专利名称：注塑成型体、树脂制滑动轴承、树脂制齿轮、冠型树脂制保持器、树脂制密封件及滚动轴承的制作方法
技术领域：
本发明涉及注塑成型体、树脂制滑动轴承、树脂制齿轮、滚动轴承用冠型树脂制保 持器、滚动轴承用树脂制密封件及滚动轴承。
背景技术：
轴承中使用的树脂制滑动构件、尤其是构成保持器、密封件的树脂滑动构件中，以 往采用来自化石资源的工程塑料、合成橡胶之类的在自然环境中不分解的构件。但是作为 对于环境问题的意识提高、不使地球环境恶化的应对环境的制品，由各轴承公司提案有由 具有生物降解性的树脂成型体构成的保持器、密封件、滑动轴承、齿轮(参照专利文献1 专利文献3)。另一方面，已知有通过在生物降解性塑料材料中配合碳二亚胺化合物来将生物降 解速度进行调节了的生物降解性塑料组合物(参照专利文献4)。由用于树脂制保持器、树脂制密封件、树脂制滑动轴承、树脂制齿轮等机械要素部 件的滑动性树脂组合物构成的成型体，要求刚性、抗疲劳性、韧性等的机械特性，耐油性、耐 磨损性等的化学/机械特性，但是单独生物降解性树脂许多情况下难以满足特别是在机械 强度、刚性、柔软性、耐磨损性方面要求的功能，通常，在滚动轴承用树脂制保持器、树脂制 密封件中配合大量由玻璃纤维、碳纤维之类的无机物构成的增强材料、橡胶成分等的韧性 赋予剂、柔软性提高剂、耐油性改良剂等的添加材料。但是，一般情况下通过在树脂材料中添加增强材料来进行强度提高时，用所谓的 机械伸长率、形变等表示的韧性降低，并且注塑成型时的流动性也恶化。因此，为提高例如机械强度、刚性，在高分子中增加无机物系的添加材料的量时， 有时韧性变得不充分、由注塑成型引起的保持器的生产率显著受损。例如，树脂制保持器 具有保持珠、滚子等的滚动体的袋部，该部分在从注塑成型后的模具取出时变得强迫脱料 (無理拔t )。即使在树脂制密封件的情况下，设于内径侧的唇部在变得强迫脱料的情况很 多。另外，在需要组装的保持器、将保持器、密封件向轴承组装时，有时伴随卡扣之类的变 形。在这种强迫脱料、伴有变形的组装或使用用途中，不要求强度而要求对形变的耐性，因 此即使强度高，在低韧性材料的情况下，也存在因强迫脱料时开裂发生所引起的白化、裂缝 发生、因情况不同而产生折损的问题。另外，通过注塑成型制造的树脂制保持器、树脂制密封件，具有可以由保持器来经 济地制造复杂形状的优点，所述保持器由金属等通过冲压而制造，但在通过大量的无机物 系的添加材料的配合来进行了强度赋予的情况下，成型时的流动性降低，因此存在注塑成 型性树脂保持器等的优点即形状的自由度显著受到限制的问题。另外，生物降解性树脂材料其母材本身的耐磨损性不高、作为滑动构件的适用范 围受到限制，因此在作为树脂制滑动轴承、树脂制齿轮使用时，要求提高耐磨损性。现有技术文献
专利文献专利文献1专利文献2专利文献3专利文献4专利3993377号 特开 2004-068913 特开平 10-212400 专利第3776578号
发明内容
发明要解决的课题本发明是针对上述问题而进行的发明，目的在于提供一种一边确保作为注塑成型 体的树脂制保持器、树脂制密封件、树脂制滑动轴承、树脂制齿轮的注塑成型时的流动性、 一边可以提高该成型体的机械强度及韧性、进而使耐磨损性提高的注塑成型体。用于解决课题的手段本发明的注塑成型体，是树脂组合物的注塑成型体，其特征在于，上述树脂组合物 为将在分子内具有酯键的高分子、无机增强材料和具有碳二亚胺结构的有机物配合而成的 树脂组合物。另外，其特征在于，在分子内具有酯键的高分子是具有生物降解性的聚酯系高分 子，特别是聚丁二酸丁二醇酯。另外，其特征在于，在树脂组合物中配合的无机增强材料是纤维状增强材料，该无 机增强材料的配合量相对于树脂组合物全体为10重量％以上、40重量％以下。本发明的注塑成型体的特征在于，在上述树脂组合物中配合的具有碳二亚胺结构 的有机物是聚碳二亚胺树脂，该聚碳二亚胺树脂的配合量相对于树脂组合物全体为0. 5重 量％以上、10重量％以下。本发明的滚动轴承用冠型树脂制保持器、滚动轴承用树脂制密封件、树脂制滑动 轴承、或树脂制齿轮的特征在于，由上述树脂组合物的注塑成型体构成。本发明的滚动轴承的特征在于，为含有上述本发明的冠型树脂制保持器及树脂制 密封件的至少一个作为构成要素的滚动轴承。发明的效果本发明的注塑成型体，是在分子内具有酯键的高分子材料中配合无机增强材料和 具有碳二亚胺结构的有机物而成的树脂组合物的成型体，因此可以在确保优异的注塑成型 性下同时使机械强度和韧性提高。同时提高机械强度和韧性的结果，本发明的注塑成型体可以优选用于从注塑成型 后的模具取出时变得强迫脱料、或组装时、使用时伴随卡扣之类的变形的用途。例如复杂薄 壁形状的高强度冠型树脂制保持器或轴承用树脂制密封件可以通过注塑成型来制造。另外，本发明的注塑成型体具有高的耐磨损性，因此可以适用于树脂制滑动轴承、 树脂制齿轮。
图1是冠型树脂制保持器的部分放大立体图。图2是树脂制密封件的切口立体图。
4
图3是封入润滑脂的深沟球轴承的剖视图。图4是表示树脂制滑动轴承的一例的剖视图。图5是表示树脂制滑动轴承的其它例的剖视图。图6是树脂制齿轮的立体图。图7是本发明中的摩擦磨损试验的概要图。
具体实施例方式本发明的注塑成型体，是将在分子内具有酯键的高分子中配合无机增强材料及具 有碳二亚胺结构的有机物而成的树脂组合物注塑成型而得到的。作为可以本发明中使用的在分子内具有酯键的高分子，可以注塑成型，如果是在 高分子主链中具有酯键的聚酯系高分子，则可以不限定于脂肪族聚酯系高分子、芳香族聚 酯系高分子等地使用。另外可以使用具有生物降解性的聚酯系高分子，以化石资源作为原 料的聚酯系高分子，进而以淀粉、糖等的天然资源(生物质)作为原料的所谓的生物质聚酯 系高分子。本发明特别对于难以一并提高强度和韧性的生物降解性聚酯系高分子、生物质聚 酯系高分子特别有效，优选。生物降解性聚酯系高分子，可举出聚(α-羟基酸)、聚(β_羟基烷酸酯)、聚 (ω -羟基烷酸酯)、聚亚烷基烷酸酯等。作为聚(α-羟基酸)，可举出聚乳酸(以下简称PLA)、聚乙二醇酸等，作为聚 (β -羟基烷酸酯)，可举出羟基戊酸和羟基丁酸的共聚物等。另外，作为聚亚烷基烷酸酯， 可举出1，4_丁二醇和丁二酸的脱水缩合物(即聚丁二酸丁二醇酯(PBQ)、聚对苯二甲酸乙 二醇酯-己二酸丁二醇酯共聚物等的聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物等。考虑到耐热性优异 时，优选上述PBS、聚对苯二甲酸乙二醇酯-己二酸丁二醇酯共聚物等的聚对苯二甲酸乙二 醇酯共聚物、聚羟基丁酸或L体、D体、立构复合型等的各种PLA类、或它们的混合物或共聚 物。更优选的是PBS。从也可有助于二氧化碳的排出量降低来考虑，优选可以将来自生物质的原料用于 其一部分或全部来制造的化合物。作为这样的例子，可举出PBS、PLA等。需要说明的是，是否是使用了来自生物质的原料的树脂，可以通过对构成树脂的 碳测定作为放射性同位素的碳H(14C)的浓度来判别。mC的半衰期是5730年，因此来自为 经过1千万年以上的岁月而生成的化石资源的碳中完全不合有WC。由此如果高分子构件 中含有14c，则可以判断为至少使用有来自生物质的原料。可以配合在树脂组合物中的无机增强材料，只要相对上述高分子良好分散、赋予 根据使用目的强度，则可不对其种类及形状进行限定地使用。作为无机增强材料的具体例 子，可以举出玻璃纤维、金属纤维、碳纤维、钛酸钾晶须、氧化锌晶须、硫酸钙晶须、硼酸铝晶 须等的纤维状填充材料。另外，可以举出云母、滑石等的无机配合材料。在相对于生物降解性树脂等的上述高分子使用上述无机增强材料的情况下，配合 量优选10 40重量％。配合量低于10重量％时，许多情况下强度不充分，另外配合量超 过40重量％时，许多情况下韧性降低、变脆，因此有时注塑成型性显著受损。需要说明的是，当无机增强材料的配合量超过40重量％时，在生物降解性树脂的情况下，生物降解性受损，因此特别不优选。本发明中可以使用的具有碳二亚胺结构的有机物，优选使用聚碳二亚胺树脂。聚碳二亚胺树脂通过在碳二亚胺化催化剂的存在下使多异氰酸酯和作为分子量 调节剂的单异氰酸酯进行脱羧缩合反应而得到。作为多异氰酸酯，优选有机二异氰酸酯类，可举出例如芳香族二异氰酸酯、脂肪族 二异氰酸酯、脂环族二异氰酸酯、它们的混合物，具体而言，可以例示1，5_萘二异氰酸酯、 4,4' -二苯基甲烷二异氰酸酯、4，4' -二苯基二甲基甲烷二异氰酸酯、亚苯基二异氰酸 酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、环己烷-1，4-二异氰酸酯、苯二甲基二异氰酸 酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷_4，4' - 二异氰酸酯、甲基环己烷二异氰酸酯、四 甲基苯二甲基二异氰酸酯、2，6- 二异丙基苯基异氰酸酯、1,3,5-三异丙基苯-2，4- 二异氰 酸酯等。另外，作为单异氰酸酯，例如可例示苯基异氰酸酯、甲苯基异氰酸酯、二甲基苯基 异氰酸酯、环己基异氰酸酯、丁基异氰酸酯、萘基异氰酸酯等。作为碳二亚胺化催化剂，例如可以例示3-甲基-1-苯基-2-磷杂环戊烯(7才^ 7才k >)-丨-氧化物、3-甲基-丨-乙基-2-磷杂环戊烯-氧化物UJ-二甲基-2-磷杂 环戊烯-1-氧化物、1-苯基-2-磷杂环戊烯-1-氧化物、1-乙基-2-磷杂环戊烯-1-氧化 物、1-甲基-2-磷杂环戊烯-1-氧化物及它们的双键异构体，其中优选在工业上容易得到的 3-甲基-1-苯基-2-磷杂环戊烯-1-氧化物。作为聚碳二亚胺树脂的市售品，可举出日清纺织(株)社制的商品名为力^ # ” ，4卜。上述聚碳二亚胺树脂的配合量，相对于树脂组合物全体优选为0. 5重量％以上、 10重量％以下。低于0. 5重量％时，不能提高成型体的机械强度及韧性，超过10重量％时， 成型体表面容易成粘着状，恐怕在成型时贴在模具上、成型不良，在组装、运送时等附着杂 质。上述树脂组合物中，根据由注塑成型得到的注塑成型体的用途，可以添加抑制由 热、紫外线、氧化、水解等导致的劣化的劣化抑制剂、防劣化剂、用于提高成型性、成型体的 柔软性的增塑剂、柔软剂、抗静电剂、导电材料等的添加剂、分散剂、颜料等。另外，可以使用用于提高成型体的耐冲击的、例如橡胶改性等的提高耐冲击的手 法、或利用由自由基发生剂、交联剂、放射线、电子射线等引起的交联结构的导入的耐热性 提高手法。其它，为气体阻隔性、防水性、疏水性、耐热性、润滑性提高等，可以实施类金刚石 (DLC)等无机物系表面处理、树脂涂覆等的有机物系表面处理。作为将上述树脂组合物注塑成型而得到的本发明的注塑成型体的方式，有在从注 塑成型后的模具取出时具有强迫脱料部的成型体、将成型体与其它部件缔结或作为制品使 用时伴随卡扣之类的变形的成型体。本发明的注塑成型体可以在确保优异的注塑成型性下 同时使机械强度和韧性提高，因此即使为具有强迫脱料部的注塑成型体也可以不降低生产 率地制造。作为具有强迫脱料部的注塑成型体，另外在组装或使用时伴有变形的注塑成型 体，可举出滚动轴承用冠型树脂制保持器、需要组装的树脂保持器、或滚动轴承用树脂制密 封件等。
另外，本发明的注塑成型体在确保优异的注塑成型性下也可以使耐磨损性提高， 因此也可适用于树脂制滑动轴承、树脂制齿轮。将作为本发明的注塑成型体的滚动轴承用冠型树脂制保持器的一个例子示于图 1。图1是将树脂组合物一体成型而得到的冠型树脂制保持器的部分放大立体图。滚动轴 承用保持器1在环状的保持器主体2上面沿周方向以一定节距形成对置的一对保持器卡爪 3，使该对置的各保持器卡爪3沿相互接近的方向弯曲，同时在该保持器卡爪3间形成保持 作为滚动体的球的滚动体保持用袋4。另外，在相邻的袋4中的相互邻接的保持器卡爪3的 背面相互间，形成成为保持器3的上升基准面的平坦部5。在将图1所示的保持器注塑成型的情况下，保持器卡爪3的弯曲的前端部3a从模 具中取出时被强迫脱料。因此，有时在该部分产生龟裂、白化。本发明由于使用上述树脂组合物，因此，可以抑制在该强迫脱料时产生的龟裂、白 化。将作为本发明的注塑成型体的滚动轴承用树脂制密封件的一个例子示于图2。图 2是树脂制密封件的切口立体图。树脂制密封件6，具有卡定于在轴承外轮的内径面形成的密封构件卡定槽的外周 边部6a、对密封构件进行增强的金属板(心轴)6b、与设于轴承内轮轨道的两侧的周方向的 密封槽滑动相接的密封唇6d、以及在密封唇口 6d上沿轴径方向设置的切口 6c。在将图2表示的密封件注塑成型的情况下，密封口 6d或6d ‘从模具取出时被强迫 脱料。因此，有时在该部分产生龟裂、白化。本发明由于使用上述树脂组合物，因此可以抑制在该强迫脱料时产生的龟裂、白 化。将使用了上述冠型树脂制保持器和树脂制密封件的滚动轴承的一个例子示于图 3。图3为封入润滑脂的深沟球轴承的剖视图。封入润滑脂的深沟球轴承7，同心地配置在外周面具有滚道面8a的内轮8和在内 周面具有滚道面9a的外轮9，介由多个滚动体10而配置于内轮的滚道面8a和外轮的滚道 面9a之间。通过保持该多个滚动体10的冠型树脂保持器1及固定于外轮9的树脂制密封 件6构成。在滚动体10的周围封入润滑润滑脂11。封入润滑脂的深沟球轴承7的冠型树脂制保持器1及树脂制密封6的至少一个可 以使用上述本申请发明的成型体来制造。本发明的滚动轴承的润滑方式，除上述润滑脂润滑以外，也可以采用油润滑、气油 润滑、固体润滑等的任一种方法。另外在使用润滑脂润滑、油的润滑的情况下，它们中，不仅 可以使用一直以来使用的矿物油等的来自化石资源的材料，而且可以使用赋予了生物降解 性的材料、适用来自生物质的材料的材料。另外，本发明的滚动轴承也可以是球轴承、圆椎滚子轴承、自动调心滚子轴承、滚 针轴承等的任意滚动轴承的任一种。将作为本发明的注塑成型体的树脂制滑动轴承的一个例子示于图4。图4是树脂 制滑动轴承的剖视图。如图4所示，通过注塑成型而一体成型了的树脂制滑动轴承12，相对于轴的滑动 面是圆筒形状的注塑成型体13的内周面13a，反滑动面是圆筒形状的注塑成型体13的外周面13b，该外周面13b固定于对象材料(无图示)。注塑成型体13是将上述树脂组合物注 塑成型而得到的。另外，将作为本发明的注塑成型体的树脂制滑动轴承的其它例子示于图5。图 5(a) 图5(e)分别是树脂制滑动轴承的剖视图。树脂制滑动轴承14，是在由金属或烧结金属构成的成型体16上将上述树脂组合 物嵌件成型(注塑成型体1 而复合化了的。这时，注塑成型体15和成型体16的接合，只 要可以得到高密合性，就可以采用任意的粘接手段。作为一个例子，可举出铰链(anchor) 效果、环氧树脂用的粘接剂、硅烷偶联剂处理等。作为树脂制滑动轴承14的形状，有带凸缘 的套筒型(图5(a))、推力型(图5(b))、辐射(radial)型(图5 (d))、推力及辐射混合型 (图5(c)、(e))等，可以根据滑动部的形状来选择最适合的轴承形状。另外，也可以形成在 滑动面设置有槽的形状。将作为本发明的注塑成型体的树脂制齿轮的一个例子示于图6。图6是图像形成 装置中的定影部周边的部分放大立体图。图6中，17表示驱动齿轮、18表示定影辊齿轮、19表示空转齿轮、20表示送纸辊齿 轮、21表示加热器、22表示送纸辊、23表示定影辊。其中，驱动齿轮17、定影辊齿轮18、空转 齿轮19、送纸辊齿轮20为本发明的树脂制齿轮。实施例本发明的各实施例和各比较例中使用的材料示于以下。需要说明的是，O内表示 表1中所示的简写符号。(1)高分子聚丁二酸丁二醇酯树脂(PBQ、昭和高分子社制造Ε才7 — > #1020(2)无机增强材料玻璃纤维(GF)、才一々工> 7 - — 二 >夕‘夕Y “ >社制造 CS03JA429T(3)具有碳二亚胺结构的有机物聚碳二亚胺树脂(P⑶I)、日清纺织社制造力化 7 4 卜 LA-I实施例1 8及比较例1 5以表1所示的配合使用双轴混炼机制造成型用粒料。玻璃纤维(GF)和聚碳二亚 胺树脂(PCDI)使用侧进料进行添加。配合基准为重量％。用得到的各粒料，在80°C下干燥10小时后，通过注塑成型得到注塑成型体。作为 注塑成型体，形成弯曲强度试验用试验片及冠型树脂制保持器。用弯曲强度试验用试验片 评价弯曲强度试验，用冠型树脂制保持器成型的过程来评价保持器成型性[表 1]
权利要求
1.一种注塑成型体，其是树脂组合物的注塑成型体，其特征在于，所述树脂组合物是将在分子内具有酯键的高分子、无机增强材料、和具有碳二亚胺结 构的有机物配合而成的树脂组合物。
2.如权利要求1所述的注塑成型体，其特征在于，所述高分子是具有生物降解性的聚 酯系高分子。
3.如权利要求2所述的注塑成型体，其特征在于，所述具有生物降解性的聚酯系高分 子是聚丁二酸丁二醇酯。
4.如权利要求1所述的注塑成型体，其特征在于，所述无机增强材料是纤维状增强材料。
5.如权利要求1所述的注塑成型体，其特征在于，所述无机增强材料的配合量相对于 树脂组合物全体为10重量％以上、40重量％以下。
6.如权利要求1所述的注塑成型体，其特征在于，所述具有碳二亚胺结构的有机物是 聚碳二亚胺树脂。
7.如权利要求6所述的注塑成型体，其特征在于，所述聚碳二亚胺树脂的配合量相对 于树脂组合物全体为0. 5重量％以上、10重量％以下。
8.一种滚动轴承用冠型树脂制保持器，其是由树脂组合物的注塑成型体构成的滚动轴 承用冠型树脂制保持器，其特征在于，所述注塑成型体为权利要求1所述的注塑成型体。
9.一种滚动轴承用树脂制密封件，其是由树脂组合物的注塑成型体构成的滚动轴承用 树脂制密封件，其特征在于，所述注塑成型体为权利要求1所述的注塑成型体。
10.一种滚动轴承，其是含有冠型树脂制保持器和树脂制密封件的至少一个作为构成 要素的滚动轴承，其特征在于，所述冠型树脂制保持器为权利要求8所述的滚动轴承用冠 型树脂制保持器，所述树脂制密封件为权利要求9所述的滚动轴承用树脂制密封件。
11.一种树脂制滑动轴承，其是由树脂组合物的注塑成型体构成的树脂制滑动轴承，其 特征在于，所述注塑成型体为权利要求1所述的注塑成型体。
12.一种树脂制齿轮，其是由树脂组合物的注塑成型体构成的树脂制齿轮，其特征在 于，所述注塑成型体为权利要求1所述的注塑成型体。
全文摘要
本发明提供一种注塑成型体，该成型体在确保作为注塑成型体的树脂制保持器、树脂制密封件、树脂制滑动轴承、树脂制齿轮的注塑成型时的流动性的同时，提高该成型体的机械强度和韧性，进而提高耐磨损性。所述注塑成型体是将如下所述的树脂组合物注塑成型而得到的，所述树脂组合物在具有生物降解性的聚酯系高分子、特别是聚丁二酸丁二醇酯中配合有10重量％以上40重量％以下纤维状无机增强材料、0.5重量％以上10重量％以下聚碳二亚胺树脂。
文档编号F16C33/44GK102149773SQ20098013505
公开日2011年8月10日 申请日期2009年8月31日 优先权日2008年9月10日
发明者姬野芳英, 岛津英一郎, 江上正树 申请人:Ntn株式会社