JPH03117722A - 転がり軸受用保持器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は高温下で使用できるプラスチック製の転がり
軸受用保持器に関する。

〔従来の技術〕

周知のように、プラスチック製の転がり軸受用保持器（
以下、保持器という）は、成形性、柔軟性などの機械的
緒特性および原材料費等の生産性に優れたポリアミド系
樹脂を素材とする、いわゆるナイロン製の保持器が広く
用いられている。このような保持器１は、第１図にその
要部を示すように、上部に爪部２を有して出入口が狭小
のポケット部３に鋼球などの転動体４を組み込んで回転
自在に保持するものである。

しかし、このナイロン製の保持器１は、１２０°Ｃ以上
の連続使用温度条件下、または、極圧添加剤その他が添
加された油類もしくはその他の酸性の薬剤と接触する条
件下では、ナイロンが劣化し、その特性を失うため良好
な状態で使用することができなかった。

このようなナイロンに代わって、高温条件下で使用でき
、比較的廉価である材料に、ポリフェニレンサルファイ
ド樹脂（以下、ＰＰＳ樹脂と略称する）があり、耐熱性
とともに耐薬品性、成形性などにも優れている。このＰ
ＰＳ樹脂は、−触式で表わされる繰り返し単位からなる
重合体であり、大別し、て架橋性ＰＰＳ樹脂（分岐状Ｐ
ＰＳ樹脂とも呼ばれる）と直鎖状ｐｐｓ樹脂の２種類が
ある。前者の架橋性ＰＰＳ樹脂は、たとえば重合上りの
溶融粘度が約２０〜１００ポアズ程度の低粘度低分子量
のＰＰＳ樹脂を空気中において融点以下に加熱して酸化
架橋させたり、または意図的に架橋剤もしくは分岐剤を
添加し、架橋もしくは分岐構造を導入したりして、溶融
粘度を高めている。

しかし、このようにして得られた架橋性ＰＰＳ樹脂は、
溶融粘度が高められ、耐熱性は向上しているが、かなり
脆くなって柔軟性に欠けるため、転動体４をポケット部
３へ組み込む際に柔軟性を必要とする保持器の素材とし
ては不適当であった。

一方、直鎖状ＰＰＳ樹脂は、重合段階において分子鎖を
直鎖状に成長させて高分子量化したものであり、前記の
架橋性ＰＰＳ樹脂に比べると、非常に柔軟で靭性が大き
いという特徴がある。そこで、たとえば特開昭６４−７
９４１９号公報などに、この直鎖状ＰＰＳ樹脂を転がり
軸受用保持器の素材に使用する提案がなされている。し
かし、この直鎖状ＰＰＳ樹脂からなる軸受用保持器は、
確かに組み立て時の組み込み性には優れているが、熱安
定性や高温（たとえば１５０”Ｃ以上）での耐クリープ
特性などの機械的特性が劣っている。したがって、これ
を軸受用の保持器として使用した場合には、保持器が遠
心力によって変形し、外輪と接触して異常な摩擦熱が発
生する結果、潤滑剤を劣化させ、軸受けの性能を低下さ
せるものであった。

〔発明が解決しようとする課題〕

この発明は、上記の直鎖状ＰＰＳ樹脂または架橋性ＰＰ
Ｓ樹脂からなる保持器が有する諸問題を解決し、転動体
を組み込みやすくするに必要な柔依性を有し、機械的強
度とともに耐薬品性をも兼ね備え、しかも高温における
変形率の低い保持器を提供することを技術的課題として
いる。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題を解決するため、この発明においては、ポリ
フェニレンサルファイド樹脂にオルガノポリシロキサン
エラストマーと繊維状強化材とを添加した組成物を転が
り軸受用保持器の素材とする手段を採用したものである
。

〔作用〕

この発明においてＰＰＳ樹脂に添加されるオルガノポリ
シロキサンエラストマーは、ＰＰＳ樹脂の柔軟性を著し
く改善し、また繊維状強化材は、ＰＰＳ樹脂とオルガノ
ポリシロキサンエラストマーからなる組成物の機械的強
度を向上させる。したがって、このようなＰＰＳ樹脂と
オルガノポリシロキサンエラストマーと繊維状強化材と
からなる組成物で形成された保持器は、適度な柔軟性を
有して組み立て時に破損することがなく、また組み込み
性に優れ、使用時における高温下の変形率が低いものと
なる。

〔実施例〕

まず、この発明で使用するＰＰＳ樹脂は、前記したよう
に、一般式 で表わされる繰り返し単位からなる重合体であって、特
に繰り返し単位を９０モル％以上含むものが特性上好ま
しい、なぜならば９０モル％未満では期待する性質の組
成物は得難くなって好ましくないからである。そしてこ
のような重合体を得るには既によく知られた方法を使用
すればよく、たとえば硫化ナトリウムとｐ−ジクロルベ
ンゼンとをＮ−メチルピロリドン、 ジメチルアセトアミドなどのア ミド系溶媒もしくはスルホランなどのスルホン系溶媒中
で反応させるのが好適である。

なお、 重合 体の結晶性に影響を与えない範囲で、 たとえば （ここでＲはアルキル、ニトロ、フェニル、アルコキシ
などの基）などの共重合成分を１０モル％未満含んでも
よい。

このようなＰＰＳ樹脂は、たとえば特公昭４４−２７６
７１号公報および同４５−３３６８号公報に開示されて
いるようなハロゲン置換芳香族化合物と硫化アルカリと
の反応、特公昭４６−２７２５５号公報に開示されてい
るような芳香族化合物を塩化硫黄とのルイス酸触媒共存
下における縮合反応、または米国特許第３２７４１６５
号に開示されているようなチオフェノール類のアルカリ
触媒もしくは銅塩等の共存下における縮合反応等によっ
て合成されるが、目的に応じて具体的な方法を任意に選
択することが出来る。

なお、ＰＰＳ樹脂は上記のような縮合等の反応直後にお
いては白色に近い未架橋品であって、このままでは低分
子量で低粘度であることから、押出し成形、射出成形な
どの用途に用いるために、たとえば空気中において融点
以下に加熱し、酸化架橋させて分子量を高め、押出し成
形、射出成形等に適する溶融粘度のものに変化させる。

このような処理をして溶融成形用途に市販されているも
のとして、たとえば、トープレン社製：Ｔ−４、東ソー
・サスティール社製ｎ　ＰＰ５番１６０などを挙げるこ
とができる。

つぎに、この発明においてＰＰＳ樹脂に添加されるオル
ガノポリシロキサンエラストマーとは−←Ｒｘ５ｉＯ→
ゴ （ここでＲは同種または異種の一価の有機基または水素
、） で示される線状オルガノポリシロキサンブロックを主体
とするもので、オルガノポリシロキサン末端基と上式の
Ｒまたはこのオルガノポリシロキサンの末端基回士が三
次元的に架橋できるように調製されたものである。加硫
方法は数種あって、白金系触媒存在下付加反応によって
硬化するオルガノポリシロキサンエラストマー（ここで
、縮合反応として脱水、脱水素、脱アルコール、脱オキ
シム、脱アミン、脱アミド、脱カルボン酸、脱ケトン等
が例示される）、有機過酸化物により加熱上硬化するオ
ルガノポリシロキサンエラストマーγ線、紫外線もしく
は電子線照射により硬化するオルガノポリシロキサンエ
ラストマーが例示される。−船釣には室温硬化型シリコ
ーンゴム、熱加硫型シリコーンゴム、液状ポリマーシス
テム、シリコーンゴムパウダー等として市販されており
、その形状には、液状、ラテックス状、粉末状等があり
、液状のものには一液性のもの、二液性のもの等がある
。室温硬化型シリコーンゴムはほとんどの場合加硫触媒
が加えられているが、熱加硫型シリコーンゴムは混練、
ブレンドの際有機過酸化物を添加して用いる。

さらに、この発明における繊維状強化材は、ＰＰＳ樹脂
を溶融成形する際の温度に耐えるものであれば特に限定
されるものではなく、ガラス繊維、炭素繊維、グラファ
イト繊維、ウオラストナイト、シリコンカーバイドホイ
スカー、サファイアホイスカー、鋼線、銅線、ステンレ
ス線などの耐熱性無機単一繊維、タングステン芯線また
は炭素繊維などにボロンもしくは炭化ケイ素繊維などを
蒸着したいわゆるボロン繊維もしくは炭化ケイ素繊維な
どの耐熱無機複合繊維、芳香族ポリアミド繊維などの耐
熱有機繊維などを例示することが出来る。

なお、上記の繊維状強化材のうち、コスト面、入手の容
易性、取扱いの簡便性などから、つぎのようなガラス繊
維が特に好ましいといえる。すなわち、ガラス繊維は、
Ｓｔｏｗ、Ｂ！０３、＾１□０１、ＣａＯ１Ｎａ、Ｏｌ
Ｋ、Ｏなどを成分とする無機ガラスから得られるもので
あり、一般に無アルカリガラス（Ｅガラスと略記）、含
アルカリガラス（Ｃガラス、Ａガラスと略記）などがあ
るが、この発明においてはＥガラスからなる繊維長０．
１〜１０ｆｆｉＩ１１のものが好ましく、またその線径
は１５ｎ以下、特に１０−以下のものが好ましい。なぜ
ならば、繊維径が１５−よりも太いガラス繊維を用いる
と、成形して得られる転がり軸受用プラスチック保持器
材は柔軟性に欠け、組み立て時の組み込み性が悪くなる
からである。なお、ＰＰＳ樹脂との親和性をもたせるた
めに、繊維状強化材は、アミノシラン、エポキシシラン
、メルカプトシラン等のシランカップリング剤、クロム
系カップリング剤を含むサイジング剤、さらには集束を
目的とした集束剤などによって処理されたものであって
も良い。

ここで、ＰＰＳ樹脂へのオルガノポリシロキサンエラス
トマーと繊維状強化材との添加量は、３成分全体の重量
を１００として、ＰＰＳ樹脂４０〜９０重量％、オルガ
ノポリシロキサンエラストマー３〜３０重量％、繊維状
強化材５〜４０重量％であることが望ましい。なぜなら
ば、オルガノポリシロキサンエラストマーの添加量が、
上記下限値未満の少量のときは、組成物の柔軟性を向上
させることができず、また、上限を越える多量では、高
温における機械的強度が劣ってしまうからである。また
、繊維状強化材の添加量が、上記下限値未満の少量のと
きは、組成物の機械的強度を向上させることができず、
上限を越える多量では柔軟性が劣ってしまうからである
。したがって、いずれの場合も、転がり軸受用保持器と
して使用するには、組み立て時の組み込み性または高温
下の変形率が劣り、好ましくないのである。

さらに、この発明の効果を損なわない限り、各種の充填
材を添加することもできる。このような充填材として、
芳香族ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルイミド樹
脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリアミドイミド樹
脂、耐熱性ポリアミド樹脂、フェノール系樹脂、芳香族
ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、
フッ素樹脂等の有機質耐熱性高分子材料を始めとし、グ
ラファイトまたは亜鉛、アルミニウム、マグネシウムな
どの金属もしくは酸化物などの熱伝導改良用無機粉末、
ガラスピーズ、シリカバルーン、珪藻土、石綿、炭酸マ
グネシウム、炭酸カルシウム、酸化カルシウム、フッ化
カルシウム、水酸化カルシウム等の無機質粉末、二硫化
モリブデン、グラファイト、カーボン、マイカ、タルク
、三酸化モリブデン等の潤滑性向上用無機質粉末、およ
び酸化鉄、硫化カドミウム、セレン化カドミウム、カー
ボンブラック等の無機質顔料、シリコーンオイル、エス
テルオイル、フッ素オイル、ポリフェニレンエーテルオ
イル、ワックス、ステアリン酸亜鉛などの内部滑剤的添
加剤など数多くのものを例示することができる。

以上のようなこの発明の各成分を混合するには従来よく
知られた方法を用いればよく、たとえばＰＰＳ樹脂と繊
維強化材とオルガノポリシロキサンエラストマーと、さ
らには、オルガノポリシロキサンエラストマーを加硫さ
せる加硫剤とを別個に、また必要ならばオルガノポリシ
ロキサンおよび加硫剤を適当な溶媒に溶かして、ＰＰＳ
樹脂および繊維強化材とヘンシェルミキサー、ボールミ
ル、タンブラ−ミキサー等の混合機によって混合し、溶
媒を除去した後に、溶媒混合性のよい射出成形機もしく
は溶融押出し機に供給するか、または予め熱ロール、ニ
ーダ、バンバリーミキサ−１１Ｍ押出し機などで溶融混
合してもよい、なお、オルガノポリシロキサンの加硫は
、成形体成形時に行なわれることが好ましく、たとえば
、加硫剤単体または加硫剤を含有してもそれだけでは加
硫しないオルガノポリシロキサンと、上記のものと混合
すると加硫するオルガノポリシロキサンとを別々にＰＰ
Ｓ樹脂および繊維強化材に混合してペレットを作製して
おき、成形直前に２種のペレットを所定の割合で配合し
射出成形機に供給する方法をとってもよい、また、この
発明組成物を成形するにあたっでは、その方法を特に限
定するものではないが、射出成形による成形方法が望ま
しく、射出成形機などによって転がり軸受用保持器とし
て所定の形状に溶融成形すればよい、そして、この際の
成形条件は特に限定されることなく、ＰＰＳ樹脂の通常
の成形条件で充分である。

以下この発明の実施例および比較例に使用した原材料を
一括して示すとつぎのとおりである。

１）ＰＰＳ樹脂 ■ＰＰＳ樹脂（東ソー・サスティール社製：　　ＰＰ５
１１６０）、 ■ｐｐｓＰＰＳ樹脂化学工業社製二にＰＳ−２１４）、
２）オルガノポリシロキサンエラストマー■二成分形付
加型室温硬化性シリコーンゴム（東芝シリコーン社製：
　ＲＴＶシリコーンゴム↑５Ｅ３４０２　（Ａ）および
（Ｂ））、 ■二成分形縮台型室温硬化性シリコーンゴム（東芝シリ
コーン社製：　ＲＴＶシリコーンゴムτ５Ｅ３５６２（
Ａ）および（Ｂ））、 ■シリコーンゴムパウダー（トーμ・シリコーン社製ニ
ドレフィルＥ−５０１）、 ■熱加硫型シリコーンゴム（東芝シリコーン社製＝ＲＴ
ＶシリコーンゴムＴＳＥ２３２３　）、３）加硫剤 ■ジクミルパーオキサイド（日本油脂社製：パークミル
Ｄ（Ｆ））、 ４）ガラス繊維 ■ガラス繊維（旭ファイバーグラス社製：　Ｃ５０３０
Ｅ−ＦＴ５６２、繊維径６Ｑ）、 ■ガラス繊維（旭ファイバーグラス社製：　Ｃ５０３０
Ｅ−ＦＴ５６２、繊維径１３μ）、 実施例１： シリコーンゴム（ＴＳＩｌ！３４ｏ２（ａ）　）■をア
セトン：ベンゼン＝１：２の混合溶媒に５０％の濃度で
溶かし、ＰＰＳ樹脂および繊維状強化材に、シリコーン
分として１５％加えてヘンシェルミキサーにて混合した
。シリコーンゴム（ＴＳ［！３４０２　（Ｂ）　）■硬
化剤をアセトンに６０％の濃度で溶かし、ＰＰＳ樹脂お
よび繊維状強化材に、シリコーン分として２．５％加え
てヘンシェルミキサーにて混合した。溶媒を揮発させた
後、２種の混合粉体をそれぞれ別個にて二軸溶融機に供
給して、温度２７０〜３３０″Ｃ、スクリュー回転数５
０〜１００ｒρ蹟の条件で混練押出しし、造粒して２種
のベレットを得た。この２種のベレットを前者に対して
後者を３＝２になるような割合で混合し、最終的には第
１表に示したような組成とした。このベレットをシリン
ダー温度２８０〜３４０°Ｃ１金型温度１００〜１５０
°Ｃ２射出圧力５００〜１０００ｋｇ／ｃｊの条件にて
第１図に示したような軸受６２０３の保持機１を射出成
形し、つぎに示すような試験を行ない、得られた結果を
第１表に併記した。

（１）　　Ａｌｌみ立て時の組み込み性試験第２図に示
すようにミニプレスにて実際に軸受本体５に組み込んで
保持ｌ１ｌ１１の爪部２の部分の転動体４（鋼球）によ
る損傷度合と鋼球の組み込み性を調べ、その結果をつぎ
に示した判定基準に従って判定した。

■保持器の爪の部分の損傷度合： Ｏ・・・・・・全く損傷しない。

Δ・・・・・・少し損傷する。

第 表 の下余白） ×・・・・・・かなり損傷する。

■鋼球の組み込み性： Ｏ・・・・・・組み込み時に無理なく組み込める。

Δ・・・・・・組み込み時に少し抵抗がある。

×・・・・・・組み込み時にかなり抵抗がある。

（２）保持器の爪部の耐久試験 第３図に示すように、保持器１のポケット部３に、球部
６の径が直径７．１６１である鋼球を備えた棒７を、試
験機８によって５０回／分の速さで出し入れさせて、保
持機１の爪部２が破損するまでの出し入れ回数を測定し
た。この出し入れ回数が多い程、保持器１の爪部２の耐
疲労強度は大きく、製造工程において保持器１の転動体
４を組み込む際の安全率は高いといえる。

（３）保持器の変形率測定試験 潤滑剤（日本石油社製：ウレア系グリースＵ２９５）を
０．８ｇ封入し、フッ素ゴムにてシールをした軸受６２
０３を運転試験機にて、回転数１５００Ｏｒｐｍ、スラ
スト荷重６．８ｋｇｆ、温度１８０”Ｃの条件で２００
時間運転し、保持器外径の寸法変形率を測定した。

この寸法変形率が小さい程、保持器は変形していないこ
とを示す。

（４）潤滑剤の劣化度合判定試験 試験（３）と全く同様の条件で２００時間継続して運転
した後、潤滑剤（日本石油社製：ウレア系グリースＵ２
９５　）の劣化した度合を判定した。

○・・・・・・変色有り、劣化なし。

△・・・・・・変色有り、少し劣化あり。

×・・・・・・変色をり、かなり劣化している。

実施例２： ＰＰＳ樹脂、オルガノポリシロキサンエラストマーおよ
び繊維状強化材を第１表に示す割合で配合し、実施例１
と同様の方法によって成形体を得た。

この成形体についても実施例１と同様の試験を行ない、
得られた結果を第１表にまとめた。

実施例３： 実施例１のシリコーンゴムＴＳＥ３４０２　（Ａ）およ
び（Ｂ）■をＴＳＥ３５６２　（Ａ）および（Ｂ）■に
した以外は、実施例工と同様の方法によって成形体を得
た。この成形体を室内に一昼夜放置し、充分縮合反応を
行なわせた後、実施例１と同様の試験を行ない、その結
果を第１表にまとめた。

実施例４〜６： ＰＰＳ樹脂、オルガノポリシロキサンエラストマーと繊
維状強化材とを第１表に示した組成でタンブラ−ミキサ
ーまたはヘンシェルミキサーで乾式混合し、実施例１と
同様の方法によって成形体を得た。この成形体について
も実施例１と同様の試験を行ない、その結果を第１表に
まとめた。

比較例１〜３： 第１表に示した配合割合でＰＰＳ樹脂と繊維状強化材ま
たはオルガノポリシロキサンエラストマーとをヘンシェ
ルミキサーまたはタンブラ−ミキサーで乾式混合し、実
施例１と同様の方法で成形体を得た。この成形体を用い
て実施例１と同様の試験を行ない、その結果を第１表に
まとめた。

第１表から明らかなように、ＰＰＳ樹脂にオルガノポリ
シロキサンエラストマーおよび繊維状強化材を添加した
組成物からなる保持器（実施例１〜６）は、比較例１〜
３の保持器と比較して、組み立て時の組み込み性および
保持器の爪部の耐久性に優れ、しかも高温で運転される
軸受内にあって変形率は低く、潤滑剤を劣化させること
がない。

〔発明の効果〕

以上述べたように、この発明の保持器は、柔軟性を存し
て軸受への組み込み性が良好で、高温で使用した場合で
も変形率が低く、軸受が損傷せず、しかもＰＰＳ樹脂本
来の耐熱性、耐薬品性をも兼ね備えたものであって、そ
の利用分野はきわめて広く、自動車関連業界、一般機器
関連業界、電機電子関連業界その他多くの分野で用いら
れる転がり軸受用保持器として最適のものであるといえ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は転がり軸受用保持器の要部を例示する斜視図、
第２図は鋼球の組み込み性を調べるための転がり軸受用
保持器と軸受との関係を示す断面図、第３図は転がり軸
受用保持器の爪部の耐久試験を説明する試験機の平面図
である。 １・・・・・・転がり軸受用保持器、 ２・・・・・・爪部、　　　　　３・・・・・・ポケッ
ト部、４・・・・・・転動体、 ５・・・・・・軸受本体。 同

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）ポリフェニレンサルファイド樹脂にオルガノポリシ
   ロキサンエラストマーと繊維状強化材とを添加した組成
   物からなる転がり軸受用保持器。