(57)【要約】【課題】防錆性に優れた転がり軸受を提供する。【解決手段】深溝玉軸受は、内輪１と、外輪２と、内輪１及び外輪２の間に転動自在に配された複数の玉３と、内輪１及び外輪２の間に複数の玉３を保持する保持器４と、外輪２の両端部の内周面に取り付けられたシールド５，５と、を備えている。内輪１及び外輪２の間に形成され玉３が配された空隙部内には、グリース組成物６が封入されており、シールド５により深溝玉軸受内部に密封されている。このシールド５は亜鉛メッキが施された鋼板からなり、亜鉛メッキ層の上に、ポリアニリンとドーパントと熱硬化性樹脂とを含有する樹脂組成物で構成された厚さ１μｍ以上５μｍ以下の防錆被膜が形成されている。ポリアニリンとドーパントとの合計の含有量は、樹脂組成物全体の０．０２質量％以上１０質量％以下である。【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された複数の転動体と、亜鉛メッキが施された鋼製基材からなるシールドと、を備える転がり軸受において、
前記シールドの亜鉛メッキ層の上に、ポリアニリンとドーパントと熱硬化性樹脂とを含有する樹脂組成物で構成された厚さ１μｍ以上５μｍ以下の防錆被膜を形成し、前記ポリアニリンと前記ドーパントとの合計の含有量を前記樹脂組成物全体の０．０２質量％以上１０質量％以下としたことを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記熱硬化性樹脂をアクリル樹脂及びアルキド樹脂の少なくとも一方としたことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受においては、内部に封入したグリースの漏洩や外部からの異物の侵入を防止するために、金属製のシールドが軌道輪に取り付けられている場合がある。通常、この金属製のシールドには、酸化による腐食を防ぐために耐食処理が施されている。例えば、亜鉛メッキ鋼板の表面にクロメート被膜を設けて亜鉛メッキ層を保護し、さらにその上にリチウムシリケートからなる保護膜を設けたものが知られている。
【０００３】
亜鉛メッキ鋼板は、鋼板中の鉄よりも電気化学的に卑な金属である亜鉛を選択的にイオン化させることにより鋼板の腐食を防ぐという、いわゆる自己犠牲型の耐食性鋼板であるが、クロメート被膜により亜鉛の溶出が抑制されるため、本来の自己犠牲型の耐食性が十分に発揮されず、発錆が生じる場合があった。
また、クロメート被膜は、通常６価クロム溶液を電解処理することにより形成されるが、クロメート処理した部品の廃棄物から６価クロムが土壌に溶出して重大な環境問題になっており、クロメート被膜を設けることは環境保全の観点から好ましくないという問題もあった。
【０００４】
このようなことから、クロメート被膜のない金属製のシールドが提案されている（特許文献１を参照）。このシールドは、酸化還元電位が鉄よりも小さい金属又はその合金からなる被膜を鋼板に被覆し、さらに、その被膜の上（最表層）にリチウムとシリカとからなる被膜を形成したものである。
【特許文献１】国際公開ＷＯ０３／０７２９８４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、金属製のシールドには、組み込まれる転がり軸受の種類を識別するために、転がり軸受の型番等が刻印される。この刻印は、被膜を形成した鋼板からプレス加工によりシールドを製造する際に同時に形成される。
クロメート被膜を備えている場合は、クロメート被膜の密着性が優れているため、刻印形成時に最表層の保護膜が剥がれ落ちることはほとんど無いが、特許文献１に記載のシールドの場合は、クロメート被膜を備えていないので、刻印形成時に最表層の被膜が剥落する場合があった。その結果、剥落が生じた部分の防錆性が低下するおそれがあった。
このような最表層の被膜の剥落は、被膜を形成した鋼板からプレス加工によりシールドを製造する際や、製造したシールドを転がり軸受に加締めにより取り付ける際にも生じるおそれがあった。
そこで、本発明は上記のような従来技術が有する問題点を解決し、防錆性に優れた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】
【０００６】
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された複数の転動体と、亜鉛メッキが施された鋼製基材からなるシールドと、を備える転がり軸受において、前記シールドの亜鉛メッキ層の上に、ポリアニリンとドーパントと熱硬化性樹脂とを含有する樹脂組成物で構成された厚さ１μｍ以上５μｍ以下の防錆被膜を形成し、前記ポリアニリンと前記ドーパントとの合計の含有量を前記樹脂組成物全体の０．０２質量％以上１０質量％以下としたことを特徴とする。
【０００７】
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、前記熱硬化性樹脂をアクリル樹脂及びアルキド樹脂の少なくとも一方としたことを特徴とする。
このような防錆被膜は変形に対する追従性が優れているので、シールドの製造工程におけるプレス加工時，刻印時や、軸受組み立て工程におけるシールドの加締めによる取り付け時に変形を受けても、防錆被膜が鋼製基材から剥落することがほとんどない。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の転がり軸受は防錆性に優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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、本発明に係る転がり軸受の一実施形態である深溝玉軸受の構造を示す縦断面図である。図１の深溝玉軸受は、内輪１と、外輪２と、内輪１及び外輪２の間に転動自在に配された複数の玉３と、内輪１及び外輪２の間に複数の玉３を保持する保持器４と、外輪２の両端部の内周面に取り付けられたシールド５，５と、を備えている。
このシールド５は内輪１及び外輪２の間に介在され、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。また、内輪１及び外輪２の間に形成され玉３が配された空隙部内には、グリース組成物６が封入されており、シールド５により深溝玉軸受内部に密封されている。
【００１０】
このシールド５は亜鉛メッキが施された鋼板（本発明の構成要件である鋼製基材に相当する）からなり、亜鉛メッキ層（図示せず）の上に、ポリアニリンとドーパントと熱硬化性樹脂とを含有する樹脂組成物で構成された厚さ１μｍ以上５μｍ以下の防錆被膜（図示せず）が形成されている。ポリアニリンとドーパントとの合計の含有量は、樹脂組成物全体の０．０２質量％以上１０質量％以下である。
なお、熱硬化性樹脂は、アクリル樹脂及びアルキド樹脂の少なくとも一方とすることが好ましい。また、ドーパントは酸であることが好ましい。さらに、ポリアニリンは導電性を有することが好ましい。
【００１１】
以下に、防錆被膜について詳細に説明する。
〔ポリアニリン及びドーパントについて〕
ポリアニリンは、アニリン又はアニリン誘導体の重合体であり、アニリン又はアニリン誘導体を酸化剤の存在下で酸化重合することによって得ることができる。重合条件は、通常の条件で差し支えない。例えば、−１０℃〜４０℃の反応温度で３０分間〜４８時間程度、常圧下で撹拌するという条件である。
【００１２】
そして、所望のプロトン酸を添加して酸化重合を行うと、プロトン酸がドープされたポリアニリンが得られる。もしくは、酸化重合により得られたポリアニリンを所望のプロトン酸で処理して、プロトン酸をドープすることもできる。さらに、プロトン酸を添加して酸化重合を行うことによって得られたプロトン酸がドープされたポリアニリンを、アンモニア水等の塩基で処理することにより脱ドープし、再び所望のプロトン酸で処理してプロトン酸をドープすることもできる。
【００１３】
このようにして得られたプロトン酸がドープされたポリアニリンは、防錆被膜の耐スクラッチ性，加工性，及び加工密着性の初期性能及び二次性能の向上や耐食性の向上に寄与する。なお、ドーパントであるプロトン酸の含有量は、ポリアニリンに対して１当量となる量が好ましい。また、ポリアニリンとドーパントとの合計の含有量は、樹脂組成物全体の０．０２質量％以上１０質量％以下であることが好ましい。０．０２質量％未満であると、亜鉛メッキ層表面の不動態化層を形成する機能が不十分となるおそれがあり、１０質量％超過であると、防錆被膜が脆化するおそれがある。
【００１４】
ポリアニリンの原料となるアニリン及びアニリン誘導体の種類は特に限定されるものではないが、例えば、アニリン、ｏ−トルイジン、ｍ−トルイジン、ｏ−エチルアニリン、ｍ−エチルアニリン、ｏ−エトキシアニリン、ｍ−ブチルアニリン、ｍ−ヘキシルアニリン、ｍ−オクチルアニリン、２，３−ジメチルアニリン、２，５−ジメチルアニリン、２，５−ジメトキシアニリン、ｏ−シアノアニリン、２，５−ジクロロアニリン、２−ブロモアニリン、５−クロロ−２−メトキシアニリン、３−フェノキシアニリンがあげられる。
【００１５】
また、酸化重合に用いられる酸化剤としては、ペルオキソ二硫酸アンモニウム、過酸化水素、第二塩化鉄等があげられ、これらの中でもペルオキソ二硫酸アンモニウムが好適である。
さらに、ドーパントであるプロトン酸としては、酸解離定数ｐＫａ値が４．０以下のものがあげられる。例えば、塩酸、硫酸、硝酸、過塩素酸等の無機酸や、ベンゼンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ジノニルナフタレンスルホン酸、ｍ−ニトロ安息香酸、トリクロロ酢酸等の有機酸や、ポリスチレンスルホン酸、ポリビニルスルホン酸、ポリビニル硫酸等のポリマー酸があげられる。これらの中でも、ベンゼンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ジノニルナフタレンスルホン酸や、下記化学式（Ｉ）で表されるスルホン酸化合物が好適である。
【００１６】
【化１】
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【００１７】
なお、上記化学式（Ｉ）中のＲ1 は、炭素数が１〜１５のアルキル基、アルケニル基、アルキルチオアルキル基、アリール基、アルキルアリール基、アリールアルキル基、アルコキシアルキル基、アリールオキシアルキル基、又は水素原子を示し、複数存在する場合は同一種であってもよいし異なっていてもよい。また、Ｒ2 は、炭素数が１〜１５のアルキル基、アルケニル基、アルコキシル基、アルキルチオ基、アルキルチオアルキル基、アリール基、アルキルアリール基、アリールアルキル基、アルキルスルフィニル基、アルコキシアルキル基、アリールオキシアルキル基、アルキルスルホニル基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ニトリル基、ヒドロキシル基、ニトロ基、ハロゲン基、又は水素原子を示し、複数存在する場合は同一種であってもよいし異なっていてもよい。
【００１８】
〔熱硬化性樹脂について〕
熱硬化性樹脂としては、例えば、アクリル樹脂，アルキド樹脂，ポリエステル樹脂，エポキシ樹脂，変性エポキシ樹脂，フェノール樹脂，メラミン樹脂，尿素樹脂，フラン樹脂，ベンゾグアナミン樹脂，ポリイソシアネート樹脂（ブロック化されていてもよい）があげられる。これらの中でも、アクリル樹脂，アルキド樹脂が好ましい。
【００１９】
〔防錆被膜の形成方法について〕
防錆被膜の形成方法は特に限定されるものではなく、ロールコータ塗装，スプレー塗装，浸漬塗装，刷毛塗り等の従来公知の塗装方法を問題なく適用できる。得られた防錆被膜の厚さは、０．５μｍ以上１５μｍ以下とすることが好ましい。０．５μｍ未満であると、鋼板の表面粗さが悪い部分においては防錆被膜の厚さが不十分となるおそれがあり、１５μｍ超過であると、シールド５の嵌合等による取り付け時に剥がれやすくなるおそれがある。このような不都合がより生じにくくするためには、防錆被膜の厚さは１μｍ以上５μｍ以下とすることがより好ましい。
通常、防錆被膜は塗装した後に乾燥することにより完成するが、乾燥温度は室温以上、被膜の到達温度が１５０℃となるような温度以下が好ましく、被膜の到達温度が６０℃以上１２０℃以下となるような温度がより好ましい。乾燥時間は、１５秒以上６０分以下が好ましく、６０秒以上１８０秒以下がより好ましい。
【００２０】
〔上塗り塗膜について〕
所望により、防錆被膜の上に、さらに上塗り塗料を塗装して上塗り塗膜を形成してもよい。上塗り塗料としては、例えば、ポリエステル樹脂系塗料，アルキド樹脂系塗料，アクリル樹脂系塗料，シリコン変性ポリエステル樹脂系塗料，シリコン変性アクリル樹脂系塗料，フッ素樹脂系塗料等の従来公知の塗料を問題なく使用できる。加工性が特に重視される場合には、高度加工用のポリエステル樹脂系塗料が好ましい。
【００２１】
上塗り塗料の塗装方法は特に限定されるものではなく、スプレー塗装，浸漬塗装，刷毛塗り等の従来公知の塗装方法を問題なく適用できる。得られた上塗り塗膜の厚さは、８μｍ以上３０μｍ以下とすることが好ましく、１０μｍ以上２５μｍ以下とすることがより好ましい。
通常、上塗り塗膜は塗装の後に乾燥することにより完成するが、乾燥温度は、塗膜の到達温度が８０℃以上２４０℃以下となるような温度が好ましい。乾燥時間は、２０秒以上６０分以下が好ましい。
【００２２】
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。
【００２３】
〔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。
日本カーリット株式会社製のポリアニリンスルホン酸（ドーパントをドープされたポリアニリンに相当する）と、アルキド樹脂（関西ペイント株式会社製のラスタイトＮＣ１０）又はアクリル樹脂（関西ペイント株式会社製のマジクロン１０００）とを混合し、岩田カップを用いて１７〜２５秒で排出する粘度に調整した。なお、ポリアニリンスルホン酸の含有量は、得られる防錆被膜を構成する樹脂組成物全体に対して１質量％となるような量とした。
【００２４】
ＳＰＣＣ材に溶融亜鉛メッキを施して得た亜鉛メッキ鋼板を長方形状（縦７０ｍｍ，横１５０ｍｍ）に切り出し、上記混合物に浸漬して、表面に厚さ３μｍの防錆被膜を形成した。そして、塗装面のほぼ中央に亜鉛メッキ鋼板の金属面に達するクロスカットを入れて試験片とし、ＪＩＳ  Ｚ  ２３７１に規定の方法による塩水噴霧試験に供した。試験時間は７２時間，１４４時間，及び２４０時間とし、クロスカット傷からの片側の平均膨れ幅を目視により評価した。
【００２５】
結果を表１に示す。なお、比較例１，２は、ポリアニリンスルホン酸を含有していないアルキド樹脂又はアクリル樹脂で防錆被膜が構成されているものである。また、比較例３は、上記と同様の亜鉛メッキ鋼板にリチウムシリケート被膜を形成したものである。さらに、表１においては、平均膨れ幅が０．５ｍｍ未満であった場合を合格として○印で表示し、０．５ｍｍ以上２ｍｍ未満であった場合を合格として△印で表示し、２ｍｍ以上であった場合を不合格として×印で表示してある。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
表１から分かるように、実施例１，２は、防錆被膜がポリアニリンスルホン酸を含有しているので、防錆性が優れていた。このようにポリアニリンスルホン酸を含有する防錆被膜が形成されていれば、防錆被膜で覆われている部分はもちろんのこと、防錆被膜に傷が付いている部分についても耐食性が優れている。これは、ポリアニリンスルホン酸による不動態化が寄与していると思われる。
【００２８】
次に、前述の実施例１において、防錆被膜を構成する樹脂組成物全体に対するポリアニリンスルホン酸の含有量を種々変更したものを用意して、上記と同様に塩水噴霧試験を行った。そして、クロスカット傷全長に対するサビ発錆部分の長さの比率を評価した。その結果を図２のグラフに示す。グラフから分かるように、ポリアニリンスルホン酸の含有量が０．０２質量％以上であると防錆効果が認められ、０．５質量％以上であるとより優れた防錆効果が認められた。ただし、１０質量％を超えても、それ以上の防錆効果の向上は認められなかった。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る転がり軸受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２】ポリアニリンスルホン酸の含有量とクロスカット傷全長に対するサビ発錆部分の長さの比率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３０】
１      内輪
２      外輪
３      玉
５      シールド
【図１】
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【図２】
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