(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑油を含有した状態で固形化した合成樹脂からなり、含有している潤滑油を徐々に滲み出すことにより近接している被潤滑部材を潤滑する潤滑油含有ポリマにおいて、ＨＬＢ値が８〜１２の範囲にあり、油溶性で且つ前記潤滑油と水との間でエマルジョンを形成させる界面活性剤を２〜１０重量％含有することを特徴とする潤滑油含有ポリマ。
【請求項２】
潤滑油含有ポリマ全量に対し、潤滑油を３８〜８８重量％、界面活性剤を２〜１０重量％及びポリオレフィン系樹脂を１０〜６０重量％含有することを特徴とする請求項１記載の潤滑油含有ポリマ。
【請求項３】
内輪、外輪、転動体及び保持器を備える転がり軸受において、内輪と外輪との間に形成される内部空間に、請求項１または２に記載の潤滑油含有ポリマが充填されてい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、潤滑油を含有した状態で固形化した合成樹脂からなり、近接している被潤滑部材に潤滑油を自動的に供給するようにした潤滑油含有ポリマの改良に関する。本発明はまた、前記潤滑油含有ポリマを充填した転がり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
潤滑油やグリース等の潤滑剤の漏出をより少なくする目的や、潤滑寿命の延長等を目的として、例えば図１に示すように、内輪２と外輪３との間に、複数個の転動体４を保持器５で略等間隔で保持するとともに、内輪２と外輪３との間に形成される内部空間に、潤滑剤を含有した合成樹脂を固化させてなる潤滑剤含有ポリマ１０が充填された転がり軸受１が使用されている。この潤滑剤含有ポリマ１０は、含有する潤滑剤が徐々に滲み出し、滲み出た潤滑剤が内輪２や外輪３、転動体４等の被潤滑部材に転移して潤滑剤被膜を形成して長期にわたる潤滑を維持する。また、このような転がり軸受１では、潤滑剤の漏出をより確実に防止したり、外部からの異物の侵入を防止するために、シール６が装着されるのが一般的である。シール６は芯金６ｂで補強され、またその一端が外輪３の外周端縁に固定され、他端であるリップ部６ａが内輪２に接触するように装着される。
【０００３】
従来のこの種の潤滑剤含有ポリマとして、例えば米国特許第３７２９４１５号、同３５４７８１９号、同３５４１０１１号各明細書には、潤滑油を含有するポリエチレンが記載されている。また、特公昭６３−２３２３９号公報には、分子量が１×１０6〜５×１０6程度の超高分子量ポリエチレンに、潤滑グリースを保持させた潤滑剤含有ポリマが記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の各潤滑剤含有ポリマ１０が充填された転がり軸受１では、水がかかったり、水中などの水環境で使用すると、内輪２とリップ部６ａとの隙間から水が侵入し、この水により潤滑剤含有ポリマ１０から滲み出た潤滑剤が容易に流されて被潤滑部材に転移する潤滑剤量が減少し、潤滑不良を起こしやすくなる。
【０００５】
そこで本発明は、上記の問題点に着目してなされたものであり、特に水環境における潤滑油の被潤滑部材への吸着性を改善した潤滑油含有ポリマ、並びに潤滑油含有ポリマを充填した転がり軸受を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る潤滑油含有ポリマは、潤滑油を含有した状態で固形化した合成樹脂からなり、含有している潤滑油を徐々に滲み出すことにより近接している被潤滑部材を潤滑する潤滑油含有ポリマにおいて、ＨＬＢ値が８〜１２の範囲にあり、油溶性で且つ前記潤滑油と水との間でエマルジョンを形成させる界面活性剤を２〜１０重量％含有することを特徴とする。
【０００７】
同様の目的を達成するため、本発明に係る転がり軸受は、内輪、外輪、転動体及び保持器を備える転がり軸受において、内輪と外輪との間に形成される内部空間に、上記の潤滑油含有ポリマが充填されていることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の潤滑油含有ポリマ並びに転がり軸受について詳細に説明する。
【０００９】
本発明の潤滑油含有ポリマは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリメチルペンテン等の基本的に同じ化学構造を有するポリオレフィン系樹脂の群から選定された合成樹脂に、潤滑油としてポリα−オレフィン油のようなパラフィン系炭化水素油、ナフテン系炭化水素油、鉱油、ジアルキルジフェニルエーテル油のようなエーテル油、フタル酸エステルのようなエステル油等の何れかを単独若しくは混合油の形で混ぜて調製したものに、更にＨＬＢ値が８〜１２の範囲にあり、油溶性で且つ潤滑油と水との間でエマルジョン（以下、「Ｏ／Ｗエマルジョン」と呼ぶ）を形成させる界面活性剤（以下、単に「界面活性剤」と呼ぶ）を混合してなる樹脂組成物を固化させたものである。
【００１０】
ここで、ＨＬＢ（Ｈydrophile-Ｌipophile Ｂalance）について説明すると、このＨＬＢは界面活性剤の親水性（又は疎水性）の尺度をその分子構造から０〜２０の数値で表したものであり、この値が大きいほど親水性が高く、水への溶解性が高いことになり、その逆にこの値が小さいほど疎水性が高く、油への溶解性が高いことになる。本発明に使用できる界面活性剤は、上記した潤滑油に溶解し、且つこの潤滑油と水との間で容易にＯ／Ｗエマルジョンを形成する能力を有する必要があり、これらの点を考慮すると、ＨＬＢ値としては、８〜１２、より好ましくは、９〜１１の範囲に入るものが良い。ＨＬＢ値が１２を超える場合は、溶解させようとする潤滑油への溶解度が低下し、Ｏ／Ｗエマルジョンを良好に形成するのに必要な含有量である２重量％を超えて溶解させるのが難しくなる。それに対して、ＨＬＢ値が８未満の場合は、乳化力が低く、水と混じっても容易に乳化することができず、添加している効果が得られない。
【００１１】
上記の要求を満たす界面活性剤としては、例えばモノステアリン酸ポリオキシエチレン（５）グリセリル[ＨＬＢ:9.5]、モノオレイン酸ポリオキシエチレン（５）グリセリル[ＨＬＢ:9.5]、モノミリスチン酸ヘキサグリセリル[ＨＬＢ:11]、モノステアリン酸ヘキサグリセリル[ＨＬＢ:９]、モノオレイン酸ヘキサグリセリル[ＨＬＢ:９]、ジステアリン酸デカグリセリル[ＨＬＢ:9.5]、ジオレイン酸デカグリセリル[ＨＬＢ:10]、ジイソステアリン酸デカグリセリル[ＨＬＢ:10]、モノラウリン酸ソルビタン[ＨＬＢ:8.6]、モノステアリン酸ポリエチレングリコール（１０Ｅ０）[ＨＬＢ:11]、モノオレイン酸ポリエチレングリコール（１０Ｅ０）[ＨＬＢ:11]、ポリオキシエチレン（２０）ヒマシ油[ＨＬＢ:10.5]、ポリオキシエチレン（２０）硬化ヒマシ油[ＨＬＢ:10.5]、ポリオキシエチレン（２）ラウリルエーテル[ＨＬＢ:9.5]、ポリオキシエチレン（5.5）セチルエーテル[ＨＬＢ:10.5]、ポリオキシエチレン（４）ステアリルエーテル[ＨＬＢ:９]、ポリオキシエチレン（７）オレイルエーテル[ＨＬＢ:10.5]、ポリオキシエチレン（７）オレイルエーテル[ＨＬＢ:10.5]、ポリオキシエチレン（１０）ベヘニルエーテル[ＨＬＢ:10]、ポリオキシエチレン（５）フィトステロール[ＨＬＢ:9.5]、ポリオキシエチレン（５）ステアリルアミン[ＨＬＢ:10]、ポリオキシエチレン（５）オレイルアミン[ＨＬＢ:９]、ポリオキシエチレン（５）オレイン酸アミド[ＨＬＢ:11]、ポリオキシエチレン（５）セチルエーテルリン酸ナトリウム[ＨＬＢ:10]、モノミリスチン酸ヘキサグリセリル[ＨＬＢ:11]、モノオレイン酸ヘキサグリセリル[ＨＬＢ:９]、ポリオキシエチレン（６）モノオレイン酸ソルビタン[ＨＬＢ:10]、ポリオキシエチレン（20）トリステアリン酸ソルビタン[ＨＬＢ:10.5]、ポリオキシエチレン（１）ポリオキシプロピレン（４）セチルエーテル[ＨＬＢ:9.5]、ポリオキシエチレン（５）ノニルフェニルエーテル[ＨＬＢ:８]等を挙げることができる。
【００１２】
上記潤滑油含有ポリマの組成比は、全重量に対してポリオレフィン系樹脂１０〜６０重量％、潤滑油８８〜３８重量％、界面活性剤２〜１０重量％であることが好ましい。ポリオレフィン系樹脂が１０重量％未満の場合は、潤滑油含有ポリマとして実用上必要な硬さ・強度を持たず、例えば転がり軸受に適用した場合、回転などによって負荷がかかった時に初期の形状を維持するのが難しくなり、軸受の内部空間から脱落する等の不具合を生じる可能性が高くなる。一方、ポリオレフィン系樹脂が６０重量％を越える場合は、相対的に潤滑油の含有量が少なくなり、それだけ軸受への潤滑油の供給が少なくなり、軸受の寿命が短くなる。
【００１３】
潤滑油が３８重量％未満では、含有量が少なすぎて早期に潤滑寿命に至る。一方、潤滑油が８８重量％を超える場合は、相対的にポリオレフィン系樹脂の量が少なくなり、潤滑油含有ポリマの硬さ・強度が不足する。また、この潤滑油には、必要に応じて、酸化防止剤、錆止め剤、摩耗防止剤、泡消し剤、極圧剤等の各種添加剤を加えてもよい。これらは何れも公知のもので構わない。
【００１４】
界面活性剤が２重量％未満の場合は、含有する潤滑油を乳化し、Ｏ／Ｗエマルジョンを形成するのに必要な量として少なすぎ、水環境で使用した時の寿命延長効果が望めない。一方、１０重量％を越えると相対的にポリオレフィン系樹脂及び潤滑油の量が少なくなり、潤滑油含有ポリマの硬さ・強度が不足し、また早期に潤滑寿命に至るようになる。
【００１５】
上記ポリオレフィン系樹脂の群は、基本構造は同じでその平均分子量が異なっており、７００〜５×１０6の範囲に及んでいる。平均分子量７００〜５×１０4というワックス（例えばポリエチレンワックス）に分類されるものと、平均分子量１×１０4〜１×１０6という比較的低分子量のものと、１×１０6〜５×１０6という超高分子量のものとを、単独若しくは必要に応じて混合して用いる。比較的低分子量のものと潤滑油との組合わせによって、ある程度の機械的強度、潤滑油供給能力、保油性を持つ潤滑油含有ポリマが得られる。また、比較的低分子量のものの一部をワックスに分類されるものに置き換えると、ワックスに分類されるものと潤滑油との分子量の差が小さいために潤滑油との親和性が高くなり、結果として潤滑油含有ポリマの保油性が向上し、長期間にわたっての潤滑油の供給が可能になる。但し、その反面機械的強度は低下する。尚、ワックスとしては、ポリエチレンワックスのようなポリオレフィン系樹脂の他、融点が１００〜１３０℃以上の範囲にある炭化水素系のもの（例えばパラフィン系合成ワックス）であれば使用できる。それに対して、超高分子量のものに置き換えると、超高分子量のものと潤滑油との分子量の差が大きいために潤滑油との親和性が低くなり、結果として保油性が低下し、潤滑油含有ポリマからの潤滑油の滲み出しが速くなる。それによって、潤滑油含有ポリマから供給可能な潤滑油量に達する時間が短くなり、軸受の寿命が短くなる。但し、機械的強度は向上する。
【００１６】
また、成形性、機械的強度、保油性、潤滑油供給量のバランスを考慮すると、ポリオレフィン系樹脂の組成比は、ワックスに分類されるもの０〜５重量％、比較的低分子量のもの８〜５８重量％、超高分子量のもの２〜２０重量％で、かつ３つの樹脂分の合計１０〜６０重量％とするのが好適である。
【００１７】
機械的強度の一つとして、転がり軸受用の潤滑油含有ポリマとした時に、硬さ[ＨＤA（スケールＡを用いたデュロメータ硬さ）]が６５〜９０の範囲にあることが好ましく、より好ましくは７０〜８５の範囲である。硬さ[ＨＤA]が６５未満の場合は、強度的に弱く軸受の回転によって破損する恐れがある。それに対して硬さ[ＨＤA]が９０を超える場合は、転動体を拘束する力が大きく、それによって軸受のトルクが大きくなったり、軸受の回転による発熱が大きくなって軸受の温度が高くなる恐れがある。
【００１８】
本発明の潤滑油含有ポリマの機械的強度を向上させるため、上述のポリオレフィン系樹脂に以下のような熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂を添加することができる。
【００１９】
熱可塑性樹脂としては、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミドイミド、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂等の各樹脂を使用することができる。また、熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂、尿素樹脂、メラニン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等の各樹脂を使用することができる。これらの樹脂は、単独または混合して用いてもよい。また、これらの樹脂と上記ポリオレフィン系樹脂とを、より均一な状態で分散させるために、必要に応じて適当な相溶化剤を加えても良い。
【００２０】
また、潤滑油含有ポリマの機械的強度を向上させるために、充填材を添加しても良い。例えば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、チタン酸カリウムウィスカーやホウ酸アルミニウムウィスカー等の無機ウィスカー類、またガラス繊維、カーボン繊維や金属繊維等の無機繊維類及びこれらを布状に編組したもの、あるいはカーボンブラックや黒鉛粉末等の無機粉体、アラミド繊維やポリエステル繊維等の有機繊維類及びこれらを布状に編組したものを添加してもよい。
【００２１】
更に、ポリオレフィン系樹脂の熱による劣化を防止する目的で、Ｎ，Ｎ'−ジフェニル―ｐ―フェニルジアミン、２，２'−メチレンビス（４−エチル−６−ｔ−ブチルフェノール）等の老化防止剤、また光による劣化を防止する目的で、２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクトキシベンゾフェノン、２−（２'−ヒドロキシ−３'−ｔ−ブチル−５'−メチル−フェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール等の紫外線吸収剤を添加してもよい。
【００２２】
以上の全ての添加剤（ポリオレフィン系樹脂＋潤滑油＋界面活性剤以外）の添加量としては、添加剤全体として、成形原料全体の２０重量％以下であることが、潤滑油の供給能力を維持する上で好ましい。
【００２３】
本発明で用いることのできる合成樹脂としては、上記説明したようなポリオレフィン系樹脂をベースとしたものの他、射出成形可能な熱可塑性樹脂であれば使用でき、その中で含油量を多くすることができるものとして例えば、ポリエステル系エラストマー、ポリアミドエラストマー等がある。
【００２４】
本発明の潤滑油含有ポリマは、例えば、合成樹脂と、界面活性剤及びその他の添加剤を溶解した潤滑油とを混合した成形原料を、合成樹脂の融点に加熱して可塑化して適用個所（例えば転がり軸受の内部空間：図１参照）に充填し、その後冷却して固化させることにより容易に得られる。
【００２５】
本発明はまた、上記の潤滑油含有ポリマを充填した転がり軸受を提供する。転がり軸受自体の構成、構造は制限されるものではなく、例えば図１に示したような、内輪２と外輪３との間に形成される内部空間に上記の潤滑油含有ポリマ１０を充填した構造の転がり軸受１を例示することができる。
【００２６】
本発明の潤滑油含有ポリマ及びそれを充填した転がり軸受は、従来と同様の潤滑性能が得られるとともに、特に水環境で優れた潤滑性能を発揮する。これは、滲み出した潤滑油中に溶存する界面活性剤の一部がその親水基を気−液界面で気体側に向けて配向しており、そこに水がかかると、容易にＯ／Ｗエマルジョンを形成し、その一部の界面活性剤の親水基が被潤滑部材（例えば、転がり軸受の内輪や外輪、転動体金属）に吸着することで油膜が形成され、良好な潤滑が保たれるものと推察される。それに対して、界面活性剤を含有しないと、滲み出た潤滑油と水とは混ざり合わず、水によって容易に流され、前記被潤滑部材表面に油膜が形成され難い。
【００２７】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて、本発明を更に説明する。但し、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００２８】
［潤滑油含有ポリマの調製］
（実施例１）
潤滑油含有ポリマ組成：
（ｉ）高密度ポリエチレン（比較的低分子量に分類）：１０重量％
（ii）超高分子ポリエチレン（超高分子量に分類）：１２．５重量％
（iii）ポリエチレンワックス（ワックスに分類）：２．５重量％
（vi）モノオレイン酸ポリオキシエチレン（６）ソルビタン[HLB：10]：３重量％
（ｖ）鉱油：７２重量％
【００２９】
（比較例１）
潤滑油含有ポリマ組成：
（ｉ）高密度ポリエチレン（比較的低分子量に分類）：１０重量％
（ii）超高分子ポリエチレン（超高分子量に分類）：１２．５重量％
（iii）ポリエチレンワックス（ワックスに分類）：２．５重量％
（vi）鉱油：７５重量％
【００３０】
（比較例２）
潤滑油含有ポリマ組成：
（ｉ）高密度ポリエチレン（比較的低分子量に分類）：１０重量％
（ii）超高分子ポリエチレン（超高分子量に分類）：１２．５重量％
（iii）ポリエチレンワックス（ワックスに分類）：２．５重量％
（vi）モノオレイン酸ポリオキシエチレン（６）ソルビタン[HLB:10]：１重量％
（ｖ）鉱油：７４重量％
【００３１】
［軸受回転試験］
先ず、転がり軸受（呼び番号：６０００、接触ニトリルゴムシール付き、ステンレス製）を脱脂洗浄後、本出願人による特開平７−１３９５５１号公報に記載されているフッ素系離型剤の塗膜を形成した。次いで、図２に示すように、一対の金型２１，２２で構成される金型２０に試験軸受を装着し、上記の各潤滑油含有ポリマ（実施例１，比較例１，比較例２）を射出成形（インサート成形）した。尚、金型２０の一方の金型２１にはピンゲート２３，２３が形成されており、ここから潤滑油含有ポリマを加熱溶融した成形原料を注入した。また、射出成形機としては、本出願人による特開平８−３０９７９３号公報に記載されているもの（ホッパー部を改良）を用いた。この射出成形により、図１に示したような、内輪２と外輪３との間に形成される内部空間に潤滑油含有ポリマ１０が充填された転がり軸受が得られた。
【００３２】
次いで、以下の条件で各転がり軸受を水中に浸漬して回転試験を実施した。試験は、初期の振動に対して８倍を超えるまで実施し、この時間を耐久時間として測定した。結果を表１に示す。
・荷重：Ｆｒ７８．４Ｎ、Ｆａ２９．４Ｎ
・回転速度：１０００ｍｉｎ-1
【００３３】
【表１】
0003981801.tif 000002
【００３４】
表１から明らかなように、界面活性剤を３重量％含有する実施例１は、全く含有しない比較例１及び１重量％含有する比較例２に比べて、格段に耐久時間が延びていることがわかる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の潤滑油含有ポリマは、ＨＬＢ値が８〜１２の範囲にあり、油溶性で且つ含有する潤滑油と水との間でエマルジョンを形成させる界面活性剤を２〜１０重量％含有することにより、従来と同等の潤滑性能を有することは勿論のこと、水環境で使用した場合でも被潤滑部材の表面にこの界面活性剤を介した油膜が形成されて、潤滑寿命を格段に延長できる。従って、本発明の潤滑油含有ポリマを充填した転がり軸受は、従来では困難であった水環境での使用に十分に耐え得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明並びに従来の潤滑油含有ポリマを充填した転がり軸受の一例を示す断面図である。
【図２】  実施例において、試験転がり軸受を製造する方法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１  転がり軸受
２  内輪
３  外輪
４  転動体
５  保持器
６  シール
１０  潤滑油含有ポリマ
２０  金型
２３  ピンゲート
【図１】
0003981801.tif 000003
【図２】
0003981801.tif 000004