JPH04331819A - 転がり軸受 - 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】この発明は転がり軸受用保持器に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】転がり軸受は、通常、グリースを充填し
たり潤滑油を循環させて、滑り摩擦の減少および摩耗ま
たは発熱などの防止を図っているが、このような転がり
軸受を高真空中で使用すると、グリースまたは潤滑油は
消散して潤滑性が失われるばかりでなく、消散した潤滑
剤が周辺の機器具を汚染して事故を招くことになりかね
ない。また、このような軸受を液体水素等の極低温雰囲
気下で使用しようとすれば、グリースまたは油等の潤滑
剤は凍結して、軸受の運転は不可能になってしまう。

【０００３】したがって、消散および凍結を起こすよう
な潤滑剤に代えて、自己潤滑性を有する材料、たとえば
二硫化モリブデンのような固体潤滑剤または四フッ化エ
チレン樹脂（ポリテトラフルオロエチレン）等の潤滑性
のある重合体などを、スパッタリング（イオンプレーテ
ィング、蒸着など）等の手段によって、摺動面に被覆す
る方法が採られて来た。

【０００４】しかし、スパッタリングのような真空装置
を用いる方法は、装置が複雑で条件設定が困難であり、
しかも折角の重合体もその潤滑特性を喪失することもあ
って、作業性も経済性も決して好ましいものであるとは
言えない。

【０００５】また、四フッ化エチレン樹脂の潤滑特性を
そのまま利用する方法として、この重合体粉末をポリア
ミドイミド、ポリイミド、フェノール樹脂等を結合剤と
して被覆することもあるが、このような方法では被膜が
厚くなって軸受すきまの設定が困難である。また軸受の
保持器材に、たとえば自己潤滑性を有する四フッ化エチ
レン樹脂にガラス繊維等の充填材を添加した材料を使用
して潤滑を行なっている例もあるが、四フッ化エチレン
樹脂は溶融押出し成形、射出成形などの溶融成形ができ
ないため、生産性が著しく悪く、また充填材入り四フッ
化エチレン樹脂は耐クリープ性に劣るので、軸受への負
荷が大きくなって保持器が変形してしまう恐れがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の技
術においては、高真空または極低温といった過酷な雰囲
気下の使用に耐えかつ耐荷重性にも優れた転がり軸受は
容易に得られないという問題点があった。

【０００７】そこで、この発明の課題は、過酷な雰囲気
下の使用に耐えかつ耐荷重性にも優れた転がり軸受用保
持器を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、種々検討の結果、この発明は耐熱性繊維を含有す
るパーフルオロアルコキシ樹脂からなる転がり軸受用保
持器とする手段を採用したものである。

【０００９】すなわち、本発明によれば、パーフルオロ
アルコキシ樹脂と耐熱性繊維から構成することにより、
上記の如き過酷な使用条件下において、機械的性質、耐
摩耗特性、耐クリープ特性の諸点において優れ、かつ生
産性も良好な軸受用保持器が提供される。以下その詳細
を述べる。

【００１０】まず、この発明のパーフルオロアルコキシ
樹脂は、パーフルオロアルコキシ側鎖を有する鎖状フッ
素樹脂であって、テトラフルオロエチレンと上記側鎖を
与え得るコモノマーとを必須成分とする共重合体で、　
３７２±１℃における比溶融粘度が１×（１０３　〜１
０６　）ポイズの樹脂である。ここでパーフルオロアル
コキシ側鎖を与え得るコモノマーの代表的なものとして
は、

【００１１】

【化１】

【００１２】の式で示されるパーフルオロアルキルフル
オロビニルポリエーテル類、

【００１３】

【化２】

【００１４】の式で示されるパーフルオロアルキルフル
オロビニルポリエーテル類などがある。このような共重
合体の代表的な市販銘柄としては、三井デュポンフロロ
ケミカル社製：テフロン　ＰＦＡ−Ｊまたはダイキン工
業社製：ネオフロン　ＰＦＡなどを例示することができ
る。

【００１５】つぎに、この発明における耐熱性とは、パ
ーフルオロアルコキシ樹脂の成形温度（通常３３０〜４
４０℃）に耐えることを意味するものであって、耐熱性
繊維の具体例としては、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、チタン酸カリウムホイ
スカー、シリコンカーバイトホイスカー、サファイアホ
イスカーなどの無機繊維およびホイスカー類、鋼線、銅
線、ステンレス線などの金属繊維、タングステン心線ま
たは炭素繊維などにボロン、炭化ケイ素などを蒸着した
いわゆるボロン繊維、炭化ケイ素繊維などの複合繊維お
よび芳香族ポリイミド繊維などの耐熱性有機繊維を挙げ
ることが出来る。繊維の形態としては、押出しおよび射
出などの溶融成形の容易さの面から、長さが１０ｍｍ以
下好ましくは６ｍｍ以下、その径は２〜１５μｍ位の繊
維状の粉末であることが望ましい。また繊維と樹脂との
親和性を増加させる目的でシランカップリング剤などの
処理剤で繊維を処理しておくことも望ましい。

【００１６】この発明におけるモリブデン化合物粉末は
、モリブデンの２〜６価の種々の化合物であって、たと
えば二硫化モリブデン、三酸化モリブデンなどが挙げら
れる。カルシウム化合物粉末としては、フッ化カルシウ
ム、炭酸カルシウム、酸化カルシウムなどが挙げられる
。上記粉末およびモリブデン粉末の粒径は５０μｍ以下
であることが保持器の機械的耐久性、潤滑性を高めるう
えで好ましい。

【００１７】ここで、パーフルオロアルコキシ樹脂に対
する上記耐熱性繊維の添加量は、成分全体の重量を１０
０として、パーフルオロアルコキシ樹脂５０〜９５重量
％、耐熱性繊維５〜５０重量％であることが好ましく、
特にパーフルオロアルコキシ樹脂６０〜９０重量％、耐
熱性繊維１０〜４０重量％であることがより望ましい。 なぜならば、耐熱性繊維の添加量が５重量％未満のとき
は組成物の機械的性質、耐摩耗性の向上は殆んど期待出
来ず、また５０重量％を越える多量では成形性の悪化と
ともにそれに伴う機械的性質の劣化を招き好ましくない
からである。さらに、前記２成分にモリブデン粉末、モ
リブデン化合物粉末およびカルシウム化合物粉末から選
ばれる一種以上の粉末充填材を添加する場合の配合割合
は、耐熱性繊維５〜４０重量％、パーフルオロアルコキ
シ樹脂３０〜９０重量％に対して粉末充填剤５〜３０重
量％である。なぜなら、粉末充填剤の添加量が５重量％
未満の少量では潤滑性向上がみられず、３０重量％を越
える多量では保持器の機械的耐久性に好ましくない結果
を与えるからである。

【００１８】また、この発明の効果を損なわない限り上
記以外の各種の充填材を添加することもできる。一般に
その添加量は全量の１０％以下が望ましい。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、ポリフェニレンサルファイド樹脂、
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
スビーズ、シリカバルーン、珪藻土、石綿、炭酸マグネ
シウム等の無機質粉末、グラファイト、カーボン、マイ
カ、タルク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。以上述べたパー
フルオロアルコキシ樹脂、繊維状強化材およびその他添
加剤等の混合方法は、特に限定されるものではなく、ヘ
ンシェルミキサー、ボールミル、タンブラーミキサー等
の混合機を用いて乾式混合した後に、熱ロール、ニーダ
、バンバリーミキサー、溶融押出機などで溶融混合して
成形材料としてたとえばペレット状にし、これを射出成
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。成形条件は特に限定されること
なく、パーフルオロアルコキシ樹脂の通常の成形条件で
実施すればよい。

【００１９】

【実施例及び比較例】実施例および比較例に用いた原材
料を一括して示すとつぎのとおりである。なお、〔　　
〕内に略号を記した。

【００２０】Ａ．パーフルオロアルコキシ樹脂〔ＰＦＡ
〕 （１）三井デュポンフロロケミカル社製：テフロンＰＦ
Ａ３４０−Ｊを粉末状に粉砕したもの（粒径３０μｍ）
Ｂ．耐熱製繊維粉末 （２）ガラス繊維〔ＧＦ−１〕旭ファイバーグラス社製
：ＣＳ０３ＤＥＦＴ５６２（長さ３ｍｍ、平均径６μｍ
） （３）ガラス繊維〔ＧＦ−２〕旭ファイバーグラス社製
：ＭＦ−ＫＡＣ（長さ５０〜１２０μｍ、平均径１３μ
ｍ） （４）炭素繊維〔ＣＦ〕呉羽化学工業社製：Ｍ２０７Ｓ
（長さ７００μｍ、平均径１４．５μｍ）Ｃ．粉末充填
剤 （５）モリブデン〔Ｍｏ〕日本新金属社製：モリブデン
粉末（平均粒径３μｍ） （６）二硫化モリブデン〔ＭｏＳ２　〕ダウコーニング
社製：モリコートＺパウダー（粒径３〜５μｍ）（７）
フッ化カルシウム〔ＣａＦ２　〕和光純薬社製：試薬 Ｄ．比較例に使用の原材料 （８）四フッ化エチレン樹脂〔ＰＴＦＥ〕三井デュポン
フロロケミカル社製：テフロン７−Ｊ（９）ポリフェニ
レンサルファイド樹脂〔ＰＰＳ〕トープレン社製：Ｔ−
４ （１０）ポリアミドイミド樹脂〔ＰＡＩ〕アモコ社製：
トーロン４０００ＴＦ （１１）ポリエーテルイミド樹脂〔ＰＥＩ〕ゼネラル・
エレクトリック社製：ウルテム１０００（１２）ポリイ
ミド樹脂〔ＰＩ〕 デュポン社製：ベスペルＳＰ−２１ ただしこのＰＩは市販の棒材（φ３０）を用いた。

【００２１】実施例１〜７：前記の各原材料を表１に示
す割合（重量％）でドライブレンドした後、二軸溶融押
出機（池貝鉄工社製：ＰＣＭ−３０）に供給して３６０
℃、スクリュー回転数１５０ｒｐｍで溶融混練しながら
径３ｍｍの穴５個のストランドダイから押出し、押出さ
れたストランドを連続的に切断してペレットを作製した
。 得られたペレットを射出成形機（バレル温度３２０〜３
８０℃、金型温度２１０℃、射出圧力８００ｋｇ／ｃｍ
２　）にかけて定められた試験片を成形した。成形品の
物性はつぎのようにして求めた。なお、得られた結果は
表１に併記した。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【表２】

【００２４】摩擦摩耗試験：高真空中スラスト型摩擦摩
耗試験機により相手材をステンレス鋼ＳＵＳ４４０Ｃと
し、滑り速度毎分１０ｍ、荷重１５ｋｇ／ｃｍ２　、真
空度３．０×１０−８Ｔｏｒｒの条件のもとに、摩擦係
数および摩耗係数（ｃｍ３　／ｋｇ・ｍ）を求める。

【００２５】圧縮クリープ変形率：ＡＳＴＭ−Ｄ６２１
に準拠し、荷重１４０ｋｇ／ｃｍ２　、２４時間の圧縮
クリープ変形率（％）を求める。

【００２６】運転耐久性試験：前記原材料にてスラスト
軸受用保持器を作成し、＃６０８（ＳＵＳ４４０Ｃ製）
軸受に組み込んで真空度１０−７Ｔｏｒｒ、スラスト荷
重１０Ｎ、回転数２５００ｒｐｍ、室温の条件下で運転
し、その耐久性を調べた。運転耐久性の評価は、１００
ｇｃｍ以上のトルクを示した時を限界とし、それまでの
運転時間（ｈ）で示した。

【００２７】比較例１：前記の各原材料を表２に示した
割合で乾式混合した後、内径３０ｍｍの金型に充填し、
４５０ｋｇ／ｃｍ２　の圧力をかけて予備成形を行ない
、得られた予備成形体を３６０℃で３時間加熱して焼結
成形体とし、この成形体から試験片を作製し、実施例と
同じ条件で物性を測定した。得られた結果を表２に併記
した。

【００２８】比較例２〜５：前記の各原材料を表２に示
す割合で配合し、表２に示した溶融混合条件、射出成形
条件にて、試験片を作製し、実施例と同じ条件で物性を
測定した。得られた結果を同表中に併記した。

【００２９】表１および表２の物性値から明らかなよう
に実施例１〜７は、いずれも耐摩耗性に優れ、さらに摩
擦係数、圧縮クリープ特性にも優れており、また２００
時間以上の運転時間を確保する充分な耐久性能を示した
。しかし、比較例１は圧縮クリープ特性に劣り、比較例
２〜５はいずれも摩擦摩耗特性において著しく劣ってい
た。

【００３０】

【効果】この発明の転がり軸受用保持器は、ＰＦＡ本来
の特性を損うことなく、優れた耐摩耗性、潤滑特性耐ク
リープ特性を有しており、高度の真空下や極低温下のよ
うな過酷な雰囲気下において使用される転がり軸受用保
持器としては最適のものである。したがって、この発明
の意義は極めて大きいということができる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　耐熱性繊維を含有するパーフルオロア
   ルコキシ樹脂からなる転がり軸受用保持器。
2. 【請求項２】　　耐熱性繊維５〜５０重量％と、パーフ
   ルオロアルコキシ樹脂５０〜９５重量％からなる転がり
   軸受用保持器。
3. 【請求項３】　　耐熱性繊維５〜４０重量％と、パーフ
   ルオロアルコキシ樹脂３０〜９０重量％と、モリブデン
   粉末、モリブデン化合物粉末およびカルシウム化合物粉
   末から選ばれる一種以上の粉末充填剤５〜３０重量％と
   を配合した組成物からなる転がり軸受用保持器。