JP2005097514A - 転動装置用潤滑剤及び転動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 転動装置に耐焼付き性及び耐摩耗性を付与する潤滑剤及び長寿命な転動装置を提供する。
【解決手段】 無機化合物で構成される原料粒子に疎水化処理を施してなり、かつ、平均の一次粒径が１００ｎｍ以下である超微粒子を含有するグリースＧを深溝玉軸受１内に封入した。
【選択図】図１

Description

本発明は転動装置用潤滑剤及び転動装置に関し、特に転動装置の耐焼付き性及び耐摩耗性を向上させる潤滑剤及び長寿命な転動装置に関する。

転がり軸受、リニアガイド、リニアベアリング、及び、ボールねじ装置等の転動装置では、転がり接触する部分において潤滑油やグリース等の潤滑剤を用いた潤滑が行われ、その接触面に存在する潤滑剤により接触面同士の直接的な接触が抑制される。しかし、この接触面に高荷重が負荷されたり、接触面で高速すべり等が発生したりすると、しばしば接触面同士が直接接触することがある。そして、このような接触がはなはだしい場合には、摩耗、焼付きを生じることとなる。

上記摩耗、焼付きを防止し、転動装置の転がり接触する部材に耐荷重性能や極圧性能を付与する方法として、極圧剤や固体潤滑剤を潤滑油やグリースといった潤滑剤に添加することが一般的に知られている。
極圧剤としては、例えば硫黄系極圧剤、リン系極圧剤、硫黄−リン系有機化合物、モリブデン化合物（ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン（ＭｏＤＴＣ）、ジアルキルジチオリン酸モリブデン（ＭｏＤＴＰ）等）、亜鉛化合物（ジアルキルジチオリン酸亜鉛（ＺｎＤＴＰ）等）が知られている。特に、有機系極圧剤は優れた極圧性能を示すことから、近年主流となっている。

また、極圧性能を付与するために添加される固体潤滑剤としては、二硫化モリブデン、グラファイト、六方結晶窒化ホウ素、二硫化タングステンなどが知られている。このように、固体潤滑剤の粒子を添加した潤滑油等の潤滑剤は、潤滑剤が備える流動性と固体潤滑剤が備える極圧性能とを合わせ持つ。特許文献１にはこのような潤滑剤が示されており、添加する固体潤滑剤の粒子を平均粒径０．１μｍ以下とすることにより、それよりも大きな粒子を添加する場合に比べて流動性及び極圧性能を改善している。より具体的には、粒子が平均粒径０．１μｍ以下であると、金属部材表面間に形成される油膜中に入り込むことができるため、金属部材の直接接触が抑制されることとなる。

ところで、上記のような耐荷重性能や極圧性能が求められる転動装置の用途としては、建設機械、農業機械、鉄道車軸等が挙げられる。これらの機械は主に屋外で使用されるものであり、転動装置の動作の際に潤滑剤が自然環境へ放出される可能性がある。このため、潤滑剤には、耐荷重性能や極圧性能に加えて、環境へ与える負荷が小さいことが求められる。なお、環境への負荷軽減を目的とした潤滑剤の例としては、特許文献２〜４に開示されるように基油として植物油やポリオールエステル、ポリグリコールを使用した生分解性潤滑剤組成物がある。
特開平７−１１８６８３号公報 特開平６−１９８１号公報 特開平８−２６９４７５号公報 特開平１１−２２２５９７号公報

しかしながら、上述の有機系極圧剤は、使用条件によっては耐焼付き性と耐摩耗性が両立しがたい。また、耐焼付き性若しくは耐摩耗性に優れる極圧剤は接触面を構成する金属や他の有機物との反応性を有するが、一方でこの反応性が金属接触面の腐食や潤滑剤の劣化を促進する要因となる場合がある。
この点において、平均粒径が０．１μｍ以下の固体潤滑剤を添加した潤滑剤は優れているが、これらの粒子は表面積が小さく凝集しやすいため潤滑剤中に安定に分散することが困難であるので、十分な耐焼付き性及び耐摩耗性が得られないことがある。

また、上述のように建設機械等に使用される潤滑剤には環境への負荷が小さいことが求められるが、従来の生分解性潤滑剤組成物では十分な耐荷重性能や極圧性能を得られない。このため、耐荷重性能及び極圧性能の向上を目的として上述のような極圧剤を添加することも考えられるが、例えば硫黄系極圧剤やリン系極圧剤等の極圧剤を添加した場合には、極圧剤の活性化作用により基油の劣化が促進され、十分な耐摩耗性及び耐焼付き性が得られないという問題があった。
本発明は、上述のような問題点に鑑みてなされたものであり、転動装置に耐焼付き性及び耐摩耗性を付与し、さらには環境へ与える負荷の小さい潤滑剤及び長寿命な転動装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１による転動装置用潤滑剤は、転動装置に用いられる潤滑剤において、無機化合物で構成される原料粒子に表面処理を施してなり、かつ、平均の一次粒径が１００ｎｍ以下である超微粒子を含有することを特徴とする。
平均の一次粒径が１００ｎｍ以下であると、転動装置を構成する部材の接触面に形成される油膜中に超微粒子が入り込みやすくなるので好ましい。

本発明の請求項２による転動装置用潤滑剤は、請求項１において、前記表面処理は疎水性付与剤を用いた疎水化処理であり、前記超微粒子の表面は疎水化されていることを特徴とする。
このように、表面が疎水化された超微粒子は、互いに凝集しにくく潤滑剤中に安定的に分散するため、潤滑剤中において以下のような作用を効果的に発揮することができる。すなわち、潤滑剤に安定的に分散した超微粒子は、転動装置を構成する部材の接触面に形成される油膜中に入り込み、部材同士の直接的な接触を抑制する。このため、本発明の潤滑剤は、転動装置に優れた耐焼付き性及び耐摩耗性を付与する。

本発明の請求項３による転動装置用潤滑剤は、請求項２において、前記疎水性付与剤として、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、シラン化合物、シリコン油類、高級脂肪酸、高級脂肪酸塩類、高級アルコール、高級アルコール誘導体、及び、有機フッ素化合物のうちの少なくとも１種を用いたことを特徴とする。

本発明の請求項４による転動装置用潤滑剤は、請求項２又は３において、前記原料粒子は、その表面に、前記疎水性付与剤との反応性を有する官能基を備えることを特徴とする。
このような原料粒子であれば、その表面に疎水性付与剤が結合したり、表面が疎水性付与剤により変性されたりしやすいので、表面が疎水化されやすい。

本発明の請求項５による転動装置用潤滑剤は、請求項２〜４のいずれか１項において、前記超微粒子は、前記疎水性付与剤を用いた表面処理により、前記原料粒子の表面に疎水性付与剤が被覆されたものであり、該被覆量は、前記原料粒子の０．１質量％以上５０質量％以下の範囲であることを特徴とする。
疎水性付与剤の被覆量は、原料粒子の表面を完全に被覆できる最小量以上であることが望ましく、原料粒子の０．１質量％以上５０質量％以下、好ましくは０．５質量％以上２０質量％以下の範囲である。被覆量が０．１質量％未満では、超微粒子の疎水性が低く、５０質量％を超える場合は、超微粒子の原料粒子の表面を覆うために必要な量を超えて余分に結合する量が増えるので経済的でない。

本発明の請求項６による転動装置用潤滑剤は、請求項１〜５のいずれか１項において、前記超微粒子を０．０１質量％以上１５質量％以下の範囲で含有することを特徴とする。
このように、超微粒子の潤滑剤への添加量は、潤滑剤全体の０．０１質量％以上１５質量％以下の範囲であることが好ましく、０．１質量％以上１０質量％以下の範囲であることがより好ましい。０．０１質量％より少ないと充分な量の超微粒子が油膜中に供給されず、１５質量％より多いと超微粒子の分散性が悪化するため耐焼付き性及び耐摩耗性面での特段の効果が得られにくい。

本発明の請求項７による転動装置用潤滑剤は、請求項１〜６のいずれか１項において、経済協力開発機構（ＯＥＣＤ）の化学品テストガイドライン３０１Ｃに規定される方法により評価した生分解度が２８日で６０％以上であることを特徴とする。
このような潤滑剤であれば、転動装置の使用により自然環境に放出されても生分解されるため環境への負荷が少ない。さらに、超微粒子は、基油に対して不活性であるので、基油をほとんど劣化させることがない。このため、本発明の潤滑剤は超微粒子の作用により転動装置に優れた耐摩耗性および耐焼付き性を付与することができる。

本発明の請求項８による転動装置は、外面に軌道面を有する内方部材と、該内方部材の軌道面に対向する軌道面を有し前記内方部材の外方に配置された外方部材と、前記両軌道面の間に転動自在に配設された複数の転動体と、を備え、潤滑剤により潤滑が行われる転動装置において、前記潤滑剤は、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の転動装置用潤滑剤であることを特徴とする。

このような転動装置は、前記超微粒子の作用により、耐焼付き性及び耐摩耗性に優れ、長寿命である。
なお、本発明は種々の転動装置に適用することができる。例えば、転がり軸受、リニアガイド、リニアベアリング、及び、ボールねじ装置等である。
また、本発明における内方部材とは、転動装置が転がり軸受の場合には内輪、同じくリニアガイドの場合には案内レール、同じくリニアベアリングの場合には軸、同じくボールねじ装置の場合にはねじ軸をそれぞれ意味する。また、本発明における外方部材とは、転動装置が転がり軸受の場合には外輪、同じくリニアガイドの場合にはスライダ、同じくリニアベアリングの場合には外筒、同じくボールねじ装置の場合にはナットをそれぞれ意味する。

本発明の転動装置用潤滑剤によれば、表面処理が施された超微粒子を含有しているので、転動装置に優れた耐焼付き性及び耐摩耗性を付与することができる。これに加えて、請求項７に記載の転動装置用潤滑剤によれば、生分解性に優れているので環境へ与える負荷が少ない。
また、本発明の転動装置によれば、表面処理が施された超微粒子を含有する潤滑剤を備えているので、耐焼付き性及び耐摩耗性に優れ、長寿命である。

次に、本発明の潤滑剤について説明する。
［超微粒子について］
本発明における超微粒子は、原料粒子に表面処理を施すことにより製造される。
本発明に用いる原料粒子は、表面処理に用いる疎水性付与剤との反応性を有する官能基を持つ無機化合物により構成することが好ましい。このような性質を有する無機化合物としては、例えば、シラノール基を表面に有する酸化珪素(ＳｉＯ₂)、窒化珪素(Ｓｉ₃Ｎ₄)、炭化珪素(ＳｉＣ)等の珪素系セラミックスや、酸化チタン(ＴｉＯ₂)、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃)、酸化マグネシウム(ＭｇＯ)等の金属酸化物、ＰＴＺ（チタン酸ジルコン酸鉛）が挙げられる。

このような無機化合物から本発明における原料粒子を製造する方法には、公知の方法を用いることができ、例えば化学気相析出法(ＣＶＤ法)、物理気相析出法(ＰＶＤ)等の気相法や、共沈法、金属アルコキシド法、ゾル−ゲル法等の液相法を用いることができる。例えば金属アルコキシド法やゾル−ゲル法においては、アルカリ等の適当な添加剤を用いて調製することにより、適切な大きさの原料粒子を製造することができる。
また、原料粒子に表面処理を施して製造される超微粒子は、平均の一次粒径が１００ｎｍ以下であることが好ましく、さらに、アスペクト比が３以下であり、単分散性であることが好ましい。

［疎水性付与剤について］
疎水性付与剤は、超微粒子に疎水性を付与し、該粒子同士の凝集を防ぎ、かつ、潤滑油中での分散安定性を向上させるものであれば特に限定されないが、原料粒子の表面に化学吸着もしくは物理吸着することにより、超微粒子に疎水性を付与するものが好ましい。特に、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、シラン化合物(クロロシラン、アルコキシシラン、シラザン等）、シリコン油類（変性シリコーン油、ジメチルポリシロキサン、メチル水素ポリシロキサン）、高級脂肪酸、高級脂肪酸塩類（ロウ、高級脂肪酸グリセリル、高級脂肪酸多価金属塩）、高級アルコール又はそれらの誘導体、パーフロロ化又は部分フッ素化した高級脂肪酸及び高級アルコール等の有機フッ素化合物のうちの少なくとも１種の化合物が好適である。
上記疎水性付与剤を用いた表面処理により、原料粒子の表面が疎水性付与剤によって被覆され、本発明における超微粒子が製造される。

［表面処理法について］
疎水性付与剤による表面処理方法としては、湿式法や乾式法等を用いることができる。湿式法には、例えば疎水性付与剤溶液中へ原料粒子を浸漬する方法や、原料粒子の含有液中へ疎水性付与剤を添加する方法がある。また、乾式法には、例えば高速で撹拌される原料粒子に疎水性付与剤溶液を吹き付ける等してその表面に疎水性付与剤を吸着させ、その後に適宜熱処理する方法がある。湿式法における溶媒には、水もしくは有機溶媒等の他に、潤滑油を用いることができる。また、表面処理に際しては疎水性付与剤の活性を高めるために、酸やアルカリ等の添加剤を併用することができる。また、水系の溶液中で表面処理を行った場合には、水系の溶液を有機溶媒で置換することが好適である。これにより、疎水性溶媒中での超微粒子の分散性、すなわち潤滑剤中での分散性が改善される。

［潤滑剤への超微粒子の添加法について］
表面処理を行った超微粒子は、そのまま潤滑剤に添加して用いることができる。なお、表面処理過程で有機溶媒中に分散させた超微粒子を用いる場合には、超微粒子を分散させた有機溶媒をそのまま潤滑剤に混合した後に、エバポレータ等により有機溶媒を蒸発させてもよい。

［基油（潤滑油）について］
超微粒子は、通常の潤滑油やグリースに添加して用いることができる。
潤滑油(基油)の種類は特に限定されるものではなく、通常、潤滑剤の基油として使用されている油は全て使用することができる。低温流動性不足による起動トルクの増大や、高温で油膜が形成され難いために起こる焼付きを避けるためには、４０℃における動粘度は、１０ｍｍ²／ｓ以上４００ｍｍ²／ｓ以下が好ましく、２０ｍｍ²／ｓ以上２５０ｍｍ²／ｓ以下がより好ましく、２５ｍｍ²／ｓ以上２００ｍｍ²／ｓ以下であることがさらに好ましい。この動粘度は、通常、ガラス式毛管式粘度計により測定することができる。

前記基油の具体例としては、鉱油系、合成油系又は天然油系の基油などが挙げられる。
前記鉱油系基油としては、減圧蒸留、溶剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、硫酸洗浄、白土精製、水素化精製等の精製方法を適宜組み合わせて、鉱油を精製したものを用いることができる。
前記合成油系基油としては、炭化水素系油、芳香族系油、エステル系油、エーテル系油等が挙げられる。

前記炭化水素系油としては、ノルマルパラフィン、イソパラフィン、ポリブテン、ポリイソブチレン、１−デセンオリゴマー、１−デセンとエチレンとのコオリゴマー等のポリ−α−オレフィン、又は、これらの水素化物等が挙げられる。
前記芳香族系油としては、モノアルキルベンゼン、ジアルキルベンゼン、ポリアルキルベンゼン等のアルキルベンゼン、あるいはモノアルキルナフタレン、ジアルキルナフタレン、ポリアルキルナフタレン等のアルキルナフタレンなどが挙げられる。

前記エステル系油としては、ジブチルセバケート、ジ（２−エチルヘキシル）セバケート、ジオクチルアジペート、ジイソデシルアジペート、ジトリデシルアジペート、ジトリデシルグルタレート、メチルアセチルリシノレート等のジエステル、あるいはトリオクチルトリメリテート、トリデシルトリメリテート、テトラオクチルピロメリテート等の芳香族エステル油、さらにはトリメチロールプロパンカプリレート、トリメチロールプロパンペラルゴネート、ペンタエリスリトール−２−エチルヘキサノエート、ペンタエリスリトールベラルゴネート等のポリオールエステル、さらにまた多価アルコールと一塩基酸及び二塩基酸の混合脂肪酸とのオリゴエステルであるコンプレックスエステル等が挙げられる。

前記エーテル系油としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコールモノエーテル、ポリプロピレングリコールモノエーテル等のポリグリコール、あるいはモノアルキルトリフェニルエーテル、アルキルジフェニルエーテル、ジアルキルジフェニルエーテル、ペンタフェニルエーテル、テトラフェニルエーテル、モノアルキルテトラフェニルエーテル、ジアルキルテトラフェニルエーテル等のフェニルエーテルなどが挙げられる。

その他の合成基油としてはトリクレジルフォスフェート、シリコーン油、パーフルオロアルキルエーテル油などが挙げられる。
前記天然油としては、菜種油、ひまわり油、大豆油、綿実油、コーン油、及び、ひまし油などの植物油が挙げられるが、低温での流動性と酸化安定性とのバランスに優れた菜種油が最も好ましい。これらの植物油は生分解性に優れているので、これを基油として用いれば、生分解性に優れた潤滑剤を構成可能である。

また、生分解性に優れた潤滑剤を構成するためには、植物油のみでなく、エステル油も基油として用いることができる。このエステル油としては、ポリオールエステル油（例えば、ペンタエリスリトールのエステル化合物、トリメチロールプロパンのエステル化合物）などの合成エステル油が挙げられる。
これらの基油は、単独又は混合物として用いることができ、上述した好ましい動粘度に調製して用いることができる。また、上述のように、植物油や合成エステル油を用いて生分解性に優れた潤滑剤を構成する場合には、植物油及び合成エステル油の含有量が基油成分全体の８０質量％以上であることが好ましい。８０質量％未満であると十分な生分解性が得られない。

［増ちょう剤について］
増ちょう剤の種類も特に制限されることはなく、例えばアルミニウム石けん、バリウム石けん、カルシウム石けん、リチウム石けん、ナトリウム石けん等の金属石けんや、リチウムコンプレックス石けん、カルシウムコンプレックス石けん、アルミニウムコンプレックス石けん等の複合金属石けんを適宜使用できる。また、ジウレア、トリウレア、テトラウレア、ポリウレア等のウレア化合物や、シリカゲル、ベントナイト等の無機系化合物も適宜使用できる。さらに、ウレタン化合物、ウレア・ウレタン化合物、ナトリウムテレフタラメート化合物等も適宜使用できる。

なお、増ちょう剤の添加量は、本発明の目的を損なわない程度であれば特に限定されるものではないが、十分なちょう度を得るためには、増ちょう剤の添加量は潤滑剤全体の３質量％以上であることが好ましい。但し、生分解性に優れた潤滑剤を構成するためには、増ちょう剤の添加量は潤滑剤全体の２０質量％以下であることが好ましい。２０質量％を超えると十分な生分解性が得られない。

［添加剤について］
前記潤滑剤には、必要に応じて以下の添加剤を単独又は複数組み合わせて含有させてもよい。その配合量は、添加剤全体として潤滑剤全体の２０質量％以下とする。但し、生分解性に優れた潤滑剤を構成するためには、添加剤の含有量は潤滑剤全体の１０質量％以下であることが好ましい。

［酸化防止剤等について］
潤滑剤自体の酸化による劣化を防止するための酸化防止剤のほか、ゴムやプラスチックの老化を防止する老化防止剤、オゾンによるゴムの亀裂を防止するオゾン劣化防止剤等の中から適宜必要なものを選択して使用する。例えば、以下の化合物を使用することができる。すなわち、フェニル−１−ナフチルアミン、フェニル−２−ナフチルアミン、ジフェニル−p−フェニレンジアミン、ジピリジルアミン、フェノチアジン、Ｎ−メチルフェノチアジン、Ｎ−エチルフェノチアジン、３，７−ジオクチルフェノチアジン、ｐ，ｐ’−ジオクチルジフェニルアミン、Ｎ，Ｎ’−ジイソプロピル−p−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジ−ｓｅｃ−ブチル−p−フェニレンジアミン等のアミン系化合物や、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ジブチルフェノール等のフェノール系化合物等を使用することができる。

［防錆剤・金属不活性化剤について］
防錆剤としては、例えば以下の化合物を使用することができる。すなわち、スルホン酸のアンモニウム塩及び金属塩（アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩（バリウム、カルシウム、マグネシウム等）、亜鉛塩）、カルボン酸塩、フェネート、ホスホネートが挙げられる。また、アルキルコハク酸エステル、アルケニルコハク酸エステル等のアルキルコハク酸誘導体、アルケニルコハク酸誘導体も、防錆剤として好ましく使用できる。
さらに、ソルビタンモノオレエート等の多価アルコールの部分エステル、オレオイルザルコシン等のヒドロキシ脂肪酸類、１−メルカプトステアリン酸等のメルカプト脂肪酸類又はその金属塩、ステアリン酸等の高級脂肪酸類、イソステアリルアルコール等の高級アルコール類、高級アルコールと高級脂肪酸とのエステルも使用可能である。

さらに、２，５−ジメルカプト−１，３，４−チアジアゾールや２−メルカプトチアジアゾール等のチアジアゾール類、２−デシルジチオ−ベンゾイミダゾールやベンズイミダゾール等のイミダゾール系化合物、２，５−ビス(ドデシルジチオ)ベンズイミダゾール等のジスルフィド系化合物、トリスノニルフェニルフォスファイト等のリン酸エステル類、ジラウリルチオプロピオネート等のチオカルボン酸エステル系化合物、亜硝酸塩等も使用可能である。
金属不活性化剤として、例えばベンゾトリアゾールやトリルトリアゾール等のトリアゾール系化合物を使用することができる。

［油性剤について］
油性剤として、例えば以下の化合物を使用することができる。すなわち、オレイン酸やステアリン酸等の脂肪酸、オレイルアルコール等の脂肪族アルコール、ポリオキシエチレンステアリン酸エステルやポリグリセリルオレイン酸エステル等の脂肪酸エステル、リン酸、トリクレジルホスフェート、ラウリル酸エステル、ポリオキシエチレンオレイルエーテルリン酸等のリン酸エステル等を使用することができる。

［極圧剤について］
前記した超微粒子は極圧性能を付与する作用を有するが、必要に応じて、従来より使用されている塩素系極圧剤、イオウ系極圧剤、リン系極圧剤、ジチオリン酸亜鉛、モリブデン化合物等の極圧剤を添加してもよい。
［粘度指数向上剤について］
粘度指数向上剤として、例えば、ポリメタクリレート、ポリイソブチレン、ポリスチレン等を使用することができる。
［潤滑剤の使用方法について］
本発明の超微粒子を含む潤滑剤は、通常の油潤滑やグリース潤滑に用いることができるほか、予め潤滑剤の薄膜を潤滑部分に形成させるオイルプレーティングにも用いることができる。

以下、深溝玉軸受を用いた実施例により本発明を具体的に説明するが、これらの実施例により本発明が制約されるものではない。
［転動装置について］
図１には、本発明の超微粒子を含有するグリースを適用した深溝玉軸受１が示されている。同図の深溝玉軸受１（呼び番号６３０６ＶＶ：内径３０ｍｍ、外径７２ｍｍ、幅１８ｍｍ）は、内輪（内方部材）１０と、外輪（外方部材）１１と、玉（転動体）１３と、内輪１０と外輪１１との間に複数の玉１３を保持する保持器１２と、接触形のシール１４と、で構成されている。そして、内輪１０と外輪１１との間に形成され玉１３が内設された空隙部内にはグリースＧが充填され、シール１４，１４により軸受内部に密封されている。
なお、図１に示した深溝玉軸受に限らず、円筒ころ軸受などの他の形式の転がり軸受にも、本発明の潤滑剤を適用可能である。また、転がり軸受に限らず、リニアガイド、リニアベアリング、及び、ボールねじ装置などの他の転動装置にも、本発明の潤滑剤を適用可能である。

次に各実施例及び比較例に用いたグリースについて説明する。
［実施例１〜７］
原料粒子には平均の一次粒径１５ｎｍのコロイダルシリカを用い、疎水性付与剤にはアミノ系シランカップリング剤を用いた。そして、コロイダルシリカとシランカップリング剤のメタノール溶液とを室温下で混合することにより表面処理を行った。表面処理による疎水性付与剤の被覆量は、原料粒子の１質量％となるようにした。そして、表面処理後の反応液に新たなメタノールを混合し、ディーン・スターク トラップ（Ｄｅａｎ−Ｓｔａｒｋ Ｔｒａｐ）を用いて残存水分量を１質量％以下とした。上記のように調製した超微粒子含有溶液をリチウム石けんグリース（基油：ポリオールエステル油（４０℃における動粘度：２６ｍｍ²／ｓ）、増ちょう剤：１２−ヒドロキシステアリン酸リチウム）に所定量混合し、溶媒のメタノール及び残存水分を７０℃で加熱蒸発させた。これにより、それぞれ異なる量の超微粒子が添加されたグリースを得た。

［実施例８〜１０］
原料粒子には平均の一次粒径９０ｎｍの酸化チタンを用い、疎水性付与剤にはカルビノール変性させた片末端反応性シリコーンオイルを用いた。酸化チタンと変性シリコーンオイルをメタノール中、室温で混合することにより表面処理を行った。表面処理による疎水性付与剤の被覆量は、原料粒子の５質量％となるようにした。そして、上記のようにして表面処理された酸化チタンの超微粒子を、実施例１〜７において用いたものと同様のリチウム石けんグリースに所定量混合し、溶媒のメタノール及び残存水分を７０℃で加熱蒸発させた。これにより、それぞれ異なる量の超微粒子が添加されたグリースを得た。

［実施例１１〜１３］
［実施例１〜７］において用いたグリースの基油をポリ−α−オレフィン油（４０℃における動粘度：３０ｍｍ²／ｓ）に変更し、［実施例１〜７］に用いたものと同様の超微粒子を添加してグリースを得た。
［比較例１］
市販のリチウム石けんグリース（基油：ポリオールエステル油（４０℃における動粘度：２６ｍｍ²／ｓ）、増ちょう剤：１２ヒドロキシリチウムステアレート）を用いた。
［比較例２］
比較例１のリチウム石けんグリースに平均の一次粒径９０ｎｍの酸化チタンを５質量％添加したものを用いた。

次に、焼付き寿命試験及び耐摩耗試験の内容について説明する。
［焼付き寿命試験］
焼付き寿命試験は、ＡＳＴＭ Ｄ １７４１に規定された試験機に類似した軸受寿命試験機を用いて行った。図２に軸受寿命試験機を示す。
軸受寿命試験機には、上述のような深溝玉軸受１の外輪がハウジング９１に、内輪が主軸９３に固定されており、プーリ９２を介してモータ（不図示）の回転駆動力が主軸９３に伝わると深溝玉軸受１の内輪が回転するようになっている。また、主軸９３にはシーズヒータ９４が取り付けられており、深溝玉軸受１の温度を調節可能になっている。そして、深溝玉軸受１の外輪に接続するＺスプリング９５を用いることによって、深溝玉軸受１に負荷されるアキシアル荷重及びラジアル荷重の調節が可能になっている。なお、同図中の符号９６はヒーター取付金具であり、符号９７は電源接続端子である。

試験は、深溝玉軸受１に上記実施例及び比較例の各試験グリースを５ｇ封入し、温度８０℃、ラジアル荷重７００Ｎ、アキシアル荷重５００Ｎの下、回転速度８０００ｍｉｎ^-1で深溝玉軸受１を回転させることにより行った。そして、モーターが過負荷にて停止するか、軸受温度が９０℃を超えるまでの時間を測定した。また、試験は各１０回行い、測定時間の平均値を焼付き寿命時間とした。さらに、比較例１の焼付き寿命を１とした場合の相対値を比焼付き寿命として算出し、比較評価を行った。

［耐摩耗試験］
耐摩耗試験はＡＳＴＭ Ｄ ２５９６に規定されるものに類似の超高速四球試験機を用い、以下の方法により行った。すなわち、３つの試験球(玉軸受用鋼球、鋼種：ＳＵＪ２、径：１／２インチ)を互いに接するように正三角形状に配置して固定し、その中心に形成された窪み上に１つの試験球を配置する。そして、試験グリースを試験球に塗布した状態で、窪み上に配置した試験球を一定条件(面圧：１．５ＧＰａ、滑り速度：１．５ｍ／ｓ）で１０分間回転させた後、下側に固定された３つの試験球の摩耗面積をそれぞれ測定した。試験は各５回行い、計１５個の試験球から摩耗面積の平均値を求めた。なお、比較例１の摩耗面積を１とした場合の相対値を比摩耗面積として算出し、比較評価を行った。
上記焼付き寿命試験及び耐摩耗試験の結果を、表１及び表２に示す。

表１に示されるように、実施例１〜７のいずれにおいても、比焼付き寿命が１よりも大きく、比摩耗面積が１よりも小さいことから、本発明の超微粒子を含有する潤滑剤を用いた場合には、優れた耐焼付き性及び耐摩耗性を発揮することが確認された。特に、実施例１のように超微粒子の添加量が０．０１質量％と少量である場合にも、５質量％の酸化チタンを添加した比較例２（表面処理なし）と比べて顕著な効果が見られ、添加量が０．０１質量％以上１５質量％以下の範囲（実施例１〜５）であれば、顕著な効果を発揮することが確認された。

また、表２に示されるように、酸化チタンで構成される粒子表面を変性シリコーンオイルを用いて疎水化した場合（実施例８〜１０）、及び、基油としてポリ−α−オレフィン油を含有するグリースを用いた場合（実施例１１〜１３）にも、優れた耐焼付き性及び耐摩耗性を発揮することが確認された。

次に、実施例及び比較例のグリースの生分解性試験について説明する。
［生分解性試験］
生分解性試験では、ＯＥＣＤ（経済協力開発機構）化学品テストガイドライン３０１Ｃに規定される方法により実施例及び比較例の潤滑剤の２８日後における生分解度を評価した。結果を表１及び表２に示す。
同表に示すように、基油がポリα−オレフィンである場合（実施例１１〜１３）には生分解度が６０％以下であるのに対し、基油として合成エステル油であるポリオールエステル油を含有するグリース（実施例１〜４、６、８〜１０）は、生分解度が６０％以上であり、上述のように優れた耐焼付き性及び耐摩耗性を維持しつつ、生分解性にも優れることが確認された。

本発明の潤滑剤を用いた深溝玉軸受の断面図である。 軸受寿命試験機の構成を説明する図である。

符号の説明

１ 深溝玉軸受
１０ 内輪
１１ 外輪
１２ 保持器
１３ 玉
１４ シール
Ｇ グリース

Claims (8)

1. 転動装置に用いられる潤滑剤において、
   無機化合物で構成される原料粒子に表面処理を施してなり、かつ、平均の一次粒径が１００ｎｍ以下である超微粒子を含有することを特徴とする転動装置用潤滑剤。
2. 前記表面処理は疎水性付与剤を用いた疎水化処理であり、前記超微粒子の表面は疎水化されていることを特徴とする請求項１に記載の転動装置用潤滑剤。
3. 前記疎水性付与剤として、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、シラン化合物、シリコン油類、高級脂肪酸、高級脂肪酸塩類、高級アルコール、高級アルコール誘導体、及び、有機フッ素化合物のうちの少なくとも１種を用いたことを特徴とする請求項２に記載の転動装置用潤滑剤。
4. 前記原料粒子は、その表面に、前記疎水性付与剤との反応性を有する官能基を備えることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の転動装置用潤滑剤。
5. 前記超微粒子は、前記疎水性付与剤を用いた表面処理により、前記原料粒子の表面に疎水性付与剤が被覆されたものであり、
   該被覆量は、前記原料粒子の０．１質量％以上５０質量％以下の範囲であることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の転動装置用潤滑剤。
6. 前記超微粒子を０．０１質量％以上１５質量％以下の範囲で含有することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の転動装置用潤滑剤。
7. 経済協力開発機構（ＯＥＣＤ）の化学品テストガイドライン３０１Ｃに規定される方法により評価した生分解度が２８日で６０％以上であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の転動装置用潤滑剤。
8. 外面に軌道面を有する内方部材と、該内方部材の軌道面に対向する軌道面を有し前記内方部材の外方に配置された外方部材と、前記両軌道面の間に転動自在に配設された複数の転動体と、を備え、潤滑剤により潤滑が行われる転動装置において、
   前記潤滑剤は、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の転動装置用潤滑剤であることを特徴とする転動装置。

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