(57)【要約】【課題】６価クロムのような有毒な物質を含有せず環境汚染が生じることがない転がり軸受を提供する。【解決手段】玉軸受は、内輪１と、外輪２と、前記両輪１，２の間に転動自在に配設された複数の玉３と、外輪２に取り付けられて両輪１，２の間に介在されたゴムシール装置６と、で構成されている。このゴムシール装置６は、芯金７と該芯金７に接着剤で固着されたゴム部８とを有している。そして、芯金７は、厚さ０．３ｍｍのアルミキルド鋼からなる冷延鋼板に、付着量５ｇ／ｍ２  の電気亜鉛メッキ被膜を被覆し、さらにその上に付着量１ｇ／ｍ２  のリン酸亜鉛被膜を被覆して得られたものである。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と、外輪と、前記両輪の間に転動自在に配設された複数の転動体と、を備えるとともに、芯金と該芯金に接着剤で固着されたゴム部とを有するゴムシール装置が、前記両輪のいずれか一方に取り付けられて前記両輪の間に介在された転がり軸受において、
前記芯金は、厚さ０．１〜１．０ｍｍの冷延鋼板に、付着量３〜１０ｇ／ｍ２  の電気亜鉛メッキ被膜を被覆し、さらにその上に付着量１〜２ｇ／ｍ２  のリン酸亜鉛被膜を被覆したものであることを特徴とする転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、環境汚染が生じることがない転がり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の転がり軸受、特に玉軸受においては、ゴムシール装置は外輪の内周面に固定されていることが一般的である。ゴムシール装置は金属板の芯金を有し、少なくとも外輪に取り付けられている部分と内輪の外周面に近接する部分とがゴム製であるものが多い。なお、ゴムシール装置には、内輪の外周面に接触している接触タイプのものと、内輪の外周面との間に僅かなラビリンスが形成された非接触タイプのものとがある。
【０００３】
このようなゴムシール装置の芯金には、従来は、耐食性に優れた複合電気亜鉛メッキ鋼板（電気亜鉛合金メッキ鋼板）が用いられている。この複合電気亜鉛メッキ鋼板は、母材となる冷延鋼板に、亜鉛，ゴバルト，モリブデン等の金属（亜鉛が主成分）を含む処理液で電解処理して第１層目のメッキ層を設けた後に、さらに６価のクロメートで電解処理を行って第２層目のメッキ層を設けたものである。ゴムシール装置の芯金には、ゴムとの加硫接着を考慮して、このような複合電気亜鉛メッキ鋼板がそのまま用いられている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−６２９８９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような複合電気亜鉛メッキ鋼板は、有毒な６価クロムを含有しているため、環境汚染の問題等により使用が難しくなってきている。
そこで、本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決し、６価クロムのような有毒な物質を含有せず環境汚染が生じることがない転がり軸受を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明の転がり軸受は、内輪と、外輪と、前記両輪の間に転動自在に配設された複数の転動体と、を備えるとともに、芯金と該芯金に接着剤で固着されたゴム部とを有するゴムシール装置が、前記両輪のいずれか一方に取り付けられて前記両輪の間に介在された転がり軸受において、前記芯金は、厚さ０．１〜１．０ｍｍの冷延鋼板に、付着量３〜１０ｇ／ｍ２  の電気亜鉛メッキ被膜を被覆し、さらにその上に付着量１〜２ｇ／ｍ２  のリン酸亜鉛被膜を被覆したものであることを特徴とする。
【０００７】
このような構成であれば、ゴムシール装置が有毒な６価クロムを含有していない金属板で構成されているので、ゴムシール装置を備えた転がり軸受から有毒な６価クロムが溶出することがなく、環境汚染が生じることがない。
以下に、本発明の転がり軸受を構成するゴムシール装置について、詳細に説明する。
【０００８】
ゴムシール装置の芯金に用いられる冷延鋼板としては、例えば、キャップド鋼，  アルミキルド鋼，Ｔｉ−ＩＦ鋼等があげられ、その厚さは０．  １〜１．  ０ｍｍの範囲である必要がある。厚さが０．  １ｍｍ未満であると、所定の強度を保持することが困難となり、実用性が低くなる。また、厚さが１．  ０ｍｍを超えると加工性が低下し、プレス等の方法によって芯金を目的の形状に加工することが困難となる。
【０００９】
次に、母材である冷延鋼板に被膜を被覆する表面処理について説明する。
有毒な６価クロムを使用する前述の複合電気亜鉛メッキに代わる環境汚染の問題のない表面処理としては、電気亜鉛メッキが好ましい。この電気亜鉛メッキは、鉄，ニッケル，コバルト，モリブデン等が微量添加された合金メッキでもよい。
【００１０】
このような表面処理を冷延鋼板に施すことによって、冷延鋼板の表面に電気亜鉛メッキ被膜（表面処理層）が形成されるが、冷延鋼板の表面への電気亜鉛メッキ被膜の付着量は片面当たり３〜１０ｇ／ｍ２  である必要がある。
付着量が３ｇ／ｍ２  未満であると、表面処理層が薄すぎるために未処理部分であるピンホールの出現確率が高くなり、その部分を起点として錆が発生するおそれがある。その結果、耐食性が不十分となって、実用性が低くなる。また、付着量が１０ｇ／ｍ２  を超えると、耐食性はその分高くなるが、表面処理のコストが高くなるので実用性に乏しい。コスト面と耐食性のバランスを考慮すると、付着量は４．  ５〜７ｇ／ｍ２  がより好ましい。
【００１１】
このような電気亜鉛メッキ被膜の上には、ゴムとの接着性を向上させるために、リン酸亜鉛被膜を被覆することが好ましく、その付着量は片面当たり１〜２ｇ／ｍ２  とする必要がある。
付着量が１ｇ／ｍ２  未満であると、電気亜鉛メッキ被膜に被覆されるリン酸亜鉛（四水塩）の結晶の密度が不十分となるため、電気亜鉛メッキ被膜がピンホール状に露出することとなる。そのため、ゴムとの接着性が不十分となるおそれがある。そうすると、転がり軸受の使用環境によっては、芯金とゴム部との剥離が生じるおそれがある。
【００１２】
一方、付着量が２ｇ／ｍ２  を超えても、ゴムとの接着性はそれ以上は向上しないばかりか、リン酸亜鉛（四水塩）の結晶が多層状に析出する現象が見られるようになる。２層目以上の部分は電気亜鉛メッキ被膜と強固に結合していないので、ゴムと接着する前の洗浄工程において欠落し、洗浄工程において使用する洗浄槽等を汚染するおそれがある。
【００１３】
次に、前述の各表面処理について詳細に説明する。
電気亜鉛メッキは、硫酸亜鉛メッキ浴（硫酸浴），塩化亜鉛メッキ浴などの中に冷延鋼板を通して処理を行う方法が一般的である。電気亜鉛メッキを行う前には、冷延鋼板をアルカリ等の処理液により脱脂洗浄し、その処理液を水洗する。そしてさらに、酸洗により酸化物を除去し、その酸処理液を水洗する。このようにして、冷延鋼板の表面を十分に清浄度の高い状態として電気亜鉛メッキを行えば、電気亜鉛メッキ被膜と下地との密着性が向上する。
【００１４】
また、リン酸亜鉛被膜の被覆については、その被覆処理の前に電気亜鉛メッキに使用したメッキ液を水洗した上、チタン水酸化物の微粒子コロイドを含有する弱アルカリ性の表面調整剤で処理するとよい。この処理により均一に付着されたチタン水酸化物の微粒子はリン酸亜鉛（四水塩）の結晶の核となるので、リン酸亜鉛の結晶を微細且つ緻密に析出させることができる。
【００１５】
チタン水酸化物の微粒子を安定して付着させるためには、表面調整剤の温度，ｐＨ，微粒子の濃度を適切な値に設定することが重要であり、雰囲気温度等に応じて適宜設定する。チタン水酸化物の微粒子の付着量が少ないと、リン酸亜鉛の結晶が粗大になるので、その後の芯金とゴムとの接着におけるアンカー効果が低くなり、接着強度の低下の要因となりうる。
【００１６】
表面調整の後に冷延鋼板をリン酸亜鉛処理液に浸漬すると、微細なリン酸亜鉛の結晶が表面に析出する。この工程においても処理液の温度や全酸度等の条件を適切に設定することが重要である。この条件は、蛍光Ｘ線法で測定されるリン量から換算されるリン酸亜鉛の付着量が片面当たり１〜２ｇ／ｍ２  となるように調整する。
【００１７】
次に、ゴムシール装置において、芯金とゴム部とを接着する接着剤について詳細に説明する。
接着剤は通常は溶剤に希釈された形態であり、このような接着剤又は該接着剤をさらに希釈した液の中に芯金を浸漬するか、あるいは刷毛塗りした後に乾燥することによって、一定の厚さを有する接着剤のコーティング層が芯金の表面に形成される。このコーティング層は、防錆の役割を果たす場合もある。
【００１８】
このコーティング層は、ゴムシール装置の製造過程において未加硫のゴムを加硫するための熱によって硬化等の反応を起こし、芯金とゴム部（加硫ゴム）との接着層へと変化する。
接着剤の種類は、ゴム部に用いられるゴム材料の種類によっても異なるが、ゴムシール装置に最も多く使用されているアクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）やアクリルゴムに対しては、主にフェノール系樹脂を主成分とする接着剤や、フェノール系樹脂とエポキシ樹脂とを組み合わせた接着剤等が用いられる。また、高温下において使用されるシリコンゴムやフッ素ゴムに対しては、シランカップリング剤を主成分とするシリコーン系接着剤が用いられる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る転がり軸受の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態である深溝玉軸受の構造を示す部分縦断面図である。
図１の玉軸受は、内輪１と、外輪２と、前記両輪１，２の間に転動自在に配設された複数の玉３と、両輪１，２の間に玉３を保持する保持器４と、ゴムシール装置６，６と、を備えている。
【００２０】
このゴムシール装置６は、金属板から製造された芯金７と該芯金７に接着剤で固着されたゴム部８とで構成されていて、環状の板状部６ａと、板状部６ａの外周縁部に連続して形成された係止部６ｂと、板状部６ａの内周縁部に連続して形成されたリップ部６ｃと、を備えている。
そして、外輪２の内周面の両端部に外輪２の全周にわたって設けられた断面略Ｖ字形のシール溝２ａ，２ａに、係止部６ｂを嵌入することにより、ゴムシール装置６，６が外輪２に固定されていて、リップ部６ｃが内輪１の外周面に滑り接触するようになっている（リップ部６ｃ付近を拡大して示した図２を参照）。
【００２１】
このように、ゴムシール装置６，６が内輪１の外周面と外輪２の内周面との間の開口部分をほぼ覆っているので、内輪１と外輪２との間に形成される空間（玉３の設置部分）に存在する図示しないグリースや発生したダストが外部に漏洩したり、あるいは、外部に浮遊する塵挨が該空間内に侵入したりすることが防止されている。
【００２２】
なお、芯金７のうち軸受の外方に向いた部分はゴム部８によって完全に被覆され、内方に向いた部分（玉３に向いた部分）はゴム部８に被覆されてはいないが、前記接着剤の硬化層（図示せず）によってコーティングされている。
次に、このようなゴムシール装置６の製造方法について説明する。
まず、厚さ０．  ３ｍｍのアルミキルド鋼からなる冷延鋼板に電気亜鉛メッキを施して、付着量５ｇ／ｍ２  の電気亜鉛メッキ被膜を被覆した。水洗後、表面調整剤（日本パーカライジング株式会社の商品名プレパレンＺ）で処理を施し、チタン酸化物の微粒子を表面に付着させた。さらに、６０〜７５℃のリン酸亜鉛処理液（日本パーカライジング株式会社の商品名パルボンド３３０１）に浸漬し、リン酸亜鉛の結晶を表面に析出させて、付着量１ｇ／ｍ２  のリン酸亜鉛被膜を被覆した。
【００２３】
このように表面処理された冷延鋼板を、プレスで打ち抜いて芯金の形状とした後、脱脂洗浄した。得られた芯金７を、フェノール系接着剤（東洋化学研究所製のメタロック  Ｎ−１５）をメチルエチルケトンで２倍希釈した希釈液にディッピング処理した後、８０℃で１時間乾燥させて接着剤被膜（未硬化層）を被覆した。そして、金型中にこの芯金７を配置し、その上にシート状の未加硫のＮＢＲゴムを載置し、さらにその上に金型を載せてプレスして、１７０℃で加硫接着を行った。このような操作によって、図１に示すようなゴムシール装置６を製造した。
【００２４】
次に、リン酸亜鉛被膜の付着量のみが種々異なるゴムシール装置を用意して（表１の実施例１〜６及び比較例１，２を参照）、芯金とゴム部との接着性の評価及び６価クロムの溶出試験を行った。これらのゴムシール装置の構成は、リン酸亜鉛被膜の付着量を除いては、図１に示した前述のゴムシール装置６と全く同様である。なお、比較例３のゴムシール装置は、リン酸亜鉛被膜の代わりに、６価クロメートを用いたメッキ層を備えたものである。また、９種のゴムシール装置の芯金の表面粗さＲａは、すべて０．２５μｍである。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
芯金とゴム部との接着性の評価は、以下のようにして行った。１種類のゴムシール装置を多数用意して、８０℃，９０％ＲＨという高温高湿環境下に放置した。そして、１６８時間毎に３個のゴムシール装置を取り出して、ニードルを使用して芯金とゴム部との接着性を調べた。すなわち、ゴムシール装置の環状の板状部の径方向中央部分にニードルの先端を押し当て、円周状に動かすことによって、芯金とゴム部との接着面に力を加えた。そして、ニードルで力を加えた部分の周辺部分において、ゴム部が芯金から剥離しているか否かを調査した。３個のゴムシール装置について剥離が全く認められなかった場合を合格とし、１個でも剥離が認められた場合は不合格とした。
【００２７】
評価結果を表１に併せて示す。なお、表１の「接着性」の欄に記載された数値は、ゴムシール装置を高温高湿環境下に放置した時間（不合格のゴムシール装置が初めて現れるまでの時間）を示している。
表１から分かるように、リン酸亜鉛被膜の付着量が１〜２ｇ／ｍ２  である実施例１〜６のゴムシール装置は、ゴム部の芯金からの剥離が１００８時間まで放置しても発生せず、芯金とゴム部との接着性が優れていた。これに対して、リン酸亜鉛被膜の付着量が１ｇ／ｍ２  未満である比較例１，２のゴムシール装置は、１００８時間以前にゴム部の芯金からの剥離が発生した。
【００２８】
また、６価クロムの溶出試験は、環境庁告示第１３号『産業廃棄物に含まれる金属などの検定方法』に基づいて行った。試験結果を表１に併せて示す。表１から分かるように、実施例１〜６のゴムシール装置は、６価クロムの溶出は全く検出されなかった。これに対して、比較例３のゴムシール装置は、前述の接着性は優れていたものの、６価クロムの溶出が検出された。
【００２９】
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
例えば、本実施形態においては、転がり軸受として深溝玉軸受を例示して説明したが、本発明の転がり軸受は、他の種類の様々な転がり軸受に対して適用可能である。例えば、アンギュラ玉軸受，自動調心玉軸受，円筒ころ軸受，円すいころ軸受，針状ころ軸受，自動調心ころ軸受等のラジアル形の転がり軸受や、スラスト玉軸受，スラストころ軸受等のスラスト形の転がり軸受である。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の転がり軸受は、有毒な６価クロムを含有しない金属板でゴムシール装置が構成されているので、６価クロムが溶出することがなく、環境汚染が生じることがない。また、芯金の最表面にリン酸亜鉛被膜が被覆されているので、ゴム部との接着性が優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の転がり軸受に係る一実施形態である深溝玉軸受の構造を示す部分縦断面図である。
【図２】図１の深溝玉軸受が備えるゴムシール装置のリップ部付近を拡大して示した部分拡大図である。
【符号の説明】
１    内輪
２    外輪
３    玉
６    ゴムシール装置
７    芯金
８    ゴム部
【図１】
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【図２】
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