JPH03188127A - 軸受用プラスチック保持器 - 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】 〔ＩＴ業上の利用分野〕 この発明は、過酷な条件下で使用される各種軸受用保持
器に関する。更に詳細には、耐熱性、耐油性、耐薬品性
、成形性等に優れる熱可塑性樹脂組成物からなる各神軸
受用保持器に関する。

〔従来の技術〕

般に、転がり軸受は、転動体の種類により玉軸受ところ
軸受とに分類される。転がり軸受の保持器について更に
細かく分類して代表的なものを挙げるとすると、玉軸受
については、例えば、殻タイプ保持器、冠型保持器およ
びアンギュラ軸受用スラルト玉軸受等の保持器がある。

一方、ころ軸受については、例えば、円錐ころ軸受用保
持器、球面ころ軸受用保持器、円筒ころ軸受用保持器、
スラストころ軸受用保持器、スラスト球面軸受用保持器
等のころ軸受用保持器がある。

プラスチック製の転がり軸受用保持器（以ド、保持器と
略称する）としては、成形性、柔軟性などの機械的諸特
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保持器が、従来より
広く用いられている。保持器の一例として、冠型保持器
の要部を第１図に示す。この保持器１は、その上部に爪
部２を有しており、出入口が狭小になっているポケット
部３に鋼球等の転動体４を組込んで回転自在に保持する
ものである。

しかしナイロン製の保持器は、　１００℃以上の連続使
用温度条件下において、または極圧添加剤等が添加され
て油類やその他の酸性の薬剤と接触する条件下において
はナイロンが劣化し、その所望の特性か失われるので、
そのような条件下で使用するにはあまり適していない。

このようなナイロンに代わる素材であって、高温度条件
下で使用可能であり、比較的廉価な材料に、ポリフェニ
レンサルファイド樹脂（以下、ＰＰＳ樹脂と記す）があ
り、これは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ＰＰＳ樹脂は、士゛記一般式 て表わされる繰返し四位からなる重合体である。

このような重合体は、例えば、硫化ナトリウムとＰ−ジ
クロルヘンセンとをＮ−メチルピロリドン、ジメチルア
セトアミド等のアミド系溶媒若しくはスルホラン等のス
ルホン系溶媒中で反応させてｉｌｌられ、この段階のＰ
ＰＳ樹脂を重合−Ｆりとしている。また、ＰＰＳ樹脂に
は架橋性ＰＰＳ樹脂（分岐状ＰＰＳ樹脂とも呼ばれる）
と直鎖状ＰＰＳ樹脂の２種類がある。航者の架橋性ＰＰ
Ｓ樹脂は、例えば重合上りの溶融粘度が約２０〜１００
ポアズぐらいの低粘度低分子量のＰ　Ｐ　Ｓ　）］脂を
空気中において融点以下に加熱して、酸化架橋させ、溶
融粘度を高めたり、あるいは意図的に架橋剤や分岐剤を
添加することにより架橋または分岐構造を導入し、溶融
粘度を高めたりしている。

しかし、このようにして得られた架橋Ｈ，ｐ　ｐ　ｓ樹
脂は、溶融粘度が高められ、すなわち、耐熱性は向上し
ているが、かなり脆くなっており柔軟性に欠ける。した
がって、転動体４をポケット部３へ組込む際に柔軟性か
必要とされる保持器の素材としては不Ｘ８当である。

一方、直鎖状ＰＰＳ樹脂は重合段階で直鎖状に分子鎖を
高分子購にまで成長させたＰＰＳ樹脂であり、ｎη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。この点に着目して、直鎖状ＰＰＳ
樹脂を軸受用保持器として使用する提案が特開昭６４−
７９４＋９号公報に開示されている。しかし、この直鎖
状ＰＰＳ樹脂から成る軸受用保持器は、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（１５０℃
以上）での耐クリープ特性等の機械的特性等が劣ってい
る。したかって、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、１ｆｔ４滑剤
を劣化させ、軸受の性能を低下させる場合かある。

１５０℃以上を超えるような高温状態において比較的安
定な素材としては、ポリエーテルスルホン（以下、ＰＥ
Ｓと記す）、ポリエーテルイミド（以Ｆ、ＰＥＩと記す
）、ポリアミドイミド（以ト、ＦＡＩと記す）、ポリエ
ーテルエーテルケトン（以下、ＰＥＥＫと記す）等のス
ーパーエンジニアリングプラスチックが挙げられる。し
かし、これらの何れも、軸受用保持器に使用するには以
下のように不十分である。

ＰＥＳは高いガラス転移点（約２２５℃）を有している
か、例えば、ケトン、エステル、エーテル類などの極性
化合物に対して耐性が無く、グリースに含有される極圧
添加剤により侵される危険性が有る。

ＰＥ■およびＰＥＥには柔軟性に欠けるのて、転動体の
組み込み性の問題がある。また、転動体からの衝７によ
り爪等の欠けが発生する場合も有る。

ＰＡＩは、この樹脂特有の高吸水性に起因して急加熱に
よる膨れや発泡が発生する傾向にある。

更にグリース等に含まれる極圧添加剤中のアルカリ分に
よって加水分解する危険性がある。

更に、射出成形可能で耐熱性３００℃を有する樹脂とし
て液晶ポリマー（以下、ＬＣＰと記す）がある。しかし
、このＬＣＰには特有の樹脂配向性により配向方向に対
し垂直方向の力には強いが、配向方向に対して平行な力
には非常に弱い。複雑異形状である保持器においては、
配向方向に平行な力が加わる危険性が十分あるので、Ｌ
ＣＰを保持器に使用するのは不適当である。

また、ポリイミド系材料として３５０℃以上の耐熱性を
有するベスベルＳＰ　２１　（デュポン社製）があるが
、これは射出成形不能なので、成形の場合には、圧縮成
形後切削加工が必要となる。

〔発明か解決しようとする課題〕

この発明は、そのような課題を解決すべくなされたもの
である。すなわちこの発明の目的は、耐熱性、耐油性、
耐薬品性、射出成形性、耐熱変形性などの各種特性を全
て具備する軸受用プラスチック保持器を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、下記−・数式 で示される繰り返し中位からなる熱可塑性ポリイミド樹
脂から成る軸受用プラスチック保持器である。

本発明における熱ｉｓＪ　９，１性ポリイミド樹脂につ
いては、その製造方法に特に限定は無い。しがし通常は
、下記式 で表される４、４°−ビス（３−アミノフェノキシ）ビ
フェニルと、ピロメリット酸二無水物とを反応させるこ
とによってポリアミド酸を生成させ、そのポリアミド酸
を脱水環化して得ることができる。

熱可塑性ポリイミド樹脂の溶液粘度は、歯車の用途によ
って求められる物性の程度が若干異なるので、最適な値
は一概にはいえないが、０．３５〜０．８０６１１７ｇ
、程度が望ましく、０．４５〜０．５５　ｇ／ｄｆ１程
度が好ましい。

なお、以トの熱可塑性ポリイミド樹脂の他に、この発明
の目的を損なわない範囲で、通常の樹脂組成物に広く用
いられている添加剤類を配合しても良い。その添加率は
それぞれ比重が異なるため重破部ては表現し難いが体積
部ではポリイミド樹脂１００部に対して５〜５０体積部
か望ましく、１５〜３５体積部が好ましい。また代表的
なものを重π％で表わすと、例えば、添加剤として潤滑
剤類を５〜５０重量％、好ましくは１０〜４０重量％、
繊維状補強剤を０〜５０重量％、好ましくは０〜４０重
量％、そして添加剤合計で５〜６０重量％、好ましくは
１０〜５０重量％の範囲内で配合することも望ましい。

使用可能な添加剤類を以下に例示列挙する。

潤滑剤： フッ素樹脂、黒鉛、二硫化モリブデン 補強剤ニ ガラス繊維、カーボン繊維、ボロン繊維、炭化ケイ素繊
維、カーボンウィスカー、アスベスト、金属繊維、ロッ
クウール等 難燃性向ト剤： 三酸化アンチモン、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム
等 電気特性向上剤： クレー、マイカ等 耐トラッキング向上剤： 石綿、シリカ、グラファイト等 熱伝導度向上削： 鉄、亜鉛、アルミニウム、銅等の金属粉末等その他： ガラスピーズ、ガラス球、炭酸カルシウム、アルミナ、
タルク、ケイソウ土、水和アルミナ、シラスバルーン、
各種金属酸化物、無機質含量類等で５００℃以上で安定
な天然若しくは合成の化合物類 以上の熱可塑性ポリイミド樹脂組成物を用いて、通常の
射出成形方法によって、この発明の保持器を容易に成形
することができる。したがって、圧縮成形後に切削加工
する等の煩雑な成形法は必要とならない。また、本発明
の保持器は、その種類については特に限定はなく、先に
例示したような、一般タイブ保持器、冠型保持器等各種
の保持器とすることができる。

〔実施例〕

以下、この発明を実施例により更に詳細に説明する。

合成例１（ポリイミド樹脂の製造） 攪拌機、還流冷却および窒素導入管を備えた反応容器に
、４，４°−ビス（３−アミノフェノキシ）ビフェニル
３．６８ｋｇ　（１０モル）と、Ｎ、Ｎ−ジメチルアセ
トアミド３２．９に、ｑを挿入し、室温で窒素雰囲気下
にピロメリット酸二無水物２．１２５ｋｇ　（９，７５
モル）を溶液温度の上昇に注意しながら加え、室温て約
２０時間かきまぜ、ポリアミド酸溶液を得た。

このポリアミド酸溶液中に、室温で窒素雰囲気下に２．
０２ｋｇ（２０モル）のトリエチルアミンおよび２．５
５ｋｇ　（２５モル）の無水酢酸を滴下した。これを室
温で約２０時間攪拌し、淡黄色スラリーを得た。このス
ラリーを濾別し、メタノールで洗浄し、その後濾別し、
　１８０℃て８時間減圧乾燥して５．２８ｋｇ（収率約
９７％）のポリイミド粉を得た。このポリイミド粉の溶
液粘度は０．５０ｄｆｉ／ｇであった。なお、この溶液
粘度は、ポリイミド粉末０．５ｇを１００ｍ１の溶媒（
ｐ−クロロフェノール：フェノール−９０：１０重量比
）に加熱溶解し、溶解後３５℃に冷却して測定した値で
ある。

実施例１〜３ 表−１に示した配合にて、ヘンシェルミキサーにて乾式
混合した。表−１に示す原材料を以下に列挙する。なお
表−１の配合割合はすべて重量部で示したものである。

■熱可塑性ポリイミド 合成例１て製造したポリイミド樹脂（市販品としては、
三井東圧化学社製：Ｎｅｗ−ＴＰＩ） ■ＰＡＩ ポリアミドイミド樹脂（アモコ社製、商品名ニド−ロン
４２０３） ■ｐｐｓ　（架橋タイプ） ポリフェニレンサルファイド樹脂（トーブレン社製、商
品名二Ｔ−４） ■ＰＰＳ　（リニアタイプ） （兵制化学工業社製、　商品名：にｓｐ−＃２１４　） ■ＴＦＥ　　Ｌｉ２Ｑ テトラフルオロエチレン樹脂（旭硝子社製、商品名ニル
−ブリカントＬＩ６９ ■黒鉛 鐘紡社製、商品名：ベルパールＣ２０００■ガラスフア
イバー （日本電気硝子社製、商品名：　ＥＣ５Ｏ３Ｔ７４７Ｄ
Ｅ）■カーボンファイバー （東邦レーヨン社製、商品名：　１（ＴＡ−Ｃ６Ｘ６０
３）乾式混合後、二軸溶融押出機を用いて３７０℃〜４
００℃で押出して造粒し、得られたベレットを射出成形
機（シリンダー温度３７０〜４００℃、射出圧力１００
０ｋｇ／ｃｍ２．金型温度１５０〜２００℃）に供給し
、後述する各試験法に定められた試験片を成形し、摩擦
摩耗特性、曲げ強度、曲げ弾性率、軟化温度を測定した
。得られた結果を表−１に示す。

なお、各試験方法は次のとおりである。

（１）組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
組み込んで保持器１の爪部２の部分の転動体４（′Ａ球
）による損傷度合と鋼球の組み込み性を調べ、つぎに示
した判定基準に従って判定し、表−１に示す。

■保持器の爪の部分の損傷度合： ○・・・・・・全く損傷しない △・・・・・・少し損傷する Ｘ・・・・・・かなり損傷する ■鋼球の組み込み性： ○・・・・・・組み込み時に無理なく組み込める△・・
・・・・組み込み時に少し抵抗があるＸ・・・・・・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７．１６ｍｍ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
器１の爪部２が破損するまでの出し入れ回数を測定し、
その値を表−１に示す。この出し入れ回数が多い程、保
持器１の爪部２の疲労強度は大きく、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 溜滑剤（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６
２０３を運転試験機にて、回転数１５０００ｒｐｍスラ
スト荷重６．８ｋｇｆ、温度２２０℃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表１に示す
。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）保持器の劣化度合判定試験 試験（３）　と全く同様の条件で２００時間維続運転後
の潤滑剤（日本石油社製：ウレア系グリース、Ｕ２９５
）の劣化度合を判定し、第１表に併記した。

Ｏ・・・・・・変色有り、劣化なし △・・・・・・変色有り、少し劣化ありＸ・・・・・・
変色有り、かなり劣化している（５）熱変形温度 熱機械的分析装置（島津製作所製ＴＭ−：ｔｏ）を用い
て、昇温速度毎分５℃、圧力１８．６　ｋｇｆ／ｃｍ２
としたＴＭＡ針人法人法る針入開始温度から求めた（　
ＡＳＴＭ　Ｄ　６４８に準拠する）。

比較例１〜３ 熱可塑性ポリイミドの代りにＦＡＩをベース樹脂として
使用した以外は実施例と同様に、表−１に示す割合でヘ
ンシェルミキサーを用いて乾式混合し、二軸溶融押出機
に供給し、シリンダー温度３４０〜３５０℃、スクリュ
ー回転数５０〜１１００ｒｐの条件にて溶融混合および
造粒をした。その後シリンダー温度３４０〜３６０℃、
金型温度１６０〜２１０℃、射出圧力５００〜ｌ０００
ｋｇ／　ｃｍ”の条件にて第１図に示したような軸受６
２０３の保持器１を射出成形し、実施例と同様の試験を
行なった。

比較例４〜５ 熱可塑性ポリイミドの代りにＰＰＳをベース樹脂として
使用した以外は実施例と同様に、表−１に示す割合でヘ
ンシェルミキサーを用いて乾式混合し、二軸溶融押出機
に供給し、シリンダー温度２７０〜３３０℃、スクリュ
ー回転数５０〜１１００ｒｐの条件にて溶融混合および
造粒をした。その後シリンダー温度２８０〜３４０℃、
金型温度１００〜１５０℃、射出圧力５００〜１０００
ｋｇ／　ｃｍ２の条件にて第１図に示したような軸受６
２０３の保持器１を射出成形し、実施例と同様の試験を
行なった。

比較例６ 熱硬化性ポリイミド樹脂（デュポン社製、商品名：　Ｖ
ＥＳＰＥＬ　ＳＰ　２１）の棒材を購入し、これを切削
加工することによフて切削加工し、第１図に示したよう
な軸受６２０３の保持器１を得、同様な試験を行なった
。

表−１に示す結果から明らかなように、熱可塑性ポリイ
ミドからなる実施例１〜３の保持器は組立て時の組み込
み性や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、潤滑剤を劣化させたり、保
持器自身が劣化することかない。

それに比較してＰＡＩからなる比較例１〜３の保持器、
ｐｐｓからなる比較例４．５の保持器はいずれも運転試
験後の変形率が大きく、潤滑剤、保持器自身も劣化して
いた。また、切削加工より作製した比較例６の保持器は
、組み込み性および爪の耐久性に劣っていた。

〔発明の効果〕

以上の説明からも明らかなように、この発明の保持器は
、柔軟性を有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いので軸受が損傷せず、し
かも耐熱性、耐薬品性、射出成形性をも兼ね備えたもの
である。この発明の保持器の利用分野は極めて広く、自
動者関連業界、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軸受用保持器として最適
のものである。

【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

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）下記一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ で示される繰り返し単位からなる熱可塑性ポリイミド樹
   脂から成る軸受用プラスチック保持器。