JP3629344B2

JP3629344B2 - 固形潤滑剤充填転がり軸受

Info

Publication number: JP3629344B2
Application number: JP31901796A
Authority: JP
Inventors: 光成麻生; 英信三上
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1996-11-29
Filing date: 1996-11-29
Publication date: 2005-03-16
Anticipated expiration: 2016-11-29
Also published as: JPH10158682A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、転がり軸受の内部に固形潤滑剤等を充填した潤滑剤充填転がり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、転がり軸受は、その内部にグリースを充填して転動体と軸受内外輪および保持器相互の摩擦面を潤滑しており、特に自動車、屋外用機械またはアルカリ性の液体や水または蒸気に接する染色機械等に使用される耐水性の転がり軸受ではその内部へ水分等が侵入しないように、シールリング等の密封装置が設けられている。
【０００３】
しかし、密封装置付きの転がり軸受であっても、グリースを完全に密封することは困難であり、長時間使用すると徐々に流出したり、軸受内に外部から侵入した水分によってグリースが徐々に劣化することがある。
【０００４】
このようなグリースの密封不良および劣化防止に関する問題点を解決するべく先に本願の発明者等は、軸受外に流出しない固形状の潤滑剤を軸受内に充填する技術を改良し、超高分子量のポリエチレンと、このポリエチレンの融解温度より高い滴点を有する潤滑グリースを配合し、これを前記融解温度以上に加熱して軸受内に充填して固形化した潤滑剤を特公昭６３−２３２３９号に開示した。また、潤滑グリースとポリアミドまたはポリアセタールの粉末を混合し、この混合粉末を成形した固形潤滑剤を特開平８−１８３９７８号公報で開示した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した従来の軸受充填用の固形潤滑剤は、一旦固形状化すると軸受外へ流出することはないが、軸受本体と固形潤滑剤との間に形成される空隙に水分が侵入した場合に軸受鋼等の金属に錆が発生し、潤滑特性が早期に低下することがある。
【０００６】
上記した問題点については、亜硝酸ナトリウムなどの防錆剤を添加して発錆を防止する方法もあるが、そのような手法では種々の寸法で形成される転がり軸受の発錆を完全に防止することは困難であった。
【０００７】
そこで、この発明の課題は、上記した固形潤滑剤を充填した転がり軸受についての防錆性に関する問題点を解決し、多湿な環境で長時間使用しても転がり軸受内部への水分の侵入防止性を高めて転がり軸受内の発錆を防止し、長時間安定した潤滑特性を発揮させることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、潤滑油または潤滑グリースと、熱硬化性樹脂との混合物を転がり軸受内部に充填した状態で固形化した固形潤滑剤充填転がり軸受において、前記固形潤滑剤と転がり軸受との空隙に潤滑グリースを充填した固形潤滑剤充填転がり軸受としたのである。
【０００９】
また、上記固形潤滑剤充填転がり軸受において、熱硬化性樹脂が、反応性有機基を有する変性シリコーンと前記反応性有機基に反応する基を有する硬化剤との重合体であるという構成を採用することができる。
【００１０】
または、前記の課題を解決するために、潤滑油または潤滑グリースと、熱可塑性樹脂との混合物を転がり軸受内部に充填し、熱可塑性樹脂のゲル化点以上の温度まで加熱した後、冷却して固形化した固形潤滑剤充填転がり軸受において、前記固形潤滑剤と転がり軸受との空隙に潤滑グリースを充填した固形潤滑剤充填転がり軸受としたのである。
【００１１】
また、上記固形潤滑剤充填転がり軸受において、熱可塑性樹脂が、超高分子量ポリオレフィン、ポリアミドおよびポリアセタールから選ばれる一種以上の熱可塑性樹脂であるという構成を採用することができる。
【００１２】
この発明における固形潤滑剤は、固形化した樹脂中に潤滑油または潤滑グリースを分散保持しているものであり、転がり軸受の内部の所要箇所（保持器と内・外輪との空間、保持器のない転がり軸受における内・外輪間の空間など）から流出することがなく、固形化した樹脂の表面に潤滑油または潤滑グリースを適当な速度で滲み出させて軸受を長時間にわたって潤滑することができるものである。
【００１３】
固形潤滑剤と転がり軸受との空隙に充填された潤滑グリースは、半固体状態で軸受内の種々の形状の空隙を密封するので、外部から軸受内に水分を侵入させず錆の発生を防止する。
【００１４】
分子内に反応性有機基を有する変性シリコーンと、前記反応性有機基に反応する有機基を有する硬化剤との混合物は重合反応した際に三次元網目構造の熱硬化性樹脂となり、潤滑油または潤滑グリースを均一分散させた状態に保持する。
【００１５】
特に、潤滑油またはグリースからなる成分と、シリコーンとが相溶性がないものを採用すると、三次元網目構造体によって形成される空間が大きくなり、網目状に形成された連通孔から潤滑油または潤滑グリースが組成物表面に安定した速度で滲みだすようになり、長時間にわたって安定した潤滑性能を発揮する転がり軸受になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
この発明に使用する潤滑油は、鉱油、合成炭化水素油、ポリアルキレングリコール油、ジエステル油、ポリオールエステル油、リン酸エステル油、ポリフェニルエーテル油、シリコーン油などが挙げられ、周知の潤滑油を特に限定することなく使用できる。
【００１７】
この発明において、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂と混合する場合、または固形潤滑剤と転がり軸受との空隙に充填する場合に用いる潤滑グリースは、いずれも石けんまたは非石けんで増稠した潤滑グリースであって、基油や増稠剤の種類を特に限定したものでなく、例えばリチウム石けん−ジエステル系グリース、リチウム石けん−鉱油系グリース、ナトリウム石けん−鉱油系グリース、アルミニウム石けん−鉱油系グリース、リチウム石けん−ジエステル鉱油系グリース、非石けん−ジエステル系グリース、非石けん−鉱油系グリース、非石けん−ポリオールエステル系グリース、リチウム石けん−ポリオールエステル系グリース、リチウム石けん−シリコーン油系グリースなどの各系のグリースが挙げられる。
【００１８】
この発明に用いる熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、エポキシ樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。特に、アミノ基その他の反応性有機基を持つ変性シリコーン油と、前記反応性有機基に反応する有機基を有するエポキシ樹脂との組み合わせは、固形化状態や耐熱性の点で好ましいものであるといえる。
【００１９】
また、この発明に用いる熱可塑性樹脂としては、超高分子量ポリオレフィン、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリスチレンなどが挙げられる。特に、超高分子量ポリオレフィン、ポリアミド、ポリアセタールは、固形化された状態や潤滑性が好ましく、良好な結果が得られる。
【００２０】
上記した超高分子量ポリオレフィンは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテンもしくはこれらの共重合体からなる粉末またはそれぞれ単独の粉末を配合した混合粉末からなり、各粉末の分子量は、粘度法によって測定される平均分子量が１×１０^６〜５×１０^６である。
【００２１】
このような超高分子量のポリオレフィンは、剛性及び保油性において低分子量のポリオレフィンより優れており、加熱してもほとんど流動することがない。このような超高分子量ポリオレフィンの固形潤滑剤中の配合割合は、９４〜１重量％であり、その配合量により組成物の所望の離油度、粘り強さおよび硬さが変化する。すなわち、超高分子量ポリオレフィンの配合量が多い程、所定温度で分散保持させた成形体が硬くなる。
【００２２】
前記した潤滑油に、超高分子量ポリオレフィンその他の熱可塑性樹脂を分散保持させるには、上記した材料を混合した後、熱可塑性樹脂がゲル化を起す温度以上であって、例えば１５０〜２００℃程度に加熱し、その後、冷却して固形化させ、油性面すなわち油が滲み出る面のある固形潤滑剤とする。
【００２３】
また、潤滑グリースを分散保持させる場合には、熱可塑性樹脂のゲル化点以上でありかつグリースの滴点以下の温度を前記加熱温度として採用する。
【００２４】
この発明に用いる反応性有機基を有する変性シリコーンは、分子内に反応性有機基を有するシリコーン樹脂材料であり、これは反応性有機基に反応する有機基を有する硬化剤と混合することによって重合反応し、三次元網目構造の熱硬化性樹脂になる。
【００２５】
上記の変性シリコーンとしては、シリコーンの側鎖または末端にアミノ基、エポキシ基、水酸基、メルカプト基、カルボキシル基などが結合した周知の変性シリコーンを特に限定することなく使用できる。
【００２６】
変性シリコーンと硬化剤における反応性有機基との組み合わせは、互いに反応する有機基であれば任意に選定して組み合わせることができる。また、有機基の組み合わせ例は、一方の有機基がシリコーンまたは硬化剤のいずれかに結合することを限定したものでなく、例えば、アミノ基とエポキシ基の組み合わせであれば、アミノ変性シリコーンとエポキシ硬化剤、およびエポキシ変性シリコーンとアミン硬化剤の両方の組み合わせを含む。
【００２７】
すなわち、変性シリコーンと硬化剤の反応性有機基との好ましい組み合わせの例は、ヒドロキシル基とイソシアナート基、ヒドロキシル基とカルボキシル基、ヒドロキシル基とエポキシ基、またはアミノ基とイソシアナート基、アミノ基とカルボキシル基、アミノ基とエポキシ基などである。
【００２８】
また、変性シリコーンの反応性有機基以外の部分を金属で置換してもよく、たとえばシリコーンの一部をアルミニウムやチタン等の金属で置換したメタロシロキサンを使用すれば、より耐熱性に優れた組成物が得られる。
【００２９】
前記エポキシ基を有する硬化剤として好ましい化合物の具体例としては、ビスフェノール型エポキシ化合物、環式脂肪族エポキシ化合物が挙げられる。ビスフェノール型エポキシ化合物としては、ビスフェノールＡとエピクロルヒドリンの反応物があり、その市販品として油化シェルエポキシ社製：エピコート８２５，８２７，８２８，８３４，８１５が挙げられ、またビスフェノールＦとエピクロルヒドリンの反応物として、油化シェルエポキシ社製：エピコート８０７が挙げられる。
【００３０】
そして、環式脂肪族エポキシ化合物としては、アリサイクリックジエポキシアセタール（チバガイギー社製：ＣＹ１７５）、アリサイクリックジエポキシアジペート（チバガイギー社製：ＣＹ１７７）、アリサイクリックジエポキシカルボキシレート（チバガイギー社製：ＣＹ１７９）、ビニルシクロヘキセンジオキサイド、ジグリシジルフタレート、ジグリシジルテトラヒドロフタレート、ジグリシジルヘキサヒドロフタレート、ジメチルグリシジルフタレート、ジメチルグリシジルヘキサヒドロフタレート、ダイコー酸グリシジルエステル、ダイコー酸グリシジルエステル変成物、アロコティックジグリシジルエステル、シクロアリファティックジグリシジルエステルなどが挙げられる。
【００３１】
変性シリコーンと所定の硬化剤を重合した熱硬化性樹脂を使用する発明においては、シリコーンと相溶性のない潤滑油を使用することが好ましく、そのような潤滑油としては例えば鉱油、合成炭化水素油、ジエステル油、ポリオールエステル油、エーテル油、フッ素油、リン酸エステル油などのシリコーン油以外の潤滑油が挙げられる。
【００３２】
その場合のグリースは、上記したような潤滑油を基油として、金属石けんや非石けん（ジウレア、ベントン、ポリウレア等）の増稠剤を添加して適当な粘度にし、必要に応じて極圧剤等の各種添加剤を添加した周知のものを採用することができる。
【００３３】
【実施例】
実施例および比較例で使用した固形潤滑剤の原材料を一括して示すと以下の通りである。
（１）アミノ変性シリコーン油（信越シリコーン社製）
（２）環式脂肪族エポキシ樹脂（日本チバガイギー社製：アラルダイト）
（３）超高分子量ポリオレフィン（三井石油化学工業社製：ミペロン、主成分がポリオレフィンのうちポリエチレンであり、粘度法による分子量が２００万である）
（４）ナイロン１２（ダイセル・ヒュルス社製：ダイアミド）
（５）ポリアセタール樹脂（ポリプラスチックス社製：ジュラコン）。
【００３４】
〔実施例１〕
表１に示した固形潤滑剤の原材料であるアミノ変性シリコーン油３０重量％、環式脂肪族エポキシ樹脂２０重量％、ウレアを増稠剤とする合成炭化水素系グリース５０重量％を攪拌機によって常温で均一に混合し、グリース状でちょう度３４０の混合物を６２０４玉軸受（深溝玉軸受：内径２０ｍｍ、外径４７ｍｍ、幅１４ｍｍ）に約１．８ｇ充填して軸受内輪と非接触のゴム製シールをした。そして、この軸受を１５０℃の恒温層で３０分加熱して、前記の混合物を固形状化した。
【００３５】
得られた固形潤滑剤の硬さ▲１▼と錆試験▲２▼を以下の試験方法によって行ない、これらの結果を表１中に示した。
▲１▼硬さ：ＪＩＳＫ６３０１５．２によりＨｓ（スプリング硬さ）を測定した。
▲２▼錆試験：固形潤滑剤を保持した軸受６２０４の軸方向の内・外輪の間にゴム製のシールを両輪に非接触状態に装着し、この軸受を室温で１００ｒｐｍで回転させながら内輪外径面に側方から水道水を８００ミリリットル／分の流量で４時間連続して噴射し、その後２０時間回転を停止する工程を１サイクルとして、３サイクル繰り返した後、軸受内側の発錆状況を調べた。その評価は、内輪レースを周方向に２３等分し、外輪レースを周方向に３１等分して錆のあった区間数を調べ、試験回数ｎ＝２回の平均区間数を錆評点とした。
【００３６】
【表１】

【００３７】
〔実施例２〜４〕
固形潤滑剤の原材料を表１に示す配合割合で混合し、混合物を６２０４玉軸受に約１．８ｇ充填した後の加熱硬化工程を、実施例２では１５０℃で３０分間保持することにより行ない、実施例３および４では２００℃で３０分間保持した後で冷却することにより行なった。得られた固形状潤滑剤についての特性を調べるため、前記した硬さ▲１▼と錆試験▲２▼を行い、これらの結果を表１中に併記した。
【００３８】
〔比較例１〜４〕
固形潤滑剤の原材料を表１に示す配合割合で混合し、混合物を６２０４玉軸受に約１．８ｇ充填した後の加熱硬化工程を、比較例１では１５０℃で３０分間保持することにより行ない、比較例２では１５０℃で３０分間保持した後に冷却することにより行ない、また比較例３および４では２００℃で３０分間保持した後で冷却することにより行なった。得られた固形状潤滑剤についての特性を調べるため、前記した硬さ▲１▼と錆試験▲２▼を行い、これらの結果を表１中に併記した。
【００３９】
表１の試験結果から明らかなように、比較例１〜４と同じ組成の固形潤滑剤を使用したそれぞれ対応する同じ番号の実施例１〜４は、固形潤滑剤と転がり軸受との空隙に潤滑グリースを充填することによって、比較例１〜４よりも防錆性が顕著に向上することが判明した。
【００４０】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように、固形潤滑剤と転がり軸受との空隙に潤滑グリースを充填した潤滑剤充填転がり軸受としたので、潤滑グリースが軸受内の空隙を完全に密封して、多湿環境で長時間使用しても転がり軸受内部への水分の侵入が確実に防止され、転がり軸受内の発錆が防止されて、長時間安定した潤滑特性を発揮する転がり軸受となる利点がある。

Claims

潤滑油または潤滑グリースと、熱硬化性樹脂との混合物を転がり軸受内部に充填した状態で固形化し、次いで固形化された固形潤滑剤と転がり軸受との空隙に潤滑グリースを充填する固形潤滑剤充填転がり軸受の製造方法。
熱硬化性樹脂が、反応性有機基を有する変性シリコーンと前記反応性有機基に反応する基を有する硬化剤との重合体である請求項１記載の固形潤滑剤充填転がり軸受の製造方法。
潤滑油または潤滑グリースと、熱可塑性樹脂との混合物を転がり軸受内部に充填し、熱可塑性樹脂のゲル化点以上の温度まで加熱した後、冷却して固形化し、次いで固形化された固形潤滑剤と転がり軸受との空隙に潤滑グリースを充填する固形潤滑剤充填転がり軸受の製造方法。
熱可塑性樹脂が、超高分子量ポリオレフィン、ポリアミドおよびポリアセタールから選ばれる一種以上の熱可塑性樹脂である請求項３記載の固形潤滑剤充填転がり軸受の製造方法。