CN1356381A - 润滑剂组合物及滚动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及润滑剂组合物,该组合物是在分子结构中带极性基的润滑油与无极性基的润滑油混合而成的基油内,配合含有长径长度至少在3μm的长纤维状物的金属皂类增稠剂,该润滑剂组合物可有效改善低温环境中运行启动时轴承的初期声响(护圈声响),也可以降低微振动磨损(磨耗)及降低扭矩。本发明还涉及其中封有前述润滑剂组合物的滚动轴承及直动装置,其低温声响特性优良,并能降低微振动磨损(磨耗)及扭矩。

Description

润滑剂组合物及滚动装置
                         技术领域
本发明涉及在一般产业中所用的各种马达滚动轴承、线性导向装置或滚珠螺钉装置等直动装置以及这些装置的滚动装置中所封入的润滑剂组合物，特别涉及在低温下能降低噪声、减小微振磨损(摩耗)及轴承扭矩的技术
                         背景技术
以一般产业中所使用的空调装置(以下称为“空调”)的驱动马达为例。近年来，这种空调朝着高性能化或多功能化的方向发展，例如，通过变频控制，利用高速运转进行急速冷却在短时间内使室内温度下降后，采用低速运转把室内温度维持在一定程度。与此相伴，低速运转时，要求要抑制空气吹出声、马达转动声等进行低噪声运转。但是，在低速运转时，装置内冷却效率下降，马达中组装的滚动轴承温度会上升至100-120℃左右，并且，难以确保润滑的油膜厚度，容易使封入轴承中的润滑剂变质。一旦润滑剂变质，就会产生噪声。
对于空调中使用的室外机来说，在冬季等低温环境运转起动时，轴承初期噪声(护圈声响)也是个问题。
另外，空调中所用马达要在滚动轴承组装的状态下从马达生产者那里用运输车长距离运送。在这种运输中，运输车经过道路上的大小起伏，变成反复附加的冲击负荷，传送给滚动轴承。这样，滚动轴承的滚动体与轨道面反复微小接触，轨道面上产生微振磨损(摩耗)，从而会引起噪声。
另一方面，在考虑上述高性能化、多功能化的同时，还要考虑环境法规，加强小型化、低输出以便抑制马达发热。因此，在这种用途中使用的滚动轴承中，作为重要功能要求其扭矩特性。滚动轴承的滚动磨擦扭矩是产生滚动接触面微小滑动磨擦、轴承内滑动接触面内的滑动磨擦、润滑剂粘性阻抗的原因。其中润滑剂粘性阻抗已知受基油动粘度及润滑剂稠度影响。因此，基油的动粘度由于在流体润滑膜形成时，由于油的剪断阻抗，所以降低这种动粘度是使滚动轴承的滚动磨擦扭矩降低的最好解决方法。润滑油的稠度由于与轴承转动时轴承内进行剪断时的变频性能有关，所以，稠度降低也有效果。
但是，使基油动粘度降低时，在上述空调马达中，为了通过变频在较低速下运行，难以确保油膜厚度。一般动粘度低的油其耐热性低，声音的耐久性有问题。另一方面，为了使润滑油稠度降低会使增稠剂的配合量增加，相对减少了润滑油中基油的量，因润滑油的机械阻断抵抗力提高，结果给轴承润滑面供给基油的量减少，不能长期稳定维持润滑性。
这种基油动粘度与润滑油稠度的降低是有限的，在上述用途的滚动轴承中，40℃的基油动粘度为10-500mm2/s、润滑油的稠度NLGI(美国国家润滑脂协会)No.2-3级，并且增稠剂配合量为润滑油的5-20％(质量)是适当的。特别是要求有低噪声特性，即要求声响耐久性的马达中，一般用酯作为基油、往里配合以脂肪酸锂盐为增稠剂的润滑油。这是因为与石油相比，酯油的耐热性高，其分子结构中有极性基团，该极性基团对金属表面有高吸附性，磨耗特性良好，具有提高音响耐久性的作用。在要求微振磨损(磨耗)减小的场合，使用油膜形成性高的粘度较高的基油是有效的。
即使在线性导向装置或滚珠螺钉装置等直动装置中，为了提高节电性或高速运转性，也要重视低扭矩化。特别是在要求高速运行或高扭矩输出的线性导向装置或滚珠螺钉装置内，随着输出扭矩及转动速度的上升，磨耗或扭矩增大，发热或马达负荷产生，防碍了节电性及高速转动性。伴随转动速度升高的磨耗也是引起滚珠脱离的原因。
直动装置的扭矩与上述滚动轴承的动磨擦扭矩一样，是滚动接触面微小滑动磨擦、滑动接触面中的磨擦、润滑油粘性阻抗等产生的原因。其中，润滑油粘性阻抗由于受到润滑油基油动粘度及润滑油稠度的影响，为了降低扭矩，要有效地降低基油动粘度和增加稠度。但当基油动粘度降低时，润滑面内油膜厚度变薄，对润滑性能产生不良影响。另一方面，当稠度增加时，由于相对润滑油中增稠剂的含量减少，对机械剪断的抵抗力弱，运行时会有润滑油软化渗漏或耐冲击性的问题。
基于这些理由，以往在直动装置中封入40℃的基油动粘度为10-500mm2/s、润滑油的稠度为NLGI No.2-3级的润滑油。
减少润滑油的封入量虽有降低扭矩的效果，但润滑不良容易引起磨耗或滚珠脱离。
如上所述，要求空调高性能、多功能化，并要求在考虑环境法规的同时要考虑组装滚动轴承的方式以进一步改善声响特性、减小微振磨损(磨耗)、低扭矩化，可以预测今后对这些要求会更高。对线性导向装置或滚珠螺钉装置等直动装置来说也是一样的。
                         发明内容
本发明鉴于这种情况，目的在于提供特别是具有改善低温环境中运行起动时轴承初期声响(护圈声响)且降低微振磨损(磨耗)或有效降低扭矩的润滑剂组合物，以及低温声响特性优良、能降低微振磨损(磨耗)或降低扭矩的滚动装置。
为了达到上述目的，本发明提供一种润滑剂组合物，其特征在于，在混合分子结构中带有极性基的润滑油和无极性润滑油的基油中，配合含有长径长度至少为3μm长纤维状物的金属皂类增稠剂。另外，本发明还提供了滚动轴承及直动装置，其特征在于封入前述润滑剂组合物。
本发明的润滑剂组合物，由于含有作为增稠剂的长径大于3μm的长纤维状物，这种长纤维状物在转动时表现出剪断配向性，降低了滚动扭矩。这种效果更能增强与基油中所含无极性润滑油的结合。并且，基油中所含的分子结构中带极性基的润滑油(以下称为“带有极性基的润滑油”)，与以往含有极性基的润滑油(如酯油)的作用同样，优先在转动接触面上吸附并形成吸附膜，改善了磨擦特性并提高了声响特性。另外，这种带有极性基的润滑油的极性基表现出与金属皂的胶束结构的相互作用，特别是，增稠剂长纤维状物之间结合力变弱，转动中降低了润滑油剪断阻抗，更进一步降低了滚动扭矩。
因此，封入了上述润滑剂组合物的滚动轴承、线性导向装置、滚珠螺钉装置等滚动装置的任何一种，都具有优良的声响特性，使微振磨损(磨耗)减小，达到低扭矩。
                         附图说明
图1A是实施例1中所得润滑剂组合物的电子显微镜照片；
图1B是比较例5中所得润滑剂组合物的电子显微镜照片；
图2是作为本发明对象的滚动轴承一例的局部剖面侧视图；
图3是表示滚动轴承中组装的护圈另一例侧视图；
图4是作为本发明对象的滚珠螺钉装置一例的剖面图；
图5是实施例中进行轴承扭矩试验所用测定装置的构成简图；
图6是实施例中得到的带有极性基的润滑油配合比率与轴承扭矩的关系图；
图7是实施例或比较例中所得到的基油动粘度与轴承扭矩的关系图；
图8是实施例中所得到的增稠剂长纤维状物配合比率与轴承扭矩的关系图；
图9是实施例中进行微振动试验所用测定装置的构成简图；
图10A是实施例中用于测定滚珠螺钉装置的滚动扭矩的测定装置构成简图；
图10B是图10A的b-b向视图。
                         具体实施方式
下面参照本发明的相关附图进行详细说明。
润滑剂组合物
构成本发明润滑剂组合物的基油是含有极性基润滑油和无极性润滑油的混合油。带有极性基润滑油是具有酯结构的润滑油或者可以是具有醚结构的润滑油。
具有酯结构的润滑油并没有特别的限定，可以使用二元酸与支链醇反应所得的二酯油、碳酸酯油，芳香族类三元酸与支链醇反应所得的芳香族酯油、一元酸与多价醇反应所得的多元醇酯油等。这些酯油既可以单独使用也可数种并用。下面举出各种优选的具体例。
作为二酯油，可以举出己二酸二辛酯(DOA)、己二酸二异丁酯(DIBA)、己二酸二丁酯(DBA)、壬二酸二辛酯(DOZ)、癸二酸二丁酯(DBS)、癸二酸二辛酯(DOS)、甲基·乙酰蓖麻醇酸酯(MAR-N)等。
作为芳香酯，如偏苯三酸三辛酯(TOTM)、偏苯三酸十三酯、苯均四酸四正辛酯等。
作为多元醇酯油可以举出下述多元醇与一元酸适当反应所得的物质。与多元醇起反应的一元酸既可以单独使用也可以多个并用。另外，还可以使用多元醇与二元酸·一元酸构成的混合脂肪酸形成的低聚酯即复合酯。作为多元醇，可以举出三羟甲基丙烷(TMP)、季戊四醇(PE)、二季戊四醇(DPE)、新戊二醇(NPG)、2-甲基-2-丙基-1，3-丙二醇(MPPD)等。作为一元酸，主要使用的是C4-C16的一元脂肪酸，具体的可以举出丁酸、戊酸、己酸、辛酸、庚酸、壬酸、癸酸、十一烷酸、月桂酸、十四酸、棕榈酸、牛脂脂肪酸、苏氨酸、癸烯酸、棕榈油酸、岩芹酸、油酸、反油酸、萝摩酸、哈库酸、山梨酸、亚油酸、亚麻酸、桧酸、蓖麻油酸等。
作为碳酸酯油，可以举出直链或支链烷基C6-C30的酯油。
具有醚结构的润滑油，可以举出(二)烷基二苯醚油、(二)烷基多苯基醚油、聚亚烷基二醇等。
上述带极性基润滑油可以单独使用也可以数种并用。当考虑到扭矩特性及声响耐久性时，其中多元醇酯油、芳香族酯油是优选的。
另一方面，作为无极性润滑油可以使用石油、合成烃油或它们的混合油。具体来说，石油可以是烷烃类石油、环烷烃类石油。合成的烃油可以是聚-α-烯烃油等。其中考虑声响耐久性的话最好使用合成烃油。
对于上述带极性基润滑油和无极性润滑油来说，带极性基润滑油配合量为基油全部的5-70％(质量)，最好为10-70％(质量)。当带极性基的润滑油配合量不足5％(质量)时，既不能获得声响耐久性也不能充分达到降低扭矩的效果。本发明用于滚动轴承中的润滑剂组合物是预先在无极性润滑油中合成并溶解含有长纤维状物金属皂类增稠剂后制成胶体，把该胶体与带极性基润滑油混合而成的。因此，当带有极性基润滑油的配合量超过70％(质量)时，无极性润滑油的量太少，对长纤维状金属皂类增稠剂合成有不良影响。这里用“％(质量)”单位表达的数量几乎是与用“％(重量)”单位表达的数量相同的。
带有极性基润滑油与无极性基润滑油混合制成的基油的动粘度与以往基油的动粘度相同，都在10-500mm2/s(40℃)范围，用上述方法顺利进行的条件下，可以形成含有40℃时动粘度2000mm2/s-100000mm2/s高粘度的带极性基润滑油。
另外，把40℃时动粘度10mm2/s-150mm2/s的低粘度带极性润滑油与40℃时动粘度150mm2/s-2000mm2/s的中粘度带极性基润滑油以及40℃时动粘度2000mm2/s-100000mm2/s的高粘度带极性基润滑油加以适当组合使用是优选的。特别是把低粘度带极性润滑油与中粘度带极性基润滑油及高粘度带极性基润滑油三种混合使用是优选的，这时，高粘度带极性基润滑油含量为基油合计量的5-30％(质量)是优选的。低粘度带极性基润滑油至少1种是多元醇酯油、醚油及二酯油。
在本发明滚动轴承中所用的构成润滑剂组合物的增稠剂是含有长径至少为3μm长纤维状物的金属皂。作为金属皂的种类，最好是由一元或/和二元有机脂肪酸或有机羟基脂肪酸与金属氢氧化物合成所得有机脂肪酸金属盐或有机羟基脂肪酸金属盐。有机脂肪酸并没有特殊的限定，可以是月桂酸(C12)、十四酸(C14)、棕榈酸(C16)、十七酸(C17)、十八酸(C18)、二十酸(C20)、二十二酸(C22)、二十四酸(C24)、牛脂脂肪酸等。有机羟基脂肪酸可以是9-羟基十八酸、10-羟基十八酸、12-羟基十八酸、9，10-二羟基十八酸、蓖麻油酸、蓖麻反油酸等。另一方面，金属氢氧化合物可以是铝、钡、钙、锂、钠等氢氧化物。
对上述有机脂肪酸或有机羟基脂肪酸与金属氢氧化物的组合没有特殊限定，十八酸、牛脂脂肪酸或羟基十八酸(特别是12-羟基十八酸)与氢氧化锂的组合对轴承性能特别有利是优选的。根据需要也可数种并用。
在所得到的具有带着长纤维状物金属皂类增稠剂的润滑油中，把上述有机脂肪酸或有机羟基脂肪酸与金属氢氧化物在作为基油成分的无极性润滑油中反应，把生成物与带极性基润滑油混合就可以了。生成条件没有特殊限定，下面用一例说明生成方法。
首先，在合成烃油(无极性润滑油)中溶解羟基十八酸，与氧氧化锂反应制成锂皂。把其加热到高于210℃，把锂皂溶解在带极性基的润滑油中。其次，立即在200℃保持60分钟，随后以1℃/分的速度缓慢冷却至140℃。并在低于140℃的时刻加入被加热到140℃的追加基油(合成烃油+带极性基润滑油)中，放入三级滚轧式研磨机中，获得带有长纤维状锂皂的润滑油。
另外，增稠剂量与以往润滑剂组合物中的相同，为5-20％(质量)，适当选择有机脂肪酸或羟基脂肪酸、金属氢氧化物的配合量。
润滑剂组合物中含有长纤维状金属皂类增稠剂，其比率在增稠剂全量的30％(质量)以上是优选的，少于该量不能获得轴承扭矩减小的充分效果。当长纤维状金属皂类增稠剂的长径长度过长时，转动中进入滚动轴承接触面时使振动变大，特别是因会对初期声响特性产生不良影响，因此，长径的上限定为10μm是优选的。不过对短径没有特殊的限定，可以为1μm以下。长纤维状金属皂类增稠剂长径与短径的尺寸可以通过适当选择上述反应条件进行控制。
另外，为了对上述合成的润滑剂组合物中金属皂类增稠剂长径及短径进行测定，例如，把润滑剂组合物分散、稀释在己烷等溶剂中，使附着在贴有火胶棉膜的铜网上，用透过型电子显微镜放大6000-20000倍进行观察。图1A是一例(实施例1的润滑剂组合物)电子显微镜照片，显示生成有长径3μm以上的长纤维状物。
润滑油混合稠度为250-330是优选的。
在润滑剂组合物中，在不损伤其良好特性的限定条件下，除了上述基油及增稠剂外，可以把抗氧剂、防锈剂、金属钝化剂、油性剂、高压润滑剂、防磨耗剂、粘度指数提高剂等单独或二种以上组合加以添加。这些物质的任一种都是已知的。例如，抗氧剂可以使用胺类、酚类、硫黄类、二硫代磷酸锌等。防锈剂可以使用石油磺酸盐、二壬基萘磺酸盐、山梨糖醇酯等。金属钝化剂可以使用苯并三唑或锌酸钠。油性剂可以使用脂肪酸、植物油等。粘度指数提高剂可以使用聚甲基丙烯酸酯、聚异丁烯、聚苯乙烯等。这些添加剂可以单独使用也可以二种以上组合使用，其添加量低于润滑油总量的20％(质量)是优选的。
本发明还提供了封入有上述润滑剂组合物的滚动装置。作为滚动装置，可以举出例如下面所示的滚动轴承或滚珠螺钉装置。
滚动轴承
在本发明中，对滚动轴承本身结构并没有进行限定。例如图2所示的滚动轴承。图示的滚动轴承，把位于外周面上带有内轮轨道1的内轮2和位于内周面上带有外轮轨道3的外轮4加以同心配置，在内轮轨道1和外轮轨道3间设置有数个可自由滚动的滚动体即滚珠5、5。内轮轨道1与外轮轨道3均为深沟型，把滚珠5、5设置在护圈6上的油兜7、7内，可保持滚动自如。
护圈6称作波形压力护圈，是把金属板压制成波形，形成圆环状的一对元件8、8组合而成。两元件8、8分别在其圆周方向的多处形成近似半圆筒状凹部9、9以便构成各个油兜7、7。并且，把该一对元件8、8从各自的凹部9、9在尽头部分对接，把其各部分用数个铆钉10结合固定，在圆环状圆周方向数处形成有油兜7、7的护圈6。各凹部9、9内面中间部分具有稍大于各滚珠5、5滚动面曲率半径的曲率半径的断面圆弧状球形凹面。
也可以使用图3所示被称作冠型护圈11。这种护圈11，在由合成树脂等造成的圆环状主体12的圆周向数处，具有用于保持各滚珠5、5自由滚动的油兜7、7。作为合成树脂，可以使用聚酰胺树脂、聚缩醛树脂、酚树脂、聚丙烯树脂、聚苯基亚硫酸盐树脂，也可以适量添加作为加强剂的玻璃纤维。各油兜7、7，是在主体12上互相以间隔配置的一对弹性片13、13的一个侧面和在主体12的轴向(图3的左右方向)一个面上(图3的右面)，在该一对弹性片13、13中间部分设置的球面状凹面部14、14构成的。弹性片13、13的一侧面及凹面部14、14的曲率半径任何一个都稍大于滚珠5滚动面的曲率半径。
在使用任何一种护圈6、11的情况下，在内轮2的外周面与外轮4的内周面之间的空间部分中，充填上述本发明润滑剂组合物，就能顺利地进行这些内轮2与外轮4的相对转动。在使滚动轴承不产生振动及噪声的同时，也防止了烧结等故障。这样，在外轮4两端内周面上，装上圆环状油密板或密封板等密封板(图中省略)，塞住上述空间部分的两端开口，就能防止润滑剂从该空间部漏渗，也能防止灰尘等杂物侵入该空间部分。考虑到金属制部件的防锈及寿命延长等，在所述内轮2、外轮4及滚珠5、5甚至各护圈6、11表面薄薄涂布润滑油。
滚珠螺钉装置
在本发明中，对滚珠螺钉装置结构本身没有限定，例如，可以举出图4所示的滚珠螺钉装置。图示的滚珠螺钉装置配置有：在外周面形成螺旋状滚珠螺钉槽(滚珠滚动槽)52的滚珠螺钉轴(导向轴)50和、与该滚珠螺钉轴50的滚珠螺钉槽52对置的螺旋状滚珠螺钉槽(滚珠转动槽)64在内周面62形成的滚珠螺母60(可动体)和、把螺钉轴50的滚珠螺钉槽52和滚珠螺母60的滚珠螺钉槽64旋转自如的安装在对置的螺旋状滚珠滚动空间中的多个滚珠70和、使这些滚珠70循环的管式循环路径(滚珠循环部件)80。
管式循环路径80是由外形近コ字形的导管构成的，把其两端部82分别径向贯通滚珠螺母60，从导管的安装孔69插进滚珠螺母60内的滚珠滚动空间内，用挡块86固定在滚珠螺母60的外面。在螺旋状滚珠滚动空间内移动的滚珠70在滚珠螺钉槽52、64内多次返回移动后，在管式循环路径80的一端82处上升，通过管式循环路径80，从另一端82返回到滚珠螺母60内的滚珠滚动空间内进行反复循环。
在滚珠螺母60的两端开口部，形成圆形凹部66，把其中插着的圆板形密封部件68的内周面滑动连接在滚珠螺钉轴50的外周面与滚珠螺钉槽52之间，把滚珠螺钉装置内部加以密封。并把上述本发明的润滑剂组合物封入滚珠滚动空间内。
采用上述结构的滚珠螺钉装置，因滚珠螺钉轴50和滚珠螺母60通过滚珠70的滚动而接触的，给滚珠螺钉轴50相对较小的驱动力就能使滚珠螺母60相对的进行螺旋滚动。
下面根据实施例和比较例进一步说明本发明。不过本发明并不限定于下述的实施例。
实施例1-5、比较例1-5
表1及表2表示实施例1-5、比较例1-5的润滑剂组合物及性质。锂皂与基油的总量为950g，往其中加入抗氧剂、防锈剂、金属钝化剂的总量为50g，形成总量为1000g的润滑剂组合物。在同表中记载了基油(带极性基润滑油与无极性润滑油的混合油)的动粘度(40℃)。配制方法是，在各种无极性润滑油中溶解羟基硬脂酸，与氧化锂反应生成锂皂，把其加热到高于210℃，使锂皂溶解在带极性基的润滑油中后，在200℃保持60分钟，随后以1℃/分的速度冷却至140℃，并在低于140℃的时刻添加被加热到140℃的追加基油(合成烃油+带极性基润滑油)，放入三段轧式研磨机中，制得润滑剂组合物。
把实施例1与比较例5的润滑剂组合物分散、稀释在己烷中，使附着在贴有火胶棉膜的铜网上，用透过型电子显微镜放大6000倍进行观察。图1A是实施例1的润滑剂组合物电子显微镜照片，图1B是比较例5的润滑剂组合物显微镜照片，实施例1的润滑剂组合物中含有长径3μm以上的锂皂。
对适用于试验轴承的各润滑剂组合物进行下述的试验：(1)轴承动扭矩试验；(2)轴承护圈声响测定；(3)微振磨损试验。
(1)轴承动扭矩试验
用图5所示的测定装置30对轴承动扭矩进行测定。在这种测定装置30中，试验轴承31每两个一组，用增压用纬向垫片34安装在与转动轴32连接的轴33上。试验轴承31随转动轴32同时处于水平位置，用线35吊着载重变换器36，利用X-Y向记录仪37记录载重变换器36的输出。
试验中，作为试验轴承31使用的是配置有铁护圈的内径Φ15mm、外径Φ35mm、宽11mm的非接触橡胶密封滚动轴承，在这种轴承中封入实施例1-5、比较例1-5的各组合物0.7g，轴向载重达到39.2N，以1400rpm转动内轮测定动扭矩。把测定结果作为动扭矩表示在前述表1、表2中。另外，在表1、表2中，把以往所用空调中封有润滑剂组合物的滚动轴承动扭矩作为100％(基准值)时，×标记表示试验轴承31的动扭矩在基准值的90％以上，△标记表示为基准值的70％以上而低于90％，○标记表示为基准值的50％以上而低于70％，◎标记表示低于基准值的40％。轴承动扭矩试验以○标记即不足基准值的70％定为合格。从表1、表2就能看出实施例1-5中获得了良好的扭矩特性。
针对润滑剂组合物中带极性基润滑油的配比、基油动粘度、增稠剂的长纤维状物的配比，根据轴承动扭矩测定进行验证。
(1-1：带极性基的润滑油配比的验证)
改变实施例2中多元醇酯的配合比例，配制润滑剂组合物，对上述轴承的动扭矩进行测定。测定是在转动开始经过5分钟后进行的。结果表示在图6中，可以看出，多元醇酯在5％(质量)以上，特别是在10％(质量)以上，就能获得极好的扭矩特性。
(1-2：基油动粘度的验证)
改变实施例2及比较例4中基油动粘度，配制润滑剂组合物，对上述轴承动扭矩进行测定。测定是在转动开始经过5分钟后进行的。结果表示在图7中，在使用实施例2的润滑剂组合物的试验轴承中，可以看出，在测定的基油动粘度整个范围(50-200mm2/s、40℃)中，轴承动扭矩一样低，能获得极好的扭矩特性。
(1-3：增稠剂中长纤维状物的配比验证)
改变实施例2中锂皂长纤维状物配比，配制润滑剂组合物，对上述轴承扭矩进行测定。测定是在转动开始经过5分钟后进行的。结果表示在图8中，可以看出，在长纤维状物配合比率为30％(质量)以上时就会抑制轴承扭矩的降低。
(2)轴承护圈声响测定
试验中，作为试验轴承31使用的是配置有铁护圈的内径Φ15mm、外径Φ35mm、宽11mm的非接触橡胶密封滚动轴承，在这种轴承中封入实施例1-5、比较例1-5的各组合物0.7g，轴向载重39.2N，以1400rpm转动内轮，用频率分析器测定0℃和20℃时护圈的声响。把测定结果作为护圈声响表示在前述表1、表2中。另外，在表1、表2中，○标记表示护圈没有产生声响，△标记表示护圈稍有声响，×标记表示护圈声响大。从表1、表2就能看出实施例1-5在低温下护圈没有产生声响。
(3)微振磨损试验
用图9所示的测定装置40进行微振磨损试验。在该测定装置40中，试验轴承41是通过外轮壳42和轴43装配的。用加振器44给试验轴承41反复地施加频率为50Hz的变动载重。试验中，作为试验轴承41使用的是配置有铁护圈的内径Φ15mm、外径Φ35mm、宽11mm的非接触橡胶密封滚动轴承，在这种轴承中封入实施例1-5、比较例1-5的各组合物0.7g，使轴向载重变动至20-1500N，进行5×105次往返微振磨损试验。按照下述评价基准对试验后的试验轴承41调查其轴承的声响特性。
轴承的声响特性是用接触角测定仪进行测定的，对把各种润滑剂组合物直接封入轴承后的值与进行了5×105次往返微振磨损试验后轴承接触角值进行比较，以接触角值的升高值为基准对声响特性进行了判断。把微振磨损试验后的试验轴承拆开，观察轴承轨道面磨擦损伤状态，磨损痕迹深、清楚可见的轴承声响特性下降(接触角上升值大)较大，而几乎不能看到磨损的轴承声响特性没有下降(接触角的上升值为零)，可以确定轴承轨道面的磨损状态与声响特性的相关性。
把判断结果作为接触角(声响特性)表示在表1和表2中。在表1和表2中，以以往所用空调中封有润滑剂组合物的滚动轴承的声响特性(接触角上升值)作为100％(基准值)，×标记表示试验轴承41的声响特性在基准值的85％以上，△标记表示为基准值的60％以上而低于85％，○标记表示为基准值的35％以上而低于60％，◎标记表示低于基准值的35％。微振动磨擦试验中○的标记即不足基准值的60％定为合格。从表1、表2就能看出实施例1-5中获得了良好的微振动磨擦特性。
                                        表1
组成·性质     实施例1     实施例2     实施例3     实施例4     实施例5
增稠剂·锂皂             (g)     100     120     100     120     80
    基油 聚α-烯烃油  (g)     340     498     637     498     348
石油         (g)
多元醇酯油   (g)     510     332     213     166     330
烷基二苯醚油 (g)     166     192
添加剂                   (g)     50     50     50     50     50
基油动粘度(mm2/s、40℃)     170     100     50     150     200
混合稠度     280     270     290     270     280
纤维结构 含有长纤维状物 含有长纤维状物 含有长纤维状物 含有长纤维状物 含有长纤维状物
动扭矩     ◎     ◎     ◎     ◎     ○
护圈响声 20℃     ○     ○     ○     ○     ○
0℃     ○     ○     ○     ○     ○
微振磨损(声响特性)     ◎     ◎     ○     ◎     ◎
                                        表2
组成·性质     比较例1     比较例2     比较例3     比较例4     比较例5
增稠剂·锂皂             (g)     120     130     100     120     120
    基油 聚α-烯烃油  (g)     498     830
石油         (g)     850
多元醇酯油   (g)     830     322     830
烷基二苯醚油 (g)
添加剂                   (g)     50     50     50     50     50
基油动粘度(mm2/s、40℃)     25     55     130     100     117
混合稠度     250     235     270     277     276
纤维结构   仅短纤维状物   仅短纤维状物   含有长纤维状物 含有长纤维状物   仅短纤维状物
动扭矩     ◎     ◎     ◎     △     ×
护圈响声 20℃     ○     ○     ○     △     △
0℃     ○     △     △     △     ×
微振磨损(声响特性)     ×     ×     △     △     △
实施例6-25、比较例6-15
按照实施例6-25及比较例6-15，以表3-表5所示加以配合，制造润滑剂组合物。所用聚-α-烯烃油A的动粘度为33mm2/s(40℃)，聚-α-烯烃油B的动粘度为60mm2/s(40℃)、聚-α-烯烃油C的动粘度为100mm2/s(40℃)、石油的动粘度为130mm2/s(40℃)、二酯油的动粘度为12mm2/s(40℃)、多元醇酯油C的动粘度为760mm2/s(100℃)、多元醇酯油D的动粘度为33mm2/s(40℃)、多元醇酯油E的动粘度为200mm2/s(40℃)、烷基二苯醚油A的动粘度为100mm2/s(40℃)、烷基二苯醚油B的动粘度为67mm2/s(40℃)。另外，作为多元醇酯油A与多元醇酯油B，使用的是各自动粘度不同的酯油。另外，把基油(带有极性基润滑油与无极性润滑油的混合油)的动粘度(40℃)一并记载在同一表中。
使用各润滑剂组合物进行了上述：(1)轴承动扭矩试验；(2)轴承护圈声响测定；(3)微振磨损试验。根据同样的判断基准，把各结果都记载在表3至表8中。轴承动扭矩试验结果表示为动扭矩(滚动轴承)。各试验结果也表明
实施例较比较例优良。
作为被检体，使用的是图4所示的滚珠螺钉装置(滚珠螺钉轴50的轴径：25mm，纹距：20mm)，在滚珠螺母60中封入各润滑剂组合物5ml进行扭矩测定。扭矩是用图10A与图10B所示的测定装置进行测定的。在图所示的测定装置中，把作为被检体滚珠螺钉装置A的滚珠螺钉轴50用转轴B以500rpm使其转动，用载荷检测器C测定的，动扭矩值在记录仪上记录。
把测定结果作为动扭矩(直动装置)表示在表3至表8中。在表3至表8中，把封有以往所用的润滑剂组合物的滚珠螺钉装置的动扭矩作为100％(基准值)时，×标记表示被检体的动扭矩在基准值的90％以上，△标记表示为基准值的70％-90％，○标记表示为基准值的50％-70％，◎标记表示低于基准值的40％。○标记，即不足基准值的70％定为合格。从表3至表8可以看出，无论哪一个实施例都能获得良好的扭矩特性。
另外，使用同样的被检体对滚珠脱离耐久性进行评价。即，在载荷为2.5kN、加速度为1.5G、转数为3000rpm的条件下，使被检体移动3000km(相当于8500小时)后，拆开被检体，目视观察滚珠表面。把结果作为滚珠脱离耐久性表示在表3至表8中。在表3至表8中，×标记表示可确认滚珠表面损伤引起激烈地滚珠脱离，△标记表示可确认滚珠表面有损伤，○标记表示不能看出滚珠表面有损伤或能看出滚珠表面稍有损伤。并且，把○标记及○-△标记定为合格。从表3至表8可以看出，各实施例比哪一个比较例都具有良好的滚珠脱离耐久性。基油中带极性基的高粘度润滑油的含量，在实施例17中约为5％(质量)，在实施例19中约为15％(质量)，在实施例16中约为20％(质量)，在实施例20中约为27％(质量)。试验表明，无论哪一个实施例都具有良好的动扭矩、微振动磨擦和滚珠脱离耐久性。
另外，实施例1-25的润滑油混合稠度哪一个都在250以上，达到了以往的NLGI No.3的上限值，与以往的相比较，稠度大时，发生偏移，获得低扭矩。不过，稠度过大时，润滑油的柔性过大，最好稠度为250-330。
                                        表3
组成·性质     实施例6     实施例7     实施例8     实施例9     实施例10
增稠剂·锂皂              (g)     100     120     100     120     80
    基油 聚α-烯烃油A  (g)
聚α-烯烃油B  (g)     340     498     637     498     348
石油          (g)
二酯油        (g)
多元醇酯油A   (g)     510     332     213     166     330
多元醇酯油B   (g)
烷基二苯醚油A (g)
烷基二苯醚油B (g)     166     192
添加剂                    (g)     50     50     50     50     50
基油动粘度(mm2/s、40℃)     170     100     50     150     200
混合稠度     280     270     290     270     280
纤维结构 含有长纤维状物 含有长纤维状物 含有长纤维状物 含有长纤维状物 含有长纤维状物
动扭矩(滚动轴承)     ◎     ◎     ◎     ◎     ○
护圈响声 20℃     ○     ○     ○     ○     ○
0℃     ○     ○     ○     ○     ○
微振磨损(声响特性)     ◎     ◎     ○     ◎     ◎
动扭矩(直动装置)     ○     ◎     ◎     ○     ○
滚珠脱离耐久性     ○     ○     ○-△     ○     ○
                                        表4
组成·性质     实施例11     实施例12     实施例13     实施例14     实施例15
增稠剂·锂皂              (g)     80     100     115     130     170
    基油 聚α-烯烃油A  (g)     340     260     620
聚α-烯烃油B  (g)     270     330
石油          (g)
二酯油        (g)     125
多元醇酯油A   (g)     415     170     50     200     160
多元醇酯油B   (g)     185     340     400
烷基二苯醚油A (g)     290
烷基二苯醚油B (g)
添加剂                    (g)     50     50     50     50     50
基油动粘度(mm2/s、40℃)     115     60     60     80     130
混合稠度     300     285     270     250     290
纤维结构 含有长纤维状物 含有长纤维状物 含有长纤维状物 含有长纤维状物 含有长纤维状物
动扭矩(滚动轴承)     ◎     ◎     ◎     ◎     ◎
护圈响声 20℃     ○     ○     ○     ○     ○
0℃     ○     ○     ○     ○     ○
微振磨损(声响特性)     ◎     ○     ○     ○     ◎
动扭矩(直动装置)     ◎     ◎     ◎     ◎     ◎
滚珠脱离耐久性     ○     ○-△     ○-△     ○-△     ○
                                        表5
组成·性质     比较例6     比较例7     比较例8     比较例9     比较例10
增稠剂·锂皂              (g)     120     130     100     120     120
    基油 聚α-烯烃油A  (g)
聚α-烯烃油B  (g)     498     830
石油          (g)     850
二酯油        (g)     830     322
多元醇酯油A   (g)     830
多元醇酯油B   (g)
烷基二苯醚油A (g)
烷基二苯醚油B (g)
添加剂                    (g)     50     50     50     50     50
基油动粘度(mm2/s、40℃)     25     55     130     100     117
混合稠度     250     235     270     277     276
纤维结构   仅短纤维状物   仅短纤维状物   含有长纤维状物 含有长纤维状物   仅短纤维状物
动扭矩(滚动轴承)     ◎     ◎     ×     ○-△     ×
护圈响声 20℃     ○     ○     ○     △     △
0℃     ○     △     △     △     ×
微振磨损(声响特性)     ×     ×     △     △     △
动扭矩(直动装置)     ◎     ○     ×     △     ×
滚珠脱离耐久性     ×     ×     △     △     △
                                        表6
组成·性质     实施例16     实施例17     实施例18     实施例19     实施例20
增稠剂·锂皂              (g)     100     120     100     120     80
    基油 聚α-烯烃油A  (g)
聚α-烯烃油B  (g)     340     498     636     498     348
聚α-烯烃油C  (g)
石油          (g)
二酯油        (g)
多元醇酯油C   (g)     170     42     43     124     235
多元醇酯油D   (g)     171
多元醇酯油E   (g)     340     290     42     95
烷基二苯醚油A (g)
烷基二苯醚油B (g)     166     192
添加剂                    (g)     50     50     50     50     50
基油动粘度(mm2/s、40℃)     170     100     50     150     200
混合稠度     280     270     290     270     280
纤维结构 含有长纤维状物 含有长纤维状物 含有长纤维状物 含有长纤维状物 含有长纤维状物
动扭矩(滚动轴承)     ◎     ◎     ◎     ◎     ○
护圈响声 20℃     ○     ○     ○     ○     ○
0℃     ○     ○     ○     ○     ○
微振磨损(声响特性)     ◎     ◎     ○     ◎     ◎
动扭矩(直动装置)     ○     ◎     ◎     ○     ○
滚珠脱离耐久性     ○     ○     ○-△     ○     ○
                                        表7
组成·性质     实施例21     实施例22     实施例23     实施例24     实施例25
增稠剂·锂皂              (g)     80     100     115     130     170
    基油 聚α-烯烃油A  (g)     340     260     620
聚α-烯烃油B  (g)     260     330
聚α-烯烃油C  (g)
石油          (g)
二酯油        (g)     125
多元醇酯油C   (g)     132     43     50     42     40
多元醇酯油D   (g)     218     340     400
多元醇酯油E   (g)     260     127     158     120
烷基二苯醚油A (g)     290
烷基二苯醚油B (g)
添加剂                    (g)     50     50     50     50     50
基油动粘度(mm2/s、40℃)     115     60     60     80     130
混合稠度     300     285     270     250     290
纤维结构 含有长纤维状物 含有长纤维状物 含有长纤维状物 含有长纤维状物 含有长纤维状物
动扭矩(滚动轴承)     ◎     ◎     ◎     ◎     ◎
护圈响声 20℃     ○     ○     ○     ○     ○
0℃     ○     ○     ○     ○     ○
微振磨损(声响特性)     ◎     ○     ○     ○     ◎
动扭矩(直动装置)     ◎     ◎     ◎     ◎     ◎
滚珠脱离耐久性     ○     ○-△     ○-△     ○-△     ○
                                        表8
组成·性质     比较例11     比较例12     比较例13     比较例14     比较例15
增稠剂·锂皂              (g)     120     130     100     120     120
    基油 聚α-烯烃油A  (g)
聚α-烯烃油B  (g)     498
聚α-烯烃油C  (g)     830
石油          (g)     850
二酯油        (g)     750     322
多元醇酯油C   (g)     290
多元醇酯油D   (g)     540
多元醇酯油E   (g)     80
烷基二苯醚油A (g)
烷基二苯醚油B (g)
添加剂                    (g)     50     50     50     50     50
基油动粘度(mm2/s、40℃)     25     55     130     100     117
混合稠度     250     235     270     277     276
纤维结构   仅短纤维状物   仅短纤维状物   含有长纤维状物 含有长纤维状物   仅短纤维状物
动扭矩(滚动轴承)     ◎     ◎     ×     ○-△     ×
护圈响声     20℃     ○     ○     ○     △     △
    0℃     ○     △     △     △     ×
微振磨损(声响特性)     ×     ×     △     △     △
动扭矩(直动装置)     ◎     ○     ×     △     ×
滚珠脱离耐久性     ×     ×     △     △     △
比较例7与实施例21及实施例22相比，在比较例7中，基油动粘度为55mm2/s(40℃)、轴承动扭径的实测值为13×10-3N·m，在实施例21中，基油动粘度为115mm2/s(40℃)、轴承动扭径的实测值为12×10-3N·m，在实施例22中，基油动粘度为60mm2/s(40℃)、轴承动扭径的实测值为10×10-3N·m。由此可见，比较例7与实施例22相比，基油动粘度即使相同，由于增稠剂中含有长纤维状物，也会使轴承动扭矩降低二成左右。比较例7与实施例21相比，即使轴承的动扭矩相同，由于增稠剂中含有长纤维状物，则可以使用约2倍以上的高粘度基油。即使在上述试验结果中，比较例7微振动磨擦及滚珠脱离耐久性变差，与此相反，实施例21中获得了良好的效果，为了抑制微振动磨擦损耗及滚珠脱离，基油动粘度高是有利的。因此，通过使用含有长纤维状物的增稠剂，既能降低扭矩也能提高微振动磨擦性能及滚珠脱离耐久性。
如上所述，本发明提供的润滑剂组合物可有效改善低温环境中运行启动时轴承初期声响(护圈声响)，也可以降低微振动磨损(磨耗)及降低扭矩。本发明提供的滚动轴承、线性导向装置及滚珠螺钉装置等滚动装置，具有优良的低温声响特性，降低的微振动磨损(磨耗)及扭矩。
虽然已经参照具体的实施方案对本发明进行了详细说明，但是很明显对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内可以进行各种变化和修饰。

Claims (16)

1.一种润滑剂组合物，其特征在于，其在分子结构中带极性基的润滑油与无极性基的润滑油混合而成的基油中配合了金属皂类增稠剂，该金属皂类增稠剂内含有长径部长度至少为3μm的长纤维状物。
2.根据权利要求1所述的润滑剂组合物，其特征在于，长纤维状物的含量为金属皂类增稠剂总量的30％质量以上。
3.根据权利要求1所述的润滑剂组合物，其特征在于，基油在40℃时的动粘度为10-500mm2/s。
4.根据权利要求3所述的润滑剂组合物，其特征在于，含有40℃时的动粘度为2000-100000mm2/s的带极性基润滑油。
5.根据权利要求3所述的润滑剂组合物，其特征在于，含有40℃时动粘度为10-150mm2/s的低粘度带极性基润滑油、40℃时动粘度为150-2000mm2/s的中粘度带极性基润滑油及40℃时动粘度为2000-100000mm2/s的高粘度带极性基润滑油中的至少一种。
6.根据权利要求4所述的润滑剂组合物，其特征在于，含有40℃时动粘度为10-150mm2/s的低粘度带极性基润滑油、40℃时动粘度为150-2000mm2/s的中粘度带极性基润滑油中的至少一种。
7.根据权利要求3所述的润滑剂组合物，其特征在于，含有40℃时动粘度为10-150mm2/s的低粘度带极性基润滑油、40℃时动粘度为150-2000mm2/s的中粘度带极性基润滑油及40℃时动粘度为2000-100000mm2/s的高粘度带极性基润滑油。
8.根据权利要求4所述的润滑剂组合物，其特征在于，含有的40℃时动粘度为2000-100000mm2/s的高粘度带极性基润滑油，占基油总量的5-30％质量。
9.根据权利要求7所述的润滑剂组合物，其特征在于，含有的40℃时动粘度为2000-100000mm2/s的高粘度带极性基润滑油，占基油总量的5-30％质量。
10.根据权利要求7所述的润滑剂组合物，其特征在于，低粘度带极性基润滑油选自多元醇酯油、二酯油及酯油中的至少一种。
11.根据权利要求1所述的润滑剂组合物，其特征在于，带极性基润滑油的含量为基油总量的5-70％质量。
12.根据权利要求1所述的润滑剂组合物，其特征在于，润滑剂混合稠度为250-330。
13.一种滚动装置，其特征在于，封入权利要求1所述的润滑剂组合物
14.一种滚动轴承，其特征在于，封入权利要求1所述的润滑剂组合物
15.一种线性导向装置，其特征在于，封入权利要求1所述的润滑剂组合物。
16.一种滚珠螺钉装置，其特征在于，封入权利要求1所述的润滑剂组合物。
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