JP2007045002A

JP2007045002A - 含油ポリマ成形品の製造方法およびこの方法で得られた成形品

Info

Publication number: JP2007045002A
Application number: JP2005231963A
Authority: JP
Inventors: Kentaro Sakagami; 賢太郎坂上
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2005-08-10
Filing date: 2005-08-10
Publication date: 2007-02-22

Abstract

【課題】短距離を高速で往復運動するリニアガイド装置の音響特性を良好にする。
【解決手段】潤滑油として、４０℃での動粘度が２５ｍｍ²／ｓ以上９５ｍｍ²／ｓ以下であるポリαオレフィンを使用し、この潤滑油を２０質量％以上８０質量％以下の範囲で含有するペースト状の含油ポリマ成形用材料を調製する。この材料を、加熱部の凹状の円筒状部に供給し、加熱された前記材料を円筒状部に嵌合するプランジャで押圧して金型の凹状の成形部へ流動させる方法で、シール２０の形状に成形する。この方法で得られたシール２０は、これを取り付けたリニアガイド装置が短い距離を高速で往復運動する際に、高い自己潤滑性を発揮できる。
【選択図】図１

Description

この発明は、潤滑油を含む合成樹脂成形品（いわゆる、含油ポリマ成形品）の製造方法、およびこの方法で得られた成形品（例えば、リニアガイド装置用シール）に関する。

下記の特許文献１には、含油ポリマ成形品を製造する方法として、潤滑油を２０質量％以上８０質量％以下の範囲で含有する粉末状又はペースト状の含油ポリマ成形用材料を、加熱部の凹状の円筒状部に供給し、加熱された前記材料を円筒状部に嵌合するプランジャで押圧して金型の凹状の成形部へ流動させる方法が記載されている。この方法では、一般に使用されるインラインスクリュウ式の射出成形機の代りに、プランジャ（ピストン）式の射出成形機または移送成形機を用いる。

図２は、プランジャ式射出成形機の概要を説明する断面図である。プランジャ式射出成形機を用いた場合、含油ポリマ成形用材料１は、ホッパ２からシリンダ状の加熱部３内の一定体積の凹状の円筒状部４内に一定量供給され、ヒータ５によって所定温度に加熱される。そして、加熱され可塑化した溶融状態の含油ポリマ成形用材料１が、円筒状部４に嵌合して軸方向に移動する凸形円筒状のプランジャ６で押圧されて、ノズル７から金型８内に射出される。

ノズル７から出た含油ポリマ成形用材料１は、スプール９、ランナ１０を経て、ゲート１１から成形部（キャビティ）１２内に圧入される。成形部１２に圧入された溶融状態の含油ポリマ成形用材料１は、金型８内で冷却されて固化する。その後、金型８をパーティングラインＰで開き、成形部１２内の固化した製品を取り出す。
図３は、プランジャ式移送成形機の概要を説明する断面図である。プランジャ式移送成形機を用いた場合、加熱部１６の凹状の円筒状部１８に嵌合している凸形円筒状のプランジャ１７を加熱部１６から外して、凹状の円筒状部１８に一定量の含油ポリマ成形用材料１を供給する。次いで、その材料１をヒータ５によって所定温度に加熱して溶融し、溶融状態の含油ポリマ成形用材料１が、軸方向に移動するプランジャ１７で押圧されて、加熱部１６から金型１５内に射出される。

これにより、含油ポリマ成形用材料１は、スプール９、ランナ１０を経て、ゲート１１から成形部（キャビティ）１２内に圧入され、金型１５内で冷却されて固化する。その後、金型１５をパーティングラインＰで開き、成形部１２内の固化した製品を取り出す。
特許文献１の方法によれば、前記円筒状部とプランジャとの嵌合長さが十分に長くとれてプランジャと円筒状部との間の気密性が確保でき、円筒状部に一定量ずつ供給された含油ポリマ成形用材料を、強い押圧力で金型のキャビティ内に圧送できるため、種々の形状の含油ポリマ成形品を安定して高い生産性で量産することができる。

特許文献１には、また、スライダの軸方向端部に固定され、案内レールの転動体転動面に当接するリップ部を備えたリニアガイド装置用シールを、潤滑油としてジアルキルフェニルエーテルを使用して前記方法で製造した例が記載されている。このシールは、含油ポリマ成形品であるため、自ら潤滑剤を供給する機能（自己潤滑性）を有する。
特許第３４１９１０２号公報

近年のリニアガイド装置は、高速で往復運動する用途で使用されたり、往復距離が短い製品が多くなっている。これに伴って、軌道面にフレッチング等による損傷が生じて異音が発生し易くなるため、これを防止する必要がある。
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、短距離を高速で往復運動する摺動部材（例えば、リニアガイド装置用シール）として使用された場合でも高い自己潤滑性が発揮できる含油ポリマ成形品を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、潤滑油を２０質量％以上８０質量％以下の範囲で含有する粉末状又はペースト状の含油ポリマ成形用材料を、加熱部の凹状の円筒状部に供給し、加熱された前記材料を円筒状部に嵌合するプランジャで押圧して金型の凹状の成形部へ流動させることで含油ポリマ成形品を製造する方法において、前記潤滑油として、４０℃での動粘度が２０ｍｍ²／ｓ以上２００ｍｍ²／ｓ以下である鉱油または合成油を使用することを特徴とする含油ポリマ成形品の製造方法を提供する。

本発明はまた、潤滑油として、４０℃での動粘度が２０ｍｍ²／ｓ以上２００ｍｍ²／ｓ以下である鉱油または合成油を使用し、この潤滑油を２０質量％以上８０質量％以下の範囲で含有する粉末状又はペースト状の含油ポリマ成形用材料を、加熱部の凹状の円筒状部に供給し、加熱された前記材料を円筒状部に嵌合するプランジャで押圧して金型の凹状の成形部へ流動させて製造されたことを特徴とする含油ポリマ成形品を提供する。

本発明はまた、スライダの軸方向端部に固定され、案内レールの転動体転動面に当接するリップ部を備えたリニアガイド装置用シールにおいて、潤滑油として、４０℃での動粘度が２０ｍｍ²／ｓ以上２００ｍｍ²／ｓ以下である鉱油または合成油を使用し、この潤滑油を２０質量％以上８０質量％以下の範囲で含有する粉末状又はペースト状の含油ポリマ成形用材料を、加熱部の凹状の円筒状部に供給し、加熱された前記材料を円筒状部に嵌合するプランジャで押圧して金型の凹状の成形部へ流動させて製造されたことを特徴とするリニアガイド装置用シールを提供する。

本発明では、含油ポリマ成形用材料に含有させる潤滑油として、４０℃での動粘度が２０ｍｍ²／ｓ以上２００ｍｍ²／ｓ以下である鉱油または合成油を使用することにより、短距離を高速で往復運動する摺動部材（例えば、リニアガイド装置用シール）として使用された場合でも高い自己潤滑性が発揮できる含油ポリマ成形品が得られる。
使用する潤滑油の４０℃での動粘度が２０ｍｍ²／ｓ未満であると、前記用途で含油ポリマ成形品から滲み出す潤滑油による被摺動面（例えば、案内レールの軌道面）に対する油膜の形成が困難になる。２００ｍｍ²／ｓを超えると、前記用途で含油ポリマ成形品から滲み出す潤滑油が被摺動面（例えば、案内レールの軌道面）から弾き出され易くなり、被摺動面に残る量が不十分となる。

本発明で使用可能な合成油としては、ポリα−オレフィン油、アルキルポリフェニルエーテル油、エステル油、ジエステル油、アルキルナフタレン油等が挙げられる。
本発明で使用する含油ポリマ成形用材料に含有させる潤滑油としては、４０℃での動粘度が２５ｍｍ²／ｓ以上９５ｍｍ²／ｓ以下であるポリαオレフィンが好ましい。
本発明で使用する含油ポリマ成形用材料は、潤滑油を２０質量％以上８０質量％以下の範囲で含有する。潤滑油の含有率が２０質量％未満であると、含油ポリマ成形品の自己潤滑性が不十分となり、８０質量％を超えると成形性が不良となって、成形品を金型から取り出す際に変形が生じたり、成形品の機械的強度が不十分になったりする。

本発明で使用する含油ポリマ成形用材料の樹脂成分としては、ポリプロピレン樹脂、ポリ４−メチルペンテン−１樹脂などのポリオレフィン樹脂や、フェノール樹脂、ウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。また、これらの樹脂にガラス繊維、カーボン繊維、ウイスカ、ケブラー繊維等を強化材として適宜に添加してもよい。
本発明で使用する含油ポリマ成形用材料の樹脂成分としては、分子量が１×１０⁶〜５×１０⁶である超高分子量ポリエチレン樹脂と、分子量が５×１０³〜５×１０⁴であるポリエチレン樹脂との混合物が挙げられる。この場合、超高分子量ポリエチレン樹脂の含有率は、含油ポリマ成形用材料全体に対して２質量％以上２０質量％以下、好ましくは５質量％以上１５質量％以下とする。これにより、機械的強度の高い含油ポリマ成形品を得ることができる。

含油ポリマ成形用材料における超高分子量ポリエチレン樹脂の含有率が２質量％未満であると、超高分子量ポリエチレン樹脂を添加したことによる成形品の機械的強度を向上する効果が、実質的に得られない。超高分子量ポリエチレン樹脂の含有率が２０質量％を超えると、溶融時の粘度が増加して成形品の成形性が不良となる。
本発明で使用する含油ポリマ成形用材料は、前記樹脂成分の粉末に前記潤滑油を加えて加熱後、冷却してゼリー状にしたものをミキサー等ですり潰し、更に樹脂成分の粉末を加えて粉末状にするか、ペースト状に練り込むことで得ることができる。この含油ポリマ成形用材料を、所定の製品形状のキャビティを有する金型を装着した射出成形機又は移送成形機に供給して成形することにより、含油ポリマ成形品を製造する。

本発明の方法によれば、含油ポリマ成形用材料に含有させる潤滑油として、４０℃での動粘度が２０ｍｍ²／ｓ以上２００ｍｍ²／ｓ以下である鉱油または合成油を使用することにより、短距離を高速で往復運動する摺動部材として使用された場合でも高い自己潤滑性が発揮できる含油ポリマ成形品が提供される。
よって、この含油ポリマ成形品を、短距離を高速で往復運動するリニアガイド装置用シールに適用することにより、軌道面にフレッチング等による損傷が生じることが防止されて、リニアガイド装置の音響特性を良好にすることができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、この実施形態で作製したリニアガイド装置用シールを示す斜視図である。
このシール２０は、図示しないリニアガイド装置のスライダの軸方向端部に、取付け穴２１に通したボルトで固定して装着される。そして、このシール２０は、案内レールのボール（転動体）転動溝に当接するリップ部２２を備えている。
このシール２０として、日本精工（株）製リニアガイド装置「ＬＨ１１２ＡＮ」用のシールを、下記の方法で製造した。

先ず、ポリエチレン樹脂（分子量５×１０³〜５×１０⁴）として、三菱油化（株）の「ユカロン」（商品名）を用意した。超高分子量ポリエチレン樹脂（分子量１×１０⁶〜５×１０⁶）として、三井石油化学（株）の「ミぺロン」（商品名）を用意した。また、潤滑油として、４０°での動粘度がそれぞれ１５、２５、４５、５５、９５、３４０ｍｍ²／ｓであるポリαオレフィン（モービル社製のＳＨＦシリーズ）を用意した。

これらを用いて下記の方法により、下記の表１に示す７種類の含油ポリマ成形用材料を作製した。先ず、分量の半分のポリエチレン樹脂粉末に、分量の潤滑油を加えて１７０℃に加熱した後、室温まで冷却してゼリー状にした。これをミキサーですり潰した後、これに残りの分量のポリエチレン樹脂粉末と、分量の超高分子量ポリエチレン樹脂粉末を加えて、ペースト状に練り込んだ。
これらの含油ポリマ成形用材料を用い、英国ＢＵＴＬＥＲ社製のプランジャ式射出成形機により下記の条件で、前記シールを成形した。

＜射出整形条件＞
金型温度：６０℃
シリンダ状の加熱部の温度：１８０℃
射出圧：５００ｋｇ／ｃｍ²
射出率：１０ｃｍ³／ｓｅｃ
射出後の冷却時間：２０秒
このようにして得られたNo. １〜７のシールの成形性を調べたところ、No. １〜４のシールは成形性が良好で寸法精度にも優れていた。No. ５のシールは成形性が良好であったが、寸法精度の点ではNo. １〜４より劣っていた。No. ６と７のシールは成形性が不良で製品形状が保持できなかった。

次に、No. １〜５の各シールを日本精工（株）製リニアガイド装置「ＬＨ１１２ＡＮ」に取り付けて、リニアガイド装置の耐フレッチング性および音響特性を調べる試験を行った。
耐フレッチング性については、各シールを取り付けたリニアガイド装置を、室温で１時間、送り速度０．０５ｍ／ｓ、ストローク１ｃｍで往復運動させた後、案内レールの軌道面に摩耗痕が生じているかどうかを目視で調べた。薄黒い摩耗痕が生じていた場合を「不合格」、摩耗痕が生じていない場合を「合格」とした。

音響特性については、各シールを取り付けたリニアガイド装置を、室温で５時間、送り速度０．０５ｍ／ｓ、ストローク１０ｃｍで往復運動させた後、マイクで作動音を拾い、その大きさを測定した。この５時間経過後の測定値と、初期（運動開始５分後）の作動音の測定値を比較して、５時間経過後の測定値が初期の測定値の１．５倍以上であった場合を「×」、１．１５倍を超え１．５倍未満であった場合を「△」、１倍を超え１．１５倍以下であった場合を「○」、１倍以下であった場合を「◎」とした。
これらの結果も下記の表１に示す。

この結果から分かるように、分子量が１×１０⁶〜５×１０⁶である超高分子量ポリエチレン樹脂と、分子量が５×１０³〜５×１０⁴であるポリエチレン樹脂と、４０°での動粘度が２５ｍｍ²／ｓ以上９５ｍｍ²／ｓ以下であるポリαオレフィンとからなり、超高分子量ポリエチレン樹脂の含有率が５質量％以上２０質量％以下であり、ポリαオレフィンの含有率が２０質量％以上８０質量％以下であるペースト状の含油ポリマ成形用材料を用いることで、成形性の良好なシールが得られ、このシールを取り付けたリニアガイド装置の耐フレッチング性および音響特性を良好にすることができる。

実施形態で作製したリニアガイド装置用シールを示す斜視図である。プランジャ式射出成形機の概要を説明する断面図である。プランジャ式移送成形機の概要を説明する断面図である。

符号の説明

１含油ポリマ成形用材料
２ホッパ
３加熱部
４円筒状部
５ヒータ
６プランジャ
７ノズル
８金型
９スプール
１０ランナ
１１ゲート
１２成形部（キャビティ）
１５金型
１６加熱部
１８円筒状部
２０シール
２１取付け穴
２２リップ部

Claims

潤滑油を２０質量％以上８０質量％以下の範囲で含有する粉末状又はペースト状の含油ポリマ成形用材料を、加熱部の凹状の円筒状部に供給し、加熱された前記材料を円筒状部に嵌合するプランジャで押圧して金型の凹状の成形部へ流動させることで含油ポリマ成形品を製造する方法において、
前記潤滑油として、４０℃での動粘度が２０ｍｍ²／ｓ以上２００ｍｍ²／ｓ以下である鉱油または合成油を使用することを特徴とする含油ポリマ成形品の製造方法。
潤滑油として、４０℃での動粘度が２０ｍｍ²／ｓ以上２００ｍｍ²／ｓ以下である鉱油または合成油を使用し、
この潤滑油を２０質量％以上８０質量％以下の範囲で含有する粉末状又はペースト状の含油ポリマ成形用材料を、加熱部の凹状の円筒状部に供給し、加熱された前記材料を円筒状部に嵌合するプランジャで押圧して金型の凹状の成形部へ流動させて製造されたことを特徴とする含油ポリマ成形品。
含油ポリマ成形用材料の樹脂成分は、分子量が１×１０⁶〜５×１０⁶である超高分子量ポリエチレン樹脂と、分子量が５×１０³〜５×１０⁴であるポリエチレン樹脂との混合物からなり、超高分子量ポリエチレン樹脂の含有率が、含油ポリマ成形用材料全体に対して２質量％以上２０質量％以下である請求項２記載の含油ポリマ成形品。
スライダの軸方向端部に固定され、案内レールの転動体転動面に当接するリップ部を備えたリニアガイド装置用シールにおいて、
潤滑油として、４０℃での動粘度が２０ｍｍ²／ｓ以上２００ｍｍ²／ｓ以下である鉱油または合成油を使用し、
この潤滑油を２０質量％以上８０質量％以下の範囲で含有する粉末状又はペースト状の含油ポリマ成形用材料を、加熱部の凹状の円筒状部に供給し、加熱された前記材料を円筒状部に嵌合するプランジャで押圧して金型の凹状の成形部へ流動させて製造されたことを特徴とするリニアガイド装置用シール。