JP2015016667A

JP2015016667A - 電気絶縁樹脂材料の製造方法ならびに転がり軸受

Info

Publication number: JP2015016667A
Application number: JP2013146861A
Authority: JP
Inventors: 一徳三宅; Kazunori Miyake
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2013-07-12
Filing date: 2013-07-12
Publication date: 2015-01-29
Also published as: EP2823947A1; CN104275751A

Abstract

【課題】高い電気絶縁性、放熱性及び強度を確保できる電気絶縁樹脂材料が得られうる電気絶縁樹脂材料の製法並びに電気絶縁性及び放熱性に優れ、寿命が長い転がり軸受を提供する。
【解決手段】スクリュー本体25a,25bのL/D=50-100の押出混練機20の第１の原料供給口21から全配合量の一部の放熱性添加剤と全配合量のPPS樹脂とを供給し混練後、第２の原料供給口22から残部の放熱性添加剤と全配合量の強化繊維とを供給し混練し、強化繊維15-40質量%及びPPS樹脂5-45質量%を含有し、全量100質量%となるように放熱性添加剤が配合された電気絶縁樹脂材料を得る。前記残部の放熱性添加剤と全配合量の強化繊維とを第２の原料供給口22から供給し混練したときの最大撹拌トルク値が、全配合量の放熱性添加剤と全配合量のPPS樹脂とを第１の原料供給口21から供給し混練したときの最大撹拌トルク値以下となる条件で原料を混練する。
【選択図】図４

Description

本発明は、電気絶縁樹脂材料の製造方法ならびに転がり軸受に関する。

鉄道車両などの電動機に用いられる転がり軸受では、使用中に何らかの原因で転がり軸受内に電気が流れた場合、転がり接触面などに電食が発生することがある。そこで、外輪の外周部などに、ガラス繊維とポリフェニレンサルファイド樹脂とを含む樹脂材料で形成された電気絶縁膜を有する転がり軸受が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、鉄道車両などの高速化によって軸回転時の転がり軸受における発熱量が増加する傾向になり、当該転がり軸受の寿命が低下することがある。
一方、合成樹脂を含む樹脂材料は、混練押出機によって原料を混練することによって製造されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平３−２７７８１８号公報特許第５０４１２０９号公報

しかし、前記混練押出機の原料供給口から当該混練押出機内にすべての原料を供給して混練した場合、原料の混合物の粘度が急激に上昇し、例えば、図４（Ａ）の破線に示されるように、原料供給口付近における撹拌トルクが急激に著しく増大する。そのため、原料の混練時に異常昇温が発生し、しかも原料が原料供給口から漏出することから、原料を十分に混合して均一に分散させることができないとともに、ガラス繊維の折損に起因して、得られる樹脂材料の引っ張り強度が低下してしまうことがある。したがって、前記方法では、電気絶縁性および放熱性の両方に優れ、しかも高い強度を確保することができる電気絶縁樹脂材料を得ることが困難である。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、高い電気絶縁性および放熱性を確保することができ、しかも高い強度を確保することができる電気絶縁樹脂材料を得ることができる電気絶縁樹脂材料の製造方法ならびに電気絶縁性および放熱性に優れ、寿命が長い転がり軸受を提供することを目的とする。

本発明の電気絶縁樹脂材料の製造方法は、筒状バレル内にスクリュー本体が収容され、原料を混練しながら排出口側に移送して排出口より押し出す混練機本体と、原料の一部を前記混練機本体内に供給する第１の原料供給口と、前記第１の原料供給口の押出方向下流側に設けられ、残部の原料を前記混練機本体内に供給する第２の原料供給口とを備えた押出混練機を用いる電気絶縁樹脂材料の製造方法であって、
前記第１の原料供給口から全配合量のうちの一部の放熱性添加剤と全配合量のポリフェニレンサルファイド樹脂とを前記混練機本体内に供給して混練した後、前記第２の原料供給口から残部の放熱性添加剤と全配合量の強化繊維とを前記混練機本体内に供給して混練することにより、強化繊維１５〜４０質量％およびポリフェニレンサルファイド樹脂５〜４５質量％を含有し、全量が１００質量％となるように放熱性添加剤が配合された電気絶縁樹脂材料電気絶縁樹脂材料を製造する工程を含み、
前記スクリュー本体の長手方向長さＬと当該スクリュー本体の最大直径Ｄとの比（Ｌ／Ｄ）の値が５０〜１００であり、
前記残部の放熱性添加剤と全配合量の強化繊維とを当該第２の原料供給口から前記混練機本体内に供給して混練したときの最大撹拌トルクの値が、全配合量の放熱性添加剤と全配合量のポリフェニレンサルファイド樹脂とを前記第１の原料供給口から前記混練機本体内に供給して混練したときの最大撹拌トルク値以下となる条件で、前記原料を混練することを特徴とする。

本発明の電気絶縁樹脂材料の製造方法では、前記Ｌ／Ｄの値を有するスクリュー本体を備えた押出混練機を用い、前記条件で原料を混練するという構成が採用されているので、１つの原料供給口からすべての原料を混練機本体内に供給して混練した場合のような原料の混合物の粘度の急激な上昇を抑制することができ、原料供給口付近における撹拌トルクの著しい増大を抑制することができる。そのため、本発明の電気絶縁樹脂材料の製造方法によれば、原料の混練時に異常昇温が発生するのを抑制することができるので、原料を十分に混練することができ、しかも混練時における強化繊維の折損を抑制することができる。したがって、本発明の電気絶縁樹脂材料の製造方法によれば、電気絶縁性に優れたポリフェニレンサルファイド樹脂に対し、所望の熱伝導性を確保するのに十分な量の放熱性添加剤および十分な強度を確保するのに適した状態の強化繊維を均一に分散させることができることから、高い電気絶縁性および放熱性を確保することができ、しかも高い強度を確保することができる電気絶縁樹脂材料を得ることができる。

本発明の電気絶縁樹脂材料の製造方法では、前記第１の原料供給口から全配合量のうちの一部の放熱性添加剤と全配合量のポリフェニレンサルファイド樹脂とを供給して混練したときの最大撹拌トルクの値と、前記第２の原料供給口から残部の放熱性添加剤と全配合量の強化繊維とを供給して混練したときの最大撹拌トルクの値とが同じ値であることが好ましい。この場合、原料をより効率よく混練させることができ、かつ混練時における強化繊維の折損をより一層抑制することができる。

本発明の転がり軸受は、内輪の内周面および外輪の外周面の少なくとも１つが電気絶縁膜で被覆された転がり軸受であって、
前記電気絶縁膜が、前記製造方法によって製造された電気絶縁樹脂材料によって形成されていることを特徴とする。したがって、本発明の転がり軸受は、高い電気絶縁性および放熱性を有し、しかも長寿命である。

本発明の電気絶縁樹脂材料の製造方法によれば、高い電気絶縁性および放熱性を確保することができ、しかも高い強度を確保することができる電気絶縁樹脂材料を得ることができる。また、本発明の転がり軸受によれば、高い電気絶縁性および放熱性を有し、長寿命であるという優れた効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る転がり軸受としての円筒ころ軸受を示す部分断面図である。本発明の一実施形態に係る電気絶縁膜の構成を示す部分拡大説明図である。本発明の一実施形態に係る電気絶縁樹脂材料の製造方法の一例を示す工程図であり、（Ａ）は全配合量のうちの一部の放熱性添加剤と全配合量のポリフェニレンサルファイド樹脂とを２軸押出混練機の混練機本体内に供給する工程を示す説明図、（Ｂ）は残部の放熱性添加剤と全配合量の強化繊維とを混練機本体内に供給する工程を示す説明図である。本発明の一実施形態に係る電気絶縁樹脂材料の製造方法に用いられる２軸押出混練機の構成を示す図であり、（Ａ）は原料の供給時における２軸押出混練機内のトルク分布の傾向を示す説明図、（Ｂ）は２軸押出混練機のスクリューを示す部分拡大断面図である。試験例２において、樹脂材料におけるタルクの含有量と熱伝導率との関係を示すグラフである。

［転がり軸受］
以下、添付の図面により本発明の一実施形態に係る転がり軸受を説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかる転がり軸受としての円筒ころ軸受を示す部分断面図である。また、図２は、図１に示された円筒ころ軸受における電気絶縁膜の構成を示す部分拡大説明図である。
図１に示される円筒ころ軸受１は、外周面に軌道部２ａを有する内輪２と、内周面に軌道部３ａを有する外輪３と、外内輪２，３の両軌道部２ａ，３ａ間に配置された複数個の転動体としての円筒ころ４と、複数個の円筒ころ４を周方向に所定間隔毎に保持する保持器５とを備えている。

円筒ころ軸受１において、図示しないハウジングと接触する外輪３の外周面３ｂおよび側面３ｃは、電気絶縁膜１０で被覆されている。電気絶縁膜１０は、高い熱伝導率を有する放熱性添加剤１１と高い強度を付与することができる強化繊維１２と高い電気絶縁性を有するポリフェニレンサルファイド樹脂１３とを含有する電気絶縁性材料によって形成されている（図２）。電気絶縁膜１０内には、放熱性添加剤１１同士が互いに接触して熱を伝達する伝熱パス１５が形成されている。そのため、電気絶縁膜１０は、円筒ころ軸受１において発生した熱を、伝熱パス１５を介して円筒ころ軸受１の外部に効率よく放出させることができる。したがって、円筒ころ軸受１は、高い電気絶縁性および強度を有し、しかも発熱による寿命の低下を抑制することができ、長寿命である。なお、本発明においては、内輪２が図示しないハウジングや車軸などと接触するものである場合、内輪２の内周面２ｂおよび側面２ｃが電気絶縁膜１０で被覆されていてもよい。

電気絶縁膜１０の電気伝導率は、十分な電気絶縁性を確保する観点から、好ましくは１０^-10Ｓ／ｍ以下、より好ましくは１０^-12Ｓ／ｍ以下である。
また、電気絶縁膜１０の熱伝導率は、十分な放熱性を確保する観点から、１Ｗ／ｍＫ以上、より好ましくは２Ｗ／ｍＫ以上である。電気絶縁膜１０の熱伝導率の上限値は、放熱性添加剤１１の種類および量などによって異なるが、通常、５Ｗ／ｍＫ以下である。
前記電気絶縁膜１０は、例えば、放熱性添加剤１１としてのタルクと強化繊維１２としてのガラス繊維とポリフェニレンサルファイド樹脂１３とを含有する電気絶縁性材料と、金型と、電気絶縁膜１０を形成させる軌道輪（内外輪２，３）とを用いたインサート成形法などによって外輪３の外周面３ｂおよび側面３ｃならびに内輪２の内周面２ｂおよび側面２ｃに形成させることができる。

［電気絶縁樹脂材料の製造方法］
つぎに、前記電気絶縁膜１０に用いられる電気絶縁樹脂材料の製造方法を説明する。図３は、本発明の一実施形態に係る電気絶縁樹脂材料の製造方法の一例を示す工程図であり、（Ａ）は全配合量のうちの一部の放熱性添加剤と全配合量のポリフェニレンサルファイド樹脂とを２軸押出混練機の混練機本体内に供給する工程（以下、「第１原料供給工程」という）を示す説明図、（Ｂ）は残部の放熱性添加剤と全配合量の強化繊維とを混練機本体内に供給する工程（以下、「第２原料供給工程」という）を示す説明図である。

本実施形態に係る電気絶縁樹脂材料の製造方法において、押出混練機として、２軸押出混練機などを用いることができる。なお、本実施形態では、第１の原料供給口と、当該第１の原料供給口の下流側に１個の第２の原料供給口とを備える図４に示される２軸押出混練機を用いる場合を例としてあげて説明する。図４は本発明の一実施形態に係る電気絶縁樹脂材料の製造方法に用いられる２軸押出混練機の構成を示す図であり、（Ａ）は原料の供給時における２軸押出混練機内のトルク分布の傾向を示す説明図、（Ｂ）は２軸押出混練機のスクリューを示す部分拡大断面図を示す。図４（Ａ）の下部に示されるグラフにおいて、実線は原料を第１の原料供給口２１および第２の原料供給口２２それぞれから分割して混練機本体内に供給したときの２軸押出混練機内のトルク分布、破線は第１の原料供給口２１から原料のすべてを混練機本体内に供給したときの２軸押出混練機内のトルク分布を示す。
図４に示される２軸押出混練機２０は、原料を混練しながら排出口２３より押し出す押出混練機本体２０ａと、押出混練機本体２０ａにおける押出方向上流側に設けられ、原料の一部を押出混練機本体２０ａ内に供給する第１の原料供給口２１と、第１の原料供給口２１の下流側に設けられ、残部の原料を押出混練機本体２０ａ内に供給する第２の原料供給口２２とを備えている。
押出混練機本体２０ａには、互いに平行に配置された２つの同じスクリュー本体２５ａ，２５ｂが回転可能に互いに噛合した状態で収容されている。これらスクリュー本体２５ａ，２５ｂは、同じ方向に回転するように構成されている。第１の原料供給口２１の上方には、全配合量のうちの一部の放熱性添加剤１１を第１の原料供給口２１に供給する第１の放熱性添加剤供給部３１と、ポリフェニレンサルファイド樹脂１３を第１の原料供給口２１に供給する樹脂供給部３２とが設けられている。また、第２の原料供給口２２の上方には、残部の放熱性添加剤１１を第２の原料供給口２２に供給する第２の放熱性添加剤供給部３３と、強化繊維１２を第２の原料供給口２２に供給する強化繊維供給部３４とが設けられている。
なお、押出混練機本体２０ａの内部において、第１の原料供給口２１の付近および第２の原料供給口２２の付近には、撹拌トルクを求めるためのトルク検出器、圧力センサなどの撹拌トルク検出部（図示せず）が設けられている。

２軸押出混練機２０において、スクリュー本体２５ａ，２５ｂの長手方向長さＬ（図４（Ａ）参照）およびスクリュー本体２５ａ，２５ｂの最大直径Ｄ（図４（Ｂ）参照）は、Ｌ／Ｄの値が５０〜１００となるように設定されている。前記Ｌ／Ｄの値が大きくなればなるほど、原料を投入してから電気絶縁樹脂材料が排出口２３から押し出されるまでの時間が長くなり、混練時間が長くなる傾向がある。前記Ｌ／Ｄの値は、原料を均一に分散させるとともに十分な混練時間を確保して均一な電気絶縁性材料を得る観点から、５０以上、好ましくは７０以上であり、滞留による強化繊維の折損および混練時に高熱にさらされる時間を短縮して樹脂劣化を抑制する観点から、１００以下、好ましくは８０以下である。

本実施形態の電気絶縁樹脂材料の製造方法では、前記Ｌ／Ｄの値を有する２軸押出混練機２０を用い、前記残部の放熱性添加剤１１と全配合量の強化繊維１２とを第２の原料供給口２２から混練機本体２０ａ内に供給して混練したときの最大撹拌トルクの値が、全配合量の放熱性添加剤１１と全配合量のポリフェニレンサルファイド樹脂１３とを第１の原料供給口２１から混練機本体２０ａ内に供給して混練したときの最大撹拌トルク値以下となる条件で、原料を混練する。なお、前記最大撹拌トルク値は、２軸押出混練機２０に設けられた図示しない撹拌トルク検出部によって測定されたトルクの最大値である。
本実施形態の電気絶縁樹脂材料の製造方法では、前記構成が採用されているので、第１の原料供給口２１からすべての原料を２軸押出混練機２０内に供給して混練した場合のような原料の混合物の粘度の急激な上昇を抑制することができ、図４（Ｂ）の実線に示されるように、第１の原料供給口２１付近における撹拌トルクの著しい増大を抑制することができる。これにより、原料の混練時における異常昇温の発生を抑制することができ、原料を十分に混練することができ、しかも混練時における強化繊維の析損を抑制することができる。

原料をより効率よく混練させることができ、かつ混練時における強化繊維の折損をより一層抑制することができることから、第１の原料供給口２１から全配合量のうちの一部の放熱性添加剤１１と全配合量のポリフェニレンサルファイド樹脂１３とを２軸押出混練機２０内に供給して混練したときの最大撹拌トルクの値と、第２の原料供給口２２から残部の放熱性添加剤１１と全配合量の強化繊維１２とを２軸押出混練機２０内に供給して混練したときの最大撹拌トルクの値とが同じ値であることが好ましい。

前記放熱性添加剤１１として、例えば、タルクを用いることができる。放熱性添加剤１１としてタルクを用いた場合、十分な放熱性を確保することができる。前記放熱性添加剤１１の形状および大きさは、十分な放熱性を確保することができる形状および大きさであればよい。前記電気絶縁樹脂材料における前記放熱性添加剤１１の含有量は、十分な放熱性を確保する観点から、４０質量％以上、好ましくは５０質量％以上である。なお、前記電気絶縁樹脂材料における前記放熱性添加剤１１の含有量の上限は、全量が１００質量％となる量であればよく、製造時における混練の容易性を確保する観点から、好ましくは８０質量％以下、より好ましくは７０質量％以下、さらに好ましくは６０質量％以下である。

前記強化繊維１２としては、例えば、ガラス繊維；酸化亜鉛ウイスカ、炭酸カルシウムウイスカ、チタン酸ウイスカなどのウイスカなどを用いることができる。これらの強化繊維のなかでは、十分な強度を確保することができ、しかも取り扱いが容易であることから、ガラス繊維が好ましい。前記強化繊維１２の直径は、十分な成形性を確保するとともに、強度を向上させる観点から、好ましくは１３μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下である。また、前記強化繊維１２の長さは、十分な強度を確保する観点から、好ましくは５００μｍ以上、より好ましくは２０００μｍ以上であり、十分な成形性を確保する観点から、好ましくは１００００μｍ以下、より好ましくは５０００μｍ以下である。なお、前記強化繊維１２の直径および長さは、３００本の強化繊維１２の平均直径および平均長さである。前記強化繊維１２のアスペクト比は、十分な強度を確保する観点から、好ましくは２０以上、より好ましくは１００以上である。前記電気絶縁樹脂材料における前記強化繊維１２の含有量は、十分な強度を確保する観点から、１５質量％以上、好ましくは２５質量％以上であり、十分な成形性を確保する観点から、４０質量％以下、好ましくは３０質量％以下である。

前記ポリフェニレンサルファイド樹脂１３は、７０〜１００モル％の式（Ｉ）：

で表わされる構造単位を含む分子量３０００〜５００００の化合物である。式（Ｉ）で表わされる構造単位のモル濃度が７０モル％以上１００モル％未満である場合、ポリフェニレンサルファイド樹脂は、式（Ｉ）で表わされる構造単位７０モル％以上１００モル％未満と、式（ＩＩ）：

で表わされる構造単位、式（ＩＩＩ）：

で表わされる構造単位、式（ＩＶ）：

で表わされる構造単位、式（Ｖ）：

で表わされる構造単位、式（ＶＩ）：

で表わされる構造単位、式（ＶＩＩ）：

で表わされる構造単位および式（ＶＩＩＩ）：

で表わされる構造単位からなる群より選ばれた少なくとも１種の構造単位０モル％を超え、３０モル％以下とからなり、分子量３０００〜５００００の化合物である。前記分子量は、十分なクリープ性および耐疲労特性を確保する観点から、好ましくは３０００以上、より好ましくは１００００以上であり、原料の混合物の粘度の増加を抑制して撹拌トルクおよび温度の急激な上昇を抑制するとともに、製造時における混練の容易性を確保する観点から、好ましくは５００００以下、より好ましくは３００００以下である。前記ポリフェニレンサルファイド樹脂１３の形状は、通常、ペレット状である。前記電気絶縁樹脂材料における前記ポリフェニレンサルファイド樹脂１３の含有量は、十分な絶縁性を確保するとともに十分な強度を確保する観点から、好ましくは５質量％以上、より好ましくは２０質量％以上であり、放熱性の低下を抑制する確保する観点から、好ましくは４５質量％以下、より好ましくは３０質量％以下である。

なお、前記電気絶縁樹脂材料は、離型剤、酸化安定剤（熱安定剤）などがさらに配合されたものであってもよい。前記離型剤としては、例えば、ステアリン酸などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。かかるステアリン酸は、電気絶縁樹脂材料を成形して用いる際における金型などからの離型性を向上させることができることに加え、せん断抵抗を抑制することもできる。

本実施形態の電気絶縁樹脂材料の製造方法では、まず、第１原料供給工程において、全配合量のうちの一部の放熱性添加剤１１と全配合量のポリフェニレンサルファイド樹脂１３とを第１の原料供給口２１から２軸押出混練機２０の混練機本体２０ａ内に供給する（図３（Ａ）参照）。このとき、第１の原料供給口２１から混練機本体２０ａ内に供給された原料（放熱性添加剤１１およびポリフェニレンサルファイド樹脂１３）は、混練されながら、図３（Ａ）中のＡからＢ方向に向かって移動する。

第１原料供給工程において、ポリフェニレンサルファイド樹脂１３１００質量部あたりの放熱性添加剤１１の量は、材料を均一に分散させる観点から、好ましくは５０質量部以上、より好ましくは８０質量部以上であり、混練時のトルクの増加を抑制するとともに原料の逆流及び漏出を抑制する観点から、好ましくは１５０質量部以下、より好ましくは１００質量部以下である。

混練に際して、スクリュー本体２５ａ，２５ｂの回転速度は、原料を均一に分散させる観点から、好ましくは５０ｒｐｍ以上であり、強化繊維１２の析損を抑制して十分な強度を確保する観点から、好ましくは２００ｒｐｍ以下である。

その後、第２原料供給工程（図３（Ｂ）参照）において、第２の原料供給口２２から残部の放熱性添加剤１１と全配合量の強化繊維１２とを２軸押出混練機２０内にさらに供給して５０〜２００ｒｐｍの回転速度で混練することにより、電気絶縁樹脂材料は、図３（Ｂ）中のＡからＢ方向に向かって移動し、排出口２３からが押し出される。混練に際して、スクリュー本体２５ａ，２５ｂの回転速度は、第１原料供給工程におけるスクリュー本体２５ａ，２５ｂの回転速度と同じである。

第２の原料供給口２２から残部の放熱性添加剤１１と全配合量の強化繊維１２とを２軸押出混練機２０内にさらに供給して５０〜２００ｒｐｍの回転速度で混練したときの最大撹拌トルクの値は、原料を十分に混練させることができ、かつ混練時における強化繊維の折損を抑制することができることから、第１の原料供給口２１から全配合量の放熱性添加剤１１と全配合量のポリフェニレンサルファイド樹脂１３とを２軸押出混練機２０内に供給して５０〜２００ｒｐｍの回転速度で混練したときの最大撹拌トルクの値以下であることが好ましい。

なお、離型剤、酸化安定剤（熱安定剤）などをさらに配合する場合、第２原料供給工程において、残部の放熱添加剤１１および全配合量の強化繊維１２とともに第２の原料供給口２２から混練機本体２０ａ内に供給すればよい。

このようにして得られた電気絶縁樹脂材料は、強化繊維１５〜４０質量％およびポリフェニレンサルファイド樹脂５〜４５質量％を含有し、全量が１００質量％となるように放熱性添加剤が配合されたものである。本実施形態に係る電気絶縁樹脂材料は、放熱性添加剤を４０〜８０質量％含有していることから、電気絶縁樹脂材料中に所望の熱伝導性を確保するのに十分な量の放熱性添加剤が高密度で存在しており、放熱性添加剤同士が互いに接触して熱を伝達する伝熱パスを形成させやすいものである。また、本発明の一実施形態に係る電気絶縁樹脂材料は、十分な強度を確保するのに適した状態の強化繊維を１５〜４０質量％含有していることから、十分な強度および成形性を確保することができる。さらに、前記電気絶縁樹脂材料は、高い電気絶縁性を有するポリフェニレンサルファイド樹脂を含有しているので、高い電気絶縁性を確保することができる。

なお、本発明においては、複数個の第２の原料供給口を備える押出混練機を用いることもできる。この場合、第２の原料供給口の個数をｎ（ｎ＞３）としたとき、第１の原料供給口から混練機本体内に供給された残部の放熱性添加剤をｎ回に分けて当該混練機本体内に供給することができることから、混練時における原料の混合物の年度の急激な上昇をより効果的に抑制することができ、異常昇温をより効果的に抑制することができる。

以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は、かかる実施例のみに限定されるものではない。

実施例１
放熱性添加剤であるタルク２５００ｇ（全配合量の５０％）と、ポリフェニレンサルファイド樹脂２５００ｇとを、２軸押出混練機（東芝機械（株）製、商品名：ＴＥＭ−２６ＳＳ、Ｌ／Ｄ＝８０、スクリュー形状：スクウェアタイプ）の第１の原料供給口（上流側の原料供給口）から当該２軸押出混練機の混練機本体内に供給して１００ｒｐｍの回転速度で混練した。トルクが安定した時点で、前記タルク粒子２５００ｇ（全配合量の５０％）と、強化繊維であるガラス繊維（直径：１０μｍ、長さ：３０００μｍ）とを、前記２軸押出混練機の第２の原料供給口から当該２軸押出混練機の混練機本体内に供給して１００ｒｐｍの回転速度で混練し、タルク５０質量％、ガラス繊維２５質量％およびポリフェニレンサルファイド樹脂２５質量％を含有する電気絶縁樹脂材料を得た。なお、第２の原料供給口付近における原料の混合物の温度は、２７８℃であることが確認された。

実施例２
実施例１において、１００ｒｐｍの回転速度を用いる代わりに、２００ｒｐｍの回転速度を用いたことを除き、実施例１と同様の操作を行ない、タルク５０質量％、ガラス繊維２５質量％およびポリフェニレンサルファイド樹脂２５質量％を含有する電気絶縁樹脂材料を得た。なお、第２の原料供給口付近における原料の混合物の温度は、２９３℃であることが確認された。

比較例１
実施例１において、１００ｒｐｍの回転速度を用いる代わりに、４００ｒｐｍの回転速度を用いたことを除き、実施例１と同様の操作を行ない、タルク５０質量％、ガラス繊維２５質量％およびポリフェニレンサルファイド樹脂２５質量％を含有する電気絶縁樹脂材料を得た。なお、第２の原料供給口付近における原料の混合物の温度は、３２３℃であることが確認された。

試験例１
実施例１、２および比較例１それぞれで得られた電気絶縁樹脂材料を射出成形によって成形し、成形体を得た。得られた成形体の曲げ強度、曲げ弾性率、比重、熱伝導率、体積抵抗値、流れ方向の線膨張係数、流れ方向に対して直角の方向（直角方向）の線膨張係数、流れ方向の成形収縮率および直角方向の成形収縮率を測定した。また、実施例１、２および比較例１それぞれで得られた電気絶縁樹脂材料に含まれるガラスの長さ（ガラス繊維長）を測定した。これらの結果を表１に示す。なお、測定方法は、以下の通りである。
曲げ強度：ＪＩＳＫ７１７１
曲げ弾性率：ＪＩＳＫ７１７１
比重：ＪＩＳＺ８８０７
熱伝導率：ＪＩＳＲ１６１１
体積抵抗値：ＪＩＳＫ６９１１
流れ方向の線膨張係数：ＪＩＳＫ７１９７
直角方向の線膨張係数：ＪＩＳＫ７１９７
流れ方向の成形収縮率：ＪＩＳＫ７１９７
直角方向の成形収縮率：ＪＩＳＫ７１９７

表１に示された結果から、１００ｒｐｍおよび２００ｒｐｍの回転速度で混練を行なうことによって得られた電気絶縁樹脂材料（実施例１および２）の曲げ強度および曲げ弾性率は、４００ｒｐｍの回転速度で混練を行なうことによって得られた電気絶縁樹脂材料（比較例１）の曲げ強度および曲げ弾性率と比べて高いことがわかる。これらの結果から、混練時の回転速度を２００ｒｐｍ以下、好ましくは５０〜２００ｒｐｍ、より好ましくは１００〜２００ｒｐｍとすることにより、高い電気絶縁性および放熱性を確保することができ、しかも高い強度を確保することができる電気絶縁樹脂材料が得られることが示唆される。また、２００ｒｐｍ以下、好ましくは５０〜２００ｒｐｍ、より好ましくは１００〜２００ｒｐｍの回転速度で混練することによって得られた電気絶縁樹脂材料によって形成された電気絶縁膜で内輪の内周面および外輪の外周面の少なくとも１つが被覆された転がり軸受は、高い電気絶縁性および高い放熱性を有し、長寿命を有するものであることが期待される。

試験例２
実施例１において、第１の原料供給口から２軸押出混練機の混練機本体内に供給するタルクの量を２５００ｇ（全配合量の５０％）とするかわりに、２０００、３０００または４０００ｇとしたことを除き、実施例１と同様の操作を行ない、電気絶縁樹脂材料を得た。得られた電気絶縁樹脂材料を射出成形によって成形し、成形体を得た。得られた成形体の熱伝導率をＪＩＳＲ１６１１にしたがって測定した。試験例２において、電気絶縁樹脂材料におけるタルクの含有量と熱伝導率との関係を図５に示す。

図５に示された結果から、電気絶縁樹脂材料におけるタルクの含有量が４０質量％以上である場合、鉄道車両などの電動機に用いられる転がり軸受において、転がり軸受外部への放熱を効率よく行なうのに十分な０．８Ｗ／ｍｋ以上の熱伝導率を確保することができることが示唆される。なお、電気絶縁樹脂材料におけるタルクの含有量が８０質量％を超えると混練が不十分となる傾向にあることから、電気絶縁樹脂材料におけるタルクの含有量は、７０質量％以下であることが好ましいと考えられる。

１：転がり軸受（円筒ころ軸受）、２：内輪、２ｂ：内周面、３：外輪、３ｂ：外周面、１０：電気絶縁膜、１１：放熱性添加剤、１２：強化繊維、１３：ポリフェニレンサルファイド樹脂、２０：２軸押出混練機、２０ａ：押出混練機本体、２１：第１の原料供給口、２２：第２の原料供給口、２３：排出口、２５ａ，２５ｂ：スクリュー本体

Claims

筒状バレル内にスクリュー本体が収容され、原料を混練しながら排出口側に移送して排出口より押し出す混練機本体と、原料の一部を前記混練機本体内に供給する第１の原料供給口と、前記第１の原料供給口の押出方向下流側に設けられ、残部の原料を前記混練機本体内に供給する第２の原料供給口とを備えた押出混練機を用いる電気絶縁樹脂材料の製造方法であって、
前記第１の原料供給口から全配合量のうちの一部の放熱性添加剤と全配合量のポリフェニレンサルファイド樹脂とを前記混練機本体内に供給して混練した後、前記第２の原料供給口から残部の放熱性添加剤と全配合量の強化繊維とを前記混練機本体内に供給して混練することにより、強化繊維１５〜４０質量％およびポリフェニレンサルファイド樹脂５〜４５質量％を含有し、全量が１００質量％となるように放熱性添加剤が配合された電気絶縁樹脂材料を製造する工程を含み、
前記スクリュー本体の長手方向長さＬと当該スクリュー本体の最大直径Ｄとの比（Ｌ／Ｄ）の値が５０〜１００であり、
前記残部の放熱性添加剤と全配合量の強化繊維とを当該第２の原料供給口から前記混練機本体内に供給して混練したときの最大撹拌トルクの値が、全配合量の放熱性添加剤と全配合量のおよびポリフェニレンサルファイド樹脂を前記第１の原料供給口から前記混練機本体内に供給して混練したときの最大撹拌トルク値以下となる条件で、前記原料を混練することを特徴とする電気絶縁樹脂材料の製造方法。
前記第１の原料供給口から全配合量のうちの一部の放熱性添加剤と全配合量のポリフェニレンサルファイド樹脂とを前記混練機本体内に供給して混練したときの最大撹拌トルクの値と、前記第２の原料供給口から残部の放熱性添加剤と全配合量の強化繊維とを前記混練機本体内に供給して混練したときの最大撹拌トルクの値とが同じ値である請求項１に記載の電気絶縁樹脂材料の製造方法。
内輪の内周面および外輪の外周面の少なくとも１つが電気絶縁膜で被覆された転がり軸受であって、
前記電気絶縁膜が、請求項１または２に記載の製造方法によって製造された電気絶縁樹脂材料によって形成されていることを特徴とする転がり軸受。