ロールネック用転がり軸受
【課題】他部材等との摩擦に起因する内輪内径面および内輪幅面の摩耗を防止できるロールネック用転がり軸受を提供する。
【解決手段】外輪６および内輪５間に複数の転動体４が介在し、水平ロール１のロールネック１ａを支持するロールネック用転がり軸受であって、内輪５の内径面５ｃおよび内輪の幅面５ａ、５ｂ、５ｄ、５ｅの少なくとも一つの切欠き部に発泡固形潤滑剤１４が充填されてなり、この発泡固形潤滑剤１４は潤滑成分および樹脂成分を必須成分とし、該樹脂成分を発泡・硬化して多孔質化した発泡固形潤滑剤である。
【解決手段】外輪６および内輪５間に複数の転動体４が介在し、水平ロール１のロールネック１ａを支持するロールネック用転がり軸受であって、内輪５の内径面５ｃおよび内輪の幅面５ａ、５ｂ、５ｄ、５ｅの少なくとも一つの切欠き部に発泡固形潤滑剤１４が充填されてなり、この発泡固形潤滑剤１４は潤滑成分および樹脂成分を必須成分とし、該樹脂成分を発泡・硬化して多孔質化した発泡固形潤滑剤である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はロールネック用転がり軸受、特に軸受が水平ロール（回転軸）にルーズフィットで取り付けられて使用されるものに関し、例えば製鉄所内圧延機設備のロールネック用転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱間圧延機や冷間圧延機のワークロール、中間ロールに用いられるロールネック用転がり軸受としては、大荷重を支持することができる４列円すいころ軸受（特許文献１参照）、複列円すいころ軸受（特許文献２参照）や、両端部にシールを設けた密封型転がり軸受（特許文献３参照）等が使用されている。これら軸受の潤滑方法としては、グリース潤滑以外にオイルエア潤滑を使用する方法が知られている（特許文献４参照）。
【０００３】
特許文献１〜特許文献３の軸受では、軸受の内輪内径面、内輪幅面の摩耗が課題とされている。例えば、通常の４列円すいころ軸受では、一対の内輪を組み合わせ、さらに３つまたは４つからなる外輪を、一対の内輪の間および内輪の軸線方向外側に一つずつ配置している構造のため、円筒状である内輪の幅面同士を突き合わせて使用すると、圧延時にロールネックより過大な力が伝達されて内輪がクリープし幅面同士がこすれて摩耗する。また、各軸受は、ロール（回転軸）にルーズフィットで取り付けられて使用されるため、ロールとのすべり摩擦等により軸受内径面が摩耗する。
【０００４】
これらの摩耗等を防止するため、特許文献２および特許文献３の軸受構造では、軸受内部以外に内輪内径面および軸受幅面への給脂が必要であり、作業手間が生じるという問題がある。特許文献１では内輪同士の相対回転を禁止することで、軸受内輪同士の摩耗を防止することができるが、ロールと摩擦接触する内輪内径面や、カラーとの接触側の内輪幅面の摩耗は防止できないという問題がある。
【０００５】
また、開放タイプの軸受では、内輪端面、内径面には軸受内部の潤滑剤が供給されるが、その潤滑方法には、グリース潤滑や油（オイルエア）潤滑があり、また、供給方法も運転初期に封入したままのものや、途中給脂（給油）するものがある。
しかし、潤滑剤を途中給脂（給油）する場合、必ずしも耐摩耗性に優れた潤滑剤が供給されるとは限らない。また、途中給脂（給油）する場合の頻度によっては、その潤滑剤の効果が持続されないという問題がある。また、付帯設備であるオイルエア潤滑装置を運転するために高速の空気流の作成、潤滑油の間欠的噴射、微量の潤滑油供給調整等を行なう必要があり設備費や運転管理、保守管理費等のコストがかかる等の問題がある。
【特許文献１】特開２００３−３１４５６５号公報
【特許文献２】特開２００５−７６７４６号公報
【特許文献３】特開平９−２６７１０８号公報
【特許文献４】特開２００２−１８１２８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、他部材等との摩擦に起因する内輪内径面および内輪幅面の摩耗を防止できるロールネック用転がり軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のロールネック用転がり軸受は、外輪および内輪間に複数の転動体が介在し、ロールネックを回転自在に支持するロールネック用転がり軸受であって、上記内輪の内径面および上記内輪の幅面の少なくとも一つの切欠き部に発泡固形潤滑剤が充填されてなり、該発泡固形潤滑剤は潤滑成分と、樹脂成分と、硬化剤と、発泡剤とを含む混合物を発泡・硬化させてなる発泡固形潤滑剤であることを特徴とする。
【０００８】
上記発泡固形潤滑剤の中で第１の発泡固形潤滑剤は、潤滑成分が炭化水素系潤滑油および炭化水素系グリースから選ばれた少なくとも１つの潤滑成分であり、上記樹脂成分は、高分子主鎖が炭化水素から構成され、該主鎖末端に水酸基価が 25 mg KOH/g〜110 mg KOH/g となる量の水酸基を有する液状ゴムであり、上記硬化剤は分子内にイソシアネート基を有する有機化合物であり、上記発泡剤が水であり、上記液状ゴムと上記硬化剤との割合は、上記液状ゴムに含まれる水酸基と上記硬化剤に含まれるイソシアネート基とが当量比で（ＯＨ／ＮＣＯ）＝１／（ 1.0〜2.0 ）の範囲であり、上記混合物は、混合物全体に対して、上記潤滑成分を 40 重量％〜80 重量％、上記液状ゴムを 5 重量％〜45 重量％含むことを特徴とする。
また、上記液状ゴムがブタジエンもしくはイソプレンの重合体の主鎖末端に水酸基を有する数平均分子量 1000〜3500 の水酸基末端ジエン系重合体、または該ジエン系重合体を水添処理した変性水酸基末端ジエン系重合体であることを特徴とする。
また、上記分子内にイソシアネート基を持つ有機化合物は、分子内に２個以上のイソシアネート基を有し、イソシアネート基の割合が 2.5 ＮＣＯ％〜5.0 ＮＣＯ％からなるプレポリマーであるか、または芳香族ポリイソシアネートであることを特徴とする。
【０００９】
上記発泡固形潤滑剤の中で第２の発泡固形潤滑剤は、上記潤滑成分が潤滑油およびグリースから選ばれた少なくとも１つの潤滑成分であり、上記樹脂成分は、イソシアネート基含有量が 2 重量％以上 6 重量％未満のウレタンプレポリマーであり、上記発泡剤が水であり、上記混合物は、混合物全体に対して、上記潤滑成分を 30 重量％〜70 重量％含み、発泡後の連続気泡率が 50 ％以上であることを特徴とする。
また、上記ウレタンプレポリマーは、エステル系ウレタンプレポリマー、カプロラクトン系ウレタンプレポリマー、およびエーテル系ウレタンプレポリマーから選ばれた少なくとも１つのウレタンプレポリマーであることを特徴とする。
また、上記イソシアネート基と、該イソシアネート基と反応する上記硬化剤の官能基との割合が当量比で（硬化剤の官能基／ＮＣＯ）＝１／（1.1〜2.5）の範囲であることを特徴とする。
また、上記水の水酸基と、上記硬化剤の官能基との割合が当量比で（水の水酸基／硬化剤の官能基）＝１／（0.7〜2.0）の範囲であることを特徴とする。
上記硬化剤が芳香族ポリアミノ化合物、特にアミノ基の隣接位に置換基を有する芳香族ポリアミノ化合物であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のロールネック用転がり軸受は、内輪の内径面および内輪の幅面の少なくとも一つの切欠き部に、潤滑成分および樹脂成分を必須成分とし、該樹脂成分を発泡・硬化して多孔質化した発泡固形潤滑剤を封入したので、この発泡固形潤滑剤から潤滑剤が徐放され、内輪内径面と回転軸との、もしくは、内輪同士または内輪と他部材とのすべり摩擦等に起因する内輪内径面および内輪幅面の摩耗を防止できる。
【００１１】
この発泡固形潤滑剤は、潤滑成分および樹脂成分を必須成分とし、該樹脂成分を発泡・硬化させてなる発泡固形潤滑剤であり、かつ潤滑成分が発泡・硬化した樹脂内に吸蔵される。このため、本発明のロールネック用転がり軸受において、上記切欠き部に充填された発泡固形潤滑剤中の潤滑成分の保持量が多く、摺接面の摩耗を長期にわたって防止でき、軸受寿命を向上させることができる。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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明では、ハウジングやロールにルーズフィット（隙間嵌め）で取り付けられて使用される場合等、軸受の内輪内径面、内輪幅面の少なくとも一つが、取り付けられた他部材との摩擦により摩耗するようなロールネック用転がり軸受を主に対象とするものである。
【００１３】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明のロールネック用転がり軸受を含む軸受装置を示す断面図である。図１に示すように、この軸受装置は、圧延機の水平ロール１のロールネック１ａを支持するものであり、圧延機のハウジング（図示省略）に着脱可能に固定される軸受ケース２に、ロールネック用転がり軸受としてロールネック１ａを支持する４列円すいころ軸受３が組み込まれ、その転動体である円すいころ４が４列に配列された内輪５と外輪６の間の軸受空間に潤滑剤としてグリースが封入されて、軸受空間の両側がシール部材７で密封されている。また、軸受ケース２の前後両端部もシール部材８で密封されている。
【００１４】
上記４列円すいころ軸受３の内輪５は、２列ずつの軌道面を有するものに２分割されて、幅面５ａ、５ｂで互いに当接する（図中Ｂ部分）。前側（図１の左側）の内輪５の幅面５ｄがロールネック１ａの段差部の端面１ｂに当接し（図中Ａ部分）、後側を（図１の右側）の内輪５の幅面５ｅが押さえリング９の端面９ａに当接し（図中Ｃ部分）、抜け止め固定されている。
外輪６は２列の軌道面を有するものと１列ずつの軌道面を有するものとに３分割されて、これらの間に２つの内間座１０が配設され、両側の内外２つずつの外間座１１ａ、１１ｂを介して、押さえリング１２で軸受けケース２に抜け止め固定されている。軸受ケース２は４列円すいころ軸受３を組み込んだ状態でロールネック１ａに装着され、固定具１３で水平ロール１に固定される。
【００１５】
内輪１の内径面５ｃおよび内輪１の幅面５ａ、５ｂ、５ｄ、５ｅの切欠き部に潤滑成分および樹脂成分を必須成分とし、該樹脂成分を発泡・硬化して多孔質化した固形物である発泡固形潤滑剤１４が充填されている。内輪幅面の摩耗を防止する効果を向上させるためには図１に示すように切欠き部は、内輪側だけでなく内輪幅面が当接するロールネック１ａの段差部の端面１ｂや、押さえリング９の端面９ａにも設けることが好ましい。
【００１６】
本発明のロールネック用転がり軸受は、図１に示す四列円すいころ軸受に限定されず、複列円すい軸受等でもよく、また、それぞれ密封型、開放型のいずれであってもよい。
【００１７】
上記の切欠き部に充填された発泡固形潤滑剤は、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、すべり摩擦面に加わる外力、または毛細管現象により潤滑剤を滲み出させて樹脂の分子間から外部に徐放できる。この際、滲み出す潤滑油等の量は、外力等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、すべり摩擦、ころがり摩擦のいずれに対しても摩耗防止効果に優れる。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発泡固形潤滑剤の密度を変化させることができる。
また、本発明に用いる発泡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、滲み出した余剰の潤滑油等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滲み出す潤滑油等の量は安定しており、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等の保持量も多くなる。また、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、潤滑成分を高密度に保持しながら柔軟な変形が可能である。
【００１８】
本発明に用いる発泡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。
【００１９】
本発明に用いる発泡固形潤滑剤の樹脂成分には耐熱性および柔軟性に優れ、低コスト化が可能となるウレタン樹脂を用いるのが好ましい。樹脂成分として、以下に説明する分子内に水酸基を有する液状ゴムを用いる第１の発泡固形潤滑剤、所定のＮＣＯを含有するウレタンプレポリマーを用いる第２の発泡固形潤滑剤が好ましい。
また、ポリオールとしてのポリエーテルポリオールとポリイソシアネートとを反応させて得られる樹脂成分を用いることができる。
【００２０】
本発明に用いることができる第１の発泡固形潤滑剤に用いられる樹脂成分には耐熱性および柔軟性に優れ、低コスト化が可能となるウレタン樹脂を用いるのが好ましい。ウレタン樹脂を形成する水酸基含有成分としては、分子内に水酸基を有する液状ゴムが好ましく、この液状ゴムは高分子主鎖が炭化水素から構成され、該主鎖末端に水酸基価が 25〜110 mg KOH/g となる量の水酸基を有する液状ゴムであることが好ましい。水酸基価が 25 mg KOH/g 未満では、発泡・硬化が十分でなく、水酸基価が 110 mg KOH/g をこえると、発泡固形潤滑剤の弾力性が失われる場合がある。
この液状ゴムは、ブタジエンもしくはイソプレンの重合体の主鎖末端に水酸基を有する数平均分子量 1000〜3500 の水酸基末端ジエン系重合体、または該ジエン系重合体を水添処理した変性水酸基末端ジエン系重合体を用いることができる。
水酸基末端液状ポリブタジエンとしては、ｐｏｌｙ-ｂｄ Ｒ４５ＨＴ（出光興産社製）、ｐｏｌｙ-ｂｄ Ｒ１５ＨＴ（出光興産社製）、ＮＩＳＳＯ-ＰＢ Ｇ-１０００、Ｇ-２０００、Ｇ-３０００（日本曹達社製）が挙げられ、水酸基末端液状ポリイソプレンとしては、ｐｏｌｙ-ｉｐ（出光興産社製）が挙げられ、水添処理した水酸基末端ポリジエン化合物としては、エポール（出光興産社製）、ＮＩＳＳＯ-ＰＢ ＧＩ-１０００、ＧＩ-２０００、ＧＩ-３０００（日本曹達社製）等が挙げられる。
【００２１】
また、これら水酸基末端ポリジエン化合物または水添処理した水酸基末端ポリジエン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一部変性した水酸基末端ポリジエン化合物または水添処理した水酸基末端ポリジエン化合物も水酸基が末端に含まれれば使用することができる。製造された発泡体の物性を制御するなどの目的でこれら化合物を２種類以上混合して用いてもよい。
【００２２】
上記水酸基末端ポリジエン系重合体または水添処理した水酸基末端ポリジエン系重合体は、後述する炭化水素から構成されるパラフィン系やナフテン系の鉱物油からなる潤滑成分と分子構造が類似するので、潤滑成分を構成する分子との化学的親和性に優れ、水酸基末端ポリジエン系重合体または水添処理した水酸基末端ポリジエン系重合体と潤滑成分分子とが比較的弱い相互作用によって絡み合っていると考えられる。そのため多くの潤滑成分をその水酸基末端ポリジエン系重合体または水添処理した水酸基末端ポリジエン系重合体の分子内に含浸させることが可能であり、高い潤滑成分保持性を発揮することができる。これに熱や遠心力などの強い力を加えることで、水酸基末端ポリジエン系重合体または水添処理した水酸基末端ポリジエン系重合体と潤滑成分の相互作用が壊され、潤滑成分を徐放させることができる。
【００２３】
液状ゴムを硬化させる硬化剤としての分子内にイソシアネート基を有する有機化合物は、液状ゴム内の水酸基と反応し、分子鎖を延長させ、または架橋させるイソシアネート化合物であれば、特に制限なく使用できる。好ましいイソシアネート化合物としては、ポリイソシアネート類を挙げることができる。ポリイソシアネート類は後述する発泡剤となる水と反応して気体を発生させることができるので特に好ましい。
ポリイソシアネート類としては、ポリイソシアネートおよび／または分子内に２個以上のイソシアネート基を有するプレポリマーが挙げられる。
【００２４】
ポリイソシアネート類は芳香族、脂肪族、または脂環族ポリイソシアネート類を挙げることができる。
芳香族ポリイソシアネート類としては、トリレンジイソシアネート（以下、ＴＤＩと記す）、ジフェニルメタンジイソシアネート（以下、ＭＤＩと記す）、ＴＤＩの多量体、ＭＤＩの多量体、ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、フェニレンジイソシアネート、ジフェニレンジイソシアネート等が挙げられる。
脂肪族ポリイソシアネート類としては、オクタデカメチレンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート、へ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、キシリレンジイソシアネート等が挙げられる。
脂環族ポリイソシアネート類としては、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等が挙げられる。
また、上記ポリイソシアネート類とトリメチロールプロパンなどのポリオールとの付加物も使用できる。
液状ゴムの末端官能基である水酸基との反応を高温度で行なう場合は、フェノール類、ラクタム類、アルコール類、オキシム類などのブロック剤でイソシアネート基をブロックしたブロックイソシアネート等を使用することができる。
【００２５】
水酸基末端ポリジエン系重合体と反応させる場合、ポリイソシアネート類の中で芳香族ポリイソシアネート類が好ましく、更には水酸基末端ポリジエン系重合体等との発泡性および反応性に優れるＴＤＩが好ましい。
【００２６】
分子内に２個以上のイソシアネート基を有するプレポリマーとしては、イソシアネート基の割合が 2.5〜5.0 ＮＣＯ％からなるプレポリマーであれば使用できる。なお、ＮＣＯ％はプレポリマー中におけるＮＣＯ基としての重量％である。2.5〜5.0 ＮＣＯ％のプレポリマーは水酸基末端ポリジエン系重合体等と反応して弾力性に富んだウレタンを得ることができる。
プレポリマー類には重合させるモノマーの種類によりＰＰＧ系、ＰＴＭＧ系、エステル系、カプロラクトン系などに分類される。ＰＰＧ系にはタケネートＬ-１１７０（三井化学ポリウレタン社製）、Ｌ-１１５８（三井化学ポリウレタン社製）があり、ＰＴＭＧ系にはコロネート４０９０（日本ポリウレタン社製）がある。また、エステル系としてはコロネート４０４７（日本ポリウレタン社製）などがあり、カプロラクトン系にはタケネートＬ-１３５０（三井化学ポリウレタン社製）、タケネートＬ-１６８０（三井化学ポリウレタン社製）、サイアナプレン７-ＱＭ（三井化学ポリウレタン社製）、プラクセルＥＰ１１３０（ダイセル化学工業社製）などを挙げることができる。
上記プレポリマーは、目的に応じて２種類以上を混合して用いることができる。
【００２７】
末端水酸基を有する水酸基末端ポリジエン系重合体または水添処理した水酸基末端ポリジエン系重合体とイソシアネート基を有するイソシアネート化合物との配合割合は、水酸基（−ＯＨ）とイソシアネート基（−ＮＣＯ）との当量比で（ＯＨ／ＮＣＯ）＝１／（ 1.0〜2.0 ）の範囲が好ましく、特に優れた発泡性および弾力性を考慮すると、（ＯＨ／ＮＣＯ）＝１／（ 1.1〜1.9 ）の範囲が好ましい。（ＯＨ/ＮＣＯ）が１／2.0 より小さいときはイソシアネート基が過剰となり、架橋密度が大きく弾性に劣る場合がある。また、（ＯＨ/ＮＣＯ）が１／1.0 より大きいときには架橋するイソシアネート基が不足するため硬化が十分でなくなる。
【００２８】
第１の発泡固形潤滑剤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使用することができる。潤滑成分としては、炭化水素系潤滑油、炭化水素系グリース、または炭化水素系潤滑油と炭化水素系グリースとの混合物が挙げられる。
炭化水素系潤滑油としては、パラフィン系やナフテン系の鉱物油、炭化水素系合成油、ＧＴＬ基油等が挙げられる。これらは単独でも混合油としても使用できる。
炭化水素系グリースは炭化水素油を基油とするグリースであり、基油としては上述の炭化水素系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。ジウレア化合物はジイソシアネートとモノアミンの反応で、ポリウレア化合物はジイソシアネートとポリアミンの反応で、それぞれ得られる。
【００２９】
上記潤滑成分には、炭化水素系合成ワックス、ポリエチレンワックス、高級脂肪酸エステル系ワックス、高級脂肪酸アミド系ワックス、ケトン・アミン類、水素硬化油などを混合して使用することができる。
【００３０】
第１の発泡固形潤滑剤を発泡させる手段は、原料にイソシアネート化合物を用いることから、イソシアネート化合物と反応して二酸化炭素ガスを発生させる水を用いることが好ましい。
【００３１】
第１の発泡固形潤滑剤は、上記潤滑成分と、液状ゴムと、硬化剤と、発泡剤とを含む混合物を発泡・硬化させて得られる。
上記潤滑成分の配合割合は、混合物全体に対して、40〜80 重量％である。潤滑成分が 40 重量％未満であると、潤滑油などの供給量が少なく発泡固形潤滑剤としての機能を発揮できず、80 重量％より多いときには固化しなくなる。
上記液状ゴムの配合割合は、混合物全体に対して、5〜45 重量％、好ましくは 9〜42 重量％である。5 重量％より少ないときは固化しないため発泡固形潤滑剤としての機能を持たず、45 重量％より多いときには潤滑剤の供給が少なく、発泡固形潤滑剤としての機能を持たない。
【００３２】
第１の発泡固形潤滑剤において発泡倍率は 1.1〜50 倍であることが好ましく、より好ましくは 1.1〜10 倍である。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。また、50 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る。
【００３３】
また、第１の発泡固形潤滑剤の硬化速度を促進させるために、３級アミン系触媒や有機金属触媒などを用いることができる。使用する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。
【００３４】
本発明において第２の発泡固形潤滑剤の樹脂成分として使用できる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られ、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。
反応するモノマー（＝活性水素基を有する化合物）の種類によって、カプロラクトン系、エステル系、エーテル系などに分類される。エーテル系にはタケネートＬ-１１７０（三井化学ポリウレタン社製）、Ｌ-１１５８（三井化学ポリウレタン社製）、コロネート４０９０（日本ポリウレタン社製）がある。また、エステル系としてはコロネート４０４７（日本ポリウレタン社製）などがあり、カプロラクトン系にはタケネートＬ-１３５０（三井化学ポリウレタン社製）、タケネートＬ-１６８０（三井化学ポリウレタン社製）、サイアナプレン７-ＱＭ（三井化学ポリウレタン社製）、プラクセルＥＰ１１３０（ダイセル化学工業社製）などが挙げられる。
また、末端基をイソシアネート基に変性したオリゴマーやプレポリマー化合物も使用することができる。このような化合物としては末端イソシアネート変性ポリエーテルポリオールや水酸基末端ポリブタジエンのイソシアネート変性体が挙げられる。末端イソシアネート変性ポリエーテルポリオールにはコロネート１０５０（日本ポリウレタン社製）などが挙げられる。また、水酸基末端ポリブタジエンのイソシアネート変性体には ｐｏｌｙ−ｂｄ ＭＣ５０（出光興産社製）や ｐｏｌｙ−ｂｄ ＨＴＰ９（出光興産社製）が挙げられる。
これらのウレタンプレポリマーは目的とする機械的性質などに応じて２種類以上を混合して使用することもできる。
【００３５】
第２の発泡固形潤滑剤は、イソシアネート基含有量が 2 重量％以上 6 重量％未満のウレタンプレポリマーを使用できる。イソシアネート基（ＮＣＯ）の含有量が 2 重量％未満であると発泡性と弾力性の両立が難しくなるし、6 重量％以上であると硬度が大きくなりすぎて反発弾性が大きくなり外力による変形を受けるときに発熱等を起こしやすくなる。
また、イソシアネート基は、フェノール類、ラクタム類、アルコール類、オキシム類などのブロック剤でイソシアネート基をブロックしたブロックイソシアネート等を使用することができる。
【００３６】
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、活性水素を有する化合物が好ましく、官能基がアミノ基であるポリアミノ化合物、官能基が水酸基であるポリオール化合物が挙げられる。
ポリアミノ化合物としては、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）、３，３′-ジメチル-４，４′-ジアミノジフェニルメタン、３，３′-ジメトキシ-４，４′-ジアミノジフェニルメタン、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ノ化合物が挙げられる。
【００３７】
上記ポリアミノ化合物の中でも芳香族アミノ化合物が低コストであり、物性が優れているため、好ましく、特にアミノ基の隣接位に置換基を有する芳香族ジアミノ化合物が好ましい。第２の発泡固形潤滑剤においては、発泡と共に硬化させる工程を経るため、隣接位の置換基によりアミノ基の反応性が抑制されるためと考えられる。
【００３８】
ウレタンプレポリマーをポリアミノ化合物で硬化させるとウレタンおよびウレア結合を分子内に有する発泡固形潤滑剤となる。ウレア結合を生成させることによって分子中のウレタン結合密度を下げることになり、伸びや反発弾性が向上する。また、ウレア結合を生成させることによって剛性を与えることができる。
【００３９】
ポリオール化合物としては、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が挙げられる。ポリオール化合物の中では、ポリエーテルポリオール、トリメチロールプロパンが好ましい。
【００４０】
ウレタンプレポリマーに含まれるイソシアネート基（−ＮＣＯ）と、該イソシアネート基と反応する硬化剤の官能基との割合は、官能基がアミノ基または水酸基である場合、当量比で（硬化剤の官能基／ＮＣＯ）＝１／（1.1〜2.5）の範囲である。
ウレタンプレポリマーに含まれるイソシアネート基と硬化剤のアミノ基（−ＮＨ2）または水酸基（−ＯＨ）、そして発泡剤である水の水酸基（−ＯＨ）との割合で発泡固形潤滑剤の発泡倍率や柔軟性、弾力性等が定まる。硬化剤のアミノ基（−ＮＨ2）または水酸基（−ＯＨ）とウレタンプレポリマーのイソシアネート基（−ＮＣＯ）とを当量で反応させると、発泡剤である水と反応するイソシアネート基（−ＮＣＯ）が消失してしまうため、（硬化剤の官能基／ＮＣＯ）＝１／（1.1〜2.5）の範囲が好ましい。また、発泡剤である水の水酸基と、硬化剤の官能基との割合が当量比で（水の水酸基／硬化剤の官能基）＝１／（0.7〜2.0）の範囲である。
上記範囲よりも硬化剤の量が少なくなると発泡固形潤滑剤の強度等の物性が著しく低下するばかりでなく、ウレタンエラストマーとして硬化しない場合もある。
【００４１】
第２の発泡固形潤滑剤に使用できる潤滑成分は、第１の発泡固形潤滑剤と同様に、発泡体を形成する固形成分を溶解しないものであれば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。特に好ましいものとして炭化水素系潤滑油、炭化水素系グリース、または炭化水素系潤滑油と炭化水素系グリースとの混合物が挙げられる。
炭化水素系潤滑油としては、第１の発泡固形潤滑剤と同様のものを使用できる。また、エステル系合成油、エーテル系合成油、フッ素油、シリコーン油等も使用することができる。これらは単独でも混合油としても使用できる。
グリースとしては第１の発泡固形潤滑剤と同様のグリースの他に、エステル系合成油、エーテル系合成油、ＧＴＬ基油、フッ素油、シリコーン油等を基油としたグリースも使用できる。
また、第１の発泡固形潤滑剤と同様の炭化水素系合成ワックス、ポリエチレンワックス、高級脂肪酸エステル系ワックス、高級脂肪酸アミド系ワックス、ケトン・アミン類、水素硬化油などを混合して使用することができる。
【００４２】
第２の発泡固形潤滑剤を発泡させる発泡剤としては、原料にイソシアネート化合物を用いることから、イソシアネート化合物と反応して二酸化炭素ガスを発生させる水を用いることが好ましい。
また、第２の発泡固形潤滑剤の硬化速度を促進させるために、上述した３級アミン系触媒や有機金属触媒などを用いることができる。
【００４３】
第２の発泡固形潤滑剤は、上記潤滑成分と、樹脂成分と、硬化剤と、発泡剤とを含む混合物を発泡・硬化させて得られる。
上記潤滑成分の配合割合は、混合物全体に対して、30 重量％〜70 重量％、好ましくは 40 重量％〜60 重量％である。潤滑成分が 30 重量％未満であると、潤滑油などの供給量が少なく発泡固形潤滑剤としての機能を発揮できず、70 重量％より多いときには固化しない場合がある。
【００４４】
第２の発泡固形潤滑剤の発泡後の連続気泡率は 50％以上であり、好ましくは 50 ％以上 90 ％以下である。連続気泡率が 50％未満の場合は、樹脂成分（固形成分）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。なお、90％をこえると、潤滑剤の保油性の低下および潤滑剤の放出量が多くなることで長期使用に不利となったり、発泡固形潤滑剤自体の強度（耐久性）が低下したりするおそれがある。
【００４５】
第２の発泡固形潤滑剤の連続気泡率は以下の手順で算出できる。
（１）発泡硬化した発泡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。
【００４６】
なお、第１および第２の発泡固形潤滑剤には必要に応じて顔料や帯電防止剤、難燃剤、防黴剤、補強剤、無機充填剤、老化防止剤、フィラーなどの各種添加剤等を添加することができる。補強剤としてはカーボンブラック、ホワイトカーボン、コロイダルシリカなどが挙げられ、無機充填剤としては炭酸カルシウム、硫酸バリウム、タルク、クレイ、硅石粉などが挙げられる。
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。
【００４７】
第１および第２の発泡固形潤滑剤は、潤滑油などの潤滑成分存在下で発泡反応と硬化反応とを同時に行なう反応型含浸法を用いることが、潤滑成分の高充填化と材料物性の高伸化を同時に両立させるためには望ましい。これは発泡体形成段階において発泡体に形成された気泡に潤滑剤が均一に含浸されるとともに、潤滑成分が発泡・硬化した固形成分内に吸蔵されることにより潤滑剤の高充填化と材料物性の高伸化が両立するものと考えられる。
これに対してあらかじめ発泡体を製造しておき、これに潤滑剤を含浸させる後含浸法では潤滑剤保持力が十分でなく、短時間で潤滑剤が放出され長期的に使用すると潤滑剤が供給不足となる。
【００４８】
潤滑成分と、樹脂成分と、硬化剤と、発泡剤とを含む混合物を混合する方法は、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。
混合物は硬化剤および発泡剤により速やかに発泡・硬化するため、硬化剤および発泡剤を除く他の成分を撹拌機へ投入し、最後に硬化剤および発泡剤を投入することが望ましい。
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。
【００４９】
本発明に用いる発泡固形潤滑剤は、内輪の内径面および内輪の幅面の少なくとも一つの切欠き部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・硬化させてもよい。この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。また、発泡固形潤滑剤は柔軟性に優れることから、常圧で発泡・硬化した後に上記切欠き部に収納可能なサイズに裁断して充填することもできる。
【００５０】
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い。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、必要なときに軸受の内輪摺動面等に十分供給されない場合がある。
【実施例】
【００５１】
実施例１〜実施例１５および比較例１〜比較例４
実施例１〜実施例１５および比較例１〜比較例４に用いた潤滑成分、液状ゴム、硬化剤、発泡剤、触媒を以下に示す。なお、（ ）内は表中での略号を表す。
潤滑成分
潤滑油（潤滑油）：タービン１００（新日本石油社製）
潤滑グリース（グリース１）：ＮＴＧ２２１８Ｍ（協同油脂社製）
液状ゴム
水酸基末端ポリブタジエン（ＰＢＯＨ１）：Ｐｏｌｙ-ｂｄ Ｒ４５ＨＴ（水酸基価：46.6 mg KOH/g、数平均分子量：2,800、出光興産社製）
水酸基末端ポリブタジエン（ＰＢＯＨ２）：Ｐｏｌｙ-ｂｄ Ｒ１５ＨＴ（水酸基価：102.7 mg KOH/g 、数平均分子量：1,200、出光興産社製）
水酸基末端ポリイソプレン（ＰｉｐＯＨ）：Ｐｏｌｙ-ｉｐ（水酸基価：46.6 mg KOH/g 、数平均分子量：2,500、出光興産社製）
水添水酸基末端ポリイソプレン（ＨＰｉｐＯＨ）：エポール（水酸基価：50.5 mg KOH/g 、数平均分子量：2,500、出光興産社製）
硬化剤
イソシアネート化合物（ＴＤＩ）：コロネートＴ-８０（日本ポリウレタン社製）
エラストマ１（ＵＥ１）：コロネート４０９０（4.4 ＮＣＯ％ 日本ポリウレタン社製）
エラストマ２（ＵＥ２）：プラクセルＥＰ１１３０（3.3 ＮＣＯ％ ダイセル化学工業社製）
発泡剤（発泡剤） イオン交換水
整泡剤（整泡剤） ＳＲＸ２９８（東レダウ社製）
触媒（触媒１） ＤＭ７０（東ソー社製）
【００５２】
硬化剤（イソシアネート）を除く配合材料を表１〜表３に示す配合割合でよく混合し、最後に硬化剤を加えて素早く混合した混合物 40 g を、ポリテトラフルオロエチレン樹脂製容器（直径 70 mm×高さ 150 mm ）に充填した。数秒後に発泡反応が始まり、常温で数時間放置し硬化させて円柱試験片を得た。この試験片を目視および光学顕微鏡を用いて観察した。試験片に 30 Ｎの力を試験片の円柱軸方向に印加したときに油が滲み出す形状の弾性ゴムの発泡体であるものを優れた発泡固形潤滑剤であると評価して「○」印を、また、発泡体として硬化しない場合、潤滑油が分離したり放出したりしない場合を「×」印を付して表１〜表３に併記した。
また、「○」印と評価された試験片は試験片の円柱軸方向に 20 ％伸張させても油が滲み出すことはなかった。
【００５３】
【表１】
【表２】
【表３】
【００５４】
表１〜表３に示すように、実施例１〜実施例１５の発泡固形潤滑剤では指で押したとき相当する力を加えたときに油が滲み出す形状の弾性ゴムの発泡体であり、優れた発泡固形潤滑剤であると認められたが、比較例１〜比較例４では発泡はしたものの一部固化せず、発泡固形潤滑剤としては機能しないことがわかった。
次に、実施例１〜実施例１５の発泡固形潤滑剤成分を、図１に示すロールネック用転がり軸受の内輪１の内径面５ｃおよび内輪１の幅面５ａ、５ｂ、５ｄ、５ｅの切欠き部に流し込み、常温で数時間放置し硬化させ、発泡固形潤滑剤を封入したロールネック用転がり軸受を得た。
この発泡固形潤滑剤を封入したロールネック用転がり軸受は、この発泡固形潤滑剤から潤滑剤が徐放され、内輪内径面と回転軸との、もしくは、内輪同士または内輪と他部材とのすべり摩擦等に起因する内輪内径面および内輪幅面の摩耗を防止することが可能となった。
【００５５】
実施例１６〜実施例３５および比較例５〜比較例７に用いた潤滑成分、ウレタンプレポリマー、硬化剤、発泡剤、触媒を以下に示す。なお、（ ）内は表中での略号を表す。
潤滑成分
潤滑油（潤滑油１）：タービン１００（パラフィン系鉱油、新日本石油社製）
潤滑油（潤滑油２）：クリセフ１５０（ナフテン系鉱油、新日本石油社製）
潤滑油（潤滑油３）：シンフルード８０１（ポリ-α-オレフィン、新日鐵化学社製）
潤滑グリース（グリース２）：パイロニックユニバーサルＮ６Ｃ（新日本石油社製）
ウレタンプレポリマー
カプロラクタン系ウレタンプレポリマー１（プレポリマー１）：プラクセルＥＰ１１３０（ＮＣＯ 3.3 ％、ダイセル化学工業社製）
エーテル系ウレタンプレポリマー（プレポリマー２）：コロネート４０９０（ＮＣＯ 4.3 ％、日本ポリウレタン社製）
エステル系ウレタンプレポリマー（プレポリマー３）：コロネート４０４７（ＮＣＯ 4.3 ％、日本ポリウレタン社製）
カプロラクタン系ウレタンプレポリマー（プレポリマー４）：タケネートＬ-１３５０（ＮＣＯ 2.3 ％、三井化学ポリウレタン社製）
エーテル系ウレタンプレポリマー（プレポリマー５）：タケネートＬ-１１７０（ＮＣＯ 2.4 ％、三井化学ポリウレタン社製）
カプロラクタン系ウレタンプレポリマー（プレポリマー６）：タケネートＬ-１６８０（ＮＣＯ 3.2 ％、三井化学ポリウレタン社製）
カプロラクタン系ウレタンプレポリマー（プレポリマー７）：サイアナプレン７−ＱＭ（ＮＣＯ 2.3 ％、三井化学ポリウレタン社製）
エーテル系ウレタンプレポリマー（プレポリマー８）：タケネートＬ-１１５８（ＮＣＯ 4.4 ％、三井化学ポリウレタン社製）
硬化剤
ＭＯＣＡ（ＭＯＣＡ）：イハラキュアミンＭＴ（イハラケミカル社製）
トリメチレン-ビス-（４-アミノベンゾアート）（ＣＵＡ-４）：ＣＵＡ-４（イハラケミカル社製）
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-トルエンジアミンおよびメチルチオトルエンジアミンの混合物（エタキュアー３００）：エタキュア３００（アルベマール社製）
トリメチロールプロパン：試薬
発泡剤（発泡剤） イオン交換水
整泡剤（整泡剤） ＳＲＸ２９８（東レダウ社製）
触媒（触媒１）
【００５６】
実施例１６〜１８、２１、２２、２４、２５、２７〜３２、３４〜３５、比較例５〜７
80℃のポリテトラフルオロエチレン製ビーカ（直径 70 mm×高さ 150 mm ）内で、硬化剤、アミン触媒および発泡剤を除く原料を表４〜表６に示す配合割合でよく混合した。次に、120℃で溶解したＭＯＣＡをビーカ内に投入してよく撹拌した。続いてアミン触媒および発泡剤（比較例６のみ発泡剤なし）を投入し撹拌した。数秒後に発泡反応が始まり、100℃で 30分間放置し硬化させて円柱試験片を得た。この試験片を目視および光学顕微鏡を用いて観察した。試験片に 30 Ｎの力を試験片の円柱軸方向に印加したときに油が滲み出す形状の弾性ゴムの発泡体であるものを優れた発泡固形潤滑剤であると評価して「○」印を、それ以外のものは「△」印またはコメントを表４〜表６に併記した。
また、連続気泡率を上述の方法で、遠心力油分離評価を以下の方法で測定した。結果を表４〜表６に併記した。
＜遠心力油分離評価試験＞
潤滑剤の徐放性を調べるために、遠心力油分離を測定した。遠心力油分離はロータ半径 75 mm、回転速度 1500 rpm の条件で 1 時間回転させた時の油充填量に対する油減少率を示した。
【００５７】
実施例１９
100℃のポリテトラフルオロエチレン製ビーカ（直径 70 mm×高さ 150 mm ）内で、硬化剤、アミン触媒および発泡剤を除く原料を表４に示す配合割合でよく混合した。次に、140℃で溶解したトリメチレン-ビス(４-アミノベンゾアート)をビーカ内に投入し、よく撹拌した。続いてアミン触媒および発泡剤を投入し撹拌した。数秒後に発泡反応が始まり、100℃で 30分間放置し硬化させて円柱試験片を得た。この試験片を目視および光学顕微鏡を用いて観察した。試験片に 30 Ｎの力を試験片の円柱軸方向に印加したときに油が滲み出す形状の弾性ゴムの発泡体であるものを優れた発泡固形潤滑剤であると評価して「○」印を表４に併記した。
【００５８】
実施例２０、２６、３３
80℃のポリテトラフルオロエチレン製ビーカ（直径 70 mm×高さ 150 mm ）内で、硬化剤、アミン触媒および発泡剤を除く原料を表４〜表６に示す配合割合でよく混合した。次に、エタキュア３００をビーカ内に投入し、よく撹拌した。続いてアミン触媒および発泡剤を投入し撹拌した。数秒後に発泡反応が始まり、100℃で 30分間放置し硬化させて円柱試験片を得た。この試験片を目視および光学顕微鏡を用いて観察した。試験片に 30 Ｎの力を試験片の円柱軸方向に印加したときに油が滲み出す形状の弾性ゴムの発泡体であるものを優れた発泡固形潤滑剤であると評価して「○」印を表４〜表６に併記した。
【００５９】
実施例２３
100℃のポリテトラフルオロエチレン製ビーカ（直径 70 mm×高さ 150 mm ）内で、硬化剤、アミン触媒および発泡剤を除く原料を表５に示す配合割合でよく混合した。次に、トリメチロールプロパンをビーカ内に投入し、よく撹拌した。続いてアミン触媒および発泡剤を投入し撹拌した。数秒後に発泡反応が始まり、100℃で 30 分間放置し硬化させて円柱試験片を得た。この試験片を目視および光学顕微鏡を用いて観察した。試験片に 30 Ｎの力を試験片の円柱軸方向に印加したときに油が滲み出す形状の弾性ゴムの発泡体であるものを優れた発泡固形潤滑剤であると評価して「○」印を表５に併記した。
【００６０】
【表４】
【表５】
【表６】
【００６１】
表４〜表６に示すように、実施例１６〜実施例３５の発泡固形潤滑剤では指で押したとき相当する力を加えたときに油が滲み出す形状の弾性ゴムの発泡体であり、優れた発泡固形潤滑剤であると認められたが、比較例５では発泡はしたものの一部固化せず、また比較例６では樹脂分と潤滑剤が分離してしまい発泡固形潤滑剤としては機能しないことがわかった。比較例７は、弾性に欠けた。また、実施例１６〜実施例３５は、遠心力下において潤滑剤成分が（即時に発泡体より抜け出てしまわず）徐放されることがわかった。
次に、実施例１６〜実施例３５の発泡固形潤滑剤成分を、図１に示すロールネック用転がり軸受の内輪１の内径面５ｃおよび内輪１の幅面５ａ、５ｂ、５ｄ、５ｅの切欠き部に流し込み、100℃で 30分間放置し硬化させ、発泡固形潤滑剤を封入したロールネック用転がり軸受を得た。
この発泡固形潤滑剤を封入したロールネック用転がり軸受は、この発泡固形潤滑剤から潤滑剤が徐放され、内輪内径面と回転軸との、もしくは、内輪同士または内輪と他部材とのすべり摩擦等に起因する内輪内径面および内輪幅面の摩耗を防止することが可能となった。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明のロールネック用転がり軸受は、内輪の内径面および内輪の幅面の少なくとも一つの切欠き部に発泡固形潤滑剤が充填されてなり、この発泡固形潤滑剤から潤滑剤が徐放され、内輪内径面とロール、または、内輪同士のすべり摩擦等に起因する内輪内径面および内輪幅面の摩耗を防止でき、軸受寿命を向上させることができる。このため、製鉄所内圧延機設備のロール支持に使用されるロールネック用転がり軸受として好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】ロールネック用転がり軸受の実施形態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 水平ロール
１ａ ロールネック
２ 軸受ケース
３ ４列円すいころ軸受
４ 円すいころ（転動体）
５ 内輪
６ 外輪
７、８ シール部材
９ 押さえリング
１０ 内間座
１１ａ、１１ｂ 外間座
１２ 押さえリング
１３ 固定具
１４ 発泡固形潤滑剤
【技術分野】
【０００１】
本発明はロールネック用転がり軸受、特に軸受が水平ロール（回転軸）にルーズフィットで取り付けられて使用されるものに関し、例えば製鉄所内圧延機設備のロールネック用転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱間圧延機や冷間圧延機のワークロール、中間ロールに用いられるロールネック用転がり軸受としては、大荷重を支持することができる４列円すいころ軸受（特許文献１参照）、複列円すいころ軸受（特許文献２参照）や、両端部にシールを設けた密封型転がり軸受（特許文献３参照）等が使用されている。これら軸受の潤滑方法としては、グリース潤滑以外にオイルエア潤滑を使用する方法が知られている（特許文献４参照）。
【０００３】
特許文献１〜特許文献３の軸受では、軸受の内輪内径面、内輪幅面の摩耗が課題とされている。例えば、通常の４列円すいころ軸受では、一対の内輪を組み合わせ、さらに３つまたは４つからなる外輪を、一対の内輪の間および内輪の軸線方向外側に一つずつ配置している構造のため、円筒状である内輪の幅面同士を突き合わせて使用すると、圧延時にロールネックより過大な力が伝達されて内輪がクリープし幅面同士がこすれて摩耗する。また、各軸受は、ロール（回転軸）にルーズフィットで取り付けられて使用されるため、ロールとのすべり摩擦等により軸受内径面が摩耗する。
【０００４】
これらの摩耗等を防止するため、特許文献２および特許文献３の軸受構造では、軸受内部以外に内輪内径面および軸受幅面への給脂が必要であり、作業手間が生じるという問題がある。特許文献１では内輪同士の相対回転を禁止することで、軸受内輪同士の摩耗を防止することができるが、ロールと摩擦接触する内輪内径面や、カラーとの接触側の内輪幅面の摩耗は防止できないという問題がある。
【０００５】
また、開放タイプの軸受では、内輪端面、内径面には軸受内部の潤滑剤が供給されるが、その潤滑方法には、グリース潤滑や油（オイルエア）潤滑があり、また、供給方法も運転初期に封入したままのものや、途中給脂（給油）するものがある。
しかし、潤滑剤を途中給脂（給油）する場合、必ずしも耐摩耗性に優れた潤滑剤が供給されるとは限らない。また、途中給脂（給油）する場合の頻度によっては、その潤滑剤の効果が持続されないという問題がある。また、付帯設備であるオイルエア潤滑装置を運転するために高速の空気流の作成、潤滑油の間欠的噴射、微量の潤滑油供給調整等を行なう必要があり設備費や運転管理、保守管理費等のコストがかかる等の問題がある。
【特許文献１】特開２００３−３１４５６５号公報
【特許文献２】特開２００５−７６７４６号公報
【特許文献３】特開平９−２６７１０８号公報
【特許文献４】特開２００２−１８１２８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、他部材等との摩擦に起因する内輪内径面および内輪幅面の摩耗を防止できるロールネック用転がり軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のロールネック用転がり軸受は、外輪および内輪間に複数の転動体が介在し、ロールネックを回転自在に支持するロールネック用転がり軸受であって、上記内輪の内径面および上記内輪の幅面の少なくとも一つの切欠き部に発泡固形潤滑剤が充填されてなり、該発泡固形潤滑剤は潤滑成分と、樹脂成分と、硬化剤と、発泡剤とを含む混合物を発泡・硬化させてなる発泡固形潤滑剤であることを特徴とする。
【０００８】
上記発泡固形潤滑剤の中で第１の発泡固形潤滑剤は、潤滑成分が炭化水素系潤滑油および炭化水素系グリースから選ばれた少なくとも１つの潤滑成分であり、上記樹脂成分は、高分子主鎖が炭化水素から構成され、該主鎖末端に水酸基価が 25 mg KOH/g〜110 mg KOH/g となる量の水酸基を有する液状ゴムであり、上記硬化剤は分子内にイソシアネート基を有する有機化合物であり、上記発泡剤が水であり、上記液状ゴムと上記硬化剤との割合は、上記液状ゴムに含まれる水酸基と上記硬化剤に含まれるイソシアネート基とが当量比で（ＯＨ／ＮＣＯ）＝１／（ 1.0〜2.0 ）の範囲であり、上記混合物は、混合物全体に対して、上記潤滑成分を 40 重量％〜80 重量％、上記液状ゴムを 5 重量％〜45 重量％含むことを特徴とする。
また、上記液状ゴムがブタジエンもしくはイソプレンの重合体の主鎖末端に水酸基を有する数平均分子量 1000〜3500 の水酸基末端ジエン系重合体、または該ジエン系重合体を水添処理した変性水酸基末端ジエン系重合体であることを特徴とする。
また、上記分子内にイソシアネート基を持つ有機化合物は、分子内に２個以上のイソシアネート基を有し、イソシアネート基の割合が 2.5 ＮＣＯ％〜5.0 ＮＣＯ％からなるプレポリマーであるか、または芳香族ポリイソシアネートであることを特徴とする。
【０００９】
上記発泡固形潤滑剤の中で第２の発泡固形潤滑剤は、上記潤滑成分が潤滑油およびグリースから選ばれた少なくとも１つの潤滑成分であり、上記樹脂成分は、イソシアネート基含有量が 2 重量％以上 6 重量％未満のウレタンプレポリマーであり、上記発泡剤が水であり、上記混合物は、混合物全体に対して、上記潤滑成分を 30 重量％〜70 重量％含み、発泡後の連続気泡率が 50 ％以上であることを特徴とする。
また、上記ウレタンプレポリマーは、エステル系ウレタンプレポリマー、カプロラクトン系ウレタンプレポリマー、およびエーテル系ウレタンプレポリマーから選ばれた少なくとも１つのウレタンプレポリマーであることを特徴とする。
また、上記イソシアネート基と、該イソシアネート基と反応する上記硬化剤の官能基との割合が当量比で（硬化剤の官能基／ＮＣＯ）＝１／（1.1〜2.5）の範囲であることを特徴とする。
また、上記水の水酸基と、上記硬化剤の官能基との割合が当量比で（水の水酸基／硬化剤の官能基）＝１／（0.7〜2.0）の範囲であることを特徴とする。
上記硬化剤が芳香族ポリアミノ化合物、特にアミノ基の隣接位に置換基を有する芳香族ポリアミノ化合物であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のロールネック用転がり軸受は、内輪の内径面および内輪の幅面の少なくとも一つの切欠き部に、潤滑成分および樹脂成分を必須成分とし、該樹脂成分を発泡・硬化して多孔質化した発泡固形潤滑剤を封入したので、この発泡固形潤滑剤から潤滑剤が徐放され、内輪内径面と回転軸との、もしくは、内輪同士または内輪と他部材とのすべり摩擦等に起因する内輪内径面および内輪幅面の摩耗を防止できる。
【００１１】
この発泡固形潤滑剤は、潤滑成分および樹脂成分を必須成分とし、該樹脂成分を発泡・硬化させてなる発泡固形潤滑剤であり、かつ潤滑成分が発泡・硬化した樹脂内に吸蔵される。このため、本発明のロールネック用転がり軸受において、上記切欠き部に充填された発泡固形潤滑剤中の潤滑成分の保持量が多く、摺接面の摩耗を長期にわたって防止でき、軸受寿命を向上させることができる。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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明では、ハウジングやロールにルーズフィット（隙間嵌め）で取り付けられて使用される場合等、軸受の内輪内径面、内輪幅面の少なくとも一つが、取り付けられた他部材との摩擦により摩耗するようなロールネック用転がり軸受を主に対象とするものである。
【００１３】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明のロールネック用転がり軸受を含む軸受装置を示す断面図である。図１に示すように、この軸受装置は、圧延機の水平ロール１のロールネック１ａを支持するものであり、圧延機のハウジング（図示省略）に着脱可能に固定される軸受ケース２に、ロールネック用転がり軸受としてロールネック１ａを支持する４列円すいころ軸受３が組み込まれ、その転動体である円すいころ４が４列に配列された内輪５と外輪６の間の軸受空間に潤滑剤としてグリースが封入されて、軸受空間の両側がシール部材７で密封されている。また、軸受ケース２の前後両端部もシール部材８で密封されている。
【００１４】
上記４列円すいころ軸受３の内輪５は、２列ずつの軌道面を有するものに２分割されて、幅面５ａ、５ｂで互いに当接する（図中Ｂ部分）。前側（図１の左側）の内輪５の幅面５ｄがロールネック１ａの段差部の端面１ｂに当接し（図中Ａ部分）、後側を（図１の右側）の内輪５の幅面５ｅが押さえリング９の端面９ａに当接し（図中Ｃ部分）、抜け止め固定されている。
外輪６は２列の軌道面を有するものと１列ずつの軌道面を有するものとに３分割されて、これらの間に２つの内間座１０が配設され、両側の内外２つずつの外間座１１ａ、１１ｂを介して、押さえリング１２で軸受けケース２に抜け止め固定されている。軸受ケース２は４列円すいころ軸受３を組み込んだ状態でロールネック１ａに装着され、固定具１３で水平ロール１に固定される。
【００１５】
内輪１の内径面５ｃおよび内輪１の幅面５ａ、５ｂ、５ｄ、５ｅの切欠き部に潤滑成分および樹脂成分を必須成分とし、該樹脂成分を発泡・硬化して多孔質化した固形物である発泡固形潤滑剤１４が充填されている。内輪幅面の摩耗を防止する効果を向上させるためには図１に示すように切欠き部は、内輪側だけでなく内輪幅面が当接するロールネック１ａの段差部の端面１ｂや、押さえリング９の端面９ａにも設けることが好ましい。
【００１６】
本発明のロールネック用転がり軸受は、図１に示す四列円すいころ軸受に限定されず、複列円すい軸受等でもよく、また、それぞれ密封型、開放型のいずれであってもよい。
【００１７】
上記の切欠き部に充填された発泡固形潤滑剤は、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、すべり摩擦面に加わる外力、または毛細管現象により潤滑剤を滲み出させて樹脂の分子間から外部に徐放できる。この際、滲み出す潤滑油等の量は、外力等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、すべり摩擦、ころがり摩擦のいずれに対しても摩耗防止効果に優れる。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発泡固形潤滑剤の密度を変化させることができる。
また、本発明に用いる発泡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、滲み出した余剰の潤滑油等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滲み出す潤滑油等の量は安定しており、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等の保持量も多くなる。また、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、潤滑成分を高密度に保持しながら柔軟な変形が可能である。
【００１８】
本発明に用いる発泡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。
【００１９】
本発明に用いる発泡固形潤滑剤の樹脂成分には耐熱性および柔軟性に優れ、低コスト化が可能となるウレタン樹脂を用いるのが好ましい。樹脂成分として、以下に説明する分子内に水酸基を有する液状ゴムを用いる第１の発泡固形潤滑剤、所定のＮＣＯを含有するウレタンプレポリマーを用いる第２の発泡固形潤滑剤が好ましい。
また、ポリオールとしてのポリエーテルポリオールとポリイソシアネートとを反応させて得られる樹脂成分を用いることができる。
【００２０】
本発明に用いることができる第１の発泡固形潤滑剤に用いられる樹脂成分には耐熱性および柔軟性に優れ、低コスト化が可能となるウレタン樹脂を用いるのが好ましい。ウレタン樹脂を形成する水酸基含有成分としては、分子内に水酸基を有する液状ゴムが好ましく、この液状ゴムは高分子主鎖が炭化水素から構成され、該主鎖末端に水酸基価が 25〜110 mg KOH/g となる量の水酸基を有する液状ゴムであることが好ましい。水酸基価が 25 mg KOH/g 未満では、発泡・硬化が十分でなく、水酸基価が 110 mg KOH/g をこえると、発泡固形潤滑剤の弾力性が失われる場合がある。
この液状ゴムは、ブタジエンもしくはイソプレンの重合体の主鎖末端に水酸基を有する数平均分子量 1000〜3500 の水酸基末端ジエン系重合体、または該ジエン系重合体を水添処理した変性水酸基末端ジエン系重合体を用いることができる。
水酸基末端液状ポリブタジエンとしては、ｐｏｌｙ-ｂｄ Ｒ４５ＨＴ（出光興産社製）、ｐｏｌｙ-ｂｄ Ｒ１５ＨＴ（出光興産社製）、ＮＩＳＳＯ-ＰＢ Ｇ-１０００、Ｇ-２０００、Ｇ-３０００（日本曹達社製）が挙げられ、水酸基末端液状ポリイソプレンとしては、ｐｏｌｙ-ｉｐ（出光興産社製）が挙げられ、水添処理した水酸基末端ポリジエン化合物としては、エポール（出光興産社製）、ＮＩＳＳＯ-ＰＢ ＧＩ-１０００、ＧＩ-２０００、ＧＩ-３０００（日本曹達社製）等が挙げられる。
【００２１】
また、これら水酸基末端ポリジエン化合物または水添処理した水酸基末端ポリジエン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一部変性した水酸基末端ポリジエン化合物または水添処理した水酸基末端ポリジエン化合物も水酸基が末端に含まれれば使用することができる。製造された発泡体の物性を制御するなどの目的でこれら化合物を２種類以上混合して用いてもよい。
【００２２】
上記水酸基末端ポリジエン系重合体または水添処理した水酸基末端ポリジエン系重合体は、後述する炭化水素から構成されるパラフィン系やナフテン系の鉱物油からなる潤滑成分と分子構造が類似するので、潤滑成分を構成する分子との化学的親和性に優れ、水酸基末端ポリジエン系重合体または水添処理した水酸基末端ポリジエン系重合体と潤滑成分分子とが比較的弱い相互作用によって絡み合っていると考えられる。そのため多くの潤滑成分をその水酸基末端ポリジエン系重合体または水添処理した水酸基末端ポリジエン系重合体の分子内に含浸させることが可能であり、高い潤滑成分保持性を発揮することができる。これに熱や遠心力などの強い力を加えることで、水酸基末端ポリジエン系重合体または水添処理した水酸基末端ポリジエン系重合体と潤滑成分の相互作用が壊され、潤滑成分を徐放させることができる。
【００２３】
液状ゴムを硬化させる硬化剤としての分子内にイソシアネート基を有する有機化合物は、液状ゴム内の水酸基と反応し、分子鎖を延長させ、または架橋させるイソシアネート化合物であれば、特に制限なく使用できる。好ましいイソシアネート化合物としては、ポリイソシアネート類を挙げることができる。ポリイソシアネート類は後述する発泡剤となる水と反応して気体を発生させることができるので特に好ましい。
ポリイソシアネート類としては、ポリイソシアネートおよび／または分子内に２個以上のイソシアネート基を有するプレポリマーが挙げられる。
【００２４】
ポリイソシアネート類は芳香族、脂肪族、または脂環族ポリイソシアネート類を挙げることができる。
芳香族ポリイソシアネート類としては、トリレンジイソシアネート（以下、ＴＤＩと記す）、ジフェニルメタンジイソシアネート（以下、ＭＤＩと記す）、ＴＤＩの多量体、ＭＤＩの多量体、ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、フェニレンジイソシアネート、ジフェニレンジイソシアネート等が挙げられる。
脂肪族ポリイソシアネート類としては、オクタデカメチレンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート、へ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、キシリレンジイソシアネート等が挙げられる。
脂環族ポリイソシアネート類としては、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等が挙げられる。
また、上記ポリイソシアネート類とトリメチロールプロパンなどのポリオールとの付加物も使用できる。
液状ゴムの末端官能基である水酸基との反応を高温度で行なう場合は、フェノール類、ラクタム類、アルコール類、オキシム類などのブロック剤でイソシアネート基をブロックしたブロックイソシアネート等を使用することができる。
【００２５】
水酸基末端ポリジエン系重合体と反応させる場合、ポリイソシアネート類の中で芳香族ポリイソシアネート類が好ましく、更には水酸基末端ポリジエン系重合体等との発泡性および反応性に優れるＴＤＩが好ましい。
【００２６】
分子内に２個以上のイソシアネート基を有するプレポリマーとしては、イソシアネート基の割合が 2.5〜5.0 ＮＣＯ％からなるプレポリマーであれば使用できる。なお、ＮＣＯ％はプレポリマー中におけるＮＣＯ基としての重量％である。2.5〜5.0 ＮＣＯ％のプレポリマーは水酸基末端ポリジエン系重合体等と反応して弾力性に富んだウレタンを得ることができる。
プレポリマー類には重合させるモノマーの種類によりＰＰＧ系、ＰＴＭＧ系、エステル系、カプロラクトン系などに分類される。ＰＰＧ系にはタケネートＬ-１１７０（三井化学ポリウレタン社製）、Ｌ-１１５８（三井化学ポリウレタン社製）があり、ＰＴＭＧ系にはコロネート４０９０（日本ポリウレタン社製）がある。また、エステル系としてはコロネート４０４７（日本ポリウレタン社製）などがあり、カプロラクトン系にはタケネートＬ-１３５０（三井化学ポリウレタン社製）、タケネートＬ-１６８０（三井化学ポリウレタン社製）、サイアナプレン７-ＱＭ（三井化学ポリウレタン社製）、プラクセルＥＰ１１３０（ダイセル化学工業社製）などを挙げることができる。
上記プレポリマーは、目的に応じて２種類以上を混合して用いることができる。
【００２７】
末端水酸基を有する水酸基末端ポリジエン系重合体または水添処理した水酸基末端ポリジエン系重合体とイソシアネート基を有するイソシアネート化合物との配合割合は、水酸基（−ＯＨ）とイソシアネート基（−ＮＣＯ）との当量比で（ＯＨ／ＮＣＯ）＝１／（ 1.0〜2.0 ）の範囲が好ましく、特に優れた発泡性および弾力性を考慮すると、（ＯＨ／ＮＣＯ）＝１／（ 1.1〜1.9 ）の範囲が好ましい。（ＯＨ/ＮＣＯ）が１／2.0 より小さいときはイソシアネート基が過剰となり、架橋密度が大きく弾性に劣る場合がある。また、（ＯＨ/ＮＣＯ）が１／1.0 より大きいときには架橋するイソシアネート基が不足するため硬化が十分でなくなる。
【００２８】
第１の発泡固形潤滑剤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使用することができる。潤滑成分としては、炭化水素系潤滑油、炭化水素系グリース、または炭化水素系潤滑油と炭化水素系グリースとの混合物が挙げられる。
炭化水素系潤滑油としては、パラフィン系やナフテン系の鉱物油、炭化水素系合成油、ＧＴＬ基油等が挙げられる。これらは単独でも混合油としても使用できる。
炭化水素系グリースは炭化水素油を基油とするグリースであり、基油としては上述の炭化水素系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。ジウレア化合物はジイソシアネートとモノアミンの反応で、ポリウレア化合物はジイソシアネートとポリアミンの反応で、それぞれ得られる。
【００２９】
上記潤滑成分には、炭化水素系合成ワックス、ポリエチレンワックス、高級脂肪酸エステル系ワックス、高級脂肪酸アミド系ワックス、ケトン・アミン類、水素硬化油などを混合して使用することができる。
【００３０】
第１の発泡固形潤滑剤を発泡させる手段は、原料にイソシアネート化合物を用いることから、イソシアネート化合物と反応して二酸化炭素ガスを発生させる水を用いることが好ましい。
【００３１】
第１の発泡固形潤滑剤は、上記潤滑成分と、液状ゴムと、硬化剤と、発泡剤とを含む混合物を発泡・硬化させて得られる。
上記潤滑成分の配合割合は、混合物全体に対して、40〜80 重量％である。潤滑成分が 40 重量％未満であると、潤滑油などの供給量が少なく発泡固形潤滑剤としての機能を発揮できず、80 重量％より多いときには固化しなくなる。
上記液状ゴムの配合割合は、混合物全体に対して、5〜45 重量％、好ましくは 9〜42 重量％である。5 重量％より少ないときは固化しないため発泡固形潤滑剤としての機能を持たず、45 重量％より多いときには潤滑剤の供給が少なく、発泡固形潤滑剤としての機能を持たない。
【００３２】
第１の発泡固形潤滑剤において発泡倍率は 1.1〜50 倍であることが好ましく、より好ましくは 1.1〜10 倍である。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。また、50 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る。
【００３３】
また、第１の発泡固形潤滑剤の硬化速度を促進させるために、３級アミン系触媒や有機金属触媒などを用いることができる。使用する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。
【００３４】
本発明において第２の発泡固形潤滑剤の樹脂成分として使用できる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られ、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。
反応するモノマー（＝活性水素基を有する化合物）の種類によって、カプロラクトン系、エステル系、エーテル系などに分類される。エーテル系にはタケネートＬ-１１７０（三井化学ポリウレタン社製）、Ｌ-１１５８（三井化学ポリウレタン社製）、コロネート４０９０（日本ポリウレタン社製）がある。また、エステル系としてはコロネート４０４７（日本ポリウレタン社製）などがあり、カプロラクトン系にはタケネートＬ-１３５０（三井化学ポリウレタン社製）、タケネートＬ-１６８０（三井化学ポリウレタン社製）、サイアナプレン７-ＱＭ（三井化学ポリウレタン社製）、プラクセルＥＰ１１３０（ダイセル化学工業社製）などが挙げられる。
また、末端基をイソシアネート基に変性したオリゴマーやプレポリマー化合物も使用することができる。このような化合物としては末端イソシアネート変性ポリエーテルポリオールや水酸基末端ポリブタジエンのイソシアネート変性体が挙げられる。末端イソシアネート変性ポリエーテルポリオールにはコロネート１０５０（日本ポリウレタン社製）などが挙げられる。また、水酸基末端ポリブタジエンのイソシアネート変性体には ｐｏｌｙ−ｂｄ ＭＣ５０（出光興産社製）や ｐｏｌｙ−ｂｄ ＨＴＰ９（出光興産社製）が挙げられる。
これらのウレタンプレポリマーは目的とする機械的性質などに応じて２種類以上を混合して使用することもできる。
【００３５】
第２の発泡固形潤滑剤は、イソシアネート基含有量が 2 重量％以上 6 重量％未満のウレタンプレポリマーを使用できる。イソシアネート基（ＮＣＯ）の含有量が 2 重量％未満であると発泡性と弾力性の両立が難しくなるし、6 重量％以上であると硬度が大きくなりすぎて反発弾性が大きくなり外力による変形を受けるときに発熱等を起こしやすくなる。
また、イソシアネート基は、フェノール類、ラクタム類、アルコール類、オキシム類などのブロック剤でイソシアネート基をブロックしたブロックイソシアネート等を使用することができる。
【００３６】
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、活性水素を有する化合物が好ましく、官能基がアミノ基であるポリアミノ化合物、官能基が水酸基であるポリオール化合物が挙げられる。
ポリアミノ化合物としては、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）、３，３′-ジメチル-４，４′-ジアミノジフェニルメタン、３，３′-ジメトキシ-４，４′-ジアミノジフェニルメタン、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ノ化合物が挙げられる。
【００３７】
上記ポリアミノ化合物の中でも芳香族アミノ化合物が低コストであり、物性が優れているため、好ましく、特にアミノ基の隣接位に置換基を有する芳香族ジアミノ化合物が好ましい。第２の発泡固形潤滑剤においては、発泡と共に硬化させる工程を経るため、隣接位の置換基によりアミノ基の反応性が抑制されるためと考えられる。
【００３８】
ウレタンプレポリマーをポリアミノ化合物で硬化させるとウレタンおよびウレア結合を分子内に有する発泡固形潤滑剤となる。ウレア結合を生成させることによって分子中のウレタン結合密度を下げることになり、伸びや反発弾性が向上する。また、ウレア結合を生成させることによって剛性を与えることができる。
【００３９】
ポリオール化合物としては、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が挙げられる。ポリオール化合物の中では、ポリエーテルポリオール、トリメチロールプロパンが好ましい。
【００４０】
ウレタンプレポリマーに含まれるイソシアネート基（−ＮＣＯ）と、該イソシアネート基と反応する硬化剤の官能基との割合は、官能基がアミノ基または水酸基である場合、当量比で（硬化剤の官能基／ＮＣＯ）＝１／（1.1〜2.5）の範囲である。
ウレタンプレポリマーに含まれるイソシアネート基と硬化剤のアミノ基（−ＮＨ2）または水酸基（−ＯＨ）、そして発泡剤である水の水酸基（−ＯＨ）との割合で発泡固形潤滑剤の発泡倍率や柔軟性、弾力性等が定まる。硬化剤のアミノ基（−ＮＨ2）または水酸基（−ＯＨ）とウレタンプレポリマーのイソシアネート基（−ＮＣＯ）とを当量で反応させると、発泡剤である水と反応するイソシアネート基（−ＮＣＯ）が消失してしまうため、（硬化剤の官能基／ＮＣＯ）＝１／（1.1〜2.5）の範囲が好ましい。また、発泡剤である水の水酸基と、硬化剤の官能基との割合が当量比で（水の水酸基／硬化剤の官能基）＝１／（0.7〜2.0）の範囲である。
上記範囲よりも硬化剤の量が少なくなると発泡固形潤滑剤の強度等の物性が著しく低下するばかりでなく、ウレタンエラストマーとして硬化しない場合もある。
【００４１】
第２の発泡固形潤滑剤に使用できる潤滑成分は、第１の発泡固形潤滑剤と同様に、発泡体を形成する固形成分を溶解しないものであれば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。特に好ましいものとして炭化水素系潤滑油、炭化水素系グリース、または炭化水素系潤滑油と炭化水素系グリースとの混合物が挙げられる。
炭化水素系潤滑油としては、第１の発泡固形潤滑剤と同様のものを使用できる。また、エステル系合成油、エーテル系合成油、フッ素油、シリコーン油等も使用することができる。これらは単独でも混合油としても使用できる。
グリースとしては第１の発泡固形潤滑剤と同様のグリースの他に、エステル系合成油、エーテル系合成油、ＧＴＬ基油、フッ素油、シリコーン油等を基油としたグリースも使用できる。
また、第１の発泡固形潤滑剤と同様の炭化水素系合成ワックス、ポリエチレンワックス、高級脂肪酸エステル系ワックス、高級脂肪酸アミド系ワックス、ケトン・アミン類、水素硬化油などを混合して使用することができる。
【００４２】
第２の発泡固形潤滑剤を発泡させる発泡剤としては、原料にイソシアネート化合物を用いることから、イソシアネート化合物と反応して二酸化炭素ガスを発生させる水を用いることが好ましい。
また、第２の発泡固形潤滑剤の硬化速度を促進させるために、上述した３級アミン系触媒や有機金属触媒などを用いることができる。
【００４３】
第２の発泡固形潤滑剤は、上記潤滑成分と、樹脂成分と、硬化剤と、発泡剤とを含む混合物を発泡・硬化させて得られる。
上記潤滑成分の配合割合は、混合物全体に対して、30 重量％〜70 重量％、好ましくは 40 重量％〜60 重量％である。潤滑成分が 30 重量％未満であると、潤滑油などの供給量が少なく発泡固形潤滑剤としての機能を発揮できず、70 重量％より多いときには固化しない場合がある。
【００４４】
第２の発泡固形潤滑剤の発泡後の連続気泡率は 50％以上であり、好ましくは 50 ％以上 90 ％以下である。連続気泡率が 50％未満の場合は、樹脂成分（固形成分）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。なお、90％をこえると、潤滑剤の保油性の低下および潤滑剤の放出量が多くなることで長期使用に不利となったり、発泡固形潤滑剤自体の強度（耐久性）が低下したりするおそれがある。
【００４５】
第２の発泡固形潤滑剤の連続気泡率は以下の手順で算出できる。
（１）発泡硬化した発泡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。
【００４６】
なお、第１および第２の発泡固形潤滑剤には必要に応じて顔料や帯電防止剤、難燃剤、防黴剤、補強剤、無機充填剤、老化防止剤、フィラーなどの各種添加剤等を添加することができる。補強剤としてはカーボンブラック、ホワイトカーボン、コロイダルシリカなどが挙げられ、無機充填剤としては炭酸カルシウム、硫酸バリウム、タルク、クレイ、硅石粉などが挙げられる。
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。
【００４７】
第１および第２の発泡固形潤滑剤は、潤滑油などの潤滑成分存在下で発泡反応と硬化反応とを同時に行なう反応型含浸法を用いることが、潤滑成分の高充填化と材料物性の高伸化を同時に両立させるためには望ましい。これは発泡体形成段階において発泡体に形成された気泡に潤滑剤が均一に含浸されるとともに、潤滑成分が発泡・硬化した固形成分内に吸蔵されることにより潤滑剤の高充填化と材料物性の高伸化が両立するものと考えられる。
これに対してあらかじめ発泡体を製造しておき、これに潤滑剤を含浸させる後含浸法では潤滑剤保持力が十分でなく、短時間で潤滑剤が放出され長期的に使用すると潤滑剤が供給不足となる。
【００４８】
潤滑成分と、樹脂成分と、硬化剤と、発泡剤とを含む混合物を混合する方法は、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。
混合物は硬化剤および発泡剤により速やかに発泡・硬化するため、硬化剤および発泡剤を除く他の成分を撹拌機へ投入し、最後に硬化剤および発泡剤を投入することが望ましい。
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。
【００４９】
本発明に用いる発泡固形潤滑剤は、内輪の内径面および内輪の幅面の少なくとも一つの切欠き部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・硬化させてもよい。この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。また、発泡固形潤滑剤は柔軟性に優れることから、常圧で発泡・硬化した後に上記切欠き部に収納可能なサイズに裁断して充填することもできる。
【００５０】
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い。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、必要なときに軸受の内輪摺動面等に十分供給されない場合がある。
【実施例】
【００５１】
実施例１〜実施例１５および比較例１〜比較例４
実施例１〜実施例１５および比較例１〜比較例４に用いた潤滑成分、液状ゴム、硬化剤、発泡剤、触媒を以下に示す。なお、（ ）内は表中での略号を表す。
潤滑成分
潤滑油（潤滑油）：タービン１００（新日本石油社製）
潤滑グリース（グリース１）：ＮＴＧ２２１８Ｍ（協同油脂社製）
液状ゴム
水酸基末端ポリブタジエン（ＰＢＯＨ１）：Ｐｏｌｙ-ｂｄ Ｒ４５ＨＴ（水酸基価：46.6 mg KOH/g、数平均分子量：2,800、出光興産社製）
水酸基末端ポリブタジエン（ＰＢＯＨ２）：Ｐｏｌｙ-ｂｄ Ｒ１５ＨＴ（水酸基価：102.7 mg KOH/g 、数平均分子量：1,200、出光興産社製）
水酸基末端ポリイソプレン（ＰｉｐＯＨ）：Ｐｏｌｙ-ｉｐ（水酸基価：46.6 mg KOH/g 、数平均分子量：2,500、出光興産社製）
水添水酸基末端ポリイソプレン（ＨＰｉｐＯＨ）：エポール（水酸基価：50.5 mg KOH/g 、数平均分子量：2,500、出光興産社製）
硬化剤
イソシアネート化合物（ＴＤＩ）：コロネートＴ-８０（日本ポリウレタン社製）
エラストマ１（ＵＥ１）：コロネート４０９０（4.4 ＮＣＯ％ 日本ポリウレタン社製）
エラストマ２（ＵＥ２）：プラクセルＥＰ１１３０（3.3 ＮＣＯ％ ダイセル化学工業社製）
発泡剤（発泡剤） イオン交換水
整泡剤（整泡剤） ＳＲＸ２９８（東レダウ社製）
触媒（触媒１） ＤＭ７０（東ソー社製）
【００５２】
硬化剤（イソシアネート）を除く配合材料を表１〜表３に示す配合割合でよく混合し、最後に硬化剤を加えて素早く混合した混合物 40 g を、ポリテトラフルオロエチレン樹脂製容器（直径 70 mm×高さ 150 mm ）に充填した。数秒後に発泡反応が始まり、常温で数時間放置し硬化させて円柱試験片を得た。この試験片を目視および光学顕微鏡を用いて観察した。試験片に 30 Ｎの力を試験片の円柱軸方向に印加したときに油が滲み出す形状の弾性ゴムの発泡体であるものを優れた発泡固形潤滑剤であると評価して「○」印を、また、発泡体として硬化しない場合、潤滑油が分離したり放出したりしない場合を「×」印を付して表１〜表３に併記した。
また、「○」印と評価された試験片は試験片の円柱軸方向に 20 ％伸張させても油が滲み出すことはなかった。
【００５３】
【表１】
【表２】
【表３】
【００５４】
表１〜表３に示すように、実施例１〜実施例１５の発泡固形潤滑剤では指で押したとき相当する力を加えたときに油が滲み出す形状の弾性ゴムの発泡体であり、優れた発泡固形潤滑剤であると認められたが、比較例１〜比較例４では発泡はしたものの一部固化せず、発泡固形潤滑剤としては機能しないことがわかった。
次に、実施例１〜実施例１５の発泡固形潤滑剤成分を、図１に示すロールネック用転がり軸受の内輪１の内径面５ｃおよび内輪１の幅面５ａ、５ｂ、５ｄ、５ｅの切欠き部に流し込み、常温で数時間放置し硬化させ、発泡固形潤滑剤を封入したロールネック用転がり軸受を得た。
この発泡固形潤滑剤を封入したロールネック用転がり軸受は、この発泡固形潤滑剤から潤滑剤が徐放され、内輪内径面と回転軸との、もしくは、内輪同士または内輪と他部材とのすべり摩擦等に起因する内輪内径面および内輪幅面の摩耗を防止することが可能となった。
【００５５】
実施例１６〜実施例３５および比較例５〜比較例７に用いた潤滑成分、ウレタンプレポリマー、硬化剤、発泡剤、触媒を以下に示す。なお、（ ）内は表中での略号を表す。
潤滑成分
潤滑油（潤滑油１）：タービン１００（パラフィン系鉱油、新日本石油社製）
潤滑油（潤滑油２）：クリセフ１５０（ナフテン系鉱油、新日本石油社製）
潤滑油（潤滑油３）：シンフルード８０１（ポリ-α-オレフィン、新日鐵化学社製）
潤滑グリース（グリース２）：パイロニックユニバーサルＮ６Ｃ（新日本石油社製）
ウレタンプレポリマー
カプロラクタン系ウレタンプレポリマー１（プレポリマー１）：プラクセルＥＰ１１３０（ＮＣＯ 3.3 ％、ダイセル化学工業社製）
エーテル系ウレタンプレポリマー（プレポリマー２）：コロネート４０９０（ＮＣＯ 4.3 ％、日本ポリウレタン社製）
エステル系ウレタンプレポリマー（プレポリマー３）：コロネート４０４７（ＮＣＯ 4.3 ％、日本ポリウレタン社製）
カプロラクタン系ウレタンプレポリマー（プレポリマー４）：タケネートＬ-１３５０（ＮＣＯ 2.3 ％、三井化学ポリウレタン社製）
エーテル系ウレタンプレポリマー（プレポリマー５）：タケネートＬ-１１７０（ＮＣＯ 2.4 ％、三井化学ポリウレタン社製）
カプロラクタン系ウレタンプレポリマー（プレポリマー６）：タケネートＬ-１６８０（ＮＣＯ 3.2 ％、三井化学ポリウレタン社製）
カプロラクタン系ウレタンプレポリマー（プレポリマー７）：サイアナプレン７−ＱＭ（ＮＣＯ 2.3 ％、三井化学ポリウレタン社製）
エーテル系ウレタンプレポリマー（プレポリマー８）：タケネートＬ-１１５８（ＮＣＯ 4.4 ％、三井化学ポリウレタン社製）
硬化剤
ＭＯＣＡ（ＭＯＣＡ）：イハラキュアミンＭＴ（イハラケミカル社製）
トリメチレン-ビス-（４-アミノベンゾアート）（ＣＵＡ-４）：ＣＵＡ-４（イハラケミカル社製）
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-トルエンジアミンおよびメチルチオトルエンジアミンの混合物（エタキュアー３００）：エタキュア３００（アルベマール社製）
トリメチロールプロパン：試薬
発泡剤（発泡剤） イオン交換水
整泡剤（整泡剤） ＳＲＸ２９８（東レダウ社製）
触媒（触媒１）
【００５６】
実施例１６〜１８、２１、２２、２４、２５、２７〜３２、３４〜３５、比較例５〜７
80℃のポリテトラフルオロエチレン製ビーカ（直径 70 mm×高さ 150 mm ）内で、硬化剤、アミン触媒および発泡剤を除く原料を表４〜表６に示す配合割合でよく混合した。次に、120℃で溶解したＭＯＣＡをビーカ内に投入してよく撹拌した。続いてアミン触媒および発泡剤（比較例６のみ発泡剤なし）を投入し撹拌した。数秒後に発泡反応が始まり、100℃で 30分間放置し硬化させて円柱試験片を得た。この試験片を目視および光学顕微鏡を用いて観察した。試験片に 30 Ｎの力を試験片の円柱軸方向に印加したときに油が滲み出す形状の弾性ゴムの発泡体であるものを優れた発泡固形潤滑剤であると評価して「○」印を、それ以外のものは「△」印またはコメントを表４〜表６に併記した。
また、連続気泡率を上述の方法で、遠心力油分離評価を以下の方法で測定した。結果を表４〜表６に併記した。
＜遠心力油分離評価試験＞
潤滑剤の徐放性を調べるために、遠心力油分離を測定した。遠心力油分離はロータ半径 75 mm、回転速度 1500 rpm の条件で 1 時間回転させた時の油充填量に対する油減少率を示した。
【００５７】
実施例１９
100℃のポリテトラフルオロエチレン製ビーカ（直径 70 mm×高さ 150 mm ）内で、硬化剤、アミン触媒および発泡剤を除く原料を表４に示す配合割合でよく混合した。次に、140℃で溶解したトリメチレン-ビス(４-アミノベンゾアート)をビーカ内に投入し、よく撹拌した。続いてアミン触媒および発泡剤を投入し撹拌した。数秒後に発泡反応が始まり、100℃で 30分間放置し硬化させて円柱試験片を得た。この試験片を目視および光学顕微鏡を用いて観察した。試験片に 30 Ｎの力を試験片の円柱軸方向に印加したときに油が滲み出す形状の弾性ゴムの発泡体であるものを優れた発泡固形潤滑剤であると評価して「○」印を表４に併記した。
【００５８】
実施例２０、２６、３３
80℃のポリテトラフルオロエチレン製ビーカ（直径 70 mm×高さ 150 mm ）内で、硬化剤、アミン触媒および発泡剤を除く原料を表４〜表６に示す配合割合でよく混合した。次に、エタキュア３００をビーカ内に投入し、よく撹拌した。続いてアミン触媒および発泡剤を投入し撹拌した。数秒後に発泡反応が始まり、100℃で 30分間放置し硬化させて円柱試験片を得た。この試験片を目視および光学顕微鏡を用いて観察した。試験片に 30 Ｎの力を試験片の円柱軸方向に印加したときに油が滲み出す形状の弾性ゴムの発泡体であるものを優れた発泡固形潤滑剤であると評価して「○」印を表４〜表６に併記した。
【００５９】
実施例２３
100℃のポリテトラフルオロエチレン製ビーカ（直径 70 mm×高さ 150 mm ）内で、硬化剤、アミン触媒および発泡剤を除く原料を表５に示す配合割合でよく混合した。次に、トリメチロールプロパンをビーカ内に投入し、よく撹拌した。続いてアミン触媒および発泡剤を投入し撹拌した。数秒後に発泡反応が始まり、100℃で 30 分間放置し硬化させて円柱試験片を得た。この試験片を目視および光学顕微鏡を用いて観察した。試験片に 30 Ｎの力を試験片の円柱軸方向に印加したときに油が滲み出す形状の弾性ゴムの発泡体であるものを優れた発泡固形潤滑剤であると評価して「○」印を表５に併記した。
【００６０】
【表４】
【表５】
【表６】
【００６１】
表４〜表６に示すように、実施例１６〜実施例３５の発泡固形潤滑剤では指で押したとき相当する力を加えたときに油が滲み出す形状の弾性ゴムの発泡体であり、優れた発泡固形潤滑剤であると認められたが、比較例５では発泡はしたものの一部固化せず、また比較例６では樹脂分と潤滑剤が分離してしまい発泡固形潤滑剤としては機能しないことがわかった。比較例７は、弾性に欠けた。また、実施例１６〜実施例３５は、遠心力下において潤滑剤成分が（即時に発泡体より抜け出てしまわず）徐放されることがわかった。
次に、実施例１６〜実施例３５の発泡固形潤滑剤成分を、図１に示すロールネック用転がり軸受の内輪１の内径面５ｃおよび内輪１の幅面５ａ、５ｂ、５ｄ、５ｅの切欠き部に流し込み、100℃で 30分間放置し硬化させ、発泡固形潤滑剤を封入したロールネック用転がり軸受を得た。
この発泡固形潤滑剤を封入したロールネック用転がり軸受は、この発泡固形潤滑剤から潤滑剤が徐放され、内輪内径面と回転軸との、もしくは、内輪同士または内輪と他部材とのすべり摩擦等に起因する内輪内径面および内輪幅面の摩耗を防止することが可能となった。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明のロールネック用転がり軸受は、内輪の内径面および内輪の幅面の少なくとも一つの切欠き部に発泡固形潤滑剤が充填されてなり、この発泡固形潤滑剤から潤滑剤が徐放され、内輪内径面とロール、または、内輪同士のすべり摩擦等に起因する内輪内径面および内輪幅面の摩耗を防止でき、軸受寿命を向上させることができる。このため、製鉄所内圧延機設備のロール支持に使用されるロールネック用転がり軸受として好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】ロールネック用転がり軸受の実施形態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 水平ロール
１ａ ロールネック
２ 軸受ケース
３ ４列円すいころ軸受
４ 円すいころ（転動体）
５ 内輪
６ 外輪
７、８ シール部材
９ 押さえリング
１０ 内間座
１１ａ、１１ｂ 外間座
１２ 押さえリング
１３ 固定具
１４ 発泡固形潤滑剤
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪および内輪間に複数の転動体が介在し、ロールネックを回転自在に支持するロールネック用転がり軸受であって、
前記内輪の内径面および前記内輪の幅面の少なくとも一つの切欠き部に発泡固形潤滑剤が充填されてなり、該発泡固形潤滑剤は潤滑成分と、樹脂成分と、硬化剤と、発泡剤とを含む混合物を発泡・硬化させてなる発泡固形潤滑剤であることを特徴とするロールネック用転がり軸受。
【請求項２】
前記潤滑成分は炭化水素系潤滑油および炭化水素系グリースから選ばれた少なくとも１つの潤滑成分であり、
前記樹脂成分は、高分子主鎖が炭化水素から構成され、該主鎖末端に水酸基価が 25〜110 mg KOH/g となる量の水酸基を有する液状ゴムであり、
前記硬化剤は分子内にイソシアネート基を有する有機化合物であり、
前記発泡剤が水であり、
前記液状ゴムと前記硬化剤との割合は、前記液状ゴムに含まれる水酸基と前記硬化剤に含まれるイソシアネート基とが当量比で（ＯＨ／ＮＣＯ）＝１／（ 1.0〜2.0 ）の範囲であり、
前記混合物は、混合物全体に対して、前記潤滑成分を 40〜80 重量％、前記液状ゴムを 5〜45 重量％含むことを特徴とする請求項１記載のロールネック用転がり軸受。
【請求項３】
前記液状ゴムがブタジエンもしくはイソプレンの重合体の主鎖末端に水酸基を有する数平均分子量 1000〜3500 の水酸基末端ジエン系重合体、または該ジエン系重合体を水添処理した変性水酸基末端ジエン系重合体であることを特徴とする請求項２記載のロールネック用転がり軸受。
【請求項４】
前記分子内にイソシアネート基を持つ有機化合物は、分子内に２個以上のイソシアネート基を有し、イソシアネート基の割合が 2.5〜5.0 ＮＣＯ％からなるプレポリマーであることを特徴とする請求項２または請求項３記載のロールネック用転がり軸受。
【請求項５】
前記分子内にイソシアネート基を持つ有機化合物は、芳香族ポリイソシアネートであることを特徴とする請求項２または請求項３記載のロールネック用転がり軸受。
【請求項６】
前記潤滑成分は潤滑油およびグリースから選ばれた少なくとも１つの潤滑成分であり、
前記樹脂成分は、イソシアネート基含有量が 2 重量％以上 6 重量％未満のウレタンプレポリマーであり、
前記発泡剤が水であり、
前記混合物は、混合物全体に対して、前記潤滑成分を 30〜70 重量％含み、発泡後の連続気泡率が 50 ％以上であることを特徴とする請求項１記載のロールネック用転がり軸受。
【請求項７】
前記ウレタンプレポリマーは、エステル系ウレタンプレポリマー、カプロラクトン系ウレタンプレポリマー、およびエーテル系ウレタンプレポリマーから選ばれた少なくとも１つのウレタンプレポリマーであることを特徴とする請求項６記載のロールネック用転がり軸受。
【請求項８】
前記イソシアネート基と、該イソシアネート基と反応する前記硬化剤の官能基との割合が当量比で（硬化剤の官能基／ＮＣＯ）＝１／（1.1〜2.5）の範囲であることを特徴とする請求項６または請求項７記載のロールネック用転がり軸受。
【請求項９】
前記水の水酸基と、前記硬化剤の官能基との割合が当量比で（水の水酸基／硬化剤の官能基）＝１／（0.7〜2.0）の範囲であることを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれか一項記載のロールネック用転がり軸受。
【請求項１０】
前記硬化剤が芳香族ポリアミノ化合物であることを特徴とする請求項６ないし請求項９のいずれか一項記載のロールネック用転がり軸受。
【請求項１１】
前記芳香族ポリアミノ化合物がアミノ基の隣接位に置換基を有する芳香族ポリアミノ化合物であることを特徴とする請求項１０記載のロールネック用転がり軸受。
【請求項１】
外輪および内輪間に複数の転動体が介在し、ロールネックを回転自在に支持するロールネック用転がり軸受であって、
前記内輪の内径面および前記内輪の幅面の少なくとも一つの切欠き部に発泡固形潤滑剤が充填されてなり、該発泡固形潤滑剤は潤滑成分と、樹脂成分と、硬化剤と、発泡剤とを含む混合物を発泡・硬化させてなる発泡固形潤滑剤であることを特徴とするロールネック用転がり軸受。
【請求項２】
前記潤滑成分は炭化水素系潤滑油および炭化水素系グリースから選ばれた少なくとも１つの潤滑成分であり、
前記樹脂成分は、高分子主鎖が炭化水素から構成され、該主鎖末端に水酸基価が 25〜110 mg KOH/g となる量の水酸基を有する液状ゴムであり、
前記硬化剤は分子内にイソシアネート基を有する有機化合物であり、
前記発泡剤が水であり、
前記液状ゴムと前記硬化剤との割合は、前記液状ゴムに含まれる水酸基と前記硬化剤に含まれるイソシアネート基とが当量比で（ＯＨ／ＮＣＯ）＝１／（ 1.0〜2.0 ）の範囲であり、
前記混合物は、混合物全体に対して、前記潤滑成分を 40〜80 重量％、前記液状ゴムを 5〜45 重量％含むことを特徴とする請求項１記載のロールネック用転がり軸受。
【請求項３】
前記液状ゴムがブタジエンもしくはイソプレンの重合体の主鎖末端に水酸基を有する数平均分子量 1000〜3500 の水酸基末端ジエン系重合体、または該ジエン系重合体を水添処理した変性水酸基末端ジエン系重合体であることを特徴とする請求項２記載のロールネック用転がり軸受。
【請求項４】
前記分子内にイソシアネート基を持つ有機化合物は、分子内に２個以上のイソシアネート基を有し、イソシアネート基の割合が 2.5〜5.0 ＮＣＯ％からなるプレポリマーであることを特徴とする請求項２または請求項３記載のロールネック用転がり軸受。
【請求項５】
前記分子内にイソシアネート基を持つ有機化合物は、芳香族ポリイソシアネートであることを特徴とする請求項２または請求項３記載のロールネック用転がり軸受。
【請求項６】
前記潤滑成分は潤滑油およびグリースから選ばれた少なくとも１つの潤滑成分であり、
前記樹脂成分は、イソシアネート基含有量が 2 重量％以上 6 重量％未満のウレタンプレポリマーであり、
前記発泡剤が水であり、
前記混合物は、混合物全体に対して、前記潤滑成分を 30〜70 重量％含み、発泡後の連続気泡率が 50 ％以上であることを特徴とする請求項１記載のロールネック用転がり軸受。
【請求項７】
前記ウレタンプレポリマーは、エステル系ウレタンプレポリマー、カプロラクトン系ウレタンプレポリマー、およびエーテル系ウレタンプレポリマーから選ばれた少なくとも１つのウレタンプレポリマーであることを特徴とする請求項６記載のロールネック用転がり軸受。
【請求項８】
前記イソシアネート基と、該イソシアネート基と反応する前記硬化剤の官能基との割合が当量比で（硬化剤の官能基／ＮＣＯ）＝１／（1.1〜2.5）の範囲であることを特徴とする請求項６または請求項７記載のロールネック用転がり軸受。
【請求項９】
前記水の水酸基と、前記硬化剤の官能基との割合が当量比で（水の水酸基／硬化剤の官能基）＝１／（0.7〜2.0）の範囲であることを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれか一項記載のロールネック用転がり軸受。
【請求項１０】
前記硬化剤が芳香族ポリアミノ化合物であることを特徴とする請求項６ないし請求項９のいずれか一項記載のロールネック用転がり軸受。
【請求項１１】
前記芳香族ポリアミノ化合物がアミノ基の隣接位に置換基を有する芳香族ポリアミノ化合物であることを特徴とする請求項１０記載のロールネック用転がり軸受。
【図１】
【公開番号】特開２００８−２９８１１９（Ｐ２００８−２９８１１９Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４２６８９（Ｐ２００７−１４２６８９）
【出願日】平成１９年５月２９日（２００７．５．２９）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月２９日（２００７．５．２９）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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