JPH03143957A

JPH03143957A - 転がり軸受用保持器

Info

Publication number: JPH03143957A
Application number: JP1280845A
Authority: JP
Inventors: Fumitoshi Ikejiri; 池尻　文利; Noboru Umemoto; 昇梅本
Original assignee: NTN Rulon Industries Co Ltd; Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Current assignee: NTN Engineering Plastics Corp; Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Priority date: 1989-10-27
Filing date: 1989-10-27
Publication date: 1991-06-19
Anticipated expiration: 2014-03-17
Also published as: US5118207A; JP2871752B2

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〕この発明は高温下で使用できるプラスチックス製の転が
り軸受用保持器に関する。

〔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
軸受に大別され、さらに細かく分類されている。すなわ
ち、代表的なものとして、玉軸受は一般タイブ、冠型、
アンギュラ軸受用スラスト玉軸受等があり、それぞれに
対応する玉軸受用保持器がある。一方、ころ軸受には、
円錐ころ軸受、球面ころ軸受、円筒ころ軸受、スラスト
ころ軸受、スラスト球面軸受等があり、それぞれに対応
するころ軸受用保持器がある。

通常、プラスチックス製の転がり軸受用保持器（以下、
保持器という）は、成形性、柔軟性などの機械的緒特性
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。たとえば、冠型保持器は第１図にその要部を
示すように、上部に爪部２を有して出入口が狭小のポケ
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。

しかし、従来のナイロン製の保持器１は、１２０℃以上
の連続使用温度条件下、または、極圧添加剤その他が添
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
件下では、ナイロンが劣化し、その特性を失うため良好
な状態で使用することができなかった。

このようなナイロンに代わる素材であって、高温条件下
で使用され、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、
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樹脂との２種類があっ
て、前者の架橋性ＰＰＳ樹脂は、たとえば重合上りの溶
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、酸化
架橋させて熔融粘度を高めたり、または意図的に架橋剤
もしくは分岐剤を添加して架橋もしくは分岐構造を導入
し、溶融粘度を高めたりしている。

しかし、このようにして得られた架橋性ＰＰＳ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、かなり跪くなって柔軟性に欠けるため、転動体４を
ポケット部３へ組み込む際に柔軟性を必要とする保持器
の素材としては不適当であった。

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、非常に柔軟で靭性が大きい
という特徴がある。この直鎖状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、確かに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おり、
軸受用の保持器として使用した場合には、保持器が遠心
力によって変形し、外輪と接触して異常なＦｔ擦熱が発
生する結果、潤滑剤を劣化させ、軸受の性能を低下させ
るものであった。

その他、１５０℃を越えるような高温条件下で使用され
るプラスチックス製の転がり軸受用保持器材の例として
は、ポリエーテルスルフォン（以下ＰＥＳと略記）、ポ
リエーテルイミド（以下ＰＥＩと略記）、ポリアミドイ
ミド（以下ＦＡＩと略記）またはポリエーテルエーテル
ケトン（以下ＰＥＥＫと略記）などの、いわゆる超エン
ジニアリング・プラスチックスが挙げられる。

しかし、これら材料は非常に高価であり、また、耐熱性
または耐薬品性は優れているものの、保持器として要求
される物理的特性、たとえば、成形特または組み立て時
に必要な適度の柔軟性、耐疲労性等の点でなお問題があ
るため、未だ汎用されるには至っていない。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上のように、従来のポリアミド樹脂は耐熱性に劣り、
１２０℃以上の温度条件下における連続使用では、転が
り軸受用保持器として使用することはできず、また、そ
の他のエンジニアリング・プラスチックスでは、耐熱性
は充分であるが、柔軟性、成形性、耐油性などは劣って
おり、転がり軸受用保持器材としては好ましくない。

〔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、この発明は、テレフタル
酸成分単位６０〜１００モル％の範囲およびテレフタル
酸成分単位以外の芳香族ジカルボン酸成分車位０〜４０
モル％の範囲からなる芳香族系ジカルボン酸成分単位ｆ
ａｔおよび炭素数６〜１８の直鎖脂肪族アルキレンジア
ミン成分単位山）からなり、かつ濃硫酸中３０°Ｃで測
定した〔η〕が０．５〜３．０ｄｌ／ｇの範囲にある芳
香族ポリアミドと繊維径３〜７μｍのガラス繊維とから
なる組成物を転がり軸受用保持器の素材とする手段を採
用したのである。

以下この発明の詳細を述べる。

まず、この発明の転がり軸受用保持器に使用され°る芳
香族ポリアミドはテレフタル酸成分単位６０〜１００モ
ルχの範囲およびテレフタル酸成分単位以外の芳香族ジ
カルボン酸成分単位０〜４０モルχの範囲からなる芳香
族系ジカルボン酸成分単位（ａ＋および炭素数６〜１８
の直鎖脂肪族アルキレンジアミン成分単位（４１１から
なるポリアミドであり、この芳香族ポリアミドの濃硫酸
中で３０℃で測定した局限粘度〔η〕は０．５〜３．０
ｄｌ／ｇの範囲にあることが必要であり、好ましくは０
．６〜２．５ｄｌ／ｇの範囲である。

この芳香族ボリア多ドを構成する芳香族系ジカルボン酸
戒分単位（ａｌとして具体的には、テレフタル酸、イソ
フタル酸、フクル酸、２−メチルテレフタル酸、ナフタ
リンジカルボン酸なとの各成分単位を例示することがで
きる。芳香族系ジカルボン酸成分単位（ａｌの組成は、
テレフタル酸成分単位単独であってもよいが、テレフタ
ル酸成分単位とテレフタル酸成分単位以外の前記例示の
芳香族ジカルボン酸成分単位の混合物であってもよい。

いずれの場合にもこの芳香族ボリアくドを構成する芳香
族系ジカルボン酸成分単位（ａｌＯ組成は、テレフタル
酸成分単位６０〜１００モル％の範囲およびテレフタル
酸成分単位以外の芳香族ジカルボン酸成分単位０〜４０
モル％の範囲からなることが必要である。さらに芳香族
系ジカルボン酸成分単位（ａｌの組成は、ポリアミドを
構成する直鎖脂肪族アルキレンジアミン成分単位（ｂｌ
が炭素数６の直鎖脂肪族アルキレンジアミンの場合、テ
レフタル酸成分単位が６０〜８５モル％の範囲およびテ
レフタル酸成分単位以外の芳香族ジカルボン酸成分単位
が１５〜４０モル％の範囲にあると、転がり軸受用保持
器とした場合の熱変形温度などの耐熱特性、曲げ強度、
耐摩耗性などの機械的特性、高温度下での耐潤滑油性な
どの耐薬品性、成形性が向上するようになるので特に好
ましい。また、ボリア〔ドを構成する直鎖脂肪族アルキ
レンジアミン成分単位（ｂｌが炭素数８の直鎖脂肪族ア
ルキレンジアミンの場合は、テレフタル酸成分単位６５
〜ｌｏｏびテレフタル酸成分単位以外の芳香族ジカルボン酸成分
単位０〜３５モル％の範囲にあると、同しく熱変形温度
などの耐熱特性、曲げ強度、耐摩耗性などの機械的特性
、高温度下での耐潤滑油性などの耐薬品性、成形性が向
上するようになるので特に好ましい。また、ポリアミド
を構成する直鎮脂肪族アルキレンジアミン成分単位（ｂ
ｌが炭素数１０〜１８の直鎖脂肪族アルキレンジアミン
の場合は、テレフタル酸成分単位７５〜１００モル％の
範囲およびテレフタル酸成分単位以外の芳８族ジカルボ
ン酸戒分単位０〜２５モル％の範囲にあると、熱変形温
度などの耐熱特性、曲げ強度、耐摩耗性などの機械的特
性、高温度下での耐潤滑油性などの耐薬品性、成形性が
向上するようになるので特に好ましい。芳香族系ジカル
ボン酸成分単位（Ｍｌの組成が、テレフタル酸成分単位
が６０モル％未満で、かつテレフタル酸成分単位以外の
芳香族ジカルボン酸成分単位が４０モル％より大きくな
ると、熱変形温度などの耐熱特性、引張り強度、耐摩耗
性などの機械的特性、高温度下での耐潤滑油性などの耐
薬品性、耐水性などの化学的物理的特性が低下するよう
になる。この芳香族ポリアミドを構成する芳香族系ジカ
ルボン酸成分単位ｆａｌのテレフタルｆｌＩ戒分単位以
外の芳香族ジカルボン酸成分単位のうちでは、イソフタ
ル酸成分単位またはナフタリンジカルボン酸成分単位で
あることが好ましく、中でもイソフタル酸成分単位であ
ることが好ましい。また、この芳香族ポリアミドを構成
する前記芳香族系ジカルボン酸成分単位（ａｌは、テレ
フタル酸成分単位およびテレフタル酸成分単位以外の前
記芳香族ジカルボン酸成分単位を主成分とするものであ
るが、前記必須成分の他に少量のトリメリット酸、ピロ
メリット酸などの三塩基性以上の多価カルボン酸成分単
位を含んでいても差し支えない。

この発明に用いられる芳香族ボリア多ドを構成する直鎖
脂肪族アルキレンジアミン戊分単位（ｂｌは、炭素数が
６〜１８の直鎖脂肪族アルキレンジアミンであり、具体
的には、■，６−ジアミツヘキサン、１、７−ジアミノ
へブタン、１．９−ジアミノノナン、１、１０−ジアミ
ノデカン、Ｌｌｌ−ジアミノウンデカン、■，１２−ジ
アミノドデカンなどの各成分単位を例示することができ
る。これらの直鎮脂肪族アルキレンジアミン成分単位（
ｂｌのうちでは、特に１，６−ジア５ノへキサン成分単
位であることが好ましい。

ここで、この発明で使用される前記芳香族ポリアミドは
、従来公知の種々の方法によって製造することができる
。たとえば、Ｐａｕｌ　Ｗ．Ｍｏｒｇａｎ著：Ｐｏｌｙ
ｍｅｒ　Ｒｅｖｉｅｗｓ　ｔｏ，　ｒｃｏｎｄｅｎｓａ
ｔｉｏｎ　Ｐｏｌｙｍｅｒｓ　ＢｙＩｎｔｅｒｆａｃｉ
ａｌ　ａｎｄ　５ｏｌｕｔｉｏｎ　Ｍｅｔｈｏｄｓ　１
　１ｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ　ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ（
１９６５）発行およびＶｏｎ　Ｈ．Ｈｏｐｆｆａｎｄ　
　Ａ．Ｋｒｉｅｇｅｒ　　著　：　Ｍａｋｒｏｍｏｌ．
Ｃｈｅｍ．、　　４７　　９３〜１１３（１９６１）に
記載されているように、この芳香族ポリアミドの構成成
分単位の前記芳香族系ジヵルボン酸成分単位ｆａｔに相
当する芳香族ジカルボン酸のジ酸ハライドと前記直鎖脂
肪族アルキレンシア【ン成分単位（ｂｌに相当する直鎖
脂肪族アルキレンジアミンを溶液法によって重縮合させ
ることにより製造することもできるし、界面法によって
重縮合させることにより製造することもできる。またこ
の芳香族ポリアミドの構成成分単位の前記芳香族ジカル
ボン酸成分単位ｔａ＋に相当する芳香族ジカルボン酸と
前記直鎖脂肪族アルキレン、シアくン戒分単位（ｂｌに
相当する直鎖脂肪族アルキレンジアミンとのナイロン塩
を加熱し、オリゴマーを製造した後、熔融重合または固
相重合させて製造することもできる。この発明で使用す
る芳香族ポリアミドは、いずれの方法によって製造され
たものであってもよい。

つぎに、この発明におけるガラス繊維としては、Ｓｉｎ
、、Ｂｔ（ｈ、＾１２０１、ＣａＯ％　ＮａｚＯｌＫｚ
Ｏなどを成分とする無機ガラスから得られ、一般に無ア
ルカリガラス（Ｃガラスと略記）、含アルカリガラス（
Ｃガラス、Ａガラスと略記）などがあるが、この発明に
おいてはＣガラスが望ましい。また、このガラス繊維は
繊維径が３〜７μｍのものであり、その繊維長は、０，
０５〜６關のものが好ましい。なぜならば、繊維径が７
１ＩＮよりも太いガラス繊維を用いると、底形して得ら
れる転がり軸受用プラスチック保持器材は柔軟性に欠け
、組み立て時の組み込み性が悪くなるからであり、また
、３ｐｍよりも細いガラス繊維を用いると、組成物の機
械的特性が劣り、転がり軸受用保持器として使用した場
合、高温で変形してしまって好ましくないからである。

さらに、繊維長が６關より長いガラス繊維を用いると、
組成物の柔軟性および成形性が著しく劣り、または０．
０５ｎより短いガラス繊維を用いると、組成物の機械的
特性が劣り、いずれの場合も転がり軸受用保持器として
は好ましくない。

そして、繊維径が３〜７　ｐｖａのガラス繊維の添加量
は、ガラス繊維を含有した芳香族ポリアミド組放物の全
体を１００％として、１〜８０重量％、好ましくは５〜
５０重量％である。なお、芳香族ポリアミドとの親和性
をもたせるために、繊維状強化材はアミノシラン、エポ
キシシラン、メルカプトシラン等のシランカフプリング
剤またはクロム系カップリング剤を含むサイジング剤さ
らには集束を目的とした集束剤などによって処理された
ものであっても良い。

また、この発明の効果を損なわない限り各種の充填材を
添加することもできる。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、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、ガラスピーズ、シリカバルーン、珪藻土、石綿、
炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、酸化カルシウム、
フッ化カルシウム、水酸化カルシウム等の無ｉ貿粉末、
二硫化モリブデン、グラファイト、カーボン、マイカ、
タルク、二酸化モリブデン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、炭素繊維、グラファイト繊維、チタン酸カ
リウムボイスカーウオラストナイト、シリコンカーバイ
ドホイスカ、サファイアホイスカー、′＠線、銅線、ス
テンレス線などの耐熱性無機単一繊維、タングステン芯
線または炭素繊維などにボロンもしくは炭化ケイ素繊維
などを藁着したいわゆるポロン繊維もしくは炭化ケイ素
繊維などの耐熱無機複合繊維、芳香族ポリアミド繊維な
どの耐熱有機繊維、さらには酸化防止剤など数多くのも
のを例示することができる。

以上述べた芳香族ポリアミド、繊維径が３〜７μｍのガ
ラス繊維およびその他添加剤等の五合方法は、特に限定
されるものではなく、原料を個別に溶融混合機に供給し
ても、あらかじめヘンシェルξキサー、ボールミル、タ
ンブラ−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−、スクリュー
押出機などで溶融混合して成形材料としてペレット状に
してもよい。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良い。

〔実施例〕

この発明の実施例および比較例に使用した原材料を一括
して示す。

■芳香族ポリアミド（つぎの方法によって得た。〉すな
わち、１６−ジアξ）へキサン２５４ｇ　（２，１９モル）、
テレフタル酸２４７ｇ（１，４９モル）、イソフタル酸
１０６ｇ（０，６４モル）と触媒として次亜リン酸ナト
リウム０．４５ｇ（４，２５ｘ　１０−’モル）とイオ
ン交換水１４８ｍ１を内容積１リツトルの反応器に仕込
み、窒素置換後２５０℃、３５ｋｇ／−で１時間反応を
行なった。反応終了後反応器より約１０　ｋｇ　／　ｃ
ａ低く設定した圧力の受器へ抜き出し、極限粘度〔η〕
が０．１０ｄｌ／ｇ　（濃硫酸、３０℃）のポリアミド
５４５ｇを得た。

ついで、このポリアミドを乾燥した後、二軸押出機を用
いてシリンダー設定温度３３０℃で溶融重合して極限粘
度〔η〕が１．１ｄｌ／ｇ　（濃硫酸、３０℃）の芳香
族ポリアミドを得た。この芳香族ポリアミド中のテレフ
タル酸成分単位のモル％は７１％であり、融点は３２０
℃であった。

■ポリアミド〔６，６ナイロン〕樹脂（ＢＡＳＦ社製：
ウルトラミンドＡ３ＨＧ５　、ガラス繊維ＧＦ２５％入
り）、■ボリアくド〔４，６ナイロン〕樹脂（ユニチカ
社製：４．６ナイロン、ガラス繊維ＧＦ３０％入り）、
■ｐｐｓ樹脂（呉羽化学工業社製：　ＫＰＳ−１１２１
４）、■ＰＰＳ樹脂（フィリップス・ペトローリアム・
インターナショナル社製二Ｐ−４、 ■ガラス繊維（旭ファイバーグラス社製：　Ｃ３Ｏ３Ｄ
ＥＦＴ２Ａ　、繊維径６−１繊維長３ｔｍ）、■ガラス
繊維（旭ファイバーグラス社製：　Ｃ３Ｏ３ＤＥＦＴ５
６２、繊維径５４．繊維長３１１）、■ガラス繊維（旭
ファイバーグラス社製：　Ｃ５０３Ｍ＾ＦＴ２Ａ　、繊
維径１３μ、繊維長３＋ｕ）、■四フッ化エチレン樹脂
（喜多村社製：にＴＬ−６１０）、■および■以外の原
材料を表に示すような割合でヘンシェルミキサーを用い
て乾式混合し、さらに表に示す溶融混合条件および射出
成形条件のもとに第１図のような軸受６２０３の保持器
１を射出成形し、つぎに示す諸試験を行なった。

（り組み立て時の組み込み性試験第２図に示すようにミニプレスにて実際に軸受本体５に
組み込んで保持器１の爪部２の部分の転動体４（ｗ４球
）による損傷度合と鋼球の組み込み性を調べ、つぎの判
定基準に従って判定し、表に示した。

■保持器の爪の部分の損傷度合：Ｏ・・・・・・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表＊ｌ・・・・側台器を軸受に組み込めないので試験でき
ず＊２・・・・・な刀時間継続運転できず（２）保持器
の爪部の耐久試験第３図に示すように、保持器１のポケット部３に球部６
の径が直径７．１６ｆｌ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、
その値を表に示した。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
。

（３）保持器の変形率測定試験潤滑剤（協同油脂社製：ウレア系グリース、ＥＴ１３０
）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１５００Ｏｒｐｍ、
スラスト荷重６．８ｋｇｆ、温度１８０℃の条件で２０
０時間運転し、保持器外径の寸法変形率を測定し表に示
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。

（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（協同油脂社製：ウレア系グリース、ＥＴ１３０
）の劣化度合を判定し、表に併記した。

○・・・・・・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表から明らかなように、
実施例１〜３の転がり軸受用保持器は、比較例１〜５の
従来の６，６ナイロン、４．６ナイロンもしくはＰＰｓ
樹脂からなる保持器または繊維径が１３ハのガラス繊維
を添加したポリアミド製の保持器と比べると、組み立て
時の組み込み性や保持器の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
を劣化させることがない。

〔発明の効果〕

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堝傷せず、し
かも芳香族ボリアごド本来の耐熱性、機械的特性をも兼
ね備えたものであって、その利用分野はきわめて広く、
自動車関連業界、一般機器関連業界、電気・電子機器関
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】

第１図は転がり軸受用保持器の要部を例示する斜視図、
第２図は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、第３図は転がり軸
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
である。１・・・・・・保持器、　　　２・・・・・・爪部、３
・・・・・・ポケット部、　４・・・・・・転動体、５
・・・・・・軸受本体。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）テレフタル酸成分単位６０〜１００モル％の範囲
およびテレフタル酸成分単位以外の芳香族ジカルボン酸
成分単位０〜４０モル％の範囲からなる芳香族系ジカル
ボン酸成分単位（ａ）および炭素数６〜１８の直鎖脂肪
族アルキレンジアミン成分単位（ｂ）からなり、かつ濃
硫酸中３０℃で測定した〔η〕が０．５〜３．０ｄｌ／
ｇの範囲にある芳香族ポリアミドと繊維径３〜７μｍの
ガラス繊維とからなる組成物を素材とした転がり軸受用
保持器。