(57)【要約】【課題】摺動部に樹脂製外皮を備えたローラなどの転がり摺動部材において、樹脂製外皮の耐摩耗性、耐クリープ性、耐熱変形性、耐薬品性を向上させ、長寿命化と信頼性の向上、長期間の静粛性維持を可能にすると共に、外装条件にも好適に使用できる転がり摺動部材を提供する。【解決手段】内輪４と、内輪４に対して回転自在な外輪５と、この外輪５の外周側に装着された合成樹脂製外皮３とを備えたローラ（転がり摺動部材）において、相手部材との摺動面である上記外皮３を主として芳香族ジカルボン酸単位から成るジカルボン酸単位と、主として炭素数４〜１４の脂肪族ジアミン単位から成るジアミン単位から成る半芳香族ポリアミドを質量比で４０％以上含有し、ガラス転移点が１００〜１４０℃であるポリアミド樹脂組成物から構成され、Ｘ線回折法により測定した結晶化度が３０〜７５％である樹脂成形物により形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
芳香族ジカルボン酸単位から主としてなるジカルボン酸単位と、炭素数４〜１４の脂肪族ジアミン単位から主としてなるジアミン単位から成る半芳香族ポリアミドを質量比で４０％以上含有し、ガラス転移点が１００〜１４０℃であるポリアミド樹脂組成物から構成され、Ｘ線回折法により測定した結晶化度が３０〜７５％である樹脂成形体を少なくとも相手部材との摺動面に備えていることを特徴とする転がり摺動部材。
【請求項２】
上記ポリアミド樹脂組成物におけるジカルボン酸単位の６０〜１００モル％がテレフタル酸単位であり、ジアミン単位の６０〜１００モル％が１，９−ノナンジアミン単位及び／又は２−メチル−１，８−オクタンジアミン単位であることを特徴とする請求項１に記載の転がり摺動部材。
【請求項３】
転がり摺動時の面圧が４〜３０ＭＰａの範囲となることがある部位で用いられることを特徴とする請求項１又は２に記載の転がり摺動部材。
【請求項４】
転がり摺動時の温度が５０〜１２５℃の領域となることがある部位で用いられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載の転がり摺動部材。
【請求項５】
上記ポリアミド樹脂組成物が質量比で６０％以下の充填剤を含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つの項に記載の転がり摺動部材。
【請求項６】
支軸に取り付けられる内輪と、該内輪に対して回転自在に取り付けられた外輪と、上記外輪の外周側に装着された合成樹脂製外皮とを備えたローラであって、当該合成樹脂製外皮が上記樹脂成形体であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つの項に記載の転がり摺動部材。
【請求項７】
上記内輪と外輪の間に、転動体が介装されていることを特徴とする請求項６に記載の転がり摺動部材。
【請求項８】
転動する相手部材との摺動面を備えたレールであって、当該摺動面が上記樹脂成形体であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つの項に記載の転がり摺動部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、自動車等のスライドドアや、シートスライド等に用いられるローラやレールなどの転がり摺動部材に係わり、特に高温度、高面圧環境下での長期間使用に耐える摺動部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
バン型車等において、車両後半部への乗降には、スライドドアにより開閉される側面乗降口が使用される。
通常、スライドドアは、ドア体の上下縁と中間位置とに取り付けられた支持ローラが車体鋼板上、あるいは車体側に設けられたガイドレール上を転動することにより、開閉が円滑に行われるようになっている。
【０００３】
この支持ローラは、スライドドアに設けられた支軸に取り付けられる玉軸受から構成され、ガイドレールと接する玉軸受の外輪外周面には、ドア開閉時の支持ローラの転動や走行中の振動等により発生する金属音を軽減するため、合成樹脂製の外皮が一体的に成形されている。
【０００４】
このようなスライドドアに設けられた支持ローラが車体鋼板上もしくは車体側に設けられたガイドレール上を転動すると、支持ローラの樹脂外皮は次第に摩耗し、ローラ径の減少によるスライドドアの立て付け悪化と、樹脂外皮表面の荒れによる開閉音の悪化を引き起こす結果となる。
また、スライドドアは通常閉じた状態で保持されるため、支持ローラの樹脂製外皮部分に長期間荷重がかかり、樹脂外皮のクリープ変形による転がり摺動部材の真円度及び寸法変化や、これによるスライドドア開閉音の悪化を招く。
【０００５】
さらに使用環境によっては、当該使用部位の温度が５０℃以上になることもあり、このような条件下では、耐熱性の低い樹脂材料を用いた場合、樹脂製外皮の変形を引き起こすことが考えられる。
また、車室外の空気と接触する条件（以下、「外装条件」と略記する）下で使用する場合、カーシャンプー、カーワックス、酸性雨、塩化カルシウム等の融雪材、ガソリン類など、種々の薬品類の付着が起こることが考えられ、これら薬品に対する耐性が低い樹脂製外皮では、薬品によるソルベントクラックを生じ、樹脂製外皮に割れが発生することになる。
【０００６】
このため、スライドドア開閉時の静粛性を長期間に亘って維持するためには、合成樹脂製外皮の特性として、ドア荷重条件下での耐摩耗性と、耐熱変形性、長期使用時の耐クリープ性が機械特性として必要となる。
さらに、このような支持ローラを外装条件にて使用する場合には、上記したようなカーワックス、カーシャンプー、酸、アルカリ、融雪材、ガソリン類を始めとする種々の薬品に対する耐性が必要となる。
【０００７】
この合成樹脂製外皮の耐久性を向上させるため、ローラ外径面の最大径部分を含む所定幅の部分を樹脂製とし、外径面の残り部分を金属製とすることにより、スライドドア開閉時の静粛性の向上を図ると共に、ローラ停止時の荷重による変形を防止する提案がなされている（特許文献１参照）。
【０００８】
さらに、外輪の外周面に、融点２００℃以上の合成樹脂材から成る外皮を外輪と一体に形成することにより、支持ローラの耐熱性を向上させ、高温の状態においても外皮の変形を防止しようとする提案がなされている（特許文献２参照）。
なお、現在使用されている合成樹脂製外皮としてはＰＡ４６（ポリアミド４６）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン又はポリアセタール）などから成るものが知られている。
【特許文献１】特開２０００−８１０３８号公報
【特許文献２】特開２００３−２３９９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記のようなスライドドア用の支持ローラにおいては、外輪外周面に一体に形成される樹脂製外皮の耐摩耗性と、長期荷重による耐クリープ性、高温条件における熱変形、さらに外装条件下の使用においては、耐薬品性、あるいは設計上の自由度が問題になることがあった。
例えば、特許文献２に記載されているポリアミド４６やポリアミド６６については、単位重量中に比較的多数のアミド結合を持っているために、融雪材として使用される塩化カルシウムに弱く、ポリブチレンテレフタレートについては、ガラス転移点が常温付近であるため常温ではゴム状態であって耐クリープ性が悪い。さらにＰＰＳは融点が２００℃以上あるが、強化繊維が充填されない状態では熱変形温度が低いため、車体の塗装工程において塗装炉を通過させることができない。また、ＰＰＳはガラス転移点も低いために高温の雰囲気条件下では物性が急激に変化することに加え、長期荷重によるクリープ変形を起しやすい。なお、ＰＰＳに強化繊維を入れた場合には、伸びの悪化と同時に脆くなり、耐摩耗性も悪化するという問題がある。
【００１０】
ポリフタルアミドは、材料メーカー毎に処方が異なり、融点、ガラス転移点及び結晶化度が変化し、一般的な結晶化度は２０％程度であり、結晶化度が低い場合には耐摩耗性が悪く、実際の使用に当たっては結晶化度を確保する工夫が必要である。
ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）は、結晶化度の不足により耐摩耗性が悪く、一般的な樹脂と比較し高価であるほか、成形温度が高く成形性が悪く、比重が高いため成形品は重量が重くなり、結晶化度の不足により耐摩耗性が悪い。
【００１１】
また、ポリイミド樹脂は熱硬化性樹脂であるため、成形設備に制限があるという問題がある。
さらに実際に使用されているＰＯＭは、ガラス転移点が0℃以下にあるため、実使用温度範囲では温度による物性の影響を受けやすいばかりでなく、酸に分解される性質があるため、外装条件に使用すると酸性物質の影響を受け、亀裂を発生するという問題がある。
【００１２】
そして、特許文献１に記載のガイドローラにおいては、レール面がローラ走行領域ではローラ軸と平行な面とされ、ローラの停止領域ではローラ軸に対して傾斜した面とされたレールと共に用いられるため、設計上の自由度が低いという問題がある。
【００１３】
このように、上記のような従来のローラにおいては、摩耗によりローラ表面が荒れることや、クリープ変形によりローラの真円度が低下し、スライドドアの開閉音が悪化（大きく、不快な音となる）するという現象が起きる。また薬品の付着により樹脂外皮が割れるほか、成形性が悪い、脆い、重い、製造コストが高い、設計上の自由度が低いというデメリットが生じてしまう。
【００１４】
本発明は、ローラを始めとする転がり摺動部材における上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、樹脂製外皮の耐クリープ性、耐摩耗性、耐熱変形性、耐薬品性を向上させ、もって当該部材の長寿命化と信頼性の向上と共に、長期間の静粛性維持を達成しながら、外装条件における使用をも実現させることができる転がり摺動部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは、上記目的を達成すべく、転がり摺動部材の摺動面を構成する樹脂材料の種類やその物性などについて鋭意検討を重ねた結果、摺動面を構成する樹脂組成物の結晶化度と転動による摩耗の間や、ガラス転移点とクリープ変形や熱変形の間に相関があることと共に、主として芳香族ジカルボン酸単位から成るジカルボン酸単位と、所定炭素数の脂肪族ジアミン単位から主として成るジアミン単位から構成される半芳香族ポリアミドを４０質量％以上含むポリアミド樹脂組成物が外装使用環境において付着し得る薬品類に対する耐性を備えていることを見出し、本発明を完成するに到った。
【００１６】
すなわち、本発明は上記知見に基づくものであって、本発明の転がり摺動部材は、主として芳香族ジカルボン酸単位からなるジカルボン酸単位と、主として炭素数４〜１４の脂肪族ジアミン単位からなるジアミン単位から成る半芳香族ポリアミドを質量比で４０％以上含有し、ガラス転移点が１００〜１４０℃であるポリアミド樹脂組成物から構成され、Ｘ線回折法によって測定した結晶化度が３０〜７５％である樹脂成形体を少なくとも相手部材との摺動面に備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ローラやレールのような転がり摺動部材における相手材との摺動面に、半芳香族ポリアミドを質量比で４０％以上含有し、１００℃以上１４０℃以下のガラス転移点を有するポリアミド樹脂組成物から構成される樹脂成形体を備えたものとしたことから、耐熱性を向上させることができ、さらに当該樹脂成形体の結晶化度を３０％以上７５％以下のものとしたことによって耐摩耗性、耐クリープ性及び耐薬品性が向上し、長期間に亘って部材作動時の静粛性を維持することができる。そして、上記半芳香族ポリアミドを主として芳香族ジカルボン酸単位からなるジカルボン酸単位と、主として炭素数４〜１４の脂肪族ジアミン単位からなるジアミン単位から成るものとしたことから、当該転がり摺動部材の外装使用環境において部材に付着することが考えられるカーシャンプーやワックス、ガソリンなどの各種薬品類に対する耐性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の転がり摺動部材について、さらに詳細に説明する。なお、本明細粗において「％」は、特記しない限り質量百分率を意味する。
【００１９】
本発明の転がり摺動部材は、上記したように、相手部材との摺動面に、特定組成の半芳香族ポリアミドを所定量以上含有すると共に、特定範囲のガラス転移点を備えたポリアミド樹脂組成物から構成され、特定範囲の結晶化度の樹脂成形体を備えたものであるが、本発明において、「転がり摺動部材」とは、当該摺動部材自体及び相手部材の少なくとも一方が回転しながら他方に接触及び／又は摺接するような部材を意味し、具体的には、例えば支持ローラやガイドローラ、キャプスタン、プーリーなどのように自身が回転するような部材のみならず、支持レールやガイドレールなどのように、回転する相手部材と接触し、自身は回転しないような部材をも包含する。なお、相手部材を構成する材料や、その摺動面の材質については特に限定されず、金属や樹脂材料などを広く適用することができ、その摺動面を本発明の転がり摺動部材と同様の樹脂成形体とすることもできる。
【００２０】
本発明の転がり摺動部材は、例えば上記したように、支軸に取り付けられる内輪と、この内輪に対して回転自在に取り付けられた外輪と、この外輪の外周側に装着された合成樹脂製外皮とを備えたローラに適用することができ、この場合、上記合成樹脂製外皮を上記樹脂成形体をもって形成する。このとき、必要に応じて内輪と外輪の間に、球状や円筒状、ピン状などの転動体を介在させることによって内外輪間の摩擦特性を改善することができる。
【００２１】
また、上記したようなローラを支持したり、案内したりするためのレールにも本発明の転がり摺動部材を適用することができ、この場合には、当該レールのローラ、すなわち相手転動部材との摺動面を上記したポリアミド樹脂組成物から構成され、上記結晶化度を有する樹脂成形体とする。このとき、当該レールの側に上記樹脂成形体を備えているので、ローラの側には、必ずしも当該樹脂成形体を設ける必要はない。
【００２２】
このようなローラや、レールを例えば自動車等のスライドドアにおける支持ローラやガイドレールに適用した場合には、４ＭＰａ以上、５０℃以上の高面圧高温度環境にさらされることがあるにも拘らず、摺動表面の摩耗や変形を抑え、スライドドアの円滑で静粛な開閉作動を長期に亘って維持することができる。
【００２３】
図１は、本発明の転がり摺動部材の一実施形態として、当該転がり摺動部材を上記したようなスライドドア用の支持ローラに適用した例を示す断面図であって、図に示すローラ１は、支軸１０に固定された玉軸受２と、この玉軸受２の外周に一体的に成形された合成樹脂製外皮３とから成る。また、図２は、上記ローラ１を使用した自動車のスライドドアシステムの外観を示す斜視図であって、自動車ボディに取り付けられたガイドレール１１，１２、１３に、ローラ１を介してスライドドア１４がスライド可能に支持されている。
【００２４】
図１において、玉軸受２は、支軸１０に固定される内輪４と、回転自在に配置された外輪５と、これら内輪４と外輪５との間に形成される環状空間６に配置される複数の玉７と、これら玉７を保持する保持器８とから構成されている。
外輪５の外周面には、軸方向略中央部に周方向の溝５ｂ、５ｃが形成されていると共に、この溝５ｂ、５ｃを埋め込むようにして、特定成分及びガラス転移点を備えたポリアミド樹脂組成物から成り、上記特定範囲の結晶化度の樹脂成形体である外皮３が円周上に一体的に成形されている。
【００２５】
また、上記環状空間６の端部両側には、塵埃や水分等が侵入するのを防ぐとともに、環状空間６内に封入される潤滑剤（図示せず）の漏洩を防止するため、密封シール９が装着されている。
【００２６】
上記構造を備えたローラ１は、支軸１０を介してスライドドア１４の所定の位置に取り付けられ、車体側に設けられたガイドレール１１〜１３に嵌め入れられて、スライドドア１４の開閉に伴って、これらレール上を転動するようになっている。
【００２７】
本発明において、転がり摺動部材の相手部材との摺動面に配置される樹脂成形体を構成するポリアミド樹脂組成物の一部をなす半芳香族ポリアミドは、芳香族ジカルボン酸単位から主として成る（具体的には、芳香族ジカルボン酸単位を３０モル％以上含む）ジカルボン酸単位と、炭素数４〜１４の脂肪族ジアミン単位から主として成る（具体的には、炭素数４〜１４の脂肪族ジアミン単位を３０モル％以上含む）ジアミン単位から成るポリアミドである。
ジカルボン酸単位における芳香族ジカルボン酸単位の含有量は、６０〜１００モル％の範囲内が好ましく、７０〜１００モル％の範囲内がより好ましく、８０〜１００モル％の範囲内がさらに好ましい。また、ジアミン単位における炭素数４〜１４の脂肪族ジアミン単位の含有量は、６０〜１００モル％の範囲内が好ましく、７０〜１００モル％の範囲内がより好ましく、８０〜１００モル％の範囲内がさらに好ましい。
【００２８】
上記した芳香族ジカルボン酸単位としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、２，７−ナフタレンジカルボン酸、１，４−ナフタレンジカルボン酸、１，４−フェニレンジオキシジ酢酸、１，３−フェニレンジオキシジ酢酸、ジフェン酸、ジ安息香酸、４，４’−オキシジ安息香酸、ジフェニルメタン−４，４’−ジカルボン酸、ジフェニルスルホン−４，４’−ジカルボン酸、４，４’−ビフェニルジカルボン酸などから誘導される構造単位を挙げることができ、これらのうち１種又は２種以上を用いることができる。
これらのうちでも、経済性及び得られるポリアミドの性能の観点から、テレフタル酸、イソフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸から誘導される構造単位が好ましく、テレフタル酸から誘導される構造単位がより好ましい。
【００２９】
半芳香族ポリアミドは、必要に応じて、上記した芳香族ジカルボン酸単位以外の他のジカルボン酸単位、例えば、マロン酸、ジメチルマロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、２−メチルアジピン酸、トリメチルアジピン酸、ピメリン酸、２，２−ジメチルグルタル酸、２，２−ジエチルコハク酸、アゼライン酸、セバシン酸、スベリン酸等の脂肪族ジカルボン酸；１，３−シクロペンタンジカルボン酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式ジカルボン酸の１種または２種以上から誘導される構造単位を含んでいてもよい。
これらの他のジカルボン酸単位の含有量は、全ジカルボン酸単位の４０モル％以下であることが好ましく、３０モル％以下であることがより好ましく、２０モル％以下であることがさらに好ましい。さらに、溶融成形が可能な範囲でトリメリット酸、トリメシン酸、ピロメリット酸などの多官能化合物から誘導される構造単位を含むこともできる。
【００３０】
炭素数４〜１４の脂肪族ジアミン単位としては、例えば、１，４−テトラメチレンジアミン、１，６−ヘキサンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、１，７−ヘプタンジアミン、１，８−オクタンジアミン、１，９−ノナンジアミン、１，１０−デカンジアミン、１，１１−ウンデカンジアミン、１，１２−ドデカンジアミン等の直鎖脂肪族ジアミン；２−メチル−１，５−ペンタンジアミン、３−メチル−１，５−ペンタンジアミン、２，２，４−トリメチル−１，６−ヘキサンジアミン、２，４，４−トリメチル−１，６−ヘキサンジアミン、２，４−ジメチルヘキサンジアミン、２−メチル−１，８−オクタンジアミン、５−メチル−１，９−ノナンジアミン等の分岐鎖状脂肪族ジアミンなどから誘導される構造単位を挙げることができ、これらのうち１種または２種以上を用いることができる。
これらのうちでも、経済性及び得られるポリアミドの物性の観点から、１，４−テトラメチレンジアミン、１，６−ヘキサンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、１，９−ノナンジアミン、１，１０−デカンジアミン、１，１２−ドデカンジアミン、２−メチル−１，５−ペンタンジアミン、３−メチル−１，５−ペンタンジアミン、２−メチル−１，８−オクタンジアミンから誘導される構造単位が好ましく、１，９−ノナンジアミン及び／又は２−メチル−１，８−オクタンジアミンから誘導される構造単位がより好ましい。
【００３１】
半芳香族ポリアミドは、必要に応じて、上記した炭素数４〜１４の脂肪族ジアミン単位以外の他のジアミン単位、例えば、シクロヘキシルジアミン、メチルシクロヘキシルジアミン、ビス（ｐ−シクロヘキシル）メタンジアミン、ビス（アミノメチル）ノルボルナン、ビス（アミノメチル）トリシクロデカン、ビス（アミノメチル）シクロヘキサンなどの脂環式ジアミン；ｐ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、キシレンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテルなどの芳香族ジアミンの１種または２種以上から誘導される構造単位を含有していてもよい。  これらの他のジアミン単位の含有量は、全ジアミン単位の４０モル％以下であることが好ましく、３０モル％以下であることがより好ましく、さらに２０モル％以下であることが一層好ましい。
【００３２】
半芳香族ポリアミドの融点は、樹脂成形体の結晶化度を高くし、機械的物性を良好にする観点から、２５０℃以上であることが好ましく、２７０〜３３０℃の範囲内であることがより好ましい。
【００３３】
本発明の転がり摺動部材を構成する樹脂成形体の結晶化度については、低すぎると耐磨耗性、耐クリープ性、耐薬品性がそれぞれ低下し、高過ぎると靭性の悪化につながるため、３０％以上７５％以下の結晶化度とすることが必要となる。なお、より好ましい結晶化度の範囲は４０％以上７０％以下であり、さらに好ましくは４０％以上６５％以下である。なお、本発明において、結晶化度とは、Ｘ線回折法により測定した値を意味する。
また、転がり摺動部材を構成する樹脂成形体の結晶化度は、例えば、転がり摺動部材を成形する際の金型温度を、好ましくは使用する半芳香族ポリアミドのガラス転移点以上、融点以下、より好ましくは使用する半芳香族ポリアミドのガラス転移点＋１５℃上、融点以下の温度範囲に設定し、成形品を当該温度の金型内で、５〜６０秒間保持するなどして樹脂の結晶化度を制御する従来公知の方法に従って、上記の範囲になるように調整することが可能である
【００３４】
また、本発明に用いるポリアミド樹脂組成物のガラス転移点については、耐熱性の安全率の観点からは高い方がよいが、高過ぎると結果的に融点も上昇し成形性が悪くなるため、１００℃以上１４０℃以下の範囲とする必要がある。なお、当該ガラス転移点の好ましい範囲は１１０℃以上１３５℃以下であり、さらに好ましいガラス転移点の範囲は１２０℃以上１３０℃以下である。なお、本発明において、ガラス転移点とは、ＤＳＣ（示差走査熱量測定）によって測定した値を意味する。
なお、転がり摺動部材を構成するポリアミド樹脂組成物のガラス転移点は、使用する半芳香族ポリアミドの種類を適宜選択することによって上記の範囲に調整することができる。すなわち、上記範囲のガラス転移点を有する半芳香族ポリアミドを使用することによって、上記範囲のガラス転移点を有するポリアミド樹脂組成物を得ることができる。
【００３５】
本発明の転がり摺動部材において使用されるポリアミド樹脂組成物は、該組成物の全質量に対して６０％以下となる割合で充填剤を含有することができる。充填剤としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、ホウ素繊維、アラミド繊維、液晶ポリエステル繊維等の繊維状充填剤；チタン酸カリウムウィスカー、ホウ酸アルミニウムウィスカー、酸化亜鉛ウィスカー、炭酸カルシウムウィスカー等の針状充填剤；タルク、マイカ、カオリン、クレー、炭酸カルシウム、シリカ、シリカアルミナ、アルミナ、二酸化チタン、グラファイト、二硫化モリブデン、モンモリロナイト、ポリテトラフルオロエチレン、高分子量ポリエチレン等の粉末状充填剤などを挙げることができ、これらのうち１種または２種以上を使用することができる。これらのなかでも、補強効果の観点からは、ガラス繊維、炭素繊維、チタン酸カリウムウィスカー、ホウ酸アルミニウムウィスカーを使用することが好ましく、摺動性の観点からは、アラミド繊維、炭素繊維、チタン酸カリウムウィスカー、炭酸カルシウムウィスカー、酸化亜鉛ウィスカー、タルク、マイカ、二硫化モリブデン、グラファイト、ポリテトラフルオロエチレン、高分子量ポリエチレンを使用することが好ましく、寸法安定性の観点からは、シリカ、アルミナ、タルク、マイカ、ホウ酸アルミニウムウィスカーを使用することが好ましい。
これら充填剤は、例えばシランカップリング剤やチタン系のカップリング剤などによって表面処理されていてもよい。なお、充填剤の含有量が少ないと充填剤としての十分な効果を発揮させることができず、多すぎると異常摩耗の発生や靭性の低下をもたらすことがあるので、充填剤の含有量として好ましくは、ポリアミド樹脂組成物全体の質量に対して１０％以上５０％以下であり、更に好ましくは１５％以上４０％以下である。
【００３６】
さらに本発明において使用されるポリアミド樹脂組成物は、ポリアミド樹脂組成物の全質量に対して最大で６０％までの割合で種々の添加剤を含有することができる。このような添加剤の例としては、臭素化ポリマー、酸化アンチモン、酸化金属類、金属水酸化物、リン系化合物、リン含有ポリマー、シリコーン系化合物、窒素含有化合物等の難燃剤；ベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、ベンゾエート系化合物等の紫外線吸収剤；帯電防止剤；可塑剤；滑剤；結晶核剤；加工助剤；顔料、染料等の着色剤；耐衝撃性改良剤；他種の熱可塑性ポリマーなどを挙げることができる。
なお、これら添加剤の含有量が少ないと目的とする効果を十分に発揮することができず、多すぎると強度低下等の弊害を生じるため、添加剤の含有量として好ましくは、ポリアミド樹脂組成物全体の質量に対して２％以上５５％以下であり、更に好ましくは５％以上２０％以下である。
【００３７】
さらに、本発明の転がり摺動部材に使用されるポリアミド樹脂組成物には、上記の充填剤や添加剤の他に、必要に応じて、従来から公知の銅系安定剤、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、ヒンダードアミン系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、チオ系酸化防止剤、着色剤、紫外線吸収剤、光安定化剤、帯電防止剤、可塑剤、滑剤、結晶核剤、難燃剤あるいは他種ポリマーなども添加することができる。
【００３８】
本発明の転がり摺動部材において使用されるポリアミド樹脂組成物の調製法については、特に制限されず、ポリアミド系樹脂と必要に応じて他の成分とを均一に混合させ得る方法であればよく、通常溶融混練する方法が採用される。溶融混練は、単軸押出機、二軸押出機、ニーダー、バンバリーミキサーなどの混練機を使用して行うことができ、その際に使用する装置の種類や溶融混練条件などは特に限定されないが、概ね３００〜３５０℃の範囲の温度で１〜３０分間混練することにより、本発明のポリアミド樹脂組成物を得ることができる。この場合、溶融混練によって調製したポリアミド樹脂組成物をそのまま成形に利用してもよいし、一旦ペレット化した後に成形してもよい。
【００３９】
本発明の転がり摺動部材は、上記のようなポリアミド樹脂組成物から成る樹脂成形体を相手部材との摺動面に備えたものであるから、各種薬品に対する耐性を有すると共に、摺動面の耐摩耗性に優れ、高面圧及び高温度環境に耐え、長期に亘って円滑で静粛な作動状態を維持することができるが、とりわけ４〜３０ＭＰａといった高面圧下や、５０〜１２５℃といった高温度環境で使用される部材に適用することが望ましい。言うまでもなく、これより低い温度や面圧下での使用に何ら差し支えがある訳ではないが、このような高面圧及び高温度環境に適用することによって、従来の部材に較べて、本発明の転がり摺動部材の特長を最大限に発揮することができる。
【実施例】
【００４０】
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００４１】
後述する１０種類の合成樹脂製外皮３を備えた１０種のローラ１（図１参照）をそれぞれ作製し、これらローラの耐クリープ性、耐摩耗性、耐薬品性、作動時の静粛性について以下の評価試験を実施した。
なお、上記樹脂製外皮３の成形に際しては、図１に示したような内輪４と外輪５から成る玉軸受２を金型の所定位置に装着した後、型締を行い、玉軸受２の外輪５と金型との間に形成される空間部内に溶融した各樹脂材料を射出し、溶融樹脂材料を冷却して固化させた後、金型を開いて成形品を取り出すことによって、それぞれのローラを得た。上記外皮３の寸法については、厚さ５ｍｍ、幅１５ｍｍ、直径３０ｍｍとした。
【００４２】
また、以下に説明する合成樹脂製外皮の結晶化度は、透過法による広角Ｘ線回折プロファイルより結晶領域からの回折強度と非晶領域からの回折強度を分離し、全回折強度に対する結晶領域からの強度の比から算出した。
そして、以下に説明する、合成樹脂製外皮として使用される樹脂又は樹脂組成物のガラス転移点は、示唆示差走査熱量計を用い、窒素気流下、昇温速度１０℃／分で測定した際に得られる値である。
【００４３】
＜合成樹脂製外皮＞
（１）実施例１（ＰＡ９Ｔ）
テレフタル酸単位を１００モル％含むジカルボン酸単位及び炭素数９の脂肪族ジアミン単位（１，９−ノナンジアミン単位／２−メチル−１，８−オクタンジアミン単位＝８／２（モル比））を１００モル％含むジアミン単位から成ると共に、ＤＣＳ（示差走査熱量測定）により測定したガラス転移点が１２５℃である半芳香族ポリアミド１００％から成るポリアミド樹脂組成物から構成される合成樹脂製外皮である。
なお、Ｘ線回折法により測定した当該合成樹脂製外皮の結晶化度は５０％である。また、成形時の金型温度は１４０℃、保持時間は６０秒である。
【００４４】
（２）実施例２（ＰＡ６Ｔ）
テレフタル酸単位を１００モル％含むジカルボン酸単位及び炭素数６の脂肪族ジアミン単位（ヘキサメチレンジアミン単位／２−メチル−１，５−ペンタンジアミン単位＝５／５（モル比））を１００モル％含むジアミン単位から成ると共に、ＤＣＳにより測定したガラス転移点が１００℃である半芳香族ポリアミド１００％から成るポリアミド樹脂組成物から構成される合成樹脂製外皮である。
なお、Ｘ線回折法により測定した当該合成樹脂製外皮の結晶化度は４０％である。また、成形時の金型温度は１１５℃、保持時間は６０秒である。
【００４５】
（３）実施例３（ＰＡ９Ｔ−ＧＦ３０）
テレフタル酸単位を１００モル％含むジカルボン酸単位及び炭素数９の脂肪族ジアミン単位（１，９−ノナンジアミン単位／２−メチル−１，８−オクタンジアミン単位＝８／２（モル比））を１００モル％含むジアミン単位から成ると共に、ＤＣＳにより測定したガラス転移点が１２５℃である半芳香族ポリアミド７０重量部と、ガラス繊維３０重量部から成るポリアミド樹脂組成物から成る合成樹脂製外皮である。
なお、Ｘ線回折法により測定した当該合成樹脂製外皮の結晶化度は５０％である。また、成形時の金型温度は１４０℃、保持時間は６０秒である。
【００４６】
（４）比較例１（ＰＡ９Ｔ）
テレフタル酸単位を１００モル％含むジカルボン酸単位及び炭素数９の脂肪族ジアミン単位（１，９−ノナンジアミン単位／２−メチル−１，８−オクタンジアミン単位＝８／２（モル比））を１００モル％含むジアミン単位から成ると共に、ＤＣＳにより測定したガラス転移点が１２５℃である半芳香族ポリアミド１００％から成るポリアミド樹脂組成物から構成される合成樹脂製外皮である。
なお、Ｘ線回折法により測定した当該合成樹脂製外皮の結晶化度は２５％である。また、成形時の金型温度は１２０℃、保持時間は３０秒である。
【００４７】
（５）比較例２（ＰＡ６Ｔ）
テレフタル酸単位を１００モル％含むジカルボン酸単位及び炭素数６の脂肪族ジアミン単位（ヘキサメチレンジアミン単位／２−メチル−１，５−ペンタンジアミン単位＝５／５（モル比））を１００モル％含むジアミン単位から成ると共に、ＤＣＳにより測定したガラス転移点が１００℃である半芳香族ポリアミド１００％から成るポリアミド樹脂組成物から構成される合成樹脂製外皮である。
なお、Ｘ線回折法により測定した当該合成樹脂製外皮の結晶化度は２５％である。また、成形時の金型温度は９５℃、保持時間は３０秒である。
【００４８】
（６）比較例３（ＰＰＳ）
ＤＳＣにより測定したガラス転移点が９０℃のＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド、商品名「フォートロン」、ポリプラスチックス（株）製）を使用した合成樹脂製外皮である。Ｘ線回折法により測定した当該合成樹脂製外皮の結晶化度は６５％である。
【００４９】
（７）比較例４（ＰＡ４６）
ＤＳＣにより測定したガラス転移点が８０℃のＰＡ４６（商品名「スタニール」、ＤＪＥＰ製）を用いた合成樹脂製外皮である。Ｘ線回折法により測定した当該合成樹脂製外皮の結晶化度は４５％である。
【００５０】
（８）比較例５（ＰＢＴ）
ＤＳＣにより測定したガラス転移点が２２℃のエステル系樹脂であるＰＢＴ（商品名「タフペット」、三菱レイヨン（株）製）を用いた合成樹脂製外皮である。Ｘ線回折法により測定した当該合成樹脂製外皮の結晶化度は４０％である。
【００５１】
（９）比較例６（ＰＥＥＫ）
ＤＳＣにより測定したガラス転移点が１４０℃のポリエーテルエーテルケトン（商品名「ＰＥＥＫ」、ビクトレックス製）を用いた合成樹脂製外皮である。Ｘ線回折法により測定した当該合成樹脂製外皮の結晶化度は３５％である。
【００５２】
（１０）比較例７（ＰＯＭ）
ＤＳＣにより測定したガラス転移点が−６０℃のポリアセタール（商品名「ユピタール」、三菱エンジニアリングプラスチックス製）を使用した合成樹脂製外皮である。Ｘ線回折法により測定した当該合成樹脂製外皮の結晶化度は８０％である。
【００５３】
＜評価試験方法＞ 
（１）クリープ試験
雰囲気温度を５０℃とし、各ローラに２ＭＰａ〜１５ＭＰａの圧力を掛けた状態で４００ｈｒ保持した後のローラの変形量をマイクロメータにより測定した。
【００５４】
（２）摩耗試験
雰囲気温度を５０℃とし、各ローラに２ＭＰａ〜１５ＭＰａの圧力を掛けた状態で鉄板上を転動させ、１０ｋｍ転動させた後の摩耗量を重量測定により求めた。
【００５５】
（３）耐薬品性試験
雰囲気温度を５０℃とし、各ローラに１０ＭＰａの圧力を掛けた状態でそれぞれの薬品を塗布し、２００ｈｒ後に各ローラにおける樹脂製外皮の外観を観察し、亀裂の有無を確認した。
【００５６】
（４）実車スライドドアの開閉音試験
各実施例及び比較例ローラについて、未使用ローラ、３ＭＰａ×２３℃×４００ｈｒのクリープ試験後、さらに３ＭＰａ×２３℃×１０ｋｍの摩耗試験を実施したローラ（負荷条件Ａ）、及び１５ＭＰａ×５０℃×４００ｈｒのクリープ試験後、さらに１５ＭＰａ×５０℃×１０ｋｍの摩耗試験を実施したローラ（負荷条件Ｂ）をそれぞれ実車スライドドアに取り付け、スライドドア開閉時の音圧を測定し、負荷試験後ローラの未使用ローラに対する音圧の増加分をそれぞれ確認した。
【００５７】
（５）すべり摩耗量（参考）
スラスト型摩擦摩耗試験機を使用し、雰囲気温度を２３℃とし、各ローラに２ＭＰａ〜５ＭＰａの圧力を掛けた状態で、鋼板上を１０ｋｍの距離だけ滑らせた後の摩耗量を重量測定により求めた。
【００５８】
これらの結果を表１にまとめて示す。
なお、上記評価試験の試験条件は、図２に示したような実車について、各ガイドレール１１〜１３に相当する部位の温度及びローラの接触圧力を実際に測定した結果に基づくものである。
すなわち、実車の各ガイドレール１１〜１３にそれぞれ熱伝対を取り付け、１年間に亘って温度測定を行なった結果、いずれのガイドレールについても、年間の４月から１１月にかけて温度が５０℃以上になることがあることが確認された。また、図２に示すガイドレール１２とローラの間に面圧測定センサーとしてニッタ（株）製のタクタイルセンサーシートを挿入して接触圧力を測定した結果、接触圧力が５ＭＰａ以上となっていることが判明した。
【００５９】
また、表１では見やすくするために、クリープ変形量、転がり摩耗量及びすべり摩耗量を相対値に換算して表わした。クリープ変形量は、比較例５の雰囲気温度２３℃、圧力２ＭＰａ、４００ｈｒ保持後の変形量を１．０（基準）として比例換算し、変形量４．５以下を○、４．５超８．５以下を△、８．５超を×で表した。一方、転がり摩耗量は、比較例７の雰囲気温度２３℃、圧力２ＭＰａ、１０ｋｍ転動後の摩耗量を１．０（基準）として比例換算し、摩耗量９未満を○、９以上１２未満を△、１２以上を×で表した。
すべり摩耗量は、比較例３の雰囲気温度２３℃、圧力２ＭＰａ、１０ｋｍ転動後の摩耗量を１．０（基準）として比例換算し、摩耗量０．６未満を○、０．６以上０．９未満を△、０．９以上を×で表した。さらに、耐薬品性については、亀裂がないものを○、最大長さ５００μｍ未満の亀裂があるものを△、最大長さ５００μｍ以上の亀裂があるものを×で表した。ドア開平音については、音圧の増加分４ｄＢ未満を○、４ｄＢ以上を×で表した。
【００６０】
【表１】
2006138334.tif 000003
【００６１】
表１の結果から以下のことが確認された。
（１）クリープ試験
２３℃雰囲気下におけるローラ外皮のクリープ変形量は、各実施例、比較例とも大きな差は認められないが、５０℃雰囲気下におけるクリープ変形量はガラス転移温度Ｔｇが高いほど小さく、特にガラス転移点Ｔｇが１００℃以上１４０℃以下である樹脂組成物から成る外皮を供えたローラの結果が良好であった。
【００６２】
（２）摩耗試験
２３℃雰囲気下におけるローラ外皮の摩耗量についても、各実施例、比較例とも大きな差は認められないが、５０℃雰囲気下における摩耗量は、結晶化度が高いほど少なくなり、特に結晶化度が４０％以上７５％以下の樹脂組成物においてこの傾向が顕著である。また、実施例７（ポリアセタール）については結晶化度が高いのにも関わらず摩耗量が多いが、これは雰囲気温度がガラス転移点以上であるために、試験温度では樹脂がゴム状態となって、温度の影響を受けやすいために摩耗量が増大したものと考えられる。
【００６３】
（３）耐薬品性試験
外装条件を想定して、耐薬品性試験を実施した結果、実施例１〜３ではいずれの薬品に対しても亀裂の発生は認められなかった。
【００６４】
（４）実車スライドドア開閉音試験
負荷条件Ａによるローラ、すなわち３ＭＰａ×２３℃×４００ｈｒのクリープ試験後、３ＭＰａ×２３℃×１０ｋｍの摩耗試験を実施したローラについては、各実施例、比較例とも大差は認められないものの、より過酷な１５ＭＰａ×５０℃×４００ｈｒのクリープ試験後、１５ＭＰａ×５０℃×１０ｋｍの摩耗試験を施した負荷条件Ｂによるローラの場合には、実施例については２ｄＢ以下の増加に留まり、転がり音増加の抑制効果が認められる一方、比較例については、４ｄＢ以上の音圧増加が認められた。
【００６５】
（５）すべり摩耗試験（参考）
各圧力下での実施例、比較例に大差は認められないことから、すべり摩耗に関する従来の知見では、本発明の課題を解決できないことが裏付けられた。
【００６６】
以上の結果から、スライドドア用支持ローラにおいて、耐磨耗性、耐クリープ性、耐熱性、耐薬品性全てについて十分な耐性を備え、長期間の使用によるスライドドアの開閉音の静粛性を維持できるローラとするためには、主として芳香族ジカルボン酸単位からなるジカルボン酸単位と、主として炭素数４〜１４の脂肪族ジアミン単位からなるジアミン単位から成る半芳香族ポリアミドを質量比で４０％以上含有し、ガラス転移点が１００〜１４０℃であるポリアミド樹脂組成物から構成され、Ｘ線回折法により測定した結晶化度が３０〜７５％でる樹脂成形体から成る外皮を備えたローラとすれば良いことが判明した。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の転がり摺動部材の一実施形態としてスライドドア用支持ローラの構造を示す軸方向断面図である。
【図２】図１に示した支持ローラを使用した自動車のスライドドアシステムの外観を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６８】
１  ローラ（転がり摺動部材）
３  合成樹脂製外皮（相手部材との摺動面に備えられた樹脂成形体）
４  内輪
５  外輪
１０  支軸
【図１】
2006138334.tif 000004
【図２】
2006138334.tif 000005