1.前言
軸承所使用的潤滑劑廣泛使用潤滑脂和潤滑油。但作為潤滑劑的替代品，近年來，在塑料材料中加入大量潤滑油或者潤滑脂進(jìn)而形成的固態(tài)復(fù)合材料受到了廣泛關(guān)注。這種材料，通過讓它與需要潤滑的部位進(jìn)行接觸，或者安裝在其附近位置，可以緩慢而持續(xù)的提供潤滑劑。同時(shí)因?yàn)楸旧沓使虘B(tài)，潤滑脂和潤滑油難以從自身簡單的流出。利用這一點(diǎn)，對(duì)以往難以潤滑且有粉塵或水的環(huán)境中將具有很好的潤滑效果。
在此介紹的“固態(tài)油”就是含有潤滑油的塑料，是NSK通過材料和加工方法的研究開發(fā)的新型材料。這種“固態(tài)油”是在自身具有潤滑性的同時(shí)，又會(huì)給接觸部及周邊提供潤滑的單元。
本文中將介紹直線導(dǎo)軌用“固態(tài)油”，即“NSK K1”。
2.關(guān)于“固態(tài)油”
2.1“固態(tài)油”的構(gòu)造
「所謂“固態(tài)油”，指的是具有和潤滑油具有親和性的聚烯烴樹脂構(gòu)成的材料。市售的含油塑料的含油量僅為重量的數(shù)百分比，但此固態(tài)油的潤滑油具有為50%重量以上的優(yōu)點(diǎn)。這種材料在加熱時(shí)具有可塑性，可以加工為任意形狀，冷卻后會(huì)恢復(fù)為含有潤滑油的狀態(tài)。
“固態(tài)油”的代表特性如表1所示。根據(jù)表1， “固態(tài)油”與通常的塑料相比更軟，這個(gè)硬度恰好在橡膠與塑料之間?！肮虘B(tài)油”的代表特性如表1所示。根據(jù)表1， “固態(tài)油”與通常的塑料相比更軟，這個(gè)硬度恰好在橡膠與塑料之間。
由于是潤滑油與樹脂的混合體，因此具有各種組成成分，在此介紹的“固態(tài)油”是由礦物潤滑油和數(shù)種分力量不同的聚烯烴構(gòu)成的。
固態(tài)油的組織如圖1所示，根據(jù)照片，聚烯烴構(gòu)成了固態(tài)油的骨骼，在它們之間填充著潤滑油。
2.2“固態(tài)油”的特性
“固態(tài)油”所產(chǎn)生的潤滑油量，與溫度有關(guān)。
圖1顯示了拉應(yīng)力測試的JIS1號(hào)實(shí)驗(yàn)品（厚度3mm）在各溫度放置后，產(chǎn)生的潤滑油量的測試結(jié)果，顯示出隨著溫度上升產(chǎn)生的潤滑油量增加。因此，可以得到以下結(jié)論。
根據(jù)前文所述， “固態(tài)油”是聚烯烴的分子之間包含著潤滑油。 “固態(tài)油”的成形過程是將材料加熱到聚烯烴熔點(diǎn)以上的溫度，再經(jīng)由冷卻固化后形成的。因此聚烯烴分子是以伸長狀態(tài)是冷卻凍結(jié)后，收縮的殘余應(yīng)力所致。一般的塑料隨著溫度的上升分子運(yùn)動(dòng)越發(fā)活躍，由此應(yīng)力得到緩解。這是因?yàn)殡S著溫度上升，聚烯烴分子收縮，結(jié)果導(dǎo)致潤滑油排除。
此時(shí)，“固態(tài)油”在接觸運(yùn)動(dòng)時(shí)，隨著摩擦發(fā)熱會(huì)產(chǎn)生大量潤滑油。
其次， 闡述關(guān)于“固態(tài)油”在接觸部產(chǎn)生的潤滑油量
圖2顯示使用了中央位置有圓形的凹陷實(shí)驗(yàn)片，在這和凹陷中有與“固態(tài)油”一樣顏色的潤滑油，進(jìn)行插入式摩擦磨損試驗(yàn)。在50℃進(jìn)行振動(dòng)，觀察上色的潤滑油的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)片在6天、13天、21天后的斷面如圖2所示。
放入凹坑里的著色潤滑脂，隨之時(shí)間的增加，會(huì)向接觸面擴(kuò)散。并且，在滾動(dòng)面上觀察到有潤滑油滲出。
從這個(gè)現(xiàn)象和照片1的“固態(tài)油”的形態(tài)來看，“固態(tài)油”里的潤滑油是以連續(xù)相存在的。推測當(dāng)接觸面的潤滑油減少時(shí)，潤滑油能從“固態(tài)油”內(nèi)部滲出來進(jìn)行補(bǔ)給。根據(jù)這個(gè)特性，可以實(shí)現(xiàn)長時(shí)間穩(wěn)定地潤滑。
3.直線導(dǎo)軌用“NSK K1”的形狀及安裝示例
如圖3，在直線導(dǎo)軌的端蓋和側(cè)面密封圈之間，裝有護(hù)板及NSK K1（兩端均有）。像側(cè)面密封圈一樣，NSK K1也是能緊貼導(dǎo)軌表面的，通常導(dǎo)軌所需的潤滑油是由NSK K1提供的。
如照片3，將圖3中的側(cè)面密封圈取掉后的NSK K1的形狀。
4.直線導(dǎo)軌用“NSK K1”的特性
4.1潤滑劑的供給性能
為了探究NSK K1的潤滑劑供給性能，將裝有NSK K1且沒有潤滑脂的直線導(dǎo)軌進(jìn)行運(yùn)行試驗(yàn)。把側(cè)面密封圈替換為護(hù)板，將端蓋、滑塊、以及導(dǎo)軌脫脂后與NSK K1按照?qǐng)D3所示的安裝方法進(jìn)行組裝。根據(jù)直線導(dǎo)軌各運(yùn)行距離，測量摩擦力以及NSK K1的重量。根據(jù)兩端NSK K1的與初始時(shí)候的重量差得出潤滑油供給量（重量變化率），各運(yùn)行距離與摩擦力的關(guān)系，如圖4所示。
將端蓋、滑塊及導(dǎo)軌脫脂后，直線導(dǎo)軌的摩擦力急劇上升，運(yùn)行順暢度下降，如果再繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，潤滑油將會(huì)從NSK K1中滲出并供給，摩擦力下降，運(yùn)行性又能恢復(fù)到之前的狀態(tài)。
從中可以看出，就算是沒有潤滑脂，也能夠通過NSK K1進(jìn)行潤滑油的供給，從而讓直線導(dǎo)軌平穩(wěn)運(yùn)行，即便在運(yùn)行途中，端蓋、滑塊以及導(dǎo)軌被脫脂，也能夠繼續(xù)運(yùn)行。
4.2密封圈性能
為了能在苛刻環(huán)境下進(jìn)行密封圈的性能評(píng)價(jià)，在充滿大量木屑的環(huán)境下，進(jìn)行耐久試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)，如照片4所示。結(jié)果為圖5所示。
在木屑等的粉塵環(huán)境下，在滑塊運(yùn)行時(shí)滑塊中的潤滑脂會(huì)被導(dǎo)軌上積累的粉塵吸收，從而導(dǎo)致潤滑不良。
NSK K1具有當(dāng)潤滑脂耗盡時(shí)也能進(jìn)行潤滑油的供給的性能，以及具有像密封圈減少粉塵的侵入的性能。
事實(shí)上，如圖5所示的那樣，同樣在充滿木屑的環(huán)境中，使用NSK K1組合的直線導(dǎo)軌（參照?qǐng)D3）的運(yùn)行距離是標(biāo)準(zhǔn)雙密封圈組合（2個(gè)橡膠組合）的直線導(dǎo)軌的2倍左右。因此，可以推測NSK K1有上述的2個(gè)性能。
4.3耐久性能
為了研究NSK K1的耐久性能，在室內(nèi)環(huán)境下進(jìn)行沒有潤滑脂的直線導(dǎo)軌的運(yùn)行試驗(yàn)。測試結(jié)果如圖6所示。
如圖6，在沒有潤滑的條件下，短時(shí)間（79km）內(nèi)直線導(dǎo)軌就不能運(yùn)行了，安裝了NSK K1的直線導(dǎo)軌，能運(yùn)行25000km以上。因此，通常的直線導(dǎo)軌需要定期補(bǔ)充潤滑劑，NSK K1安裝后能一直進(jìn)行少量的潤滑劑供給，所以可以延長潤滑劑的補(bǔ)充時(shí)間間隔。
4.4. 耐油性?耐化學(xué)試劑性
對(duì)于直線導(dǎo)軌的使用，應(yīng)當(dāng)考慮NSK K1對(duì)于化學(xué)試劑的浸漬，實(shí)驗(yàn)在40℃下進(jìn)行，調(diào)查它們的相容性（參照表2）。
通常狀態(tài)下接觸潤滑脂、切削油，NSK K1比較穩(wěn)定，使用上并沒有問題。
但對(duì)于有脫脂能力的化學(xué)試劑（煤油、己烷等），在接觸密封圈時(shí)，會(huì)很快吸取密封圈表面的油脂。因此，將裝置洗凈時(shí)，如果長時(shí)間接觸有脫脂能力的化學(xué)試劑，有可能會(huì)讓NSK K1的失去潤滑油供給性能，以至于不能完全發(fā)揮其作用。
5.直線導(dǎo)軌用“NSK K1”的期望用途
NSK K1在有普通密封圈性能的同時(shí)，也能從固態(tài)油（聚烯烴的多孔結(jié)構(gòu)）中滲出潤滑油來給直線導(dǎo)軌提供潤滑，是一種全新的潤滑單元。
其應(yīng)用性能以及被期待的具體用途如表3所示。
NSK K1，在這些粉塵、水等可以讓油分消失的環(huán)境用途中，會(huì)發(fā)揮重要的性能。
而且，直線導(dǎo)軌的潤滑劑會(huì)四處飛濺，為了裝置及其周圍不會(huì)被飛濺的潤滑劑污染，只能減少潤滑脂的使用量，但這樣很容易出現(xiàn)潤滑不良。在這樣的使用環(huán)境中，使用潤滑劑能少量持續(xù)供給且不會(huì)有潤滑脂飛濺的NSK K1，是一個(gè)既有效又能防止?jié)櫥涣嫉暮棉k法。
6.后記
現(xiàn)代技術(shù)開發(fā)了這種富含大量潤滑油的新型樹脂材料，即“固態(tài)油”。
這種“固態(tài)油”能夠根據(jù)要求加工成任意形狀，而且，所含潤滑油種類以及含油量的多少也是可以任意變化的。
在此基礎(chǔ)上，針對(duì)市場需求，NSK開發(fā)了直線導(dǎo)軌用“固態(tài)油”，即NSK K1。
使用NSK K1，在潤滑脂沒有的狀態(tài)下，能讓直線導(dǎo)軌運(yùn)行25000km以上，而且，在充滿木屑的環(huán)境中，NSK K1有著普通橡膠密封圈2倍以上的壽命。
今后活用“固態(tài)油”的特長，或作為潤滑油供給零部件，或作為密封圈使用，或者二者結(jié)合使用，今后會(huì)在各種用途中不斷得到應(yīng)用。