JP2008286375A - Composition for sliding member and rolling bearing - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
Description
本発明は合成樹脂をバインダとした摺動部材用組成物およびこの摺動部材用組成物を用いた硫黄系添加剤を含有する潤滑油に接触する環境または硫黄系化合物を含む雰囲気で使用される転がり軸受に関する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is used in a sliding member composition using a synthetic resin as a binder and an environment in contact with a lubricating oil containing a sulfur-based additive using the sliding member composition or an atmosphere containing a sulfur-based compound. It relates to rolling bearings.
2サイクルエンジンは、混合気の燃焼により直線往復運動を行なうピストンと、回転運動を出力するクランク軸と、ピストンとクランク軸とを連結し、直線往復運動を回転運動に変換するコンロッドとを有する。
コンロッドは、直線状棒体の下方に大端部を、上方に小端部を設けたものからなる。クランク軸は、コンロッドの大端部に、ピストンとコンロッドを連結するピストンピンは、コンロッドの小端部に、それぞれ係合穴に取り付けられたころ軸受を介して回転自在に支持されている。回転軸を支持するころ軸受は、複数のころと、複数のころを保持する保持器とからなる。
The two-cycle engine includes a piston that performs linear reciprocating motion by combustion of an air-fuel mixture, a crankshaft that outputs rotational motion, and a connecting rod that couples the piston and crankshaft to convert linear reciprocating motion into rotational motion.
The connecting rod is formed by providing a large end portion below the linear rod body and a small end portion above. The crankshaft is rotatably supported at the large end of the connecting rod, and the piston pin connecting the piston and the connecting rod is rotatably supported at the small end of the connecting rod through roller bearings attached to the engagement holes. The roller bearing that supports the rotating shaft includes a plurality of rollers and a cage that holds the plurality of rollers.
上記したコンロッドの小端部および大端部に設けられた係合穴に取り付けられ、ピストンピンおよびクランク軸を支持するころ軸受は、軸受投影面積が小さいにもかかわらず、高荷重の負荷を受けることができ、かつ、高剛性である針状ころ軸受が使用される。ここで、針状ころ軸受は、複数の針状ころと、複数の針状ころを保持する保持器とを含む。保持器には、針状ころを保持するためのポケットが設けられ、各ポケットの間に位置する柱部で、各針状ころの間隔を保持する。コンロッドの小端部および大端部における針状ころ軸受は、針状ころの自転運動および公転運動により針状ころ軸受にかかる荷重を軽減するために、積極的に小端部および大端部に設けられた係合穴の内径面に保持器の外径面を接触させる外径案内で使用される。 The roller bearings that are attached to the engagement holes provided at the small and large ends of the connecting rod and support the piston pin and the crankshaft are subjected to a heavy load even though the projected area of the bearing is small. Needle roller bearings that can be used and have high rigidity are used. Here, the needle roller bearing includes a plurality of needle rollers and a cage that holds the plurality of needle rollers. The cage is provided with pockets for holding the needle rollers, and the interval between the needle rollers is held by a pillar portion located between the pockets. Needle roller bearings at the small and large ends of the connecting rod are positively attached to the small and large ends in order to reduce the load on the needle roller bearing due to the rotation and revolution of the needle rollers. It is used in the outer diameter guide in which the outer diameter surface of the cage is brought into contact with the inner diameter surface of the provided engagement hole.
一方、一般の転がり軸受は、内輪と外輪とシール材等とで軸受内部が密閉され、その軸受内部に転動体と保持器とが設けられ、グリースが充填され、そのグリースで転動体と保持器が常に潤滑される。それに対して、上記針状ころ軸受は、内輪と外輪とシール材等とを有しないので軸受内部が密閉されず、グリースをその軸受内部に充填することができない。そのため、上記針状ころ軸受の回転の際には、ポンプ等で潤滑油を摺動部に常に供給する必要がある。 On the other hand, a general rolling bearing has an inner ring, an outer ring, a sealing material, and the like sealed inside, and a rolling element and a cage are provided inside the bearing, and grease is filled, and the rolling element and the cage are filled with the grease. Is always lubricated. On the other hand, the needle roller bearing does not have an inner ring, an outer ring, a sealing material, and the like, so the inside of the bearing is not sealed and grease cannot be filled inside the bearing. Therefore, when the needle roller bearing rotates, it is necessary to always supply lubricating oil to the sliding portion with a pump or the like.
上記ポンプ等は、上記針状ころ軸受の回転と同時に稼動を開始するので、回転開始直後は針状ころ軸受の全体に潤滑油がまだ行きわたっておらず、十分な潤滑がなされない。そのため、保持器と針状ころとの間に大きな摩擦が生じ、保持器や針状ころの表面が摩耗したり、保持器外径面と実機ハウジング内径面とが摩耗し、最悪の場合、両者が焼き付いたりするおそれがある。
そのため、上記針状ころ軸受の回転開始直後の摩耗や焼き付きを防止すべく、保持器の表面に潤滑性を有する被膜を予め形成する技術が提案されている。
Since the pump or the like starts operating simultaneously with the rotation of the needle roller bearing, the lubricating oil has not yet spread over the entire needle roller bearing immediately after the rotation starts, and sufficient lubrication is not performed. For this reason, a large friction is generated between the cage and the needle roller, and the surface of the cage or needle roller is worn, or the cage outer diameter surface and the actual housing inner surface are worn. There is a risk of burning.
Therefore, in order to prevent wear and seizure immediately after the start of rotation of the needle roller bearing, there has been proposed a technique of previously forming a film having lubricity on the surface of the cage.
例えば、浸炭処理で表面に硬化層を形成した鋼材からなる保持器の転動体の案内面に、硬質なダイヤモンドライクカーボン(以下、DLCという。)の被膜をスパッタ法等で形成し、さらに、銀等の軟質金属被膜を形成する方法が知られている(特許文献1参照)。この軟質金属被膜が保持器と針状ころの間の摩擦、および保持器外径面とハウジング内径面との摩擦を低減するので、潤滑が不十分な回転開始直後でも保持器や針状ころの焼き付きが防止でき、しかも、この軟質金属被膜が使用に伴い摩耗しても、その下地のDLC被膜が新たに露出し、そのDLC被膜が摩耗を阻止するとされている。 For example, a hard diamond-like carbon (hereinafter referred to as DLC) film is formed on the guide surface of a rolling element of a cage made of steel having a hardened layer formed on the surface by carburizing treatment by sputtering or the like. A method of forming a soft metal film such as is known (see Patent Document 1). This soft metal coating reduces the friction between the cage and the needle roller, and the friction between the cage outer diameter surface and the housing inner diameter surface. It is said that seizure can be prevented, and even if this soft metal film is worn with use, the underlying DLC film is newly exposed and the DLC film prevents wear.
また、保持器の表面に上記軟質金属被膜をめっき法で直接形成する技術も提案されている。例えば、低炭素鋼の表面に約 25〜50μm の銀めっき被膜を形成する方法が知られている(特許文献2参照)。この銀めっき被膜が保持器と針状ころとの間、保持器外径面とハウジングとの間の摩擦を、それぞれ低減するので、上記と同様に、潤滑が不十分な回転開始直後でも焼き付きを防止できるとされている。さらに、銅めっき被膜も銀めっき被膜と同様に、保持器と針状ころとの間の摩擦を低減する作用を有するので、焼き付きを防止できるとされている。 A technique for directly forming the soft metal film on the surface of the cage by a plating method has also been proposed. For example, a method of forming a silver plating film of about 25 to 50 μm on the surface of low carbon steel is known (see Patent Document 2). This silver plating film reduces friction between the cage and needle rollers, and between the cage outer diameter surface and the housing, respectively. It can be prevented. Furthermore, since the copper plating film has the effect of reducing the friction between the cage and the needle rollers like the silver plating film, it is said that seizure can be prevented.
しかしながら、特許文献1に示す方法では、軟質金属が摩耗して消失したあと硬質被膜が露出し、ハウジング内径部は硬質被膜と摺動することになる。この場合、保持器は摩耗しないが保持器表面の硬質被膜によりハウジング内径部が摩耗するおそれがある。また、製造の観点では保持器に浸炭処理を行ない、スパッタ装置でDLC被膜を形成し、軟質金属被膜を形成するので、作業工程が複雑で多くの工数を要する。しかも、スパッタ装置は高価で生産効率も良くないので、その装置を用いた処理はコストが嵩むという問題がある。 However, in the method shown in Patent Document 1, the hard coating is exposed after the soft metal is worn away and the housing inner diameter portion slides on the hard coating. In this case, the cage is not worn, but there is a possibility that the inner diameter portion of the housing is worn by the hard coating on the surface of the cage. Moreover, since the carburizing process is performed on the cage from the viewpoint of manufacturing, the DLC film is formed by the sputtering apparatus, and the soft metal film is formed, the work process is complicated and requires a lot of man-hours. Moreover, since the sputtering apparatus is expensive and the production efficiency is not good, there is a problem that the processing using the apparatus is expensive.
また、特許文献2に示す方法では、硫黄系添加剤を含有する潤滑系において、保持器表面に形成された銀めっき被膜が、潤滑油に含まれる硫黄成分と結合して硫化銀となり、この硫化銀が銀めっき被膜の表面を被覆する。この硫化銀は銀と比べて脆いため、被膜が剥離したり、耐油性に劣ったりするため、潤滑油により被膜が溶解する。その結果、銀めっき被膜が消失した保持器外径面とハウジング内径面との間の摩擦が増大し、焼き付きが生じやすくなるという問題がある。また、銅めっき被膜も同様に、硫化銅が生成され、被膜の剥離や溶解により保持器の潤滑性が劣化するという問題がある。 In the method shown in Patent Document 2, in a lubricating system containing a sulfur-based additive, a silver plating film formed on the surface of the cage is combined with a sulfur component contained in the lubricating oil to form silver sulfide. Silver covers the surface of the silver plating film. Since this silver sulfide is fragile compared to silver, the coating is peeled off or inferior in oil resistance, so the coating is dissolved by the lubricating oil. As a result, there is a problem that the friction between the outer diameter surface of the cage where the silver plating film has disappeared and the inner diameter surface of the housing increases, and seizure tends to occur. Similarly, the copper plating film also has a problem that copper sulfide is generated and the lubricity of the cage deteriorates due to peeling or dissolution of the film.
また、本発明者らは保持器の表面にフラーレンを配合した樹脂被膜を形成する技術を提案している(特許文献3)。フラーレンを配合することにより耐摩耗性に優れた潤滑膜が形成できる。
しかしながら、硫黄系添加剤を含有する潤滑系または雰囲気において、フラーレン配合の耐摩耗性潤滑膜の挙動については知られていない。
However, it is not known about the behavior of a wear-resistant lubricating film containing fullerene in a lubricating system or atmosphere containing a sulfur-based additive.
本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、硫黄系添加剤を含有する潤滑油に接触する環境または硫黄系化合物を含む雰囲気で使用されても、保持器の表面に形成した被膜の剥離や被膜成分の溶出が生じにくい摺動部材用組成物およびこの摺動部材用組成物を用いた転がり軸受の提供を目的とする。 The present invention has been made to cope with such problems, and is formed on the surface of a cage even when used in an environment in contact with a lubricating oil containing a sulfur-based additive or in an atmosphere containing a sulfur-based compound. An object of the present invention is to provide a composition for a sliding member in which peeling of the coated film and elution of the coating component are unlikely to occur, and a rolling bearing using the composition for sliding member.
本発明の摺動部材用組成物は、少なくとも表面部位が摺動部材で形成された機械部品に用いられる摺動部材用組成物であって、該組成物は、合成樹脂にフラーレンと、二硫化モリブデンおよび二硫化タングステンから選ばれた少なくとも1つの二硫化物とが含まれており、摺動部材用組成物全体に対して、上記フラーレンが 0.1〜10 容量%、上記二硫化物が 0.5〜20 容量%含まれていることを特徴とする。
また、機械部品の表面部位に形成された摺動部材が合成樹脂被膜であり、特にポリイミド系樹脂被膜であることを特徴とする。
The composition for a sliding member of the present invention is a composition for a sliding member that is used for a machine part having at least a surface portion formed of a sliding member. The composition includes a fullerene, a disulfide, a synthetic resin, and the like. At least one disulfide selected from molybdenum and tungsten disulfide, and the fullerene content is 0.1 to 10% by volume and the disulfide content is 0.5 to 20 with respect to the entire sliding member composition. It is characterized by being included in volume%.
Further, the sliding member formed on the surface part of the machine part is a synthetic resin film, and particularly a polyimide resin film.
本発明の転がり軸受は、複数の転動体と、この転動体を保持する保持器とを備え、硫黄系添加剤を含有する潤滑油に接触する環境、または硫黄系化合物を含む雰囲気で使用される転がり軸受であって、上記本発明の摺動部材用組成物被膜を該保持器の表面部位に形成したことを特徴とする。
また、上記保持器が鉄系金属材料の成形体であることを特徴とする。また、上記転動体がころ形状であり、特に針状ころ形状であることを特徴とする。
また、上記転がり軸受が、回転運動を出力するクランク軸を支持し、直線往復運動を回転運動に変換するコンロッドの大端部に設けられた係合穴に取り付けられることを特徴とする。
The rolling bearing of the present invention includes a plurality of rolling elements and a cage that holds the rolling elements, and is used in an environment in contact with a lubricating oil containing a sulfur-based additive or an atmosphere containing a sulfur-based compound. A rolling bearing is characterized in that the composition film for a sliding member of the present invention is formed on a surface portion of the cage.
Further, the cage is a molded body of an iron-based metal material. The rolling element has a roller shape, particularly a needle roller shape.
The rolling bearing may be attached to an engagement hole provided at a large end portion of a connecting rod that supports a crankshaft that outputs rotational motion and converts linear reciprocating motion into rotational motion.
本発明の摺動部材用組成物は、合成樹脂にフラーレンおよび二硫化物が所定量配合されるので、微粒子形状のフラーレンと二硫化物粉末とが樹脂体または被膜中に均一に配合される。その結果、これらの相乗効果により耐摩耗性、耐剥離性が向上すると同時に摩擦係数が低下する。 In the composition for a sliding member of the present invention, the fullerene and the disulfide are blended in a predetermined amount in the synthetic resin, so that the fine particle-shaped fullerene and the disulfide powder are blended uniformly in the resin body or coating. As a result, due to these synergistic effects, the wear resistance and peel resistance are improved, and at the same time, the friction coefficient is lowered.
本発明の転がり軸受は、複数の転動体と、この転動体を保持する保持器とを備え、硫黄系添加剤を含有する潤滑油に接触する環境または硫黄系化合物を含む雰囲気で使用される転がり軸受であって、上記本発明の摺動部材用組成物被膜を該保持器の表面部位に形成したので、被膜の剥離や潤滑油への被膜成分の溶出を抑えることができ、従来の金属めっきよりも長期間保持器の潤滑性を維持することができる。 The rolling bearing of the present invention includes a plurality of rolling elements and a cage that holds the rolling elements, and is used in an environment that contacts a lubricating oil containing a sulfur-based additive or an atmosphere that includes a sulfur-based compound. Since it is a bearing and the composition film for a sliding member of the present invention is formed on the surface portion of the cage, peeling of the film and elution of the film component into the lubricating oil can be suppressed. Thus, the lubricity of the cage can be maintained for a longer period.
上記転動体がころ形状を有するので、高荷重の負荷を受けることができる。また、高剛性である針状ころ軸受を使用することにより、さらに高荷重の負荷を受けることができる。 Since the rolling element has a roller shape, it can receive a heavy load. Further, by using a highly rigid needle roller bearing, it is possible to receive a higher load.
本発明の転がり軸受は、回転運動を出力するクランク軸を支持し、直線往復運動を回転運動に変換するコンロッドの大端部に設けられた係合穴に取り付けられ、上記保持器の外径面で案内されるころ軸受であるので、上記ポリアミドイミド樹脂被膜が従来の金属めっきよりも長期間保持器の潤滑性を維持でき、保持器外径面や係合穴内径面の摩耗が防止され、装置全体の長寿命化を図ることができる。 The rolling bearing of the present invention is attached to an engagement hole provided at a large end portion of a connecting rod that supports a crankshaft that outputs rotational motion and converts linear reciprocating motion into rotational motion, and has an outer diameter surface of the cage. Since the above-mentioned polyamide-imide resin film can maintain the lubricity of the cage for a longer period than conventional metal plating, wear of the cage outer diameter surface and the engagement hole inner diameter surface is prevented, The lifetime of the entire apparatus can be extended.
本発明の摺動部材用組成物に使用できる合成樹脂としては、耐油性を有し、被膜としたときに被膜強度が強く、耐摩耗性に優れた材料であれは、特に限定されない。そのような例としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカルボジイミド樹脂、フラン樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミノビスマレイミド樹脂、芳香族ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、芳香族ポリアミドイミド樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルニトリル樹脂、フッ素樹脂、芳香族ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂等があげられる。これらの中でも好ましいものとして、芳香族ポリアミドイミド樹脂、芳香族ポリイミド樹脂、エポキン樹脂、フェノール樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等があげられる。これらの合成樹脂は、必要に応じて、繊維状や粒子状の各種充填材を配合することができる。 The synthetic resin that can be used in the composition for a sliding member of the present invention is not particularly limited as long as it is a material that has oil resistance, has high coating strength when formed into a coating, and excellent wear resistance. Examples of such resins include epoxy resins, phenol resins, polycarbodiimide resins, furan resins, bismaleimide triazine resins, unsaturated polyester resins, silicone resins, polyamino bismaleimide resins, aromatic polyimide resins and other thermosetting resins, polyolefins Resin, polyacetal resin, polyamide resin, polyphenylene ether resin, polyphenylene sulfide resin, polysulfone resin, polyether sulfone resin, polyetherimide resin, thermoplastic polyimide resin, aromatic polyamideimide resin, polybenzimidazole resin, polyether ketone resin And thermoplastic resins such as polyether nitrile resin, fluororesin, and aromatic polyester resin. Among these, preferred are aromatic polyamideimide resin, aromatic polyimide resin, epochine resin, phenol resin, polyphenylene sulfide resin and the like. These synthetic resins can be blended with various fillers in the form of fibers and particles as necessary.
本発明において、特に好ましい合成樹脂は被膜形成能に優れるポリイミド系樹脂である。ポリイミド系樹脂は分子内にイミド結合を有するポリイミド樹脂、分子内にイミド結合とアミド結合とを有するポリアミドイミド樹脂等が挙げられる。 In the present invention, a particularly preferable synthetic resin is a polyimide resin excellent in film forming ability. Examples of the polyimide resin include a polyimide resin having an imide bond in the molecule and a polyamideimide resin having an imide bond and an amide bond in the molecule.
ポリイミド樹脂の中でも、芳香族ポリイミド樹脂が好ましく、芳香族ポリイミド樹脂は、化1で示す繰返し単位を有する樹脂であり、化1で示す繰返し単位を有する樹脂の前駆体であるポリアミック酸も使用できる。R1は芳香族テトラカルボン酸またはその誘導体の残基であり、R2は芳香族ジアミンまたはその誘導体の残基である。そのようなR1またはR2としては、フェニル基、ナフチル基、ジフェニル基、およびこれらがメチレン基、エーテル基、カルボニル基、スルホン基等の連結基で連結されている芳香族基が挙げられる。
芳香族テトラカルボン酸またはその誘導体の例としては、ピロメリット酸二無水物、2,2´,3,3´−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3´,4,4´−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3´,4,4´−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン酸二無水物等が挙げられ、これらは単独あるいは混合して用いられる。 Examples of aromatic tetracarboxylic acids or derivatives thereof include pyromellitic dianhydride, 2,2 ′, 3,3′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetra Carboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 1,2,5,6-naphthalene tetracarboxylic dianhydride, bis (2,3-dicarboxyphenyl) Examples thereof include methanoic dianhydride, and these are used alone or in combination.
芳香族ジアミンまたはその誘導体の例としては、4,4´−ジアミノジフェニルエーテル、3,3´−ジアミノジフェニルスルホン、4,4´−ジアミノジフェニルメタン、メタフェニレンジアミン、パラフェニレンジアミン、4,4'−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフェニルエーテルなどのジアミン類またはジイソシアネート類が挙げられる。 Examples of aromatic diamines or derivatives thereof include 4,4′-diaminodiphenyl ether, 3,3′-diaminodiphenyl sulfone, 4,4′-diaminodiphenylmethane, metaphenylenediamine, paraphenylenediamine, and 4,4′-bis. Examples include diamines such as (3-aminophenoxy) biphenyl ether or diisocyanates.
上記芳香族テトラカルボン酸またはその誘導体と、芳香族ジアミンまたはその誘導体との組み合わせで得られる芳香族ポリイミド樹脂の例としては、表1に示す繰返し単位を有するものが挙げられる。これらはR1およびR2にヘテロ原子を有しない樹脂である。 Examples of the aromatic polyimide resin obtained by a combination of the aromatic tetracarboxylic acid or derivative thereof and the aromatic diamine or derivative thereof include those having a repeating unit shown in Table 1. These are resins having no heteroatoms in R 1 and R 2 .
表1中の芳香族ポリイミド樹脂において、分子中に占める芳香環の比率が高いポリイミドCおよびDが好ましく、特にポリイミドDが本発明に好適である。芳香族ポリイミド樹脂ワニスの市販品としては、例えば宇部興産社製Uワニスが挙げられる。
本発明に使用できるポリアミドイミド樹脂は高分子主鎖内にアミド結合とイミド結合とを有する樹脂であり、ポリカルボン酸またはその誘導体とジアミンまたはその誘導体との反応により得ることができる。
ポリカルボン酸としてはジカルボン酸、トリカルボン酸、およびテトラカルボン酸が挙げられ、ポリアミドイミド樹脂は、(1)ジカルボン酸およびトリカルボン酸とジアミンとの組み合わせ、(2)ジカルボン酸およびテトラカルボン酸とジアミンとの組み合わせ、(3)トリカルボン酸とジアミンとの組み合わせ、(4)トリカルボン酸およびテトラカルボン酸とジアミンとの組み合わせにより得られる。ポリカルボン酸とジアミンとはそれぞれ誘導体であってもよい。ポリカルボン酸の誘導体としては酸無水物、酸塩化物が挙げられ、ジアミンの誘導体としてはジイソシアネートが挙げられる。ジイソシアネートはイソシアネート基の経日変化を避けるために必要なブロック剤で安定化したものを使用してもよい。ブロック剤としては、アルコール、フェノール、オキシム等が挙げられる。
また、ポリカルボン酸とジアミンとはそれぞれ芳香族および脂肪族化合物を用いることができる。本発明に使用できるポリアミドイミド樹脂は伸び率に優れたものが好ましく、芳香族化合物に脂肪族化合物を併用することが好ましい。
また、エポキシ化合物で変性することができる。
The polyamide-imide resin that can be used in the present invention is a resin having an amide bond and an imide bond in the polymer main chain, and can be obtained by reacting a polycarboxylic acid or a derivative thereof with a diamine or a derivative thereof.
Examples of polycarboxylic acids include dicarboxylic acids, tricarboxylic acids, and tetracarboxylic acids. Polyamideimide resins include (1) combinations of dicarboxylic acids and tricarboxylic acids and diamines, and (2) dicarboxylic acids and tetracarboxylic acids and diamines. (3) a combination of tricarboxylic acid and diamine, and (4) a combination of tricarboxylic acid or tetracarboxylic acid and diamine. Each of the polycarboxylic acid and the diamine may be a derivative. Examples of polycarboxylic acid derivatives include acid anhydrides and acid chlorides, and examples of diamine derivatives include diisocyanates. Diisocyanate may be used that has been stabilized with a blocking agent necessary to prevent the isocyanate group from changing over time. Examples of the blocking agent include alcohol, phenol and oxime.
Moreover, an aromatic and an aliphatic compound can be used for polycarboxylic acid and diamine, respectively. The polyamideimide resin that can be used in the present invention is preferably excellent in elongation, and it is preferable to use an aliphatic compound in combination with an aromatic compound.
Further, it can be modified with an epoxy compound.
トリカルボン酸またはその誘導体の例としては、トリメリット酸無水物、2,2´,3−ビフェニルトリカルボン酸無水物、3,3´,4−ビフェニルトリカルボン酸無水物、3,3´,4−ベンゾフェノントリカルボン酸無水物、1,2,5−ナフタレントリカルボン酸無水物、2,3−ジカルボキシフェニルメチル安息香酸無水物等が挙げられ、これらは単独あるいは混合して用いられる。
量産化されており、工業的利用のしやすさからトリメリット酸無水物が好ましい。
Examples of tricarboxylic acid or derivatives thereof include trimellitic anhydride, 2,2 ′, 3-biphenyltricarboxylic anhydride, 3,3 ′, 4-biphenyltricarboxylic anhydride, 3,3 ′, 4-benzophenone Examples include tricarboxylic acid anhydride, 1,2,5-naphthalene tricarboxylic acid anhydride, 2,3-dicarboxyphenylmethylbenzoic acid anhydride, and these are used alone or in combination.
Trimellitic anhydride is preferred because it is mass-produced and is easy to use industrially.
テトラカルボン酸またはその誘導体の例としては、ピロメリット酸二無水物、3,3',4,4'−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3',4,4'−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,5,6−ピリジンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸二無水物、4,4'−スルホニルジフタル酸二無水物、m−タ−フェニル−3,3',4,4'−テトラカルボン酸二無水物、4,4'−オキシジフタル酸二無水物、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2,2−ビス(2,3−または3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2−ビス(2,3−または3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2−ビス[4−(2,3−又は3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2,2−ビス[4−(2,3−または3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物、1,3−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン二無水物、ブタンテトラカルボン酸二無水物、ビシクロ−[2,2,2]−オクト−7−エン−2:3:5:6−テトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。 Examples of tetracarboxylic acid or derivatives thereof include pyromellitic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic acid Dianhydride, 1,2,5,6-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 2,3,5,6-pyridinetetracarboxylic dianhydride, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic dianhydride, 4,4'-sulfonyldiphthalic dianhydride, m-terphenyl-3,3 ', 4,4'-tetracarboxylic acid Dianhydride, 4,4'-oxydiphthalic dianhydride, 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2,2-bis (2,3- or 3,4-dicarboxyphenyl) propane Dianhydride, 2,2-bis (2,3- or , 4-Dicarboxyphenyl) propane dianhydride, 2,2-bis [4- (2,3- or 3,4-dicarboxyphenoxy) phenyl] propane dianhydride, 1,1,1,3,3 , 3-Hexafluoro-2,2-bis [4- (2,3- or 3,4-dicarboxyphenoxy) phenyl] propane dianhydride, 1,3-bis (3,4-dicarboxyphenyl)- 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane dianhydride, butanetetracarboxylic dianhydride, bicyclo- [2,2,2] -oct-7-ene-2: 3: 5: 6-tetracarboxylic An acid dianhydride etc. are mentioned.
ジカルボンまたはその誘導体の例としては、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、スベリン酸、セバシン酸、デカン二酸、ドデカン二酸、ダイマー酸、イソフタル酸、テレフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸、オキシジ安息香酸、ポリブタジエン系オリゴマーの両末端をカルボキシル基とした脂肪族ジカルボン酸(日本曹達(株)製Nisso−PB,Cシリーズ、宇部興産(株)製 Hycar−RLP,CTシリーズ、Thiokol社製 HC−polymerシリーズ、General Tire社製 Telagenシリーズ、Phillips Petroleum社製 Butaretzシリーズ等)、カーボネートジオール類(ダイセル化学(株)製の商品名PLACCEL、CD−205、205PL、205HL、210、210PL、210HL、220、220PL、220HL)の水酸基当量以上のカルボキシル当量となるジカルボン酸を反応させて得られるエステルジカルボン酸等が挙げられる。 Examples of dicarboxylic acids or derivatives thereof include succinic acid, glutaric acid, adipic acid, azelaic acid, suberic acid, sebacic acid, decanedioic acid, dodecanedioic acid, dimer acid, isophthalic acid, terephthalic acid, phthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid , Oxydibenzoic acid, aliphatic dicarboxylic acid having carboxyl groups at both ends of a polybutadiene oligomer (Nisso-PB, C series manufactured by Nippon Soda Co., Ltd., Hycar-RLP, CT series manufactured by Ube Industries, Ltd., manufactured by Thiokol Co., Ltd. HC-polymer series, General Tire's Telagen series, Phillips Petroleum's Butaretz series, etc.), carbonate diols (trade names PLACEL, CD-205, 205PL, manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) 5HL, 210,210PL, 210HL, 220,220PL, hydroxyl equivalent or more carboxyl equivalent become dicarboxylic acid ester dicarboxylic acid obtained by reaction of 220HL) can be mentioned.
ジアミンまたはその誘導体の例として、ジイソシアネートとしては、4,4'−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、4,4'−ジフェニルエーテルジイソシアネート、4,4'−[2,2−ビス(4−フ
ェノキシフェニル)プロパン]ジイソシアネート、ビフェニル−4,4'−ジイソシアネート、ビフェニル−3,3'−ジイソシアネート、ビフェニル−3,4'−ジイソシアネート、3,3'−ジメチルビフェニル−4,4'−ジイソシアネート、2,2'−ジメチルビフェニル−4,4'−ジイソシアネート、3,3'−ジエチルビフェニル−4,4'−ジイソシアネート、2,2'−ジエチルビフェニル−4,4'−ジイソシアネート、3,3'−ジメトキシビフェニル−4,4'−ジイソシアネート、2,2'−ジメトキシビフェニル−4,4'−ジイソシアネート、ナフタレン−1,5−ジイソシアネート、ナフタレン−2,6−ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、4,4'−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、トランスシクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート、水添m−キシリレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、カーボネートジオール類(ダイセル化学(株)製の商品名PLACCEL、CD−205、205PL、205HL、210、210PL、210HL、220、220PL、220HL)の水酸基当量以上のイソシアネート当量となるジイソシアネートを反応させて得られるウレタンジイソシアネート等のジイソシアネート類が挙げられる。
Examples of diamines or derivatives thereof include 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, tolylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, 4,4'-diphenyl ether diisocyanate, 4,4 '-[2,2-bis (4- Phenoxyphenyl) propane] diisocyanate, biphenyl-4,4'-diisocyanate, biphenyl-3,3'-diisocyanate, biphenyl-3,4'-diisocyanate, 3,3'-dimethylbiphenyl-4,4'-diisocyanate, 2, 2,2′-dimethylbiphenyl-4,4′-diisocyanate, 3,3′-diethylbiphenyl-4,4′-diisocyanate, 2,2′-diethylbiphenyl-4,4′-diisocyanate, 3,3′-dimethoxy Biphenyl-4,4'-diisocyanate 2,2′-dimethoxybiphenyl-4,4′-diisocyanate, naphthalene-1,5-diisocyanate, naphthalene-2,6-diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, transcyclohexane-1,4-diisocyanate, hydrogenated m-xylylene diisocyanate, lysine diisocyanate, carbonate diols (trade names PLACEL, CD-205, 205PL manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) , 205HL, 210, 210PL, 210HL, 220, 220PL, 220HL), obtained by reacting diisocyanate having an isocyanate equivalent of a hydroxyl equivalent or higher Diisocyanate such as diisocyanate.
ジアミン類としては、ジメチルシロキサンの両末端にアミノ基が結合したシロキサンジアミン(シリコーンオイルX−22−161AS(アミン当量450)、X−22−161A(アミン当量840)、X−22−161B(アミン当量1500)、X−22−9409(アミン当量700)、X−22−1660B−3(アミン当量2200)(以上、信越化学工業社製、商品名)、BY16−853(アミン当量650)、BY16−853B(アミン当量2200)、(以上、東レダウコーニングシリコーン社製、商品名))、両末端アミノ化ポリエチレン、両末端アミノ化ポリプロピレン等の両末端アミノ化オリゴマーや両末端アミノ化ポリマー、オキシアルキレン基を有するジアミン(ジェファーミンDシリーズ、ジェファーミンEDシリーズ、ジェファーミンXTJ−511、ジェファーミンXTJ−512、いずれもサンテクノケミカル社商品名)等が挙げられる。 Examples of diamines include siloxane diamines (silicone oil X-22-161AS (amine equivalent 450), X-22-161A (amine equivalent 840), X-22-161B (amine) having amino groups bonded to both ends of dimethylsiloxane. Equivalent 1500), X-22-9409 (amine equivalent 700), X-22-1660B-3 (amine equivalent 2200) (above, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., trade name), BY16-853 (amine equivalent 650), BY16 -853B (amine equivalent 2200) (above, manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd., trade name)), both-terminal aminated oligomers such as both-terminal aminated polyethylene and both-terminal aminated polypropylene, both-terminal aminated polymer, oxyalkylene Diamines with groups (Jeffamine D series, Jeffamine ED series, Jeffamine XTJ-511, Jeffamine XTJ-512, both of San Techno Chemical Co., trade name), and the like.
芳香族ポリイミド樹脂と異なり、前駆体を経ることなく樹脂溶液の状態でアミド結合とイミド結合との繰返し単位を有するポリアミドイミド樹脂が本発明において特に好ましい。また、ポリアミドイミド樹脂のジイソシアネート変性、BPDA変性、スルホン変性、ゴム変性樹脂を使用できる。ポリアミドイミド樹脂ワニスの市販品としては、例えば日立化成社製HPC5020、HPC7200等が挙げられる。 Unlike an aromatic polyimide resin, a polyamide-imide resin having a repeating unit of an amide bond and an imide bond in a resin solution state without passing through a precursor is particularly preferred in the present invention. Further, diisocyanate-modified, BPDA-modified, sulfone-modified and rubber-modified resins of polyamideimide resin can be used. Examples of commercially available polyamideimide resin varnishes include HPC5020 and HPC7200 manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.
本発明においてポリアミドイミド樹脂は、樹脂被膜の伸び率が 60 %〜120 %のポリアミドイミド樹脂が好ましい。伸び率が 60 %未満であると基材との密着性に劣り剥離しやすくなり、硫黄系添加剤を含有する潤滑油に接触する環境下において金属基材の剥離または溶出が生じやすくなる。伸び率が 120 %をこえると耐熱性が低下したり潤滑油に膨潤しやすくなったりする。樹脂被膜の伸び率が 60 %〜120 %のポリアミドイミド樹脂の市販品としては、例えば日立化成社製、商品名HPC7200−30が挙げられる。 In the present invention, the polyamideimide resin is preferably a polyamideimide resin having an elongation percentage of the resin film of 60% to 120%. If the elongation is less than 60%, the adhesiveness to the base material is poor and peeling easily occurs, and peeling or elution of the metal base material easily occurs in an environment in contact with a lubricating oil containing a sulfur-based additive. If the elongation exceeds 120%, the heat resistance is lowered and the oil tends to swell. As a commercial item of the polyamide-imide resin whose elongation rate of a resin film is 60%-120%, Hitachi Chemical Co., Ltd. make and brand name HPC7200-30 are mentioned, for example.
本発明においてポリアミドイミド樹脂被膜の伸び率は以下の方法で測定される。
ポリアミドイミド樹脂溶液を、アセトン脱脂後窒素ガスブローにより表面清浄化されたガラス基板上に塗布し、80 ℃で 30 分、その後 150 ℃で 10 分予備乾燥を行ない、最後にポリアミドイミド樹脂の分子構造に適した硬化温度で 30 分乾燥する。硬化塗膜をガラス基板より剥離して 80 ± 8 μm 厚さの樹脂フィルムを得て、このフィルムを 10 mm × 60 mm の短冊状の試験片とし、チャック間距離 20 mm 、引張速度 5 mm/分で室温にて引張試験機により伸び率(%)を測定する。
In the present invention, the elongation percentage of the polyamideimide resin film is measured by the following method.
The polyamide-imide resin solution is applied onto a glass substrate that has been degreased with acetone and then cleaned with nitrogen gas blow, pre-dried at 80 ° C for 30 minutes and then at 150 ° C for 10 minutes, and finally the molecular structure of the polyamide-imide resin is obtained. Dry for 30 minutes at a suitable curing temperature. The cured coating film is peeled off from the glass substrate to obtain a resin film with a thickness of 80 ± 8 μm. This film is made into a 10 mm × 60 mm strip test piece, the distance between chucks is 20 mm, the tensile speed is 5 mm / Elongation (%) is measured with a tensile tester at room temperature in minutes.
ポリイミド系樹脂に配合されるフラーレンは、炭素5員環と6員環から構成され、球状に閉じた多様な多面体構造を有する炭素分子である。グラファイト、ダイヤモンドに続く第3の炭素同素体として1985年にH.W.KrotoとR.E.Smalley等によって発見された新規な炭素材料である。代表的な分子構造としては、60個の炭素原子が12個の五員環と20個の六員環からなる球状の切頭正二十面体を構成する、いわゆるサッカーボール状の構造のC60が挙げられ、同様に70個の炭素原子からなるC70、さらに炭素数の多い高次フラーレン、例えばC76、C78、C82、C84、C90、C94、C96などが存在する。これらのうちのC60およびC70が代表的なフラーレンである。また、これらを反応させて多量体が得られる。本発明においては、フラーレンであれば球状、あるいは多量体のいずれも使用できる。 Fullerene blended in the polyimide resin is a carbon molecule composed of a carbon 5-membered ring and a 6-membered ring and having various polyhedral structures closed in a spherical shape. As a third carbon allotrope following graphite and diamond, H. W. Kroto and R.K. E. It is a new carbon material discovered by Smalley et al. As a typical molecular structure, a C 60 having a so-called soccer ball-like structure in which 60 carbon atoms constitute a spherical truncated icosahedron composed of 12 five-membered rings and 20 six-membered rings. Similarly, there are C 70 composed of 70 carbon atoms, and higher fullerenes having a larger number of carbon atoms such as C 76 , C 78 , C 82 , C 84 , C 90 , C 94 , C 96, etc. . Of these, C 60 and C 70 are typical fullerenes. Moreover, a multimer is obtained by making these react. In the present invention, any fullerene can be used, either spherical or multimeric.
フラーレンの製造法には、レーザ蒸発法、抵抗加熱法、アーク放電法、熱分解法などがあり、具体的には、例えば特許第2802324号に開示されており、これらは、減圧下あるいは不活性ガス存在化、炭素蒸気を生成し、冷却、クラスター成長させることによりフラーレン類を得ている。 The fullerene production method includes a laser evaporation method, a resistance heating method, an arc discharge method, a thermal decomposition method, etc., and specifically disclosed in, for example, Japanese Patent No. 2802324, which is under reduced pressure or inactive. Fullerenes are obtained by gas existence, generation of carbon vapor, cooling and cluster growth.
一方、近年、経済的で効率のよい大量製造法として燃焼法が実用化されている。燃焼法の例としては、減圧チャンバー内にバーナーを設置した装置を使用し、系内を真空ポンプにて換気しつつ炭化水素原料と酸素とを混合してバーナーに供給し、火炎を生成する。その後、上記火炎により生成した煤状物質を下流に設けた回収装置により回収する。この製造法において、フラーレンは煤中の溶媒可溶分として得られ、溶媒抽出、昇華等により単離される。得られたフラーレンは通常C60、C70および高次フラーレンの混含物であり、さらに精製してC60、C70等を単離することもできる。
本発明で用いるフラーレンとしては、構造や製造法を特に限定するものではないが、特にC60、C70の炭素数のもの、あるいはこれらの混合物が好ましい。
On the other hand, in recent years, a combustion method has been put to practical use as an economical and efficient mass production method. As an example of the combustion method, an apparatus in which a burner is installed in a decompression chamber is used, and a hydrocarbon raw material and oxygen are mixed and supplied to the burner while ventilating the inside of the system with a vacuum pump to generate a flame. Then, the soot-like substance produced | generated by the said flame is collect | recovered with the collection | recovery apparatus provided downstream. In this production method, fullerene is obtained as a solvent-soluble component in soot and is isolated by solvent extraction, sublimation or the like. The obtained fullerene is usually a mixture of C 60 , C 70 and higher order fullerene, and can be further purified to isolate C 60 , C 70 and the like.
The fullerene used in the present invention is not particularly limited in its structure and production method, but those having a carbon number of C 60 or C 70 or a mixture thereof are particularly preferred.
フラーレンは固体状の配合剤として、あるいはフラーレンを有機溶剤に溶解、分散させて得られる配合剤として用いることができる。いずれの場合においても、フラーレンはC60、C70およぴ高次フラーレン単独でも、混含状態でも用いることが可能であるが、樹脂への分散性等の観点から、これらを混合状態で用いることが好ましい。
さらにより分散性を良好にするため、混合時の平均粒径は100μm 以下、好ましくは50μm 以下、より好ましくは10μm 以下である。
Fullerene can be used as a solid compounding agent or as a compounding agent obtained by dissolving and dispersing fullerene in an organic solvent. In any case, C 60 , C 70 and higher order fullerenes can be used alone or in a mixed state, but these are used in a mixed state from the viewpoint of dispersibility in the resin. It is preferable.
In order to further improve the dispersibility, the average particle size at the time of mixing is 100 μm or less, preferably 50 μm or less, more preferably 10 μm or less.
摺動部材用組成物に対するフラーレンの配合割合は、組成物全体に対して、固体状のフラーレンを0.1〜10 容量%、好ましくは0.1〜5 容量%配合する。0.1 容量%未満では十分な耐摩耗性を得ることができず、10 容量%をこえると分散不良となり耐摩耗性が悪化する。 The blending ratio of fullerene to the sliding member composition is 0.1 to 10% by volume, preferably 0.1 to 5% by volume of solid fullerene based on the whole composition. If it is less than 0.1% by volume, sufficient wear resistance cannot be obtained, and if it exceeds 10% by volume, the dispersion becomes poor and the wear resistance deteriorates.
二硫化モリブデン、二硫化タングステンは粉末状のものを用いることができる。分散性や被膜の表面平滑性から、粒径は 10 μm 以下、好ましくは 5 μm 以下である。摺動部材用組成物に対する二硫化モリブデン、二硫化タングステンの配合割合は、組成物全体に対して、0.5〜20 容量%、好ましくは 0.5 〜 15 容量%配合する。0.1 容量%未満では十分な摩擦摩耗特性を得ることができず、20 容量%をこえると耐摩耗性が悪化する。 Powdered molybdenum disulfide and tungsten disulfide can be used. From the viewpoint of dispersibility and surface smoothness of the coating, the particle size is 10 μm or less, preferably 5 μm or less. The blending ratio of molybdenum disulfide and tungsten disulfide to the sliding member composition is 0.5 to 20% by volume, preferably 0.5 to 15% by volume, based on the entire composition. If it is less than 0.1% by volume, sufficient friction and wear characteristics cannot be obtained, and if it exceeds 20% by volume, the wear resistance deteriorates.
本発明の摺動部材用組成物には、耐摩耗性を低下させずに、摩擦係数の安定化や初期馴染み性を向上させることを目的に、ポリテトラフルオロエチレン、黒鉛等の固体潤滑剤をフラーレンおよび二硫化モリブデンないしは二硫化タングステンと併用することができる。
本発明の摺動部材用組成物の好ましい態様としては、ポリイミド系樹脂に、フラーレンと、二硫化モリブデンおよび二硫化タングステンから選ばれた少なくとも1つの二硫化物とが分散配合された樹脂組成物である。
In the composition for a sliding member of the present invention, a solid lubricant such as polytetrafluoroethylene and graphite is added for the purpose of stabilizing the friction coefficient and improving the initial conformability without reducing the wear resistance. It can be used in combination with fullerene and molybdenum disulfide or tungsten disulfide.
A preferred embodiment of the composition for a sliding member of the present invention is a resin composition in which fullerene and at least one disulfide selected from molybdenum disulfide and tungsten disulfide are dispersed and blended in a polyimide resin. is there.
上記本発明の摺動部材用組成物を、硫黄成分を含む潤滑油または硫黄雰囲気下と接触する環境下において溶出が生じにくい金属被膜を有する転がり軸受に適用する場合について説明する。該転がり軸受について鋭意検討の結果、密着性と耐熱性とに優れたポリイミド系樹脂被膜は硫黄成分を含む潤滑油に浸漬しても膨潤したり、溶解したりすることなく、そのため耐硫化性の低い金属であっても表面にポリイミド系樹脂被膜を形成することにより、潤滑油中への金属溶出が生じにくいことがわかった。このため、ポリイミド系樹脂被膜を表面に有する保持器を作製し、この保持器を取り付けることにより硫黄成分を含む潤滑油と接触する環境下において溶出が生じにくい被膜を有する転がり軸受を得ることが可能となった。 The case where the composition for a sliding member of the present invention is applied to a rolling bearing having a metal film that hardly causes elution in an environment in contact with a lubricating oil or sulfur atmosphere containing a sulfur component will be described. As a result of diligent investigation on the rolling bearing, the polyimide resin coating excellent in adhesion and heat resistance does not swell or dissolve even when immersed in a lubricating oil containing a sulfur component. It was found that metal elution into the lubricating oil hardly occurs by forming a polyimide resin film on the surface even with a low metal. For this reason, it is possible to produce a rolling bearing having a coating that is unlikely to elute in an environment where it comes into contact with a lubricating oil containing sulfur components by making a cage having a polyimide resin coating on the surface and attaching this cage. It became.
本発明の転がり軸受の使用態様を図面に基づいて説明する。図1は本発明の転がり軸受として針状転がり軸受を使用した2サイクルエンジンの縦断面図である。図1に示すように2サイクルエンジンは、ガソリンと、エンジンオイルである潤滑油とを混合した混合気の燃焼により直線往復運動を行なうピストン8と、回転運動を出力するクランク軸6と、ピストン8とクランク軸6とを連結し、直線往復運動を回転運動に変換するコンロッド7とを有する。クランク軸6は、回転中心軸12を中心に回転し、バランスウェイト13によって回転のバランスをとっている。 The usage aspect of the rolling bearing of this invention is demonstrated based on drawing. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a two-cycle engine using a needle rolling bearing as the rolling bearing of the present invention. As shown in FIG. 1, the two-cycle engine has a piston 8 that performs linear reciprocating motion by combustion of an air-fuel mixture in which gasoline and lubricating oil that is engine oil are mixed, a crankshaft 6 that outputs rotational motion, and a piston 8. Connecting rod 7 and crankshaft 6 and connecting rod 7 for converting linear reciprocating motion into rotational motion. The crankshaft 6 rotates around the rotation center shaft 12 and balances rotation by a balance weight 13.
コンロッド7は、直線状棒体の下方に大端部15を、上方に小端部16を設けたものからなる。クランク軸6は、コンロッド7の大端部15の係合穴に取り付けられた針状ころ軸受1aを介して回転自在に支持されている。また、ピストン8とコンロッド7を連結するピストンピン14は、コンロッド7の小端部16の係合穴に取り付けられた針状ころ軸受1bを介して回転自在に支持されている。
ガソリンと潤滑油とを混合した混合気は、吸気孔9からクランク室5へ送り込まれてから、ピストン8の上下動作に応じてシリンダ4の上方の燃焼室11へ導かれ燃焼される。燃焼された排気ガスは排気孔10から排出される。
The connecting rod 7 is formed by providing a large end 15 below the linear rod and a small end 16 above. The crankshaft 6 is rotatably supported via a needle roller bearing 1 a attached to the engagement hole of the large end 15 of the connecting rod 7. The piston pin 14 that connects the piston 8 and the connecting rod 7 is rotatably supported via a needle roller bearing 1 b that is attached to the engagement hole of the small end portion 16 of the connecting rod 7.
The air-fuel mixture obtained by mixing gasoline and lubricating oil is fed into the crank chamber 5 from the intake hole 9 and then guided to the combustion chamber 11 above the cylinder 4 and burned in accordance with the vertical movement of the piston 8. The burned exhaust gas is discharged from the exhaust hole 10.
図2は本発明の転がり軸受の一実施例である針状ころ軸受を示す斜視図である。図2に示すように、針状ころ軸受1は複数の針状ころ3と、この針状ころ3を一定間隔、もしくは不等間隔で保持する保持器2とで構成される。内輪および外輪は設けられず、直接に、保持器3の内径側にクランク軸6やピストンピン14等の軸が挿入され、保持器3の外径側がハウジングであるコンロッド7の係合穴に嵌め込まれる(図1参照)。内外輪を有さず、長さに比べて直径が小さい針状ころ3を転動体として用いるので、この針状ころ軸受1は、内外輪を有する一般の転がり軸受に比べて、コンパクトなものとなる。 FIG. 2 is a perspective view showing a needle roller bearing which is an embodiment of the rolling bearing of the present invention. As shown in FIG. 2, the needle roller bearing 1 includes a plurality of needle rollers 3 and a cage 2 that holds the needle rollers 3 at regular intervals or unequal intervals. The inner ring and the outer ring are not provided, and the shaft such as the crankshaft 6 and the piston pin 14 is directly inserted into the inner diameter side of the cage 3, and the outer diameter side of the cage 3 is fitted into the engagement hole of the connecting rod 7 as a housing. (See FIG. 1). Since the needle roller 3 having no inner and outer rings and having a smaller diameter than the length is used as a rolling element, the needle roller bearing 1 is more compact than a general rolling bearing having inner and outer rings. Become.
保持器2には、針状ころ3を保持するためのポケット2aが設けられ、各ポケットの間に位置する柱部2bで、各針状ころ3の間隔を保持する。保持器2の表面部位にはポリイミド系樹脂被膜が形成されている。樹脂被膜を形成する保持器の表面部位は潤滑油と接触する部位であり、針状ころ3と接触するポケット2aの表面を含めた保持器2の全表面が好ましい。
また、保持器2の表面部位に加えて転動体である針状ころ3の表面またはコンロッド内径面7にも同様の樹脂被膜を形成することができる。
The cage 2 is provided with pockets 2a for holding the needle rollers 3, and the intervals between the needle rollers 3 are held by the column portions 2b positioned between the pockets. A polyimide resin film is formed on the surface portion of the cage 2. The surface portion of the cage that forms the resin film is a portion that contacts the lubricating oil, and the entire surface of the cage 2 including the surface of the pocket 2a that contacts the needle roller 3 is preferable.
In addition to the surface portion of the cage 2, a similar resin film can be formed on the surface of the needle roller 3 that is a rolling element or the connecting rod inner diameter surface 7.
本発明において転がり軸受に用いる転動体は、ころ形状を有するので、本発明の転がり軸受は上記コンロッドの小端部および大端部に設けられた係合穴に取り付けられ、ピストンピンおよびクランク軸を支持することができ、軸受投影面積が小さいにもかかわらず、高荷重の負荷を受けることができる。特に、高剛性である針状ころを転動体として使用した転がり軸受は、ころを転動体として使用した転がり軸受よりも、さらに高荷重の負荷を受けることができる。 Since the rolling element used for the rolling bearing in the present invention has a roller shape, the rolling bearing of the present invention is attached to the engagement holes provided in the small end portion and the large end portion of the connecting rod, and the piston pin and the crankshaft are mounted. It can be supported and can receive a heavy load despite the small bearing projected area. In particular, a rolling bearing using a highly rigid needle roller as a rolling element can receive a higher load than a rolling bearing using a roller as a rolling element.
本発明の転がり軸受は、回転運動を出力するクランク軸を支持し、直線往復運動を回転運動に変換するコンロッドの大端部に設けられた係合穴に取り付けられ、上記被膜を有する保持器の外径面で案内されるころ軸受であるので、被膜の剥離や潤滑油への金属の溶出がほとんどなく、従来の金属めっきよりも長期間保持器の潤滑性を維持することができ、保持器外径面や係合穴内径面の摩耗が防止され、装置全体の長寿命化を図ることができる。
また、本発明の転がり軸受は、図1で示したように、直線往復運動を出力するピストンピンを支持し、直線往復運動を回転運動に変換するコンロッドの小端部に設けられた係合穴に取り付けることもできる。
The rolling bearing of the present invention supports a crankshaft that outputs rotational motion, and is attached to an engagement hole provided in a large end portion of a connecting rod that converts linear reciprocating motion into rotational motion. Because it is a roller bearing guided by the outer diameter surface, there is almost no peeling of the coating or elution of the metal into the lubricating oil, and the cage can maintain the lubricity for a longer period than conventional metal plating. Wear of the outer diameter surface and the engagement hole inner diameter surface is prevented, and the life of the entire apparatus can be extended.
Further, as shown in FIG. 1, the rolling bearing of the present invention supports a piston pin that outputs a linear reciprocating motion, and an engagement hole provided at a small end portion of a connecting rod that converts the linear reciprocating motion into a rotational motion. It can also be attached to.
本発明の転がり軸受は、硫黄系添加剤を配合した潤滑油に接触する環境下において適用可能である。潤滑油に接触する環境としては、例えば上記したように、転がり軸受が2サイクルまたは4サイクルエンジンのコンロッドに取付けられて、ガソリンとエンジンオイルである潤滑油とを混合した混合気またはエンジンオイルに接触する場合や、転がり軸受の保持器ポケット部等への注油等により接触する場合が挙げられる。 The rolling bearing of the present invention can be applied in an environment where it comes into contact with a lubricating oil containing a sulfur-based additive. For example, as described above, a rolling bearing is attached to a connecting rod of a two-cycle or four-cycle engine, and contacts an air-fuel mixture or engine oil in which gasoline and engine oil are mixed. And the case of contact by lubrication or the like to the cage pocket portion of the rolling bearing.
硫黄系添加剤とは、硫黄系化合物を含む添加剤であり、この添加剤種類としては、酸化防止剤、防錆剤、極圧剤、清浄分散剤、金属不活性剤、摩耗防止剤などが挙げられる。
硫黄系化合物を含む添加剤が添加される潤滑油としては、鉱油、合成油、エステル油、エーテル油などが挙げられる。
硫黄系化合物としては、例えば、ジアルキルジチオリン酸亜鉛(以下、ZnDTPと記す)、ジアリルジチオリン酸亜鉛等のチオリン酸塩、硫化テルペン、フェノチアジン、メルカプトベンゾチアゾール、石油スルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、ポリブテン−P2S5 反応生成物塩、有機スルホン酸のアンモニウム塩、アルカリ土類金属の有機スルホン酸塩、1-メルカプトステアリン酸等のメルカプト脂肪酸類あるいはその金属塩、2,5-ジメルカプト-1,3,4-チアジアゾール、2-メルカプトチアジアゾール等のチアゾール類、2-(デシルジチオ)-ベンズイミダゾール、2,5-ビス(ドデシルジチオ)-ベンズイミダゾール等のジスルフィド系化合物、ジラウリルチオプロピオネート等のチオカルボン酸エステル系化合物、二硫化ジベンジル、二硫化ジフェニル、硫化スパーム油などの硫化油脂、硫化オレフィン、硫化脂肪エステルなどの硫化エステル、ジベンジルジサルファイド、アルキルポリサルファイド、オレフィンポリサルファイド、ザンチックサルファイド等のサルファイド、カルシウムスルホネート、マグネシウムスルホネート、アルキルジチオリン酸アミン等を挙げることができる。
上記硫黄系化合物の中でコンロッド用のころ軸受に影響を与えやすい化合物はZnDTPである。
A sulfur-based additive is an additive containing a sulfur-based compound. Examples of the additive types include antioxidants, rust inhibitors, extreme pressure agents, detergent dispersants, metal deactivators, and antiwear agents. Can be mentioned.
Examples of the lubricating oil to which an additive containing a sulfur compound is added include mineral oil, synthetic oil, ester oil, ether oil and the like.
Examples of the sulfur compounds include thiophosphates such as zinc dialkyldithiophosphate (hereinafter referred to as ZnDTP), zinc diallyldithiophosphate, sulfurized terpene, phenothiazine, mercaptobenzothiazole, petroleum sulfonate, alkylbenzene sulfonate, polybutene. -P 2 S 5 reaction product salts, ammonium salts of organic sulfonic acids, alkaline earth metal organic sulfonate, mercapto fatty acids or metal salts thereof such as 1-mercapto stearate, 2,5-dimercapto-1, Thiazoles such as 3,4-thiadiazole, 2-mercaptothiadiazole, disulfide compounds such as 2- (decyldithio) -benzimidazole, 2,5-bis (dodecyldithio) -benzimidazole, dilauryl thiopropionate, etc. Thiocarboxylic acid ester compounds Sulfurized fats and oils such as dibenzyl disulfide, diphenyl disulfide, and sulphated sulfur oil, sulfurized esters such as sulfurized olefins and sulfurized fatty esters, dibenzyl disulfide, alkyl polysulfides, olefin polysulfides, sulfides such as xanthic sulfide, calcium sulfonate, magnesium sulfonate And alkyldithiophosphate amines.
Among the sulfur compounds, a compound that easily affects the roller bearing for connecting rods is ZnDTP.
本発明において「硫黄系添加剤を含有する潤滑油に接触する環境下において剥離または溶出が生じにくい」とは、例えば、3 mm×3 mm×20 mm の寸法(表面積 258 mm2 )を有するSCM415製基材片 に上記被膜を形成した試験片 3 個をZnDTPを 1 重量%含有させたポリ−α−オレフィン 2.2 g 中に 150℃にて 200 時間浸漬処理したときに、試験片から上記潤滑油中に溶出する被膜成分量が蛍光X線測定装置による測定にて、潤滑油中で 200 ppm 以下であることをいう。 In the present invention, the phrase “hard to peel or dissolve in an environment in contact with a lubricating oil containing a sulfur-based additive” means, for example, SCM415 having a dimension of 3 mm × 3 mm × 20 mm (surface area 258 mm 2 ). When three test pieces having the above-mentioned coating film formed on a base material piece were immersed in 2.2 g of poly-α-olefin containing 1% by weight of ZnDTP at 150 ° C. for 200 hours, the above-mentioned lubricating oil was removed from the test piece. It means that the amount of coating components eluting in is 200 ppm or less in lubricating oil as measured by a fluorescent X-ray measuring device.
転がり軸受に用いる保持器の材料としては、特に限定されるものでなく、鉄系金属材料、銅系金属材料、アルミニウム系金属材料、樹脂材料を使用することができる。
鉄系金属材料としては、肌焼き鋼(SCM)、冷間圧延鋼(SPCC)、熱間圧延鋼(SPHC)、炭素鋼(S25C〜S55C)、ステンレス鋼(SUS304〜SUS316)、軟鋼(SS400)等を使用できる。
保持器本体としては、軸受鋼、浸炭鋼、または機械構造用炭素鋼を用いることができ、これらの中で耐熱性が高く高荷重に耐える剛性を有する浸炭鋼を用いることが好ましい。浸炭鋼としては例えばSCM415等を挙げることができる。
The material of the cage used for the rolling bearing is not particularly limited, and iron-based metal materials, copper-based metal materials, aluminum-based metal materials, and resin materials can be used.
Examples of ferrous metal materials include case hardening steel (SCM), cold rolled steel (SPCC), hot rolled steel (SPHC), carbon steel (S25C to S55C), stainless steel (SUS304 to SUS316), mild steel (SS400). Etc. can be used.
As the cage body, bearing steel, carburized steel, or carbon steel for machine structure can be used. Among these, carburized steel having high heat resistance and rigidity capable of withstanding a high load is preferably used. Examples of the carburized steel include SCM415.
また、銅系金属材料としては、銅−亜鉛合金(HBsC1、HBsBE1、BSP1〜3)、銅−アルミニウム−鉄合金(AlBC1)等、アルミニウム系金属としてはアルミ−シリコン合金(ADC12)等を使用できる。
また、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン等の樹脂材料を使用することができる。樹脂材料に補強材としてガラス繊維や炭素繊維等を含有したものも使用できる。
Moreover, as a copper-type metal material, a copper-zinc alloy (HBsC1, HBsBE1, BSP1-3), a copper-aluminum-iron alloy (AlBC1), etc., an aluminum-silicon alloy (ADC12) etc. can be used as an aluminum-type metal. .
In addition, resin materials such as polyphenylene sulfide and polyether ether ketone can be used. A resin material containing glass fiber or carbon fiber as a reinforcing material can also be used.
本発明の摺動部材用組成物を、転がり軸受保持器用の被膜とする場合は、次の方法で被膜を形成させることができる。
まず、鉄系金属材料で形成された基材となる保持器を十分に洗浄し、表面の汚染を除去する。この洗浄方法としては、有機溶剤による浸漬洗浄、超音波洗浄、蒸気洗浄、酸・アルカリ洗浄等による方法が挙げられる。
被膜の密着性を向上させる目的で、前処理としてショットブラスト(ショットピーニング、WPC等を含む)、化学的エッチング、リン酸塩被膜処理を施すことも可能である。基材の表面粗さは Ra = 0.3 以上の範囲で設定することが可能であり、好ましくは Ra = 0.5 〜 1.0 である。Ra = 0.3 未満であると、十分なアンカー効果をえることができず、密着性を向上することができない。一方、基材の表面粗さが大きい場合は仕上がり表面が粗くなるが、研磨などの機械加工により表面粗さを小さく調整すれば保持器として使用可能となる。また、Ra = 0.5 〜 1.0 であれば十分な密着性と機械加工を施すことなく小さな表面粗さを得ることが可能である。
次いで、スプレーコーティング法、ディップ(浸漬)コーティング法、静電塗装法、タンブラーコーティング法、電着塗装法等によって、摺動部材用組成物の被膜を保持器表面に形成させる。好ましい被膜の厚さは、1〜100μm 、より好ましくは1〜50μm である。また、被膜形成の過程で、余分に付着したワニスはふき取り、遠心分離、エアーブロー等の物理的、化学的方法により除去し、所望の厚さに調整することもできる。
被膜形成後は、加熱処理によって溶媒除去、乾燥、融解、架橋等を行ない、表面に被膜が形成された保持器を完成させる。膜厚を増す場合には、重ね塗りをしてもよい。また、被膜完成後に機械加工やタンブラー処理等を行なうことも可能である。
When the composition for a sliding member of the present invention is used as a coating for a rolling bearing cage, the coating can be formed by the following method.
First, a cage as a base formed of an iron-based metal material is sufficiently washed to remove surface contamination. Examples of the cleaning method include immersion cleaning with an organic solvent, ultrasonic cleaning, steam cleaning, acid / alkali cleaning, and the like.
For the purpose of improving the adhesion of the coating, it is possible to perform shot blasting (including shot peening, WPC, etc.), chemical etching, and phosphate coating treatment as pretreatment. The surface roughness of the substrate can be set within a range of Ra = 0.3 or more, and preferably Ra = 0.5 to 1.0. When Ra is less than 0.3, a sufficient anchor effect cannot be obtained, and the adhesion cannot be improved. On the other hand, when the surface roughness of the substrate is large, the finished surface becomes rough. However, if the surface roughness is adjusted to be small by machining such as polishing, it can be used as a cage. Moreover, if Ra = 0.5 to 1.0, it is possible to obtain a small surface roughness without performing sufficient adhesion and machining.
Next, a coating film of the sliding member composition is formed on the cage surface by spray coating, dip coating, electrostatic coating, tumbler coating, electrodeposition coating, or the like. A preferred coating thickness is 1-100 μm, more preferably 1-50 μm. Further, in the process of forming the film, the excessively adhered varnish can be removed by physical and chemical methods such as wiping, centrifuging and air blowing, and adjusted to a desired thickness.
After the formation of the coating, solvent removal, drying, melting, crosslinking, and the like are performed by heat treatment to complete the cage having the coating formed on the surface. When the film thickness is increased, it may be overcoated. It is also possible to perform machining or tumbling after the coating is completed.
本発明に係る転がり軸受の形式は、ラジアル軸受、スラスト軸受のいずれの場合であってもよい。また、転動体の形状は特に限定されないが、特に上記ころ形状、針状ころ形状の場合に、この発明の効果をより享受することができる。上記ころ形状には円筒形の他、円すいころ、球面ころなどが含まれる。
また、本発明に係る転がり軸受は、上記コンロッド用や、圧縮機、特にエアコンやカーエアコン等の空気調和機用の圧縮機など、希薄な潤滑条件で使用される転がり軸受に好適に使用できる。
The type of the rolling bearing according to the present invention may be either a radial bearing or a thrust bearing. Further, the shape of the rolling element is not particularly limited, but the effect of the present invention can be enjoyed more particularly in the case of the roller shape and the needle roller shape. The roller shape includes a cylindrical roller, a tapered roller, a spherical roller, and the like.
In addition, the rolling bearing according to the present invention can be suitably used for rolling bearings used under lean lubrication conditions, such as the above-mentioned connecting rods and compressors, particularly compressors for air conditioners such as air conditioners and car air conditioners.
本発明の実施例と比較例に用いた材料を一括して示すと次の通りである。[ ]内は表1および表2に示す略称である。
(1)ポリアミドイミド樹脂ワニス[PAI]
日立化成工業社製HPC−5020、伸び率:70 %
(2)芳香族ポリイミド樹脂ワニス[PI]
宇部興産社製Uワニス−A
(3)混合フラーレン[ミックスフラーレン]
フロンティアカーボン社製混合フラーレン、C60(直径:0.71nm )が約 60 重量%、C70(長軸径:0.796nm、短軸径:0.712nm)が約 25 重量%で残部が高次フラーレンの混合物である。
(4)二硫化モリブデン粉末[MoS2−0.5μm ]
日本モリブデン社製M5、平均粒径 0.5 μm
(5)二硫化タングステン粉末[WS2−1μm]
日本潤滑剤社製WS2A、平均粒径 1 μm
(6)ポリテトラフルオロエチレン粉末[PTFE−0.3μm]
喜多村社製KD-1000ASディスパージョン(溶媒:NMP)、平均粒径 0.3 μm
(7)黒鉛粉末[黒鉛−6μm]
ロンザ社製KS-6、平均粒径 6 μm
The materials used in the examples and comparative examples of the present invention are collectively shown as follows. [] Is an abbreviation shown in Table 1 and Table 2.
(1) Polyamideimide resin varnish [PAI]
Hitachi Chemical Co., Ltd. HPC-5020, Elongation: 70%
(2) Aromatic polyimide resin varnish [PI]
U varnish-A made by Ube Industries
(3) Mixed fullerene [mixed fullerene]
Frontier Carbon's mixed fullerene, C 60 (diameter: 0.71 nm) is about 60 wt%, C 70 (major axis diameter: 0.796 nm, minor axis diameter: 0.712 nm) is about 25 wt% with the balance being higher order fullerene It is a mixture.
(4) Molybdenum disulfide powder [MoS 2 -0.5 μm]
Nippon Molybdenum M5, average particle size 0.5 μm
(5) Tungsten disulfide powder [WS 2 -1 μm]
WS2A manufactured by Nippon Lubricant Co., average particle size 1 μm
(6) Polytetrafluoroethylene powder [PTFE-0.3 μm]
KD-1000AS dispersion (solvent: NMP) manufactured by Kitamura Co., Ltd., average particle size 0.3 μm
(7) Graphite powder [graphite-6 μm]
Lonza KS-6, average particle size 6 μm
実施例1、実施例3〜7、比較例3〜10
ポリアミドイミド樹脂ワニス(溶剤:N−メチル−2−ピロリドン)の固形分に対し各種充填材を表1および表2に記載の割合でボールミルで十分に均一分散するまで混合して、混合液を摩擦試験用SUJ2リング〔外径 40 mm ×内径 20 mm ×厚さ 10 mm (副曲率R 60 )、ショットブラストにより表面粗さRa 0.7 μm:図3の17〕の外径面にスプレー法にてコーティングした。また、潤滑油浸漬試験用としてSPCC角棒( 3 mm × 3 mm × 20 mm )の表面にディッピング法によりコーティングした。コーティング後 100 ℃で 1 時間、さらに 150 ℃で 1 時間乾燥し、250 ℃で 1 時間焼成した。スプレー回数を調整し、被膜厚みが 20 〜 30 μm になるようにした。なお、フラーレンを配合したコーティング液は、トルエンとN−メチル−2−ピロリドンの混合溶媒(混合重量比率 50:50 )にフラーレンを 5 %濃度で溶解させた濃縮液をあらかじめ用意し、これをポリアミドイミド樹脂ワニスに所定濃度となるよう添加し調製した。なお、表2および表3に記載の各成分の配合割合は固形分での割合でありすべて容量%である。
Example 1, Examples 3-7, Comparative Examples 3-10
Various fillers are mixed with the solid content of polyamideimide resin varnish (solvent: N-methyl-2-pyrrolidone) in the proportions shown in Tables 1 and 2 until they are sufficiently uniformly dispersed by a ball mill, and the mixed solution is rubbed Coating the outer diameter surface of the SUJ2 ring for test [outer diameter 40 mm × inner diameter 20 mm × thickness 10 mm (subcurvature R 60), surface roughness Ra 0.7 μm: 17 in Fig. 3] by shot blasting did. Moreover, the surface of a SPCC square bar (3 mm × 3 mm × 20 mm) was coated by a dipping method for a lubricating oil immersion test. After coating, it was dried at 100 ° C. for 1 hour, further at 150 ° C. for 1 hour, and baked at 250 ° C. for 1 hour. The number of sprays was adjusted so that the film thickness was 20-30 μm. The coating liquid containing fullerene was prepared in advance as a concentrated liquid in which fullerene was dissolved at a 5% concentration in a mixed solvent of toluene and N-methyl-2-pyrrolidone (mixing weight ratio 50:50). The imide resin varnish was prepared by adding to a predetermined concentration. In addition, the mixture ratio of each component of Table 2 and Table 3 is a ratio in solid content, and all are volume%.
得られたリング状試験片を用いて摺動試験を行なった。図3は摺動試験機を示す図である。図3(a)は正面図を、図3(b)は側面図をそれぞれ表す。
回転軸18にリング状試験片17を取り付け、アーム部19のエアスライダー21に鋼鈑20を固定する。リング状試験片17は所定の荷重22を図面上方から印加されながら鋼鈑20に回転接触すると共に潤滑油が含浸されたフェルトパッド24より潤滑油がリング状試験片17の外径面に供給される。リング状試験片17を回転させたときに発生する摩擦力はロードセル23により検出される。また、所定時間経過後、リング状試験片17の外径面に形成されたポリアミドイミド樹脂塗膜の状態は目視により、〇:顕著な摩耗および剥離なし、△:顕著な摩耗はないが剥離あり、×:摩耗大の 3 段階で表記した。
鋼鈑20はSCM415浸炭焼入れ焼戻し処理品(Hv 700 、表面粗さ Ra 0.01μm )を、潤滑油はモービルベロシティオイルNo.3(VG2、エクソンモービル社製)をそれぞれ用いた。荷重は 50 N 、滑り速度は 5.0 m /秒、試験時間は 30 分である。摩擦係数は試験終了前 10 分間の平均値として表した。結果を表2および表3に示す。
A sliding test was performed using the obtained ring-shaped test piece. FIG. 3 is a view showing a sliding tester. 3A shows a front view, and FIG. 3B shows a side view.
The ring-shaped test piece 17 is attached to the rotating shaft 18, and the steel plate 20 is fixed to the air slider 21 of the arm portion 19. The ring-shaped test piece 17 is rotationally brought into contact with the steel plate 20 while applying a predetermined load 22 from the upper side of the drawing, and the lubricating oil is supplied to the outer diameter surface of the ring-shaped test piece 17 from the felt pad 24 impregnated with the lubricating oil. The The frictional force generated when the ring-shaped test piece 17 is rotated is detected by the load cell 23. Further, after a predetermined time, the state of the polyamide-imide resin coating film formed on the outer diameter surface of the ring-shaped test piece 17 is visually: ○: no significant wear and no peeling, Δ: no significant wear, but there is peeling , X: Indicated in three stages of large wear.
The steel plate 20 used was an SCM415 carburized and tempered product (Hv 700, surface roughness Ra 0.01 μm), and the lubricating oil used was Mobile Velocity Oil No. 3 (VG2, manufactured by ExxonMobil Corp.). The load is 50 N, the sliding speed is 5.0 m / s, and the test time is 30 minutes. The coefficient of friction was expressed as an average value for 10 minutes before the end of the test. The results are shown in Table 2 and Table 3.
また、得られたSPCC角棒を用いて潤滑油浸漬試験を行なった。被膜を施した角棒 3 本を 150 ℃の潤滑油〔ポリ−α−オレフィン:ルーカントHL−10(三井化学社製)にZnDTP(LUBRIZOL677A、LUBRIZOL社製)を 1 重量%添加したもの〕 2.2 g に 200 時間浸漬した後、潤滑油中に溶出した被膜成分の濃度を測定した。濃度測定は、蛍光X線測定〔蛍光X線測定装置:Rigaku ZSX100e(リガク社製)〕により定量した。結果を表2および表3に示す。 Moreover, the lubricating oil immersion test was done using the obtained SPCC square bar. Three 150 ° C. lubricating oil (poly-α-olefin: Lucant HL-10 (manufactured by Mitsui Chemicals) to which 1% by weight of ZnDTP (LUBRIZOL677A, LUBRIZOL) was added) 2.2 g After 200 hours of immersion, the concentration of the coating components eluted in the lubricating oil was measured. The concentration was quantified by fluorescent X-ray measurement [fluorescent X-ray measurement apparatus: Rigaku ZSX100e (manufactured by Rigaku Corporation)]. The results are shown in Table 2 and Table 3.
実施例2
芳香族ポリイミド樹脂ワニス(溶剤:N−メチル−2−ピロリドン)を用いて、表1に示す割合でフラーレンを配合し、コーティング後の焼成温度を 350 ℃とする以外は実施例1と同様の方法で試験片を作製し、実施例1と同様に評価した。結果を表2に示す。
Example 2
The same method as in Example 1 except that aromatic polyimide resin varnish (solvent: N-methyl-2-pyrrolidone) is used and fullerene is blended in the proportions shown in Table 1 and the firing temperature after coating is 350 ° C. A test piece was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.
比較例1
実施例1と同様の試験片に、電気めっきにより下地として銅めっき(めっき厚: 5 μm )を施し、さらに表層に銀めっき(めっき厚: 20 μm )を施した。得られた試験片を実施例1と同様に評価した。結果を表3に示す。
Comparative Example 1
The same test piece as in Example 1 was subjected to copper plating (plating thickness: 5 μm) as a base by electroplating, and further silver plating (plating thickness: 20 μm) was applied to the surface layer. The obtained test piece was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.
比較例2
実施例1と同様の試験片に、電気めっきにより銅めっき(めっき厚: 25 μm )を施した。得られた試験片を実施例1と同様に評価した。結果を表3に示す。
Comparative Example 2
The same test piece as in Example 1 was subjected to copper plating (plating thickness: 25 μm) by electroplating. The obtained test piece was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.
また、実施例5の摺動試験後のリング表面写真を図4に、比較例3の摺動試験後のリング表面写真を図5に、比較例8の摺動試験後のリング表面写真を図6にそれぞれ示す。
表3に示す結果から明らかなように、従来から使用されている金属めっきである比較例1および比較例2は潤滑油浸漬試験において潤滑油に金属成分が溶出する。特に、銅めっき時の銅の溶出が多い結果となった。添加剤を含まない樹脂被膜を形成した比較例3は摩擦係数は小さいが、摩擦試験中に剥離を生じた(図5参照)。フラーレンのみを配合した比較例4は摩擦試験中の剥離はないものの、樹脂単体に比べ摩擦係数が増加した。フラーレンに加えポリテトラフルオロエチレンを配合した比較例5は、摩擦係数は低下したが剥離を生じ、黒鉛を配合した比較例6は摩耗が大きかった。比較例7はフラーレンの配合量が少ないため、耐剥離性が改善されない。比較例8および9は、フラーレンまたは二硫化モリブデンの配合量が所定量より多いため、分散が悪く、またバインダである樹脂分が少なく添加剤を保持しきれないため摩耗量が増大した。比較例8では摩耗痕が見られた(図6参照)。さらに二硫化モリブデンのみを配合した比較例10は樹脂単体(比較例3)とほとんど同じ特性であった。
FIG. 4 shows a ring surface photograph after the sliding test of Example 5, FIG. 5 shows a ring surface photograph after the sliding test of Comparative Example 3, and FIG. 5 shows a ring surface photograph after the sliding test of Comparative Example 8. 6 respectively.
As is apparent from the results shown in Table 3, in Comparative Example 1 and Comparative Example 2, which are conventionally used metal platings, metal components are eluted in the lubricating oil in the lubricating oil immersion test. In particular, the result was a large amount of copper elution during copper plating. In Comparative Example 3 in which a resin film containing no additive was formed, the friction coefficient was small, but peeling occurred during the friction test (see FIG. 5). Although the comparative example 4 which mix | blended only fullerene did not peel in a friction test, the friction coefficient increased compared with the resin single-piece | unit. In Comparative Example 5 in which polytetrafluoroethylene was blended in addition to fullerene, the friction coefficient was lowered, but peeling occurred. In Comparative Example 6 in which graphite was blended, wear was great. Since Comparative Example 7 has a small amount of fullerene, the peel resistance is not improved. In Comparative Examples 8 and 9, since the blending amount of fullerene or molybdenum disulfide was larger than a predetermined amount, the dispersion was poor, and the amount of wear was increased because the amount of resin as a binder was small and could not hold the additive. In Comparative Example 8, wear marks were observed (see FIG. 6). Further, Comparative Example 10 containing only molybdenum disulfide had almost the same characteristics as the resin alone (Comparative Example 3).
一方、表2に示す、実施例1〜7は、フラーレンと、二硫化モリブデンまたは二硫化タングステンを所定量配合したポリイミド系樹脂被膜であるので、摩擦係数が低く、摩擦試験中の剥離や顕著な摩耗は見られなかった。実施例5の摺動試験後のリング表面には摩耗痕も剥離も見られなかった(図4参照)。また、潤滑油浸漬試験においても被膜成分の潤滑油への溶出は見られなかった。 On the other hand, Examples 1 to 7 shown in Table 2 are polyimide resin films in which a predetermined amount of fullerene and molybdenum disulfide or tungsten disulfide is blended. Therefore, the friction coefficient is low, and peeling during the friction test is remarkable. There was no wear. Neither wear scar nor peeling was observed on the ring surface after the sliding test of Example 5 (see FIG. 4). In the lubricating oil immersion test, no elution of the coating component into the lubricating oil was observed.
転がり軸受の保持器にフラーレンと、二硫化モリブデンまたは二硫化タングステンを配合したポリイミド系樹脂被膜を形成するので、保持器と軌道輪の接触による摩擦が小さく、摩耗や剥離もないため、焼付きが発生しがたく、長寿命、高信頼性が得られる。また、硫黄系添加剤を含有する潤滑油に接触する環境下において長期間保持器の潤滑性を維持することができる。そのため、過酷な条件下において使用される転がり軸受の保持器に好適に利用できる。 Roller bearing cages are formed with a polyimide resin film containing fullerene and molybdenum disulfide or tungsten disulfide, so there is little friction due to contact between the cage and the bearing ring, and there is no wear or peeling. Less likely to occur, long life and high reliability. Further, the lubricity of the cage can be maintained for a long period of time in an environment in contact with the lubricating oil containing the sulfur-based additive. Therefore, it can utilize suitably for the cage of the rolling bearing used under severe conditions.
1 針状ころ軸受(転がり軸受)
1a 針状ころ軸受
1b 針状ころ軸受
2 保持器
2a ポケット部
2b 柱部
3 針状ころ(転動体)
4 シリンダ
5 クランク室
6 クランク軸
7 コンロッド
8 ピストン
9 吸気孔
10 排気孔
11 燃焼室
12 回転中心軸
13 バランスウェイト
14 ピストンピン
15 大端部
16 小端部
17 リング状試験片
18 回転軸
19 アーム部
20 鋼鈑
21 エアスライダー
22 荷重
23 ロードセル
24 フェルトパッド
1 Needle roller bearings (rolling bearings)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a Needle roller bearing 1b Needle roller bearing 2 Cage 2a Pocket part 2b Column part 3 Needle roller (rolling element)
4 Cylinder 5 Crank chamber 6 Crankshaft 7 Connecting rod 8 Piston 9 Intake hole 10 Exhaust hole 11 Combustion chamber 12 Rotation center shaft 13 Balance weight 14 Piston pin 15 Large end portion 16 Small end portion 17 Ring-shaped test piece 18 Rotation shaft 19 Arm portion 20 Steel plate 21 Air slider 22 Load 23 Load cell 24 Felt pad
Claims (8)
該組成物は、合成樹脂にフラーレンと、二硫化モリブデンおよび二硫化タングステンから選ばれた少なくとも1つの二硫化物とが含まれており、前記組成物全体に対して、前記フラーレンが 0.1〜10 容量%、前記二硫化物が 0.5〜20 容量%含まれていることを特徴とする摺動部材用組成物。 A composition for a sliding member used for a machine part having at least a surface portion formed of a sliding member,
In the composition, the synthetic resin contains fullerene and at least one disulfide selected from molybdenum disulfide and tungsten disulfide, and the fullerene is contained in an amount of 0.1 to 10 volumes with respect to the entire composition. %, And the disulfide content is 0.5 to 20% by volume.
5. The rolling bearing according to claim 4, wherein the rolling bearing is attached to an engagement hole provided at a large end portion of a connecting rod that supports a crankshaft that outputs rotational motion and converts linear reciprocating motion into rotational motion. Item 8. The rolling bearing according to any one of Items 7.
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