JP2005097532A - 導電性グリース組成物及び転動装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基油とカーボンブラックとを含有する導電性グリース組成物において、前記基油は、鉱油及び合成油の少なくとも一方を含有し、前記カーボンブラックは、平均一次粒径が10nm以上200nm以下で且つ比表面積が20m2/g以上80m2/g以下の第一カーボンブラックと、平均一次粒径が10nm以上200nm以下で且つ比表面積が200m2/g以上1500m2/g以下の第ニカーボンブラックと、を含有する導電性グリース組成物。
【選択図】なし
Description
通常、導電性グリースの基油として使用される潤滑油としては、例えば、鉱油,ポリα−オレフィン,エーテル油,エステル油などがあげられるが、これらの基油の使用限界温度はせいぜい160℃である。そのため、上記のような高温となる部分に用いられる転がり軸受においては、導電ブラシを用いて静電気を除去するという旧来の方法が依然として用いられている。
また、本発明に係る請求項2の導電性グリース組成物は、請求項1に記載の導電性グリース組成物において、前記第一カーボンブラックのDBP吸収量は30ml/100g以上160ml/100g以下であり、前記第二カーボンブラックのDBP吸収量は80ml/100g以上500ml/100g以下であることを特徴とする。
フッ素油は耐熱性が優れているので、基油としてフッ素油を含有する導電性グリース組成物は、高温下においてより優れた導電性を示す。また、フッ素油は樹脂に対するケミカルアタックが小さいので、仮に導電性グリース組成物又は基油が転がり軸受等の転動装置から漏洩して周辺の樹脂製部品に接触しても、樹脂製部品の劣化が生じにくい。
このような構成であれば、両カーボンブラックの特性のバランスがとれて、導電性グリース組成物の導電性及び流動性が良好となる。また、転動装置からの漏洩や基油の離油が生じにくくなる。
また、第一カーボンブラックと第二カーボンブラックとの合計の含有量が、導電性グリース組成物全体の1.5質量%未満であると、導電性が不十分となるおそれがあるとともに、基油の離油が十分に抑制できないおそれがある。一方、20質量%超過であると、導電性グリース組成物の流動性が低下するおそれがある。
混和ちょう度が200未満であると、導電性グリース組成物が硬いため流動性が不十分であり、300超過であると、導電性グリース組成物がやわらかいため転動装置からの漏洩等が生じるおそれがある。
PTFE樹脂の含有量は、導電性グリース組成物の混和ちょう度が200以上300以下となるならば特に限定されるものではないが、1.5質量%以上20質量%以下であることが好ましい。1.5質量%未満であると、増ちょう効果が乏しく、20質量%超過であると、導電性グリース組成物の流動性が不十分となるおそれがある。
さらに、本発明に係る請求項9の転動装置は、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、前記両軌道面間に転動自在に配置された複数の転動体と、を備える転動装置において、前記内方部材と前記外方部材との間に形成された空隙部内に、請求項1〜7のいずれか一項に記載の導電性グリース組成物を充填したことを特徴とする。
図1の深溝玉軸受は、内輪1と、外輪2と、内輪1及び外輪2の間に転動自在に配置された複数の玉3と、内輪1及び外輪2の間に複数の玉3を保持する保持器4と、外輪2の両端部の内周面に取り付けられたシールド5,5と、を備えている。このシールド5は内輪1及び外輪2の間に介在され、内輪1の外周面と外輪2の内周面との間の開口部分をほぼ覆っている。また、内輪1及び外輪2の間に形成された空隙部内には、導電性グリース組成物6が充填されており、シールド5により深溝玉軸受内部に密封されている。充填されている導電性グリース組成物6の量は、空隙部の容積の15体積%以上35体積%以下である。
2種のカーボンブラックのうち第一カーボンブラックは、平均一次粒径が10nm以上200nm以下、比表面積が20m2 /g以上80m2 /g以下、DBP吸収量が30ml/100g以上160ml/100g以下であり、第二カーボンブラックは、平均一次粒径が10nm以上200nm以下、比表面積が200m2 /g以上1500m2 /g以下、DBP吸収量が80ml/100g以上500ml/100g以下である。
このようなカーボンブラックは、平均一次粒径,比表面積,DBP吸収量をもとにして、各種市販品から選定するとよい。例えば、東海カーボン株式会社製の「トーカブラック」シリーズや「シースト」シリーズ、三菱化学株式会社製の「三菱カーボンブラック」シリーズ、電気化学工業株式会社製の「デンカブラック」シリーズ、ライオンアクゾ社製の「ケッチェンブラック」シリーズが使用できる。また、いわゆるアセチレンブラックやフライアッシュ等も、平均一次粒径,比表面積等の性状が本発明の範囲内であれば使用することができる。
さらに、導電性グリース組成物6に所望により添加される導電性向上剤としては、繊維長さが5nm以上10μm以下で且つアスペクト比が5以上1000以下であるカーボンナノチューブ,カーボンナノファイバー,カーボンナノホーン,炭素繊維,及び金属酸化物ウイスカーのうち一種以上が好ましい。これらの中では、カーボンナノチューブが特に好適である。
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
例えば、導電性グリース組成物6には、混和ちょう度を調整するために増ちょう剤を添加してもよい。増ちょう剤の種類は特に限定されるものではないが、前述のPTFE樹脂が好ましい。
さらに、本発明は、転がり軸受に限らず、他の種類の様々な転動装置に対して適用することができる。例えば、ボールねじ,リニアガイド装置,直動ベアリング等である。
図2に示すような装置に深溝玉軸受を装着して、回転中の内外輪間の電気抵抗値(最大値)を測定した。図2中、符号11は測定対象の深溝玉軸受を表し、その内輪11aに取付けられた軸部材12をモータ13で回転駆動することによって軸受11を回転するように構成されている。そして、内輪11aと一体となっている軸部材12と外輪11bとの間に、定電圧電源14によって所定の定電圧が印加される。
モータ13を駆動して軸部材12つまり内輪11aを所定回転速度で回転させた状態で、定電圧電源14から深溝玉軸受11の内外輪11a,11b間に所定の定電圧を印加する。このとき、内外輪11a,11b間に電流が流れるが、スパーク等によって電圧が変動する。その電圧が抵抗測定装置15で測定され、続いて、A/D変換回路16によってデジタル値に変換され、そのデジタル信号に基づいて、演算処理装置17が最大抵抗値及び所定単位時間当たりの波数を求め、その値が表示装置18に表示される。
測定条件を以下に示す。
軸部材12の回転速度:120min-1
軸受11に与えるラジアル荷重(Fr):98N
印可電圧 :30V
抵抗 :300kΩ
最大電流 :100μA
雰囲気温度 :230℃
封入する導電性グリース組成物の種類を変えた数種の軸受を用意し、上記構成の装置を使用して、各軸受について回転中の軸受抵抗値(最大値)を測定した。軸受抵抗値の測定は、回転200時間後と400時間後に行った。また、これと同時に、回転200時間後の導電性グリース組成物の漏れ量を、質量法により測定した。
使用した転がり軸受は、日本精工株式会社製の呼び番号6806ZZの深溝玉軸受(内径30mm,外径42mm,幅7mm)であり、内輪及び外輪の間に形成された空隙部内に、表1〜3に示すような組成の導電性グリース組成物が充填してある。充填されている導電性グリース組成物の量は、該空隙部の容積の25体積%である。
表1〜3から分かるように、実施例A1〜A7の軸受は、比較例A1〜A5の軸受と比較して、高温下においても軸受抵抗値が小さく(導電性が優れている)且つ導電性グリース組成物の漏れ量が少なかった。
使用した転がり軸受は、日本精工株式会社製の呼び番号6806ZZの深溝玉軸受(内径30mm,外径42mm,幅7mm)であり、内輪及び外輪の間に形成された空隙部内に、表4〜6に示すような組成の導電性グリース組成物が充填してある。充填されている導電性グリース組成物の量は、該空隙部の容積の25体積%である。
表4〜6から分かるように、実施例B1〜B8の軸受は、比較例B1〜B5の軸受と比較して、高温下においても軸受抵抗値が小さく(導電性が優れている)且つ導電性グリース組成物の漏れ量が少なかった。
封入する導電性グリース組成物の種類を変えた数種の軸受を用意し、前述の実施例Aの場合と同様にして、各軸受について回転中の軸受抵抗値(最大値)及び回転200時間後の導電性グリース組成物の漏れ量を測定した。
使用した転がり軸受は、日本精工株式会社製の呼び番号6806ZZの深溝玉軸受(内径30mm,外径42mm,幅7mm)であり、内輪及び外輪の間に形成された空隙部内に、表7〜9に示すような組成の導電性グリース組成物が充填してある。充填されている導電性グリース組成物の量は、該空隙部の容積の25体積%である。
なお、実施例C1〜C9及び比較例C1〜C5の導電性グリース組成物に使用した基油及びカーボンブラックは、前述の実施例Aの場合と同様である。また、酸化被膜生成防止剤として、金属酸化物(平均一次粒径が50nmの酸化マグネシウム微粒子)と合成雲母とを使用した。
表7〜9から分かるように、実施例C1〜C9の軸受は、比較例C1〜C5の軸受と比較して、高温下においても軸受抵抗値が小さく(導電性が優れている)且つ導電性グリース組成物の漏れ量が少なかった。
封入する導電性グリース組成物の種類を変えた数種の軸受を用意し、雰囲気温度が60℃あることとラジアル荷重が9.8Nであることを除いては前述の実施例Aの場合と同様にして、各軸受について回転中の軸受抵抗値(最大値)を測定した。
使用した転がり軸受は、日本精工株式会社製の呼び番号6806ZZの深溝玉軸受(内径30mm,外径42mm,幅7mm)であり、内輪及び外輪の間に形成された空隙部内に、表10〜12に示すような組成の導電性グリース組成物が充填してある。充填されている導電性グリース組成物の量は、該空隙部の容積の25体積%である。
使用した転がり軸受は、日本精工株式会社製の呼び番号6203VVの深溝玉軸受(内径17mm,外径40mm,幅12mm)であり、内輪及び外輪の間に形成された空隙部内に、導電性グリース組成物が充填してある。充填されている導電性グリース組成物の量は、該空隙部の容積の25体積%である。このような軸受を下記の条件で回転させ、焼付きが生じるまでの時間(寿命)を測定した。なお、軸受の温度上昇と、軸受を回転駆動するモータのトルク上昇(電流値により測定)が生じた時点で、焼付きが生じたものとみなした。
回転速度 :6000min-1
アキシアル荷重(Fa):196N
ラジアル荷重(Fr) :19.6N
雰囲気温度 :150℃
なお、実施例D1〜D8及び比較例D2〜D5の導電性グリース組成物に使用した基油は、40℃における動粘度が48mm2 /sのPAO油であり、比較例D1の導電性グリース組成物に使用した基油は、40℃における動粘度が32mm2 /sのエステル油である。また、カーボンブラックについては、表10〜12のカーボンブラックA〜Cは前述の実施例Aの場合と同様であり、カーボンブラックDは三菱化学株式会社製の#3030B(平均一次粒径55nm、比表面積29m2 /g、DBP吸収量130ml/100g)である。
さらに、増ちょう剤として使用したウレア化合物は、ジウレアである。ウレア化合物は耐熱性が優れているため、導電性グリース組成物の耐熱性が向上する。本発明の導電性グリース組成物において増ちょう剤として使用可能なジウレア化合物の例としては、下記の化学式で示されるものがあげられる。
ジウレアを基油中で合成する場合の合成方法は、特に限定されるものではないが、前記化学式のR2 の芳香族炭化水素基を有するジイソシアネート1モルと、R1 ,R3 の炭化水素基を有するモノアミン2モルとを、反応させる方法が最も好ましい。
封入する導電性グリース組成物の種類を変えた数種の軸受を用意し、雰囲気温度が60℃あることとラジアル荷重が9.8Nであることを除いては前述の実施例Aの場合と同様にして、各軸受について回転中の軸受抵抗値(最大値)を測定した。
使用した転がり軸受は、日本精工株式会社製の呼び番号6806ZZの深溝玉軸受(内径30mm,外径42mm,幅7mm)であり、内輪及び外輪の間に形成された空隙部内に、表13に示すような組成の導電性グリース組成物が充填してある。充填されている導電性グリース組成物の量は、該空隙部の容積の25体積%である。
さらに、表13に示すような組成の導電性グリース組成物について、前述の実施例Dの場合と同様にして樹脂との相性(樹脂に対するケミカルアタック性)を評価した。
なお、実施例E1〜E3の導電性グリース組成物に使用した基油は、40℃における動粘度が48mm2 /sのPAO油である。また、カーボンブラックについては、前述の実施例Aの場合と同様である。
2 外輪
3 玉
5 シールド
6 導電性グリース組成物
Claims (10)
- 基油とカーボンブラックとを含有する導電性グリース組成物において、
前記基油は、鉱油及び合成油の少なくとも一方を含有し、
前記カーボンブラックは、平均一次粒径が10nm以上200nm以下で且つ比表面積が20m2 /g以上80m2 /g以下の第一カーボンブラックと、平均一次粒径が10nm以上200nm以下で且つ比表面積が200m2 /g以上1500m2 /g以下の第二カーボンブラックと、を含有することを特徴とする導電性グリース組成物。 - 前記第一カーボンブラックのDBP吸収量は30ml/100g以上160ml/100g以下であり、前記第二カーボンブラックのDBP吸収量は80ml/100g以上500ml/100g以下であることを特徴とする請求項1に記載の導電性グリース組成物。
- 前記合成油は、40℃における動粘度が10mm2 /s以上500mm2 /s以下のフッ素油であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の導電性グリース組成物。
- 前記第一カーボンブラックと前記第二カーボンブラックとの質量比は、25:75以上95:5以下であり、前記第一カーボンブラックと前記第二カーボンブラックとの合計の含有量は、組成物全体の1.5質量%以上20質量%以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の導電性グリース組成物。
- 平均一次粒径が5nm以上10μm以下である金属酸化物,金属窒化物,金属炭化物,粘土鉱物,クラスターダイヤモンド,及びフラーレンのうち一種以上の粉末を、組成物全体の0.05質量%以上5質量%以下含有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の導電性グリース組成物。
- 繊維長さが5nm以上10μm以下で且つアスペクト比が5以上1000以下であるカーボンナノチューブ,カーボンナノファイバー,カーボンナノホーン,炭素繊維,及び金属酸化物ウイスカーのうち一種以上を、組成物全体の0.05質量%以上5質量%以下含有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の導電性グリース組成物。
- 混和ちょう度が200以上300以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の導電性グリース組成物。
- 転がり軸受用であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の導電性グリース組成物。
- 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、前記両軌道面間に転動自在に配置された複数の転動体と、を備える転動装置において、前記内方部材と前記外方部材との間に形成された空隙部内に、請求項1〜7のいずれか一項に記載の導電性グリース組成物を充填したことを特徴とする転動装置。
- 内輪と、外輪と、前記両輪の間に転動自在に配置された複数の玉と、前記両輪のいずれか一方に取り付けられて前記両輪の間に介在されたシール又はシールドと、を備える深溝玉軸受において、
前記両輪の間に形成された空隙部内に、請求項1〜8のいずれか一項に記載の導電性グリース組成物を、前記空隙部の容積の15体積%以上35体積%以下充填したことを特徴とする深溝玉軸受。
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