JP6766455B2 - 転がり軸受、回転機械要素、及び固体膜形成方法 - Google Patents
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Description
そこで、軸受構成要素に含フッ素ポリウレタン高分子化合物の固体膜を形成した転がり軸受が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、前記回転工程により、固体膜の厚さのばらつきを低減することができ、また、この際に固体膜から剥がれ落ちた部分があっても前記洗浄工程によりこれを除去することができ、清浄環境に適した転がり軸受が得られる。
このフッ素化合物によれば、固体膜のSi基と軸受構成要素の水酸基(OH基)とが結合することで、軸受構成要素に対する固体膜の密着性が高くなり、固体膜による発塵を低減することが可能となる。また、固体膜においてもシロキサン結合により強く結合して、軸受構成要素の表面を覆うため、剥がれにくく、発塵を低減することが可能となる。
この場合、前記フッ素化合物用と前記潤滑剤用との二種類の溶媒を用いなくても、溶液を得ることができる。
また、官能基を有していない潤滑剤が固体膜に流動可能な状態で分散して添加されているので、潤滑剤は固体膜から滲み出て転がり軸受の潤滑に寄与することができ、潤滑性を向上させることが可能となる。
この回転機械要素によれば、前記転がり軸受と同様に、発塵を低減することが可能となり、また、潤滑性を向上させることが可能となる。
この方法によれば、前記のような発塵を低減することが可能であると共に、潤滑性を向上させることが可能となる回転機械要素を製造することが可能となる。
本発明の固体膜形成方法によれば、前記のような転がり軸受(回転機械要素)を製造することが可能となる。
内輪11、外輪12、玉13、及び保持器14は脱脂されており、これらが組み立てられた状態とする。このために、本実施形態では、転がり軸受10として組み立てた状態で脱脂を行っている。
この溶液について更に説明する。メタクリル酸3−(トリメトキシシリル)プロピル、ヘキサフルオロプロペン、及びメタクリル酸メチルをモノマー成分としたフッ素化合物を第一の溶質とし、官能基を有しないパーフルオロポリエーテル(PFPE油)を第二の溶質とし、前記第一の溶質を溶媒により希釈した溶液に、前記第二の溶質を加えたものである。前記溶媒としては、フッ素溶媒であり、具体的には、エチルノナフルオロイソブチルエーテル及びエチルノナフルオロブチルエーテルの混合液である。
第一の溶質を0.5重量%未満とすると、形成される固体膜15が、薄く柔らかい膜となり、耐摩耗効果が低減する可能性がある。これに対して、第一の溶質が5重量%を超えると、軸受構成要素同士が固体膜15を介して強く固着し、この固着を解除するのが困難となる場合がある。そこで、第一の溶質を1〜3重量%とするのがより好ましい。
また、第二の溶質を0.1重量%未満とすると、潤滑剤の潤滑効果が低くなる可能性がある。これに対して、第二の溶質が2重量%を超えると、形成される固体膜15の密着性を低下させる場合がある。そこで、第二の溶質を、0.3〜1重量%とするのがより好ましい。
この回転工程において、転がり軸受10の回転速度が低すぎたり、回転時間が短すぎると、固体膜15の厚さのばらつきを低減する効果が得られにくくなり、また、回転速度が高すぎたり、回転時間が長すぎると、固体膜15を必要以上に摩耗させてしまう。そこで、回転速度は、1000〜2000rpmとするのが好ましく、また、回転時間を3〜10秒程度とするのが好ましい。
そして、前記回転工程により、固体膜15の厚さのばらつきを低減することができ、また、この際に固体膜15から剥がれ落ちた部分があっても前記洗浄工程により、これを除去することができ、清浄環境に適した転がり軸受10が得られる。
このように、本実施形態の固体膜15では、ベースの樹脂がフッ素系(前記フッ素化合物)であり、これに潤滑剤として(従来の固体潤滑剤の代わりに)官能基を有していないフッ素重合体が添加されている。
そして、前記洗浄液は、前記潤滑剤(パーフルオロポリエーテル)を、前記溶媒(エチルノナフルオロイソブチルエーテルと、エチルノナフルオロブチルエーテルとの内の少なくとも一方を含むエーテル)により希釈して得たものである。
実施例1は、前記実施形態のとおり、組立済みの転がり軸受に対して、脱脂洗浄を行い、前記溶液による液状膜を付着させ(付着工程)この液状膜を硬化させ(成膜工程)、この転がり軸受を回転させ(回転工程)、前記洗浄液によって洗浄し(洗浄工程)、乾燥させた(乾燥工程)ものである。なお、前記脱脂洗浄では、ヘキサン及びアセトンそれぞれにより1分間、超音波洗浄機で洗浄を行った。前記液状膜の付着は、前記溶液中に転がり軸受を1分間浸漬して行い、硬化は、60分間、100℃の条件で焼成して行った。転がり軸受の回転は正方向及び逆方向にそれぞれ回転速度1800rpmで5秒間行い(回転工程)、この転がり軸受を洗浄液によって2分間洗浄し、恒温槽を用いて80℃の環境で5分乾燥させた。なお、転がり軸受を回転させる際、定格荷重の5%のアキシアル荷重を負荷させている。
比較例1は、実施例1と同じく前記付着工程及び前記成膜工程を完了しているが、回転工程、洗浄工程、及び乾燥工程を省略したものである。
従来例1は、背景技術で説明した(特開平9−137830号公報)含フッ素ポリウレタン高分子化合物の固体膜を形成した転がり軸受である。
また、内輪11、外輪12、玉13、及び保持器14の全てに固体膜15を形成する場合について説明したが、軸受構成要素の少なくとも一つに固体膜15を形成してもよい。この場合、軸受構成要素の少なくとも1つに前記溶液を液状膜として付着させればよく、その後、この液状膜を硬化させ、更に、前記洗浄液により洗浄して乾燥させればよい。そして、完成品として転がり軸受10を組み立てればよい。
更に、図1に示す転がり軸受10は、保持器14を備えているが、保持器14が省略された転がり軸受に、本発明を適用してもよい。
13:玉(転動体) 14:保持器 15:固体膜
Claims (6)
- 内輪、外輪、及び前記内輪と前記外輪との間に介在する複数の転動体を軸受構成要素として備えている転がり軸受の、当該軸受構成要素の少なくとも1つに固体膜を形成する方法であって、
メタクリル酸3−(トリメトキシシリル)プロピル、ヘキサフルオロプロペン、及びメタクリル酸メチルをモノマー成分として含むフッ素化合物と官能基を有していない潤滑剤とを含む溶液を、前記軸受構成要素の少なくとも1つに第一の液状膜として付着させる付着工程と、
付着させた前記第一の液状膜を硬化させることにより、前記軸受構成要素の少なくとも1つに固体膜を形成する成膜工程と、
前記固体膜が形成された前記軸受構成要素を含む転がり軸受を回転させる回転工程と、
前記転がり軸受を、前記付着工程で用いた前記潤滑剤と同じ潤滑剤を含む洗浄液により洗浄すると共に、当該洗浄液を前記軸受構成要素に第二の液状膜として付着させる洗浄工程と、
付着させた前記第二の液状膜を乾燥させる乾燥工程と、を含む固体膜形成方法。 - 前記溶液は、前記フッ素化合物と前記潤滑剤とを溶媒に加えて得たものであり、
前記潤滑剤は、パーフルオロポリエーテルからなり、
前記溶媒は、エチルノナフルオロイソブチルエーテルと、エチルノナフルオロブチルエーテルとの内の少なくとも一方を含むエーテルであり、
前記洗浄液は、前記潤滑剤を前記溶媒により希釈して得たものである、請求項1に記載の固体膜形成方法。 - 前記溶液において、前記フッ素化合物は、前記潤滑剤よりも配合割合が高い、請求項1又は2に記載の固体膜形成方法。
- 内輪、外輪、及び前記内輪と前記外輪との間に介在する複数の転動体を軸受構成要素として備え、
前記軸受構成要素の少なくとも一つに、メタクリル酸3−(トリメトキシシリル)プロピル、ヘキサフルオロプロペン、及びメタクリル酸メチルをモノマー成分として含むフッ素化合物の固体膜が形成されており、
前記固体膜には、官能基を有していない潤滑剤が分散して添加されていると共に、当該固体膜の表面における当該潤滑剤の占める割合は膜中における割合よりも高い、転がり軸受。 - 転がり接触する構成部材を含む回転機械要素であって、
前記構成部材に、メタクリル酸3−(トリメトキシシリル)プロピル、ヘキサフルオロプロペン、及びメタクリル酸メチルをモノマー成分として含むフッ素化合物の固体膜が形成されており、
前記固体膜には、官能基を有していない潤滑剤が分散して添加されていると共に、当該固体膜の表面における当該潤滑剤の占める割合は膜中における割合よりも高い、回転機械要素。 - 転がり接触する構成部材を含む回転機械要素の、当該構成部材に固体膜を形成する方法であって、
メタクリル酸3−(トリメトキシシリル)プロピル、ヘキサフルオロプロペン、及びメタクリル酸メチルをモノマー成分として含むフッ素化合物と官能基を有していない潤滑剤とを含む溶液を、前記構成部材に第一の液状膜として付着させる付着工程と、
付着させた前記第一の液状膜を硬化させることにより、前記構成部材に固体膜を形成する成膜工程と、
前記固体膜が形成された前記構成部材を含む回転機械要素を回転動作させる回転工程と、
前記回転機械要素を、前記付着工程で用いた前記潤滑剤と同じ潤滑剤を含む洗浄液により洗浄すると共に、当該洗浄液を前記構成部材に第二の液状膜として付着させる洗浄工程と、
付着させた前記第二の液状膜を乾燥させる乾燥工程と、
を含む固体膜形成方法。
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