにより、内輪用環状体および外輪用環状体を得た。すなわち、先ず、各環状体用の金型を用意し、圧力２５ＭＰａ、金型温度１５５℃の条件で加圧成形した。
【００３４】
次に、この成形体を金型から外して加熱炉に入れ、この加熱炉を窒素雰囲気として、炉内の温度を９１０℃まで上昇させた。この昇温の途中、４９０℃で６０分間保持する処理を行った。そして、９１０℃で１１０分間、窒素雰囲気での焼成を行った。次に、炉内の温度を２〜３℃／分の速度で４９０℃まで下げた後、室温となるまで自然放冷した。
【００３５】
次に、これらの環状体を機械加工することにより、呼び番号６００１の玉軸受の内輪および外輪の形状とした。
なお、玉の表面粗さはＲａ（中心線平均粗さ）で０．０５μｍとなるように研磨した。
また、Ｎｏ． ２−６では、旭化成（株）製のＰＥ「サンテック−ＨＤＪ３１０」を射出成形することにより、内輪用および外輪用の環状体を得た後に、機械加工することにより内輪および外輪を得た。また、Ｎｏ． ２−７では、ポリプラスチック（株）製のＰＯＭ「ジュラコンＭ１４０」を射出成形することにより、内輪用および外輪用の環状体を得た後に、機械加工することにより内輪および外輪を得た。
【００３６】
組み立てた各転がり軸受を図２に示す日本精工（株）製の軸受回転試験機にかけて、水中に浸漬した状態での耐久性を調べた。
この試験機により下記の条件で回転試験を行い、振動値を基準とした軸受寿命を測定した。すなわち、軸受に生じる振動を回転試験中に常時測定し、この振動値が初期値の３倍以上となった時点で試験を中止し、それまでの総回転数を寿命とした。なお、全ての転がり軸受に対してグリースおよび潤滑油による潤滑は行わなかった。
【００３７】
＜回転試験条件＞
雰囲気温度：常温
ラジアル荷重：９８Ｎ
回転速度：３００ｍｉｎ−１
そして、各試験用軸受の耐久性（回転寿命）を比較するために、内外輪ともにＰＥ製である転がり軸受 Ｎｏ．２−６の寿命を「１」とした時の相対値を算出し、これを「耐久性値」として表２に示した。
【００３８】
【表２】
【００３９】
表２に示すように、Ｎｏ． ２−１〜２−５の転がり軸受は、内輪および外輪が多孔質材料からなる粉末の焼結体であるため、本発明（請求項２）の転がり軸受に相当する。
表２の結果から、これらの転がり軸受は、本発明の範囲から外れるＮｏ． ２−６〜２−７よりも、イオン交換水中での耐久性（振動寿命）に優れていることが分かる。すなわち、Ｎｏ． ２−１〜２−５の転がり軸受によれば、潤滑油およびグリースを使用しなくても、水中での長期間の使用に耐えられる高い耐摩耗性が得られる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の転がり軸受によれば、潤滑油およびグリースを使用しなくても、長期間の使用に耐えられる高い耐摩耗性を得ることが可能になる。
したがって、本発明によれば、クリーンルーム、半導体素子製造装置、液晶パネル製造装置、ハードディスク製造装置等のように清浄な雰囲気が要求される環境下、および各種洗浄装置や食品機械等のように液体中や液体のミストや飛沫が存在する環境下で好適に使用される転がり軸受が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に相当する転がり軸受を示す断面図である。
【図２】実施形態で使用した回転試験機を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１ 外輪
２ 内輪
３ 玉（転動体）
４ 保持器
１０ 試験軸受
１１ 軸
１１ａ 軸の先端部
１１０ 回転装置
１１１ モータ
１１２ スピンドル
１１３ 連結継ぎ手
１２ ハウジング
１３ プレート
１４ 振動計
１５ ワイヤー
１６ 重り
２０ 容器
３０ 台
３１ アーム
３２ 滑車
Ｗ イオン交換水[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The invention relates to rolling bearings.
[0002]
[Prior art]
In general, rolling transfer includes an inner race having an inner raceway on an outer peripheral surface, an outer race having an outer raceway on an inner peripheral surface, a plurality of rolling elements rotatably provided between the raceways of the inner and outer races, and a plurality of rolling elements. And a retainer for guiding and holding the rolling elements between the tracks of the inner and outer rings. There is also a rolling bearing having a full rolling element structure that does not include a cage.
[0003]
Such rolling bearings are used in environments where a clean atmosphere is required, such as a clean room, a semiconductor device manufacturing device, a liquid crystal panel manufacturing device, a hard disk manufacturing device, and the like, and a mist or droplets of a liquid or liquid exist. In an environment (various washing apparatuses, coaters, developers, spin dryers, centrifuges, food machines, etc.), lubrication using lubricating oil or grease cannot be performed. Therefore, conventionally, there has been proposed a rolling bearing capable of ensuring lubricating performance without using lubricating oil or grease.
[0004]
For example, Patent Document 1 proposes a rolling bearing in which an inner ring or an outer ring is made of PEEK (polyetheretherketone) and at least the surface of a ball is made of a solid lubricant. The application of this rolling bearing is a semiconductor element manufacturing device in which the fitting between the inner ring and the shaft and the fitting between the outer ring and the housing are loosened. By using PEEK, creep and the like caused by loose fitting are made. It is described that abrasion powder can be prevented from being generated even when the generation of the powder occurs.
[0005]
Patent Literature 2 describes a rolling bearing having an outer ring made of a polyacetal resin and a rolling element surface-treated with a solid lubricant such as molybdenum disulfide.
Patent Literature 3 discloses that an inner ring and an outer ring are integrally formed with a molded product having a shape divided into two in an axial direction, and each molded product has a bending elastic modulus of 2000 to 6000 MPa (for example, polyarylene sulfide). (Based resin).
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-5-202943 [Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-303403 [Patent Document 3]
JP-A-10-184702
[Problems to be solved by the invention]
However, the above prior art has room for further improvement in terms of wear resistance.
The present invention is intended to solve an unsolved problem of the related art, and improves the wear resistance of a rolling bearing having an inner or outer ring made of a synthetic resin without using lubricating oil and grease. The purpose is to make it usable for a long time.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a rolling bearing including an inner ring, an outer ring, and a rolling element, wherein at least one of the inner ring and the outer ring is formed of a resin composition containing a powder made of a porous material. A rolling bearing is provided.
When the rolling bearing of the present invention is used in an environment where water is present, water is retained in a number of pores present on the surface and inside of the particles constituting the powder in the inner ring and / or the outer ring made of the resin composition. You. The retained water exerts a lubricating action and a cooling action. Therefore, the rolling bearing of the present invention has high wear resistance and seizure resistance when used in an environment where water is present.
[0009]
Examples of the powder composed of the porous material used in the present invention include those obtained by baking a mixture of a degreased bran and a thermosetting resin and then pulverizing the mixture. When the powder is chemically analyzed, carbon atoms are detected.
As a method for producing this powder, for example, the following method can be mentioned.
First, a degreased bran obtained from rice bran and a liquid thermosetting resin are mixed. Next, the mixture is fired at 700 to 1100 ° C. in an inert gas atmosphere. Next, the fired product is pulverized to a powder of 100 mesh or less.
[0010]
There are no restrictions on the brand and place of production of rice used as a raw material for defatted bran used in this method. Examples of the thermosetting resin include a phenol resin, a diaryl phthalate resin, an unsaturated polyester resin, an epoxy resin, a polyimide resin, and a triazine resin.
As a main component (synthetic resin) of the resin composition used in the present invention, a polyarylene sulfide (PAS) resin represented by polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyacetal (PO), polyphenylene sulfide (PPS) , Polyetheretherketone (PEEK), copolymer of polyetheretherketone and polybenzimidazole (PEEK-PBI), polyethernitrile (PEN), aromatic polyimide (PI), thermoplastic polyimide (TPI), polyamideimide ( PAI), aromatic polyester (LCP), and fluororesin.
[0011]
As the fluororesin, tetrafluoroethylene-perfluoroalkylvinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), chlorotrifluoroethylene-ethylene copolymer (ECTFE) and the like.
[0012]
In order to improve the lubrication characteristics of the inner ring and / or the outer ring made of the resin composition, a solid lubricant may be blended with the resin composition. Solid lubricants that can be blended include polytetrafluoroethylene (PTFE) powder, graphite, hexagonal boron nitride (hBN), fluorine mica, melamine cyanurate (MCA), and amino acid compounds having a layered crystal structure (N- lauroyl · L-lysine), fluorinated graphite, fluorinated pitch, and the like molybdenum disulfide (MoS 2).
[0013]
In order to improve the mechanical strength, heat resistance, and dimensional stability of the inner ring and / or the outer ring made of the resin composition, a fibrous filler may be added to the resin composition. Examples of the fibrous filler that can be added to the resin composition include aluminum borate whiskers, potassium titanate whiskers, carbon whiskers, aramid fibers, aromatic polyimide fibers, liquid crystal polyester fibers, graphite whiskers, glass fibers, carbon fibers, and boron. Fibers, silicon carbide whiskers, silicon nitride whiskers, alumina whiskers, aluminum nitride whiskers, wollastonite, and the like.
[0014]
The resin composition used in the present invention is prepared by mixing a powder composed of a synthetic resin, a porous material, and various additives. As the preparation method, a synthetic resin as a main component may be melted, and the powder and various additives may be added thereto and mixed. Alternatively, all of these materials may be preliminarily mixed in a mixer such as a Henschel mixer, a tumbler, a ribbon mixer, or a ball mill, and then supplied to a melt mixer to be melt-kneaded. As the melt mixer, a known melt kneader such as a single-screw or twin-screw extruder, a kneading roll, a pressure kneader, a Banbury mixer, and a brander plastograph can be used. The temperature at the time of melt-kneading may be a temperature within a range in which the main component resin is sufficiently melted and no decomposition occurs.
[0015]
In the rolling bearing of the present invention, it is preferable that the inner ring, the outer ring, and the rolling elements are made of the resin composition or another corrosion-resistant material. Examples of corrosion-resistant materials other than the resin composition include stainless steel (SUS440C, SUS304, SUS630, etc.), ceramics (silicon nitride, zirconia, alumina, silicon carbide, etc.), cemented carbide (WC-Ni-based alloy, etc.), cermet ( TiC-Ni type), glass (soda lime glass, borosilicate glass, Pyrex (registered trademark) glass, etc.), and bearing steel (SUJ2, etc.).
[0016]
It is preferable that the rolling bearing of the present invention includes a cage made of a resin composition containing a fluororesin as a main component.
The present invention also provides a rolling bearing provided with an inner ring, an outer ring, and a rolling element, wherein at least one of the inner ring and the outer ring is a powder sintered body made of a porous material.
[0017]
In this case, examples of the method of manufacturing the inner ring and the outer ring include the following methods.
First, a degreased bran obtained from rice bran and a liquid thermosetting resin are mixed, and this mixture is primarily baked at 700 to 1000 ° C. in an inert gas. Next, the fired product is pulverized to a powder of 100 mesh or less.
[0018]
Next, the powder and the thermosetting resin are mixed, and the mixture is put into a mold for forming an annular body, and is subjected to pressure molding at a pressure of 20 MPa to 30 MPa. Next, this molded body is fired at 100 to 1100 ° C. in an inert gas. Next, the obtained annular sintered body is machined to obtain an inner ring or an outer ring.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to specific examples.
[First Embodiment]
A ball bearing (inner diameter 12 mm, outer diameter 28 mm, width: 8 mm) with a nominal number 6001 was assembled as a rolling bearing for testing. As shown in FIG. 1, this bearing is composed of an outer ring 1, an inner ring 2, a ball (rolling element) 3, and a crown-shaped cage 4, and is not provided with a seal.
[0020]
Table 1 below shows the constituent materials of the inner ring, outer ring, and balls of each bearing. Note that all the retainers were manufactured by injection molding using a resin composition in which potassium titanate whisker (20% by volume) was mixed with ETFE resin (80% by volume). The following materials were used as the materials constituting the resin composition.
[0021]
<Main component resin>
PE: “Suntech-HDJ310” manufactured by Asahi Kasei Corporation
POM: "Duracon M140" manufactured by Polyplastics Co., Ltd.
PVDF: Kureha KF Polymer T- # 850 manufactured by Kureha Chemical Industry Co., Ltd.
PPS: "Ryton R-6" manufactured by Philippe Splorium Co., Ltd.
PEEK: "Victrex PEEK150G" manufactured by Victrex Corporation
[0022]
<Powder made of porous material>
First, 90 g of defatted bran obtained from rice bran and 30 g of liquid phenolic resin (resole type) are mixed while heating to 50 to 60 ° C. to obtain a homogeneous slurry. This slurry was put in a rotary kiln and kept at 900 ° C. for 70 minutes in a nitrogen atmosphere to obtain a fired product. This baked product was pulverized by a pulverizer and then passed through a 60-mesh sieve. A powder (particle size: 50 to 200 μm) composed of particles passed through the sieve was used.
[0023]
Each resin composition was obtained as follows. First, the main component resin and the powder are dry-mixed with a Henschel mixer. Next, this mixture is put into a twin-screw extruder and extruded to granulate the mixture into pellets.
The pellets of the resin composition thus obtained were supplied to an injection molding machine, and injection molding was performed under optimum injection conditions for each material, thereby obtaining annular bodies for the inner ring and the outer ring. Next, these annular bodies were machined to obtain the shape of the inner ring and the outer ring of the ball bearing numbered 6001.
[0024]
The ball was polished to have a surface roughness Ra (center line average roughness) of 0.05 μm.
Each of the assembled rolling bearings was subjected to a bearing rotation tester manufactured by Nippon Seiko Co., Ltd. shown in FIG. 2 to examine the durability in a state of being immersed in water.
This tester includes a shaft 11 for attaching an inner ring of a test bearing 10 to a distal end portion 11a, and a housing 12 for inserting an outer ring. A plate 13 is fixed to an outer peripheral portion of the housing 12, and a vibrometer 14 is attached to the plate 13. One end of a wire 15 is fixed to the outer peripheral portion of the housing 12 on the side opposite to the plate 13. At the other end of the wire 15, a weight 16 for applying a radial load to the test bearing 10 is attached.
[0025]
In this tester, an arm 31 is fixed to a table 30 on which the container 20 is placed, and a pulley 32 is mounted thereon. The test bearing 10 is installed in the container 20 while being mounted between the shaft 11 and the housing 12. Then, in this state, the wire 15 is hung on the side of the table 31 via the pulley 32. The container 20 contains ion-exchanged water W.
[0026]
Further, as a rotating device of the shaft 11, a rotating device 110 including a motor 111, a spindle 112, and a coupling joint 113 is provided.
A rotation test was performed with this tester under the following conditions, and the bearing life was measured based on the vibration value. That is, the vibration generated in the bearing was constantly measured during the rotation test, and when the vibration value became three times or more the initial value, the test was stopped, and the total number of rotations up to that time was regarded as the life. All the rolling bearings were not lubricated with grease or lubricating oil.
[0027]
<Rotation test conditions>
Ambient temperature: room temperature Radial load: 49N
Rotation speed: 1000 min -1
Then, in order to compare the durability (rotation life) of each test bearing, the rolling bearing No. 1 in which the inner and outer rings are made of PE was used. The relative value when the life of 1-8 was "1" was calculated, and this was shown in Table 1 as "durability value".
[0028]
[Table 1]
[0029]
As shown in Table 1, The rolling bearings 1-1 to 1-7 correspond to the rolling bearing of the present invention (claim 1) because the inner ring and / or the outer ring are made of a resin composition containing porous powder. From the results shown in Table 1, these rolling bearings are No. It can be seen that the durability (vibration life) in ion-exchanged water is better than 1-8 to 1-9. That is, No. According to the rolling bearings 1-1 to 1-7, high wear resistance that can withstand long-term use in water can be obtained without using lubricating oil and grease.
[0030]
[Second embodiment]
A ball bearing (inner diameter 12 mm, outer diameter 28 mm, width: 8 mm) with a nominal number 6001 was assembled as a rolling bearing for testing. As shown in FIG. 1, this bearing is composed of an outer ring 1, an inner ring 2, a ball (rolling element) 3, and a crown-shaped cage 4, and is not provided with a seal.
[0031]
The constituent materials of the inner ring, outer ring, and ball of each bearing are shown in Table 2 below. Note that all the retainers were manufactured by injection molding using a resin composition in which potassium titanate whisker (20% by volume) was mixed with ETFE resin (80% by volume).
No. In the samples 2-1 to 2-5, the inner ring and the outer ring manufactured by the following method were used.
[0032]
First, 90 g of defatted bran obtained from rice bran and 30 g of liquid phenolic resin (resole type) are mixed while heating to 50 to 60 ° C. to obtain a homogeneous slurry. This slurry was put in a rotary kiln and kept at 900 ° C. for 70 minutes in a nitrogen atmosphere to obtain a fired product. This baked product was pulverized by a pulverizer and then passed through a 60-mesh sieve. Thus, a powder made of the porous material was obtained. The particle size of the powder consisting of the particles passed through the sieve was 50 to 200 μm.
[0033]
90 g of the powder made of the porous material thus obtained and 30 g of a solid phenol resin (resole type) were mixed while being heated to 100 to 150 ° C., to obtain a homogeneous mixture having plasticity. .
Next, the mixture was subjected to pressure molding and then fired in a nitrogen atmosphere to obtain an inner ring and an outer ring. That is, first, a mold for each annular body was prepared, and pressure-molded under the conditions of a pressure of 25 MPa and a mold temperature of 155 ° C.
[0034]
Next, the molded body was removed from the mold and placed in a heating furnace. The heating furnace was set in a nitrogen atmosphere, and the temperature in the furnace was raised to 910 ° C. During the heating, a process of holding at 490 ° C. for 60 minutes was performed. Then, firing was performed in a nitrogen atmosphere at 910 ° C. for 110 minutes. Next, the temperature in the furnace was lowered to 490 ° C. at a rate of 2 to 3 ° C./min, and then naturally allowed to cool to room temperature.
[0035]
Next, these annular bodies were machined to obtain the shape of the inner ring and the outer ring of the ball bearing numbered 6001.
The ball was polished to have a surface roughness Ra (center line average roughness) of 0.05 μm.
No. In 2-6, after injection molding of PE "Suntech-HDJ310" manufactured by Asahi Kasei Corporation, annular bodies for the inner ring and the outer ring were obtained, and then the inner ring and the outer ring were obtained by machining. No. In 2-7, POM "Duracon M140" manufactured by Polyplastics Co., Ltd. was injection-molded to obtain inner and outer rings, and then machined to obtain inner and outer rings.
[0036]
Each of the assembled rolling bearings was subjected to a bearing rotation tester manufactured by Nippon Seiko Co., Ltd. shown in FIG. 2 to examine the durability in a state of being immersed in water.
A rotation test was performed with this tester under the following conditions, and the bearing life was measured based on the vibration value. That is, the vibration generated in the bearing was constantly measured during the rotation test, and when the vibration value became three times or more the initial value, the test was stopped, and the total number of rotations up to that time was regarded as the life. All the rolling bearings were not lubricated with grease or lubricating oil.
[0037]
<Rotation test conditions>
Ambient temperature: room temperature Radial load: 98N
Rotation speed: 300 min -1
Then, in order to compare the durability (rotation life) of each test bearing, the rolling bearing No. 1 in which the inner and outer rings are made of PE was used. The relative value when the life of 2-6 was set to "1" was calculated, and this was shown in Table 2 as "durability value".
[0038]
[Table 2]
[0039]
As shown in Table 2, The rolling bearings 2-1 to 2-5 correspond to the rolling bearing of the present invention (claim 2) because the inner ring and the outer ring are sintered bodies of powder made of a porous material.
From the results in Table 2, these rolling bearings are No. It can be seen that the durability (vibration life) in ion-exchanged water is better than 2-6 to 2-7. That is, No. According to the rolling bearings 2-1 to 2-5, high wear resistance that can withstand long-term use in water can be obtained without using lubricating oil and grease.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the rolling bearing of the present invention, it is possible to obtain high wear resistance that can withstand long-term use without using lubricating oil and grease.
Therefore, according to the present invention, in an environment where a clean atmosphere is required such as a clean room, a semiconductor device manufacturing apparatus, a liquid crystal panel manufacturing apparatus, a hard disk manufacturing apparatus and the like, and in a liquid such as various cleaning apparatuses and food machines. A bearing that can be suitably used in an environment where mist and liquid droplets are present is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a rolling bearing corresponding to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a rotation tester used in the embodiment.
[Explanation of symbols]
1 outer ring 2 inner ring 3 balls (rolling element)
4 Cage 10 Test bearing 11 Shaft 11a Shaft tip 110 Rotating device 111 Motor 112 Spindle 113 Connecting joint 12 Housing 13 Plate 14 Vibrometer 15 Wire 16 Weight 20 Container 30 units 31 Arm 32 Pulley W Ion exchange water
