JPH04277320A - 樹脂巻軸受用樹脂組成物 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属製ハウジングに組
み込む軸受にクリープ防止の機能を与えるために、軸受
外輪の外周面に形成させる樹脂巻軸受用樹脂組成物に関
し、詳細には、高温で使用される樹脂巻型のクリープ防
止軸受に使用する耐熱性及びクリープ防止性能に優れた
熱可塑性のポリエステル系エラストマー樹脂組成物に関
する。

【０００２】

【従来の技術】通常、軸受は常温である締め代をもって
組み込まれるが、組み込み性や軸受の変形等の問題があ
り、大きな締め代がとれない場合が多い。そのため使用
温度によっては、軸受が装着されるハウジングや軸との
熱膨張率の差異から締め代が不足し、軸受の軌道輪のク
リープ（スリップによる摩耗）現象を生じることがある
。

【０００３】従来、このようなクリープ現象を防止する
機能を備えたいわゆるクリープ防止用軸受が種々提案さ
れており、例えば特開昭５０−１５５８５０号には内輪
のクリープを防止するものが示されている（第１従来例
）。これは、図１に示すように、軸１に嵌合された軸受
２の内輪３のクリープ防止装置であって、内輪３に設け
た貫通孔４の中に、ボール５を入れ、ボールの頂きの一
部を貫通孔４の外にｔ１　だけ突出させている。更に内
輪３の外側には、すきまｔ２　を形成するように軸の中
心Ｐ１　からδだけ偏心させるとともにボール５の通過
穴６を有する締付けリング７を備えている。

【０００４】そして軸受２を軸１に固定する際、内輪３
を位置決めしてから締付けリング７を嵌め、内輪の貫通
孔４とボールの通過穴６とを合わせてボール５を挿入し
、締付けリング７を強く回して軸１にボール５をくさび
状に食い込ませて固定することにより、軸１と内輪３と
のすべりを止めていわゆるクリープ（一種のスリップに
よる摩耗）を防止するものである。

【０００５】また、外輪のクリープに関しては、図２に
示すような樹脂巻型クリープ防止軸受がある（第２従来
例）。これは軸受外輪１０の外周面１１に、全周にわた
り所要深さの周溝（図では２条）１２を形成し、この周
溝１２内にポリアミド１１，ポリブチレンテレフタレー
ト等をベースとする合成樹脂組成物からなる樹脂リング
１３を、その外周面１４が外輪外周面１１より微小量突
出するように形成したものである。このものは、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
生かしたものであり、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１０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１３を介して広い温度領域で密
なはめあい状態を維持し、クリープを防止する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記第
１従来例のように、金属製の締付けリング７で鋼球５を
くさび状に食い込ませて軸１と内輪３とのすべりを止め
るタイプのものは、軸１を傷つけるおそれがあり、また
振動により緩みを生じるおそれがあり、十分なクリープ
防止効果が得難いという問題点があった。

【０００７】これに対して、第２従来例の場合は、合成
樹脂リング１３が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から、ハウジングが傷つく
ことも少なく、振動にも強い。しかしながら、一方、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が生じる。す
なわち、従来の合成樹脂リングの樹脂材料にはポリアミ
ド１１（以下、ＰＡ１１と記す）やポリブチレンテレフ
タレート（以下、ＰＢＴと記す）等の組成物が用いられ
ており、中でもＰＡ１１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、−３０〜＋
１２０℃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。しかし近年、軸受使用環境は高温度化，高
速化が顕著であり、更に高温の＋１４０〜１６０℃の高
温雰囲気下における耐久性も必要になってきている。と
ころがＰＡ１１樹脂は融点が低く、また１５０℃を越え
る高温環境下で長時間使用すると、樹脂材料の劣化が進
み、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。

【０００８】そこで本出願人は樹脂巻型軸受用の樹脂組
成物の研究を鋭意続け、ＰＡ１１に比べて融点が高く耐
熱老化性も高いポリアミド６６（以下、ＰＡ６６と記す
）を用いて、ポリフェニレンサルファイド樹脂５０〜９
５重量％とポリアミド樹脂０〜３５重量％と粒状充填材
５〜１５重量％とからなり、１５０℃以上の高温度での
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
物を先に開発した（特願平２−９０９５８号）。

【０００９】しかしながら、この新しい樹脂組成物も、
剛性が高く且つ熱膨張率が大きい樹脂を用いているが、
ＰＡ６６樹脂は吸水性が大きいため、樹脂巻軸受の合成
樹脂リングに用いると吸水してリング外径寸法が増大し
、逆に脱水時には収縮してしまい、寸法管理が困難であ
るという問題点があった。

【００１０】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めになされたものであり、１４０〜１６０℃以上の高温
度での長期連続使用にも耐え、安定したクリープ防止性
能を示す樹脂組成物を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の樹脂巻軸受用樹
脂組成物は、熱可塑性ポリエステル系エラストマー２５
〜６５重量％、熱可塑性ポリエステル樹脂２０〜７０重
量％及び無機質粒状充填剤５〜１５重量％よりなること
を特徴とする。

【００１２】前記熱可塑性ポリエステル系エラストマー
は、ポリエステル・ポリエステルタイプエラストマーを
用いることができる。また、前記熱可塑性ポリエステル
樹脂にはポリブチレンテレフタレート樹脂を用いること
ができる。

【００１３】更に、前記無機質粒状充填剤は球状のシリ
カ粒子，球状の無定形炭素粒子，グラファイト粒子から
選ばれる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。

【００１４】本発明の組成物に使用されるポリエステル
系の熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ，Ｔｈｅｒｍｏ　　
Ｐｌａｓｔｉｃ　　Ｅｌａｓｔｏｍｅｒ）は、次の化学
式（１）で表される化合物であり、

【００１５】

【化１】 東洋紡（株）より「ペルプレン（登録商標）Ｓタイプ」
として入手することができ、ポリエーテル・ポリエステ
ルタイプＴＰＥに比べて耐熱老化性に優れており、また
ＰＢＴ樹脂に比べて柔軟であり、熱膨張率も大きい。

【００１６】本発明の組成物に使用される熱可塑性ポリ
エステル樹脂として、市販のＰＢＴ樹脂から選ぶことが
できる。ＰＢＴ樹脂の使用のねらいは、本発明の組成物
に耐熱剛性を付与し、成形時の流動性を改良することに
ある。ＰＢＴ樹脂の添加量がポリエステル系ＴＰＥ樹脂
組成物の全重量に対して２０重量％未満では、組成物の
耐熱剛性の改良が不十分であり、したがって、十分なク
リープ防止性能が得られない。逆に、ＰＢＴ樹脂の添加
量が約７０重量％を超えると、組成物としての熱膨張係
数が十分でないため、室温から中温度領域（約１００℃
）で十分なクリープ防止性能が得られない場合がある。 ＰＢＴ樹脂の添加量は、樹脂組成物の全重量に対し好ま
しくは約３０〜約６０重量％である。

【００１７】本発明のポリエステル系ＴＰＥ樹脂組成物
に使用する粒状充填剤は、市販されているグラファイト
粒子，球状の無定形炭素粒子または球状シリカより選ば
れる。本発明の樹脂組成物における粒状充填剤の役割は
、樹脂組成物の高温における圧縮強度及び耐熱剛性を高
めることにある。粒状充填剤の添加量は、樹脂組成物の
全重量に対して５〜１５重量％である。

【００１８】なお、本発明の樹脂巻軸受用樹脂組成物は
、本発明の効果を減殺しない範囲において目的に応じて
各種の充填剤を適宜に含有させることができる。例えば
無機充填剤としてはアルミナ粉末，炭化ケイ素粉末，窒
化ケイ素粉末，カーボンブラック等の無機質粉末が、ま
た繊維状充填剤としては、ガラス繊維，チタン酸カリウ
ム繊維，炭化ケイ素繊維，炭素繊維等の他に、アルミニ
ウム，銅，鉄等の金属繊維を例示できる。

【００１９】また、有機充填剤としては、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。更に、本発明の樹脂巻軸受用樹脂
組成物に対して、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，表面性状，靱性等の改良や、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，表面改質剤，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。

【００２０】本発明の樹脂巻軸受用樹脂組成物の製造に
用いられる原料成分を配合する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，加圧ニーダー，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
。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。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）表１に示す割合の組成物を用い
て各種試験を実施した。

【００２２】

【表１】 各組成物の製造に用いたポリエステル系ＴＰＥは、東洋
紡（株）製「ペルプレン（登録商標）Ｓ−２００２」を
使用し、ＰＢＴ樹脂としては日本ジー・イー・プラスチ
ックス（株）製「バロックス（登録商標）３５７」を使
用し、粒状充填剤として、グラファイトは（株）中越黒
鉛工業製「ＣＬＸ」、球状無定形炭素は鐘紡（株）製「
ベルパール（登録商標）Ｃ−８００」、球状シリカ粒子
はマイクロン（株）製「ＨＡＲＭＩＣ（登録商標）　　
ＳＣＯ」を使用した。

【００２３】一方、比較例においては、ポリアミド樹脂
ＰＡ１１として、東レ・デュポン（株）製「リルサン（
登録商標）ＢＥＳＮ　　Ｇ９　　ＴＬ」を使用し、ＰＢ
Ｔ樹脂組成物として日本ジーイープラスチックス（株）
製「バロックス（登録商標）４５７」を使用した。

【００２４】ポリエステル系ＴＰＥ樹脂組成物は、所定
量のポリエステル系ＴＰＥ，ＰＢＴ樹脂ペレット及び粒
状充填剤を表１に示す割合で三井三池製作所製Ｈｅｎｓ
ｈｅｌ　　Ｍｉｘｅｒ　　ＦＭ−１０Ｂを用いて予備混
合した後、池貝鉄工（株）製の二軸押出機（ＭＯＤＥＬ
　　ＰＣＭ−３０」を用いて混練押出ししてペレットと
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（
株）製の射出成形機（ＭＯＤＥＬ　　ＳＩＭ　　４７４
　　９／８０）を用いて、深さ０．８ｍｍの周溝２条を
外周面に有する軸受外輪の周溝内に樹脂を注入してイン
サート成形し、外輪外周面より樹脂が５〜１０μｍ突出
した樹脂巻軸受を製造した。

【００２５】このようにして得られた樹脂巻軸受を、外
輪外径寸法に対して約５〜１０μｍのすきまにして締め
代を持たせたアルミニウム製ハウジングに圧入して組み
込み、室温から１９０℃までの所定温度にて１時間放置
後、その温度でクリープ防止性能を評価した。

【００２６】樹脂巻軸受のクリープ防止性能の評価は、
図３に示す装置を用いて行った。合成樹脂リング１３を
形成した軸受外輪１０を固定治具２０を介してハウジン
グ２１に装着し、そのハウジング２１をハウジング固定
台２２に固定し、軸受外輪１０にトルクレンチ２３を取
り付けて回転させたときのトルク（以下、回動トルクと
記す）をトルク表示メータ２４で読み取り記録した。試
験結果を表２に記す。

【００２７】

【表２】 表２の結果に基づいて実施例１−Ａと比較例１─Ａ，１
−Ｂとを比較すると、樹脂組成物がＰＡ１１（比較例１
─Ａ）やＰＢＴ（比較例１─Ｂ）である樹脂巻軸受の場
合、熱劣化以前での回動トルク値は、本発明の主たる対
象である準高温領域（１３０〜１６０℃）では低い値を
示し、より高温域では急上昇を始め、１７０℃ではＰＢ
Ｔ樹脂組成物が約７０Ｋｇｆ−ｃｍ，　ＰＡ１１樹脂組
成物で約７５Ｋｇｆ−ｃｍのトルクを示す。これに対し
て本発明の樹脂組成物の軸受は、高速定常回転時の軸受
の温度に近い１４０℃で約１００Ｋｇｆ−ｃｍの高い回
動トルク値を示し、約１７０℃以上ではやや低下する傾
向を示すが、なお回動トルク値はＰＡ１１樹脂組成物相
当の７５Ｋｇｆ−ｃｍを示す。次に回動トルク値が最小
となる温度域を見ると、ＰＡ１１樹脂組成物やＰＢＴ樹
脂組成物の軸受では１００℃付近で最小値を示すのに対
し、本発明の樹脂組成物の軸受は５０℃付近で最小とな
り、そのときの回動トルク値は４５Ｋｇｆ−ｃｍであり
、ＰＡ１１系やＰＢＴ系樹脂組成物の回動トルク値より
もなお大である。このように、本発明の樹脂組成物を使
用すると、高速定常回転時に軸受が示す上記準高温領域
において極めて良好なクリープ防止性能が発現されるこ
とがわかる。

【００２８】なお、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回動トルク値と
しては少なくとも３０ｋｇｆ−ｃｍが必要である。また
、ＰＡ１１樹脂組成物軸受の場合、該樹脂の融点が約１
８５℃にあるため、１９０℃では樹脂が溶融して軸受が
ハウジングから脱落し、回動トルク値は測定できなかっ
た。

【００２９】実施例１−Ｃ，１−Ｄは、それぞれ充填剤
をグラファイトに代えて球状の無定形炭素粒子及び球状
シリカとした以外は、実施例１−Ｂと全く同じであるが
、これらの組成物においても温度に対する回動トルク値
の挙動は、実施例１−Ｂの場合と同じであり、回動トル
ク値も全測定温度範囲において満足できる高い値を示す
。

【００３０】実施例１−Ｅ（ポリエステル系ＴＰＥとＰ
ＢＴ樹脂の配合比を変えたもの）と比較例１−Ｃとを比
較すると、ＰＢＴ樹脂含有量の多い比較例１−Ｃは、５
０〜１４０℃の温度域では回動トルク値が４０Ｋｇｆ−
ｃｍ以下となり、１７０℃を超えると回動トルク値が急
上昇するのに対して、ＰＢＴ樹脂含有量の少ない実施例
１−Ｅは１００℃で最低値５０Ｋｇｆ−ｃｍを示し、１
００℃を超えると温度の上昇とともに回動トルク値も上
昇する。

【００３１】ＰＢＴ樹脂含有量を一定とし、ポリエステ
ル系ＴＰＥとグラファイトの配合比を変えた実施例１−
Ａと比較例１−Ｄ，１−Ｅとを比較すると、組成比が本
発明の請求範囲から外れる比較例１−Ｄ（ポリエステル
系ＴＰＥを７０重量％含有）や比較例１−Ｅ（グラファ
イトお　　２０重量％含有）では、温度が上昇しても回
動トルク値は上昇せず所要レベル以下に留まるのに対し
て、実施例１−Ａでは５０℃付近で回動トルク値の極小
値４５Ｋｇｆ−ｃｍを示し、１４０℃付近で回動トルク
値の極大値７５Ｋｇｆ−ｃｍを示す。更に、比較例１−
Ａ，１−Ｂと比較すると、本発明の組成範囲内である限
り、１００〜１５０℃の準高温域では従来のＰＡ１１樹
脂１成物およびＰＢＴ樹脂組成物を上回る回動トルク値
を示すことがわかる。

【００３２】以上述べてきた回動トルク値の挙動は、樹
脂の熱膨張率と耐熱剛性，充填剤による機械的補強効果
及び熱膨張率の低下効果の相互作用の結果発現されるも
のであり、これら組成成分の機能を最大限に活用して得
られた本発明の組成物は、広い温度範囲にわたり極めて
優れたクリープ防止性能を発現し得るものであることが
わかる。 （実施例２、比較例２）表３に示す割合の組成物を用い
て樹脂巻軸受を成形し、クリープ防止性能の耐久性を試
験した。

【００３３】

【表３】 組成物に使用した原料及び組成物の製造方法，アルミニ
ウム製ハウジングの寸法，樹脂巻軸受の寸法及びクリー
プ防止性能の評価方法は、実施例１，比較例１における
ものと全く同様であった。クリープ防止性能の耐久性の
試験は、樹脂巻軸受をハウジングに組み込み、さらに１
７０℃の熱風循環式恒温槽中に５００時間までの所要時
間放置した試料について、１００℃，１４０℃および１
７０℃の各温度に１時間放置後、それらの各温度で回動
トルク値を評価した。試験結果を表４に示す。

【００３４】

【表４】 表４の結果に基づいて実施例２−Ａと比較例２─Ａ，２
−Ｂとを比較すると、樹脂組成物がＰＡ１１（比較例２
─Ａ）やＰＢＴ（比較例２─Ｂ）である樹脂巻軸受の場
合、回動トルク値は１７０℃放置による低下が著しく、
２５０時間放置後では１００〜１４０℃においてクリー
プ防止軸受としては不十分な回動トルク値のレベルまで
低下し、５００時間放置後にはハウジングから軸受が脱
落しているものもある。これに対して本発明の樹脂組成
物の軸受は、実験の全時間範囲にわたりクリープ現象が
起こりやすい１００〜１７０℃の温度範囲において４５
Ｋｇｆ−ｃｍ以上の安定したトルク値のレベルを維持し
ている。

【００３５】実施例２−Ｂ，２−Ｃは、それぞれ充填剤
をグラファイトに代えて球状の無定形炭素粒子及び球状
シリカとした以外は、実施例２−Ａと全く同じであるが
、これらの組成物においても、実験の全時間範囲にわた
りクリープ防止軸受に対して要求される３０Ｋｇｆ−ｃ
ｍ以上の回動トルク値を保持していることがわかる。

【００３６】実施例２−Ａ，２−Ｄ，比較例２−Ｃを比
較すると、ポリエステル系ＴＰＥ主体の組成物である実
施例２−Ａでは、回動トルク値は約１４０℃付近で極大
を示すが、５００時間経過後の１７０℃においても、な
お必要な回動トルク値のレベルを維持している。一方、
ＰＢＴ樹脂主体の組成物ではあるが本発明の組成比を有
する実施例２−Ｄと本発明の組成比とは異なる組成比を
有する比較例２−Ｃとを比較すると、前者の場合は測定
の全範囲において良好な回動トルク値を与えるのに対し
て、後者の場合は、１７０℃に５００時間放置後では、
１４０℃以下の温度領域で回動トルク値は使用に耐えな
いレベルに低下する。

【００３７】以上述べてきた結果から、ポリエステル系
ＴＰＥ２５〜６５重量％，ＰＢＴ樹脂２０〜７０重量％
，粒状充填剤５〜１５重量％からなる本発明の樹脂巻軸
受用樹脂組成物を用いた軸受は、広い温度範囲で高いク
リープ防止性能を示すと共に、高温耐久性に優れ、高温
環境条件下で使用される樹脂巻軸受として十分使用に耐
え得るものであることがわかる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の樹脂組成
物は、マトリックスを構成する樹脂成分として耐熱性に
優れ、柔軟で線膨張係数の大きいポリエステル系ＴＰＥ
を２５〜６５重量％，適度の耐熱剛性を持つ熱可塑性ポ
リエステル樹脂を２０〜７０重量％，強化成分として分
散性に優れる粒状充填剤５〜１５重量％を含有させたた
め、各成分の機能が十分活用でき、１４０〜１６０℃以
上の高温度での長期連続使用にも耐える優れた高温耐久
性を備えて広い温度範囲で安定したクリープ防止性能を
示す樹脂巻軸受を提供することができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のクリープ防止用軸受の一例を示した縦断
面図である。

【図２】樹脂巻軸受の外輪の半断面図である。

【図３】本発明の被試験体の回動トルク値測定法を説明
する模式図である。

【符号の説明】

１０　　　　樹脂巻軸受の外輪 １３　　　　樹脂リング

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　熱可塑性ポリエステル系エラストマー
   ２５〜６５重量％、熱可塑性ポリエステル樹脂２０〜７
   ０重量％及び無機質粒状充填剤５〜１５重量％よりなる
   ことを特徴とする樹脂巻軸受用樹脂組成物。