专利名称：润滑性构件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及耐热性优异、包含润滑油的棒状的润滑性构件，以及该润滑性构件的制造方法。
背景技术：
作为现有技术中无油轴承的一个实施例，已知有图6所示的轴承。如图6所示，无油轴承21例如是由金属加工成圆筒状，并在无油轴承21的壁面22的内侧形成有多个孔23 的构件。需要指出的是，孔23是不贯穿壁面22的程度的凹部。并且，孔23中埋设有圆柱状的固体润滑剂对。固体润滑剂M主要由例如人造石墨形成，所述人造石墨是由无定形碳加热到2500°C 3000°C (石墨化)而得到的。其结果，固体润滑剂M具有耐热性高、因受热引起的膨胀率小、耐热冲击性高、耐药品性高的特性。基于该结构，在无油轴承21的壁面22的内表面和轴(shaft)之间会形成固体润滑剂(石墨)的覆膜，从而可以省略由轴衬 (bush)等构成的供油机构(例如，参考专利文献1)。此外，作为现有技术中埋入有固体润滑剂的模具的一个实施例，已知有图7所示的模具。如图7所示，模具31例如是由固定模32、从动模33及移动模34所构成的。并且， 在固定模32和从动模33的滑动接触部分，例如在固定模32的滑动面形成有多个埋设用固定孔35，在埋设用固定孔35中，埋设有固体润滑剂36。固体润滑剂36例如是由以石墨为主成分的粘结材料经烧制而得到的，其上面侧在滑动面上露出。并且，在固定模32和从动模33的滑动面上分别形成有固体润滑剂(石墨)的覆膜。同样，在从动模33和移动模34 的滑动面也形成有同样的结构(例如，参考专利文献2)。此外，作为现有技术中的润滑性组合物的一个实施例，已知有下述说明的结构。润滑性组合物是通过在热固性树脂的单体或预聚物上聚合润滑油、或以该润滑油为基油的润滑脂(grease)及高供油性高分子，并使所得聚合物热固化而形成的。另外，还公开了如下内容就润滑性组合物的配合比例而言，相对于润滑油或润滑脂的总量，热固性树脂为 10 90wt %，优选为20 50wt %，另一方面，高供油性高分子的配合量越多则润滑油、润滑脂的保持量也越多，但在实用上，高供油性高分子的配合量例如约为5 30wt%时是充分的(例如，参考专利文献3)。现有技术文献专利文献1 日本特开平9-574 号公报(第4 6页，图1、5 7)专利文献2 日本特开2001-246625号公报(第2 3页，图1 2)专利文献3 日本特开平7-118684号公报(第3 5页)
发明内容
发明要解决的问题如前所述，在图6所示的无油轴承21中，在成为滑动面的壁面22上形成有多个孔 23，该孔23中埋设有固体润滑剂M。并且，通过由作为固体润滑剂M的主成分的石墨覆盖滑动面，来维持滑动构件之间的润滑性能。此外，在图7所示的模具31中，同样通过使用例如由以石墨为主成分的粘结材料经烧制而得到的固体润滑剂36，使石墨覆盖滑动面，从而维持滑动构件之间的润滑性能。但是，在无油轴承21和模具31中，固体润滑剂M、36内不包含润滑油，与向滑动面供给润滑油、润滑脂的情况相比，存在如下问题固体润滑剂对、36本身硬，用以形成覆膜的润滑剂的供给性能低。此外，存在如下问题由于润滑剂的供给性能低，在滑动面上会产生没有形成覆膜的区域，而该区域容易成为灼烧区域(焼爸領域)，此灼烧区域有时会产生粘连(C )。此外，还存在如下问题由于缺损的固体润滑剂M、36的块体存在于滑动面，导致造成滑动面受损。此外，对于因固体润滑剂M、36硬而引发的上述问题，也有使用热固性树脂来形成润滑性组合物的情况。通过使用热固性树脂，与使用固体润滑剂M、36的情况相比，滑动面的粘连减少，润滑油的包含量也增大。但是，与固体润滑剂对、36相比，使用热固性树脂的润滑性组合物较为柔软，在如图6及图7所示地在滑动面露出的状态下使用时，存在产生缺损的可能性。在这种情况下，热固性树脂的润滑特性差，其缺损的块体存在于滑动面上时，可能会引发粘在滑动面上、导致滑动特性劣化的问题。进而，如果该块体因摩擦热而在滑动面上发生碳化，还存在会因该碳化层的存在而导致滑动面受损的问题。最后，对于使用含有润滑油、由树脂形成、具有耐热性和耐久性的润滑性组合物而言，业界存在下述需求将其成型为长的棒状物，并根据滑动面的孔的深度，一边对该棒状物的润滑性组合物进行切割，一边向其孔内埋设润滑性组合物，但现实中却未能实现满足高温环境的商品。例如，使用热固性树脂的情况下，存在如下问题成型品变得过于坚硬，加工性差。此外，在加工成为长的棒状物时，难以使其整体均勻地含有润滑油，存在润滑特性因切割面不同而异的问题。此外，还存在如下问题在某些材料配合比例、制造条件下，难以加工成为长的棒状物。解决问题的方法本发明是鉴于上述背景而完成的，提供一种润滑性构件，本发明的润滑性构件通过至少将润滑油、超高分子量聚乙烯、熔点高于所述超高分子量聚乙烯的热塑性树脂混合并成型为轴向比径向长的棒状物而得到，其特征在于，所述热塑性树脂在所述棒状物的径向周围形成以紧密状态结晶的膜，并在所述膜的内侧结晶成纤维状态，在所述纤维状态的晶体之间形成多个孔，所述多个孔内包含所述润滑油及保持有所述润滑油的所述超高分子量聚乙烯的晶体。此外，本发明的润滑性构件的制造方法包括至少将超高分子量聚乙烯的粒状材料、熔点高于所述超高分子量聚乙烯的热塑性树脂的粒状材料、及液态的润滑油混合，并将该混合物填充到模具内，所述模具具有轴向比径向长的型腔；在对所述型腔的轴向施加压力的状态下，对所述模具进行加热，然后对所述型腔内的所述混合物施加所述热塑性树脂的熔点以上的热，然后将所述模具冷却，将所述混合物成型为棒状物；所述热塑性树脂在所述棒状物的径向周围形成以紧密状态结晶的膜，并在所述膜的内侧结晶成纤维状态，在所述纤维状态的晶体之间形成多个孔，所述多个孔内包含所述润滑油及保持有所述润滑油的所述超高分子量聚乙烯的晶体。发明的效果
在本发明中，通过使用包含润滑油且具有润滑特性的热塑性树脂，实现了在维持润滑特性的同时，具有优异的耐热性、耐久性的润滑性构件。此外，在本发明中，通过使润滑性构件的外周面被紧密结晶状态的热塑性树脂包覆，实现了容易维持形状、可在轴向上良好进行润滑油供给的润滑性构件。此外，在本发明中，与径向相比，热塑性树脂沿轴向结晶成纤维状态，并形成多个 ？L，由此，润滑性构件所包含的润滑油增多，并能够更均勻地包含润滑油。 此外，在本发明中，润滑性构件含有2 13wt %的超高分子量聚乙烯，由此，在维持润滑性构件的机械强度的同时，其加工性也得到提高。此外，在本发明中，通过使润滑性构件成型为圆柱状，可提高对滑动面的加工性， 也使在滑动面上设置润滑性构件的操作变得容易。此外，在本发明中，通过在对模具型腔内的混合物从其轴向施加压力的状态下对其进行热处理，可成型得到加工成棒状物的润滑性构件。此外，在本发明中，通过将模具的型腔加工成圆筒形，能够成型出散热性更均勻、 加工形状优异的润滑性构件。此外，在本发明中，通过使用弹性机构，根据型腔内的混合物的状态来调整模具的开关栓的运动，可成型得到轴向长的润滑性构件。
图1是对本发明的实施方式中的润滑性构件进行说明的(A)截面图、(B)照片、(C) 立体示意图。图2是对本发明的实施方式中的润滑性构件的使用情况的一个例子进行说明的 (A)立体图、(B)立体图、(C)立体图、(D)立体图、(E)立体图。图3是对本发明的实施方式中的润滑性构件的实验例进行说明的㈧照片、⑶照片、(C)照片。图4是对本发明的实施方式中的润滑性构件的实验例进行说明的㈧照片、⑶照片、(C)照片。图5是对本发明的实施方式中的润滑性构件进行说明的截面图。图6是对现有技术的实施方式中的无油轴承进行说明的立体图。图7是对现有技术的实施方式中的埋入有固体润滑剂的模具进行说明的截面图。符号说明1润滑性构件2 膜3 孔4结晶层5 间隙6 层7结晶层8滑动板10 孔
12 模具13混合物14 型腔15开关栓16推进机构18弹性机构19紧固机构
具体实施例方式以下对本发明的一个实施方式的润滑性构件进行说明。图I(A)是对本实施方式的润滑性构件进行说明的截面图。图I(B)是拍摄出本实施方式的润滑性构件的照片。图 I(C)是对本实施方式的润滑性构件进行说明的示意图。图2(A) 图2(E)是对本实施方式的润滑性构件的使用方法的一个例子进行说明的立体图。图3(A) 图3(C)以及图4㈧ 图4(C)是拍摄出润滑性构件的实验实施例的结果的照片。如图1㈧所示，润滑性构件1成型为轴向(L)比径向⑶长的棒状物。在以下的说明中，将润滑性构件1作为圆柱形构件进行说明，但润滑性构件1不局限于圆柱形，也可以是径向截面为三角形、四边形等多边形的棒状物。首先，润滑性构件1是通过下述方法成型的例如，至少将热塑性树脂、超高分子量聚乙烯及润滑油混合后，将该混合物填充到模具内，在向该混合物施加压力的状态下进行加热，然后进行冷却。如图所示，润滑性构件1的径向(D)尺寸设计为4. 2mm 12. 2mm 范围，轴向(L)尺寸设计为30. Omm 200. Omm范围。需要说明的是，根据使用用途不同，可以对径向(D)和轴向(L)尺寸进行任意的设计变更。其次，作为热塑性树脂，可使用聚酰胺树脂，例如，可使用尼龙6 (东丽株式会社制)、尼龙66 (宇部兴产株式会社制)。就尼龙6微粒而言，其平均粒径为13 Um(TR-I)、 20 μ m(TR1)，以尖锐的粒度分布呈现特征性的多孔(多孔性)形状，具有优异的供油性、 对水的分散性，并具有高耐热性。另外，聚酰胺树脂构成润滑性构件1的骨架，其熔点高达 230°C ^0°C，可以提高润滑性构件1的耐热性和耐久性，在滑动面达到200°C左右的高温状态时也可以使用。此外，与热固性树脂相比，上述聚酰胺树脂的机械强度不会发生恶化， 具有供油性，并且还能够作为润滑剂发挥作用，因此即使在滑动面存在聚酰胺树脂的缺损块体的情况下，该缺损块体也不会贴在滑动面上而导致滑动特性发生劣化。此外，该块体也不会因滑动中的摩擦热而发生碳化，因此不会因该碳化层的存在导致滑动面受损。需要说明的是，作为聚酰胺树脂，还可以使用尼龙12和PET等。其次，作为超高分子量聚乙烯，可使用例如Hi-Zex-Million(三井化学株式会社制)和MIPEL0N (三井化学株式会社制)。Hi-Zex-Million是平均粒径150 μ m 200 μ m、 平均分子量50万 600万的超高分子量聚乙烯，其具有优异的机械特性。此外，MIPEL0N是平均粒径25 μ m 30 μ m、平均分子量150万 300万的超高分子量聚乙烯，其具有优异的润滑性和耐磨耗性。并且，超高分子量聚乙烯的熔点为130°C左右。其次，作为润滑油，采用聚α-烯烃和酯的混合液。此外，作为润滑油，也可以使用烃类的α-烯烃低聚物等、酯类的聚苯酯等、酯类的癸二酸乙基己基酯(ethylhexylsebacate)等、硅酮类的聚硅氧烷等、氟类的碳氟化合物等。此外，也可以使用橄榄油等植物油、猪油等动物油作为润滑油来成型润滑性构件1，此时，也可以在食品加工机械的滑动面上使用润滑性构件1。此外，润滑性构件1也可以含有石墨粉末等固体润滑剂、石墨、二硫化钼，通过将这些材料混合在润滑油中并使其在滑动面上形成覆膜，可进一步提高滑动部件之间的滑动性。如图1 (B)所示，由于聚酰胺树脂和超高分子量聚乙烯之间存在熔点差，使得润滑性构件1的径向(D)的侧面主要被聚酰胺树脂以紧密状态结晶得到的膜2所覆盖。并且， 在润滑性构件1的膜2的内侧，根据冷却情况，聚酰胺树脂和超高分子量聚乙烯主要结晶成纤维状态，在其结晶结构之间形成有多个孔3。在多个孔3中分别包含润滑油、将润滑油贮存在其结晶内的超高分子量聚乙烯。如图1 (C)所示，根据冷却情况，润滑性构件1结晶成从圆柱侧面的表面侧向中央侧呈年轮状叠层为多个层的形式。具体如后所述，根据推测，通过使模具的型腔为圆筒形， 并将模具内的温度加热到聚酰胺树脂的熔点以上后进行冷却，可根据其冷却速度而形成上述年轮状的层。需要说明的是，各层之间通过聚酰胺树脂、超高分子量聚乙烯的纤维状态的晶体而连接。具体可推测如下在膜2的层中，聚酰胺树脂以紧密状态结晶得到的多个板状结晶层4沿润滑性构件1的轴向相邻地发生结晶化。另外，为了便于说明，在图中放大地示出了结晶层4之间的间隙5，但实际上其间隙5狭窄，推测其间隙5中形成有来自内侧的层6 的纤维状态的晶体和来自邻近的结晶层4的纤维状态的晶体。如前所述，由于熔点差的存在，在膜2的层中主要形成有紧密状态的聚酰胺树脂的结晶层，成为光滑、柔软的面，因此起到将径向(D)上的润滑油泄漏降低到最小限度、使润滑性构件1的轴向(L)上的润滑油供给量增大的作用。另外可以推测，在膜2的层的内侧层6中，与膜2的层同样地，多个板状结晶层7沿着润滑性构件1的轴向相邻地结晶。与结晶层4相比，结晶层7中的结晶状态成为较稀疏 (粗)的状态。据推测这是因为温度的缓慢降低导致在聚酰胺树脂的结晶化中，单独的结晶化被超高分子量聚乙烯的链所阻碍，从而发生两种晶体边相互缠绕边进行的结晶。其结果， 可以推测抑制了聚酰胺树脂和超高分子量聚乙烯以块状而分别呈紧密状态结晶，从而实现了在结晶层7内部具有多个孔3的结构。此时，通过在对模具的型腔沿圆筒形的轴向施加压力的状态下进行加热作业及冷却作业，可使与润滑性构件1的径向(D)相比，聚酰胺树脂、超高分子量聚乙烯的纤维状态的晶体沿润滑性构件1的轴向(L)延伸(具体如后所述)。根据此结构，在纤维状态的晶体间形成的孔3也容易沿润滑性构件1的轴向(L)形成细长的空洞，从而成为容易将孔3中贮存的润滑油向润滑性构件1的轴向(L)供给的结构。其次，虽未图示，但在层6的内侧也以年轮状叠层地形成有多个层，且同样地，在构成各层的结晶层中，聚酰胺树脂、超高分子量聚乙烯的纤维状态的晶体沿着润滑性构件1 的轴向(L)边缠绕边延伸，形成多个孔3。在该孔3内，主要贮存有未能完全包含在超高分子量聚乙烯的结晶内的润滑油。此外，通过使聚酰胺树脂及超高分子量聚乙烯成为纤维状态的晶体，多个孔3容易沿径向(D)连续，润滑油也容易通过孔3沿径向(D)移动，从而实6/9页
现润滑油相对于润滑性构件1的均勻化。此外，对于含有未图示的区域、在膜2的层的内侧形成的结晶层4、7而言，也存在下述情况与润滑性构件1的径向(D)相比，多个纤维状态的晶体连接成为褶皱状态的晶体沿润滑性构件1的轴向(L)延伸，并在其晶体之间形成多个孔3。此外，根据冷却速度不同， 形成各层的结晶层的大小和径向(D)的厚度在各层中不同。以下，结合图2(A) 图2(E)对润滑性构件1的使用例进行说明。如图2(A)所示，使用钻头9等在滑动板8的滑动面上形成圆柱状的孔10。此外， 也可以使用钻头9等在加工机械的滑动面上直接形成孔10。接下来，如图2(B)所示，用切刀11等将润滑性构件1沿径向(D)切割，使得润滑性构件1的长度大于孔10的深度。此时，使用的润滑性构件1的直径与孔10的直径基本相同或比孔10的直径略大。接下来，如图2(C)所示，将切割出的润滑性构件1A、1B埋入滑动板8的孔10中。接下来，如图2(D) 所示，沿着滑动板8的滑动面切割从孔10露出的润滑性构件ΙΑ、1B,并如图2 (E)所示地，使润滑性构件1A、1B的露出面实质上与滑动面成为同一面。如前所述，润滑性构件1的膜2可维持机械强度，同时，其由薄膜形成，且聚酰胺树脂、超高分子量聚乙烯的纤维状态的晶体沿润滑性构件1的轴向(L)延伸，由此也可以容易地对润滑性构件1沿径向(D)进行切割。并且，切割出的润滑性构件1A、1B的径向(D)上的切割面相对于滑动面露出，通过将包含有润滑油的孔配置在滑动板8的孔10的深度方向上，可以将润滑油逐渐供给到滑动面，从而实现使用期间的长期化。并且，通过使聚酰胺树脂、超高分子量聚乙烯的纤维状态的晶体沿润滑性构件1 的轴向(L)延伸，在润滑性构件1A、1B的露出面上，各个纤维状或褶皱状晶体的宽度变窄。 其结果，由于在润滑性构件1A、1B的露出面上露出多个纤维状或褶皱状的晶体，因此可减小与滑动构件的接触面积，柔和地应对滑动构件的动作，大幅降低从滑动构件所受到的机械应力。此外，通过使润滑性构件1为圆柱状，能够利用钻头9等在滑动板8的滑动面上形成孔10，从而容易地加工该孔10的形状，也能够容易地将润滑性构件1安装至该孔10。此外，通过抑制从润滑性构件1的侧面发生润滑油的泄漏，可实现润滑性构件1难以从孔10中脱落的结构。[表 1]
尼龙6(wt% )高分子聚乙烯(Wt % )加工性耐热性图像实施例140. 00X图 3(A)实施例239. 01. 0X实施例338. 51. 5Δ◎图 3(B)实施例438. 02. 0〇◎实施例537. 51. 5〇◎
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权利要求
1.一种润滑性构件，其通过至少将润滑油、超高分子量聚乙烯、熔点高于所述超高分子量聚乙烯的热塑性树脂混合并成型为轴向比径向长的棒状物而得到，其中，所述热塑性树脂在所述棒状物的径向周围形成以紧密状态结晶的膜，并在所述膜的内侧结晶成纤维状态，在所述纤维状态的晶体之间形成多个孔，所述多个孔内包含所述润滑油及保持有所述润滑油的所述超高分子量聚乙烯的晶体。
2.根据权利要求1所述的润滑性构件，其中，所述热塑性树脂从所述径向周围向着中心形成多个层，在所述多个层内，与所述棒状物的径向相比，所述纤维状态的晶体沿所述棒状物的轴向延伸，所述层间也通过所述纤维状态的晶体连接。
3.根据权利要求2所述的润滑性构件，其中，所述棒状物为圆柱，所述多个层沿着所述圆柱的侧面配置成圆形。
4.根据权利要求2或3所述的润滑性构件，其中，在所述棒状物内含有2 13重量％的所述超高分子量聚乙烯。
5.根据权利要求4所述的润滑性构件，其中，所述棒状物内包含的所述润滑油多于所述热塑性树脂和所述超高分子量聚乙烯。
6.根据权利要求2 5中任一项所述的润滑性构件，其中，所述热塑性树脂为聚酰胺树脂。
7.一种润滑性构件的制造方法，其包括至少将超高分子量聚乙烯的粒状材料、熔点高于所述超高分子量聚乙烯的热塑性树脂的粒状材料、及液态的润滑油混合，并将该混合物填充到模具内，所述模具具有轴向比径向长的型腔；在沿所述型腔的轴向施加压力的状态下，对所述模具进行加热，然后对所述型腔内的所述混合物加热，使所述混合物的温度达到热塑性树脂的熔点以上，然后将所述模具冷却， 将所述混合物成型为棒状物；所述热塑性树脂在所述棒状物的径向周围形成以紧密状态结晶的膜，并在所述膜的内侧结晶成纤维状态，在所述纤维状态的晶体之间形成多个孔，所述多个孔内包含所述润滑油及保持有所述润滑油的所述超高分子量聚乙烯的晶体。
8.根据权利要求7所述的润滑性构件的制造方法，其中，所述型腔为圆筒状的空间，在对所述型腔内填充的所述混合物施加所述压力的状态下将所述模具冷却，所述混合物从所述型腔的径向外侧向中心冷却。
9.根据权利要求8所述的润滑性构件的制造方法，其中，在所述型腔的轴向的端部设置所述模具的向型腔内注入的注入部，在所述注入部的开关栓上配置向所述型腔内施加压力的挤压机构及追随所述开关栓的运动的弹性机构；在所述加热时，所述混合物膨胀，所述开关栓在来自于所述混合物的压力作用下向所述型腔外侧移动，在所述冷却时，所述混合物收缩，所述开关栓在所述弹性机构的压力作用下向所述型腔内侧移动。
全文摘要
本发明涉及一种润滑性构件及其制造方法，目的在于解决现有的使用固体润滑剂的滑动构件存在的下述问题润滑特性差、容易因固体润滑剂的硬度引起在滑动面上产生粘连等损伤。本发明的润滑性构件(1)通过至少将热塑性树脂的聚酰胺树脂、超高分子量聚乙烯、润滑油混合并成型为轴向(L)比径向(D)长的棒状物而得到。并且，在润滑性构件(1)的外周面上，形成有主要由聚酰胺树脂构成的膜(2)，在膜(2)的内侧，聚酰胺树脂、超高分子量聚乙烯的纤维状晶体沿润滑性构件(1)的轴向(L)延伸，形成多个孔。通过该结构，可实现在维持机械强度和润滑特性的同时，具有良好加工性的润滑性构件(1)。
文档编号B29C51/00GK102563326SQ20111033244
公开日2012年7月11日 申请日期2011年10月27日 优先权日2010年10月27日
发明者宫泽良雄, 根岸和夫, 高野英治 申请人:高野股份有限公司