JPH03287662A - 軸受のクリープ防止用樹脂組成物 - 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］ 本発明は、金属製ハウジングに嵌合する軸受にクリープ
防止の機能を与えるために、軸受外輪の外径面に形成さ
せる樹脂製リング用の樹脂組成物に関し、詳細には、高
温で使用されるクリープ防止用樹脂巻軸受に使用する耐
熱性、耐薬品性１寸法安定性等に優れたポリフェニレン
サルファイド樹脂組成物からなる軸受クリープ防止用樹
脂組成物に関する。

〔従来の技術］ 従来、クリープ防止機能を備えた、いわゆるクリープ防
止用軸受としては、例えば第１図ないし第３図に示すよ
うなものがある（第１従来例）。

これは、軸受外輪１の外径面ＩＡに全周にわたり偏心周
溝２が形成されている。この偏心周溝２は、外輪１の半
径Ｒを有する外周円３の中心Ｏに対して、半径Ｒ，の溝
底円４の中心Ｏ３が偏心している（第１図（ａ）、　（
ｂ）参照）。偏心周溝２の最浅部の深さはΔｄｌｓ最深
部の深さはΔｄ２である。この偏心周溝２には、半径Ｒ
２の円弧状で、かつ中央部に張出した半径Ｒ３の小湾曲
部５を有する所定肉厚の金属製止め輪６が装着される。

止め輪６の肉厚ｔは偏心周溝２の最浅部の深さΔｄ＋よ
り大きい。装着に際しては、止め輪６の小湾曲部５が偏
心周溝２の最深部に位置して外輪１の外径面ＩＡから僅
かに張り出すが、その他の部分は偏心周溝２からはみ出
さないようにする（第３図（ハ）。

この状態で軸受をハウジング穴７（穴径は止め輪６の外
径りとほぼ等しい）に嵌合させると、止め輪６の小湾曲
部５の張り出し箇所がハウジング穴マの壁面に弾圧され
る。そのため止め輪６の両端部６Ａが偏心周溝２の浅い
方へ延び、溝底とノ＼ウジング穴７の壁面との′間にク
サビとして食い込む。そのため、軸受の外径面ＩＡとハ
ウジング穴マの壁面とのはめあい面にすきまを生じたと
きも、クリープが発生してハウジングに対し軸受の外輪
１が回転荷重の回転方向と逆方向に相対回転する現象は
防止される。

また、クリープ防止用軸受の他の従来例としては、いわ
ゆるクリープ防止用樹脂巻軸受がある（第２従来例）。

このものは、軸受外径面に全周にわたり均−深さの２条
の周溝を形成し、この周溝内にポリアミド１１．ポリブ
チレンテレフタレート等の合成樹脂材料をリング状に充
填して、リング外径面が外輪外径面より微小寸法だけ突
出するように成形したものである。これは、金属材料に
比べて大きな熱膨張率を持つ合成樹脂材料の特徴を生か
したものである。例えば、アルミニウム等の軽合金から
なるハウジングと軸受鋼からなる軸受外輪との熱膨張率
の差異から、高温においてはめあいが緩むような場合で
も、樹脂リングを介して広い温度領域（通常は一３０°
Ｃ〜１２０°Ｃ）で密なはめあい状態を維持し、クリー
プを防止する。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記第１従来例にあっては、金属製止め
輪の先端部という限られた部分のくさび作用によってク
リープ防止が行われる。そのため、振動でがたついた場
合や、ハウジングがアルミニウム等の軟質金属製の場合
等には、金属製止め輪の先端部のエツジでハウジング内
面が傷ついたり変形したりして、十分なりリープ防止効
果が得られないという問題点があった。

一方、第２従来例にあっては、合成樹脂リングの全外周
にわたってハウジングに及ぼす圧縮抵抗作用によってク
リープ防止がなされる。そのため振動にも強いが、ある
温度以上で長時間使用する場合、樹脂材料の経時変化に
よるクリープ防止性能の劣化という問題点があった。す
なわち、従来は樹脂材料としてポリアミド１１　（以下
、ＰＡＬｌと記す）やポリブチレンテレフタレート（以
下、ＰＢＴと記す）等のいわゆるエンジニアリングプラ
スチックスの組成物が用いられており、中でもＰＡＩＩ
樹脂組成物は概して中程度の温度条件下で大きな熱膨張
率を示すことから、その温度範囲では優れたクリープ防
止性能が確認されている。

しかしＰＡＩＩやＰＢＴの樹脂組成物は、１５０°Ｃを
越えるような高温環境下で長時間使用すると、母材であ
る樹脂材料自体が劣化して経時的に寸法の収縮や機械的
強度の低下をきたし、長期にわたって満足し得るクリー
プ防止性能を維持することはできない。

そこで本発明は、上記従来の問題点に着目してなされた
もので、その目的とするところは、振動のある場合でも
、又ハウジングの材質の如何にかかわらず、１５０°Ｃ
以上の温度での長期連続使用に耐え得る軸受のクリープ
防止用樹脂組成物を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成する本発明は、ポリフェニレンサルファ
イド樹脂５０〜９５重量％とポリアミド樹脂０〜３５重
量％と粒状充填材５〜１５重量％とからなる。

前記ポリフェニレンサルファイド樹脂は直鎖状ポリフェ
ニレンサルファイド樹脂を用いることができる。

また、前記ポリアミド樹脂にはポリアミド６−６を用い
ることができる。

更に、前記粒状充填材は球状のシリカ粒子１球状の無定
形炭素粒子、グラファイト粒子から少なくとも一種を用
いることができる。

以下、さらに詳細に説明する。

本発明に使用されるポリフェニレンサルファイド樹脂の
うちの直鎖状ポリフェニレンサルファイド樹脂（以下、
直鎖状ＰＰＳ樹脂と記す）は、重合時に架橋剤や分岐剤
などが添加されておらず、また重合後、高温下での熱処
理を受けていないため、分子中に架橋や分岐構造を含ま
ない高重合体であり、特開昭６１−７３３２号公報、特
開昭６１−６６７２０号公報などに開示の方法により好
適に製造される。このような直鎖状ＰＰＳ樹脂は、呉羽
化学工業■より「フォートロン（登録商標）ＫＰＳＪと
して入手することができ、成形収縮率が小さいため成形
物の寸法精度を向上させることもできる。もっとも、本
発明に使用されるポリフェニレンサルファイド樹脂は、
必ずしも直鎖状ＰＰＳ樹脂に限定されず、分岐状ＰＰＳ
樹脂も適用可能である。

本発明に使用されるポリアミド樹脂として、市販のポリ
アミド６−６樹脂（以下、ＰＡ６６樹脂という）を用い
ることができる。ＰＡ６６樹脂の役割は、直鎖状ＰＰＳ
樹脂をマトリックスとする組成物の中湿度領域での熱膨
張率を増加させるとともに、成形時の流動性を改良する
ことにある。

ＰＡ６６樹脂の充填量が約３５重量％を越えると組成物
の耐熱性が著しく低下する。したがって、ＰＡ６６樹脂
の添加量は、クリープ防止用樹脂組成物の全重量に対し
０〜３５重量％、好ましくは約１５〜約３０重量％であ
る。

本発明に使用される粒状充填材は、市販されている球状
のシリカ粒子１球状の無定形炭素粒子。

またはグラファイト粒子より選ばれる。本発明の樹脂組
成物における粒状充填材の役割は、樹脂組成物の高温に
おける圧縮強度を高め、また充填材を等方性の球状とす
ることで充填材の混入による熱膨張率の異方性を軽減す
ることにある。粒状充填材の添加量は、クリープ防止用
樹脂組成物の全重量に対して５〜１５重量％である。粒
状充填材添加による本発明のクリープ防止用樹脂組成物
の溶融粘度の増大を軽減するため、形状は球状で、粒径
は１０μｍ以上のものであることが好ましい。

なお、本発明のクリープ防止用樹脂組成物は、本発明の
効果を減殺しない範囲において用途に応じて各種の添加
材を適宜に含有させることができる。その場合、例えば
無機質添加材としてはアルミナ粉末、グラファイト粉末
、炭化ケイ素粉末。

窒化ケイ素粉末、カーボンブラック粉末等の無機質粉末
を例示できる。また繊維状の無機質添加材として、ガラ
ス繊維、チタン酸カリウム繊維、炭化ケイ素繊維、アル
ミニウム、銅、鉄等の金属繊維を例示できる。更に、有
機質添加材としてシリコン樹脂粉末、芳香族ポリアミド
（アラミド）繊維、フッ素樹脂繊維等を例示できる。

また、本発明のクリープ防止用樹脂組成物は、本発明の
効果を著しく減殺しない範囲において、加工安定性１表
面性状、靭性等の改良や、着色。

帯電防止等の目的で、必要に応じて適量の各種安定剤、
流動性改良剤０表面改質剤１着色剤、帯電防止剤、各種
の樹脂等を適宜に添加してもよい。

本発明のクリープ防止用樹脂組成物の製造に用いられる
原料成分の配合手段は特に限定されない。

各成分をおのおの別々に溶融混合機に供給することが可
能であり、また、予め各成分をヘンシェルミキサー　リ
ボンブレンダー等の混合機で予備混合した後に溶融混合
機へ供給することもできる。

溶融混合機としては、単軸または二軸押出し機。

混合ロール、加圧ニーダ−、ブラベンダープラストグラ
フ等の任意の装置が使用できる。

（実施例〕 以下、本発明の詳細な説明する。なお、本発明はこれら
の実施例に限定されるものではない。

（実施例１、比較例１） 以下の表１に示す割合の組成物を用いて各種試験を実施
した。

各組成物の製造に用いた直鎖状ＰＰＳ樹脂は、呉羽化学
工業■製の「フォートロン（登録商標）ＫＰＳ、Ｗ−２
１４Ｊを使用し、ポリアミド樹脂としてはＰＡ６６樹脂
である宇部興産■製の「宇部ナイロン（登録商標）２０
２０Ｕ５０Ｊを使用し、粒状充填材としてはマイクロン
■製の球状シリカ粒子ｒＨＡＲＭＩｃ　（登録商標）　
　ＳＣＯ。

（平均粒径的２３μｍ）及び鐘紡■製の球状フェノール
樹脂炭化物である［ヘルパール（登録商標）Ｃ−８００
Ｊを使用した。また、非球状の充填材として、申越黒鉛
社製の黒鉛ｒＢＦ、を使用した。更に、比較例における
ポリアミド樹脂として、東し・デュポン■製の「リルサ
ン（登録商標）ＢＥＳＮ　　Ｃ，９ＴＬＪを使用し、Ｐ
ＢＴ樹脂組成物として日本ジーイープラスチックス■製
の「ハロックス（登録商標）４５７Ｊを使用した。

各組成物は、上記各原料を表１に示す割合で混合し、三
井三池製作所製Ｈｅｎ５ｈｅｌ　　ＭｉｘｅｒＦＭ−１
０Ｂを用いて予備混合した後、池貝鉄工■製の二軸押出
機（ＭＯＤＥＬ　　ＰＣＭ３０」を用いて混練押出しし
てベレットとした。

このペレットを成形原料として使用し、テクノプラス■
製の射出成形機（ＭＯＤＥＬ　　ＳＩＭ　　４７４　９
／８０）を用いて、深さ０．５　ｍｍの周溝２条を外径
面に有する軸受外輪の当該周溝内に樹脂を注入し固化せ
しめて樹脂巻軸受を製造した。

このようにして得られた樹脂巻軸受を用いて、下記のよ
うなりリープ防止性能及び高温雰囲気下の寸法安定性の
評価を行った。

すなわち、高温放置後の樹脂巻軸受のクリープ防止性能
の評価については、軸受外輪の寸法に対して約１．０μ
ｍのしめじろを持たせたアルミニウム製ハウジングに、
外輪外周面から樹脂リングの外周面が約１０μｍ突出す
るように調整した樹脂巻軸受を嵌合させて、温度１６０
°Ｃの熱風循環式恒温槽中に最大５００時間放置し、所
定経過時間毎に以下の測定を行った。

ハウジングを固定し、軸受にトルクレンチを取付けて回
転させることによりハウジングに対し樹脂巻軸受の外輪
が回転し始めるときの力（以下、すべりトルクという）
を測定。測定は雰囲気温度１６０　”Ｃで実施。

また、高温雰囲気下の寸法安定性の評価については、先
ず樹脂巻軸受を１７０℃の熱風循環式恒温槽中に４時間
放置した後、樹脂外周部が軸受外輪の外周面より約１０
μｍ突出するように切削して突出しろを調整した。次い
で、更に１６０　’Ｃの熱風循環式恒温槽中に最大５０
０時間放置し、所定時間経過したものを恒温槽から取り
出して以下の測定を行った。

室温で、■東京精密製の表面粗さ形状測定機（サーフコ
ム　ＭＯＤＥＬ　　Ｅ−ＲＭ−３ＱＩＡ）を用いて、樹
脂巻軸受の樹脂リングの外周面の外輪外周面からの突出
量を測定。

測定結果を表２に示す。

表−２ 測定結果に基づき、先ずすべりトルク値について考察す
る。

実施例１−Ａと比較例］−Ａ、１−Ｂとを比較すると、
樹脂組成物がＰＡＩＩやＰＢＴをベースとする樹脂巻軸
受の場合、高温放置試験前の時点でのすべりトルク値は
本発明の直鎖状ＰＰＳ樹脂。

ＰＡ６−６樹脂をベースとする樹脂組成物からなる樹脂
巻軸受より高い値を示す。しかし、すべりトルク値の経
時低下が激しく、２５０時間の高温放置後にはクリープ
防止軸受としては不十分な値まで劣化する。これに対し
て、本発明の樹脂組成物製の樹脂巻軸受にあっては、実
験の全時間範囲にわたって４０ｋｇｆ、ｃｗ＋以上の高
いすべりトルク値を保持している。クリープ防止軸受と
して十分に機能するためには、本実験条件下で得られる
すべりトルク値は少なくとも３０ｋｇｆ、ｃ＋＋＋が必
要である。

実施例１−Ｂ、１−Ｃは、それぞれ充填材を球状シリカ
に代えて球状の無定形炭素粒子及びグラファイト粒子と
した以外は、実施例１−Ａと全く同じである。これらの
組成物においても、実験の全温度範囲にわたって、クリ
ープ防止軸受に要求されるすべりトルク値を保持してい
ることがわかる。

実施例１−Ａと１−Ｄ、実施例１−Ｅと１−Ｆを比較す
ると、充填材含有量が同一である場合には、ＰＰＳ樹脂
の含有量が多い程、高温放置試験前のすべりトルク値及
びその経時変化率は小さくなるが、本発明の組成物範囲
内である限りは、クリープ防止軸受に要求されるすべり
トルク値のレベルを全試験範囲にわたり保持しているこ
とがわかる。

一方、比較例１−Ｄ、１−Ｅで示されるように、ＰＡ６
−６樹脂の含有量が３５重量％を越える場合には、高温
放置時間２５０時間以上の範囲で、所要すべりトルク値
以下のレベルに低下する。

以上述べてきたすべりトルク値に関する挙動は、樹脂相
の熱安定性、充填材による機械的精強効果。

及び充填材の含有による膨張係数の低下効果の相互作用
の結果発現されるものであり、本発明の組成物は極めて
優れたクリープ防止性能を発揮し得るものであることが
わかる。

次に、すべりトルク値発現と密接に関係する軸受外径面
からの樹脂突出量の変化について考察する。

樹脂巻軸受を長時間にわたり高温で放置すると、熱処理
効果に基づく結晶化が進行して体積が収縮する。同時に
熱劣化により樹脂の分解逃失が生じる。そのために軸受
外径面からの樹脂の突出量は時間の経過とともに減少す
る。しかして、樹脂組成物のマトリックス相がＰＰＳ樹
脂よりなる本発明においては、実施例１−Ａ〜１−Ｆで
示されるように、樹脂突出量の経時変化は少なく、良好
なすべりトルク値を与える。これに対して、ＰＰＳ樹脂
の含有量が５０％以下でＰＡ６−６樹脂含有量の比較的
多い比較例１−Ｄ、１−Ｅでは、樹脂突出量の経時変化
が大きく、組成物中にＰＰＳ樹脂を含有しない比較例１
−Ａ、１−Ｂでは特に変化が激しく、樹脂巻軸受のすべ
りトルク値も満足できない水準に低下する。

（実施例２、比較例２） 表３に示す割合の組成物を用いて引張り試験用ダンベル
試験片（ＡＳＴＭ　　Ｄ−６３８）を射出成形した。使
用した原料及び組成物の製造方法は実施例１．比較例１
におけるものと全く同様であった。このダンベル試験片
について、重量変化率。

引張り強度及び引張り伸び保持率の測定を行って樹脂組
成物の性能を評価した。

重量変化率はダンベル試験片を１６０℃の熱風循環式恒
温槽中に最長１０００時間までの所定時間放置した試料
について測定した。

引張り試験は、１７０℃の熱風循環式恒温槽中に最長５
００時間までの所定時間放置したダンベル試験片を用い
て、室温で、１０閣／ｗｉｎの引張り速度で行い、破断
強度と破断伸び率とを測定した。

上記試験の結果を表４に示す。

実施例２−Ａ〜２−Ｅと比較例２−Ａ〜２−Ｅとを比較
すると、本発明のＰＰＳ樹脂、ＰＡ６−６樹脂及び粒状
組成物よりなる組成物は、１６０”Ｃ，１０００時間ま
での高温下に放置されても、極値かな重量変化率しか示
さず、極めて耐熱性に優れたものである。これに対して
、ＰＡＩＩ系組成物やＰＢＴ系組成物、更にはＰＰＳ樹
脂を含有してはいるが本質的にマトリックス相がＰＡ６
−６樹脂よりなるＰＰＳ／ＰＡ６−６系組成物では、時
間経過と共に顕著な重量減少が生じており、耐熱性の点
で極めて劣るものであることがわかる。

一方、引張り試験結果をみると、本発明の組成物につい
ては実施例２−Ａ〜２−Ｈの測定結果に示されるように
、引張り強度及び引張り伸び保持率は共に殆ど変化せず
、良好な耐熱性を示している。これに対して、ＰＡＩＩ
系組成物である比較例２−ＡやＰＢＴ系組成物である比
較例２−Ｂでは、時間の経過と共に極めて顕著な引張り
強度及び引張り伸び保持率の低下が起こる。また、ＰＰ
Ｓ樹脂及びＰＡ６−６樹脂を含む組成物の場合でも、本
発明の組成物と比較してＰＡ６−６樹脂を相対的に多く
含有する組成物（比較例２−Ｃ，２−Ｄ、２−Ｅ）は、
本発明の組成物と比較して顕著な引張り強度及び引張り
伸び保持率の低下を示し、耐熱性の面で満足できないも
のである。

以上述べてきた結果から、ＰＰＳ樹脂５０〜９５重量％
、ＰＡ６−６樹脂Ｏ〜３５重量％１粒状充填材５〜１５
重量％よりなる本発明の樹脂組成物は、耐熱性に優れた
組成物であり、高温環境条件下で使用されるクリープ防
止樹脂巻軸受用の材料として十分耐え得るものであるこ
とがわかる。

［発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、マトリ・ノクス
を構成する樹脂成分として耐熱性に優れたＰＰＳ樹脂を
５０〜９０重量％、適度の耐熱性と熱膨張係数を有する
ＰＡ６−６樹脂Ｏ〜３５重量％、耐摩耗兼強化成分とし
て分散性に優れる粒状充填材５〜１５重量％を含有させ
た。そのため、高温雰囲気下においても優れた耐熱性と
機械的特性を発揮することができ、長期間にわたりクリ
ーブ防止樹脂巻軸受としての使用に耐え得るという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は従来の軸受のクリープ防止手段の
一例を示すもので、第１図（ａ）は軸受外輪に形成した
偏心溝を説明する図、同図（ｂ）は軸受の縦断面図、第
２図は金属製止め輪の平面図、第３図（ａ）は偏心溝に
金属製止め輪を嵌めた平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）
の縦断面図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポリフェニレンサルファイド樹脂５０〜９５重量
   ％とポリアミド樹脂０〜３５重量％と粒状充填材５〜１
   ５重量％とからなる軸受のクリープ防止用樹脂組成物。
2. （２）ポリフェニレンサルファイド樹脂が直鎖状ポリフ
   ェニレンサルファイド樹脂である請求項（１）記載の軸
   受のクリープ防止用樹脂組成物。
3. （３）ポリアミド樹脂がポリアミド６−６である請求項
   （１）又は（２）記載の軸受のクリープ防止用樹脂組成
   物。
4. （４）粒状充填材が球状のシリカ粒子、球状の無定形炭
   素粒子、グラファイト粒子の少なくとも一種である請求
   項（１）ないし（３）のいずれか記載の軸受のクリープ
   防止用樹脂組成物。