JP2007045919A - Method of modification of plastic molding and plastic molding - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超臨界流体を用いたプラスチック成形品の改質方法、及び、改質されたプラスチック成形品に関する。 The present invention relates to a method for modifying a plastic molded article using a supercritical fluid, and a modified plastic molded article.
従来、プラスチック成形品の耐熱性は、そのプラスチック自体の耐熱性に依存していた。そして、酸化防止剤を添加した場合は、それによる熱劣化の抑制の程度により耐熱性が決定していた。
しかしながら、従来においては、プラスチック成形品の原料に酸化防止剤をコンパウンドすることにより、プラスチック成形品全体に酸化防止剤を均一に分散させており、最初に生じるプラスチック成形品の表層部の酸化劣化を効果的に抑制するような考慮はなされていなかった。
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、プラスチック成形品(特に表層部)の耐熱性を向上させる改質方法を提供することを課題とする。また、本発明は、優れた耐熱性を有するプラスチック成形品を提供することを併せて課題とする。
However, in the past, by compounding an antioxidant into the raw material of the plastic molded product, the antioxidant is uniformly dispersed throughout the plastic molded product, and this causes the oxidative degradation of the surface layer portion of the plastic molded product that occurs first. No consideration was given to effective suppression.
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art and to provide a reforming method for improving the heat resistance of a plastic molded product (particularly the surface layer portion). Another object of the present invention is to provide a plastic molded article having excellent heat resistance.
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のプラスチック成形品の改質方法は、酸化防止剤を含有する超臨界流体をプラスチック成形品に接触させた後、前記プラスチック成形品に浸透した酸化防止剤及び超臨界流体のうち超臨界流体のみを前記プラスチック成形品から除去することを特徴とする。
また、本発明に係る請求項2のプラスチック成形品の改質方法は、請求項1に記載のプラスチック成形品の改質方法において、前記超臨界流体を超臨界二酸化炭素としたことを特徴とする。
さらに、本発明に係る請求項3のプラスチック成形品は、請求項1又は請求項2に記載のプラスチック成形品の改質方法により改質されたことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration. That is, in the method for modifying a plastic molded article according to the first aspect of the present invention, after the supercritical fluid containing the antioxidant is brought into contact with the plastic molded article, the antioxidant and super Of the critical fluid, only the supercritical fluid is removed from the plastic molded product.
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for reforming a plastic molded article according to the first aspect, wherein the supercritical fluid is supercritical carbon dioxide. .
Furthermore, the plastic molded article according to claim 3 of the present invention is characterized by being modified by the method for modifying a plastic molded article according to claim 1 or claim 2.
本発明のプラスチック成形品の改質方法によれば、プラスチック成形品に酸化防止剤を浸透させることができるので、プラスチック成形品(特に表層部)に優れた耐熱性を付与することができる。また、本発明のプラスチック成形品は、酸化防止剤が浸透しているので、優れた耐熱性を有している。 According to the method for modifying a plastic molded product of the present invention, an antioxidant can be infiltrated into the plastic molded product, so that excellent heat resistance can be imparted to the plastic molded product (particularly the surface layer portion). In addition, the plastic molded article of the present invention has excellent heat resistance since the antioxidant penetrates.
本実施形態のプラスチック成形品の改質方法は、浸漬処理工程と蒸発除去工程とからなる。浸漬処理工程は、酸化防止剤を含有する超臨界二酸化炭素の中にプラスチック成形品を浸漬する工程であり、該工程により、酸化防止剤及び二酸化炭素がプラスチック成形品中に浸透する。具体的には、プラスチック成形品の改質に使用する装置(以降は処理装置と記す)の中に設けた架台上にプラスチック成形品を載置し、架台の下方に酸化防止剤を配する。処理装置内を超臨界状態とすると、超臨界二酸化炭素に酸化防止剤が相溶して処理装置内に充満し、酸化防止剤のプラスチック成形品への浸透が進行する。 The method for modifying a plastic molded product according to the present embodiment includes an immersion treatment process and an evaporation removal process. The immersion treatment step is a step of immersing the plastic molded article in supercritical carbon dioxide containing an antioxidant, and the antioxidant and carbon dioxide penetrate into the plastic molded article by this process. Specifically, the plastic molded product is placed on a pedestal provided in an apparatus (hereinafter referred to as a processing apparatus) used for reforming the plastic molded product, and an antioxidant is disposed below the pedestal. When the inside of the processing apparatus is brought into a supercritical state, the antioxidant is mixed with supercritical carbon dioxide to fill the processing apparatus, and the penetration of the antioxidant into the plastic molded article proceeds.
なお、超臨界二酸化炭素とは、臨界温度以上の温度を有し且つ臨界圧力以上の圧力を有する領域にある二酸化炭素である。ちなみに、二酸化炭素の臨界温度は31℃で、臨界圧力は72.8気圧(7.39MPa)である。
浸漬処理工程における浸漬温度は、二酸化炭素の臨界温度以上であり、より好ましくは二酸化炭素の臨界温度以上且つプラスチック成形品を構成するプラスチックのガラス転移温度未満である。プラスチック材料はガラス転移温度を超えると、分子主鎖のミクロブラウン運動が可能になるまで自由体積が増加し、超臨界状態の二酸化炭素はプラスチック内部まで、より浸透しやすくなる。そうすると、プラスチック中にあらかじめ添加されている各種添加剤が逆に抽出されてしまうことも考えられ、その結果、物性が低下するおそれがあるので好ましくない。
Supercritical carbon dioxide is carbon dioxide in a region having a temperature higher than the critical temperature and a pressure higher than the critical pressure. Incidentally, the critical temperature of carbon dioxide is 31 ° C., and the critical pressure is 72.8 atm (7.39 MPa).
The immersion temperature in the immersion treatment step is not less than the critical temperature of carbon dioxide, more preferably not less than the critical temperature of carbon dioxide and less than the glass transition temperature of the plastic constituting the plastic molded product. When the plastic material exceeds the glass transition temperature, the free volume increases until the micro-brown motion of the molecular main chain becomes possible, and the carbon dioxide in the supercritical state becomes more easily penetrated into the plastic. If it does so, it is also considered that the various additives previously added in the plastic will be extracted on the contrary, and as a result, there exists a possibility that a physical property may fall, and it is not preferable.
ただし、超臨界二酸化炭素のプラスチックへの溶解度は、温度が高い方が大きいので、浸漬温度をできるだけ高くした方が酸化防止剤が浸透しやすい。浸漬温度は、プラスチック材料の融点やガラス転移温度を参考に決定することが好ましく、最高でも150℃程度である。これ以上の温度であると、プラスチックや酸化防止剤の劣化が生じるおそれがある。 However, since the solubility of supercritical carbon dioxide in plastics is higher at higher temperatures, it is easier for the antioxidant to penetrate when the immersion temperature is as high as possible. The immersion temperature is preferably determined with reference to the melting point and glass transition temperature of the plastic material, and is about 150 ° C. at the maximum. If the temperature is higher than this, the plastic and the antioxidant may be deteriorated.
また、浸漬処理工程における圧力は二酸化炭素の臨界圧力以上であり、より高い圧力である方が、二酸化炭素のプラスチックへの浸透度が向上し、改質の効率が向上するため好ましい。ただし、処理装置を高圧に耐え得るようにする必要が生じるため、該処理装置が大掛かりで高額なものになってしまう。したがって、処理装置の操作性や設備費等を考慮すると、圧力は100気圧以上300気圧以下(10.13MPa以上30.4MPa以下)の範囲が適当である。 In addition, the pressure in the immersion treatment step is equal to or higher than the critical pressure of carbon dioxide, and a higher pressure is preferable because the degree of penetration of carbon dioxide into the plastic is improved and the efficiency of reforming is improved. However, since the processing apparatus needs to be able to withstand high pressure, the processing apparatus becomes large and expensive. Accordingly, in consideration of the operability of the processing apparatus, equipment costs, etc., the pressure is suitably in the range of 100 to 300 atmospheres (10.13 to 30.4 MPa).
さらに、浸漬処理工程における浸漬時間は特に限定されるものではなく、プラスチック成形品の厚さや大きさ等を考慮して適宜設定される。
さらに、超臨界二酸化炭素中の酸化防止剤の濃度は、二酸化炭素の超臨界状態において概ね飽和溶解度となるように調整される。
なお、浸漬処理を行うにあたって、処理装置内は二酸化炭素で置換しておくことが好ましい。酸素等が残存している状態で浸漬処理を行うと、処理中にプラスチックが酸化劣化するおそれがある。
Furthermore, the immersion time in the immersion treatment process is not particularly limited, and is appropriately set in consideration of the thickness and size of the plastic molded product.
Furthermore, the concentration of the antioxidant in the supercritical carbon dioxide is adjusted so as to be approximately saturated solubility in the supercritical state of carbon dioxide.
In addition, when performing an immersion process, it is preferable to substitute the inside of a processing apparatus with a carbon dioxide. If the immersion treatment is performed with oxygen remaining, the plastic may be oxidized and deteriorated during the treatment.
次に、蒸発除去工程について説明する。処理装置内の温度を、プラスチック成形品を構成するプラスチックのガラス転移温度未満とした後、二酸化炭素を徐々に排出することにより処理装置内の圧力をゆっくり下げて、大気圧に戻す。これにより、プラスチック成形品の中に浸透した酸化防止剤及び二酸化炭素のうち二酸化炭素のみが蒸発して除去され、酸化防止剤はプラスチック成形品中に残される。超臨界状態でなくなると、酸化防止剤は分離して処理装置の下部に蓄積する。 Next, the evaporation removal process will be described. After the temperature in the processing apparatus is set to be lower than the glass transition temperature of the plastic constituting the plastic molded product, the pressure in the processing apparatus is slowly lowered to gradually return to atmospheric pressure by gradually discharging carbon dioxide. As a result, only the carbon dioxide of the antioxidant and carbon dioxide that has penetrated into the plastic molded product is evaporated and removed, and the antioxidant is left in the plastic molded product. When not in the supercritical state, the antioxidant separates and accumulates at the bottom of the processing equipment.
処理装置内のほぼ全ての二酸化炭素が蒸発したら、プラスチック成形品を取り出す。このとき、必要に応じて、プラスチック成形品の表面に付着した酸化防止剤を洗浄により除去してもよい。また、プラスチック成形品内に残存した二酸化炭素を、真空乾燥等により除去してもよい。
なお、処理装置内の温度は、プラスチック成形品を構成するプラスチックのガラス転移温度未満とすることが好ましい。ガラス転移温度以上であると、プラスチック成形品の中から二酸化炭素が除去される際に、発泡が生じる可能性が高くなる。
When almost all of the carbon dioxide in the processing apparatus has evaporated, the plastic molded product is removed. At this time, if necessary, the antioxidant attached to the surface of the plastic molded article may be removed by washing. Further, carbon dioxide remaining in the plastic molded product may be removed by vacuum drying or the like.
In addition, it is preferable that the temperature in a processing apparatus shall be less than the glass transition temperature of the plastic which comprises a plastic molded product. When the temperature is equal to or higher than the glass transition temperature, foaming is likely to occur when carbon dioxide is removed from the plastic molded article.
以上にような2つの工程によって、プラスチック成形品の内部に酸化防止剤の分子が浸透し、プラスチック分子間の自由体積に固定化される。このことにより、プラスチック成形品の表層部に酸化防止剤が高濃度で存在することとなるので、表面から内部に向かって進行する酸化劣化が効果的に抑制されて、プラスチック成形品全体としての耐熱性が向上する。また、元々有していた自由体積に酸化防止剤が固定されていることから、酸化防止剤が外部に滲出することはほとんどなく、耐熱性向上効果が長期間にわたって持続すると同時に、機械的強度の低下を引き起こすおそれがほとんどない。 Through the two steps as described above, the antioxidant molecules penetrate into the plastic molded article and are fixed to the free volume between the plastic molecules. As a result, the antioxidant is present at a high concentration in the surface layer portion of the plastic molded product, so that the oxidative deterioration that progresses from the surface toward the inside is effectively suppressed, and the heat resistance of the entire plastic molded product is reduced. Improves. In addition, since the antioxidant is fixed in the free volume that it originally had, the antioxidant hardly oozes out to the outside, and the heat resistance improvement effect lasts for a long time, while at the same time mechanical strength There is almost no risk of causing a drop.
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、超臨界流体として超臨界二酸化炭素を用いた例をあげて説明したが、本発明には、他の種類の様々な超臨界流体を用いることができる。例えば、二酸化窒素,アンモニア,エタン,プロパン,エチレン,メタノール,エタノール等があげられる。ただし、二酸化炭素は比較的穏和な条件で超臨界流体となり、しかも毒性がなく不燃性であるため最も好ましい。
In addition, this embodiment shows an example of this invention and this invention is not limited to this embodiment.
For example, in the present embodiment, an example in which supercritical carbon dioxide is used as the supercritical fluid has been described. However, various other types of supercritical fluids can be used in the present invention. For example, nitrogen dioxide, ammonia, ethane, propane, ethylene, methanol, ethanol and the like can be mentioned. However, carbon dioxide is most preferred because it becomes a supercritical fluid under relatively mild conditions, and is non-toxic and non-flammable.
また、本発明のプラスチック成形品の改質方法を好適に適用可能なプラスチックとしては、蒸発除去工程におけるプラスチック成形品の発泡を防止するために、ガラス転移温度(Tg)が超臨界流体の臨界温度よりも高いものが好ましい。具体的には、ポリエチレンテレフタレート(Tg69℃),ポリブチレンフタレート(Tg45℃)等のポリエステル系樹脂や、ポリアミド6(Tg53℃),ポリアミド66(Tg57℃)等のポリアミド系樹脂があげられる。また、ポリスチレン(Tg100℃),ポリカーボネート(Tg145℃)等があげられる。
In addition, as a plastic to which the method for modifying a plastic molded article of the present invention can be suitably applied, the glass transition temperature (Tg) is a critical temperature of a supercritical fluid in order to prevent foaming of the plastic molded article in the evaporation removal process. Higher than that is preferred. Specific examples include polyester resins such as polyethylene terephthalate (Tg 69 ° C.) and polybutylene phthalate (Tg 45 ° C.), and polyamide resins such as polyamide 6 (
ただし、ガラス転移温度(Tg)が超臨界流体の臨界温度以下であるものであっても、本発明のプラスチック成形品の改質方法を適用可能である場合がある。ガラス転移温度(Tg)が超臨界二酸化炭素の臨界温度以下であるプラスチックとしては、例えば、ポリエチレン(Tg−125℃),ポリオキシメチレン(Tg−82℃),ポリプロピレン(Tg−8℃),ポリメチルアクリレート(Tg10℃)があげられる。 However, even if the glass transition temperature (Tg) is not higher than the critical temperature of the supercritical fluid, the method for modifying a plastic molded product of the present invention may be applicable. Examples of plastics having a glass transition temperature (Tg) below the critical temperature of supercritical carbon dioxide include, for example, polyethylene (Tg-125 ° C), polyoxymethylene (Tg-82 ° C), polypropylene (Tg-8 ° C), poly And methyl acrylate (Tg 10 ° C.).
これらのプラスチックは、ガラス繊維等の充填材や、熱安定剤等の各種添加剤を含有するものでも差し支えない。ただし、各種添加剤は、改質の処理条件によっては、抽出されることも予想されるので、処理温度や処理圧力には注意を要する。なお、各種添加剤は、あらかじめ酸化防止剤とともに超臨界流体に添加しておいてもよい。 These plastics may contain a filler such as glass fiber and various additives such as a heat stabilizer. However, since various additives are expected to be extracted depending on the processing conditions for reforming, care is required for the processing temperature and processing pressure. Various additives may be added in advance to the supercritical fluid together with the antioxidant.
さらに、本発明において使用可能な酸化防止剤の種類は特に限定されるものではないが、例えば以下に示すようなものがあげられる。2,4−ビス[ (オクチルチオ)メチル]−o−クレゾール、トリエチレングリコール−ビス[3−(3−tert−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート](融点75〜79℃)、ペンタエリスリチル−テトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート](融点110〜125℃)、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン(融点244℃)、N,N’−ヘキサメチレンビス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシヒドロシンナマミド)(融点156〜161℃)等のヒンダードフェノール系化合物があげられる。 Furthermore, the kind of antioxidant that can be used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include the following. 2,4-bis [(octylthio) methyl] -o-cresol, triethylene glycol-bis [3- (3-tert-butyl-5-methyl-4-hydroxyphenyl) propionate] (melting point 75-79 ° C.), Pentaerythrityl-tetrakis [3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] (melting point 110-125 ° C.), 1,3,5-trimethyl-2,4,6-tris ( 3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl) benzene (melting point 244 ° C.), N, N′-hexamethylenebis (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyhydrocinnamamide) ( And hindered phenol compounds such as a melting point of 156 to 161 ° C.).
また、2,5−ジ−tert−ブチルヒドロキノン(融点170℃以上)等のヒドロキノン誘導体や、ビス[2−メチル−4−{3−n−アルキルチオプロピオニルオキシ}−5−tert−ブチルフェニル]スルフィド(アルキル基の炭素数は12または14)等のイオウ系化合物や、亜リン酸エステル系化合物があげられる。 Further, hydroquinone derivatives such as 2,5-di-tert-butylhydroquinone (melting point 170 ° C. or higher), bis [2-methyl-4- {3-n-alkylthiopropionyloxy} -5-tert-butylphenyl] sulfide (The alkyl group has 12 or 14 carbon atoms) such as sulfur compounds and phosphite compounds.
さらに、4,4’−ビス(α,α−ジメチルベンジル)ジフェニルアミン(融点90℃)、4,4’−ジオクチルジフェニルアミン(融点95℃以上)等のジフェニルアミン系化合物や、N,N’−ジフェニル−p−フェニレンジアミン(融点130℃以上)、N−イソプロピル−N’−フェニル−p−フェニレンジアミン(融点70℃以上)、N,N’−ジ−2−ナフチル−p−フェニレンジアミン(融点224℃以上)、N,N’−ビス(1−メチルヘプチル)−p−フェニレンジアミン、N,N’−ビス(1,4−ジメチルペンチル)−p−フェニレンジアミン、N−(1,3−ジメチルブチル)−N’−フェニル−p−フェニレンジアミン(融点44℃以上)等のp−フェニレンジアミン系化合物があげられる。
Furthermore, diphenylamine compounds such as 4,4′-bis (α, α-dimethylbenzyl) diphenylamine (melting point 90 ° C.), 4,4′-dioctyldiphenylamine (melting point 95 ° C. or higher), N, N′-diphenyl- p-phenylenediamine (melting point 130 ° C. or higher), N-isopropyl-N′-phenyl-p-phenylenediamine (
これらの中では、ジフェニルアミン系化合物とp−フェニレンジアミン系化合物が酸化防止効果が大きく、最も好適である。また、超臨界流体への溶解性を考慮すると、浸漬温度で液体状態となる酸化防止剤が好ましいので、超臨界流体が超臨界二酸化炭素である場合には、融点が40℃以上150℃以下の酸化防止剤が好ましい。 Of these, diphenylamine compounds and p-phenylenediamine compounds are most preferred because of their great antioxidant effect. In consideration of solubility in the supercritical fluid, an antioxidant that is in a liquid state at the immersion temperature is preferable. Therefore, when the supercritical fluid is supercritical carbon dioxide, the melting point is 40 ° C. or higher and 150 ° C. or lower. Antioxidants are preferred.
次に、前述のようにして改質したプラスチック成形品を、転がり軸受,リニアガイド装置,電動パワーステアリング装置,及び磁気エンコーダの部品として使用した例を説明する。
〔使用例1〕
図1の(a)は、深溝玉軸受の構成を示す縦断面図であり、(b)は、この深溝玉軸受に使用されている冠形保持器の斜視図である。
この深溝玉軸受は、内輪11と、外輪12と、内輪11及び外輪12の間に転動自在に配設された複数の玉13と、内輪11及び外輪12の間に複数の玉13を保持する冠形保持器14と、シールド板15,15と、を備えている。
また、内輪11と外輪12とシールド板15,15とで囲まれた軸受空間には、図示しないグリース組成物(潤滑剤)が充填されており、シールド板15によって深溝玉軸受内に密封されている。そして、このグリース組成物により、内輪11及び外輪12の軌道面と玉13との接触面が潤滑されている。
Next, an example in which the plastic molded product modified as described above is used as a part of a rolling bearing, a linear guide device, an electric power steering device, and a magnetic encoder will be described.
[Usage example 1]
FIG. 1A is a longitudinal sectional view showing the configuration of a deep groove ball bearing, and FIG. 1B is a perspective view of a crown-shaped cage used in this deep groove ball bearing.
This deep groove ball bearing holds an
The bearing space surrounded by the
次に、図1の(b)の冠形保持器14の構造について説明する。冠形保持器14は、円環状の主部21と、この主部21の片面に設けられた複数のポケット22とを備えていて、各ポケット22は、互いに間隔をあけ対向して配置された1対の弾性片23,23から形成されている。各ポケット22を構成する1対の弾性片23,23の互いに対向する面は、一般的には、同心の球状凹面をなしている。ただし、各面を円筒面としたものもある。
Next, the structure of the crown-shaped
このような冠形保持器14は、弾性片23,23の間隔を弾性的に押し広げつつ、1対の弾性片23,23の間に玉13を押し込むことにより、各ポケット22内に玉13を転動自在に保持することができる。
この冠形保持器14は、ガラス繊維(含有量は25質量%)で強化されたポリアミド66(宇部興産株式会社製UBEナイロン2020GU5)で構成されており、酸化防止剤を含有する超臨界二酸化炭素を用いた前述のような改質処理が施され、その表層部には酸化防止剤が浸透している(超臨界二酸化炭素を除去した後の冠形保持器14中の酸化防止剤の含有率は0.1質量%である)。超臨界二酸化炭素に浸漬する処理の条件は、温度140℃、圧力20MPa、処理時間1時間であり、使用した酸化防止剤はN,N’−ジフェニル−p−フェニレンジアミン(大内新興化学工業株式会社製のノクラックDP)である。
Such a crown-shaped
This crown-shaped
このような深溝玉軸受においては、冠形保持器14は前述のように改質されたプラスチック成形品で構成されているので、耐熱性が優れている。よって、冠形保持器14に高面圧が負荷されるような厳しい使用条件下で深溝玉軸受が使用されても、冠形保持器14の耐久性,信頼性等の性能が優れており、その結果、深溝玉軸受が長寿命となる。
In such a deep groove ball bearing, the crown-shaped
〔使用例2〕
図2は、リニアガイド装置の構成を示す斜視図である。
角形の案内レール31上に、横断面形状がほぼコ字形のスライダ32が軸方向に相対移動可能に跨架されている。このスライダ32は、スライダ本体32Aの軸方向の両端部にエンドキャップ32B,32Bが着脱可能に固着されて構成されている。
また、案内レール31の上面31aと両側面31b,31bとが交差する稜線部には、断面ほぼ1/4円弧形状の凹溝である転動体転動溝33A,33Aが軸方向に形成されている。さらに、案内レール31の両側面31b,31bの中間位置には、断面ほぼ半円形の凹溝である転動体転動溝33B,33Bが軸方向に形成されている。なお、転動体転動溝33Bの溝底には、転動体35の脱落を防ぐ保持器36のための逃げ溝33aが、軸方向に形成されている。
[Usage example 2]
FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the linear guide device.
On a
In addition, rolling
一方、スライダ32の本体32Aの両袖部34,34の内側のコーナ部には、案内レール31の転動体転動溝33Aに対向する断面ほぼ半円形の負荷転動体転動溝41が形成され、両袖部34,34の内側面の中央部には案内レール31の転動体転動溝33Bに対向する断面ほぼ半円形の負荷転動体転動溝42が形成されている。
そして、上記の案内レール31の転動体転動溝33Aとスライダ32の負荷転動体転動溝41とで負荷転動体転動路43が構成され、案内レール31の転動体転動溝33Bとスライダ32の負荷転動体転動溝42とで負荷転動体転動路44が構成されている。
On the other hand, a load rolling element rolling groove 41 having a substantially semicircular cross section facing the rolling
Then, the rolling
また、スライダ本体32Aの袖部34の上部肉厚内に、負荷転動体転動路43に平行な軸方向に延びる断面円形の貫通孔からなる転動体戻し路45が形成され、袖部34の下部肉厚内に、負荷転動体転動路44に平行な同様の軸方向に延びる貫通孔からなる転動体戻し路46が形成されている。
エンドキャップ32Bはプラスチック材料の射出成形品であり、断面ほぼコ字状に形成されている。そして、スライダ本体32Aとの接合面(裏面)には、図3に示すように、斜めに傾斜した半円状の上凹部51と下凹部52とが、両袖分部34,34の上下に対向するように形成されるとともに、半円状の両凹部51,52の中心部を横断して半円柱状の凹溝53が設けてある。
Further, a rolling element return path 45 including a through hole having a circular cross section extending in the axial direction parallel to the load rolling element rolling path 43 is formed in the upper wall thickness of the
The
そして、その半円柱状の凹溝53には、プラスチック材料を射出成形して得た半円筒状のリターンガイド55(図4を参照)が嵌合される。なお、図5は、リターンガイド55が装着されたエンドキャップ32Bの斜視図である。このリターンガイド55の外径面の中央部には、転動体35の案内面となる断面円弧状の凹溝56が半円状に形成され、また、リターンガイド55の内径側の凹部57は潤滑剤通路であり、その凹部57から外径側の凹溝56に抜ける貫通孔57Aが給油孔として形成されている。
A semi-cylindrical return guide 55 (see FIG. 4) obtained by injection molding of a plastic material is fitted into the semi-cylindrical
このようなリターンガイド55を半円柱状の凹溝53に組み込むことにより、エンドキャップ32Bの裏面に断面円形の半ドーナツ状の湾曲路58が上下二段に形成される(図6を参照)。このエンドキャップ32Bをスライダ本体32Aに取り付けると、湾曲路58によって、スライダ本体32Aの負荷転動体転動路44と転動体戻し路46とが連通される。そして、上段の負荷転動体転動路43と転動体戻し路45も同様に連通される。
By incorporating such a
上記の負荷転動体転動路43,44,転動体戻し路45,46,湾曲路58で構成される転動体無限循環経路に、多数の転動体35が転動自在に装填されている。
案内レール31上をスライダ32が移動すると、転動体35は負荷転動体転動路43,44内を転動しつつスライダ32の移動方向にスライダ32より遅い速度で移動し、一端側の湾曲路58でUターンして転動体戻し路45,46を逆方向に転動しつつ移動し、他端側の湾曲路58で逆Uターンして負荷転動体転動路43,44内に戻る循環を繰り返す。
A large number of
When the
なお、エンドキャップ32Bにおいて、転動体35を案内する湾曲路58の内側端部には半円状に突出させた転動体掬いあげ突部59が形成され、その鋭角の先端が案内レール31の転動体転動溝33A,33Bの溝底に近接するようにされている。下段の転動体掬いあげ突部59には、保持器36の取付溝59aと取付穴59bとが設けてある。
また、エンドキャップ32Bの表側の給油ニップル37から注入された潤滑剤が、エンドキャップ32Bの裏面の給油溝60を通りリターンガイド55の内径側の凹部57から貫通孔57Aを経て、湾曲路58内へ送り込まれるようになっている。さらに、エンドキャップ32Bの裏面の給油溝60の下方には、保持器61の取付け穴61aが形成してある。
In the
Further, the lubricant injected from the
ここで、エンドキャップ32B及びリターンガイド55は、ポリアセタール樹脂(ポリプラスチックス株式会社製ジュラコンM90S)で構成されており、酸化防止剤を含有する超臨界二酸化炭素を用いた前述のような改質処理が施され、その表層部には酸化防止剤が浸透している(超臨界二酸化炭素を除去した後のエンドキャップ32B及びリターンガイド55中の酸化防止剤の含有率はそれぞれ0.12質量%である)。超臨界二酸化炭素に浸漬する処理の条件は、温度100℃、圧力20MPa、処理時間1時間であり、使用した酸化防止剤はトリエチレングリコール−ビス[3−(3−tert−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート](チバスペシャリティケミカルズ株式会社製のイルガノックス245)である。
Here, the
このようなリニアガイド装置においては、エンドキャップ32B及びリターンガイド55は前述のように改質されたプラスチック成形品で構成されているので、耐熱性が優れている。よって、エンドキャップ32B及びリターンガイド55に高面圧が負荷されるような厳しい使用条件下でリニアガイド装置が使用されても、エンドキャップ32B及びリターンガイド55の耐久性,信頼性等の性能が優れており、その結果、リニアガイド装置が長寿命となる。
In such a linear guide device, the
〔使用例3〕
図7は電動パワーステアリング装置の構成を示す図であり、図8は電動パワーステアリング装置のハウジング部分の断面図である。また、図9はハウジング内のウォームホイールギア及びウォームギアのみを示した斜視図である。
電動パワーステアリング装置70のハウジング71内に備えられているウォームホイールギア81及びウォームギア82は、入力軸72の回転に伴って生じた電動モータ73の回転駆動力を出力軸74に伝達する機能を有している。
[Usage example 3]
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of the electric power steering apparatus, and FIG. 8 is a cross-sectional view of a housing portion of the electric power steering apparatus. FIG. 9 is a perspective view showing only the worm wheel gear and the worm gear in the housing.
The
このウォームホイールギア81及びウォームギア82は、ガラス繊維(含有量は30質量%)で強化されたポリアミド66(宇部興産株式会社製UBEナイロン2020GU6)で構成されており、酸化防止剤を含有する超臨界二酸化炭素を用いた前述のような改質処理が施され、その表層部には酸化防止剤が浸透している(超臨界二酸化炭素を除去した後のウォームホイールギア81及びウォームギア82中の酸化防止剤の含有率はそれぞれ0.09質量%である)。超臨界二酸化炭素に浸漬する処理の条件は、温度140℃、圧力20MPa、処理時間2時間であり、使用した酸化防止剤はN,N’−ジフェニル−p−フェニレンジアミン(大内新興化学工業株式会社製のノクラックDP)である。
The
このような電動パワーステアリング装置70においては、ウォームホイールギア81及びウォームギア82が前述のように改質されたプラスチック成形品で構成されているので、ウォームホイールギア81及びウォームギア82は耐熱性が優れている。よって、ウォームホイールギア81及びウォームギア82に高面圧が負荷されるような厳しい使用条件下で電動パワーステアリング装置70が使用されても、ウォームホイールギア81及びウォームギア82の耐久性,信頼性等の性能が優れており、その結果、電動パワーステアリング装置70が長寿命となる。
In such an electric
〔使用例4〕
図10は、独立懸架式のサスペンションに支持され、非駆動輪を支持するためのハブユニット軸受の構成を示す断面図である。なお、以降の説明においては、ハブユニット軸受を自動車等の車両に取り付けた状態において、車両の幅方向外側を向いた部分を外端部と称し、幅方向中央側を向いた部分を内端部と称する。すなわち、図10においては、左側が外端部となり、右側が内端部となる。
[Usage example 4]
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration of a hub unit bearing that is supported by an independent suspension and supports non-driving wheels. In the following description, when the hub unit bearing is mounted on a vehicle such as an automobile, the portion facing the width direction outside of the vehicle is referred to as an outer end portion, and the portion facing the width direction center side is the inner end portion. Called. That is, in FIG. 10, the left side is the outer end portion, and the right side is the inner end portion.
ハブユニット軸受は、固定輪である外輪105と、図示しない車輪を固定する取付フランジ112と一体的に回転する回転輪であるハブ107及び内輪116と、外輪105とハブ107及び内輪116との間に形成される環状隙間に周方向に転動自在に配された複数の転動体である玉117と、を備えている。そして、内輪116には磁気エンコーダ126が取り付けられていて、車輪の回転速度が検出可能となっている。
The hub unit bearing includes an
ハブ107の内端部には小径段部115が形成されており、この小径段部115に内輪116が外嵌されている。そして、ハブ107の内端部を径方向外方に加締め広げて形成した加締め部123で内端部を押さえつけることにより、内輪116がハブ107に固定されている。また、このハブ107の外端部の、外輪105の外端部から突出した部分には、取付フランジ112が形成されている。この取付フランジ112には、円周方向に所定間隔で植設されたスタッド108によって、車輪が取付可能となっている。
A
また、外輪105の外周面には結合フランジ111が形成されており、この結合フランジ111を介して、懸架装置を構成する図示しないナックル等に外輪105が固定可能となっている。外輪105とハブ107及び内輪116との間には、保持器118によって案内される複数の玉117が周方向に転動自在に配されている。
さらに、外輪105の両端部内周面と、ハブ107の中間部外周面及び内輪116の内端部外周面との間には、それぞれ密封装置であるシールリング121,121が設けられている。これらシールリング121,121は、外輪105の内周面とハブ107及び内輪116の外周面との間に形成され玉117,117を設けた環状隙間と外部空間とを遮断している。
Further, a
Further, seal rings 121, 121, which are sealing devices, are provided between the inner peripheral surfaces of both ends of the
各シールリング121,121は、軟鋼板で形成され断面L字形で全体を円環状とした芯金124,124により、弾性材122,122が補強されてなる。このようなシールリング121,121は、それぞれの芯金124,124が外輪105の両端部に締り嵌めにより内嵌されているとともに、それぞれの弾性材122,122が構成するシールリップの先端部が、内輪116の内端部外周面に外嵌固定されたスリンガ125あるいはハブ107の中間部外周面に、全周にわたって摺接されている。
Each of the seal rings 121 and 121 is formed by reinforcing the
また、図11に示すように、磁気エンコーダ126は、固定部材であるスリンガ125と、スリンガ125の側面に一体的に接合された磁石部である磁極形成リング127と、で構成される。図12に示すように、磁極形成リング127は多極磁石であり、N極とS極が周方向に交互に形成されている。そして、この磁極形成リング127に磁気センサ128が対面配置される(図10を参照)。
As shown in FIG. 11, the
ここで、磁気エンコーダ126についてさらに詳細に説明する。磁気エンコーダ126の磁極形成リング127の磁石材料には、フェライト等の磁性粉を含有し熱可塑性樹脂をバインダーとした磁石コンパウンドを好適に用いることができ、磁極形成リング127は、90質量%のストロンチウムフェライトと10質量%のポリアミド12と微量の添加剤とを混合した樹脂組成物で構成されている。
Here, the
磁極形成リング127は、フェノール系接着剤をプレキュア状態で焼き付けたスリンガ125をコアにした、磁場射出成形で成形されている。射出成形時の熱により、フェノール系接着剤が完全に硬化して、磁極形成リング127とスリンガ125とが接合する。ただし、必要に応じて2次加熱を行って、フェノール系接着剤をより完全に硬化させてもよい。
The magnetic
このような磁極形成リング127は、酸化防止剤を含有する超臨界二酸化炭素を用いた前述のような改質処理が施され、その表層部には酸化防止剤が浸透している(超臨界二酸化炭素を除去した後の磁石部中の酸化防止剤の含有率は0.01質量%である)。超臨界二酸化炭素に浸漬する処理の条件は、温度100℃、圧力20MPa、処理時間1時間であり、使用した酸化防止剤はN−イソプロピル−N’−フェニル−p−フェニレンジアミン(大内新興化学工業株式会社製のノクラック810−NA)である。
Such a magnetic
このような磁気エンコーダ126においては、磁極形成リング127は前述のように改質されたプラスチック成形品で構成されているので、耐熱性が優れている。よって、厳しい使用条件下で磁気エンコーダ126が使用されても、磁極形成リング127の耐久性,信頼性等の性能が優れており、その結果、磁気エンコーダ126が長寿命となる。
In such a
改質したプラスチック成形品の他の使用例としては、直動滑り軸受,ラジアル滑り軸受,ワンウェイクラッチ,針状ころ軸受,ターボチャージャー用軸受,車輪支持用軸受があげられる。針状ころ軸受の部品として使用する場合に好適なプラスチックの種類としては、例えばポリフェニレンスルフィドやポリアミド46があげられる。また、ターボチャージャー用軸受の部品として使用する場合に好適なプラスチックの種類としては、例えば熱可塑性ポリイミドがあげられる。さらに、車輪支持用軸受の部品として使用する場合に好適なプラスチックの種類としては、例えば10質量%のガラス繊維を含有するポリアミド66があげらる。
Other examples of use of the modified plastic molded products include linear motion plain bearings, radial plain bearings, one-way clutches, needle roller bearings, turbocharger bearings, and wheel support bearings. Examples of plastics suitable for use as a part of a needle roller bearing include polyphenylene sulfide and
次に、改質されたプラスチック成形品の耐熱性を評価した結果について説明する。ガラス繊維(含有量は30質量%)で強化されたポリアミド66(宇部興産株式会社製UBEナイロン2020GU6、少量の銅系熱安定剤が添加してある)で構成されたJIS1号引張試験片を用意し、酸化防止剤を含有する超臨界二酸化炭素を用いた前述のような改質処理を施した(超臨界二酸化炭素を除去した後の試験片中の酸化防止剤の含有率は0.12質量%である)。超臨界二酸化炭素に浸漬する処理の条件は、温度140℃、圧力20MPa、処理時間2時間であり、使用した酸化防止剤はN,N’−ジフェニル−p−フェニレンジアミン(大内新興化学工業株式会社製のノクラックDP)である。 Next, the results of evaluating the heat resistance of the modified plastic molded product will be described. Prepared JIS No. 1 tensile test piece composed of polyamide 66 (UBE Nylon 2020GU6 manufactured by Ube Industries, Ltd., with a small amount of copper heat stabilizer added) reinforced with glass fiber (content: 30% by mass) Then, the above-described modification treatment using supercritical carbon dioxide containing an antioxidant was performed (the content of the antioxidant in the test piece after removing the supercritical carbon dioxide was 0.12 mass) %). The conditions of the treatment immersed in supercritical carbon dioxide are a temperature of 140 ° C., a pressure of 20 MPa, a treatment time of 2 hours, and the antioxidant used is N, N′-diphenyl-p-phenylenediamine (Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.) Nocrack DP made by company.
このように表面改質され表層部に酸化防止剤が固定された試験片(実施例)と、改質処理を行っていない試験片(比較例)とを、160℃の高温環境下に静置し、引張強度の経時変化を測定した。結果を図13のグラフに示す。このグラフにおいては、引張強度の初期値を基準とした保持率で、耐熱性を示してある。図13のグラフから、表面改質された試験片は、改質処理を行っていない試験片と比べて、熱劣化が生じにくく、耐熱性が優れていることが分かる。 The test piece (Example) in which the surface was modified in this way and the antioxidant was fixed to the surface layer part, and the test piece not subjected to the modification treatment (Comparative Example) were left in a high temperature environment of 160 ° C. The change in tensile strength over time was measured. The results are shown in the graph of FIG. In this graph, the heat resistance is shown by the retention rate based on the initial value of the tensile strength. From the graph of FIG. 13, it can be seen that the surface-modified test piece is less prone to thermal degradation and has better heat resistance than the test piece not subjected to the modification treatment.
11 内輪
12 外輪
13 玉
14 保持器
31 案内レール
32 スライダ
32B エンドキャップ
35 転動体
55 リターンガイド
70 電動パワーステアリング装置
81 ウォームホイールギア
82 ウォームギア
126 磁気エンコーダ
127 磁極形成リング
DESCRIPTION OF
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005231236A JP2007045919A (en) | 2005-08-09 | 2005-08-09 | Method of modification of plastic molding and plastic molding |
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JP2005231236A JP2007045919A (en) | 2005-08-09 | 2005-08-09 | Method of modification of plastic molding and plastic molding |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009163050A (en) * | 2008-01-08 | 2009-07-23 | Ricoh Co Ltd | Electrophotographic photoreceptor, its manufacturing method, image forming apparatus, process cartridge and image forming method |
-
2005
- 2005-08-09 JP JP2005231236A patent/JP2007045919A/en active Pending
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