JPH0868424A

JPH0868424A - 合成樹脂製保持器

Info

Publication number: JPH0868424A
Application number: JP6205719A
Authority: JP
Inventors: Tadahiro Terada; 忠弘寺田; Megumi Otani; 恵大谷
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1994-08-30
Filing date: 1994-08-30
Publication date: 1996-03-12
Anticipated expiration: 2019-03-15
Also published as: JP3507556B2

Abstract

(57)【要約】【目的】とくに耐熱性にすぐれるとともに、靱性、柔
軟性、保持器としての強度等の特性にもすぐれた合成樹
脂製保持器を提供する。【構成】ポリエーテルサルフォンと、エラストマー
と、強化繊維とで合成樹脂製保持器を作製する。エラス
トマーの割合は５〜１５重量％、強化繊維の割合は１５
〜３０重量％である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、転がり軸受等に使用
される合成樹脂製の保持器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】転がり軸
受用の保持器として、金属製のものに比べて軽量で、し
かも機械的特性に優れた、ナイロン６、ナイロン６６等
の脂肪族系のポリアミドからなる合成樹脂製保持器が多
用されているが、これら脂肪族ポリアミドはとくに耐熱
性が不十分であり、使用温度が高温になる保持器には使
用できないという問題がある。

【０００３】ナイロン４６は、脂肪族ポリアミドの中で
は耐熱性にすぐれているが、それでも、使用可能な温度
は１５０℃以下であり、それ以上の高温では強度低下が
大きくなるため使用できない。脂肪族ポリアミド以外
の、高耐熱性の特殊な合成樹脂を使用することも考えら
れるが、これら特殊な合成樹脂は高価で、しかも成形加
工等が困難であるため汎用には適さず、耐薬品性等の他
の特性を活かした特殊な用途の保持器に使用されている
に過ぎない。

【０００４】このため高温下で使用される保持器として
は、依然として金属製のものが使用されているのが現状
である。この発明の目的は、とくに耐熱性にすぐれた合
成樹脂製保持器を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段および作用】上記課題を解
決するため、発明者らは、耐熱性にすぐれた材料として
知られている、式(1) ：

【０００６】

【化１】

【０００７】で表される繰り返し単位を有するポリエー
テルサルフォン（ＰＥＳ）の使用を検討した。このＰＥ
Ｓは、脂肪族ポリアミドより高耐熱性である。しかし上
記ＰＥＳを、脂肪族ポリアミド等と同様に強化繊維のみ
で補強した成形材料は、柔軟性、靱性に欠け、耐衝撃性
が低いため、そのままでは保持器への使用が困難であっ
た。つまり転がり軸受用の保持器は、転がり軸受の回転
時に、転動体から衝撃を受けるので、上記のような成形
材料からなる保持器は、保持器としての強度が不十分
で、実用に適さないのである。

【０００８】なおここでいう保持器としての強度とは、
単純な形状の試験片を測定して求められる材料自体の機
械的強度ではなく、上記試験片に比べてはるかに複雑な
形状を有する保持器を実際に使用した際の強度であっ
て、材料自体の強度に、柔軟性、靱性、耐衝撃性等が加
味された強度である。またとくに上記成形材料を用い
て、アンダーカットのある形状の保持器を成形した場合
には、金型から成形品を抜き取る際に、上記アンダーカ
ットの部分に割れやクラックが発生するという問題もあ
る。またアンダーカットの部分が、転動体を保持するポ
ケットの部分である場合には、当該ポケットに転動体を
圧入する際にも、割れやクラックが発生する。

【０００９】そこで発明者らは鋭意研究を行った結果、
ＰＥＳに、強化繊維だけでなくエラストマーをも配合す
れば、靱性および柔軟性、保持器としての強度、耐熱性
等の特性を全て改善できるとの知見を得た。すなわちエ
ラストマーの添加によって、保持器に柔軟性、靱性が付
与されるため、耐衝撃性が改善され、保持器としての強
度が向上する。

【００１０】また強化繊維が添加されると、それによっ
て材料自体の強度が向上するので、保持器としての強度
がさらに強化されるとともに、耐熱性も向上するのであ
る。そこで発明者らは、エラストマーおよび強化繊維の
配合割合についてさらに検討を行った結果、この発明を
完成するに至った。すなわちこの発明の合成樹脂製保持
器は、上記ＰＥＳと、エラストマーと、強化繊維とを含
み、全成分中に占めるエラストマーの割合が５〜１５重
量％、強化繊維の割合が１５〜３０重量％の範囲内であ
ることを特徴とするものである。

【００１１】前記式(1) で表される繰り返し単位を有す
るＰＥＳは、ジクロロジフェニルサルフォンの縮重合反
応により得られる熱可塑性樹脂であって、代表的なもの
としては、ビーエーエスエフ（ＢＡＳＦ）社製の商品名
ウルトラゾーン（ＵＬＴＲＡＳＯＮ）シリーズがある。
かかるウルトラゾーンシリーズのうち、射出成形用とし
て用意された各種グレード品が、この発明に好適に使用
できる。とくに、２０％または３０％ガラス繊維強化グ
レード品は、既にガラス繊維が配合された形で市販され
ているため、これを使用すれば、強化繊維を配合する手
間を省くことができるという利点がある。一方、ガラス
繊維強化されていないグレード品も、後述するガラス繊
維以外の強化繊維を使用する際には好適に使用できる。

【００１２】エラストマーとしては、たとえば天然ゴ
ム；ブタジエンゴム、イソプレンゴム、スチレン−ブタ
ジエン共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重
合ゴム、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレン共重
合ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム、エ
チレン−エチルアクリレート共重合ゴム等の合成ゴム；
スチレン系、オレフィン系、ウレタン系、ポリエステル
系、ポリアミド系、ポリ塩化ビニル系等の熱可塑性エラ
ストマーがあげられる。

【００１３】上記の中でもとくに、合成ゴムであるエチ
レン−プロピレン−ジエン共重合ゴムおよびエチレン−
エチルアクリレート共重合ゴムが、耐熱性にすぐれるた
め、この発明に好適に使用される。また、スチレン系の
熱可塑性エラストマーもこの発明に好適に使用される。
上記スチレン系熱可塑性エラストマーは、それ自体、全
く耐熱性を示さないが、これを配合すると保持器の耐熱
性が向上する。その理由は明らかでないが、ＰＥＳ中に
分散したスチレン系熱可塑性エラストマーが、加熱され
た油の、保持器内部への浸透を防止する遮蔽効果を示す
ことや、あるいはＰＥＳより先にスチレン系熱可塑性エ
ラストマーが熱酸化されて、ＰＥＳの熱酸化を防止する
こと等が考えられる。

【００１４】かかる熱可塑性エラストマーとしては、た
とえばスチレン−エチレン・ブテン−スチレンブロック
共重合体〔Ｓ−ＥＢ−Ｓ〕、スチレン−ブタジエン−ス
チレンブロック共重合体〔Ｓ−Ｂ−Ｓ（直鎖状）および
（Ｓ−Ｂ）ｎＸ（放射状）〕、スチレン−イソプレン−
スチレンブロック共重合体〔Ｓ−Ｉ−Ｓ〕等があげられ
る。

【００１５】全成分中に占めるエラストマーの割合は、
５〜１５重量％の範囲内に限定される。エラストマーの
割合が５重量％未満では、当該エラストマーの添加効果
が得られず、合成樹脂製保持器が、靱性、柔軟性に劣
り、割れ易いものとなってしまう。一方、エラストマー
の割合が１５重量％を超えると、相対的にＰＥＳの割合
が減少するので、合成樹脂製保持器の耐熱性が低下して
しまう。

【００１６】なお、全成分中に占めるエラストマーの割
合は、上記範囲内でもとくに、５〜１０重量％が好まし
く、７〜１０重量％がより一層好ましい。上記ＰＥＳお
よびエラストマーは、それぞれ単体のものを混合して使
用できる他、両者のブロック共重合体、グラフト共重合
体を使用することもできる。強化繊維としては、たとえ
ばガラス繊維、炭素繊維、繊維状の珪灰石（ウォラスト
ナイト）、炭化ケイ素繊維、ボロン繊維、アルミナ繊
維、Si−Ti−Ｃ−Ｏ繊維、金属繊維（銅、鋼、ステンレ
ス鋼等）、芳香族ポリアミド（アラミド）繊維、チタン
酸カリウムウイスカー、グラファイトウイスカー、炭化
ケイ素ウイスカー、窒化ケイ素ウイスカー、アルミナウ
イスカー等があげられる。

【００１７】全成分中に占める強化繊維の割合は、１５
〜３０重量％の範囲内に限定される。強化繊維の割合が
１５重量％未満では、当該強化繊維の添加効果が得られ
ず、耐熱性が低下する。一方、強化繊維の割合が３０重
量％を超えると、柔軟性が低下して、とくに、アンダー
カットになった形状の場合に、たとえば金型から成形品
を抜き取ったり、ポケットに転動体を圧入したりした際
に、上記アンダーカットの部分に割れやクラックが発生
する。

【００１８】なお、全成分中に占める強化繊維の割合
は、上記範囲内でもとくに、２０〜３０重量％が好まし
く、２０〜２５重量％がより一層好ましい。この発明の
合成樹脂製保持器は、上記の各成分を溶融混練し、ペレ
ット状、粉末状等の、成形材料として使用可能な形状に
した後、従来と同様に、射出成形機等を用いて成形する
ことで製造される。

【００１９】この発明の構成は、玉軸受、針状ころ軸
受、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受等の種々の転がり軸受
用の、あらゆる形状の保持器に適用することができる。

【００２０】

【実施例】以下に、この発明の合成樹脂製保持器を、実
施例、比較例に基づいて説明する。実施例１〜３、比較例１〜５２０％ガラス繊維強化ＰＥＳ（ＢＡＳＦ社製の商品名Ｕ
ＬＴＲＡＳＯＮ、品番Ｅ２０１０Ｇ４）または３０％ガ
ラス繊維強化ＰＥＳ（ＢＡＳＦ社製の商品名ＵＬＴＲＡ
ＳＯＮ、品番Ｅ２０１０Ｇ６）と、エラストマーとして
のスチレン−エチレン・ブテン−スチレンブロック共重
合体とを配合し、溶融混練した後、ペレタイザーにかけ
て、表１，２に示す組成の、ペレット状の成形材料を製
造した。

【００２１】そしてこの成形材料を用いて、射出成形に
より、外径５７ｍｍφ、内径５０ｍｍφ、ポケットの数
２７個の、針状ころ軸受用保持器を製造した。上記各実
施例、比較例で製造した成形材料ならびに針状ころ軸受
用保持器について、以下の各試験を行った。引張試験ＡＳＴＭＤ６３８−８２ａ「Standard Test Method
for TENSILE PROPERTIES OF PLASTICS （プラスチック
の引張特性の試験方法）」に則って、各成形材料の引張
破断強度（ＭＰａ）および引張破断伸び（％）を測定し
た。なお、測定には、各成形材料から作製した、TypeＩ
試験片を用いた。曲げ試験ＡＳＴＭＤ７９０−８１「Standard Test Method f
or FLEXURAL PROPERTIES OF UNREINFORCED AND REINFOR
CED PLASTICS AND ELECTRICAL INSULATING MATERIALS
（強化または未強化のプラスチックおよび電気絶縁体の
曲げ特性の試験方法）」に則って、各成形材料の曲げ強
度（ＭＰａ）を測定した。なお、測定には、各成形材料
から作製した、長さ５inch×幅１／２inch×高さ１／４
inchの試験片を用いた。

【００２２】また、上記ＡＳＴＭＤ７９０の１１．
１１項に記載の式により、曲げ弾性率（ＭＰａ）を算出
した。アイゾット衝撃試験ＡＳＴＭＤ２５６−８１「Standard Test Method f
or IMPACT RESITANCEOF PLASTICS AND ELECTRICAL INSU
LATING MATERIALS （プラスチックおよび電気絶縁体の
耐衝撃特性の試験方法）」に則って、各成形材料のアイ
ゾット衝撃強度（Ｊ／ｍ）を測定した。なお、測定に
は、各成形材料から作製した、１／８inchの切欠きを有
する試験片を用いた。成形性試験各実施例、比較例において、針状ころ軸受用保持器を射
出成形により製造し、金型から取り出した際に、そのア
ンダーカット部の状態を観察した。そして、下記の３段
階で成形性を評価した。

【００２３】○…成形性良好。 △…アンダーカット部に白化発生。 ×…アンダーカット部に割れ発生。保持器強度測定図１(a)(b)に示すように、保持器をポケット２つ分だけ
切断してサンプルＳを作製し、各サンプルのポケット１
１，１１に一対の治具２，２の突起２１，２１を挿入し
た状態で、上記治具２，２を図中白矢印で示すように上
下に引っ張った際の、破断強度の初期値Ｓ₁（Ｎ）を測
定した。

【００２４】つぎに保持器を、１８０℃の潤滑油（ＡＴ
Ｆ、キャッスル社製の商品名オートフルードＤII）中に
１０００時間浸漬した後の保持器の破断強度Ｓ₂（Ｎ）
を、上記と同様にして測定し、下記式(A) ：Ｒ_ATF（％）＝Ｓ₂／Ｓ₁×１００ …(A) により、上記試験後の破断強度の保持率Ｒ_ATF（％）を
算出した。

【００２５】また保持器を、１６０℃のギヤ油に１００
０時間浸漬した後の保持器の破断強度Ｓ₃（Ｎ）を、上
記と同様にして測定し、下記式(B) ：Ｒ_OIL（％）＝Ｓ₃／Ｓ₁×１００ …(B) により、上記試験後の破断強度の保持率Ｒ_OIL（％）を
算出した。以上の結果を表１，２に示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】表１，２より、エラストマーを含有しない
比較例１，２、エラストマーの割合が５重量％未満であ
る比較例３、ならびにガラス繊維の割合が３０重量％を
超える比較例５はいずれも柔軟性や靱性に欠け、成形性
試験において割れや白化が発生した。また上記のうち比
較例１〜３、およびガラス繊維の割合が１５重量％未満
である比較例４はいずれも、アイゾット衝撃強度が低く
耐衝撃性が不十分であった。

【００２９】さらに上記比較例１〜５はいずれも、破断
強度の初期値Ｓ₁が低いことから、保持器としての強度
が不十分で、実用に適さないのであることがわかった。
これに対し、この発明の合成樹脂製保持器の構成である
実施例１〜３はいずれも、柔軟性、靱性にすぐれるため
保持器としての強度が強く、しかも耐熱性にもすぐれて
いることがわかった。

【００３０】

【発明の効果】以上、詳述したようにこの発明によれ
ば、とくに耐熱性にすぐれ、しかも靱性、柔軟性、保持
器としての強度等の特性にもすぐれた合成樹脂製の保持
器が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】同図(a)(b)は、この発明の実施例、比較例で製
造した針状ころ軸受用保持器の強度測定方法を示す正面
図および断面図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリエーテルサルフォンと、エラストマー
と、強化繊維とを含み、全成分中に占めるエラストマー
の割合が５〜１５重量％、強化繊維の割合が１５〜３０
重量％の範囲内であることを特徴とする合成樹脂製保持
器。