(57)【要約】【課題】  高荷重下で使用されても摩耗や変形が生じにくい樹脂製の転がり軸受を提供する。【解決手段】  深溝玉軸受の内輪１及び外輪２をポリオレフィン樹脂組成物で構成し、転動体３をガラスで構成した。このポリオレフィン樹脂組成物は、樹脂成分であるポリオレフィンと強化材であるチタン酸カリウムウィスカーとからなる。そして、ポリオレフィンは、超高分子量ポリオレフィンと低分子量乃至高分子量ポリオレフィンとからなり、超高分子量ポリオレフィンの存在下で低分子量乃至高分子量ポリオレフィンを生成させることにより得られるものである。【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、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配置された複数の転動体と、を備えるとともに、前記内輪及び前記外輪のうち少なくとも一方がポリオレフィン樹脂組成物で構成された転がり軸受において、
前記ポリオレフィン樹脂組成物の樹脂成分であるポリオレフィンは、超高分子量ポリオレフィンと低分子量乃至高分子量ポリオレフィンとからなり、前記超高分子量ポリオレフィンの存在下で前記低分子量乃至高分子量ポリオレフィンを生成させることにより得られるものであることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記ポリオレフィン中の前記超高分子量ポリオレフィンの含有量は、１５質量％以上４０質量％以下であることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項３】
前記ポリオレフィン樹脂組成物はチタン酸カリウムウィスカーを含有しており、その含有量は前記ポリオレフィン樹脂組成物全体の１０質量％以上４０質量％以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂製の転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水，酸等の腐食性を有する液体と接触する環境下で使用される転がり軸受（例えば、前記液体の蒸気や飛沫と接触する環境下で使用される転がり軸受や、前記液体中で使用される転がり軸受）としては、内輪，外輪，及び保持器等がポリエチレンからなり、転動体がガラスからなるものが最も一般的であった。
【特許文献１】特公平８−２６１８１号公報
【特許文献２】特公平８−２６１８２号公報
【特許文献３】特公平８−２６１８３号公報
【特許文献４】特開２０００−２４０６６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前述のような従来のポリエチレン製の転がり軸受は、耐摩耗性や機械的強度が充分とは言えなかった。そのため、高荷重下で使用されると、内輪又は外輪の軌道部分に摩耗や変形が生じるおそれがあり、最悪の場合には転がり軸受の回転が不安定となるおそれがあった。
そこで、本発明は、上記のような従来の転がり軸受が有する問題点を解決し、高荷重下で使用されても摩耗や変形が生じにくい樹脂製の転がり軸受を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前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、本発明に係る請求項１の転がり軸受は、内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配置された複数の転動体と、を備えるとともに、前記内輪及び前記外輪のうち少なくとも一方がポリオレフィン樹脂組成物で構成された転がり軸受において、前記ポリオレフィン樹脂組成物の樹脂成分であるポリオレフィンは、超高分子量ポリオレフィンと低分子量乃至高分子量ポリオレフィンとからなり、前記超高分子量ポリオレフィンの存在下で前記低分子量乃至高分子量ポリオレフィンを生成させることにより得られるものであることを特徴とする。
【０００５】
このようなポリオレフィン樹脂組成物は、低分子量乃至高分子量ポリオレフィン中に超高分子量ポリオレフィンがミクロ分散しているため、優れた耐摩耗性を有する。よって、本発明の転がり軸受は、高荷重下で使用されても摩耗や変形が生じにくい。また、前記ポリオレフィン樹脂組成物は酸，アルカリ等に対する耐薬品性を有しているので、本発明の転がり軸受は、水，酸等の腐食性を有する液体と接触するような環境下でも使用可能である。
【０００６】
なお、本発明における超高分子量ポリオレフィンとは、１３５℃のデカリン中で測定した極限粘度が１０ｄｌ／ｇ以上４０ｄｌ／ｇ以下であるポリオレフィンを意味し、低分子量乃至高分子量ポリオレフィンとは、１３５℃のデカリン中で測定した極限粘度が０．１ｄｌ／ｇ以上５ｄｌ／ｇ以下であるポリオレフィンを意味する。
また、本発明に係る請求項２の転がり軸受は、請求項１に記載の転がり軸受において、前記ポリオレフィン中の前記超高分子量ポリオレフィンの含有量は、１５質量％以上４０質量％以下であることを特徴とする。
【０００７】
超高分子量ポリオレフィンの含有量が１５質量％未満であると、耐摩耗性等の性質が不十分となるおそれがある。一方、４０質量％超過であると、溶融時の粘度が高く、射出成形法で成形しにくくなるとともに、超高分子量ポリオレフィンの絶対量が多くなって、超高分子量ポリオレフィンを低分子量乃至高分子量ポリオレフィン中にミクロ分散させることが難しくなり、かえって物性低下を引き起こすおそれがある。このような不都合が生じにくくするためには、ポリオレフィン中の超高分子量ポリオレフィンの含有量は、２０質量％以上３５質量％以下とすることがより好ましい。
【０００８】
さらに、本発明に係る請求項３の転がり軸受は、請求項１又は請求項２に記載の転がり軸受において、前記ポリオレフィン樹脂組成物はチタン酸カリウムウィスカーを含有しており、その含有量は前記ポリオレフィン樹脂組成物全体の１０質量％以上４０質量％以下であることを特徴とする。
ポリオレフィン樹脂組成物には、チタン酸カリウムウィスカーのような強化材を含有させてもよい。そうすれば、ポリオレフィン樹脂組成物の耐摩耗性や機械的強度がさらに向上する。チタン酸カリウムウィスカーの含有量が１０質量％未満であると、耐摩耗性や機械的強度が不十分となる場合がある。一方、４０質量％を超えて含有させても耐摩耗性はそれ以上向上しないばかりか、成形性が低下する。このような不都合が生じにくくするためには、チタン酸カリウムウィスカーの含有量は、２０質量％以上３０質量％以下とすることがより好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の転がり軸受は、高荷重下で使用されても優れた耐久性を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明に係る転がり軸受の実施の形態を、図１の部分縦断面図を参照しながら詳細に説明する。
図１の転がり軸受は、呼び番号６００１の深溝玉軸受（内径１２ｍｍ，外径２８ｍｍ，幅８ｍｍ）であり、樹脂製の内輪１と、樹脂製の外輪２と、内輪１及び外輪２の間に転動自在に配置されたガラス製の転動体３と、内輪１及び外輪２の間に複数の転動体３を保持する保持器４と、を備えている。
内輪１及び外輪２は、樹脂成分であるポリオレフィン７０質量％と強化材であるチタン酸カリウムウィスカー３０質量％とからなる高摺動性のポリオレフィン樹脂組成物で構成されている。このポリオレフィンは、超高分子量ポリオレフィンと低分子量乃至高分子量ポリオレフィンとからなり、チーグラー型触媒の存在下でオレフィンを重合させて超高分子量ポリオレフィンを生成させた後に、水素存在下でさらにオレフィンを重合させて低分子量乃至高分子量ポリオレフィンを生成させることによって得られるものである。
【００１１】
このように、超高分子量ポリオレフィンの存在下で低分子量乃至高分子量ポリオレフィンを生成させるという多段階的な重合方法によりポリオレフィンを生成させると、超高分子量ポリオレフィンと低分子量乃至高分子量ポリオレフィンとを混合した場合のように層状構造とはならず、超高分子量ポリオレフィンが低分子量乃至高分子量ポリオレフィンの間に均一にミクロ分散され、場合によっては、一部お互いに結合状態を作って分散状態が安定に保たれている。このように超高分子量ポリオレフィンをミクロ分散させることにより、射出成形性を維持しつつ、超高分子量ポリオレフィンの持つ卓越した耐摩耗性を発現させている。
【００１２】
ポリオレフィンの種類は特に限定されるものではないが、例えば、エチレン，プロピレン，１−ブテン，１−ペンテン，１−ヘキセン，１−オクテン，１−デセン，１−ドデセン，４−メチルー１−ペンテン，３−メチル−１−ペンテン等のα−オレフィンの単独重合体又は共重合体があげられる。この中では、エチレンの単独重合体や、エチレンと他のα−オレフィンとからなりエチレンを主成分とする共重合体が好ましい。なお、本発明の目的を損なわない程度の量であれば、ポリオレフィン以外の種類の樹脂をポリオレフィンに混合してもよい。
【００１３】
また、強化材であるチタン酸カリウムウィスカーは、モース硬度が４と硬度が低いので、樹脂組成物の摩耗により軌道輪の表面に露出したとしても、摺動の相手材である転動体を傷つけにくい。また、軌道輪から脱落したとしても、軌道面，転動体，保持器に傷や摩耗を生じさせにくい。よって、この深溝玉軸受は耐久性が優れており、異音が生じにくい。
【００１４】
なお、チタン酸カリウムウィスカー以外の強化材を使用することも可能であるが、硬度の高い強化材を用いると、前述のように転動体等を傷つけて軸受の耐久性や音響性能に問題が生じるおそれがある。特に、転動体がガラスで構成されている場合には、ガラスのモース硬度は５であるので、それよりも硬度の低い強化材を用いることが好ましい。このように、ポリオレフィン樹脂組成物に含有される強化材をモース硬度４以下のものとし、転動体をモース硬度５以下のもので構成し、且つ、強化材のモース硬度よりも転動体のモース硬度を大とすれば、耐久性及び音響性能に優れた転がり軸受とすることができる。
【００１５】
また、ポリオレフィン樹脂組成物には、熱安定性を向上させるために、フェノール系熱安定剤，有機フォスファイト系熱安定剤，有機チオエーテル系熱安定剤等の熱安定剤を、単独又は２種以上混合して添加してもよい。熱安定剤の含有量は、ポリオレフィン樹脂組成物全体の０．０１質量％以上５質量％以下とすることが好ましい。熱安定剤の含有量が０．０１質量％未満であると、熱安定性の向上効果が低い。一方、５質量％を超えて含有させても熱安定性の向上効果はほとんど変わらないばかりか、樹脂成分や強化材の含有量がその分だけ減少して、耐摩耗性等に悪影響を与えるおそれがある。このような不都合がより生じにくくするためには、熱安定剤の含有量は、ポリオレフィン樹脂組成物全体の０．１質量％以上２質量％以下とすることがより好ましい。
【００１６】
さらに、ポリオレフィン樹脂組成物には、摺動性を向上させるために、ステアリン酸カルシウム等の高級脂肪酸金属塩からなる滑剤を添加してもよい。滑剤の含有量は、ポリオレフィン樹脂組成物全体の０．０１質量％以上３質量％以下とすることが好ましい。滑剤の含有量が０．０１質量％未満であると、滑性の改善効果が低い。一方、３質量％を超えて含有させても滑性の改善効果はほとんど変わらないばかりか、樹脂成分や強化材の含有量がその分だけ減少して、耐摩耗性等に悪影響を与えるおそれがある。このような不都合がより生じにくくするためには、滑剤の含有量は、ポリオレフィン樹脂組成物全体の０．１質量％以上２質量％以下とすることがより好ましい。
【００１７】
転動体３の材質はガラスに限定されるものではなく、内輪１及び外輪２と同じポリオレフィン樹脂組成物を用いてもよいが、耐久性を考慮すると、窒化珪素，炭化珪素，サイアロン，ジルコニア，アルミナ等のセラミックや、ガラスを用いることが好ましい。ただし、耐久性とともにコストを考慮すると、ガラスが最も好ましい。
保持器４の材質は特に限定されるものではないが、内輪１及び外輪２と同じポリオレフィン樹脂組成物を用いることが好ましい。ただし、保持器４の場合は、チタン酸カリウムウィスカー以外の強化材を含有するポリオレフィン樹脂組成物を用いても全く問題ない。これは、保持器が摩耗して強化材が露出又は脱落する可能性は低く、前述のように軌道面や転動体に傷や摩耗が生じる可能性は低いからである。
【００１８】
なお、保持器４の材質には、溶融成形が可能なフッ素樹脂等を用いてもよい。溶融成形可能なフッ素樹脂としては、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ），テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ），ポリビニリデンフルオライド（ＰＶｄＦ），テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体等があげられる。このフッ素樹脂には、ホウ酸アルミニウムウィスカー，チタン酸カリウムウィスカー，カーボンウィスカー，炭化珪素ウィスカー，ウォラストナイト等の強化材や、固体潤滑剤等をさらに添加してもよい。
〔実施例〕
以下に、実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。内輪，外輪，転動体，及び保持器の材質が表１に示す通りであること以外は、前述した図１の深溝玉軸受と同様の構成である試験軸受（実施例１〜４及び比較例）を用意した。
【００１９】
【表１】
2005090550.tif 000003
【００２０】
なお、表１に記載の材料は、以下の通りである。
・高摺動性特殊ポリエチレン：三井化学株式会社製のリュブマーＬ４０００
・高密度ポリエチレン      ：日本ポリオレフィン株式会社製のジェイレクスＨＤ                                  ＫＭ４９０Ｋ
・ＥＴＦＥ：ダイキン工業株式会社製のネオフロンＥＴＦＥ  ＥＰ−５２０
・チタン酸カリウムウィスカー：大塚化学株式会社製のティスモＤ
表１中では、高摺動性特殊ポリエチレンを特殊ＰＥ、高密度ポリエチレンを高密度ＰＥ、チタン酸カリウムウィスカーをＰＴＷと記してある。
【００２１】
そして、これらの試験軸受を図２に示すような軸受回転試験機に装着して、濃度０．５ｍｏｌ／Ｌの硫酸水溶液中で回転試験（内輪回転）を行い、腐食環境下における軸受の耐久性（寿命）を評価した。回転試験の条件は以下の通りである。
・ラジアル荷重  ：４９Ｎ
・アキシアル荷重：４９Ｎ
・回転速度      ：１００ｍｉｎ-1
試験結果を表１に併せて示す。なお、軸受の振動値が初期値の３倍を超えるまでの時間を、その軸受の寿命とした。そして、各軸受の寿命は、比較例の寿命を１とした場合の相対値で示してある。
【００２２】
表１から分かるように、実施例１〜４の軸受は、内輪及び外輪が高摺動性特殊ポリエチレンを含有する樹脂組成物で構成されているので、高密度ポリエチレンで構成されている比較例の軸受と比べて、耐久性が優れていた。特に、実施例１，２の軸受は、補強性，耐薬品性を有し且つ相手材への傷付け性の低いチタン酸カリウムウィスカーを強化材として含有する樹脂組成物で構成されているので、耐久性が非常に優れていた。実施例４の軸受は、ガラス繊維を強化材として含有する樹脂組成物で構成されているため、相手材への傷付け性が高く、強化材を含有していない樹脂組成物で構成されている実施例３の軸受よりも耐久性が低かった。
【００２３】
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、転がり軸受の例として深溝玉軸受をあげて説明したが、転がり軸受の種類は深溝玉軸受に限定されるものではなく、本発明は様々な種類の転がり軸受に対して適用することができる。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。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明の転がり軸受は、食品用機械，農業機械，半導体関連機器等に好適に使用可能であり、水，酸等の腐食性を有する液体と接触するような環境下でも使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る転がり軸受の一実施形態を示す部分縦断面図である。
【図２】軸受の耐久性を評価する軸受回転試験機の構造を示す概略図である。
【符号の説明】
【００２６】
１        内輪
２        外輪
３        玉
４        保持器
【図１】
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【図２】
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