JP2006161001A - 転動装置用潤滑剤組成物及び転動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高温下においても優れた潤滑性を転動装置に付与することが可能な転動装置用潤滑剤組成物を提供する。また、高温下においても潤滑性に優れた長寿命の転動装置を提供する。
【解決手段】深溝玉軸受は、外周面に軌道面１ａを有する内輪１と、軌道面１ａに対向する軌道面２ａを内周面に有する外輪２と、両軌道面１ａ，２ａ間に転動自在に配された複数の転動体３と、を備えている。両軌道面１ａ，２ａ間に形成され転動体３が配された空間には、マイクロカプセルを含有する潤滑剤組成物６が配されている。このマイクロカプセルは、潤滑剤及び添加剤の少なくとも一方からなる内包物質を内部に備え、耐熱性が１２０℃以上である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、転動装置に好適な潤滑剤組成物に係り、特に、潤滑油又はグリースに関する。また、転がり軸受，リニアガイド装置，ボールねじ，及び直動ベアリング等の転動装置に関する。

転がり軸受等の転動装置の潤滑には潤滑油，グリース等の潤滑剤組成物が用いられるが、この潤滑剤組成物に、潤滑剤や添加剤を内包させたマイクロカプセルを含有させる場合がある。このようなマイクロカプセルは転動装置の負荷圏において物理的に破壊されるので、内包されている潤滑剤や添加剤が負荷圏へ確実に供給され、その結果、転動装置の潤滑性が向上する。
特開２００３−１８４９４９号公報

近年、自動車の小型化，軽量化に伴って、自動車のエンジン補機類に対しても小型化，軽量化が求められており、さらに高性能化，高出力化も求められている。そのため、エンジン補機類に使用されている転動装置は、大きな振動が発生しやすく、高荷重が作用するとともに、高温となりやすい。
転動装置が高温となると、転動装置に使用されている潤滑剤組成物も高温となるが、マイクロカプセルの耐熱性はそれほど高くないので、マイクロカプセルが高温により破壊して転動装置の負荷圏以外の部分で内包物質が放出されることとなる。よって、負荷圏へ供給される内包物質の量が少なくなるので、マイクロカプセルの添加による潤滑性の向上度合いが小さくなるおそれがあった。このように、転動装置が高温となるような用途や使用条件においては、マイクロカプセルの添加効果が十分に発揮されないおそれがあった。
そこで、本発明は上記のような従来技術が有する問題点を解決し、高温下においても優れた潤滑性を転動装置に付与することが可能な転動装置用潤滑剤組成物を提供することを課題とする。また、高温下においても潤滑性に優れた長寿命の転動装置を提供することを併せて課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る請求項１の転動装置用潤滑剤組成物は、マイクロカプセルを含有する転動装置用潤滑剤組成物において、前記マイクロカプセルは、潤滑剤及び添加剤の少なくとも一方からなる内包物質を内部に備え、耐熱性が１２０℃以上であることを特徴とする。
マイクロカプセルが優れた耐熱性を有していて１２０℃未満の温度では破壊しにくいので、転動装置が高温となるような用途や使用条件において使用されても、転動装置の負荷圏以外の部分で内包物質が放出されにくい。よって、マイクロカプセルは転動装置の負荷圏において物理的に破壊されることとなり、内包されている潤滑剤や添加剤が負荷圏へ確実に供給され、その結果、転動装置の潤滑性が向上する（マイクロカプセルの添加効果が十分に発揮される）。なお、本発明においては、「マイクロカプセルの耐熱性」とは、マイクロカプセルが熱により破壊される温度を意味する。

本発明の転動装置用潤滑剤組成物は、基油を主成分とする液体状の潤滑油でもよいし、基油及び増ちょう剤を主成分とする半固体状のグリースでもよい。
また、内包物質である潤滑剤としては、基油を主成分とする液体状の潤滑油、基油と増ちょう剤とを主成分とする半固体状のグリース、固体潤滑剤があげられる。内包物質である潤滑剤が潤滑油又はグリースである場合は、転動装置用潤滑剤組成物と同種のものでもよいし、異種のものでもよい。
さらに、内包物質である添加剤は、転動装置用潤滑剤組成物の諸性能を向上させる作用を有するものである。あるいは、潤滑剤と添加剤との両方がマイクロカプセルに内包される場合は、内包物質である潤滑剤の諸性能を向上させる作用を有する添加剤としてもよい。

また、本発明に係る請求項２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された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配された複数の転動体と、を備える転動装置において、前記両軌道面間に形成され前記転動体が配された空間に、請求項１に記載の転動装置用潤滑剤組成物を配したことを特徴とする。

このような転動装置は、高温下においてもマイクロカプセルの内包物質が負荷圏へ確実に供給されるので、高温下においても潤滑性に優れた長寿命である。
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，ボールねじ，リニアガイド装置，直動ベアリング等である。
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、同じくボールねじの場合にはねじ軸、同じくリニアガイド装置の場合には案内レール、同じく直動ベアリングの場合には軸をそれぞれ意味する。また、外方部材とは、転動装置が転がり軸受の場合には外輪、同じくボールねじの場合にはナット、同じくリニアガイド装置の場合にはスライダ、同じく直動ベアリングの場合には外筒をそれぞれ意味する。

本発明の転動装置用潤滑剤組成物は、マイクロカプセルが優れた耐熱性を有しているので、高温下においても優れた潤滑性を転動装置に付与することが可能である。また、本発明の転動装置は、高温下においても潤滑性に優れ長寿命である。

本発明に係る転動装置用潤滑剤組成物及び転動装置の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係る転動装置の一実施形態である深溝玉軸受の構造を示す縦断面図である。この深溝玉軸受は、外周面に軌道面１ａを有する内輪１と、軌道面１ａに対向する軌道面２ａを内周面に有する外輪２と、両軌道面１ａ，２ａ間に転動自在に配された複数の転動体（玉）３と、内輪１と外輪２との間に複数の転動体３を保持する保持器４と、内輪１と外輪２との間の隙間の開口を覆うシール５と、を備えている。なお、保持器４やシール５は備えていなくてもよい。

そして、両軌道面１ａ，２ａ間に形成され転動体３が配された空間には、マイクロカプセルを含有する潤滑剤組成物６が配されており、両軌道面１ａ，２ａと転動体３との間の潤滑が行われるようになっている。このマイクロカプセルは、潤滑剤及び添加剤の少なくとも一方からなる内包物質を内部に備えている。また、マイクロカプセルは優れた耐熱性を有しているため、１２０℃未満で破壊されることはほとんどない。よって、深溝玉軸受が高温となっても、マイクロカプセルは深溝玉軸受の負荷圏において物理的に破壊されるので、内包物質が負荷圏へ確実に供給され、深溝玉軸受の潤滑性が向上する。
なお、潤滑剤組成物６は、液体状の潤滑油であってもよいし、半固体状のグリースであってもよい。

以下に、本実施形態の潤滑剤組成物６について、詳細に説明する。
〔マイクロカプセルについて〕
マイクロカプセルを構成する材料は、優れた耐熱性を有するものであれば特に限定されるものではないが、熱可塑性樹脂，熱硬化性樹脂等の樹脂を含有する樹脂組成物が好ましい。
熱可塑性樹脂としては、ポリフェニレンスルフィド，テトラフルオロエチレン樹脂，トリフルオロエチレン樹脂，ポリスルホン，ポリベンゾイミダゾール等があげられる。また、熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂，メラミン樹脂，ポリウレア，エポキシ樹脂，シリコーン樹脂，ジアリルフタレート樹脂，ポリエステル，ポリイミド，ポリアミド，ポリアミドイミド等があげられる。

なお、マイクロカプセルの材料として１種の樹脂を用いてもよいし、複数種の樹脂を混合して用いてもよい。また、潤滑剤組成物６には１種のマイクロカプセルを添加してもよいし、異なる樹脂で構成された複数種のマイクロカプセルを添加してもよい。
また、マイクロカプセルを製造する方法は特に限定されるものではなく、内包物質の性質やマイクロカプセルを構成する材料の性質等を考慮して選択される。具体例としては、界面重合法，ｉｎ ｓｉｔｕ重合法，相分離法，液中乾燥法，オリフィス法，スプレードライ法，気中懸濁被覆法，ハイブリダンザー法等があげられる。

均一な粒径を有するマイクロカプセルを製造するためには、マイクロカプセルの製造条件を適宜調整することが好ましいが、粒度分布を有するマイクロカプセルから、遠心分離法やフィルター法によって同一粒径を有するマイクロカプセルを分離してもよい。
さらに、マイクロカプセルの粒径は特に限定されるものではないが、０．１μｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。０．１μｍ未満であると、内包物質の量が不十分となるため、マイクロカプセルの添加効果が不十分となるおそれがある。一方、５μｍ超過であると、転動装置の負荷圏において異物として作用する場合がある。このような不都合がより生じにくくするためには、マイクロカプセルの粒径は０．２μｍ以上１μｍ以下とすることがより好ましい。

〔内包物質について〕
マイクロカプセルの内包物質は、潤滑剤及び添加剤の少なくとも一方からなる。ただし、高温においてマイクロカプセルが破壊されやすくするためには、内包物質は熱膨張係数の小さい固体状又はグリース状であることが好ましい。
この潤滑剤としては、基油を主成分とする液体状の潤滑油や、基油及び増ちょう剤を主成分とする半固体状のグリースがあげられる。また、固体潤滑剤でもよい。内包物質である潤滑剤が潤滑油又はグリースである場合は、潤滑剤組成物６と同種のものでもよいし、異種のものでもよい。

また、添加剤は、潤滑剤組成物６の諸性能を向上させる作用を有するものである。あるいは、潤滑剤と添加剤との両方がマイクロカプセルに内包される場合は、内包物質である潤滑剤の諸性能を向上させる作用を有する添加剤としてもよい。
添加剤の種類は特に限定されるものではなく、潤滑油，グリース等の潤滑剤に一般的に使用される添加剤を問題なく使用することができる。例えば、酸化防止剤，防錆剤，極圧剤，油性向上剤，金属不活性化剤があげられる。

酸化防止剤の具体例としては、アミン系酸化防止剤，フェノール系酸化防止剤，イオウ系酸化防止剤，ジチオリン酸亜鉛があげられる。また、防錆剤の具体例としては、石油スルホン酸，ソルビタンエステルがあげられる。さらに、極圧剤の具体例としては、リン系極圧剤，ジチオリン酸亜鉛，有機モリブデンがあげられる。さらに、油性向上剤の具体例としては、脂肪酸，動植物油があげられる。さらに、金属不活性化剤の具体例としては、ベンゾトリアゾールがあげられる。

これらの添加剤は、単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。２種以上の添加剤を組み合わせて用いる場合には、１個のマイクロカプセルに複数の添加剤を内包したマイクロカプセルを用いてもよいし（ただし、添加剤同士が化学反応を起こさないことが好ましい）、内包する添加剤の種類が異なるマイクロカプセルを複数併用してもよい。
さらに、２種以上のマイクロカプセル（内包物質が異なるマイクロカプセル）を、潤滑剤組成物６に添加してもよい。

〔基油について〕
潤滑剤組成物６の基油、及び、マイクロカプセルに内包される潤滑剤の基油の種類は特に限定されるものではなく、グリースや潤滑油の基油として一般的に使用される基油であれば、問題なく使用することができる。
基油の具体例としては、鉱油，合成油等があげられる。鉱油の具体例としては、パラフィン系鉱油やナフテン系鉱油があげられる。また、合成油の具体例としては、合成炭化水素油，エステル油，エーテル油，シリコーン油，フッ素油等があげられる。
これらの基油は、単独で用いてもよいし、２種以上を適宜組み合わせて用いてもよい。ただし、基油の４０℃における動粘度は、１ｍｍ² ／ｓ以上１５００ｍｍ² ／ｓ以下であることが好ましい。

〔増ちょう剤について〕
潤滑剤組成物６がグリースである場合や、マイクロカプセルに内包される潤滑剤がグリースである場合には、増ちょう剤を使用する必要がある。増ちょう剤の種類は特に限定されるものではなく、用途や使用条件に応じて適宜選択することができる。
例えば、金属石けん（金属はアルミニウム，バリウム，カルシウム，リチウム，ナトリウム等）や金属複合石けん（金属はリチウム，カルシウム，アルミニウム等）があげられる。また、ウレア化合物（ジウレア，トリウレア，テトラウレア，ポリウレア等）、無機系化合物（シリカゲル，ベントナイト等）、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、フッ素樹脂等も使用できる。
潤滑剤組成物６がグリースである場合には、その混和ちょう度は１５０以上４００以下であることが好ましい。

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、本実施形態においては、転動装置の例として深溝玉軸受をあげて説明したが、本発明は、他の種類の様々な転がり軸受に対して適用することができる。例えば、アンギュラ玉軸受，自動調心玉軸受，円筒ころ軸受，円すいころ軸受，針状ころ軸受，自動調心ころ軸受等のラジアル形の転がり軸受や、スラスト玉軸受，スラストころ軸受等のスラスト形の転がり軸受である。
また、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。

以下に、実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。
〔内包物質を備えるマイクロカプセルの製造例〕
まず、優れた耐熱性を有するマイクロカプセルの製造方法の一例を示す。マイクロカプセルの材料である熱硬化性のメラミン樹脂をｐＨ８でメチロール化し、添加剤であるジチオリン酸モリブデン（ＭｏＤＴＰ）を加え、ホモジナイザーで撹拌しながら加熱して反応させた。得られた反応生成物を濾過し、水洗及び乾燥して、外殻体が熱硬化性のメラミン樹脂で構成された耐熱性マイクロカプセルを得た。

次に、耐熱性が不十分な従来のマイクロカプセルの製造方法の一例を示す。油溶性モノマーであるビスクロロフォルメートと添加剤であるＭｏＤＴＰとを含有する油性混合物に、水溶性モノマーであるポリアミンを含有する水性混合物を加え、ホモジナイザーで撹拌しながら加熱して反応させた。得られた反応生成物を濾過し、水洗及び乾燥して、外殻体が熱可塑性のポリウレタンで構成されたマイクロカプセルを得た。
いずれのマイクロカプセルも、総質量のうち５０％が内包物質であるＭｏＤＴＰの質量であった。また、両マイクロカプセルの粒径は０．２〜１μｍであった。

〔潤滑剤組成物の製造例〕
上記のようにして得られたマイクロカプセルを、基油がジアルキルジフェニルエーテル油（４０℃における動粘度は１００ｍｍ² ／ｓ）であり、増ちょう剤がジウレア化合物であるグリースに分散させて、潤滑剤組成物を製造した。製造方法は以下の通りである。
容器にジアルキルジフェニルエーテル油を装入し、さらに等モルのシクロへキシルアミン及びｐ−トルイジンを加え、７０〜８０℃に加温した。別容器に前記と同量のジアルキルジフェニルエーテル油とジフェニルメタンジイソシアネートを装入し、７０〜８０℃に加温し、これを前記容器に加え撹拌した。反応熱のため反応物の温度は上昇するが、約３０分間撹拌を続け、反応を十分に行った後、１７０〜１８０℃に昇温して３０分間保持し、冷却した。その後、マイクロカプセルを加え、十分混練してグリース状の潤滑剤組成物を得た。なお、マイクロカプセルの添加量は、潤滑剤組成物全体の１０質量％である。したがって、潤滑剤組成物に含有されているＭｏＤＴＰは、潤滑剤組成物全体の５質量％である。また、増ちょう剤の含有量は、潤滑剤組成物全体の１２質量％である。

このようにして得られたメラミン樹脂製の耐熱性マイクロカプセルを含有する潤滑剤組成物を、実施例の潤滑剤組成物とし、ポリウレタン製のマイクロカプセルを含有する潤滑剤組成物を、比較例１の潤滑剤組成物とする。そして、マイクロカプセルを含有せずＭｏＤＴＰが直接添加された潤滑剤組成物を、比較例２の潤滑剤組成物とする。この比較例２の潤滑剤組成物の製造方法は、マイクロカプセルの代わりにＭｏＤＴＰを直接加える点以外は、前述と同様である。

〔マイクロカプセルを含有する潤滑剤組成物の加熱劣化試験について〕
実施例及び比較例１，２の潤滑剤組成物の加熱劣化試験を、以下のようにして行った。潤滑剤組成物を３ｍｍの厚さに塗布した鋼板を、所定の温度（表１を参照）に保持した恒温槽内に静置し、１００時間加熱した。加熱終了後、ＪＩＳ Ｋ２２２０（５．３）に規定された方法により、潤滑剤組成物の混和ちょう度を測定した。そして、加熱前の混和ちょう度からの変化量を求めた。

加熱によりマイクロカプセルが破壊されＭｏＤＴＰが放出されると、潤滑剤組成物が加熱劣化して混和ちょう度が変化するので、混和ちょう度の変化量によりマイクロカプセルの耐熱性を評価することができる。加熱劣化試験の結果を表１に示す。なお、各潤滑剤組成物の混和ちょう度の変化量は、比較例１の潤滑剤組成物を１６０℃加熱したときの混和ちょう度の変化量を１とした場合の相対値で表し、表１においては、この相対値が０以上０．１未満であった場合は◎印、０．１以上０．３未満であった場合は○印、０．３以上０．５未満であった場合は△印、０．５以上であった場合は×印で示してある。

〔潤滑剤組成物で潤滑された転がり軸受の耐久性試験について〕
実施例及び比較例１，２の潤滑剤組成物を封入した転がり軸受の耐久性試験を、以下のようにして行った。プラスチック製保持器と接触形ゴムシールとを備えた深溝玉軸受（内径１７ｍｍ，外径５２ｍｍ，幅１６ｍｍ）の内部空間に、潤滑剤組成物２．４ｇを封入し、ラジアル荷重１９６Ｎを負荷した上、雰囲気温度１５０℃の環境下において回転速度２２０００ｍｉｎ^-1で回転させた（内輪回転）。そして、回転中の外輪温度を測定し、外輪温度が１５０℃から１６５℃に上昇するか、あるいは、軸受トルクが増大してモータ過電流になった場合に、焼付きが生じて寿命に至ったと判断し、その時点までの回転時間を焼付き寿命とした。ただし、１０００時間を超えても焼付き寿命に至らなかった場合は、試験を中止した。結果を表１に示す。なお、表１の焼付き寿命は、比較例１の潤滑剤組成物を封入した軸受の焼付き寿命を１とした場合の相対値で示してある。
表１から分かるように、実施例の潤滑剤組成物は、比較例１，２の潤滑剤組成物と比べて混和ちょう度の変化量が小さかった。また、実施例の潤滑剤組成物を封入した深溝玉軸受は、比較例１，２の潤滑剤組成物を封入した深溝玉軸受と比べて焼付き寿命が優れていた。

本発明に係る転動装置の一実施形態である深溝玉軸受の構成を示す縦断面図である。

符号の説明

１ 内輪
１ａ 軌道面
２ 外輪
２ａ 軌道面
３ 転動体
６ 潤滑剤組成物

Claims (2)

1. マイクロカプセルを含有する転動装置用潤滑剤組成物において、前記マイクロカプセルは、潤滑剤及び添加剤の少なくとも一方からなる内包物質を内部に備え、耐熱性が１２０℃以上であることを特徴とする転動装置用潤滑剤組成物。
2. 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された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配された複数の転動体と、を備える転動装置において、前記両軌道面間に形成され前記転動体が配された空間に、請求項１に記載の転動装置用潤滑剤組成物を配したことを特徴とする転動装置。

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