WO2012043612A1 - 転がり軸受用保持器および転がり軸受 - Google Patents

転がり軸受用保持器および転がり軸受 Download PDF

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内山恵梨子
大平　晃也
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    • F16C2208/02—Plastics; Synthetic resins, e.g. rubbers comprising fillers, fibres

Definitions

  • the rolling bearing formed with the phosphate self-lubricating film of Patent Document 4 has an effect of reducing friction by easily holding the oil on the surface when the lubricating oil is sufficiently present. Then it wears out immediately and loses its lubricating effect in a short time.
  • the electroless nickel composite plating film containing ethylene tetrafluoride resin powder shows a certain level of performance even without lubrication under low speed conditions, but it cannot maintain lubrication performance when operated at high speed like an aircraft bearing. There is a case.
  • the epoxy resin is preferably an acid anhydride-cured epoxy resin that cures an epoxy ring-containing resin component with an acid anhydride component. This is because the acid anhydride-cured epoxy resin has a small heat shrinkage after curing and is excellent in heat resistance as compared with an amine-cured epoxy resin.
  • the acid anhydride is preferably a liquid acid anhydride, and examples thereof include 2,4 diethylglutaric acid anhydride, methylendomethylenetetrahydrophthalic acid anhydride, and methyltetrahydrophthalic acid anhydride. Among these, 2,4 diethyl glutaric anhydride is preferable for the RTF method because of its low viscosity and excellent impregnation properties.
  • the acid anhydride-cured epoxy resin can be used in combination with an addition-type imide resin described later.
  • the carbon fiber composite material that can be used in the present invention has the above composition and blending so that the bending strength at 25 ° C. is 600 MPa or more and the bending strength retention at 200 ° C. is 50% or more of the initial value. Can do. Also, the elastic modulus at 25 ° C. is 35 GPa or more, and the elastic modulus retention at 200 ° C. can be 50% or more of the initial value.
  • VaRTM After cutting a woven fabric into 100 mm x 100 mm, it laminated
  • test piece After cutting a woven fabric into 100 mm x 100 mm, it laminated
  • the mold set was sealed in a vacuum chamber, heated with a ring heater while being evacuated with a rotary pump (normal pressure in the case of RTM molding), and a resin was injected at a temperature equal to or higher than the melting temperature to perform heat compression molding.
  • the mold was cooled and taken out, post-cured, and a test piece was prepared by mechanical processing such as a cutter, and a bending test (25 ° C. and 200 ° C.) in accordance with JIS K7074-1998 was performed.
  • the specimen obtained by the method (3) above has a bending strength of 600 MPa or more and a bending strength retention at 200 ° C. of 50% or more.
  • the rate evaluation was “ ⁇ ”.
  • Those having a bending strength of 400 MPa or more and less than 600 MPa were evaluated as strength / retention rate evaluation “ ⁇ ”.
  • the one having a flexural modulus of 40 GPa or more and a flexural modulus retention at 200 ° C. of 50% or more was designated as an elastic modulus / retention rate evaluation “ ⁇ ”.
  • Those having a flexural modulus of 35 GPa or more and less than 40 GPa were evaluated as an elastic modulus / retention rate evaluation “ ⁇ ”.
  • a case where all items of the annular molding and the mechanical strength evaluation were “ ⁇ ” or “ ⁇ ” was regarded as a comprehensive evaluation “ ⁇ ”.
  • FIG. 6 is a diagram showing a friction tester. 6A shows a front view, and FIG. 6B shows a side view.
  • a mating member 51 made of SUJ2 is attached to the rotating shaft 52, and the steel plate 54 is fixed to the air slider 55 of the arm portion 53.
  • the mating member 51 rotates and contacts the flat test piece while a predetermined load 56 is applied from above.
  • the frictional force generated when the mating member 51 is rotated is detected by the load cell 57.
  • Example C-1 is shown in FIG. 7
  • Comparative Example C-1 is shown in FIG. 8
  • Comparative Example C-3 is shown in FIG.
  • the silver plating treatment has low wear resistance under the conditions of the dry run test conducted, reaches the base material from the early stage of sliding, and the friction coefficient increases. Began to do.
  • the carbon fiber composite materials shown in Examples C-1 to C-17 have excellent dry run performance because the carbon fiber serves as a load point and holds the lubricating oil in a valley having an appropriate surface roughness. .
  • Comparative Example C-8 having a surface roughness of 6.5 ⁇ mRa or more of 8.4 ⁇ mRa, the aggressiveness (abrasive wear) of the carbon fiber to the counterpart material was confirmed.
  • a cage is produced using the carbon fiber composite material shown in each example, and is incorporated into a deep groove ball bearing made of heat-resistant bearing steel M50, attached to a rotating shaft with a DN value of 1.6 million, and turbo oil 2197 manufactured by BP.
  • the bearing test was performed under the condition of an atmospheric temperature of 200 ° C. while supplying as a lubricating oil from the outside. Although operated for 2 hours under these conditions, no abnormality was found in the rolling bearing using the cage of each example.
  • the rolling bearing cage of the present invention is excellent in high speed and high temperature, it is used as a cage used in a high speed rotating rolling bearing used to support a main shaft that rotates at high speed like an aircraft jet engine or a gas turbine. it can. Moreover, it can utilize as a cage used for the rolling bearing which requires a dry run characteristic. Further, by using a predetermined aromatic polyimide resin as the base material, it can be used as a cage that can withstand soak back due to engine heat.

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Abstract

　ＤＮ値が１５０万以上で、かつ使用温度が２００℃以上となる用途に用いることができ、また、ドライラン状態で使用されても、焼付きなしでの運転可能時間を十分に確保できる転がり軸受、およびこれに使用される保持器の提供を目的とする。保持器１は、母材の高分子化合物を炭素繊維材で強化してなる炭素繊維複合材料を成形してなり、炭素繊維材はモノフィラメントが１０００本～５０００本の繊維束、または該繊維束を用いた織布もしくは一方向材であり、高分子化合物が熱硬化後のガラス転移温度が２００℃以上のポリイミド樹脂などである。

Description

転がり軸受用保持器および転がり軸受
　本発明は、樹脂製の転がり軸受用保持器、および、該転がり軸受用保持器を組み込んだ高速でかつ高温用途に用いられる転がり軸受に関する。特に、ドライラン状態で高速回転するように使用される航空機用転がり軸受に関する。
　航空機ジェットエンジンは燃費向上のために、部品単位での徹底した軽量化が求められている。例えば、ジェットエンジン主軸のように高温でかつ高速回転する部分の軸受に使用される保持器も金属製保持器から樹脂製保持器への変更が求められている。しかし、ジェットエンジン主軸用転がり軸受のように、ＤＮ値が１５０万以上で、かつ使用温度が２００℃以上となる用途への転がり軸受に樹脂製保持器を適用することは困難であった。
　従来、磁気軸受装置のタッチダウン軸受等に用いられ、軸が高速回転する場合でも十分な強度を有する転がり軸受用保持器として、合成樹脂母材中に強度を高めるための長尺のアラミド繊維などの樹脂繊維が軸方向と交差する方向に配列された状態で混入されている保持器が知られている（特許文献１）。この保持器は引張弾性率の高い繊維を円周方向に巻くことで、軸受回転時の円周方向に対する変形を抑えることとしている。
　また、航空機ジェットエンジンのように高速で回転する主軸を支持するために使用される高速回転用転がり軸受に用いられる保持器として、引張強度が２ＧＰａ以上で、かつ引張弾性率が５０ＧＰａ以上のパラ系アラミド繊維、ポリアリレート繊維、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール繊維等の有機繊維からなる織物と、熱硬化樹脂とを一体化した有機繊維強化プラスチックからなる保持器が知られている（特許文献２）。
　さらに、有機溶媒中にフェニルエチニル末端の付加型のイミドオリゴマーが重量比で２０％以上溶解しているイミドオリゴマー溶液を、リキッドモールディング法によって炭素繊維を平織した織物に含浸し、有機溶媒を揮発させた後に、イミドオリゴマーを付加反応させることによって複合材料を成形する繊維強化ポリイミド複合材料の製造方法が知られている（特許文献３）。
　また、航空機のエンジンや変速機等に組み込まれる転がり軸受は、潤滑油の供給が遮断され、極少量の初期付着油のみが存在する、いわゆるドライラン状態で高速回転するように使用される場合がある。このようなドライラン状態で使用される転がり軸受は、一定時間焼付きを生じることなく運転可能であることが要求される。この一定時間は数十秒から数十分間程度である。
　上記ドライラン状態で高速回転するように使用される転がり軸受では、保持器の案内形式が軌道輪案内形式である場合が多く、転動接触する転動体と軌道輪の軌道面との間よりも、摺動接触する保持器と軌道輪の保持器案内面との間で焼付きを生じやすい。このような保持器と軌道輪の保持器案内面間での焼付きを防止する手段としては、保持器案内面となる外輪の内径面または内輪の外径面と、摺接する保持器の外径面または内径面に、さらには転動体と接触する保持器のポケット面に、自己潤滑性皮膜である銀めっき皮膜を形成する手段が知られている（非特許文献１）。最近では、自己潤滑性皮膜として、燐酸塩皮膜を形成する場合もある。また、無潤滑条件で使用する転がり軸受の保持器には四ふっ化エチレン樹脂粉末を含有する無電解ニッケル複合めっき皮膜を形成したものがある（特許文献４）。
実開平５－８０４２号公報 特開２０１０－１９７１号公報 特開２００６－１１７７８８号公報 特開２００４－３３２８９９号公報
転がり軸受工学編集委員会、「転がり軸受工学」、第３版、養賢堂、１９７８年１月、３６２頁
　しかしながら、保持器がジェットエンジン主軸のように高温でかつ高速回転する部分の軸受に使用される用途では、アラミド繊維やポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール繊維のような有機繊維を用いると、これら有機繊維を構成する樹脂のガラス転移温度付近から弾性率が大きく低下し、高温条件下で使用される軸受などには使用できない。
　また、保持器を構成する合成樹脂母材についても、樹脂種類によっては高温での弾性率が低下したり、耐熱性が不足したりするという問題がある。さらに、炭素繊維を平織した織物を用いる場合であっても、樹脂が十分に織物内に含浸せず、高温でかつ高速回転する部分の軸受用保持器としての機械的強度や耐熱性が得られないという問題がある。
　また、特許文献２で開示されているシートワインディング成形法では、保持器を製造するために、例えば片側７ｍｍ以上の厚いパイプを成形しようとすると樹脂の流動、硬化収縮などが原因でパイプの外周側に「シワ」が発生する。シワが発生するとその部位は円周上の強度や弾性率が発現されないため、保持器が設計値よりも小さい負荷荷重で破損に至るという問題がある。
　また、非特許文献１の銀めっき皮膜を形成した保持器において、銀めっき皮膜は極めて優れたなじみ性や耐焼付き性を有しており、ドライラン状態で運転される転がり軸受の寿命を長くすることができる好ましい表面処理である。一方、これらの軸受を潤滑するための潤滑油には耐焼付き性や酸化劣化を向上させる目的で硫化油脂やジアルキルジチオリン酸亜鉛などイオウを含む添加剤が配合されている。これらの添加剤は焼付きを防止する過程、ないしは潤滑油の酸化劣化を防止する過程で活性なイオウ化合物を生成する。これらのイオウ化合物が銀めっきと接触すると化学反応を起こし、硫化銀となり、この硫化銀が銀めっき被膜の表面を被覆する。この硫化銀は銀と比べて脆く、被膜が剥離したり、耐油性に劣ったりするため、潤滑油により被膜が溶解する。その結果、銀めっき被膜が消失した保持器と軌道輪との間の摩擦が増大し、焼付きが生じやすくなるという問題がある。
　また、特許文献４の燐酸塩の自己潤滑性皮膜を形成した転がり軸受は、潤滑油が十分存在する場合は油を表面に保持しやすく摩擦を低減する効果を有するが、ドライランのような厳しい条件では直ちに摩滅し、短時間で潤滑効果を失う。また、四ふっ化エチレン樹脂粉末を含有する無電解ニッケル複合めっき皮膜は、低速条件では無潤滑でも一定の性能を示すが、航空機軸受のように高速で運転される場合には潤滑性能を維持できない場合がある。
　本発明は、このような問題に対処するためになされたものであり、ＤＮ値が１５０万以上で、かつ使用温度が２００℃以上となる用途に用いることができ、また、ドライラン状態で使用されても、焼付きなしでの運転可能時間を十分に確保できる転がり軸受、およびこれに使用される保持器の提供を目的とする。
　本発明の転がり軸受用保持器は、母材の高分子化合物を炭素繊維材で強化してなる炭素繊維複合材料を成形してなり、上記炭素繊維材は、モノフィラメントが１０００本～５０００本の繊維束、または該繊維束を用いた織布もしくは一方向材であり、上記高分子化合物が熱硬化性樹脂であることを特徴とする。
　特に上記熱硬化性樹脂は、熱硬化後のガラス転移温度が２００℃以上であることを特徴とする。また、芳香族イミド結合を分子内に含むイミド樹脂、または、酸無水物硬化エポキシ樹脂であることを特徴とする。
　また、母材の高分子化合物を炭素繊維材で強化してなる炭素繊維複合材料は、２５℃での曲げ強度が６００ＭＰａ以上であり、かつ２００℃における曲げ強度保持率が上記２５℃での曲げ強度値の５０％以上であることを特徴とする。また、２５℃での弾性率が３５ＧＰａ以上であり、かつ２００℃における弾性率保持率が上記２５℃での弾性率値の５０％以上であることを特徴とする。
　また、上記保持器は、炭素繊維複合材料を用いてレジントランスファーモールディング法（以下、ＲＴＦ法という）により成形してなることを特徴とする。
　本発明の転がり軸受は、内輪および外輪と、この内・外輪間に介在する複数の転動体と、この転動体を保持する上記本発明の保持器とを備えてなることを特徴とする。また、上記転がり軸受は、ＤＮ値が１５０万以上で、かつ使用温度が２００℃以上となる用途に用いられることを特徴とする。特に、航空機に搭載されるジェットエンジン主軸用軸受であることを特徴とする。
　上記転がり軸受において、転動体と摺接する保持器のポケット部の表面粗さが、０．８μｍＲａ以上６．５μｍＲａ以下であることを特徴とする。また、保持器の内径面および外径面から選ばれる少なくとも１つの面の表面粗さが、０．８μｍＲａ以上６．５μｍＲａ以下であることを特徴とする。
　本発明の転がり軸受用保持器は、熱硬化性樹脂、特にガラス転移温度が２００℃以上のイミド樹脂をモノフィラメントが１０００本～５０００本の繊維束または該繊維束を用いた織布で強化した炭素繊維複合材料を成形してなる。そのため、炭素繊維複合材料は、織布への樹脂含浸性が高くなり、繊維同士の密着性が悪くなったり、織布層間での剥離が生じたりするなどの欠陥の少ない複合材料を作ることができるので、ＤＮ値が１５０万以上で、かつ使用温度が２００℃以上となる高速・高温度での使用が可能となる軸受の保持器が得られる。
　また、ＲＴＦ法を用いて成形した保持器を用いるので、炭素繊維複合材料は、織布への樹脂含浸性がより高くなり、さらに欠陥の少ない複合材料を作ることができる。また、ＲＴＭ法を用いて成形することで、保持器など厚い円環を成形する場合でも外径側にシワなく成形することが可能である。
　また、保持器に樹脂母材を用いているため、転動体とのなじみ性に優れ微量の付着油でも有効に活用できるため摩擦が低減し、さらに不活性であり潤滑油に添加されているイオウ系添加剤とも反応しないため、使用中に消滅することなく長期間にわたり優れた潤滑特性を維持する。また、軌道輪と保持器の地肌との金属接触を防止して、ドライラン状態で使用されても、焼付きなしでの運転可能時間を十分に確保することができる。
本発明の転がり軸受用保持器の一例である保持器の斜視図である。 本発明の転がり軸受の一例である深溝玉軸受の断面図である。 本発明の転がり軸受の他の例である転がり軸受の断面図である。 本発明の転がり軸受の他の例である転がり軸受の断面図である。 成形機の断面図である。 摩擦試験機を示す図である。 実施例Ｃ－１に示す平板試験片の摩擦係数の経時変化を示す図である。 比較例Ｃ－１に示す平板試験片の摩擦係数の経時変化を示す図である。 比較例Ｃ－３に示す平板試験片の摩擦係数の経時変化を示す図である。 比較例Ｃ－１０に示す平板試験片の摩擦係数の経時変化を示す図である。
　本発明の転がり軸受用保持器は、母材の高分子化合物を炭素繊維材で強化してなる炭素繊維複合材料を成形して得られる。
　本発明に使用できる母材となる高分子化合物（樹脂）は、炭素繊維材とのなじみ性に優れた材料が好ましい。そのような母材樹脂例としては、フェノール樹脂、フラン樹脂、ビスマレイミド樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、ポリアミノビスマレイミド樹脂、エポキシ樹脂、芳香族ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、芳香族ポリアミドイミド樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルニトリル樹脂、フッ素樹脂、芳香族ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂等が挙げられる。航空宇宙用途のうち、エンジンの主軸用軸受などソークバックなど高耐熱性が求められる用途に適した樹脂としては、ビスマレイミド樹脂、芳香族ポリイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂が好ましい。
　本発明に使用できる母材となる高分子化合物は、熱硬化性樹脂であることが好ましい。熱硬化性樹脂としては、硬化反応により３次元網目構造となる樹脂（ａ）および成形後熱処理または化学的処理により不溶不融性となる樹脂（ｂ）を含む。樹脂（ａ）の一例としては上記エポキシ樹脂が、樹脂（ｂ）の一例としては芳香族ポリアミック酸から変換される上記芳香族ポリイミド樹脂がそれぞれ挙げられる。
　エポキシ樹脂としては、エポキシ環含有樹脂成分を酸無水成分で硬化させる酸無水物硬化エポキシ樹脂が好ましい。アミン硬化のエポキシ樹脂に比較して、酸無水物硬化エポキシ樹脂は、硬化後の熱収縮が小さく、耐熱性に優れるためである。
　酸無水物は液状の酸無水物が好ましく、２，４ジエチルグルタル酸無水物、メチルエンドメチレンテトラヒドロフタル酸無水物、メチルテトラヒドロフタル酸無水物等が挙げられる。これらの中で、２，４ジエチルグルタル酸無水物が粘度が低く含浸性に優れるためＲＴＦ法に好ましい。
　また、酸無水物硬化エポキシ樹脂は後述する付加型イミド樹脂と併用して使用することができる。
　本発明に好ましいイミド樹脂は、芳香族イミド結合を分子内に含むイミド樹脂であり、熱硬化後のガラス転移温度が２００℃以上、好ましくは２４０℃以上である樹脂である。ガラス転移温度が２００℃未満では、保持器がその使用時に熱変形等を起こしやすくなる。
　ここでのガラス転移温度とは、粘弾性分析装置を用い以下の方法で求めた値とする。まず、それぞれの樹脂を最適条件で熱硬化させることで、長さ４０ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚さ１ｍｍの平板試験片を成形した。続いて、３点曲げ形態（標線間距離２０ｍｍ）で評価できるよう粘弾性分析装置（ＳＩＩ社製ＤＭＳ６１１０）内に設置し、空気雰囲気において－５０℃から４００℃まで２℃／分の昇温速度で昇温させ、０．５Ｈｚの周波数で負荷をかけたときの温度に対する損失弾性率（Ｅ”）および貯蔵弾性率（Ｅ’）をそれぞれ求めた。損失弾性率を貯蔵弾性率で除した値（ｔａｎδ）が極大値となった時の温度をガラス転移温度とした。
　芳香族イミド結合を分子内に含むイミド樹脂において、「芳香族イミド結合を分子内に含む」とは、芳香族環を形成する炭素原子のうち隣接する炭素原子を含んでイミド環を形成する場合、および／または芳香族環に直接結合する窒素原子炭素原子を含んでイミド環を形成する場合を含む。また、芳香族イミド結合を分子内に含むとともに分子内または分子末端に不飽和結合を有するポリイミドオリゴマー樹脂も好ましい。
　芳香族イミド結合を分子内に含むイミド樹脂として付加型イミド樹脂がある。付加型イミド樹脂の例としては、ビスマレイミド樹脂が挙げられる。
　ビスマレイミド樹脂としては市販各種モノマーを組み合わせるなどして使用することができ、例えば大和化成工業社製ＢＭＩ－１０００、ＢＭＩ－２０００、ＢＭＩ－３０００、ＢＭＩ－４０００、ＢＭＩ－５０００、ＢＭＩ－７０００、京セラケミカル社製イミダロイＫＩＲ－３０などが挙げられる。また、ビスマレイミドを含む樹脂として、ビスマレイミドトリアジン樹脂（三菱ガス化学社製ＢＴレジン）などが挙げられる。
　芳香族イミド結合を分子内に含むイミド樹脂として芳香族ポリイミドオリゴマー樹脂がある。なお、芳香族ポリイミドオリゴマー樹脂には溶解性を損なわない割合の範囲で芳香族ポリアミック酸オリゴマー成分を含むことができる。
　芳香族ポリイミドオリゴマー樹脂としては、芳香族イミド結合を分子内に含むイミド樹脂として分子鎖が屈曲して捩れた立体構造から芳香族面が非平面となる非対称イミド樹脂が挙げられる。非対称イミド樹脂とすることにより、成形性が優れる。特に非対称芳香族ポリイミドオリゴマー樹脂が好ましい。
　非対称芳香族ポリイミドオリゴマー樹脂としては、ビフェニルテトラカルボン酸無水物を含むイミド樹脂が挙げられる。例えば、２，３，３’，４’－ビフェニルテトラカルボン酸無水物などの非対称テトラカルボン酸無水物と芳香族ジアミンと末端基として４－(２－フェニルエチニル）無水フタル酸とを組み合わせることにより、粉末状の非対称芳香族ポリイミドオリゴマー樹脂が得られ、これを型内に注入後に熱硬化させることで成形体を得ることができる。このような市販品としては宇部興産社製ＰＥＴＩ３３０が挙げられる。
　また、非対称芳香族ポリイミドオリゴマー樹脂は、ジアミン成分として９，９－ビス（４－（４－アミノフェノキシ）フェニル）フルオレン、２－フェニル－４，４’－ジアミノジフェニルエーテル等を用いることにより、非対称芳香族ポリイミドオリゴマー樹脂を得ることができる。
　また、アメリカ航空宇宙局（ＮＡＳＡ）で開発された「ＰＭＲ－１５」、「ＬＡＲＫ－１６０」などのノルボルネン末端反応型熱硬化型ポリイミド、あるいはＨｕｇｅｓエアクラフト社製の「ＴＨＥＲＭＩＤ」を例示することができる。
　他の芳香族ポリイミドオリゴマー樹脂の市販品としてはＩＳＴ社製スカイボンド８０００が挙げられる。
　芳香族イミド結合を分子内に含むイミド樹脂として芳香族イミド結合を分子内に含む溶剤可溶性樹脂がある。具体的には、ポリアミドイミド樹脂またはポリアミック酸を分子内に含むポリイミド樹脂が挙げられる。
　ポリアミドイミド樹脂は分子内に含むイミド結合とアミド結合とを含み、粉末状でも、またはこの粉末を溶剤に溶解した溶液でも得られる。ポリアミドイミド樹脂の市販品としてはソルベイアドバンスドポリマーズ社製トーロンが挙げられる。また、ポリアミドイミド樹脂は適切なポストキュアを実施することが好ましい。また、ポリイミド樹脂の溶解性を向上させるために、ポリアミック酸を分子内に含むことができる。
　芳香族イミド結合を分子内に含むイミド樹脂として、脱水閉環してイミド結合を形成する前駆体である芳香族ポリアミック酸を使用することができる。特にプリプレグを経て樹脂保持器を成形する場合、好ましく使用できる。
　芳香族ポリアミック酸は芳香族酸二無水物と芳香族ジアミンとの低温反応により得られる。芳香族酸二無水物としては、ピロメリット酸二無水物、２，２´，３，３´-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、３，３´，４，４´-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、３，３´，４，４´-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、１，２，５，６-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、ビス（２，３-ジカルボキシフェニル）メタン酸二無水物等が挙げられ、これらは単独あるいは混合して用いられる。
　芳香族ジアミンとしては、４，４´-ジアミノジフェニルエ-テル、３，３´-ジアミノジフェニルスルホン、４，４´-ジアミノジフェニルメタン、メタフェニレンジアミン、パラフェニレンジアミン、４，４'-ビス（３-アミノフェノキシ）ビフェニルエーテル等が挙げられ、これらは単独あるいは混合して用いられる。
　芳香族ポリアミック酸を含むイミド樹脂の市販品として、Ｕワニス-Ｓ（宇部興産社製）、Ｕワニス-Ａ（宇部興産社製）、スカイボンド７００（ＩＳＴ社製）、スカイボンド７０３（ＩＳＴ社製）、スカイボンド７０５（ＩＳＴ社製）などが挙げられる。
　特に好ましい例としては３，３´，４，４´-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を酸成分とするＵワニス-Ｓ、Ｕワニス-Ａが挙げられる。
　本発明に使用できる熱硬化性樹脂としては、上記に挙げたポリイミド樹脂の耐熱性および成形性などの材料特性を損なわない範囲でポリベンゾイミダゾール樹脂など他の耐熱性材料や、フッ素樹脂など機能性ポリマーとのポリマーアロイとすることができる。
　また、熱硬化性樹脂に強化短繊維、各種ウィスカ、ナノフィラーであるカーボンナノファイバー、フラーレンなどナノ粒子を添加することができる。また、自己潤滑性を与えるため、グラファイト、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、窒化ホウ素などを単独あるいは複数添加することができる。
　熱硬化性樹脂としてポリイミド樹脂アロイとする場合、樹脂全体に対して、上記イミド樹脂を少なくとも８０質量％以上含むことが好ましい。上記イミド樹脂が８０質量％未満ではイミド樹脂の特性が得られなくなる。
　上記熱硬化性樹脂は炭素繊維材で強化される。本発明に使用できる炭素繊維材は、モノフィラメントが１０００本～５０００本の繊維束、または該繊維束を用いた織布もしくは一方向材である。織布および一方向材は、それぞれ炭素繊維材の積層体である。
　炭素繊維材として用いる糸は入手性を考慮するとポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）から製造される炭素繊維が好ましい。また、石油ピッチから作られる炭素繊維を用いてもよい。
　使用する炭素繊維束としては繊維径４～１０μｍのモノフィラメントを１束あたり１０００～５０００本を集合したものとする。この範囲とすることにより、モノフィラメント間への樹脂の含浸がしやすく、ボイドなどの欠陥が少ない材料とすることができる。好ましくは、繊維としては１Ｋ（約１０００本）、１．５Ｋ（約１５００本）、３Ｋ（約３０００本）を用いることができる。品質または製造技術的には１Ｋまたは１．５Ｋが好ましいが、材料の入手性を考慮すると工業的に入手が容易な３Ｋが好ましい。５０００本をこえる太さの繊維束を用いるとフィラメント間への樹脂の含浸が難しく、ボイドなどの欠陥の原因となる可能性がある。
　炭素繊維材は上記繊維束を用いた織布とすることができる。織布としては平織、綾織、朱子織などを採用できる。本発明に好ましい織布は平織である。織布の織り方として、機械的特性面では炭素繊維の本数が全く同じ場合には、平織、綾織、朱子織など、どのようなものでもよいが、織布のほつれにくさを考慮すると平織が好ましいためである。特にＲＴＭ成形を採用する場合には、織布をプリフォームとする時に、綾織や朱子織を用いると型に対する追従性に優れる反面、解れやすいためプリフォームへの固定が困難である。プリプレグを用いたシートワインディング法で成形する場合には織布の織り方に制限はない。
　上記炭素繊維材には、強度低下の原因とならない範囲でアラミド、ポリベンゾオキサゾールなどの有機高分子繊維を用いることができる。また、比強度、比弾性率を低下させない範囲でガラス繊維、ＳｉＣなどの無機繊維との交織とすることができる。
　熱硬化性樹脂と炭素繊維材との体積割合は、炭素繊維複合材料全体に対して、炭素繊維材が４５体積％～８０体積％、好ましくは４５体積％～６５体積％、さらに好ましくは５０体積％～６０体積％である。ここで、体積割合は、［（炭素繊維材の体積／炭素繊維複合材料の体積）×１００］で表される値である。炭素繊維材の割合が４５体積％未満であると、炭素繊維複合材としての曲げ強度または弾性率が低く、本発明の特徴である比強度・比弾性率を生かすことができない。一方、８０体積％をこえると、全体の樹脂配合量が少なく、繊維同士の密着性が悪く、織布層間での剥離が生じることがある。
　本発明に使用できる炭素繊維複合材料は、上記組成および配合とすることにより、２５℃での曲げ強度が６００ＭＰａ以上であり、かつ２００℃における曲げ強度保持率が初期値の５０％以上とすることができる。また、弾性率についても、２５℃での弾性率が３５ＧＰａ以上であり、かつ２００℃における弾性率保持率が初期値の５０％以上とすることができる。
　上記炭素繊維複合材料を用いた本発明の転がり軸受用保持器の一例を図１に示す。図１は、玉軸受用保持器の斜視図である。この保持器は、上記炭素繊維複合材料を用いて素形材を成形した後、切削加工にて得られる。
　図１に示すように、保持器１は、円環状の保持器本体２に、転動体としてのボールを保持する転動体保持用ポケット３が一定間隔で複数設けられている。ポケット３の平面形状は、平円形状であるが、真円でもよい。ここで、平円形状とは、真円形状で必要とされるポケット隙間（ポケット内径とボール直径との差）量と一致させる隙間を間にして、その両側にボールの半径にほぼ近似するポケット面の半径で構成させた平円とする形状をいう。回転軸周方向のポケット隙間量を大きくして、ボールの進み遅れを吸収することにより、保持器にかかる負荷を減らすことができる平円形状であることが好ましい。
　本発明の転がり軸受の一例を図２に示す。図２は、上記転がり軸受用保持器を用いた転がり軸受（深溝玉軸受）の断面図である。転がり軸受４は、外周面に転走面５ａを有する内輪５と、内周面に転走面６ａを有する外輪６とが同心に配置される。内輪の転走面５ａと外輪の転走面６ａとの間に複数個の転動体７が介在して配置される。この複数個の転動体７は、本発明の保持器１により保持される。
　本発明の転がり軸受の他の例を図３に示す。この転がり軸受は、外輪１１と内輪１２との軌道輪間に複数のころ１３を保持器１４で保持した円筒ころ軸受である。保持器１４の外径面に摺接する外輪１１の鍔１１ａの内径面が保持器案内面１５とされ、保持器１４は炭素繊維からなる織布で強化された炭素繊維複合材料の成形体である。
　保持器１４において、ころ１３と摺接する保持器ポケット部の面１４ａ、内径面１４ｃまたは外径面１４ｂのいずれか１つの面、または全ての面の表面粗さが０．８μｍＲａ以上６．５μｍＲａ以下、好ましくは１．０μｍＲａ以上６．５μｍＲａ以下、で構成されている。表面粗さが０．８μｍＲａ未満の場合は潤滑油の保持性に乏しく、摩擦係数が上昇し始める。また、６．５μｍＲａをこえる場合は転動体を摩耗させることがある。
　なお、表面粗さＲａは、ＪＩＳＢ０６０１に定義される表面粗さであり、基準長さは０．８ｍｍ（Ｒａ：０．２～１．０μｍ）または２．５ｍｍ（Ｒａ：２～１０μｍ）、評価長さは４ｍｍ（Ｒａ：０．２～１．０μｍ）、１２．５ｍｍ（Ｒａ：２～１０μｍ）である。
　本発明の転がり軸受の他の例を図４に示す。この転がり軸受は、外輪１６と内輪１７との軌道輪間に複数のボール１８を保持器１９で保持した玉軸受である。保持器１９の外径面に摺接する外輪１６の内径面が保持器案内面２０とされ、保持器１９は炭素繊維からなる織布で強化された炭素繊維複合材料の成形体である。
　保持器１９において、ボール１８と摺接する保持器ポケット部の面１９ａ、外径面１９ｂまたは内径面１９ｃのいずれか１つの面、または全ての面の表面粗さが０．８μｍＲａ以上６．５μｍＲａ以下で構成されている。表面粗さは、上記に定義される値である。なお、ポケット部の平面形状は、図１の場合と同様に、平円形状でも真円形状でもよい。
　上記保持器の製造方法としては、パイプを成形しておいて、カッター等で切断してリングとし、エンドミル等でポケット部分の穴あけ加工するのが好ましい。パイプの成形方法としてはシートワインディング（ＳＷ）法、フィラメントワインディング（ＦＷ）法、ハンドレイアップ法、スプレー法、ＲＴＭ法などの各種成形方法などが適用可能である。ＲＴＭ法の１種類として真空アシスト成形法であるＬ-ＲＴＭやＶａＲＴＭ成形などがあり、これらを用いることができる。
　例えば、ＳＷ法であれば、強化繊維をマトリックス樹脂に含浸させたシート状のプリプレグを、マンドレルに積層状態に巻き付けて長尺な筒状部材を形成し、その筒状部材を輪切り加工して、短尺筒状（環状）の保持器用部材を製作する。そしてその環状部材に、周方向に沿って複数のポケット孔を機械加工によって形成することで保持器を得ることができる。
　機械加工の方法としては、機械加工、レーザ加工、ウォータカットなどどのような加工手段を用いることができる。
　保持器を構成する織布の積層方法はどのようなものでもよい。例えば、強度に等方性を発現させるため、織布［０，９０°］に対して異なる角度の織布［－４５°，＋４５°］を交互積層する、あるいは一方向材（ＵＤ材）［０°］に対して、ＵＤ材［＋６０°］、ＵＤ材［－６０°］などで積層してもよい。
　本発明の転がり軸受は、機械的および熱的に優れた上記転がり軸受用保持器を用いるので、ＤＮ値が１５０万以上で、かつ使用温度が２００℃以上となる用途に用いることができる。例えば航空機に搭載されるジェットエンジン主軸用軸受に好適に用いることができる。また、該転がり軸受を内蔵した航空機用転がり軸受ユニットとしても利用できる。
　また、転がり軸受としては、円筒ころ軸受、玉軸受に好適に用いることができる。
　また、転がり軸受は、任意の潤滑油やグリースを封入して潤滑することができる。保持器に樹脂母材を用いているため、不活性であり、イオウ系添加剤を含む潤滑油などを用いる場合であっても、長期間にわたり優れた潤滑特性を維持できる。
　以下に実施例を挙げて本発明をさらに説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。
［実施例Ａ－１～Ａ－１８、比較例Ａ－１～Ａ－５］
　これらの実施例および比較例に用いる原材料を一括して以下に示す。また、配合割合を表１、表２および表３に示す。
（Ａ）高分子化合物（樹脂）
（１）ＰＩ－１：ビフェニルポリイミド樹脂（宇部興産社製ＰＥＴＩ３３０）
（２）ＰＩ－２：ポリイミド樹脂（ＩＳＴ社製ＳＫＹＢＯＮＤ７００）
（３）ＰＡＩ：ポリアミドイミド樹脂（ソルベイアドバンストポリマーズ社製トーロン４０００Ｔ）
（４）ＢＭＩ：ビスマレイミド樹脂（大和化成工業社製ＢＭＩ－１０００）
（５）エポキシ：エポキシ樹脂（東邦テナックス社製１０１（プリプレグとして））
（６）ＰＰＳ：ＰＰＳ樹脂（東ソー社製１６０Ｎ）
（７）ＰＥＥＫ：ＰＥＥＫ樹脂（ビクトレックス社製ポリエーテルエーテルケトンＰＥＥＫ１５０Ｇ）
（Ｂ）炭素繊維材（織布）
（１）１Ｋ：織布（三菱レイヨン社製ＴＲ１１２０（１Ｋ・平織））
（２）３Ｋ：織布（三菱レイヨン社製ＴＲ３１１０Ｍ（３Ｋ・平織））
（３）５Ｋ：織布（１Ｋの糸を５単位分重ね合わせたものを平織（単位重量約３００ｇ/ｍ2）とした。）
（４）６Ｋ：織布（三菱レイヨン社製ＴＲ６１２０Ｍ（６Ｋ・平織））
（５）アラミド：アラミド織布（帝人社製ＣＴ７０９（平織、単位重量約２００ｇ/ｍ2)）
（６）ＰＢＯ：ＰＢＯ織布（東洋紡社製ザイロン（単位重量約１９０ｇ/ｍ2)）
　これらの実施例および比較例に用いる成形方法を以下に示す。
（１）プリプレグＡ：溶液によるプリプレグ作製法
　Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）などの有機溶剤に熱硬化前の樹脂原料を溶解させて２０～５０質量％程度の固形分を有するワニスとし、織布にローラーで塗布した後に、真空乾燥炉で溶剤を揮発させプリプレグとした。このプリプレグを成形厚さ２±０．３ｍｍとなるように複枚数を重ね、ホットプレス法で熱硬化させた。硬化後、硬化温度より低い温度で５時間以上最適熱硬化状態になるようにポストキュアを行ない、平板をカッター等の機械的加工で試験片を製作し、ＪＩＳＫ７０７４－１９９８に準拠した曲げ試験（室温（２５℃）および２００℃）を行なった。
（２）プリプレグＢ：溶融樹脂によるプリプレグ作製法
　ワニスを使用する代わりに、樹脂原料を融点以上に溶融させた状態で織布に溶融樹脂を含浸させた後、室温（２５℃）まで冷却させプリプレグとする以外は上記プリプレグＡと同様の方法で試験片を製作し、同様の方法で評価した。
（３）ＶａＲＴＭ：ＶａＲＴＭによる試験片の作製
　織布を１００ｍｍ×１００ｍｍに裁断後、成形厚約２±０．３ｍｍとなるように積層し、サイドに樹脂注入ゲートのある金型にセットした。金型類一式を密封された真空槽内に設置した上で、ロータリーポンプで減圧し、リングヒータで加熱して溶融温度以上で樹脂を注入した。熱硬化後、金型を冷却して平板を取り出し、上記同様にポストキュア後、カッター等の機械的加工で試験片を準備し、ＪＩＳＫ７０７４－１９９８に準拠した曲げ試験（室温（２５℃）および２００℃）を行なった。
（４）評価方法
　曲げ強度が６００ＭＰａ以上であり、かつ２００℃での曲げ強度保持率が室温の５０％以上であるものを強度・保持率評価「○」とした。
　同様に曲げ弾性率が４０ＧＰａ以上であり、かつ２００℃における曲げ弾性率保持率が室温の５０％以上であるものを弾性率・保持率評価「○」とした。
　これら全てが「○」であったものを総合評価「○」とした。
　各表に示す組成、成形方法で炭素繊維複合材料を成形して試験片を製作し、上記評価方法で評価した。結果を表１、表２および表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　比較例Ａ－１は、樹脂注入に実施例Ａ－１の２．５倍の時間を要した。さらに実施例Ａ－１と同一樹脂注入時間ではＶａＲＴＭにより製造された試験片にボイドが発生した。
　また、上記材料で図１に示す保持器を作製して、耐熱軸受鋼Ｍ５０材からなる深溝玉軸受に組み込み、ＤＮ値が１６０万で、かつ雰囲気温度が２００℃の条件で回転する軸に取り付け、ＢＰ社製ターボオイル２１９７を潤滑油として外部から供給させ、軸受試験を行なった。この条件で２時間運転したが、実施例Ａ－１～実施例Ａ－１６の保持器を用いた転がり軸受は異常を認めなかった。
［実施例Ｂ－１～Ｂ－２１、比較例Ｂ－１～Ｂ－３］
　これらの実施例および比較例に用いる原材料を一括して以下に示す。また、配合割合を表４、表５および表６に示す。
（Ａ）高分子化合物（樹脂）
（１）ＥＰ－１：トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル樹脂（ナガセケムテックス社製デナコールＥＸ－３２１Ｌ）、酸無水物硬化剤（協和発酵ケミカル社製ＤＥＧＡＮ）、硬化促進剤（四国化成工業社製ＯＲ－２Ｅ４ＭＺ）
（２）ＰＡＩ：ポリアミドイミド樹脂（ソルベイアドバンストポリマーズ社製トーロン４０００Ｔ－ＬＶ）
（３）ＰＩ－１：ビフェニルポリイミド樹脂（宇部興産社製ＰＥＴＩ３３０）
（４）ＥＰ－２：エポキシ樹脂プリプレグ（東邦テナックス社製１０１）
（５）ＢＭＩ－１：ビスマレイミド樹脂プリプレグ（東邦テナックス社製３０１）
（６）ＰＩ－２：ビフェニルポリイミド樹脂プリプレグ（宇部興産社製ＰＥＴＩ３６５）
（Ｂ）炭素繊維材（織布）
（１）１Ｋ：織布（三菱レイヨン社製ＴＲ１１２０（１Ｋ・平織））
（２）３Ｋ：織布（三菱レイヨン社製ＴＲ３１１０Ｍ（３Ｋ・平織））
（３）５Ｋ：織布（１Ｋの糸を５単位分重ね合わせたものを平織（単位重量約３００ｇ/ｍ2）とした。）
（４）６Ｋ：織布（三菱レイヨン社製ＴＲ６１２０Ｍ（６Ｋ・平織））
　これらの実施例および比較例に用いる成形方法を以下に示す。
（１）ＲＴＭまたはＶａＲＴＭ法による円環成形とその評価
　ＲＴＭまたはＶａＲＴＭ法に用いた成形機を図５に示す。図５は成形機の断面図である。この成形機３０は、円筒状シリンダー３１の内部に、このシリンダー３１の内径より小径のプリフォーム用マンドレル３２が同心に配置されている。マンドレル３２の上下には上型金型３３およびゲートプレート３４がシリンダー３１の内径に密接して配置されている。上型金型３３にはプリフォーム用マンドレル３２を突き出すエジェクターピン３５ａ、ゲートプレート３４を突き出すエジェクターピン３５ｂからなるエジェクターピン３５を備えている。ゲートプレート３４にはゲート３６が円周縁に設けられ、このゲートに注入される樹脂を収納する樹脂収納部３８がゲートプレート３４の下面とエンドプレート３７の上面との間に形成されている。なお、シリンダー３１の外周には、シリンダー内部を加熱するためのヒーター３９が設けられている。
　図５に示す成形機を用いて、φ５０ｍｍのプリフォーム用マンドレル３２に各実施例に記載の織布４０を厚さ１０ｍｍとなるように巻きつけて外径側からフィルムまたはポリテトラフルオロエチレンシールテープで固定した。ＲＴＭ法の場合は常圧で、ＶａＲＴＭ法の場合は成形機一式を真空槽内にセットし、ロータリーポンプで真空引きを行なった。上から油圧シリンダーで上型金型３３を押し、ゲート３６を介してプリフォーム用マンドレル３２の端面より各実施例記載の樹脂４１を流し込み、一定時間保持後に昇温し、樹脂を熱硬化させた。成形機を冷却し、型から取り出した後、カッター等で切断し、外周部に生じたシワの状況を確認した。シワが生じたものを「×」、シワなく円環成形できたものを「○」と表記した。
（２）プリプレグを用いたシートワインディング成形法による円環成形
　プリプレグを幅１００ｍｍに裁断し、φ５０ｍｍのマンドレルに厚さ１０ｍｍとなるように巻き付けて、外径側からポリテトラフルオロエチレンシールテープ等を巻きつけることで成形圧力を加えた。マンドレルごと一定温度に保持した恒温槽に静置し、熱硬化させた。硬化後、円環をカッター等で切断し、外周部に生じたシワの状況を確認した。シワが生じたものを「×」、不具合のなかったものを「○」と表記した。
（３）試験片の作成
　織布を１００ｍｍ×１００ｍｍに裁断後、成形厚約２±０．３ｍｍとなるように積層し、サイドに樹脂注入ゲートのある金型にセットした。金型類一式を真空槽内で密封し、ロータリーポンプで排気しながらリングヒータで加熱して（ＲＴＭ成形の場合は常圧）、溶融温度以上で樹脂を注入し加熱圧縮成形を行なった。金型を冷却して取り出し、ポストキュア後、カッター等の機械的加工で試験片を準備し、ＪＩＳＫ７０７４－１９９８に準拠した曲げ試験（２５℃および２００℃）を行なった。
（４）評価方法
（４－１）ボイド率（空洞率）算出
　上記（１）および（２）の円環成形方法で成形後の試験片をアルキメデス法により密度を測定した。また、その試験片のボイド率をＪＩＳＫ７０５３に従って、下記［式１］より算出した。
　
　ボイド率（％）＝１００×（試験片理論密度－試験片実際の密度）／試験片の理論密度・・・［式１］
　
　また、試験片の理論密度は下記［式２］より算出した。
　
　試験片の理論密度＝１００÷［（繊維重量÷繊維密度）＋（樹脂重量÷樹脂密度）］・・・［式２］
　
（４－２）機械的強度
　上記（３）の方法で得られた試験片について、曲げ強度が６００ＭＰａ以上であり、かつ２００℃での曲げ強度保持率が５０％以上であるものを強度・保持率評価「◎」とした。曲げ強度が４００ＭＰａ以上６００ＭＰａ未満であるものを強度・保持率評価「○」とした。
　同様に曲げ弾性率が４０ＧＰａ以上であり、かつ２００℃における曲げ弾性率保持率が５０％以上であるものを弾性率・保持率評価「◎」とした。曲げ弾性率が３５ＧＰａ以上４０ＧＰａ未満であるものを弾性率・保持率評価「○」とした。
　円環成形および機械的強度評価の全ての項目が「○」または「◎」であったものを総合評価「○」とした。
　各表に示す組成、成形方法で炭素繊維複合材料を成形して試験片を製作し、上記評価方法で評価した。なお、成形品の特性は上記（３）の方法で作成した試験片を用いた。結果を表４、表５および表６に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　上記材料で図１に示す保持器を作製して、耐熱軸受鋼Ｍ５０材からなる深溝玉軸受に組み込み、ＤＮ値が１６０万で回転する軸に取り付け、ＢＰ社製ターボオイル２１９７を潤滑油として外部から供給しながら、雰囲気温度２００℃の条件で軸受試験を行なった。この条件で２時間運転したが実施例Ｂ－５～実施例Ｂ－２１の保持器を用いた転がり軸受は異常を認めなかった。
［実施例Ｃ－１～Ｃ－１７、比較例Ｃ－１～Ｃ－１３］
　実施例および比較例に用いる原材料を一括して以下に示す。また、配合割合を表７～表１０に示す。
（Ａ）母材樹脂およびプリプレグ
（１）ＰＩ－Ａ：ビフェニルポリアミック酸ワニス（宇部興産社製Ｕ－ワニス―Ｓ）
（２）ＰＩ－Ｂ：ポリアミック酸ワニス（ＩＳＴ社製スカイボンド７００）
（３）ＢＭＩ：ビスマレイミド樹脂（大和化成工業社製ＢＭＩ－１０００）
（４）ＥＰ：トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル樹脂（ナガセケムテックス社製デナコールＥＸ－３２１Ｌ）、酸無水物硬化剤（協和発酵ケミカル社製ＤＥＧＡＮ）、硬化促進剤（四国化成工業社製ＯＲ－２Ｅ４ＭＺ）
（Ｂ）炭素繊維材
（１）平織：織布（三菱レイヨン社製ＴＲ３１１０Ｍ（３Ｋ・平織））
（２）ＵＤ：一方向材（三菱レイヨン社製ＴＲ３０Ｓ　３Ｌ）
　表７、表８および表１０に示す母材樹脂を各表に示す割合で計量し、各表に示す炭素繊維織布または１方向材に刷毛塗りし、さらにローラーで均一となるように延ばした。これを１００℃に予熱した恒温槽内に１０分間静置し、溶媒を揮発させ、プリプレグを作成した。このプリプレグを１００ｍｍ平方に裁断し、１０～４０枚重ね合わせた後、金型にセットした。２００～２５０℃で圧縮成形の後、母材樹脂を３５０～３８０℃で熱硬化させ、幅４５ｍｍ、長さ４５ｍｍ、厚さ約２～８ｍｍの平板を製作した。表面をサンドペーパ（＃２４０～＃８００）でスキン層を除去し、表面粗さを調整した後、サバン型摩擦摩耗試験機の試験片とした。得られた試験片を用いて、以下の評価試験を行なった。
　表７、表８および表１０において、繊維断面とは保持器ポケット部表面を、繊維面とは保持器内径面または外径面をそれぞれ表す。また、比較例Ｃ－１～Ｃ－６は、保持器として、金属製保持器を用いた例である。金属材料はニッケルクロムモリブデン鋼（ＳＡＥ４３４０）を用いて、この金属材料に銀めっきを施さない場合（比較例Ｃ－１～Ｃ－３）および銀めっきを施して場合（比較例Ｃ－４～Ｃ－６）である。
＜ドライラン試験＞
　上記のように得られた平板試験片を用いて摩擦試験を行なった。図６は摩擦試験機を示す図である。図６（ａ）は正面図を、図６（ｂ）は側面図をそれぞれ表す。
　回転軸５２にＳＵＪ２からなる相手材５１を取り付け、アーム部５３のエアスライダー５５に鋼鈑５４を固定する。相手材５１は所定の荷重５６を図面上方から印加されながら平板試験片に回転接触する。相手材５１を回転させたときに発生する摩擦力はロードセル５７により検出される。
　ＭＩＬ－ＰＲＦ-２３６９９適合の潤滑油（ＢＰ社製ターボオイル２３８０)をマイクロシリンジで１μｌ計量し、相手材５１に塗布した。この状態で、荷重５０Ｎ、滑り速度０.５ｍ／秒の条件で摩擦試験を実施した。摩擦係数が上昇するまでの運転時間をドライラン状態での耐久性として評価した。なお、試験時間は６０分を上限として、摩擦係数が０．５をこえる、または無潤滑時の摩擦係数と同等になるまでの時間を記録した。摩擦係数の経時変化の例として、実施例Ｃ－１を図７に、比較例Ｃ－１を図８に、比較例Ｃ－３を図９、比較例Ｃ－１０を図１０にそれぞれ示す。
　ドライラン性能を擦係数上昇時間として各表に示した。また、摩擦上昇時間が６０分以上であったものについては、相手材攻撃性を調査した。相手材の断面曲線を表面形状粗さ測定器で測定し、摩耗深さを相対摩耗量として各表に記載した。
＜熱劣化試験＞
　各平板試験片を３００℃の雰囲気で放置し、５００時間後、室温での曲げ強度の保持率を求めた。曲げ強度の評価方法はＪＩＳＫ７０７４（１９８８）に準拠した。保持率が５０％以上であったものを耐熱性「○」として各表に記載した。
＜総合評価＞
　ドライラン試験において、摩擦係数が上昇するまでの時間が長く、かつ相手材の攻撃性が低く、かつ母材樹脂としての耐熱劣化性に優れるものを「○」と表記した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
　表７～表１０に示すように、実施したドライラン試験の条件において銀めっき処理（比較例Ｃ－４～Ｃ－６）は耐摩耗性が低く、摺動早期から基材に達し摩擦係数が上昇し始めた。これに対して実施例Ｃ－１～Ｃ－１７に示す炭素繊維複合材料は、炭素繊維が荷重点となり潤滑油を適当な表面粗さの谷部に保持することで、優れたドライラン性能を有する。特に、表面粗さが０．８μｍＲａ以上では摩擦係数が上昇するまでの時間が長く、ドライラン性能に有効であることが分かった(実施例Ｃ－１～Ｃ－１７)。
　また、表面粗さが６．５μｍＲａ以上となる８．４μｍＲａの比較例Ｃ－８においては、炭素繊維の相手材への攻撃性（アブレッシブ摩耗）が確認された。
　各実施例に示す炭素繊維複合材料を用いて保持器を作製して、耐熱軸受鋼Ｍ５０材からなる深溝玉軸受に組み込み、ＤＮ値が１６０万で回転する軸に取り付け、ＢＰ社製ターボオイル２１９７を潤滑油として外部から供給しながら、雰囲気温度２００℃の条件で軸受試験を行なった。この条件で２時間運転したが各実施例の保持器を用いた転がり軸受は異常を認めなかった。
　本発明の転がり軸受用保持器は、高速および高温に優れるため、航空機ジェットエンジンやガスタービンのように高速で回転する主軸を支持するために使用される高速回転用転がり軸受に用いる保持器として利用できる。また、ドライラン特性を必要とする転がり軸受に用いる保持器として利用できる。また、母材となる樹脂を所定の芳香族ポリイミド樹脂とすることで、エンジン熱によるソークバックにも耐えられる保持器として利用できる。
　　１　　保持器
　　２　　保持器本体
　　３　　転動体保持用ポケット
　　４　　転がり軸受
　　５　　内輪
　　６　　外輪
　　７　　転動体
　　１１　外輪
　　１２　内輪
　　１３　ころ
　　１４　保持器
　　１５　保持器案内面
　　１６　外輪
　　１７　内輪
　　１８　ボール
　　１９　保持器
　　２０　保持器案内面
　　３０　成形機
　　３１　円筒状シリンダー
　　３２　プリフォーム用マンドレル
　　３３　上型金型
　　３４　ゲートプレート
　　３５　エジェクターピン
　　３６　ゲート
　　３７　エンドプレート
　　３８　樹脂収納部
　　３９　ヒーター
　　４０　織布
　　４１　樹脂
　　５１　相手材
　　５２　回転軸
　　５３　アーム部
　　５４　鋼鈑
　　５５　エアスライダー
　　５６　荷重
　　５７　ロードセル

Claims (24)

  1. 　母材の高分子化合物を炭素繊維材で強化してなる炭素繊維複合材料を成形してなる転がり軸受用保持器であって、
    　前記炭素繊維材は、モノフィラメントが１０００本～５０００本の繊維束、または該繊維束を用いた織布もしくは一方向材であり、
    　前記高分子化合物が熱硬化性樹脂であることを特徴とする転がり軸受用保持器。
  2. 　前記熱硬化性樹脂の熱硬化後のガラス転移温度が２００℃以上であることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受用保持器。
  3. 　前記熱硬化性樹脂は、芳香族イミド結合を分子内に含むイミド樹脂であることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受用保持器。
  4. 　前記イミド樹脂は、付加型イミド樹脂であることを特徴とする請求項３記載の転がり軸受用保持器。
  5. 　前記付加型イミド樹脂が、ビスマレイミド樹脂であることを特徴とする請求項４記載の転がり軸受用保持器。
  6. 　前記イミド樹脂は、芳香族ポリイミドオリゴマー樹脂であることを特徴とする請求項３記載の転がり軸受用保持器。
  7. 　前記芳香族ポリイミドオリゴマー樹脂は、分子鎖が屈曲して捩れた立体構造から芳香族面が非平面となる非対称イミド樹脂であることを特徴とする請求項６記載の転がり軸受用保持器。
  8. 　前記非対称イミド樹脂がビフェニルテトラカルボン酸無水物を酸無水物成分として含むイミド樹脂であることを特徴とする請求項７記載の転がり軸受用保持器。
  9. 　前記イミド樹脂は、芳香族イミド結合を分子内に含む溶剤可溶性樹脂であることを特徴とする請求項３記載の転がり軸受用保持器。
  10. 　前記溶剤可溶性樹脂がポリアミドイミド樹脂またはポリアミック酸を分子内に含むポリイミド樹脂であることを特徴とする請求項９記載の転がり軸受用保持器。
  11. 　前記熱硬化性樹脂が、芳香族イミド結合を分子内に含むイミド樹脂を少なくとも８０質量％以上含む樹脂であることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受用保持器。
  12. 　前記熱硬化性樹脂が、酸無水物硬化エポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受用保持器。
  13. 　前記モノフィラメントの繊維径が４～１０μｍであることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受用保持器。
  14. 　前記織布が平織の織布であることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受用保持器。
  15. 　前記炭素繊維複合材料全体に対して、前記炭素繊維材が４５体積％～８０体積％含まれていることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受用保持器。
  16. 　前記炭素繊維複合材料の２５℃での曲げ強度が６００ＭＰａ以上であり、かつ２００℃における前記曲げ強度保持率が前記２５℃での曲げ強度値の５０％以上であることを特徴とする請求項１５記載の転がり軸受用保持器。
  17. 　前記炭素繊維複合材料の２５℃での弾性率が３５ＧＰａ以上であり、かつ２００℃における前記弾性率保持率が前記２５℃での弾性率値の５０％以上であることを特徴とする請求項１５記載の転がり軸受用保持器。
  18. 　前記保持器は、前記炭素繊維複合材料を用いてレジントランスファーモールディング法により成形してなることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受用保持器。
  19. 　内輪および外輪と、この内・外輪間に介在する複数の転動体と、この転動体を保持する保持器とを備える転がり軸受であって、
    　前記保持器が、請求項１記載の転がり軸受用保持器であることを特徴とする転がり軸受。
  20. 　前記転がり軸受は、ＤＮ値が１５０万以上で、かつ使用温度が２００℃以上となる用途に用いられることを特徴とする請求項１９記載の転がり軸受。
  21. 　前記転がり軸受が、航空機に搭載されるジェットエンジン主軸用軸受であることを特徴とする請求項１９記載の転がり軸受。
  22. 　前記転がり軸受が、円筒ころ軸受または玉軸受であることを特徴とする請求項１９記載の転がり軸受。
  23. 　前記転動体と摺接する前記保持器のポケット部の表面粗さが、０．８μｍＲａ以上６．５μｍＲａ以下であることを特徴とする請求項１９記載の転がり軸受。
  24. 　前記保持器の内径面および外径面から選ばれる少なくとも１つの面の表面粗さが、０．８μｍＲａ以上６．５μｍＲａ以下であることを特徴とする請求項１９記載の転がり軸受。
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