JPH04277319A - 転がり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】

【０００１】

【産業上の利用分野】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、成形性等に優れるプラスチック
製の軸受用保持器に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、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、一般タイプ保持
器、冠型保持器およびアンギュラ軸受用スラスト玉軸受
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。

【０００３】プラスチック製の転がり軸受用保持器（以
下、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の保持
器が広く用いられている。保持器の一例として、冠型保
持器の要部を図１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。

【０００４】しかしナイロン製の保持器１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
剤等が添加された油類もしくは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
の特性が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。

【０００５】このようなナイロンに代わる素材であって
、高温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
略称する）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、一般式

【０００６】

【化１】

【０００７】で表わされる繰り返し単位からなる重合体
である。このような重合体は、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て得られ、この
段階のＰＰＳ樹脂を重合上りとしている。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。前者の架橋
性ＰＰＳ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、溶融
粘度を高めたり、或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。

【０００８】しかし、このようにして得られた架橋性Ｐ
ＰＳ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へ組み込む際に
柔軟性が必要とされ保持器の素材としては不適当であっ
た。

【０００９】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量にまで成長させたＰＰＳ樹脂であ
り、前記の架橋性ＰＰＳ樹脂に比べると、非常に柔軟で
靱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樹脂を転がり軸受用保持器として使用する提
案が特開昭６４−７９４１９号に開示されている。しか
し、この直鎖状ＰＰＳ樹脂からなる軸受用保持器は、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などの機械的特
性などが劣っている。したがって、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、潤滑剤を劣化させ、軸受けの性能を低下させる場合
がある。

【００１０】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、ＰＥＳと略称する）、ポリエーテルイミド（以
下、ＰＥＩと略称する）、ポリアミドイミド（以下、Ｐ
ＡＩと略称する）、ポリエーテルエーテルケトン（以下
、ＰＥＥＫと略称する）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
。

【００１１】ＰＥＳは高いガラス転移点（約２２５℃）
を有しているが、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ある。

【００１２】ＰＥＩおよびＰＥＥＫは柔軟性に欠けるの
で、転動体の組み込み性の問題がある。また、転動体か
らの衝撃により爪等の欠けが発生する場合もある。

【００１３】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。

【００１４】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と略称する
）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、ＬＣＰを保持器に使用するのは不適当で
ある。

【００１５】また、ポリイミド系材料として３５０℃以
上の耐熱性を有する熱硬化性ポリイミド樹脂（デュポン
社製：ベスペルＳＰ２１）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。

【００１６】

【発明が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。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
め、この発明は、ポリシアノアリールエーテル樹脂から
なる軸受用プラスチック保持器とする手段を採用したも
のである。以下その詳細を述べる。

【００１８】まず、この発明で用いるポリシアノアリー
ルエーテル樹脂は、式

【００１９】

【化２】

【００２０】で示される繰り返し単位を単独で、または
この繰り返し単位と共に、式

【００２１】

【化３】

【００２２】で示される繰り返し単位をポリシアノアリ
ールエーテル樹脂本来の特性が失われないように、２０
モル％以下の割合で共存させた重合体である。このよう
なポリシアノアリールエーテル樹脂は、Ｐ−クロルフェ
ノールを溶媒とする０．２ｇ／ｄｌ濃度溶液の６０℃に
おける還元粘度（ηｓｐ／ｃ）を０．３ｄｌ／ｇ以上と
することが好ましい。このような条件を満足するポリシ
アノアリールエーテル樹脂としては、たとえば出光興産
社製、ポリエーテルニトリル：ＩＤ３００が挙げられる
。なお、ポリシアノアリールエーテルの製造は、特開昭
６３−３０５９号公報その他に開示された従来周知の手
法によるものであってもよい。

【００２３】なお、以上のポリシアノアリールエーテル
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量部
では表現し難いがポリシアノアリールエーテル樹脂４０
〜１００重量％に対して０〜６０重量％が望ましく、５
〜４０重量％がより好ましい。使用可能な添加剤類を以
下に例示列挙する。

【００２４】 潤滑剤：フッ素樹脂、黒鉛、二硫化モリブデン補強剤：
ガラス繊維、カーボン繊維、チタン酸カリウム繊維、ボ
ロン繊維、炭化ケイ素繊維、カーボンウイスカー、アス
ベスト、金属繊維、ロックウール等難燃性向上剤：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
熱伝導度向上剤：鉄、亜鉛、アルミニウム、銅等の金属
粉末等 その他：ガラスビーズ、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ポリシア
ノアリールエーテル樹脂または添加剤を含む樹脂組成物
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
般タイプ保持器、冠型保持器等各種の保持器とすること
ができる。

【００２５】

【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。

【００２６】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。

【００２７】なお、配合割合はすべて重量部である。

【００２８】■　　ポリシアノアリールエーテル樹脂（
出光興産社製：ポリエーテルニトリルＩＤ３００）■　
　ＰＡＩ ポリアミドイミド樹脂（アモコ社製：トーロン４２０３
） ■　　ＰＰＳ（架橋タイプ） ポリフェニレンサルファイド（トープレン社製：Ｔ−４
） ■　　ＰＰＳ（リニアタイプ） （呉羽化学工業社製：ＫＳＰ−＃２１４）■　　熱硬化
性ポリイミド樹脂 （デュポン社製：ベスペル　　ＳＰ２１）■　　ＰＴＦ
Ｅ 四フッ化エチレン樹脂（旭硝子社製：ルーブリカント　
　Ｌ１６９） ■　　黒鉛 （鐘紡社製：ベルパール　　Ｃ２０００）■　　ガラス
ファイバー（ＧＦ） （旭ファイバーグラス社製：ＣＳ０３ＤＥ−ＦＴ５６２
） ■　　カーボンファイバー（ＣＦ） （東邦レーヨン社製：ＨＴＡ−Ｃ６Ｘ６０３）実施例１
〜４ 以上の原材料を表１に示した割合で乾式混合後、二軸溶
融押出機を用いて３６５℃で押出して造粒し、得られた
ペレットを射出成形機（シリンダー温度３７０℃、射出
圧力１０００ｋｇ／ｃｍ２　、金型温度２００℃）に供
給し、後述する各試験法に定められた試験片および軸受
６２０３用保持器を射出成形し、保持器としての諸特性
、軟化温度を測定した。得られた結果を表１中に併記し
た。なお、各試験方法は次のとおりである。

【００２９】（１）　　組み立て時の組み込み性試験図
２に示すようにミニプレスにて実際に軸受本体５に転動
体４（鋼球）を組み込んで、保持器１の爪部２の部分の
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た。

【００３０】■　　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 ×……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 ×……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 図３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た。 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。

【００３１】（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６２０３
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。

【００３２】（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
化度合をつぎに示した判定基準に従って判定した。

【００３３】○……変色有り、劣化なし△……変色有り
、少し劣化あり ×……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−３０）を用い
て、昇温速度毎分５℃、圧力１８．６ｋｇｆ／ｃｍ２　
としたＴＭＡ針入法による針入開始温度から求めた（Ａ
ＳＴＭ　　Ｄ　　６４８に準拠する）。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【表２】

【００３６】比較例１〜２ ポリシアノアリールエーテル樹脂の代りにＰＡＩをベー
ス樹脂として使用した以外は実施例と同様に、表２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５０〜１００ｒｐｍ　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５０
０〜１０００ｋｇ／ｃｍ２　の条件にて図１に示したよ
うな軸受６２０３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。

【００３７】比較例３〜４ ポリシアノアリールエーテル樹脂の代りに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２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５０〜１００ｒｐｍ　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５０
０〜１０００ｋｇ／ｃｍ２　の条件にて図１に示したよ
うな軸受６２０３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。

【００３８】比較例５ 熱硬化性ポリイミド樹脂（デュポン社製、商品名：ＶＥ
ＳＰＥＬ　　ＳＰ　　２１）の棒材を購入し、これを切
削加工することによって図１に示したような軸受６２０
３の保持器１を得、同様な試験を行なった。

【００３９】表１および表２に示す結果から明らかなよ
うに、ポリシアノアリールエーテル樹脂からなる実施例
１〜４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することがない。

【００４０】それに比較してＰＡＩからなる比較例１、
２の保持器、ＰＰＳからなる比較例３、４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、熱硬化性ポリイミド樹脂を切
削加工して作製した比較例５の保持器は、組み込み性お
よび爪の耐久性に劣っていた。

【００４１】

【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。したがって、この発明の保持器の利用
分野は極めて広く、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。

【図面の簡単な説明】

【図１】転がり軸受用保持器の要部を例示する斜視図

【
図２】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

【図３】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

【符号の説明】

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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ポリシアノアリールエーテル樹脂から
   なる軸受用プラスチック保持器。