電絕緣樹脂材料的制造方法和滾動軸承的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的電絕緣樹脂材料的制造方法是從螺桿主體的L/D＝50～100的擠出混煉機的第1原料供給口供給全配合量的一部分的散熱性添加劑和全配合量的PPS樹脂并混煉后，從第2原料供給口供給其余部分的散熱性添加劑和全配合量的強化纖維并混煉，得到含有強化纖維15～40質(zhì)量％和PPS樹脂5～45質(zhì)量％并以成為總量100質(zhì)量％的方式配合有散熱性添加劑的電絕緣樹脂材料。其中在將上述其余部分的散熱性添加劑和全配合量的強化纖維從第2原料供給口供給、混煉時的最大攪拌扭矩的值為將全配合量的散熱性添加劑和全配合量的PPS樹脂從第1原料供給口供給、混煉時的最大攪拌扭矩的值以下的條件下對原料進行混煉。
【專利說明】電絕緣樹脂材料的制造方法和滾動軸承
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電絕緣樹脂材料的制造方法和滾動軸承。
【背景技術(shù)】
[0002] 在鐵道車輛等的電動機中使用的滾動軸承中，使用中出于某些原因在滾動軸承內(nèi) 流過電流時，滾動接觸面等上有時會發(fā)生電腐蝕。因此，提出了在外輪的外周部等上具有由 含有玻璃纖維和聚苯硫離樹脂的樹脂材料形成的電絕緣膜的滾動軸承（例如，參照日本特 開平3-277818號公報）。但是，隨著鐵道車輛等的高速化，存在軸滾動時滾動軸承的發(fā)熱量 增加的趨勢，有時降低該滾動軸承的壽命。另一方面，含有合成樹脂的樹脂材料是通過混煉 擠出機混煉原料來制造的（例如，參照日本專利第5041209號公報）。
[0003] 然而，從上述混煉擠出機的原料供給口向該混煉擠出機內(nèi)供給全部的原料進行混 煉時，原料混合物的粘度會急劇上升。例如，如圖4(A)的虛線所示，原料供給口附近的攬拌 扭矩急劇顯著增大。因此，在原料混煉時發(fā)生異常升溫，并且原料從原料供給口泄漏。其結(jié) 果，無法充分混合原料而使其均勻分散，并且玻璃纖維的折損，導致得到的樹脂材料的拉伸 強度降低。因此，上述方法中，很難得到電絕緣性和散熱性該兩者優(yōu)異且能夠確保高強度的 電絕緣樹脂材料。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明的目的之一在于提供能夠得到可確保高電絕緣性和散熱性且可確保高強 度的電絕緣樹脂材料的電絕緣樹脂材料的制造方法W及電絕緣性和散熱性優(yōu)異且壽命長 的滾動軸承。
[0005] 本發(fā)明的電絕緣樹脂材料的制造方法的特征在于，使用擠出混煉機，所述擠出混 煉機具備：在筒狀料筒內(nèi)收容有螺桿主體、將原料邊混煉邊移送到排出口側(cè)而由排出口進 行擠出的混煉機主體；將原料的一部分供給到上述混煉機主體內(nèi)的第1原料供給口； W及， 設(shè)置于上述第1原料供給口的擠出方向下游側(cè)的、將其余部分的原料供給到上述混煉機主 體內(nèi)的第2原料供給口；
[0006] 包含如下工序：從上述第1原料供給口將全配合量中的一部分散熱性添加劑和全 配合量的聚苯硫離樹脂供給到上述混煉機主體內(nèi)進行混煉后，從上述第2原料供給口將其 余部分的散熱性添加劑和全配合量的強化纖維供給到上述混煉機主體內(nèi)進行混煉，由此制 造含有強化纖維15?40質(zhì)量％和聚苯硫離樹脂5?45質(zhì)量％并^總量成為100質(zhì)量％ 的方式配合有散熱性添加劑的電絕緣樹脂材料的工序；其中，上述螺桿主體的長邊方向長 度L與該螺桿主體的最大直徑D之比（L/D)的值為50?100;并且，在將上述其余部分的 散熱性添加劑和全配合量的強化纖維從該第2原料供給口供給到上述混煉機主體內(nèi)進行 混煉時的最大攬拌扭矩的值成為將全配合量的散熱性添加劑和全配合量的聚苯硫離樹脂 從上述第1原料供給口供給到上述混煉機主體內(nèi)進行混煉時的最大攬拌扭矩的值W下的 條件下，對上述原料進行混煉。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007] W下參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行描述，本發(fā)明的上述和其它特征及優(yōu)點會 變得更加清楚，其中，符號表示本發(fā)明的要素，其中：
[0008] 圖1是表示作為本發(fā)明的一個實施方式的滾動軸承的圓柱滾子軸承的局部剖面 圖。
[0009] 圖2是表示本發(fā)明的一個實施方式的電絕緣膜的構(gòu)成的局部放大說明圖。
[0010] 圖3是表示本發(fā)明的一個實施方式的電絕緣樹脂材料的制造方法的一個例子的 工序圖，（A)是表示將全配合量中的一部分散熱性添加劑和全配合量的聚苯硫離樹脂供給 到2軸擠出混煉機的混煉機主體內(nèi)的工序的說明圖，炬）是表示將其余部分的散熱性添加 劑和全配合量的強化纖維供給到混煉機主體內(nèi)的工序的說明圖。
[0011] 圖4是表示本發(fā)明的一個實施方式的電絕緣樹脂材料的制造方法中使用的2軸擠 出混煉機的構(gòu)成的圖，（A)是表示原料供給時的2軸擠出混煉機內(nèi)的扭矩分布的趨勢的說 明圖，炬）是表示2軸擠出混煉機的螺桿的局部擴大剖面圖。
[0012] 圖5表示是試驗例2中的樹脂材料中的滑石的含量與熱傳導率的關(guān)系的圖。
【具體實施方式】
[0013] W下，根據(jù)附圖對本發(fā)明的一個實施方式的滾動軸承進行說明。圖1是表示作為 本發(fā)明的一個實施方式的滾動軸承的圓柱滾子軸承的局部剖面圖。另外，圖2是表示圖1 所示的圓柱滾子軸承中的電絕緣膜的構(gòu)成的局部放大說明圖。
[0014] 圖1所示的圓柱滾子軸承1具備內(nèi)輪2、外輪3、多個圓柱滾子4和保持器5。內(nèi)輪 2在外周面具有軌道部2a。外輪3在內(nèi)周面具有軌道部3a。圓柱滾子4是配置在外內(nèi)輪 2、3的兩軌道部2a、3a間的轉(zhuǎn)動體。保持器5在周方向按規(guī)定間隔保持多個圓柱滾子4。
[0015] 圓柱滾子軸承1中，與未圖示的殼體接觸的外輪3的外周面3b和側(cè)面3c用電絕 緣膜10被覆。電絕緣膜10由含有散熱性添加劑11、強化纖維12和聚苯硫離樹脂13的電 絕緣性材料形成（圖2)。散熱性添加劑11具有高熱傳導率。強化纖維12能夠賦予高強 度。聚苯硫離樹脂13具有高電絕緣性。在電絕緣膜10內(nèi)形成有散熱性添加劑11彼此相 互接觸而傳遞熱的導熱路徑15。因此，電絕緣膜10能夠使在圓柱滾子軸承1中產(chǎn)生的熱經(jīng) 由導熱路徑15向圓柱滾子軸承1的外部高效率地放出。因此，圓柱滾子軸承1具有高電絕 緣性和強度，并且能夠抑制由發(fā)熱所致的壽命的降低，長壽命。應(yīng)予說明，本發(fā)明中，內(nèi)輪2 與未圖示的殼體、車軸等接觸時，可W用電絕緣膜10被覆內(nèi)輪2的內(nèi)周面化和側(cè)面2c。
[0016] 從確保充分的電絕緣性的觀點考慮，電絕緣膜10的電導率優(yōu)選為l(rWs/m W下， 更優(yōu)選為W下。另外，從確保充分的散熱性的觀點考慮，電絕緣膜10的熱傳導率 為IW/mK W上，更優(yōu)選為2W/mK W上。電絕緣膜10的熱傳導率的上限值因散熱性添加劑11 的種類和量等而有所不同，通常為5W/mK W下。上述電絕緣膜10,例如可W通過使用電絕緣 性材料、金屬模具和形成電絕緣膜10的軌道輪（內(nèi)外輪2、3)的嵌件成型法等在外輪3的 外周面3b和側(cè)面3c W及內(nèi)輪2的內(nèi)周面化和側(cè)面2c形成，上述電絕緣材料含有作為散 熱性添加劑11的滑石、作為強化纖維12的玻璃纖維、聚苯硫離樹脂13。
[0017] 接著，對上述電絕緣膜10中使用的電絕緣樹脂材料的制造方法進行說明。圖3是 表示本發(fā)明的一個實施方式的電絕緣樹脂材料的制造方法的一個例子的工序圖。圖3(A) 是表示將全配合量中的一部分散熱性添加劑和全配合量的聚苯硫離樹脂供給到2軸擠出 混煉機的混煉機主體內(nèi)的工序（W下，稱為"第1原料供給工序"）的說明圖。圖3炬）是表 示將其余部分的散熱性添加劑和全配合量的強化纖維供給到混煉機主體內(nèi)的工序（W下， 稱為"第2原料供給工序"）的說明圖。
[0018] 本實施方式的電絕緣樹脂材料的制造方法中，作為擠出混煉機，可W使用2軸擠 出混煉機等。應(yīng)予說明，在本實施方式中，舉出使用具備第1原料供給口和第2原料供給口 的圖4所示的2軸擠出混煉機的情況為例進行說明。第2原料供給口在第1原料供給口的 下游側(cè)。圖4是表示本發(fā)明的一個實施方式的電絕緣樹脂材料的制造方法中使用的2軸擠 出混煉機的構(gòu)成的圖。圖4(A)是表示原料供給時的2軸擠出混煉機內(nèi)的扭矩分布的趨勢 的說明圖。圖4炬）是表示2軸擠出混煉機的螺桿的局部放大剖面圖。在圖4(A)的下部所 示的圖中，實線表示將原料分別從第1原料供給口 21和第2原料供給口 22分割供給到混 煉機主體內(nèi)時的2軸擠出混煉機內(nèi)的扭矩分布。虛線表示將全部原料從第1原料供給口 21 供給到混煉機主體內(nèi)時的2軸擠出混煉機內(nèi)的扭矩分布。圖4所示的2軸擠出混煉機20 具備擠出混煉機主體20a、第1原料供給口 21和第2原料供給口 22。擠出混煉機主體20a 將原料邊混煉邊從排出口 23擠出。第1原料供給口 21設(shè)置在擠出混煉機主體20a中的擠 出方向上游側(cè)，將原料的一部分供給到擠出混煉機主體20a內(nèi)。第2原料供給口 22設(shè)置在 第1原料供給口 21的下游側(cè)，將其余部分的原料供給到擠出混煉機主體20a內(nèi)。在擠出混 煉機主體20a W能夠旋轉(zhuǎn)地相互曬合的狀態(tài)收容有相互平行地配置的2個相同的螺桿主體 25a、25b。該些螺桿主體25a、25b W在相同的方向旋轉(zhuǎn)的方式構(gòu)成。在第1原料供給口 21 的上方設(shè)有第1散熱性添加劑供給部31和樹脂供給部32。第1散熱性添加劑供給部31將 全配合量中的一部分散熱性添加劑11供給到第1原料供給口 21。樹脂供給部32將聚苯硫 離樹脂13供給到第1原料供給口 21。另外，在第2原料供給口 22的上方設(shè)有第2散熱性 添加劑供給部33和強化纖維供給部34。第2散熱性添加劑供給部33將其余部分的散熱 性添加劑11供給到第2原料供給口 22。強化纖維供給部34將強化纖維12供給到第2原 料供給口 22。應(yīng)予說明，在擠出混煉機主體20a的內(nèi)部，在第1原料供給口 21的附近和第 2原料供給口 22的附近設(shè)有用于求出攬拌扭矩的扭矩檢測器、壓力傳感器等攬拌扭矩檢測 部（未圖示）。
[0019] 2軸擠出混煉機20中，螺桿主體25a、25b的長邊方向長度L(參照圖4(A))和螺 桿主體25a，25b的最大直徑D (參照圖4炬)）W L/D的值為50?100的方式進行設(shè)定。上 述L/D的值越大，越有從投入原料后到電絕緣樹脂材料從排出口 23擠出的時間越長，混煉 時間越長的趨勢。從使原料均勻分散、并且確保充分的混煉時間而得到均勻的電絕緣性材 料的觀點考慮，上述L/D的值為50 W上，優(yōu)選為70 W上。由抑制滯留所致的強化纖維的折 損W及縮短混煉時暴露于高熱的時間而抑制樹脂劣化的觀點考慮，上述L/D的值為100 W 下，優(yōu)選為80 W下。
[0020] 本實施方式的電絕緣樹脂材料的制造方法中，使用具有上述L/D的值的2軸擠出 混煉機20。在將上述其余部分的散熱性添加劑11和全配合量的強化纖維12從第2原料供 給口 22供給到混煉機主體20a內(nèi)進行混煉時的最大攬拌扭矩的值成為將全配合量的散熱 性添加劑11和全配合量的聚苯硫離樹脂13從第1原料供給口 21供給到混煉機主體20a 內(nèi)進行混煉時的最大攬拌扭矩的值W下的條件下，對原料進行混煉。應(yīng)予說明，上述最大攬 拌扭矩的值是通過設(shè)置于2軸擠出混煉機20的未圖示的攬拌扭矩檢測部測定的扭矩的最 大值。本實施方式的電絕緣樹脂材料的制造方法中采用上述構(gòu)成。由此，能夠抑制如從第 1原料供給口 21將全部原料供給到2軸擠出混煉機20內(nèi)進行混煉時該樣的情況下的原料 混合物的粘度的急劇上升。而且，如圖4炬）的實線所示，能夠抑制第1原料供給口 21附近 的攬拌扭矩的顯著增大。由此，能夠抑制原料的混煉時的異常升溫的發(fā)生，能夠充分混煉原 料，并且能夠抑制混煉時的強化纖維的折損。
[0021] 能夠更高效地混煉原料，且能夠進一步抑制混煉時的強化纖維的折損。由此，優(yōu)選 從第1原料供給口 21將全配合量中的一部分散熱性添加劑11和全配合量的聚苯硫離樹脂 13供給到2軸擠出混煉機20內(nèi)進行混煉時的最大攬拌扭矩的值與從第2原料供給口 22將 其余部分的散熱性添加劑11和全配合量的強化纖維12供給到2軸擠出混煉機20內(nèi)進行 混煉時的最大攬拌扭矩的值是相同的值。
[0022] 作為上述散熱性添加劑11，例如，可W使用滑石。使用滑石作為散熱性添加劑11 時，能夠確保充分的散熱性。上述散熱性添加劑11的形狀和大小為能夠確保充分的散熱性 的形狀和大小即可。從確保充分的散熱性的觀點考慮，上述電絕緣樹脂材料中的上述散熱 性添加劑11的含量為40質(zhì)量％^上，優(yōu)選為50質(zhì)量％^上。應(yīng)予說明，上述電絕緣樹脂 材料中的上述散熱性添加劑11的含量的上限只要是使總量成為100質(zhì)量％的量即可。從 確保制造時的混煉的容易性的觀點考慮，上述散熱性添加劑11的含量優(yōu)選為80質(zhì)量％ W 下，更優(yōu)選為70質(zhì)量％ ^下，進一步優(yōu)選為60質(zhì)量％ W下。
[0023] 作為上述強化纖維12,例如可W使用玻璃纖維；氧化鋒晶須、碳酸巧晶須、鐵酸晶 須等晶須等。該些強化纖維中，從能夠確保充分的強度，并且操作容易的角度考慮，優(yōu)選玻 璃纖維。從確保充分的成型性，并且提高強度的觀點考慮，上述強化纖維12的直徑優(yōu)選為 13 y m W下，更優(yōu)選為10 y m W下。另外，從確保充分的強度的觀點考慮，上述強化纖維12 的長度優(yōu)選為500 y m W上，更優(yōu)選為2000 y m W上。從確保充分的成型性的觀點考慮，上 述強化纖維12的長度優(yōu)選為10000 y m W下，更優(yōu)選為5000 y m W下。應(yīng)予說明，上述強化 纖維12的直徑和長度是300根的強化纖維12的平均直徑和平均長度。從確保充分的強度 的觀點考慮，上述強化纖維12的長徑比優(yōu)選為20 W上，更優(yōu)選為100 W上。從確保充分的 強度的觀點考慮，上述電絕緣樹脂材料中的上述強化纖維12的含量為15質(zhì)量％^上，優(yōu)選 為25質(zhì)量％ ^上，從確保充分的成型性的觀點考慮，為40質(zhì)量％ ^下，優(yōu)選為30質(zhì)量％ W 下。
[0024] 上述聚苯硫離樹脂13是含有70?100摩爾％的式（I)表示的結(jié)構(gòu)單元的分子量 3000?50000的化合物。
【權(quán)利要求】
1. 一種電絕緣樹脂材料的制造方法，其特征在于，使用擠出混煉機，所述擠出混煉機具 備： 混煉機主體，其在筒狀料筒內(nèi)收容有螺桿主體，將原料邊混煉邊移送至排出口側(cè)而由 排出口進行擠出； 第1原料供給口，將原料的一部分供給到所述混煉機主體內(nèi)；以及 第2原料供給口，其設(shè)置于所述第1原料供給口的擠出方向下游側(cè)，將其余部分的原料 供給到所述混煉機主體內(nèi)； 所述方法包含以下工序：從所述第1原料供給口將全配合量中的一部分散熱性添加劑 和全配合量的聚苯硫醚樹脂供給到所述混煉機主體內(nèi)進行混煉后，從所述第2原料供給口 將其余部分的散熱性添加劑和全配合量的強化纖維供給到所述混煉機主體內(nèi)進行混煉，由 此制造含有強化纖維15?40質(zhì)量％和聚苯硫醚樹脂5?45質(zhì)量％并以總量成為100質(zhì) 量％的方式配合有散熱性添加劑的電絕緣樹脂材料的工序； 其中，所述螺桿主體的長邊方向長度L與該螺桿主體的最大直徑D之比L/D的值為 50 ?100， 并且，在將所述其余部分的散熱性添加劑和全配合量的強化纖維從該第2原料供給口 供給到所述混煉機主體內(nèi)進行混煉時的最大攪拌扭矩的值成為將全配合量的散熱性添加 劑和全配合量的聚苯硫醚樹脂從所述第1原料供給口供給到所述混煉機主體內(nèi)進行混煉 時的最大攪拌扭矩的值以下的條件下，對所述原料進行混煉。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電絕緣樹脂材料的制造方法，其中，在從所述第1原料供給口 將全配合量中的一部分散熱性添加劑和全配合量的聚苯硫醚樹脂供給到所述混煉機主體 內(nèi)進行混煉時的最大攪拌扭矩的值與在從所述第2原料供給口將其余部分的散熱性添加 劑和全配合量的強化纖維供給到所述混煉機主體內(nèi)進行混煉時的最大攪拌扭矩的值為相 同的值。
3. -種滾動軸承，其特征在于，內(nèi)輪的內(nèi)周面和外輪的外周面中的至少一個被電絕緣 膜被覆， 所述電絕緣膜由通過權(quán)利要求1或2所述的制造方法制造的電絕緣樹脂材料形成。
【文檔編號】B29B7/42GK104275751SQ201410327713
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月12日
【發(fā)明者】三宅一德 申請人:株式會社捷太格特