(57)【要約】【課題】潤滑剤保持力に優れ、長寿命で高速回転でも運転が可能であるとともに、製造工程を比較的簡単にすることができ低コスト化の要望に応じ得る発泡固形潤滑剤封入軸受を提供する。【解決手段】軸受３１内部に発泡固形潤滑剤３７が封入されてなる発泡固形潤滑剤封入軸受であって、上記発泡固形潤滑剤３７は、潤滑成分と、分子内にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーと、硬化剤と、発泡剤とを含む混合物を発泡・硬化させてなり、上記潤滑成分は炭化水素系潤滑油および炭化水素系グリースから選ばれた少なくとも１つの潤滑成分であり、上記ウレタンプレポリマーはイソシアネート基含有量が 2 重量％以上 6 重量％未満であり、上記発泡剤が水であり、上記混合物は、混合物全体に対して、上記潤滑成分を 30 〜 70 重量％含み、発泡後の連続気泡率が 50 ％以上である。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受内部に発泡固形潤滑剤が封入されてなる発泡固形潤滑剤封入軸受であって、
前記発泡固形潤滑剤は、潤滑成分と、分子内にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーと、硬化剤と、発泡剤とを含む混合物を発泡・硬化させてなり、
前記潤滑成分は潤滑油およびグリースから選ばれた少なくとも１つの潤滑成分であり、
前記ウレタンプレポリマーはイソシアネート基含有量が 2 重量％以上 6 重量％未満であり、
前記発泡剤が水であり、
前記混合物は、混合物全体に対して、前記潤滑成分を 30 〜 70 重量％含み、発泡後の連続気泡率が 50 ％以上であることを特徴とする発泡固形潤滑剤封入軸受。
【請求項２】
前記ウレタンプレポリマーは、エステル系ウレタンプレポリマー、カプロラクトン系ウレタンプレポリマー、およびエーテル系ウレタンプレポリマーから選ばれた少なくとも１つのウレタンプレポリマーであることを特徴とする請求項１記載の発泡固形潤滑剤封入軸受。
【請求項３】
前記イソシアネート基と、該イソシアネート基と反応する前記硬化剤の官能基との割合が当量比で（硬化剤の官能基／ＮＣＯ）＝１／（1.1〜2.5）の範囲であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の発泡固形潤滑剤封入軸受。
【請求項４】
前記水の水酸基と、前記硬化剤の官能基との割合が当量比で（水の水酸基／硬化剤の官能基）＝１／（0.7〜2.0）の範囲であることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載の発泡固形潤滑剤封入軸受。
【請求項５】
前記硬化剤が芳香族ポリアミノ化合物であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項記載の発泡固形潤滑剤封入軸受。
【請求項６】
前記芳香族ポリアミノ化合物がアミノ基の隣接位に置換基を有する芳香族ポリアミノ化合物であることを特徴とする請求項５記載の発泡固形潤滑剤封入軸受。
【請求項７】
前記混合物は、少なくとも転動体の周囲に封入された後に、発泡・硬化されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項記載の発泡固形潤滑剤封入軸受。
【請求項８】
前記軸受は、転がり軸受であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項記載の発泡固形潤滑剤封入軸受。
【請求項９】
前記軸受は、すべり軸受であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項記載の発泡固形潤滑剤封入軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発泡固形潤滑剤を封入した発泡固形潤滑剤封入軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車や産業用機械に代表されるようなほとんどの機械の摺動部や回転部において潤滑剤が使用されている。通常、転がり軸受は、その内部にグリースを充填して転動体と軸受内外輪および保持器相互の摩擦面を潤滑しており、充填されたグリースが外部へ流出しないように、また、その内部へ塵や水分等が侵入しないように、シール等の密封装置が設けられている。しかし、密封装置付きの転がり軸受であっても、グリースを完全に密封することは困難であり、長時間使用すると徐々に流出したり、軸受内に外部から浸入した水分によってグリースが徐々に劣化することがある。このようなグリースの密封不良および劣化防止に関する問題点を解決するべく、潤滑油を増ちょうさせて保形性を持たせたグリースや、液体潤滑剤を保持してその飛散や垂れ落ちを防止できる固形潤滑剤も知られている。
【０００３】
例えば、潤滑油やグリースに、超高分子量ポリオレフィン、またはウレタン樹脂およびその硬化剤を混合し、樹脂の分子間に液状の潤滑成分を保持させて徐々に滲み出る物性を持たせた固形潤滑剤が知られている（特許文献１〜特許文献３参照）。
また、潤滑剤の存在下でポリウレタン原料であるポリオールとジイソシアネートとを潤滑成分中で反応させた自己潤滑性のポリウレタンエラストマーが知られている（特許文献４参照）。
また、樹脂成分である固形成分を発泡体化し、これに潤滑油を後含浸させ、軸受内部の摩擦接触部の近傍に設ける含油発泡体が知られている（特許文献５参照）。
【０００４】
これらの固形潤滑剤は、軸受に封入して固化させると、潤滑油を徐々に滲み出させるものであり、これを用いると潤滑油の補充のためのメンテナンスが不要になり、水分の多い厳しい使用環境や強い慣性力の働く環境などでも軸受寿命の長期化に役立てることを狙ったものである。
【０００５】
また、上記した従来技術による固形潤滑剤を充填した転がり軸受では、寿命が短い、高速回転においては焼き付きやすい、そして発熱が大きくなるために母材である樹脂成分が溶融してしまうために使用できないという欠点がある。また、フルパック仕様においては、前述の固形潤滑剤を軸受内で固化させた後冷却する過程において、固形潤滑剤が収縮するために潤滑剤自身が転動体を抱きこんでしまい、回転トルクが大きくなりやすく発熱しやすいという問題点がある。
また、このような固形潤滑剤を製造する工程では、潤滑油やグリースを確実に含浸させるために多くの製造工程が必要になり、これでは低コスト化の要求に応えることも困難である。
【０００６】
また、ポリオール成分とイソシアネート成分とで生成されるポリウレタン樹脂内に潤滑油を含ませた潤滑性組成物が知られている（特許文献６〜特許文献８参照）。
また、瀝青などによる油展が可能な原料として水酸基末端ポリジエン化合物がこれまでに報告されている（特許文献９参照）。
しかしながら、圧縮・屈曲などの外部応力の働く部位において使用できるようなゴム弾性を有し、潤滑剤の保持性が高く、かつ大きな変形を許容する発泡固形潤滑剤は知られていない。
【特許文献１】特開平６−４１５６９号公報
【特許文献２】特開平６−１７２７７０号公報
【特許文献３】特開２０００−３１９６８１号公報
【特許文献４】特開平１１−２８６６０１号公報
【特許文献５】特開平９−４２２９７号公報
【特許文献６】特開昭６０−１７３０１０号公報
【特許文献７】特開昭６２−２４１９９７号公報
【特許文献８】特開平８−３２５９号公報
【特許文献９】特開昭５８−１８９２４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような問題点に対処するためになされたものであり、潤滑剤保持力に優れ、長寿命で高速回転でも運転が可能であるとともに、製造工程を比較的簡単にすることができ低コスト化の要望に応じ得る発泡固形潤滑剤封入軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の発泡固形潤滑剤封入軸受は、軸受内部に発泡固形潤滑剤が封入されてなる発泡固形潤滑剤封入軸受であって、上記発泡固形潤滑剤は、潤滑成分と、分子内にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーと、硬化剤と、発泡剤とを含む混合物を発泡・硬化させてなり、上記潤滑成分は潤滑油およびグリースから選ばれた少なくとも１つの潤滑成分であり、上記ウレタンプレポリマーはイソシアネート基含有量が 2 重量％以上 6 重量％未満であり、上記発泡剤が水であり、上記混合物は、混合物全体に対して、上記潤滑成分を 30 〜 70 重量％含み、発泡後の連続気泡率が 50 ％以上であることを特徴とする。
また、分子内にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーは、エステル系ウレタンプレポリマー、カプロラクトン系ウレタンプレポリマー、およびエーテル系ウレタンプレポリマーから選ばれた少なくとも１つのウレタンプレポリマーであることを特徴とする。
【０００９】
発泡固形潤滑剤において、ウレタンプレポリマーに含まれるイソシアネート基と、該イソシアネート基と反応する上記硬化剤の官能基との割合が当量比で（硬化剤の官能基／ＮＣＯ）＝１／（1.1〜2.5）の範囲であることを特徴とする。
また、発泡剤である水の水酸基と、上記硬化剤の官能基との割合が当量比で（水の水酸基／硬化剤の官能基）＝１／（0.7〜2.0）の範囲であることを特徴とする。
【００１０】
発泡固形潤滑剤において、上記硬化剤が芳香族ポリアミノ化合物であることを特徴とする。特に該芳香族ポリアミノ化合物がアミノ基の隣接位に置換基を有する芳香族ポリアミノ化合物であることを特徴とする。
発泡固形潤滑剤において、上記潤滑成分と、上記ウレタンプレポリマーと、上記硬化剤と、上記発泡剤とを含む混合物は、少なくとも転動体の周囲に封入された後に、発泡・硬化されてなることを特徴とする。
【００１１】
本発明の発泡固形潤滑剤封入軸受は、転がり軸受またはすべり軸受の内部に上記発泡固形潤滑剤が封入されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の発泡固形潤滑剤封入軸受は、発泡固形潤滑剤を軸受内部（保持器と内・外輪との空間、保持器のない転がり軸受における内・外輪間の空間など）に封入する。この発泡固形潤滑剤は、潤滑成分と、分子内にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーと、硬化剤と、発泡剤とを含む混合物を発泡・硬化させてなるので、潤滑成分が発泡・硬化した固形成分内に吸蔵される。このため、軸受の回転運動に伴う遠心力や圧縮、屈曲、膨張などの外的な応力や毛細管現象によって発泡固形潤滑剤中より外部に潤滑油が徐放されるので、潤滑剤保持力に優れ、軸受の小型化、高性能化および長寿命化が図れる。なお、潤滑成分が発泡・硬化した固形成分内に吸蔵されるとは、後述する潤滑油やグリースなどの液体・半固体状の潤滑成分が、発泡・硬化した固形成分中にウレタンプレポリマーや硬化剤と反応することなく、化合物にならないで含まれることをいう。
【００１３】
また、発泡固形潤滑剤を封入することで、転走面近くに潤滑剤が存在できグリース潤滑と比較してより潤滑剤が転走面に供給されやすい。また、外部からの塵・水分等の侵入に対してはシール部材の役割をも果たす。その上、多孔質な部分を多く持つので、軸受の軽量化の点でも有利である。
また、組み立て後に潤滑剤を封入する必要がないので、生産効率が向上し、安価に製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の発泡固形潤滑剤封入軸受に用いる固形潤滑剤として潤滑剤保持力に優れ、潤滑油滲み出し量を必要最小限に抑制できる固形潤滑剤について鋭意検討の結果、潤滑成分と、分子内にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーと、硬化剤と、発泡剤とを含む混合物を発泡・硬化させて発泡固形潤滑剤を得た。この発泡固形潤滑剤はウレタンプレポリマーが発泡・硬化して多孔質化された固形物であり、かつ潤滑成分を樹脂内部に吸蔵してなる発泡固形潤滑剤である。
この発泡固形潤滑剤は潤滑油などの保持力に優れ、外力による変形を受けても潤滑油滲み出し量を必要最小限に抑制し、かつ安価に製造でき、軸受の必要箇所にのみ封入でき、軸受を効率よく製造できることがわかった。本発明はこのような知見に基づくものである。
【００１５】
本発明の発泡固形潤滑剤封入軸受に用いられる発泡固形潤滑剤は、樹脂内に潤滑成分を吸蔵させるので、樹脂の柔軟性により、例えば圧縮、膨張、屈曲、ねじりなどの外力による変形により潤滑剤を滲み出させて樹脂の分子間から外部に徐放できる。この際、滲み出す潤滑油量は、外力の大きさに応じて弾性変形する程度を樹脂の選択などによって変えることにより、必要最小限にすることができる。
また、本発明に用いる発泡固形潤滑剤において樹脂成分は、発泡により表面積が大きくなっており、滲み出した余剰の潤滑油を再び発泡体の気泡内に一時的に保持することもできて滲み出す潤滑油量は安定しており、また樹脂内に潤滑剤を吸蔵させるとともに気泡内に含浸させることによって非発泡の状態より潤滑油の保持量も多くなる。
【００１６】
その上、本発明に用いる発泡固形潤滑剤は、非発泡体と比較して屈曲時に必要なエネルギーが非常に小さく、潤滑油を高密度に保持しながら柔軟な変形が可能である。よって、該発泡固形潤滑剤を固化させた後冷却する過程において、発泡固形潤滑剤が収縮し転動体を抱き込んだとしても屈曲・変形時に必要なエネルギーが小さいために容易に変形することができ、回転トルクが大きくなるという問題を防ぐことができる。また、発泡部分すなわち多孔質な部分を多く持つため、軽量化の点でも有利である。
また、潤滑成分と、ウレタンプレポリマーと、硬化剤と、発泡剤とを含む混合物を発泡・硬化させるだけであるので、特別な設備も不要であり、任意の場所に充填して成形することが可能である。
また、潤滑成分と、ウレタンプレポリマーと、硬化剤と、発泡剤とを含む混合物の配合量をコントロールすることにより発泡固形潤滑剤の密度を変化させることができる。
【００１７】
本発明の軸受に使用する発泡固形潤滑剤に用いられる固形成分には耐熱性および柔軟性に優れ、低コスト化が可能となるウレタンプレポリマーを用いる。
本発明に使用できるウレタンプレポリマーは、活性水素基を有する化合物とポリイソシアネートとの反応によって得られ、イソシアネート基は、分子鎖末端であっても、あるいは分子鎖内から分岐した側鎖末端に含まれていてもよい。また、ウレタンプレポリマーは分子鎖内にウレタン結合を有していてもよい。
ウレタンプレポリマーは反応するモノマー（＝活性水素基を有する化合物）の種類によって、カプロラクトン系、エステル系、エーテル系などに分類される。エーテル系にはタケネートＬ−１１７０（三井化学ポリウレタン社製）、Ｌ−１１５８（三井化学ポリウレタン社製）、コロネート４０９０（日本ポリウレタン社製）がある。また、エステル系としてはコロネート４０４７（日本ポリウレタン社製）などがあり、カプロラクトン系にはタケネートＬ-１３５０（三井化学ポリウレタン社製）、タケネートＬ-１６８０（三井化学ポリウレタン社製）、サイアナプレン７−ＱＭ（三井化学ポリウレタン社製）、プラクセルＥＰ１１３０（ダイセル化学工業社製）などが挙げられる。
また、末端基をイソシアネート基に変性したオリゴマーやプレポリマー化合物も使用することが出来る。このような化合物としては末端イソシアネート変性ポリエーテルポリオールや水酸基末端ポリブタジエンのイソシアネート変性体が挙げられる。末端イソシアネート変性ポリエーテルポリオールにはコロネート１０５０（日本ポリウレタン社製）などが挙げられる。また、水酸基末端ポリブタジエンのイソシアネート変性体にはpoly-bd MC50（出光興産社製）やpoly-bd HTP9（出光興産社製）が挙げられる。
これらのウレタンプレポリマーは、目的とする機械的性質などに応じて２種類以上を混合して使用することもできる。
【００１８】
本発明は、イソシアネート基含有量が 2 重量％以上 6 重量％未満のウレタンプレポリマーを使用できる。イソシアネート基（ＮＣＯ）の含有量が 2 重量％未満であると発泡性と弾力性の両立が難しくなるし、 6 重量％以上であると硬度が大きくなりすぎて反発弾性が大きくなり外力による変形を受けるときに発熱等を起こしやすくなる。
また、イソシアネート基は、フェノール類、ラクタム類、アルコール類、オキシム類などのブロック剤でイソシアネート基をブロックしたブロックイソシアネート等を使用することができる。
【００１９】
上記ウレタンプレポリマーを硬化させる硬化剤としては、活性水素を有する化合物が好ましく、官能基がアミノ基であるポリアミノ化合物、官能基が水酸基であるポリオール化合物が挙げられる。
ポリアミノ化合物としては、３，３′-ジクロロ-４，４′-ジアミノジフェニルメタン（以下、ＭＯＣＡと記す）、３，３′-ジメチル-４，４′-ジアミノジフェニルメタン、３，３′-ジメトキシ-４，４′-ジアミノジフェニルメタン、４，４′-ジアミノ-３，３′-ジエチル-５，５′-ジメチルジフェニルメタン、トリメチレン-ビス-（４-アミノベンゾアート）、ビス（メチルチオ）-２，４-トルエンジアミン、ビス（メチルチオ）-２，６-トルエンジアミン、メチルチオトルエンジアミン、３，５-ジエチルトルエン-２，４-ジアミン、３，５-ジエチルトルエン-２，６-ジアミンに代表される芳香族ポリアミノ化合物が挙げられる。
【００２０】
上記ポリアミノ化合物の中でも芳香族アミノ化合物が低コストであり、物性が優れているため、好ましく、特にアミノ基の隣接位に置換基を有する芳香族ジアミノ化合物が好ましい。本発明においては、発泡と共に硬化させる工程を経るため、隣接位の置換基によりアミノ基の反応性が抑制されるためと考えられる。
【００２１】
ウレタンプレポリマーをポリアミノ化合物で硬化させるとウレタンおよびウレア結合を分子内に有する発泡性固形潤滑剤となる。ウレア結合を生成させることによって分子中のウレタン結合密度を下げることになり、伸びや反発弾性が向上する。また、ウレア結合を生成させることによって剛性を与えることができる。
【００２２】
ポリオール化合物としては、１，４-ブタングリコールやトリメチロールプロパンに代表される低分子ポリオール、ポリエーテルポリオール、ひまし油系ポリオール、ポリエステル系ポリオールが挙げられる。ポリオール化合物の中ではトリメチロールプロパンが好ましい。
【００２３】
ウレタンプレポリマーに含まれるイソシアネート基（−ＮＣＯ）と、該イソシアネート基と反応する硬化剤の官能基との割合は、官能基がアミノ基または水酸基である場合、当量比で（硬化剤の官能基／ＮＣＯ）＝１／（1.1〜2.5）の範囲である。
ウレタンプレポリマーに含まれるイソシアネート基と硬化剤のアミノ基（−ＮＨ2）または水酸基（−ＯＨ）、そして発泡剤である水の水酸基（−ＯＨ）との割合で発泡性固形潤滑剤の発泡倍率や柔軟性、弾力性等が定まる。硬化剤のアミノ基（−ＮＨ2）または水酸基（−ＯＨ）とウレタンプレポリマーのイソシアネート基（−ＮＣＯ）とを当量で反応させると、発泡剤である水と反応するイソシアネート基（−ＮＣＯ）が消失してしまうため、（硬化剤の官能基／ＮＣＯ）＝１／（1.1〜2.5）の範囲が好ましい。また、発泡剤である水の水酸基と、硬化剤の官能基との割合が当量比で（水の水酸基／硬化剤の官能基）＝１／（0.7〜2.0）の範囲である。
上記範囲よりも硬化剤の量が少なくなると発泡性固形潤滑剤の強度等の物性が著しく低下するばかりでなく、ウレタンエラストマーとして硬化しない場合もある。
【００２４】
本発明に使用できる潤滑成分は、発泡体を形成する固形成分を溶解しないものであれば使用することができる。潤滑成分としては、例えば潤滑油、グリース、ワックスなどを単独でもしくは混合して使用できる。特に好ましいものとして、炭化水素系潤滑油、炭化水素系グリース、または炭化水素系潤滑油と炭化水素系グリースとの混合物が挙げられる。
炭化水素系潤滑油としては、パラフィン系やナフテン系の鉱物油、炭化水素系合成油、ＧＴＬ基油等が挙げられる。これらは単独でも混合油としても使用できる。また、エステル系合成油、エーテル系合成油、フッ素油、シリコーン油等が挙げられる。これらは単独でも混合油としても使用できる。
炭化水素系グリースは炭化水素油を基油とするグリースであり、基油としては上述の炭化水素系潤滑油を挙げることができる。増ちょう剤としては、リチウム石けん、リチウムコンプレックス石けん、カルシウム石けん、カルシウムコンプレックス石けん、アルミニウム石けん、アルミニウムコンプレックス石けん等の石けん類、ジウレア化合物、ポリウレア化合物等のウレア系化合物が挙げられるが、特に限定されるものではない。また同様に、エステル系合成油、エーテル系合成油、フッ素油、シリコーン油等を基油としたグリースも使用できる。
ジウレア化合物は、例えば、ジイソシアネートとモノアミンの反応で得られる。ジイソシアネートとしては、フェニレンジイソシアネート、ジフェニルジイソシアネート、フェニルジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、オクタデカンジイソシアネート、デカンジイソシアネート、ヘキサンジイソシアネート等が挙げられ、モノアミンとしては、オクチルアミン、ドデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、オレイルアミン、アニリン、ｐ-トルイジン、シクロヘキシルアミン等が挙げられる。ポリウレア化合物は、例えば、ジイソシアネートとモノアミン、ジアミンとの反応で得られる。ジイソシアネート、モノアミンとしては、ジウレア化合物の生成に用いられるものと同様のものが挙げられ、ジアミンとしては、エチレンジアミン、プロパンジアミン、ブタンジアミン、ヘキサンジアミン、オクタンジアミン、フェニレンジアミン、トリレンジアミン、キシレンジアミン等が挙げられる。
【００２５】
上記潤滑成分には、炭化水素系合成ワックス、ポリエチレンワックス、高級脂肪酸エステル系ワックス、高級脂肪酸アミド系ワックス、ケトン・アミン類、水素硬化油などを混合して使用することができる。これらのワックスに油を混合してもよく、使用する油成分としては上述の潤滑油と同様のものを用いることができる。
【００２６】
本発明の軸受に用いる発泡固形潤滑剤を発泡させる手段である発泡剤としては、原料にイソシアネート化合物を用いることから、イソシアネート化合物と反応して二酸化炭素ガスを発生させる水を用いることが好ましい。
また、必要に応じて触媒を使用することが好ましく、例えば、３級アミン系触媒や有機金属触媒などが用いられる。３級アミン系触媒としてはモノアミン類、ジアミン類、トリアミン類、環状アミン類、アルコールアミン類、エーテルアミン類、イミダゾール誘導体、酸ブロックアミン触媒などが挙げられる。
また、有機金属触媒としてはスタナオクタエート、ジブチルチンジアセテート、ジブチルチンジラウレート、ジブチルチンメルカプチド、ジブチルチンチオカルボキシレート、ジブチルチンマレエート、ジオクチルチンジメルカプチド、ジオクチルチンチオカルボキシレート、オクテン酸塩などが挙げられる。また、反応のバランスを整えるなどの目的でこれら複数種類を混合して用いてもよい。
【００２７】
本発明において発泡固形潤滑剤には必要に応じて顔料や帯電防止剤、難燃剤、防黴剤やフィラーなどの各種添加剤等を添加することができる。
さらに二硫化モリブデン、グラファイト等の固体潤滑剤、有機モリブデン等の摩擦調整剤、アミン、脂肪酸、油脂類等の油性剤、アミン系、フェノール系などの酸化防止剤、石油スルフォネート、ジノニルナフタレンスルフォネート、ソルビタンエステルなどの錆止め剤、イオウ系、イオウ−リン系などの極圧剤、有機亜鉛、リン系などの摩耗防止剤、ベンゾトリアゾール、亜硝酸ソーダなどの金属不活性剤、ポリメタクリレート、ポリスチレンなどの粘度指数向上剤などの各種添加剤を含んでいてもよい。
【００２８】
本発明の軸受に封入する発泡固形潤滑剤は、上記潤滑成分と、ウレタンプレポリマーと、硬化剤と、発泡剤とを含む混合物を発泡・硬化させて得られる。
上記潤滑成分の配合割合は、混合物全体に対して、 30 重量％〜70 重量％、好ましくは 40 重量％〜60 重量％である。潤滑成分が 30 重量％未満であると、潤滑油などの供給量が少なく発泡固形潤滑剤としての機能を発揮できず、70 重量％より多いときには固化しない場合がある。
【００２９】
本発明の軸受に用いる発泡固形潤滑剤において、潤滑成分と、ウレタンプレポリマーと、硬化剤と、発泡剤とを含む成分を混合する方法は、特に限定されることなく、例えばヘンシェルミキサー、リボンミキサー、ジューサーミキサー、ミキシングヘッド等、一般に用いられる撹拌機を使用して混合することができる。
得られた混合物は発泡・硬化する前は流動性があるので形状が複雑な軸受内の任意の部位にも容易に充填することが可能である。
また、混合物は硬化剤および発泡剤により速やかに硬化するため、硬化剤および発泡剤を除く他の成分をあらかじめ混合し、最後に硬化剤および発泡剤を加えることが望ましい。
【００３０】
上記混合物は、市販のシリコーン系整泡剤などの界面活性剤を使用し、各原料分子を均一に分散させておくことが望ましい。また、この整泡剤の種類によって表面張力を制御し、生じる気泡の種類を連続気泡または独立気泡に制御することが可能となる。このような界面活性剤としては陰イオン系界面活性剤、非イオン系界面活性剤、陽イオン系界面活性剤、両性界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤などが挙げられる。
【００３１】
本発明においてウレタンプレポリマーを発泡により多孔質化する際に生成させる気泡は気泡が連通している連続気泡であることが好ましい。これは、外部応力によって潤滑成分を樹脂の表面から連続気泡を介して外部に直接供給するためである。気泡間が連通していない独立気泡の場合は固形成分中の潤滑油の全量が一時的に独立気泡中に隔離され気泡間での移動が困難となり、必要なときに外部に十分供給されない場合がある。
【００３２】
本発明において発泡固形潤滑剤の発泡後の連続気泡率が 50 ％以上である。さらに好ましくは50 ％以上 90 ％以下である。連続気泡率が 50％未満の場合は、樹脂成分（固形成分）の潤滑油が一時的に独立気泡中に取り込まれている割合が多くなり、必要な時に外部へ供給されない場合がある。なお、90 ％をこえると、発泡体自体の強度が低下しやすくなるし、潤滑成分の保持力が低下するために潤滑成分の放出が多くなり、長期使用には不利となる。
【００３３】
本発明の発泡固形潤滑剤の連続気泡率は以下の手順で算出できる。
（１）発泡硬化した発泡固形潤滑剤を適当な大きさにカットし、試料Ａを得る。試料Ａの重量を測定する。
（２）Ａを 3 時間ソックスレー洗浄（溶剤：石油ベンジン）する。その後 80℃で ２ 時間恒温槽に放置し、有機溶剤を完全に乾燥させ、試料Ｂを得る。試料Ｂの重量を測定する。
（３）連続気泡率を以下の手順で算出する。
連続気泡率＝（１−（試料Ｂの樹脂成分重量−試料Ａの樹脂成分重量）／試料Ａの潤滑成分重量）×１００
なお、試料Ａ、Ｂの樹脂成分重量、潤滑成分重量は、試料Ａ、Ｂの重量に組成の仕込み割合を乗じて算出する。
連続していない独立気泡中に取り込まれた潤滑成分は 3 時間ソックスレー洗浄では外部へ放出されないため試料Ｂの重量を減少させることがないので、上記の操作で試料Ｂの重量減少分は連続気泡からの潤滑成分の放出によるものとして連続気泡率が算出できる。
【００３４】
本発明において潤滑油などの潤滑成分存在下で発泡反応と硬化反応とを同時に行なう反応型含浸法を用いることが、潤滑成分の高充填化と材料物性の高伸化を同時に両立させるためには望ましい。これは発泡体形成段階において発泡体に形成された気泡に潤滑剤が均一に含浸されるとともに、潤滑成分が発泡・硬化した固形成分内に吸蔵されることにより潤滑剤の高充填化と材料物性の高伸化が両立するものと考えられる。
これに対してあらかじめ発泡体を製造しておき、これに潤滑剤を含浸させる後含浸法では潤滑剤保持力が十分でなく、短時間で潤滑剤が放出され長期的に使用すると潤滑剤が供給不足となる。
【００３５】
本発明に用いる発泡固形潤滑剤の発泡倍率は 1.1 倍〜100 倍であることが好ましい。さらに好ましくは 1.1 倍〜10 倍である。なぜなら発泡倍率 1.1 倍未満の場合は気泡体積が小さく、外部応力が加わったときに変形を許容できないし、または発泡固形潤滑剤が硬すぎるため、外部応力に追随した変形ができないなどの不具合がある。また、100 倍をこえる場合は外部応力に耐える強度を得ることが困難となり、破損や破壊に至ることがある。
【００３６】
発泡固形潤滑剤は、軸受内の少なくとも転動体の周囲に上記混合物を流し込んだ後、発泡・硬化させてもよく、また常圧で発泡・硬化した後に裁断や研削等で目的の形状に後加工し、軸受内に組み込むこともできる。
また、発泡固形潤滑剤は柔軟なため、フルパック仕様にしても回転トルクが大きくなりにくく、発熱を抑えることができる。また、外部からの塵や水分等の侵入に対してはシールの役割をも果たす。
形状が複雑な軸受内の任意の部位にも容易に充填することが可能であり、発泡成形体を得るための成形金型や研削工程等も不要であることから、本発明では、混合物を発泡・硬化前に軸受内に流し込み、軸受内において発泡・硬化させる方法を採用することが好ましい。該方法を採用することで、製造工程が簡易となり低コスト化が図れる。
【００３７】
これらの発泡固形潤滑剤は、各種の周知な形式の軸受に封入することができる。例として、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、スラスト玉軸受、円筒ころ軸受、針状ころ軸受、スラスト円筒ころ軸受、スラスト針状ころ軸受、円すいころ軸受、スラスト円すいころ軸受、自動調心玉軸受、自動調心ころ軸受、スラスト自動調心ころ軸受、すべり軸受などが挙げられる。また、これらの軸受に対して、シール部材またはシールド板の有無は問わず適用することができる。
すべり軸受に使用する場合、内輪と外輪の間に封入して用いる方法や、焼結金属に隣接する潤滑剤供給部材として用いることですべり軸受としての機能を発揮することができる。
【００３８】
本発明の発泡固形潤滑剤封入軸受の一例を図５に基づいて説明する。図５は本発明の一実施例に係る深溝玉軸受の断面図である。
図５に示すように軸受３１は内輪３２と、内輪３２と同心に配置された外輪３３と、これら内、外輪間に介在する複数個の転動体３４と、この複数個の転動体３４を保持する保持器３６と、外輪３３等に固定されるシール部材３５とにより構成される。少なくとも転動体３４の周囲に上述の発泡固形潤滑剤３７が封入される。
【００３９】
本発明のすべり軸受の一例を図６および図７に基づいて説明する。図６は本発明の他の実施例に係るすべり軸受を用いたプリンターの駆動部を示す斜視図であり、図７は図６におけるすべり軸受の断面図である。
図６に示すようにプリンターの駆動部は、軸４２と、すべり軸受４４と、すべり軸受４４によって軸支され、軸４２上を直線移動するキャリッジ４１とを備えてなる。
図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、すべり軸受４４は、軸４２と摺動する焼結金属多孔体４５と、該焼結金属多孔体４５に隣接する部位に上述の発泡固形潤滑剤４６とを備え、摺動面４３（軸４２の外周面）で摺動案内される。
【００４０】
軸受への発泡固形潤滑剤の封入方法の例を、図１〜図３に基づいて説明する。
図１は、本発明の他の実施例に係るラジアル玉軸受（シール部材なし）への封入例を示す模式図である。図１に示すように、軸受外径７より大きい鉄板５もしくはそれに類似する治具の上に内輪２と、外輪３と、内、外輪間に介在する転動体４とを有する軸受１を置き、よく撹拌した発泡直前の発泡固形潤滑剤成分の混合物６を内輪２と、外輪３と、鉄板５とに囲まれた空間に流し込み、発泡・硬化させる。この場合、混合物６を軸受１内に流し込んだ後にさらに軸受１上部に軸受外径７より大きい鉄板５もしくはそれに類似する治具をかぶせてもよい。鉄板もしくは治具をかぶせる場合、軸受内での発泡固形潤滑剤の充填率が向上する。混合物６の発泡・硬化終了後に鉄板５もしくはそれに類似する治具を外して、発泡固形潤滑剤封入軸受を得る。
【００４１】
図２は、本発明の他の実施例に係るラジアル玉軸受（シール部材付き）への封入例を示す模式図である。図２に示すように、内輪１２と、外輪１３と、内、外輪間に介在する転動体１４と、片側のみに装着されたシール部材１５を有する軸受１１を、シール部材１５を下側にして静置する。そして、よく撹拌した発泡直前の発泡固形潤滑剤成分の混合物１６を軸受１１に流し込み、発泡・硬化させる。この場合、図１と同様に軸受内での発泡固形潤滑剤の充填率を向上させるために、混合物１６を軸受１１内に流し込んだ後にさらに軸受１１上部に軸受外径より大きい鉄板もしくはそれに類似する治具をかぶせてもよい。上側のシール部材は、充填率向上のための治具の代わりとして、発泡過程中に装着してもよいし、発泡・硬化が終わってから軸受１１に装着してもよい。
【００４２】
図３は本発明の他の実施例に係るスラスト玉軸受への封入例を示す模式図である。図４は、図３にて円筒治具の使用を示す模式図である。図３および図４に示すように、スラスト玉軸受２１が収まる金型２５を準備し、内輪２２と外輪２３と、内、外輪間に介在する転動体２４とを有する軸受２１を設置する。軸受２１の内径側からよく撹拌した発泡直前の発泡固形潤滑剤成分の混合物２６を軸受２１に流し込み、内径と同径の円筒治具２７を内径部に差し込み、発泡・硬化させる。混合物２６が発泡・硬化し発泡固形潤滑剤２８となった後、金型２５と円筒治具２７を外して、発泡固形潤滑剤封入軸受を得る。
また、軸受への潤滑剤の封入には、射出成型機等を用いることもできる。この場合、軸受は金型に装着され、スクリュー内で混合された発泡固形潤滑剤成分はノズルより軸受内へ封入される。
【００４３】
本発明の発泡固形潤滑剤封入軸受において、発泡固形潤滑剤中に含浸された状態で含まれる潤滑成分は、外力による発泡体の変形によっても急激に滲み出すことがなく、潤滑成分を効率よく摺動面に滲み出させて用いることができる。その結果、該軸受は潤滑成分量が必要最小限でよく、長寿命で高速回転でも運転が可能である。
【実施例】
【００４４】
以下に本発明の実施例を挙げ、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。
実施例および比較例に用いた潤滑成分、ウレタンプレポリマー、硬化剤、発泡剤、触媒を以下に示す。なお、（  ）内は表中での略号を表す。
潤滑成分
潤滑油（潤滑油１）：タービン１００（パラフィン系鉱油、新日本石油社製）
潤滑油（潤滑油２）：クリセフ１５０（ナフテン系鉱油、新日本石油社製）
潤滑油（潤滑油３）：シンフルード８０１（ポリ−α−オレフィン、新日鉄化学社製）
潤滑グリース（グリース）：パイロノックユニバーサルＮ６Ｃ（新日本石油社製）
ウレタンプレポリマー
カプロラクタン系ウレタンプレポリマー１（プレポリマー１）：プラクセルＥＰ１１３０（ＮＣＯ 3.3 ％、ダイセル化学工業社製）
エーテル系ウレタンプレポリマー（プレポリマー２）：コロネート４０９０（ＮＣＯ 4.3 ％、日本ポリウレタン社製）
エステル系ウレタンプレポリマー（プレポリマー３）：コロネート４０４７（ＮＣＯ 4.3 ％、日本ポリウレタン社製）
カプロラクタン系ウレタンプレポリマー（プレポリマー４）：タケネートＬ-１３５０（ＮＣＯ 2.3 ％、三井化学ポリウレタン社製）
エーテル系ウレタンプレポリマー（プレポリマー５）：タケネートＬ-１１７０（ＮＣＯ 2.4 ％、三井化学ポリウレタン社製）
カプロラクタン系ウレタンプレポリマー（プレポリマー６）：タケネートＬ-１６８０（ＮＣＯ 3.2 ％、三井化学ポリウレタン社製）
カプロラクタン系ウレタンプレポリマー（プレポリマー７）：サイアナプレン７−ＱＭ（ＮＣＯ 2.3 ％、三井化学ポリウレタン社製）
エーテル系ウレタンプレポリマー（プレポリマー８）：タケネートＬ-１１５８（ＮＣＯ 4.4 ％、三井化学ポリウレタン社製）
硬化剤
ＭＯＣＡ（ＭＯＣＡ）：イハラキュアミンＭＴ（イハラケミカル社製）
トリメチレン-ビス-（４-アミノベンゾアート）（ＣＵＡ−４）：ＣＵＡ−４（イハラケミカル社製）
ビス（メチルチオ）-２，４-トルエンジアミン、ビス（メチルチオ）-２，６-トルエンジアミンおよびメチルチオトルエンジアミンの混合物（エタキュア３００）：エタキュア３００（アルベマール社製）
トリメチロールプロパン：試薬
発泡剤（発泡剤）  イオン交換水
整泡剤（整泡剤）  ＳＲＸ２９８（東レダウ社製）
触媒（触媒）  ＤＭ７０（東ソー社製）
【００４５】
実施例１、２、５、６、８、１０〜１４、１６、１７、比較例２、３
80 ℃のポリテトラフルオロエチレン製ビーカ（直径 70 mm×高さ 150 mm ）内で、硬化剤、アミン触媒および発泡剤を除く原料を表１〜表３に示す配合割合でよく混合した。次に、120 ℃で溶解したＭＯＣＡをビーカ内に投入してよく攪拌した。続いてアミン触媒および発泡剤を投入し攪拌した。なお、比較例３では整泡剤を使用しなかった。この混合物を、玉軸受６２０４の内部空間に充填した。数秒後に発泡反応が始まり、100 ℃で 30 分間放置し硬化させて発泡固形潤滑剤封入軸受を得た。この試験片を用いて以下に示す実機耐久試験を行ない、実機での耐久性を評価した。結果を表１〜表３に併記する。
また、前述の連続気泡率の算出法に基づき発泡固形潤滑剤の連続気泡率を測定した。結果を表１〜表３に併記する。
【００４６】
＜実機耐久試験＞
得られた試験片について、Ｆａ＝Ｆｒ＝67 N の荷重を負荷し、100℃で 10000 rpmで回転させ、回転軸を駆動している電動機の入力電流が制限電流を超過した時（回転トルクが始動トルクの 2 倍をこえた時）までの寿命時間を測定した。
【００４７】
実施例３
100 ℃のポリテトラフルオロエチレン製ビーカ（直径 70 mm×高さ 150 mm ）内で、硬化剤、アミン触媒および発泡剤を除く原料を表１に示す配合割合でよく混合した。次に、140 ℃で溶解したトリメチレン-ビス(４-アミノベンゾアート)をビーカ内に投入し、よく攪拌した。続いてアミン触媒および発泡剤を投入し攪拌した。この混合物を、玉軸受６２０４の内部空間に充填した。数秒後に発泡反応が始まり、100 ℃で 30 分間放置し硬化させて発泡固形潤滑剤封入軸受を得た。この試験片を用いて上記の実機耐久試験を行ない、実機での耐久性を評価した。結果を表１に併記する。
また、前述の連続気泡率の算出法に基づき発泡固形潤滑剤の連続気泡率を測定した。結果を表１に併記する。
【００４８】
実施例４、７、９、１５
100 ℃のポリテトラフルオロエチレン製ビーカ（直径 70 mm×高さ 150 mm ）内で、硬化剤、アミン触媒および発泡剤を除く原料を表１〜表３に示す配合割合でよく混合した。次に、実施例４、実施例９および実施例１５ではエタキュア３００を、実施例７ではトリメチロールプロパンをそれぞれビーカ内に投入し、よく攪拌した。続いてアミン触媒および発泡剤を投入し攪拌した。この混合物を、玉軸受６２０４の内部空間に充填した。数秒後に発泡反応が始まり、100 ℃で 30 分間放置し硬化させて発泡固形潤滑剤封入軸受を得た。この試験片を用いて上記の実機耐久試験を行ない、実機での耐久性を評価した。結果を表１〜表３に併記する。
また、前述の連続気泡率の算出法に基づき発泡固形潤滑剤の連続気泡率を測定した。結果を表１〜表３に併記する。
【００４９】
比較例１
潤滑油を用いずに発泡・硬化させた後、潤滑油を後含浸したこと以外は実施例１と同様に処理して後含浸型の発泡固形潤滑剤封入軸受の試験片を得た。この試験片を用いて以下に示す実機耐久試験を行ない、実機での耐久性を評価した。結果を表３に併記する。
【００５０】
【表１】
2008297368.tif 000003
【表２】
2008297368.tif 000004
【表３】
2008297368.tif 000005
【００５１】
表１〜表３に示したように、実施例は高温においても良好な潤滑性を保つことができた。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の発泡固形潤滑剤封入軸受は、潤滑剤保持力に優れ、長寿命で高速回転でも運転が可能であるので、撚線機、電動機器、印刷機、自動車部品、電装補機、建設機械等の各種産業用機械に用いられる発泡固形潤滑剤封入軸受として好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の他の実施例に係るラジアル玉軸受（シール部材なし）への封入例を示す模式図である。
【図２】本発明の他の実施例に係るラジアル玉軸受（シール部材付き）への封入例を示す模式図である。
【図３】本発明の他の実施例に係るスラスト玉軸受（シール部材なし）への封入例を示す模式図である。
【図４】図３にて円筒治具の使用を示す模式図である。
【図５】本発明の一実施例に係る深溝玉軸受の断面図である。
【図６】本発明の他の実施例に係るすべり軸受を用いたプリンターの駆動部を示す斜視図である。
【図７】図６におけるすべり軸受の断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１、１１  ラジアル玉軸受
２、１２、２２、３２  内輪
３、１３、２３、３３  外輪
４、１４、２４、３４  ボール（転動体）
５  鉄板
６、１６、２６  発泡固形潤滑剤成分の混合物
７  軸受外径
１５、３５  シール部材
２１  スラスト玉軸受
２５  金型
２７  円筒治具
２８  発泡固形潤滑剤
３１  深溝玉軸受
３６  保持器
３７  発泡固形潤滑剤
４１  キャリッジ
４２  軸
４３  摺動面
４４  すべり軸受
４５  焼結金属多孔体
４６  発泡固形潤滑剤
【図１】
2008297368.tif 000006
【図２】
2008297368.tif 000007
【図３】
2008297368.tif 000008
【図４】
2008297368.tif 000009
【図５】
2008297368.tif 000010
【図６】
2008297368.tif 000011
【図７】
2008297368.tif 000012