JP2007203506A

JP2007203506A - テンタークリップ用転がり軸受

Info

Publication number: JP2007203506A
Application number: JP2006022547A
Authority: JP
Inventors: Masaki Egami; 正樹江上; Yosuke Oya; 洋右大矢
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2006-01-31
Filing date: 2006-01-31
Publication date: 2007-08-16
Also published as: CN101375073A

Abstract

【課題】エステル油に接触してもシール部材の劣化を抑制することができ、信頼性や高温耐久性に優れたテンタークリップ用転がり軸受を提供する。
【解決手段】フィルム延伸装置のテンタークリップ１５に使用され、外輪外周がエステル油で潤滑される転がり軸受１８であって、該転がり軸受１８は、内輪および外輪と、この内輪および外輪間に介在する複数の転動体と、上記内輪および外輪の軸方向両端開口部を覆うシール部材とが設けられ、該シール部材は、少なくともエステル油に接触する部位がフッ素ゴム成形体からなり、該フッ素ゴム成形体がテトラフルオロエチレン−プロピレン２元共重合体を含む加硫可能なフッ素ゴム組成物、および、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン−プロピレン３元共重合体を含む加硫可能なフッ素組成物から選ばれた少なくとも１つのフッ素ゴム組成物の成形体である。
【選択図】図１

Description

本発明はフィルム延伸装置に用いられるテンタークリップ用転がり軸受に関する。

樹脂の延伸フィルム成形装置の一例を図４および図５に示す。図４は樹脂の二軸延伸フィルム製造装置の一例を示す図である。図５は図４の横延伸装置のガイドレールを示す図である。図４および図５に示すように二軸延伸フィルム製造装置は、樹脂を溶融混練する押出機９と、溶融混練した樹脂を原反シートに賦形して押し出すダイヘッド（Ｔダイ）１０と、原反シートを縦方向に延伸する縦延伸機１１と、縦方向に延伸されたシートをシート幅方向に延伸する横延伸装置１３と、縦、横方向に二軸延伸されたフィルムを引き巻き取る引巻取機１４とから構成される。横延伸装置１３は、一対の周回するガイドレール１２と、該ガイドレール１２上を一定の間隔をあけて周回する複数のテンタークリップ１５と、シートを加熱する手段とを有する。
図５に示すように、縦延伸されたシートは横延伸装置１３において、複数のテンタークリップ１５に両端を連続的に挟まれた状態で、熱処理されながら、ガイドレール１２の拡幅部１２ａ、１２ｂに沿ってシートの幅方向に延伸され、縦、横両方向に延伸された二軸延伸フィルムとなる。図４に示すように、二軸延伸フィルムは引巻取機１４にて巻き取られる。

テンタークリップ１５に用いられる転がり軸受は、加熱処理を行なう横延伸装置１３内において 200〜250℃にさらされるため、テンタークリップ用転がり軸受の潤滑剤としては耐熱性を考慮してフッ素グリースを封入するのが一般的である。
一方、ガイドレール１２の潤滑にはエステル油がよく用いられる。このエステル油がフッ素グリース封入軸受に侵入すると、フッ素グリースとエステル油の金属との親和性の関係からフッ素グリースが軸受から漏れ出して軸受の耐熱性が低下するという問題がある。テンタークリップ用転がり軸受において、このフッ素グリースの漏洩を防止する方法として、エステル油とフッ素油との混合油を基油に用いる方法が知られている（特許文献１参照）。
エステル油とフッ素油との混合油を基油に用いる方法は、フッ素グリースの漏洩を防止する方法として有効であることは確かであるが、軸受の密封装置、例えば軸受のシール部材を適切にすればエステル油の侵入や、フッ素グリースの漏れを効果的に防ぐことも可能である。この場合、密封装置としてはゴム製の非接触または軽接触シール部材が適当であるが、雰囲気温度からゴム材質はフッ素ゴムを使用することが一般的である。従来、このような用途に使用されているフッ素ゴム組成物としては、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの２元共重合体（ＶＤＦ−ＨＦＰ）や、これにテトラフルオロエチレンを加えた３元共重合体（ＶＤＦ−ＨＦＰ−ＴＦＥ）等のフッ化ビニリデン系ゴム（以下、ＦＫＭと記す）が一般的である。

しかしながら、これらのフッ素ゴム組成物は、極性が強くエステル油との親和性が高いために、油との接触状態や温度によっては膨潤する場合がある。シール部材は金属板の芯金にゴムを複合させるのが一般的であるが、ゴム部が膨潤すると非接触シール部材のシール部が接触したり、軽接触ではシール部の緊迫力が増加して、軸受けの回転トルクが増加する不具合が生じるという問題がある。
また、延伸装置は高温で使用するため、ガイドレールの潤滑油であるエステル油の酸化劣化を防止するため、エステル油にはアミン化合物などの酸化防止剤が添加されるのが一般的である。ＦＫＭにアミンが接触すると、ＦＫＭのフッ化ビニリデン部分で架橋反応が起こり、ゴムが硬化劣化するという問題がある。
特開２００４−３０１１６７号公報

本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、ガイドレールの潤滑剤であるエステル油と接触してもシール部材の劣化を抑制することができ、信頼性や高温耐久性に優れたテンタークリップ用転がり軸受の提供を目的とする。

本発明のテンタークリップ用転がり軸受は、内輪および外輪と、この内輪および外輪間に介在する複数の転動体と、前記内輪および外輪の軸方向両端開口部を覆うシール部材とが設けられたテンタークリップ用転がり軸受であって、上記シール部材がフッ素ゴム成形体からなり、該フッ素ゴム成形体が、テトラフルオロエチレン−プロピレン２元共重合体を含む加硫可能なフッ素ゴム組成物、および、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン−プロピレン３元共重合体を含む加硫可能なフッ素ゴム組成物から選ばれた少なくとも１つのフッ素ゴム組成物の成形体であることを特徴とする。

本発明のテンタークリップ用転がり軸受の他の態様は、内輪および外輪と、この内輪および外輪間に介在する複数の転動体と、上記内輪および外輪の軸方向両端開口部を覆うシール部材とが設けられ、上記外輪外周がエステル油で潤滑されるテンタークリップ用転がり軸受であって、上記シール部材は、少なくとも上記エステル油に接触する部位がフッ素ゴム成形体からなり、該フッ素ゴム成形体がテトラフルオロエチレン−プロピレン２元共重合体を含む加硫可能なフッ素ゴム組成物、および、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン−プロピレン３元共重合体を含む加硫可能なフッ素ゴム組成物から選ばれた少なくとも１つのフッ素ゴム組成物の成形体であることを特徴とする。
また、上記エステル油は、アミン系添加剤を含むことを特徴とする。

上記転がり軸受に封入されるグリースがフッ素グリース単独、または、フッ素油とエステル油との混合油である基油と、ジウレア化合物とポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと記す）樹脂粉末との混合物である増ちょう剤とからなるグリースであることを特徴とする。

本発明のテンタークリップ用転がり軸受は、そのシール部材において外輪潤滑用のエステル油と接触する部位が、テトラフルオロエチレン−プロピレン２元共重合体を含む加硫可能なフッ素ゴム組成物、および、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン−プロピレン３元共重合体を含む加硫可能なフッ素ゴム組成物から選ばれた少なくとも１つのフッ素ゴム組成物の成形体であるフッ素ゴム成形体からなるので、エステル油と接触しても膨潤による体積変化が少なく軸受回転トルクの増加を防止できる。また、異物の侵入を効果的に防止することができる。さらに、エステル油にアミン系添加剤が含まれる場合でも、ゴムの硬化劣化等が起こりにくい。以上の結果、樹脂フィルムの延伸装置で使用されるテンタークリップ用転がり軸受の高温耐久性および耐油性を向上させることができる。

本発明のテンタークリップ用転がり軸受が使用されているテンタークリップの一例の断面図を図１に示す。図１に示すようにテンタークリップ１５には、シートの片端１６を把持する把持部１７と、テンタークリップ本体１５ａがガイドレール１２にガイドされつつ走行可能とするための複数のテンタークリップ用転がり軸受１８とが設けられている。図５および図１に示すようにテンタークリップ１５はガイドレール１２に沿って横延伸装置１３内を周回する。縦延伸されたシートはガイドレール入口１２ｃでシートの片端１６を把持部１７で把持され、加熱処理されながらテンタークリップ１５の走行によってガイドレール拡幅部１２ａ、１２ｂで横延伸される。この縦延伸かつ横延伸されたシートが二軸延伸フィルムとなる。ガイドレール出口１２ｄにおいて、把持部１７は把持状態を解除し、テンタークリップ１５はガイドレール１２に沿って横延伸装置１３に入口に戻る。テンタークリップ用転がり軸受１８は、横延伸装置１３内の加熱処理やテンタークリップ１５の走行補助のエステル油の噴霧にさらされる。延伸装置内での高温条件下等においてエステル油の酸化劣化を防止するため、エステル油にはアミン系添加剤が添加されており、軸受１８の外輪とガイドレール１２とは、このエステル油によって潤滑される。

本発明のテンタークリップ用転がり軸受１８の一例を図２に示す。図２は深溝玉軸受の断面図である。
図１に示すようにテンタークリップ用転がり軸受として利用される深溝玉軸受１は、外周面に内輪転走面２ａを有する内輪２と内周面に外輪転走面３ａを有する外輪３とが同心に配置され、内輪転走面２ａと外輪転走面３ａとの間に複数個の転動体４が配置される。少なくとも転動体４の周囲にグリース組成物７が封入される。複数個の転動体４を保持する保持器５および外輪３等に固定されるシール部材６が内輪２および外輪３の軸方向両端開口部８ａ、８ｂにそれぞれ設けられ、走行補助として噴霧されるエステル油の侵入や異物の混入を防止する。ここで、シール部材６は、少なくともエステル油に接触する部位が、テトラフルオロエチレン−プロピレン２元共重合体を含む加硫可能なフッ素ゴム組成物、および、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン−プロピレン３元共重合体を含む加硫可能なフッ素ゴム組成物から選ばれた少なくとも１つのフッ素ゴム組成物の成形体から構成されている。

シール部材６は、上述のフッ素ゴム成形体を少なくとも含むゴム成形体のみから構成されてもよく、あるいはゴム成形体と金属板、プラスチック板、セラミック板等との複合体であってもよい。耐久性、固着の容易さからゴム成形体と金属板との複合体が好ましい。
ゴム成形体と金属板との複合体からなるシール部材６の一例を図３に示す。シール部材６は鋼板などの金属板６ａにゴム成形体６ｂを固着して得られる。固着方法としては、機械的固着、化学的固着のいずれの方法であってもよい。好ましい固着方法としては、ゴム成形体を加硫時に、加硫型内に金属板を配置し、成形および加硫を同時に行ない固着する方法が挙げられる。

シール部材６の装着方法としては、（１）シール部材６の一端６ｃを外輪３に固定し、他端６ｄは内輪２のシール面のＶ溝に沿ってラビリンス隙間を形成する、（２）シール部材６の一端６ｃを外輪３に固定し、他端６ｄは内輪２のシール面のＶ溝側面に接触させる、（３）シール部材６の一端６ｃを外輪３に固定し、他端６ｄは内輪２のシール面のＶ溝側面に接触させるが、接触するリップ部に吸着防止のスリットなどを設けて低トルク構造とするなどがある。
上記いずれの装着方法においても、周囲にあるエステル油がシール部材６を構成するゴム成形体６ｂと接触する。ゴム成形体６ｂは少なくともエステル油と接触する部位が、上述したフッ素ゴム成形体で形成されていればよい。例えば、ゴム成形体６ｂをフッ素ゴム成形体単独としてもよく、また、エステル油と接触する部分をフッ素ゴム成形体として、その背面に従来のゴム成形体を積層した積層体としてもよい。
なお、軸受封入グリースとして、ウレア系グリース等のＦＫＭ製フッ素ゴムシールを劣化させるようなグリースを使用する場合には、該グリースと接触する部位も上述したフッ素ゴム成形体で形成しておくことが好ましい。

本発明で使用できるテトラフルオロエチレン−プロピレン２元共重合体は、化１に示される、繰り返し単位（１−１）と、繰り返し単位（１−２）とを分子内に含む重合体である。

繰り返し単位（１−１）はテトラフルオロエチレンモノマーから形成される繰り返し単位であり、繰り返し単位（１−２）はプロピレンモノマーから形成される繰り返し単位である。２元共重合体全体に対して、繰り返し単位（１−１）は 20〜80 モル％、好ましくは 40〜60 モル％、繰り返し単位（１−２）は 20〜80 モル％、好ましくは 40〜60 モル％である。
本発明に使用できるテトラフルオロエチレン−プロピレン２元共重合体の市販品としては、旭硝子社製、アフラス１５０シリーズ、アフラス１００シリーズ等が挙げられる。

本発明で使用できるフッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン−プロピレン３元共重合体は、化２に示される、繰り返し単位（２−１）と、繰り返し単位（２−２）と、繰り返し単位（２−３）とを分子内に含む重合体である。

繰り返し単位（２−１）はフッ化ビニリデンモノマーから形成される繰り返し単位であり、繰り返し単位（２−２）はテトラフルオロエチレンモノマーから形成される繰り返し単位であり、繰り返し単位（２−３）はプロピレンモノマーから形成される繰り返し単位である。３元共重合体全体に対して、繰り返し単位（２−１）は、1〜70 モル％、好ましくは 2〜65 モル％、繰り返し単位（２−２）は、1〜70 モル％、好ましくは 20〜60 モル％、繰り返し単位（２−３）は、1〜70 モル％、好ましくは 10〜45 モル％である。
本発明に使用できるフッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン−プロピレン３元共重合体の市販品としては、住友スリーエム社製、ＢＲＥＬＪ２９８００５、旭硝子社製、アフラスＳＰ、アフラスＭＺ２０１等が挙げられる。

上記テトラフルオロエチレン−プロピレン２元共重合体およびフッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン−プロピレン３元共重合体（以下、両者を併せて、フッ素系重合体と記す）はトリアリルイソシアヌレート、トリアリルシアヌレートなどの加硫助剤とともに、α、α−ビス−ｔ−ブチルパーオキシ−ジイソプロピルベンゼン、２，５−ジメチル−２，５−ジ−ｔ−ブチルパーオキシヘキサンなどの有機過酸化物を用いて加硫され、ゴム弾性を示す。
また、これらのフッ素系重合体にカーボンブラック、シリカ、珪酸、珪藻土などの無機充填剤、酸化亜鉛、酸化マグネシウムなどの金属酸化物、オクチル化ジフェニルアミン、Ｎ−フェニル−１−ナフチルアミン等の老化防止剤などの添加剤を必要に応じて配合して加硫できる。

本発明におけるフッ素ゴム成形体を形成するためのフッ素ゴム組成物としては、上記の各フッ素系重合体を含む加硫可能なフッ素ゴム組成物をそれぞれ単独で、あるいは混合して使用できる。加硫条件を考慮するとそれぞれ単独で用いることが好ましい。
これらの組成物を混合、または成形する方法は一般のゴム加工に用いるプロセスを採用することができ、オープンロール、バンバリーミキサー、ニーダ、各種密封式ミキサーなどにより混練した後、プレス成形（プレス加硫）、押し出し成形、射出成形などに供すればよい。また、特性を向上させるため、成形後には２次加硫を行なうことが好ましく、これはオーブン中で十分加熱（例えば 200℃、24 時間）することにより行なう。この成形および加硫の工程を経て、上記フッ素ゴム成形体が得られる。

本発明のテンタークリップ用転がり軸受に封入されるグリースは、加熱処理を行なう横延伸装置内における耐熱性を考慮し、パーフルオロポリエーテル（以下、ＰＦＰＥと記す）油等のフッ素油を基油に、ＰＴＦＥ樹脂粉末を増ちょう剤としたフッ素グリース単独、または、フッ素油とエステル油との混合油である基油に、ジウレア化合物とＰＴＦＥ樹脂粉末との混合物を増ちょう剤としたグリースであることが好ましい。

増ちょう剤として配合されるウレア化合物は分子中にウレア結合（−ＮＨＣＯＮＨ−）を含むものでありジウレア、トリウレア、テトラウレア、ウレアウレタン等が挙げられる。好ましいウレア化合物はウレア結合を分子内に 2 個有するジウレアであり、以下の化３で示される。Ｒ₂ は炭素数 6〜15 の２価の芳香族炭化水素基であり、具体的には以下の化４で示される。

また、Ｒ₁ およびＲ₃ は、１価の脂肪族基、脂環族基または芳香族基をそれぞれ表す。特に、Ｒ₁およびＲ₃ が脂肪族基である脂肪族ジウレアを増ちょう剤とするウレア系グリースがフッ素グリースと容易に混合するので好ましい。なお、ウレア化合物の製造方法の一例としては、ジイソシアナート化合物にイソシアナート基当量のアミン化合物を反応させる方法が挙げられる。

エステル油としては、ジエステル油、ポリオールエステル油またはこれらのコンプレックスエステル油、芳香族エステル油などが使用できる。
エステル油の具体例としては、例えば、炭素数 7〜22 の１価アルコールと芳香族多価カルボン酸、またはその誘導体とのエステル、および炭素数 7〜22 の１価カルボン酸と脂肪族多価アルコールとのエステルから選ばれた少なくとも１つのエステル油が挙げられる。１価アルコールおよび１価カルボン酸において、炭素数 7 未満および炭素数 22 をこえると潤滑性が劣る。

炭素数 7〜22 の１価アルコールとしては、ヘプチルアルコール、オクチルアルコール、ノニルアルコール、デシルアルコール、ウンデシルアルコール、ラウリルアルコール、オレイルアルコール、ステアリルアルコール、フェノール、メチルフェノール、オクチルフェノールなどのアルキルフェノール等が挙げられる。
また、炭素数 7〜22 の１価カルボン酸は、上記脂肪族の１価アルコールの−ＣＨ₂ＯＨを−ＣＯＯＨに代えた１価カルボン酸、または、上記芳香族の１価アルコールの−ＯＨを−ＣＯＯＨに代えた１価カルボン酸が挙げられる。
芳香族多価カルボン酸としては、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、トリメシン酸、ピロメリット酸、ジフェニルテトラカルボン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸などが挙げられる。
脂肪族多価アルコールとしては、1,3 ブチレングリコール、グリセリン、プロピレングリコール、エチレングリコール、ペンタジオール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、ソルビトールなどが挙げられる。

ウレアを増ちょう剤として含有するグリースが高温でＦＫＭ製フッ素ゴムシールに接触すると、ウレアや未反応のアミンがＦＫＭのフッ化ビニリデン部分を架橋し、ゴムの硬化や劣化が進むという問題があるが、本発明のテンタークリップ用転がり軸受に用いられるフッ素ゴム成形体はウレアやアミンへの耐性にも優れるため、このような不具合も生じないという利点がある。

各実施例および比較例に用いたフッ素ゴム組成物を以下に示す。
表１に示す配合組成でロール温度 50℃にてオープンロールを用いて混練することにより、未加硫フッ素ゴム組成物を得た。表１に用いた各材料を以下に示す。
（１）フッ素ゴム１：旭硝子社製、アフラス１５０
（２）フッ素ゴム２：デュポン・ダウ・エラストマー社製、Ａ３２Ｊ
（３）酸化マグネシウム：協和化学工業社製、キョウワマグ１５０
（４）水酸化カルシウム：近江化学工業社製、カルビット
（５）カーボン：エンジニアード社製、Ｎ９９０
（６）共架橋剤：日本化成社製、ＴＡＩＣ
（７）加硫剤：化薬アクゾ社製、パーカドックス１４
フッ素ゴム１はテトラフルオロエチレン−プロピレン系のゴムであり、フッ素ゴム２はフッ化ビニリデンゴムである。

実施例１、比較例１
上記未加硫フッ素ゴム組成物を用いて加硫プレス機にて加硫成形物を得た。金型実温度を 170℃に保ち、12 分間、１次加硫を行なった。次いで加硫成形物を恒温槽内に移し、 200℃で 24 時間、２次加硫を行なった。
得られた加硫成形物をＪＩＳＫ６２５１３号試験片の形状に打ち抜き試験片を作製した。試験片をエステル油（新日鉄化学社製、ハトコールH２３６２ [ 40℃における動粘度 70 mm²/sec] にアミン系酸化防止剤 [ アルキル化ジフェニルアミン] を 2 重量％添加）に 170℃×500 時間の条件で浸漬して、浸漬前後の体積を測定し、体積変化率を算出した。体積はＪＩＳＫ６２５８に準じて測定した。体積変化率は次式にしたがって算出した。結果を表１に併記する。
体積変化率（％）＝100×（浸漬後体積−浸漬前体積）／浸漬前体積

実施例１は、長時間の浸漬でも劣化が軽微であり、エステル油に対して優れた耐性を有していた。
比較例１は、エステル油に浸漬された場合の体積変化が著しい。浸漬後、500 時間では、試験片の表面に溶解がみられた。

本発明のテンタークリップ用転がり軸受は、優れたエステル油耐性を有するので、エステル油と接触する条件下で使用される転がり軸受に好適に利用できる。

テンタークリップの一例を示す図である。テンタークリップ用転がり軸受の断面図である。テンタークリップ用転がり軸受シール部材の断面図である。樹脂の二軸延伸フィルム製造装置の一例を示す図である。図４の横延伸装置のガイドレールを示す図である。

符号の説明

１深溝玉軸受
２内輪
３外輪
４転動体
５保持器
６シール部材
７グリース組成物
８ａ開口部
８ｂ開口部
９押出機
１０Ｔダイ
１１縦延伸機
１２ガイドレール
１３横延伸装置
１４引巻取機
１５テンタークリップ
１５ａテンタークリップ本体
１６シートの片端
１７把持部
１８テンタークリップ用転がり軸受

Claims

内輪および外輪と、この内輪および外輪間に介在する複数の転動体と、前記内輪および外輪の軸方向両端開口部を覆うシール部材とが設けられたテンタークリップ用転がり軸受であって、
前記シール部材がフッ素ゴム成形体からなり、該フッ素ゴム成形体が、テトラフルオロエチレン−プロピレン２元共重合体を含む加硫可能なフッ素ゴム組成物、および、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン−プロピレン３元共重合体を含む加硫可能なフッ素ゴム組成物から選ばれた少なくとも１つのフッ素ゴム組成物の成形体であることを特徴とするテンタークリップ用転がり軸受。
内輪および外輪と、この内輪および外輪間に介在する複数の転動体と、前記内輪および外輪の軸方向両端開口部を覆うシール部材とが設けられ、前記外輪外周がエステル油で潤滑されるテンタークリップ用転がり軸受であって、
前記シール部材は、少なくとも前記エステル油に接触する部位がフッ素ゴム成形体からなり、該フッ素ゴム成形体が、テトラフルオロエチレン−プロピレン２元共重合体を含む加硫可能なフッ素ゴム組成物、および、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン−プロピレン３元共重合体を含む加硫可能なフッ素ゴム組成物から選ばれた少なくとも１つのフッ素ゴム組成物の成形体であることを特徴とする請求項１記載のテンタークリップ用転がり軸受。
前記エステル油は、アミン系添加剤を含むことを特徴とする請求項１または請求項２記載のテンタークリップ用転がり軸受。
前記転がり軸受に封入されるグリースが、フッ素グリース単独、または、フッ素油とエステル油との混合油である基油と、ジウレア化合物とポリテトラフルオロエチレン樹脂粉末との混合物である増ちょう剤とからなるグリースであることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載のテンタークリップ用転がり軸受。