JP2019002766A - 試験装置及び試験方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、広範な温度環境下で被試験体の耐久試験を行うことができる試験装置及び試験装置の提供を目的とする。【解決手段】本発明の一態様に係る試験装置は、特定温度下で被試験体の耐久試験を行う試験装置であって、上記被試験体を収容でき、内部を特定温度に制御可能な恒温室と、上記恒温室に滑り軸受を介して挿通され、回転駆動される駆動軸と、上記恒温室内で駆動軸に連結され、駆動軸の回転を上記被試験体に付与する目的の動作へ変換する作動子とを備え、上記滑り軸受が、１５０℃以上のガラス転移温度を有する第１合成樹脂を主成分とする。【選択図】図１

Description

本発明は、試験装置及び試験方法に関する。

自動車等の各種工業製品に用いられる部品の中には、高温下又は低温下で使用されるものがある。このような部品は、使用時の温度により耐久性が左右され易い傾向にあるため、その耐久試験についても使用時に想定される温度環境下で行う必要がある。

そこで、様々な温度環境下で被試験体の耐久試験を行うための試験装置として、例えば恒温器の内部に低温から高温までの任意の温度に保持でき、かつ被試験体を収容できる恒温室を設けるとともに、恒温器の側面に駆動装置を付設した恒温試験装置が提案されている（特開２０１３−１２５００２号公報参照）。より具体的には、この恒温試験装置では、駆動装置の出力軸（駆動軸）が恒温器から恒温室に熱シール性軸受を介して突入され、恒温室の内部で、駆動軸から変換装置を介して、被試験体の試験の目的に沿う動きをする作動子を動かす。この文献によれば、上記恒温試験装置は、一般に市販されている恒温器をそのまま利用できるとともに、この恒温器に設けられた任意の温度に設定できる恒温室に駆動軸や変換装置を収容するだけで任意の温度で試験を行えるとされる。

特開２０１３−１２５００２号公報

しかしながら、近年、一部の部品にはより過酷な温度環境下で使用されることが求められる場合もあり、これに伴ってより広範な温度環境下で耐久試験を行える試験装置が要求されているが、上記従来の試験装置では作動子の動作機構に用いられている機械部品の耐熱性等の観点から試験を行える温度範囲に一定の限界がある。

本発明は上記事情に基づいてなされたものであり、広範な温度環境下で被試験体の耐久試験を行うことができる試験装置及び試験装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明の一態様に係る試験装置は、特定温度下で被試験体の耐久試験を行う試験装置であって、上記被試験体を収容でき、内部を特定温度に制御可能な恒温室と、上記恒温室に滑り軸受を介して挿通され、回転駆動される駆動軸と、上記恒温室内で駆動軸に連結され、駆動軸の回転を上記被試験体に付与する目的の動作へ変換する作動子とを備え、上記滑り軸受が、１５０℃以上のガラス転移温度を有する第１合成樹脂を主成分とする。

また、上記課題を解決するためになされた本発明の別の一態様に係る試験方法は、特定温度下で被試験体の耐久試験を行う方法であって、上述の試験装置の恒温室に上記被試験体を収容する収容工程と、特定温度下で、上記作動子によって上記被試験体に目的の動作を付与する負荷付与工程とを備える。

本発明の一態様に係る試験装置及び試験方法は、広範な温度環境下で被試験体の耐久試験を行うことができる。

本発明の一実施形態の試験装置を示す模式的側面図である。 図１の試験装置の模式的正面図である。

［本発明の実施形態の説明］
本発明の一態様に係る試験装置は、特定温度下で被試験体の耐久試験を行う試験装置であって、上記被試験体を収容でき、内部を特定温度に制御可能な恒温室と、上記恒温室に滑り軸受を介して挿通され、回転駆動される駆動軸と、上記恒温室内で駆動軸に連結され、駆動軸の回転を上記被試験体に付与する目的の動作へ変換する作動子とを備え、上記滑り軸受が、１５０℃以上のガラス転移温度を有する第１合成樹脂を主成分とする。

当該試験装置は、駆動軸を恒温室に挿通するための軸受として滑り軸受を用いることで、転がり軸受を用いる場合と比較し、線膨張による摺動性への影響を抑制できる。また、当該試験装置は、１５０℃以上のガラス転移温度を有し、比較的高温においても弾性率等の機械的性質が変化し難い第１合成樹脂を上記滑り軸受の主成分とすることで、過酷な温度環境下、特に高温下における摺動性を向上できる。さらに、金属等の他の材質を主成分とする滑り軸受を用いた場合と比較し、駆動軸の摩耗を抑制できる。これらの結果、当該試験装置は、過酷な温度環境下でも被試験体に目的の動作を安定して付与することができ、これにより広範な温度環境下で被試験体の耐久試験を行うことができる。

上記滑り軸受の１５０℃での弾性率としては、１ＧＰａ以上が好ましい。このように、滑り軸受の１５０℃での弾性率を上記下限以上とすること、つまり滑り軸受の高温下での弾性率を一定以上とすることで、高温下での滑り軸受の摺動性をより向上することができ、その結果、被試験体に目的の動作をより安定して付与することができる。

上記滑り軸受の１５０℃での弾性率に対する−４０℃での弾性率の比としては、２以下が好ましい。このように、滑り軸受の上記比を上記上限以下とすること、すなわち滑り軸受の弾性率が高温下及び低温下のいずれにおいてもあまり変化しないようにすることで、温度による摺動性の変動を抑制することができ、その結果、広範な温度環境下で被試験体に目的の動作をより安定して付与することができる。

上記第１合成樹脂が、ポリイミドであるとよい。このように、第１合成樹脂が、強度及び耐熱性に優れるポリイミドであることで、過酷な温度環境下での滑り軸受の摺動性をより向上することができ、その結果、被試験体に目的の動作をより安定して付与することができる。

上記滑り軸受が、１５０℃未満のガラス転移温度を有するフッ素樹脂をさらに含有するとよい。このように、滑り軸受が、摩擦係数の低さや耐摩耗性の高さ等の摺動性に優れ、かつ耐熱性にも優れる上記フッ素樹脂をさらに含有することで、過酷な温度環境下での摺動性をより向上することができ、その結果、被試験体に目的の動作をより安定して付与することができる。

上記滑り軸受における全樹脂分１００体積％に対する上記第１合成樹脂の含有量としては、７０体積％以上９５体積％以下が好ましく、上記フッ素樹脂の含有量としては、５体積％以上３０体積％以下が好ましい。上記滑り軸受における第１合成樹脂及び上記フッ素樹脂の含有量をそれぞれ上記範囲とすることで、比較的高温においても機械的性質が変化し難いという第１合成樹脂の特性と、上記フッ素樹脂による摺動性の向上とをバランスよく発揮させることができる。

上記フッ素樹脂が、ポリテトラフルオロエチレンであるとよい。このように、上記フッ素樹脂がポリテトラフルオロエチレンであることで、過酷な温度環境下での滑り軸受の摺動性をより向上することができ、その結果、被試験体に目的の動作をより安定して付与することができる。

本発明の別の一態様に係る試験方法は、特定温度下で被試験体の耐久試験を行う方法であって、上述の当該試験装置の恒温室に上記被試験体を収容する収容工程と、特定温度下で、上記作動子によって上記被試験体に目的の動作を付与する負荷付与工程とを備える。

当該試験方法によれば、上述の当該試験装置を用いることで、過酷な温度環境下でも被試験体に目的の動作を安定して付与することができるため、広範な温度環境下で被試験体の耐久試験を行うことができる。

上記負荷付与工程で、上記滑り軸受及び駆動軸の間をグリース潤滑下とするとよい。このように、負荷付与工程で滑り軸受及び駆動軸の間をグリース潤滑下とすることで、過酷な温度環境下でも被試験体に目的の動作をより安定して付与することができる。

当該試験方法は、上記負荷付与工程を９０℃以上１６０℃以下で行うとよい。当該試験方法は、上述の当該試験装置を用いているため、従来の試験装置では困難であった上記範囲の高温下でも被試験体の耐久試験を行うことができる。

ここでガラス転移温度とは、ＪＩＳ−Ｋ７１２１：１９８７「プラスチックの転移温度測定方法」に準拠した示差走査熱量測定（ＤＳＣ）により測定される中間点ガラス転移温度を示す。「主成分」とは、最も含有量の多い成分であり、例えば含有量が５０体積％以上の成分を指す。「弾性率」とは、ＪＩＳ−Ｋ７２４４−１：１９９８に準拠して測定される値であり、動的粘弾性測定装置（例えばアイティー計測制御社の「ＤＶＡ２００」）を用いて、歪０．０８％、周波数１０Ｈｚ、昇温速度１０℃／分の条件で−５０〜３００℃の範囲で貯蔵弾性率を測定した際の１５０℃における値である。「体積％」とは、２０℃における体積の比率を示す。

［本発明の実施形態の詳細］
以下、本発明の実施形態に係る試験装置及び試験方法について図面を参照しつつ詳説する。

＜試験装置＞
図１及び図２の当該試験装置は、特定温度下で線状の被試験体Ａの屈曲試験を行うための試験装置で、恒温機１に設けられ、被試験体Ａを収容でき、内部を特定温度に制御可能な恒温室１ａと、恒温室１ａに滑り軸受２を介して挿通され、回転駆動される駆動軸３と、恒温室１ａ内で駆動軸３に連結され、駆動軸３の回転を被試験体Ａに付与する目的の動作へ変換する作動子４と、恒温室１ａ内に平行に配設される一対の円柱状の部材であって、被試験体Ａを挟持する支持体５とを主に備える。また、恒温機１外には、駆動軸３を回転駆動させるための駆動装置６が配設される。

［被試験体］
被試験体Ａとしては、特に限定されないが、例えば絶縁電線、ケーブル等の電線などが挙げられる。但し、当該試験装置における被試験体Ａは、図１及び図２に示すように線状の部品である必要はなく、直方体状の部品、板状の部品、円盤状の部品等の他の形状の部品であってもよい。

［恒温室］
恒温室１ａは、恒温機１に設けられ、被試験体Ａを収容でき、内部を特定温度に制御できる。具体的には、恒温室１ａは、恒温機１の正面に設けられた扉１ｂを介して被試験体Ａを出し入れできる。また、恒温室１ａ内には、通常、ニクロム線等を用いた加熱素子や、熱交換器等を用いた冷却素子等の図示しない温度制御用の素子が配設され、これらの素子により内部を試験目的に応じた温度に制御できる。さらに、恒温室１ａの内壁は、内部の温度を制御し易くするため、通常、断熱材により形成される。恒温機１としては、特に限定されず市販のものを用いることができ、例えばエスペック社製のＰＵシリーズを用いることができる。

恒温機１には、恒温室１ａ内から外部まで貫通した挿通孔が設けられ、この挿通孔における恒温室１ａ側の出口付近に滑り軸受２が配設される。挿通孔において滑り軸受２が配設されている部分の平均内径は、挿通孔を介した恒温室１ａ及び外部の熱交換抑制のため、滑り軸受２の平均外径と略同一とされている。なお、挿通孔において滑り軸受２が配設されていない部位の平均内径は、駆動軸３の平均外径よりも大きいことが好ましい。このように、挿通孔において滑り軸受２が配設されていない部位の平均内径を駆動軸３の平均外径よりも大きくすることで、恒温機１における恒温室１ａ以外の部分を外気によって加熱又は冷却することができ、その結果、恒温機１全体の温度を一定に保ち易くなる。

［滑り軸受］
滑り軸受２は、円筒状の合成樹脂製部材であり、恒温機１に設けられた挿通孔に配設され、駆動軸３を支持すると共に、恒温室１ａを外気から遮断する。滑り軸受２における合成樹脂の含有量の下限としては、７０体積％が好ましく、９０体積％がより好ましい。

滑り軸受２の平均内径としては、例えば１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下とすることができる。滑り軸受２の平均厚さとしては、例えば０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることができる。滑り軸受２の軸方向の平均長さとしては、例えば１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下とすることができる。なお、本明細書における各種部材の寸法は、２０℃において測定される値である。

滑り軸受２の１５０℃での弾性率の下限としては、１ＧＰａが好ましく、１．２ＧＰａがより好ましい。一方、滑り軸受２の１５０℃での弾性率の上限としては、２０ＧＰａが好ましく、１０ＧＰａがより好ましい。滑り軸受２の１５０℃での弾性率が上記下限より小さい場合、高温下における滑り軸受２の摺動性が低下する傾向にある。一方、滑り軸受２の１５０℃での弾性率が上記上限を超える場合、滑り軸受２の耐衝撃性が低下するおそれがある。

滑り軸受２の−４０℃での弾性率の下限としては、１．０ＧＰａが好ましく、１．５ＧＰａがより好ましい。一方、滑り軸受２の−４０℃での弾性率の上限としては、４０ＧＰａが好ましく、２０ＧＰａがより好ましい。滑り軸受２の−４０℃での弾性率が上記下限より小さい場合、低温下における滑り軸受２の摺動性が低下する傾向にある。一方、滑り軸受２の−４０℃での弾性率が上記上限を超える場合、滑り軸受２の耐衝撃性が低下するおそれがある。

滑り軸受２の１５０℃での弾性率に対する−４０℃での弾性率の比（−４０℃での弾性率／１５０℃での弾性率）の上限としては、２が好ましく、１．８がより好ましく、１．５がさらに好ましい。上記比が上記上限を超えると、低温下及び高温下のうち少なくとも一方で優れた摺動性を発揮することが困難となる傾向にある。なお、上記比の下限としては、特に限定されないが、例えば１とすることができる。

（第１合成樹脂）
滑り軸受２は、１５０℃以上のガラス転移温度を有する第１合成樹脂を主成分とする。但し、滑り軸受２は、第１合成樹脂以外に、１５０℃未満のガラス転移温度を有する第２合成樹脂や、他の任意成分をさらに含有してもよい。第１合成樹脂のガラス転移温度は、高いほど好ましく、具体的な下限としては、１５０℃が好ましく、２００℃がより好ましい。合成樹脂は、ガラス転移によって弾性率等の機械的特性が大幅に変化する傾向にある。これに対し、当該試験装置は、滑り軸受２の主成分である第１合成樹脂のガラス転移温度を上記下限以上とすることで、高温下においても滑り軸受２の機械的特性を常温下と近い状態に維持し、優れた摺動性を発揮させることができる。但し、滑り軸受２は、恒温室１ａ外に配設され、試験中に必ずしも試験温度まで昇温するわけではないため、当該試験装置では試験温度を第１合成樹脂のガラス転移温度以上とすることもできる。

第１合成樹脂としては、例えばポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド等を用いることができ、これらの中で、耐熱性及び強度に優れるポリイミドが好ましい。なお、第１合成樹脂は、１種単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

上記ポリイミドとしては、例えば芳香族テトラカルボン酸二無水物及び芳香族ジアミンと、必要に応じて使用される他の原料との重合により得られるポリイミド前駆体をイミド化したものを用いることができる。なお、上記ポリイミド前駆体の重合に用いる各原料は、１種単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

上記芳香族テトラカルボン酸二無水物としては、例えばピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、４，４’−オキシジフタル酸二無水物、２，２’，３，３’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）プロパン二無水物、２，２−ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）プロパン二無水物、１，１−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エタン二無水物、１，１−ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）エタン二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）メタン二無水物、ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）メタン二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）スルホン二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物、１，２，５，６−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。

上記芳香族ジアミンとしては、例えば４，４’−ジアミノジフェニルエーテル（４，４’−ＯＤＡ）、３，４’−ジアミノジフェニルエーテル（３，４’−ＯＤＡ）、３，３’−ジアミノジフェニルエーテル（３，３’−ＯＤＡ）、２，４’−ジアミノジフェニルエーテル（２，４’−ＯＤＡ）、２，２’−ジアミノジフェニルエーテル（２，２’−ＯＤＡ）等のジアミノジフェニルエーテル（ＯＤＡ）、２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン（ＢＡＰＰ）、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジアミノジフェニルメタン、２，４’−ジアミノジフェニルメタン、２，２’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、３，４’−ジアミノジフェニルスルホン、３，３’−ジアミノジフェニルスルホン、２，４’−ジアミノジフェニルスルホン、２，２’−ジアミノジフェニルスルホン、４，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、３，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、３，３’−ジアミノジフェニルスルフィド、２，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、２，２’−ジアミノジフェニルスルフィド、パラフェニレンジアミン、メタフェニレンジアミン、ｐ−キシリレンジアミン、ｍ−キシリレンジアミン、２，２’−ジメチル−４，４’−ジアミノビフェニル、１，５−ジアミノナフタレン、４，４’−ベンゾフェノンジアミン、３，３’−ジメチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’，５，５’−テトラメチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン等が挙げられる。

滑り軸受２の全樹脂分１００体積％に対する第１合成樹脂の含有量の下限としては、７０体積％が好ましく、７５体積％がより好ましい。一方、上記含有量の上限としては、９５体積％が好ましく、９０体積％がより好ましい。第１合成樹脂の含有量が上記下限より小さい場合、高温下における滑り軸受２の摺動性が低下する傾向にある。逆に、第１合成樹脂の含有量が上記上限を超える場合、後述するフッ素樹脂等の任意成分の含有量が低下し、上記任意成分によって所望の特性を付与することができないおそれがある。

（フッ素樹脂）
滑り軸受２は、第２合成樹脂として、フッ素樹脂をさらに含有することが好ましい。このように、滑り軸受２が上記フッ素樹脂をさらに含有することで、過酷な温度環境下での摺動性をより向上することができる。

ここで「フッ素樹脂」とは、高分子鎖の繰り返し単位を構成する炭素原子に結合する水素原子の少なくとも１つが、フッ素原子又はフッ素原子を有する有機基（以下、「フッ素原子含有基」ともいう）で置換されたものをいう。フッ素原子含有基は、直鎖状又は分岐状の有機基中の水素原子の少なくとも１つがフッ素原子で置換されたものであり、例えばフルオロアルキル基、フルオロアルコキシ基、フルオロポリエーテル基等が挙げられる。

上記フッ素樹脂としては、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、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−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、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）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）や、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、及びフッ化ビニリデンの３種類のモノマーにより形成される熱可塑性フッ素樹脂（ＴＨＶ）や、フルオロエラストマー等が挙げられる。これらの中で、ＰＴＦＥが好ましい。

滑り軸受２が上記フッ素樹脂を含有する場合、滑り軸受２の全樹脂分１００体積％に対するフッ素樹脂の含有量の下限としては、５体積％が好ましく、１０体積％がより好ましい。一方、上記フッ素樹脂の含有量の上限としては、３０体積％が好ましく、２５体積％がより好ましい。上記フッ素樹脂の含有量が上記下限より小さい場合、フッ素樹脂による摺動性の向上効果が不十分となるおそれがある。逆に、上記フッ素樹脂の含有量が上記上限を超える場合、高温下における滑り軸受２の摺動性が低下する傾向にある。

滑り軸受２が第１合成樹脂に加えて上記フッ素樹脂を含有する場合、滑り軸受２には、第１合成樹脂により形成される海構造に、上記フッ素樹脂により形成される島構造が分布している海島構造が形成されているとよい。このように、第１合成樹脂及び上記フッ素樹脂による海島構造が滑り軸受２に形成されていることで、第１合成樹脂の比較的高温においても機械的特性の変化が生じ難いという特性と、上記フッ素樹脂による摺動性の向上とをバランスよく発揮させることができる。なお、上記海島構造は、滑り軸受２の断面を電子顕微鏡等で観察することにより確認することができる。

（他の任意成分）
滑り軸受２は、第１合成樹脂及び上記フッ素樹脂以外の他の任意成分をさらに含有してもよい。このような他の任意成分としては、例えば摺動剤、充填剤（但し、摺動剤に該当するものは除く）、可塑剤、顔料、安定剤、滑材、軟化剤、酸化防止剤、難燃剤、離型剤、耐候剤、帯電防止剤、シランカップリング剤等が挙げられる。

上記摺動剤としては、例えば
超高分子量ポリエチレン等のポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン；
ポリジメチルシロキサン、ポリメチルフェニルシロキサン、アミノ変性ポリジメチルシロキサン、エポキシ変性ポリジメチルシロキサン、アルコール変性ポリジメチルシロキサン、カルボキシ変性ポリジメチルシロキサン、フッ素変性ポリジメチルシロキサン等のシリコーン；
グラファイト等の層状無機化合物；
ガラス繊維、チタン酸カリウムウィスカ、酸化亜鉛ウィスカ、ボロン酸ウィスカ等の無機繊維；
ＬＣＰ繊維、アラミド繊維、カーボン繊維等の有機繊維；
アルミナ、シリカ、タルク等の無機粒子；
メタリン酸塩、ピロリン酸塩、リン酸水素カルシウム、リン酸水素カリウム、リン酸バリウム、リン酸リチウム、メタリン酸カルシウム、ピロリン酸亜鉛等のリン酸塩；
スピンドル油、タービン油、マシン油、ダイナモ油等の鉱物油；
モンタン酸カルシウム等のモンタン酸塩；
二硫化モリブテンなどが挙げられる。

滑り軸受２の全樹脂分１００体積％に対する上記他の任意成分の含有量の上限としては、特に限定されないが、例えば１０体積％とすることができる。

（滑り軸受の製造方法）
滑り軸受２の製造方法としては、第１合成樹脂の熱可塑性の有無等に応じて適宜変更可能であるが、例えば第１合成樹脂と他の任意成分とを含有する粉末状の組成物を圧縮焼結成形し、得られた成形体を必要に応じて削り出し等で加工する方法の他、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂の射出成形により形成する方法、熱硬化性樹脂の圧縮成形により形成する方法などが挙げられる。

［駆動軸］
駆動軸３は、恒温室１ａに滑り軸受２を介して挿通され、一方の端部が恒温室１ａに突出し、他方の端部が恒温機１外に突出している。駆動軸３は、上記一方の端部が作動子４に連結されていると共に、上記他方の端部が駆動装置６に連結され、駆動装置６によって回転駆動され、この回転を作動子４に伝達する。駆動軸３の平均外径は、滑り軸受２の平均内径よりやや小さくすることができる。駆動軸３の材質としては、特に限定されず、例えば鉄、アルミ、スチール、ステンレス等の金属材料を用いることができる。これらの中で、線膨張性、強度、耐腐食性の観点から、ステンレスが好ましい。

［作動子］
作動子４は、恒温室１ａ内で駆動軸３に連結され、被試験体Ａを保持する。当該試験装置を用いた試験方法では、作動子４が駆動軸３の回転を被試験体Ａに付与する目的の動作へ変換する。作動子４が被試験体Ａに付与する目的の動作の詳細については、当該試験装置を用いた試験方法の負荷付与工程にて後述する。

［支持部］
支持体５は、恒温室１ａ内に平行に配設される一対の円柱状の部材であって、被試験体Ａを挟持し、作動子４による被試験体Ａへの目的の動作の付与を補助する。支持体５の平均外径は、特に限定されず、試験の目的に沿って適宜設定される。

［駆動装置］
駆動装置６は、恒温機１外に配設され、駆動軸３における作動子４が連結されている側の端部とは反対側の端部に連結され、駆動軸３を回転駆動させる。駆動装置６は、恒温機１外に配設されているため、恒温室１ａの温度変化に伴う影響を受け難い。駆動装置６としては、特に限定されず、例えばモータ等を用いることができる。また、駆動装置６は、駆動軸３の回転速度を調節するための変速機構や、駆動軸３を間欠回転運動させるための間欠回転機構等を有していてもよい。

＜試験方法＞
以下、当該試験装置を用いた本発明の試験方法について説明する。当該試験方法は、特定温度下で線状の被試験体Ａの屈曲試験を行う方法であって、当該試験装置の恒温室１ａに被試験体Ａを収容する収容工程と、特定温度下で、作動子４によって被試験体Ａに目的の動作を付与する負荷付与工程とを備える。以下、各工程について説明する。

［収容工程］
本工程では、当該試験装置の恒温室１ａに被試験体Ａを収容する。具体的には、恒温機１の扉１ｂを開き、被試験体Ａの一方の端部付近を作動子４で保持すると共に、一対の支持体５の間に被試験体Ａを配設した後、扉１ｂを閉じる。なお、被試験体Ａの他方の端部は、必要に応じて恒温室１ａの底部等に固定するとよい。

［負荷付与工程］
本工程では、特定温度下で、作動子４によって目的の動作である被試験体Ａの屈曲を行う。具体的には、恒温室１ａを目的とする試験温度に加熱若しくは冷却し、この温度制御と同時又は温度制御後、駆動装置６により駆動軸３を往復反転駆動し、一方向への等速での略半回転と、逆方向への等速での略半回転とを順番に繰り返させる。これにより、駆動軸３に連結された作動子４の位置と、作動子４により保持される被試験体Ａの位置とは、図２のＩで示される位置から、ＩＩで示される位置、Ｉで示される位置、ＩＩＩで示される位置、Ｉで示される位置へと順次変位する。すなわち、作動子４は、駆動軸３に連結された部位を中心に約１８０度で揺動し、一方で被試験体Ａは、支持体５により支持される位置を中心に繰り返し約９０度屈曲する。これにより、被試験体Ａにおける支持体５で支持される位置に負荷が付与されるため、被試験体Ａの耐久性を測定できる。被試験体Ａの耐久性の評価は、本工程後に行ってもよく、本工程中に外観等の観察などにより行ってもよい。なお、上記屈曲試験では、駆動軸３の回転速度、支持体５の平均径や形状等を変更することで、被試験体Ａに与える負荷を変更することができる。

本工程における試験温度は、例えば−６０℃以上１６０℃以下の広い範囲で設定することができ、また途中で温度を変化させてもよい。低温下での耐久試験の試験温度の下限としては、−６０℃が好ましく、−４０℃がより好ましい。一方、低温下での耐久試験の試験温度の上限としては、０℃が好ましく、−３０℃がより好ましい。また、高温下での耐久試験の試験温度の下限としては、９０℃が好ましく、１１０℃がより好ましい。一方、高温下での耐久試験の試験温度の上限としては、１８０℃が好ましく、１５０℃がより好ましい。なお、高温下で耐久試験を行う場合、試験温度の上限は、滑り軸受２の主成分である第１合成樹脂のガラス転移温度以下とすることが好ましい。

本工程では、滑り軸受２及び駆動軸３の間をグリース潤滑下とするとよい。このグリースとしては、試験温度に応じたものを適宜用いることができる。グリースとしては、耐熱性及び低温特性の観点から、フッ素系又はシリコーン系のグリースが好ましい。

［その他の実施形態］
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

特に、図１及び図２に示すのは、本発明の一実施形態に過ぎず、試験の目的等に応じて適宜変更可能である。特に作動子の形状、位置、動作等や、一対の支持体の形状、位置、数等や、駆動軸の動作などについては試験目的に応じたものとすればよく、また一対の支持体については試験目的によっては省略可能である。

当該試験装置の駆動軸及び作動子は、回転運動を他の運動に変換する運動変換機構や、連続的な回転運動を間欠回転運動に変換する間欠回転機構などを介して連結されていてもよい。運動変換機構としては、例えばラック・アンド・ピニオン機構、スコッチ・ヨーク機構、クランク機構、クランク・ロッド機構、クランク・レバー機構、カム・レバー機構等が挙げられる。間欠回転機構としては、例えばゼネバ機構、欠歯歯車機構等が挙げられる。上記運動変換機構及び間欠回転機構は、１種単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

当該試験方法の負荷付与工程で被試験体に付与する動作、すなわち試験における目的の動作としては、屈曲以外にも、例えば回転、摩擦、引張り、捻り、摺動等を適用することができる。

以下、図１及び図２で示した実施形態で用いられた動作機構とは別の動作機構により被試験体に負荷を付与する方法を説明する。このような動作機構としては、例えば線状の被試験体の一方の端部を支持する作動子と駆動軸とを、回転運動を上下往復運動に変換するスコッチ・ヨーク機構を介して連結すると共に、被試験体の他方の端部を恒温室の底部よりも上方で固定し、両端を固定された被試験体の中央部が垂れ下がるようにしたものが挙げられる。この動作機構を用いた試験装置及び試験方法では、駆動軸を往復反転させることにより、駆動軸の回転が作動子の上下往復運動に変換され、この作動子の運動に伴って被試験体の一方の端部が直線往復運動することで、被試験体の中央部が繰り返し屈曲することができる。このように、当該試験装置及び試験方法では、作動子、支持体等の形状や被試験体との位置関係、駆動軸の回転運動の種類、駆動軸及び作動子の連結方法などを適宜変更することで、所望とする様々な負荷を被試験体に付与することができる。

当該試験装置の恒温室は、加熱素子及び冷却素子の一方のみが配設されていてもよく、またこれらの素子が恒温室外に配設されていてもよい。また、当該試験装置は、非試験体に付与した動作の回数カウントする計測機構や、滑り軸受に送風することで温度変化や結露を抑制するファン等をさらに備えていてもよい。さらに、恒温機の挿通孔における滑り軸受の位置としては、挿通孔の中央部や、外部側の出口付近等であってもよい。さらに、恒温室の形状及び広さは試験目的等に応じて適宜変更可能である。さらに、駆動装置を省略し、駆動軸を人力等の別の手段で回転駆動させてもよい。さらに、恒温室は、施設内に設置された一室であってもよい。

以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１並びに比較例１及び２）
図１に示す試験装置において、滑り軸受２の材料として、下記表１に示す軸受材質特性を有する材料をそれぞれ使用し、１５０℃における耐久試験の条件で、１０００００回駆動させた。１０００００回駆動後に、軸受の内径の摩耗量を測定した。

滑り軸受２の材料として、実施例１はポリイミド（及びフッ素樹脂）を、比較例１はポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）を、比較例２はＰＯＭ（ポリオキシメチレン）をそれぞれ用いた。表１中の実施例１における「〜０」は、内径摩耗量が０ｍｍに近い値であることを示す。表１中の比較例２における「駆動できず」は、１０００００回の前に、駆動できなくなったことを示す。
試験装置の性能は、軸受の内径摩耗量が０．２ｍｍ以下の場合は「○」（良好）と、軸受の内径摩耗量が０．２ｍｍを超える場合又は駆動できなかった場合は「×」（不良）と判定した。

表１の結果より、滑り軸受の材料が１５０℃以上のＴｇを有する樹脂を主成分とする実施例１の試験装置は、軸受の内径摩耗量が非常に小さく、良好な性能であることが分かる。一方、滑り軸受の材料が１５０℃未満のＴｇを有する樹脂を主成分とする比較例１及び比較例２の試験装置は、内径摩耗量が大きく、又は駆動を継続することができず、性能は不良であった。

本発明の一態様に係る試験装置及び試験方法は、広範な温度環境下で被試験体の耐久試験を行うことができる。

１ 恒温機
１ａ 恒温室
１ｂ 扉
２ 滑り軸受
３ 駆動軸
４ 作動子
５ 支持体
６ 駆動装置
Ａ 被試験体

Claims (10)

1. 特定温度下で被試験体の耐久試験を行う試験装置であって、
   上記被試験体を収容でき、内部を特定温度に制御可能な恒温室と、
   上記恒温室に滑り軸受を介して挿通され、回転駆動される駆動軸と、
   上記恒温室内で駆動軸に連結され、駆動軸の回転を上記被試験体に付与する目的の動作へ変換する作動子と
   を備え、
   上記滑り軸受が、１５０℃以上のガラス転移温度を有する第１合成樹脂を主成分とする試験装置。
2. 上記滑り軸受の１５０℃での弾性率が１ＧＰａ以上である請求項１に記載の試験装置。
3. 上記滑り軸受の１５０℃での弾性率に対する−４０℃での弾性率の比が、２以下である請求項１又は請求項２に記載の試験装置。
4. 上記第１合成樹脂が、ポリイミドである請求項１、請求項２又は請求項３に記載の試験装置。
5. 上記滑り軸受がフッ素樹脂をさらに含有する請求項４に記載の試験装置。
6. 上記滑り軸受における全樹脂分１００体積％に対し、
   上記第１合成樹脂の含有量が７０体積％以上９５体積％以下、
   上記フッ素樹脂の含有量が５体積％以上３０体積％以下である請求項５に記載の試験装置。
7. 上記フッ素樹脂が、ポリテトラフルオロエチレンである請求項５又は請求項６に記載の試験装置。
8. 特定温度下で被試験体の耐久試験を行う方法であって、
   請求項１に記載の試験装置の恒温室に上記被試験体を収容する収容工程と、
   特定温度下で、上記作動子によって上記被試験体に目的の動作を付与する負荷付与工程と
   を備える試験方法。
9. 上記負荷付与工程で、上記滑り軸受及び駆動軸の間をグリース潤滑下とする請求項８に記載の試験方法。
10. 上記負荷付与工程を９０℃以上１６０℃以下で行う請求項８又は請求項９に記載の試験方法。

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