JP5346566B2 - Porous solid lubricant encapsulated bearing and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は多孔性固形潤滑剤を封入した多孔性固形潤滑剤封入軸受に関する。 The present invention relates to a porous solid lubricant-enclosed bearing in which a porous solid lubricant is encapsulated.
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、軸受内に外部から侵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。 Generally, a lubricant is used in a sliding part and a rotating part of most machines represented by automobiles and industrial machines. Normally, rolling bearings are filled with grease to lubricate the friction surfaces between the rolling elements, bearing inner and outer rings and cage, so that the filled grease does not flow out to the outside. A sealing device such as a seal is provided so that dust and moisture do not enter. However, even for rolling bearings with a sealing device, it is difficult to completely seal the grease, and when it is used for a long time, the grease gradually flows out or the grease gradually deteriorates due to moisture entering from the outside into the bearing. Sometimes. In order to solve the problems related to grease sealing failure and deterioration prevention, grease with increased lubricating oil and shape retention and liquid lubricant can be retained to prevent scattering and dripping. Solid lubricants are also known.
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染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)。
For example, there is a solid lubricant in which ultra-high molecular weight polyolefin or urethane resin and its curing agent are mixed with lubricating oil and grease, and a liquid lubricant component is held between the resin molecules to gradually exude physical properties. It is known (see
Also known is a self-lubricating polyurethane elastomer obtained by reacting a polyol, which is a polyurethane raw material, with a diisocyanate in a lubricating component in the presence of a lubricant (see Patent Document 4).
In addition, an oil-containing foam is known in which a solid component, which is a resin component, is made into a foam, and this is post-impregnated with a lubricating oil, and provided in the vicinity of a friction contact portion inside the bearing (see Patent Document 5).
これらの固形潤滑剤は、軸受に封入して固化させると、潤滑油を徐々に染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。 These solid lubricants, when sealed in a bearing and solidified, gradually exude the lubricating oil, which eliminates the need for maintenance to replenish the lubricating oil. It is intended to be useful for extending the life of bearings in environments and environments where strong inertial forces are applied.
しかしながら、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つきやすい、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。
In addition, in the process of manufacturing such a solid lubricant, many manufacturing processes are required for reliably impregnating the lubricant and grease, and it is difficult to meet the demand for cost reduction.
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、潤滑油を保持する固形潤滑剤の潤滑性能に優れ、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多孔性固形潤滑剤封入軸受を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to address such problems, and is excellent in the lubrication performance of a solid lubricant that holds lubricating oil, can be operated even at high speed rotation with a long service life, and the manufacturing process can be reduced. An object of the present invention is to provide a porous solid lubricant-enclosed bearing that can be made relatively simple and can meet the demand for cost reduction.
本発明の多孔性固形潤滑剤封入軸受の製造方法は、軸受内部に多孔性固形潤滑剤が封入されてなる多孔性固形潤滑剤封入軸受の製造方法であって、上記多孔性固形潤滑剤は、発泡・硬化後にゴム状弾性を有する樹脂成分と、潤滑成分と、硬化剤と、発泡剤と、整泡剤とを含む混合物を前記軸受内部空間に充填した後、該軸受内部空間において前記潤滑成分の存在下で前記樹脂成分を発泡させつつ硬化させて多孔質化することで、前記軸受内部に封入された状態で得られることを特徴とする。
また、上記樹脂成分が、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であり、上記硬化剤が、芳香族ポリアミンであることを特徴とする。また、上記発泡剤が、水であることを特徴とする。また、上記整泡剤が、シリコーン系整泡剤であることを特徴とする。
また、上記潤滑成分がグリースを含むことを特徴とする。また、上記グリースが、ウレア系化合物を増ちょう剤とするグリースであることを特徴とする。
The method of manufacturing the porous solid lubricant enclosed bearing of the present invention is a porous solid lubricant manufacturing method of enclosed bearing porous solid lubricant in the bearing is sealed, the porous solid lubricant, After filling the bearing internal space with a mixture containing a resin component having rubbery elasticity after foaming and curing, a lubricating component, a curing agent, a foaming agent, and a foam stabilizer, the lubricating component is contained in the bearing internal space. The resin component is obtained by being foamed and cured to be porous in the presence of, so that the resin component is sealed in the bearing .
The resin component is a urethane prepolymer having an isocyanate group in the molecule, and the curing agent is an aromatic polyamine. Further, the foaming agent is water. Further, the foam stabilizer is a silicone foam stabilizer.
Further, it characterized in that the lubricating component comprises grease. Further, the grease is a grease using a urea compound as a thickener.
上記多孔性固形潤滑剤の連続気泡率が 50%以上であることを特徴とする。 The porous solid lubricant has an open cell ratio of 50% or more.
本発明の多孔性固形潤滑剤封入軸受は、上記製造方法で製造されたことを特徴とする。また、上記多孔性固形潤滑剤封入軸受は、転がり軸受であることを特徴とする。 The porous solid lubricant encapsulated bearing of the present invention is manufactured by the above manufacturing method. The porous solid lubricant-enclosed bearing is a rolling bearing.
本発明の多孔性固形潤滑剤封入軸受は、多孔性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)に封入して使用している。この多孔性固形潤滑剤は潤滑成分および樹脂成分を必須成分とし、潤滑成分の存在下で樹脂成分を発泡・硬化して多孔質化した固形物であり、かつ潤滑成分が発泡・硬化した樹脂内部に吸蔵され、連続気泡中だけでなく独立気泡中にも取り込まれる。このため、本発明の多孔性固形潤滑剤封入軸受は、多孔性固形潤滑剤中の潤滑成分の保持量が単なる連続気孔内の含浸による保持量よりも多くなるとともに、運転時において多孔性固形潤滑剤中より転動体周囲等に潤滑油が徐放されるので、高速回転でも運転が可能であり、長寿命に寄与することができる。なお、本発明において「吸蔵」とは、液体・半固体状の潤滑成分が他の配合成分と反応することなく、固体の樹脂中に化合物にならないで含まれることをいう。
また、多孔性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。
The porous solid lubricant encapsulated bearing of the present invention encloses the porous solid lubricant inside the bearing (the space between the cage and the inner / outer ring, the space between the inner and outer rings in a rolling bearing without the cage, etc.). I use it. This porous solid lubricant has a lubricating component and a resin component as essential components, and is a solid material that is made porous by foaming and curing the resin component in the presence of the lubricating component, and the inside of the resin in which the lubricating component is foamed and cured And is taken in not only in open cells but also in closed cells. For this reason, the porous solid lubricant-enclosed bearing of the present invention has a higher retention amount of the lubricating component in the porous solid lubricant than the retention amount due to impregnation in the continuous pores. Since the lubricating oil is gradually released from the agent around the rolling elements, it can be operated even at a high speed and can contribute to a long life. In the present invention, “occlusion” means that a liquid / semi-solid lubricating component does not react with other compounding components and is contained in a solid resin without becoming a compound.
Further, by enclosing the porous solid lubricant, the lubricant can be present near the rolling surface, and the lubricant is more easily supplied to the rolling surface than grease lubrication. It also serves as a seal member against the entry of dust and moisture from the outside. In addition, since it has many porous portions, it is advantageous in terms of reducing the weight of the bearing.
In addition, since it is not necessary to enclose a lubricant after assembly, production efficiency is improved and manufacturing can be performed at low cost.
本発明の多孔性固形潤滑剤封入軸受は、封入した多孔性固形潤滑剤の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や毛細管現象により潤滑剤を染み出させて樹脂の分子間から外部に徐放できる。この際、染み出す潤滑油量は、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、本発明に用いる多孔性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、染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染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。
The porous solid lubricant encapsulated bearing of the present invention occludes a lubricating component in the resin of the encapsulated porous solid lubricant, and therefore, due to the flexibility of the resin, for example, deformation due to external force such as compression, expansion, bending, torsion, etc. The lubricant can be exuded by capillary action and can be gradually released from between the molecules of the resin. At this time, the amount of lubricating oil that oozes out can be minimized by changing the degree of elastic deformation according to the magnitude of the external force by selecting the resin.
Further, in the porous solid lubricant used in the present invention, the resin component has a large surface area due to foaming, and the excess lubricating oil that has oozed out can be temporarily retained in the foam bubbles again. The amount of lubricating oil to be discharged is stable, and the amount of lubricating oil retained is larger than that in a non-foamed state by occluding the lubricant in the resin and impregnating the bubbles.
その上、本発明に用いる多孔性固形潤滑剤は、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、該多孔性固形潤滑剤を固化させた後冷却する過程において、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、本発明に用いる多孔性固形潤滑剤は潤滑成分と、樹脂成分とを必須成分として含む混合物を発泡・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、上記混合物の配合成分の配合量をコントロールすることにより多孔性固形潤滑剤の密度を変化させることができる。
In addition, the porous solid lubricant used in the present invention requires very little energy when bent compared to a non-foamed material, and can be flexibly deformed while holding the lubricating oil at a high density. Therefore, in the process of solidifying the porous solid lubricant and cooling it, even if the solid lubricant contracts and embraces the rolling elements, it can be easily deformed because the energy required for bending and deformation is small. The problem of increased rotational torque can be prevented. Moreover, since it has many foamed parts, ie, a porous part, it is advantageous also at the point of weight reduction.
In addition, since the porous solid lubricant used in the present invention only foams and cures a mixture containing a lubricating component and a resin component as essential components, no special equipment is required, and it can be filled in any place. It is possible to mold.
Moreover, the density of the porous solid lubricant can be changed by controlling the blending amount of the blending components of the mixture.
本発明に用いる多孔性固形潤滑剤を構成する樹脂成分としては、発泡・硬化後にゴム状弾性を有し、変形により潤滑成分の滲出性を有するものが好ましい。
発泡・硬化は、樹脂生成時に発泡・硬化させる形式であっても、樹脂成分に発泡剤を配合して成形時に発泡・硬化させる形式であってもよい。ここで硬化は架橋反応および/または液状物が固体化する現象を意味する。また、ゴム状弾性とは、ゴム弾性を意味するとともに、外力により加えられた変形がその外力を無くすことにより元の形状に復帰することを意味する。
As the resin component constituting the porous solid lubricant used in the present invention, a resin component having rubber-like elasticity after foaming and curing, and having a leaching property of the lubricant component by deformation is preferable.
Foaming / curing may be in a form in which foaming / curing is performed at the time of resin production, or in a form in which a foaming agent is added to the resin component and foaming / curing is performed in molding. Here, curing means a cross-linking reaction and / or a phenomenon in which a liquid is solidified. The rubber-like elasticity means rubber elasticity and means that deformation applied by an external force returns to the original shape by eliminating the external force.
樹脂成分としては、樹脂(プラスチック)またはゴムなどのうち、エラストマーまたはプラストマーのいずれかまたは両方を、アロイまたは共重合成分として採用できる。
ゴムの場合は、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、シリコーンゴム、ウレタンエラストマー、フッ素ゴム、クロロスルフォンゴムなどの各種ゴムを採用できる。
また、プラスチックの場合は、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド4,6樹脂(PA4,6)、ポリアミド6,6樹脂(PA6,6)、ポリアミド6T樹脂(PA6T)、ポリアミド9T樹脂(PA9T)などの汎用プラスチックやエンジニアリングプラスチックを採用できる。
上記プラスチックなどに限られることなく、軟質ウレタンフォーム、硬質ウレタンフォーム、半硬質ウレタンフォームなどのウレタンフォームなどを用いることもできる。
上記樹脂成分の中で、容易に発泡・硬化して多孔質化するポリウレタン樹脂が好ましい。
As the resin component, either an elastomer or a plastomer or both of a resin (plastic) or rubber can be used as an alloy or copolymer component.
In the case of rubber, various rubbers such as natural rubber, butadiene rubber, styrene butadiene rubber, chloroprene rubber, butyl rubber, nitrile rubber, ethylene propylene rubber, silicone rubber, urethane elastomer, fluorine rubber, and chlorosulfone rubber can be employed.
In the case of plastics, polyurethane resin, polyethylene resin, polypropylene resin, polystyrene resin, polyvinyl chloride resin, polyacetal resin,
Without being limited to the above plastics, urethane foams such as soft urethane foam, rigid urethane foam, and semi-rigid urethane foam can also be used.
Among the resin components, a polyurethane resin that is easily foamed and cured to make it porous is preferable.
本発明に使用できるポリウレタン樹脂は、イソシアネートとポリオールとの反応による発泡・硬化物であるが、分子内にイソシアネート基(−NCO)を有するウレタンプレポリマーの発泡・硬化物であることが好ましい。このイソシアネート基は他の置換基によってブロックされていてもよい。分子内に含まれる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。また、ウレタンプレポリマーの硬化剤は、ポリオールでもよいし、ポリアミンでもよい。 The polyurethane resin that can be used in the present invention is a foamed / cured product obtained by a reaction between an isocyanate and a polyol, and is preferably a foamed / cured product of a urethane prepolymer having an isocyanate group (—NCO) in the molecule. This isocyanate group may be blocked by other substituents. The isocyanate group contained in the molecule may be at the end of the molecular chain or may be contained at the end of the side chain branched from the molecular chain. The urethane prepolymer may have a urethane bond in the molecular chain. The curing agent for the urethane prepolymer may be a polyol or a polyamine.
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ることができる。
活性水素基を有する化合物としては低分子ポリオール、ポリエーテル系ポリオール、ポリエステル系ポリオール、ひまし油系ポリオール等が挙げられる。これらは単独で、または2種類以上の混合物として使用することができる。低分子ポリオールとしては、2価のもの例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、水添ビスフェノールA等、3価以上のもの(3〜8価のもの)例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、ペンタエリスリトール、ソルビトール、シュークローズ等が挙げられる。
The urethane prepolymer can be obtained by reacting a compound having an active hydrogen group with a polyisocyanate.
Examples of the compound having an active hydrogen group include low molecular polyols, polyether polyols, polyester polyols, and castor oil polyols. These can be used alone or as a mixture of two or more. Examples of the low molecular polyol include divalent ones such as ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, hydrogenated bisphenol A, etc. (3- to 8-valent ones) For example, glycerin, trimethylolpropane, hexanetriol, pentaerythritol, sorbitol, shoelace and the like.
ポリエーテル系ポリオールとしては上記低分子ポリオールのアルキレンオキサイド(炭素数2〜4のアルキレンオキサイド、例えばエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド)付加物およびアルキレンオキサイドの開環重合物が挙げられ、具体的にはポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールが含まれる。 Examples of polyether polyols include alkylene oxide (alkylene oxides having 2 to 4 carbon atoms such as ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide) adducts of the above low molecular polyols and ring-opening polymers of alkylene oxides. Includes polyethylene glycol, polypropylene glycol, and polytetramethylene ether glycol.
ポリエステル系ポリオールとしては、ポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオールおよびポリエーテルエステルポリオール等が挙げられる。ポリエステルポリオールはカルボン酸(脂肪族飽和または不飽和カルボン酸、例えば、アジピン酸、アゼライン酸、ドデカン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、二量化リノール酸およびまたは芳香族カルボン酸、例えば、フタル酸、イソフタル酸)とポリオール(上記低分子ポリオールおよび/またはポリエーテルポリオール)との縮合重合により得られる。
ポリカプロラクトンポリオールは、グリコール類やトリオール類の重合開始剤にε-カプロラクトン、α-メチル-ε-カプロラクトン、ε-メチル-ε-カプロラクトン等を有機金属化合物、金属キレート化合物、脂肪酸金属アシル化物等の触媒の存在下で付加重合により得られる。ポリエーテルエステルポリオールには、末端にカルボキシル基および/または水酸基を有するポリエステルにアルキレンオキサイド例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等を付加反応させて得られる。ひまし油系ポリオールとしては、ひまし油およびひまし油またはひまし油脂肪酸と上記低分子ポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオールとのエステル交換あるいは、エステル化ポリオールが挙げられる。
Examples of polyester polyols include polyester polyols, polycaprolactone polyols, and polyether ester polyols. Polyester polyols are carboxylic acids (aliphatic saturated or unsaturated carboxylic acids such as adipic acid, azelaic acid, dodecanoic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, dimerized linoleic acid and / or aromatic carboxylic acids such as phthalic acid. , Isophthalic acid) and a polyol (the above low molecular polyol and / or polyether polyol).
Polycaprolactone polyol is a polymerization initiator for glycols and triols such as ε-caprolactone, α-methyl-ε-caprolactone, ε-methyl-ε-caprolactone, etc. as organometallic compounds, metal chelate compounds, fatty acid metal acylates, etc. Obtained by addition polymerization in the presence of a catalyst. The polyether ester polyol can be obtained by addition reaction of a polyester having a carboxyl group and / or a hydroxyl group at the terminal with an alkylene oxide such as ethylene oxide or propylene oxide. As the castor oil-based polyol, castor oil and castor oil or castor oil fatty acid and the above low molecular polyol, polyether polyol, and polyester polyol are transesterified or esterified polyol.
ポリイソシアネートとしては、芳香族ジイソシアネート、脂肪族または脂環式およびポリイソシアネート化合物がある。
芳香族ジイソシアネートは、例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネートおよびその混合物、1,5-ナフチレンジイソシアネート、1,3-フェニレンジイソシアネート、1,4-フェニレンジイソシアネートが挙げられる。
脂肪族または脂環式ジイソシアネートは、例えば、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート、1,12-ドデカンジイソシアネート、1,3-シクロブタンジイソシアネート、1,3-シクロヘキサンジイソシアネート、1,4-シクロヘキサンジイソシアネート、イソプロパンジイソシアネート、2,4-ヘキサヒドロトルイレンジイソシアネート、2,6-ヘキサヒドロトルイレンジイソシアネート、1,3-ヘキサヒドロフェニルジイソシアネート、1,4-ヘキサヒドロフェニルジイソシアネート、2,4′パーヒドロジフェニルメタンジイソシアネート、4,4′-パーヒドロジフェニルメタンジイソシアネートが挙げられる。
ポリイソシアネート化合物としては、4,4′,4″-トリフェニルメタントリイソシアネート、4,6,4′-ジフェニルトリイソシアネート、2,4,4′-ジフェニルエーテルトリイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートが挙げられる。
また、これらイソシアネートの一部をビウレット、アロファネート、カルボジイミド、オキサゾリドン、アミド、イミド等に変性したものが挙げられる。
Polyisocyanates include aromatic diisocyanates, aliphatic or alicyclic and polyisocyanate compounds.
Aromatic diisocyanates include, for example, diphenylmethane diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate and mixtures thereof, 1,5-naphthylene diisocyanate, 1,3-phenylene diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate Is mentioned.
Aliphatic or alicyclic diisocyanates include, for example, 1,6-hexamethylene diisocyanate, 1,12-dodecane diisocyanate, 1,3-cyclobutane diisocyanate, 1,3-cyclohexane diisocyanate, 1,4-cyclohexane diisocyanate, isopropane diisocyanate. 2,4-hexahydrotoluylene diisocyanate, 2,6-hexahydrotoluylene diisocyanate, 1,3-hexahydrophenyl diisocyanate, 1,4-hexahydrophenyl diisocyanate, 2,4′perhydrodiphenylmethane diisocyanate, 4, 4'-perhydrodiphenylmethane diisocyanate is mentioned.
Examples of the polyisocyanate compound include 4,4 ′, 4 ″ -triphenylmethane triisocyanate, 4,6,4′-diphenyl triisocyanate, 2,4,4′-diphenyl ether triisocyanate, and polymethylene polyphenyl polyisocyanate. It is done.
Moreover, what modified | denatured some of these isocyanate to biuret, allophanate, carbodiimide, oxazolidone, amide, imide, etc. is mentioned.
本発明に好適なウレタンプレポリマーとしては、注型用ウレタンプレポリマーとして知られている、ポリラクトンエステルポリオール、ポリエーテルポリオールにポリイソシアネートを付加重合させて得られるプレポリマー等が挙げられる。
上記ポリラクトンエステルポリオールはカプロラクトンを開環反応させて得られるポリラクトンエステルポリオールに短鎖ポリオールの存在下、ポリイソシアネートを付加重合させたウレタンプレポリマーが好ましい。
上記ポリエーテルポリオールとしては、アルキレンオキサイドの付加物または開環重合物が挙げられ、これらとポリイソシアネートを付加重合させたウレタンプレポリマーが好ましい。
Examples of the urethane prepolymer suitable for the present invention include polypolymer ester polyol and prepolymer obtained by addition polymerization of polyisocyanate to polyether polyol, which are known as casting urethane prepolymers.
The polylactone ester polyol is preferably a urethane prepolymer obtained by addition polymerization of a polyisocyanate in the presence of a short-chain polyol to a polylactone ester polyol obtained by ring-opening reaction of caprolactone.
Examples of the polyether polyol include alkylene oxide addition products or ring-opening polymerization products, and urethane prepolymers obtained by addition polymerization of these with polyisocyanates are preferable.
本発明に好適に使用できるウレタンプレポリマーの市販品を例示すれば、ダイセル化学社製の商品名プラクセルEPが挙げられる。プラクセルEPは室温以上の融点を有する白色固体のウレタンプレポリマーである。また、ポリエーテルポリオールを例示すれば旭硝子社製の商品名プレミノールが挙げられる。プレミノールは 5000〜12000 の分子量を有するポリエーテルポリオールである。 If the commercial item of the urethane prepolymer which can be used conveniently for this invention is illustrated, the brand name Plaxel EP by Daicel Chemical Industries may be mentioned. Plaxel EP is a white solid urethane prepolymer having a melting point above room temperature. As an example of polyether polyol, trade name Preminol manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. may be mentioned. Preminol is a polyether polyol having a molecular weight of 5000-12000.
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、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)や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ン、上記ポリイソシアネート、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、水酸基末端液状ポリブタジエン、水酸基末端液状ポリイソプレン、水酸基末端ポリオレフィン系ポリオールやこれら化合物の末端水酸基をイソシアネート基やエポキシ基などで変性した化合物に代表される2個以上の水酸基を有する液状ゴム等を単独でまたは併用して用いることができる。これらの中でコストおよび物性の点で優位であることから、芳香族ポリアミンがポリラクトンエステルポリオールとポリイソシアネートを付加重合させたウレタンプレポリマーを硬化させるのに好ましい。 Curing agents for curing the urethane prepolymer include 3,3′-dichloro-4,4′-diaminodiphenylmethane (hereinafter referred to as MOCA) and 4,4′-diamino-3,3′-diethyl-5. 5'-dimethyldiphenylmethane, trimethylene-bis- (4-aminobenzoate), bis (methylthio) -2,4-toluenediamine, bis (methylthio) -2,6-toluenediamine, methylthiotoluenediamine, 3,5- Aromatic polyamines typified by diethyltoluene-2,4-diamine, 3,5-diethyltoluene-2,6-diamine, the above polyisocyanates, low molecular polyols typified by 1,4-butaneglycol and trimethylolpropane , Polyether polyol, castor oil-based polyol, polyester-based polyol, hydroxyl-terminated liquid polybutadiene, Hydroxyl-terminated liquid polyisoprene, hydroxyl-terminated polyolefin-based polyols, and liquid rubbers having two or more hydroxyl groups represented by compounds in which the terminal hydroxyl groups of these compounds are modified with an isocyanate group or an epoxy group are used alone or in combination. be able to. Of these, aromatic polyamines are preferred for curing urethane prepolymers obtained by addition polymerization of polylactone ester polyols and polyisocyanates because of their superiority in cost and physical properties.
樹脂成分を発泡させる手段としては、周知の発泡手段を採用すればよく、例えば、揮発性ガスを化学反応により生成する化学的発泡方法、水、アセトン、ヘキサン等の比較的沸点の低い有機溶媒を加熱し、気化させる物理的手法や、窒素などの不活性ガスや空気を外部から吹き込む機械的発泡方法、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、アゾジカルボンアミド(ADCA)等のように加熱処理や光照射によって化学分解させ、窒素ガスなどを発生させる分解型発泡剤を使用するなどの方法が挙げられる。 As a means for foaming the resin component, a well-known foaming means may be employed. For example, a chemical foaming method that generates a volatile gas by a chemical reaction, an organic solvent having a relatively low boiling point such as water, acetone, hexane, or the like. Heat treatment such as physical methods for heating and vaporization, mechanical foaming method in which an inert gas such as nitrogen or air is blown from the outside, azobisisobutyronitrile (AIBN), azodicarbonamide (ADCA), etc. Examples thereof include a method of using a decomposable foaming agent that is chemically decomposed by light irradiation to generate nitrogen gas or the like.
本発明に使用するウレタンプレポリマーは分子内にイソシアネート基を有するので、水を発泡剤として用いて、イソシアネート基と水分子との化学反応によって生じる二酸化炭素による化学的発泡方法を用いることが好ましい。また、この方法は連続気泡が生成しやすいので好ましい。 Since the urethane prepolymer used in the present invention has an isocyanate group in the molecule, it is preferable to use a chemical foaming method using carbon dioxide generated by a chemical reaction between the isocyanate group and the water molecule using water as a foaming agent. This method is preferable because open cells are easily generated.
また、このような反応を伴う化学的発泡方法を用いる場合には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。
Moreover, when using the chemical foaming method with such a reaction, it is preferable to use a catalyst as needed, for example, a tertiary amine catalyst or an organometallic catalyst is used. Examples of the tertiary amine catalyst include monoamines, diamines, triamines, cyclic amines, alcohol amines, ether amines, imidazole derivatives, and acid block amine catalysts.
Examples of organometallic catalysts include stanaoctate, dibutyltin diacetate, dibutyltin dilaurate, dibutyltin mercaptide, dibutyltin thiocarboxylate, dibutyltin maleate, dioctyltin dimercaptide, dioctyltin thiocarboxylate, octenoate, etc. Is mentioned. Moreover, you may mix and use these multiple types for the purpose of adjusting the balance of reaction.
上記樹脂成分に限られることなくウレタン系接着剤、シアノアクリレート系接着剤、エポキシ系接着剤、ポリ酢酸ビニル系接着剤、ポリイミド系接着剤など各種接着剤を発泡および硬化させて使用することもできる。 Without being limited to the above resin components, various adhesives such as urethane adhesives, cyanoacrylate adhesives, epoxy adhesives, polyvinyl acetate adhesives, polyimide adhesives can be used by foaming and curing. .
本発明において樹脂成分中には必要に応じて各種添加剤を用いることができる。添加剤としてはヒンダードフェノール系に代表される酸化防止剤、補強剤(カ−ボンブラック、ホワイトカーボン、コロイダルシリカなど)、無機充填剤(炭酸カルシウム、硫酸バリウム、タルク、クレイ、硅石粉など)老化防止剤、難燃剤、金属不活性剤、帯電防止剤、防黴剤やフィラーおよび着色剤などが挙げられる。 In the present invention, various additives can be used in the resin component as necessary. Additives include antioxidants typified by hindered phenols, reinforcing agents (carbon black, white carbon, colloidal silica, etc.), inorganic fillers (calcium carbonate, barium sulfate, talc, clay, meteorite powder, etc.) Examples include anti-aging agents, flame retardants, metal deactivators, antistatic agents, antifungal agents, fillers, and coloring agents.
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種類を選ばずに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。
潤滑油としては、パラフィン系やナフテン系の鉱物油、エステル系合成油、エーテル系合成油、炭化水素系合成油、GTL基油、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。
樹脂材料と潤滑油が極性などの化学的な相性によって溶解、分散しない場合には、粘度の近い潤滑油を使用することで、物理的に混合しやすくなり、潤滑油の偏析を防ぐことが可能となる。
The lubricating component that can be used in the present invention can be used regardless of the type as long as it does not dissolve the solid component forming the foam. As the lubricating component, for example, lubricating oil, grease, wax and the like can be used alone or in combination.
Examples of the lubricating oil include paraffinic and naphthenic mineral oils, ester synthetic oils, ether synthetic oils, hydrocarbon synthetic oils, GTL base oils, fluorine oils, and silicone oils. These can be used alone or as a mixed oil.
If the resin material and lubricating oil do not dissolve or disperse due to chemical compatibility such as polarity, using a lubricating oil with close viscosity makes it easier to physically mix and prevent segregation of the lubricating oil. It becomes.
グリースは、基油に増ちょう剤を加えたものであり、基油としては上述の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。
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、へ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、へキサデシルアミン、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。
The grease is obtained by adding a thickener to a base oil, and examples of the base oil include the above-described lubricating oil. Thickeners include, but are not limited to, soaps such as lithium soap, lithium complex soap, calcium soap, calcium complex soap, aluminum soap, aluminum complex soap, and urea-based compounds such as diurea compounds and polyurea compounds. It is not a thing.
The diurea compound is obtained, for example, by reaction of diisocyanate and monoamine. Diisocyanates include phenylene diisocyanate, diphenyl diisocyanate, phenyl diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, octadecane diisocyanate, decane diisocyanate, hexane diisocyanate, and monoamines include octylamine, dodecylamine, hexadecylamine, octadecylamine, oleylamine, aniline, Examples include p-toluidine, cyclohexylamine and the like. The polyurea compound can be obtained, for example, by reacting diisocyanate with a monoamine or diamine. Examples of the diisocyanate and monoamine include those similar to those used for the production of the diurea compound. Examples of the diamine include ethylenediamine, propanediamine, butanediamine, hexanediamine, octanediamine, phenylenediamine, tolylenediamine, and xylenediamine. Is mentioned.
ワックスとしては、炭化水素系合成ワックス、ポリエチレンワックス、脂肪酸エステル系ワックス、脂肪酸アミド系ワックス、ケトン・アミン類、水素硬化油などを挙げることができる。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。 Examples of waxes include hydrocarbon synthetic waxes, polyethylene waxes, fatty acid ester waxes, fatty acid amide waxes, ketones / amines, hydrogenated oils, and the like. Oils may be mixed with these waxes, and the same oil components as those described above can be used as the oil component to be used.
潤滑成分には、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。 Lubricating components further include solid lubricants such as molybdenum disulfide and graphite, friction modifiers such as organic molybdenum, oily agents such as amines, fatty acids and oils, antioxidants such as amines and phenols, petroleum sulfonates, Rust inhibitors such as dinonyl naphthalene sulfonate and sorbitan esters, extreme pressure agents such as sulfur and sulfur-phosphorus, antiwear agents such as organic zinc and phosphorus, metal deactivators such as benzotriazole and sodium nitrite Various additives such as viscosity index improvers such as polymethacrylate and polystyrene may be included.
上記潤滑油(グリースにおいては基油)の配合割合は、潤滑成分全体に対して、潤滑油が 1 重量%〜98 重量%、好ましくは 5 重量%〜95 重量%である。潤滑油が 1 重量%未満であると、潤滑油を必要箇所に充分に供給することが困難になる。また 98 重量%より多いときには、低温でもグリースなどでは固まらずに液状のままとなり、固形潤滑剤に特有の機能を果たさない場合がある。 The blending ratio of the lubricating oil (base oil in the case of grease) is 1% to 98% by weight, preferably 5% to 95% by weight of the lubricating oil based on the entire lubricating component. If the lubricating oil is less than 1% by weight, it will be difficult to sufficiently supply the lubricating oil to the necessary locations. On the other hand, if it is more than 98% by weight, it may remain in a liquid state without being solidified with grease, etc. even at low temperatures, and may not perform the functions specific to solid lubricants.
多孔性固形潤滑剤全体(重量)に対する潤滑成分の配合割合は、1〜90 重量%、好ましくは 5〜80 重量%である。潤滑成分が 1 重量%未満であると、潤滑成分の供給量が少なく、十分な寿命を得ることができない、または潤滑剤不足により摩擦係数が増大し摩耗の原因になる。90 重量%より多いときには固化しなくなる。
上記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の配合割合は、混合物全体に対して、8〜98 重量%、好ましくは 20〜80 重量%である。8 重量%より少ないときは固化せず、98 重量%より多いときには潤滑成分の供給量が少なく、十分な寿命を得ることができない。
The blending ratio of the lubricating component to the whole porous solid lubricant (weight) is 1 to 90% by weight, preferably 5 to 80% by weight. If the lubrication component is less than 1% by weight, the supply amount of the lubrication component is small and a sufficient life cannot be obtained, or the friction coefficient increases due to lack of lubricant, which causes wear. When it exceeds 90% by weight, it does not solidify.
The blending ratio of the urethane prepolymer having an isocyanate group in the molecule is 8 to 98% by weight, preferably 20 to 80% by weight, based on the entire mixture. When it is less than 8% by weight, it does not solidify, and when it is more than 98% by weight, the supply amount of the lubricating component is small and a sufficient life cannot be obtained.
上記硬化剤の配合割合は、樹脂の配合量と発泡倍率により、上記発泡剤の配合割合は、後述する発泡倍率との関係でそれぞれ定まる。 The blending ratio of the curing agent is determined depending on the blending ratio of the resin and the foaming ratio, and the blending ratio of the foaming agent is determined in relation to the foaming ratio described later.
上記混合物を混合する方法としては、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。
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。
The method of mixing the mixture is not particularly limited, and for example, the mixture can be mixed using a generally used stirrer such as a Henschel mixer, a ribbon mixer, a juicer mixer, a mixing head, or the like.
It is desirable that the above mixture use a surfactant such as a commercially available silicone-based foam stabilizer to uniformly disperse each raw material molecule. Further, the surface tension can be controlled by the type of the foam stabilizer, and the type of the generated bubbles can be controlled to open cells or closed cells. Examples of such surfactants include anionic surfactants, nonionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants, silicone surfactants, and fluorine surfactants.
本発明に用いる多孔性固形潤滑剤は、潤滑成分および樹脂成分を必須成分とし、圧縮、屈曲、遠心力および温度上昇に伴う気泡の膨張などの外力によって潤滑油を外部に供給することが可能なものである。
潤滑成分を樹脂内部に吸蔵するには、潤滑成分の存在下で発泡反応と硬化反応とを同時に行なわせる反応型含浸法を採用することが望ましい。このようにすると潤滑剤を樹脂内部に高充填することが可能となり、その後には潤滑剤を含浸して補充する後含浸工程を省略できる。
これに対して発泡固形体をあらかじめ成形しておき、これに潤滑剤を含浸させる後含浸法だけでは、樹脂内部に充分な量の液体潤滑剤が染み込まないので、潤滑剤保持力が充分でなく、短時間で潤滑油が放出されて長期的に使用すると潤滑油が供給不足となる場合がある。このため、後含浸工程は、反応型含浸法の補助手段として採用することが好ましい。
The porous solid lubricant used in the present invention has a lubricating component and a resin component as essential components, and can supply lubricating oil to the outside by an external force such as compression, bending, centrifugal force, and expansion of bubbles accompanying a temperature rise. Is.
In order to occlude the lubricating component inside the resin, it is desirable to employ a reactive impregnation method in which a foaming reaction and a curing reaction are simultaneously performed in the presence of the lubricating component. In this way, it is possible to highly fill the inside of the resin with the lubricant, and thereafter, the post-impregnation step of impregnating and replenishing the lubricant can be omitted.
On the other hand, a foam solid body is molded in advance, and only a post-impregnation method impregnating this with a lubricant does not allow a sufficient amount of liquid lubricant to penetrate into the resin. If the lubricating oil is released in a short time and used for a long time, the lubricating oil may be insufficiently supplied. For this reason, the post-impregnation step is preferably employed as an auxiliary means for the reactive impregnation method.
発泡・硬化時において発泡により多孔質化され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く、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、必要なときに転動体もしくは摺動部の周囲に十分供給されない場合がある。 It is preferable that the bubbles to be generated when foamed by foaming at the time of foaming / curing are open cells that communicate with each other, and the lubricating component can be directly removed from the surface of the resin via the open cells by external stress. This is to supply. In the case of closed cells where the bubbles do not communicate with each other, the entire amount of lubricating oil in the solid component is temporarily isolated in the closed cells, making it difficult to move between the bubbles. There may be cases where the surrounding area is not sufficiently supplied.
本発明の多孔性固形潤滑剤の連続気泡率は 50%以上が好ましく、より好ましくは 70%以上である。連続気泡率が 50%未満の場合は、樹脂成分中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。 The open cell ratio of the porous solid lubricant of the present invention is preferably 50% or more, more preferably 70% or more. When the open cell ratio is less than 50%, the ratio of the lubricating oil in the resin component temporarily taken up into the closed cells increases and may not be supplied to the outside when necessary.
本発明の多孔性固形潤滑剤の連続気泡率は以下の手順で算出できる。
(1)発泡硬化した多孔性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。
The open cell ratio of the porous solid lubricant of the present invention can be calculated by the following procedure.
(1) The foam solidified porous solid lubricant is cut into an appropriate size to obtain sample A. The weight of sample A is measured.
(2) Soxhlet A is washed for 3 hours (solvent: petroleum benzine). Thereafter, the sample is left in a thermostatic bath at 80 ° C. for 2 hours to completely dry the organic solvent, and sample B is obtained. The weight of sample B is measured.
(3) The open cell ratio is calculated by the following procedure.
Open cell ratio = (1− (weight of resin component of sample B−weight of resin component of sample A) / weight of lubricating component of sample A) × 100
The resin component weight and the lubrication component weight of Samples A and B are calculated by multiplying the weights of Samples A and B by the composition charge ratio.
Lubricating components taken into discontinuous closed cells are not released to the outside by Soxhlet cleaning for 3 hours, so the weight of sample B is not reduced. The open cell ratio can be calculated as the release of the lubricating component.
本発明に用いる多孔性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、または多孔質化した固形物が硬すぎるため、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。 The expansion ratio of the porous solid lubricant used in the present invention is preferably 1.1 to 100 times. More preferably, it is 1.1 times to 10 times. This is because when the expansion ratio is less than 1.1 times, the bubble volume is small and deformation is not allowed when external stress is applied, or the porous solid is too hard to deform following external stress. There is. If it exceeds 100 times, it will be difficult to obtain the strength to withstand external stress, which may lead to damage or destruction.
多孔質固形潤滑剤は、軸受内に潤滑成分および樹脂成分を必須成分とする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。
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。
Porous solid lubricants may be foamed and cured after pouring a mixture containing a lubricating component and a resin component into the bearings into the bearing, and after being foamed and cured at normal pressure, It can be post-processed into a shape and incorporated into the bearing.
It is possible to easily fill any part in a bearing having a complicated shape, and there is no need for a molding die or a grinding process for obtaining a foamed molded product. -It is preferable to adopt a method of pouring into the bearing before curing and foaming and curing in the bearing. By adopting this method, the manufacturing process is simplified and the cost can be reduced.
これらの多孔性固形潤滑剤は、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。 These porous solid lubricants can be encapsulated in various known types of bearings. Examples include deep groove ball bearings, angular contact ball bearings, thrust ball bearings, cylindrical roller bearings, needle roller bearings, thrust cylindrical roller bearings, thrust needle roller bearings, tapered roller bearings, thrust tapered roller bearings, self-aligning ball bearings, Examples thereof include a self-aligning roller bearing, a thrust self-aligning roller bearing, and a plain bearing. Further, these bearings can be applied regardless of the presence or absence of a seal member or a shield plate.
本発明の多孔性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の周囲に上述の多孔性固形潤滑剤37が封入される。
An example of the porous solid lubricant sealed bearing of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a sectional view of a deep groove ball bearing according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 5, the
軸受への多孔性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多孔性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、軸受内での多孔性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、多孔性固形潤滑剤封入軸受を得る。
An example of a method for enclosing the porous solid lubricant in the bearing will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a schematic view showing an example of sealing in a radial ball bearing (without a seal member) according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a
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多孔性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多孔性固形潤滑剤の充填率が向上させるために、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。
FIG. 2 is a schematic view showing an example of sealing in a radial ball bearing (with a seal member) according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the bearing 11 having the
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多孔性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・硬化し多孔性固形潤滑剤28となった後、金型25と円筒治具27を外して、多孔性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多孔性固形潤滑剤成分はノズルより軸受内へ封入される。
FIG. 3 is a schematic view showing an example of encapsulation in a thrust ball bearing according to another embodiment of the present invention. FIG. 4 is a schematic diagram showing the use of the cylindrical jig in FIG. As shown in FIGS. 3 and 4, a
An injection molding machine or the like can also be used to enclose the lubricant in the bearing. In this case, the bearing is mounted on a mold, and the porous solid lubricant component mixed in the screw is sealed into the bearing through the nozzle.
本発明の多孔性固形潤滑剤封入軸受において、多孔性固形潤滑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染み出すことがなく、潤滑成分を効率よく摺動面に染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。 In the porous solid lubricant encapsulated bearing of the present invention, the lubricating component contained in the impregnated state in the porous solid lubrication does not exude suddenly even when the foam is deformed by an external force, and the lubricating component is efficiently removed. It can be used by oozing out on the sliding surface. As a result, the bearing requires a minimum amount of lubrication component, has a long life, and can be operated even at high speed.
実施例1〜実施例2
表1に示す配合割合で、樹脂成分としてウレタンプレポリマーにシリコーン系整泡剤とウレアグリースを加え、120℃でよく撹拌した。これにアミン系硬化剤を加え、撹拌した後、発泡剤としての水を加え、玉軸受6204の内部空間に充填した後、120℃に設定した恒温槽に 1 時間放置して硬化させ、多孔性固形潤滑剤封入軸受の試験片を得た。得られた試験片について、以下に示す軸受耐久試験を実施し、軸受寿命時間を測定した。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多孔性固形潤滑剤の連続気泡率を測定した。これらの結果を表1に併記する。
Example 1 to Example 2
Silicone foam stabilizers and urea grease were added to the urethane prepolymer as resin components at the blending ratio shown in Table 1, and the mixture was well stirred at 120 ° C. An amine-based curing agent is added to this, and after stirring, water as a foaming agent is added, and the interior space of the ball bearing 6204 is filled, and then left to stand in a thermostatic bath set at 120 ° C. for 1 hour to be cured. A test piece of a solid lubricant sealed bearing was obtained. About the obtained test piece, the bearing endurance test shown below was implemented and the bearing life time was measured. The results are also shown in Table 1. Further, the open cell ratio of the porous solid lubricant was measured based on the above-described method for calculating the open cell ratio. These results are also shown in Table 1.
<軸受耐久試験>
得られた試験片にラジアル荷重 67 N 、スラスト荷重 67 N 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。
<Bearing endurance test>
When a radial load of 67 N and a thrust load of 67 N were applied to the obtained specimen and rotated at 10000 rpm at 100 ° C, the input current of the motor driving the rotating shaft exceeded the limit current (the rotational torque was The lifetime was measured until it exceeded twice the starting torque.
実施例3〜実施例4
表1に示す配合割合で、樹脂成分としてポリエーテルポリオールにシリコーン系整泡剤、潤滑油、アミン系触媒、発泡剤としての水を加え、90℃で加熱しよく撹拌した。これにイソシアネートを加えてよく撹拌し、玉軸受6204の内部空間に充填した後、90℃に設定した恒温槽で 15分間放置し、多孔性固形潤滑剤封入軸受の試験片を得た。得られた試験片について、上述の軸受耐久試験を実施し、軸受寿命時間を測定した。結果を表1に併記する。
Example 3 to Example 4
In the blending ratio shown in Table 1, a silicone foam stabilizer, a lubricating oil, an amine catalyst, and water as a foaming agent were added to the polyether polyol as a resin component, and the mixture was heated at 90 ° C. and stirred well. This was added with isocyanate and stirred well, filled in the internal space of the ball bearing 6204, and then left in a thermostatic bath set at 90 ° C. for 15 minutes to obtain a test piece of a porous solid lubricant sealed bearing. About the obtained test piece, the above-mentioned bearing durability test was implemented and the bearing life time was measured. The results are also shown in Table 1.
比較例1
表1に示す配合割合で、樹脂成分を発泡させなかったこと以外は実施例1と同様の製造方法で非発泡潤滑剤封入軸受の試験片を得た。得られた試験片について、上述の軸受耐久試験を実施し、軸受寿命時間を測定した。結果を表1に併記する。
Comparative Example 1
A test piece of a non-foamed lubricant-enclosed bearing was obtained by the same production method as in Example 1 except that the resin component was not foamed at the blending ratio shown in Table 1. About the obtained test piece, the above-mentioned bearing durability test was implemented and the bearing life time was measured. The results are also shown in Table 1.
比較例2
表1に示す配合割合のうち、潤滑油を除く配合で実施例2と同じ方法で発泡体を玉軸受6204の内部空間に形成した。得られた発泡体に潤滑油を含浸させ、後含浸型の発泡潤滑剤封入軸受の試験片を得た。得られた試験片について、上述の軸受耐久試験を実施し、軸受寿命時間を測定した。結果を表1に併記する。
Comparative Example 2
Of the blending ratios shown in Table 1, a foam was formed in the internal space of the ball bearing 6204 in the same manner as in Example 2 except for the lubricating oil. The obtained foam was impregnated with lubricating oil to obtain a test piece of a post-impregnation type foamed lubricant-enclosed bearing. About the obtained test piece, the above-mentioned bearing durability test was implemented and the bearing life time was measured. The results are also shown in Table 1.
比較例3
表1に示す配合割合のうち、シリコーン系整泡剤を除く組成で実施例3と同じ方法で多孔性固形潤滑剤封入軸受の試験片を得た。得られた試験片について、上述の軸受耐久試験を実施し、軸受寿命時間を測定した。結果を表1に併記する。
Comparative Example 3
Among the blending ratios shown in Table 1, a test piece of a porous solid lubricant-enclosed bearing was obtained by the same method as in Example 3 with a composition excluding the silicone foam stabilizer. About the obtained test piece, the above-mentioned bearing durability test was implemented and the bearing life time was measured. The results are also shown in Table 1.
表1に示したように、各実施例は高速時においても良好な潤滑性を保つことができ、長寿命であった。 As shown in Table 1, each example was able to maintain good lubricity even at high speeds and had a long life.
本発明の多孔性固形潤滑剤封入軸受は、潤滑油を保持する固形潤滑剤の潤滑性能に優れ、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用の多孔性固形潤滑剤封入軸受として好適に利用できる。 The porous solid lubricant-enclosed bearing of the present invention is excellent in the lubrication performance of the solid lubricant that holds the lubricating oil, and can be operated even at high speed rotation with a long service life. Therefore, the stranded wire machine, electric equipment, printing machine, automobile It can be suitably used as a porous solid lubricant encapsulated bearing for various industrial machines such as parts, electrical equipment and construction machines.
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 多孔性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 多孔性固形潤滑剤
31 深溝玉軸受
36 保持器
37 多孔性固形潤滑剤
1, 11
5
Claims (8)
前記多孔性固形潤滑剤は、発泡・硬化後にゴム状弾性を有する樹脂成分と、潤滑成分と、硬化剤と、発泡剤と、整泡剤とを含む混合物を前記軸受内部空間に充填した後、該軸受内部空間において前記潤滑成分の存在下で前記樹脂成分を発泡させつつ硬化させて多孔質化することで、前記軸受内部に封入された状態で得られることを特徴とする多孔性固形潤滑剤封入軸受の製造方法。 A method for producing a porous solid lubricant-enclosed bearing in which a porous solid lubricant is encapsulated in a bearing internal space,
The porous solid lubricant is filled with a mixture containing a resin component having rubber-like elasticity after foaming and curing, a lubricating component, a curing agent, a foaming agent, and a foam stabilizer, in the bearing internal space, A porous solid lubricant obtained by encapsulating the resin component in the interior space of the bearing in the presence of the lubrication component while foaming and curing the resin component to make it porous. Manufacturing method of encapsulated bearing.
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