轴承所使用的润滑剂广泛使用润滑脂和润滑油。但作为润滑剂的替代品，近年来，在塑料材料中加入大量润滑油或者润滑脂进而形成的固态复合材料受到了广泛关注。这种材料，通过让它与需要润滑的部位进行接触，或者安装在其附近位置，可以缓慢而持续的提供润滑剂。同时因为本身呈固态，润滑脂和润滑油难以从自身简单的流出。利用这一点，对以往难以润滑且有粉尘或水的环境中将具有很好的润滑效果。
在此介绍的“固态油”就是含有润滑油的塑料，是NSK通过材料和加工方法的研究开发的新型材料。这种“固态油”是在自身具有润滑性的同时，又会给接触部及周边提供润滑的单元。
本文中将介绍直线导轨用“固态油”，即“NSK K1”。
技术支持·研究开发
“固态油”的开发与NSK直线导轨的应用
1.前言
2.关于“固态油”
2.1“固态油”的构造
所谓“固态油”，指的是由与润滑油具有亲和性的聚烯烃树脂构成的材料。市售含油塑料的含油量仅为数重量百分比，而这种固态油的润滑油含量可达50%重量以上，这是其显著优点。该材料加热时具有可塑性，可加工为任意形状，冷却后则恢复为含有润滑油的状态。
“固态油”的代表特性如表1所示。由表可知，其与普通塑料相比更柔软，硬度恰好在橡胶与塑料之间。
由于是润滑油与树脂的混合体，固态油具有多种组成成分。此处介绍的“固态油”，由矿物润滑油和数种不同分子量的聚烯烃构成。
固态油的组织如图1所示，从照片可见，聚烯烃构成了固态油的骨架，骨架之间填充着润滑油。
2.2“固态油”的特性
“固态油”所产生的润滑油量，与温度有关。
图1显示了拉应力测试的JIS1号实验品（厚度3mm）在各温度放置后，产生的润滑油量的测试结果，显示出随着温度上升产生的润滑油量增加。因此，可以得到以下结论。
根据前文所述，“固态油”是聚烯烃分子间包含润滑油的结构。其成形过程为：将材料加热至聚烯烃熔点以上，经冷却固化后形成。在此过程中，聚烯烃分子以伸长状态经冷却冻结，从而产生收缩的残余应力。普通塑料随温度升高，分子运动更活跃，应力会随之缓解；而固态油中，随着温度上升，聚烯烃分子收缩，进而导致润滑油被排出。
此时，“固态油”在接触运动时，会因摩擦发热产生大量润滑油。
其次，阐述“固态油”在接触部产生的润滑油量。
图2所示为使用中央带有圆形凹陷的实验片进行的插入式摩擦磨损试验：凹陷中注入与“固态油”同色的润滑油，在50℃条件下进行振动，观察着色润滑油的运动状态。实验片在6天、13天、21天后的断面如图2所示。
结果显示，凹陷中的着色润滑油随时间推移向接触面扩散，且在滚动面上可观察到润滑油渗出。
结合这一现象及照片1中“固态油”的形态可知，其内部的润滑油以连续相存在。推测当接触面润滑油减少时，“固态油”内部的润滑油可渗出进行补给。凭借这一特性，能够实现长时间稳定润滑。
3.直线导轨用“NSK K1”的形状及安装示例
如图3，在直线导轨的端盖和侧面密封圈之间，装有护板及NSK K1（两端均有）。像侧面密封圈一样，NSK K1也是能紧贴导轨表面的，通常导轨所需的润滑油是由NSK K1提供的。
如照片3，将图3中的侧面密封圈取掉后的NSK K1的形状。
4.直线导轨用“NSK K1”的特性
4.1润滑剂的供给性能
为探究NSK K1的润滑剂供给性能，对装有NSK K1且无润滑脂的直线导轨进行了运行试验。试验中，将侧面密封圈替换为护板，将端盖、滑块及导轨脱脂后，按图3所示方法与NSK K1组装。通过测量直线导轨在各运行距离下的摩擦力及NSK K1的重量，依据两端NSK K1与初始状态的重量差得出润滑油供给量（重量变化率），各运行距离与摩擦力的关系如图4所示。
端盖、滑块及导轨脱脂后，直线导轨的摩擦力急剧上升，运行顺畅度下降；而继续运转后，润滑油会从NSK K1中渗出并供给，摩擦力随之下降，运行性能恢复至之前的状态。
由此可见，即便没有润滑脂，NSK K1也能供给润滑油，使直线导轨平稳运行；即便在运行过程中端盖、滑块及导轨被脱脂，仍能继续运行。
4.2密封圈性能
为在苛刻环境下评价密封圈性能，在充满大量木屑的环境中开展了耐久试验（如照片4所示），结果如图5所示。
在木屑等粉尘环境下，滑块运行时，滑块内的润滑脂会被导轨上堆积的粉尘吸收，进而导致润滑不良。
NSK K1具备两项性能：一是在润滑脂耗尽时仍能供给润滑油；二是能像密封圈一样减少粉尘侵入。
事实上，如图5所示，在同样充满木屑的环境中，采用NSK K1组合的直线导轨（参照图3）的运行距离，约为采用标准双密封圈组合（2个橡胶密封圈叠加）的直线导轨的2倍。由此可推测，NSK K1确实具备上述两项性能。
4.3耐久性能
为了研究NSK K1的耐久性能，在室内环境下对无润滑脂的直线导轨开展了运行试验，测试结果如图6所示。
由图6可知，在无润滑条件下，直线导轨短时间内（79km时）便无法运行；而安装了NSK K1的直线导轨，可运行25000km以上。因此，普通直线导轨需定期补充润滑剂，而安装NSK K1后，其能持续进行少量润滑剂供给，从而延长润滑剂的补充时间间隔。
4.4. 耐油性・耐化学试剂性
对于直线导轨的使用，应当考虑NSK K1对于化学试剂的浸渍，实验在40℃下进行，调查它们的相容性（参照表2）。
通常状态下接触润滑脂、切削油，NSK K1比较稳定，使用上并没有问题。
但对于有脱脂能力的化学试剂（煤油、己烷等），在接触密封圈时，会很快吸取密封圈表面的油脂。因此，将装置洗净时，如果长时间接触有脱脂能力的化学试剂，有可能会让NSK K1的失去润滑油供给性能，以至于不能完全发挥其作用。
5.直线导轨用“NSK K1”的期望用途
NSK K1在有普通密封圈性能的同时，也能从固态油（聚烯烃的多孔结构）中滲出润滑油来给直线导轨提供润滑，是一种全新的润滑单元。
其应用性能以及被期待的具体用途如表3所示。
NSK K1，在这些粉尘、水等可以让油分消失的环境用途中，会发挥重要的性能。
而且，直线导轨的润滑剂会四处飞溅，为了装置及其周围不会被飞溅的润滑剂污染，只能减少润滑脂的使用量，但这样很容易出现润滑不良。在这样的使用环境中，使用润滑剂能少量持续供给且不会有润滑脂飞溅的NSK K1，是一个既有效又能防止润滑不良的好办法。
6.后记
现代技术开发了这种富含大量润滑油的新型树脂材料，即“固态油”。
这种“固态油”能够根据要求加工成任意形状，而且，所含润滑油种类以及含油量的多少也是可以任意变化的。
在此基础上，针对市场需求，NSK开发了直线导轨用“固态油”，即NSK K1。
使用NSK K1，在润滑脂没有的状态下，能让直线导轨运行25000km以上，而且，在充满木屑的环境中，NSK K1有着普通橡胶密封圈2倍以上的寿命。
今后活用“固态油”的特长，或作为润滑油供给零部件，或作为密封圈使用，或者二者结合使用，今后会在各种用途中不断得到应用。
