JP2007039635A

JP2007039635A - グリース組成物及び転動装置

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Publication number: JP2007039635A
Application number: JP2006023513A
Authority: JP
Inventors: Michita Hokao; 道太外尾
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2005-06-27
Filing date: 2006-01-31
Publication date: 2007-02-15

Abstract

【課題】耐熱性，耐摩耗性，及び潤滑性に優れたグリース組成物、並びに、耐焼付き性及び耐摩耗性に優れ長寿命な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、内輪１及び外輪２の間に複数の転動体３を保持する保持器４と、内輪１及び外輪２の間の隙間の開口を覆うシールのような密封装置５，５と、を備えている。また、内輪１及び外輪２の間に形成され転動体３が配された空隙部内に、深溝玉軸受の潤滑を行うグリース組成物Ｇが封入されている。そして、このグリース組成物Ｇは、パーフルオロポリエーテル油と、フッ素樹脂と、一次粒径が３ｎｍ以上１００ｎｍ以下である無機系微粒子と、を含有している。
【選択図】図１

Description

本発明はグリース組成物に関する。また、本発明は、転がり軸受，ボールねじ，リニアガイド装置，直動ベアリング等のような転動装置に関する。

自動車（乗用車）は小型軽量化や居住空間の拡大が望まれていることから、エンジンルーム空間の縮小が余儀なくされており、そのため電装部品やエンジン補機の小型軽量化がより一層進められている。このことに加えて、静粛性の向上が望まれエンジンルームの密閉化が進んでいるため、エンジンルーム内の高温化が促進されている。そのため、前記各部品には高温に耐える性質も必要とされてきている。

前記各部品に使用されている転がり軸受には、合成油を基油としウレア化合物を増ちょう剤とするウレア−合成油系グリースが主に使用されている。このウレア−合成油系グリースは、軸受温度が１７０〜１８０℃となるような条件下では軸受の潤滑寿命が長く十分使用可能である。しかしながら、軸受温度が２００℃以上になるような条件下では、基油の蒸発やそれに伴うグリースの硬化、及び、増ちょう剤の破壊によるグリースの軟化が起きるため、早期に焼付きを生じるおそれがある。

このため、耐熱性を向上させるために、例えばパーフルオロポリエーテル油（ＰＦＰＥ）を基油としポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を増ちょう剤とするフッ素系グリースを、転がり軸受に封入することが知られている（特許文献１を参照）。このフッ素系グリースを用いれば、１８０℃以上の環境下でも転がり軸受は十分に使用可能である。
特開平１−２８４５４２号公報特開平１１−１３１０８７号公報

しかしながら、パーフルオロポリエーテル油は、エステル油，エーテル油等の合成油や鉱油と比べて、例えば軸受鋼ＳＵＪ２やステンレス鋼ＳＵＳ４４０Ｃ等の軸受材料との親和性に劣るため、摩擦摩耗特性に劣る傾向があった。また、フッ素系グリースには一般的なグリースに配合される添加剤を添加することが難しいために、従来の添加剤によって摩擦摩耗特性を改善することには限界があった。
層状鉱物粉末を増粘剤として用いることにより、トルク寿命を向上させる技術が開示されているが（特許文献２を参照）、近年のメンテナンスフリー化の要求を考えると、さらなる長寿命化が必要であった。

また、例えば電動冷却ファンモータ，電子制御スロットル，アイドル回転制御バルブ（ＩＳＣＶ），排気ガス再循環装置（ＥＧＲ）等の自動車の電装部品やエンジン補機に組み込まれる転がり軸受は、１８０℃以上の高温環境下における耐久性が求められるとともに、エネルギーロスの低減や低温環境下における作動性のために低トルクであることが求められる。
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、耐熱性，耐摩耗性，及び潤滑性に優れたグリース組成物を提供することを課題とする。また、耐焼付き性及び耐摩耗性に優れ長寿命な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のグリース組成物は、基油と増ちょう剤とを含有するグリース組成物において、前記基油をパーフルオロポリエーテル油、前記増ちょう剤をフッ素樹脂とするとともに、一次粒径が３ｎｍ以上１００ｎｍ以下である無機系微粒子を添加したことを特徴とする。本発明のグリース組成物は、高温下でも優れた熱安定性を有するパーフルオロポリエーテル油を基油としているため、１８０℃以上の高温環境下においても基油が熱劣化しにくく、優れた耐熱性を示す。また、このグリース組成物は、基油粘度を低く抑えることができるので、低温流動性にも優れる。さらに、無機系微粒子を含有しているので、耐摩耗性や潤滑性に優れている。

グリース組成物を転動装置に使用した場合は、無機系微粒子が転がり接触面間（軌道面と転動体の転動面との間）に形成される油膜に入り込んで、凝集しつつ転がり接触面に吸着して厚さ約１００ｎｍ以下の被膜を形成するため、転がり接触面の直接接触が抑制される。よって、摩耗，焼付き等の損傷が転がり接触面に生じることが抑制される。
一次粒径が３ｎｍ以上１００ｎｍ以下の無機系微粒子は、凝集性を有しているため、グリース組成物中において二次凝集体を生成する場合がある。大きな二次凝集体が生成すると、転がり接触面間に形成される油膜に入り込みにくくなるので、無機系微粒子に疎水化処理を施して、凝集しにくくすることが好ましい。疎水化処理が施された無機系微粒子は凝集しにくく、グリース組成物中に安定的に分散するので、転がり接触面間に形成される油膜に十分に入り込んで、転がり接触面の直接接触を抑制し、摩耗，焼付き等の損傷の発生を十分に抑制する。

転がり接触面間に形成される油膜に無機系微粒子が十分に入り込むためには、無機系微粒子の一次粒径は３ｎｍ以上１００ｎｍ以下である必要がある。一次粒径が１００ｎｍ超過であると、厚さが１μｍ程度である油膜に入り込みにくくなるおそれがある。一方、３ｎｍ未満であると、無機系微粒子の凝集性が強くなるため、大きな二次凝集体が生成して、無機系微粒子が研磨材として作用し摩耗を促進させたり、油膜に入り込みにくくなったりするおそれがある。このような問題がより生じにくくするためには、無機系微粒子の一次粒径は、３ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることが好ましく、３ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることがより好ましい。なお、転がり接触面間に形成される油膜に無機系微粒子が十分に入り込むためには、無機系微粒子のアスペクト比（長径と短径の比）は４以下であることが好ましい。

また、本発明に係る請求項２のグリース組成物は、請求項１に記載のグリース組成物において、前記無機系微粒子の含有量を０．００１質量％以上５質量％以下としたことを特徴とする。
無機系微粒子の含有量が０．００１質量％未満であると、十分な耐焼付き性及び耐摩耗性が得られないおそれがある。一方、５質量％超過であると、グリース組成物中で二次凝集体が生成しやすくなるため、転動装置の転がり接触面間に入り込みにくくなる。このような問題がより生じにくくするためには、無機系微粒子の含有量は、グリース組成物全体の０．０１質量％以上１質量％以下とすることがより好ましい。

さらに、本発明に係る請求項３のグリース組成物は、請求項１又は請求項２に記載のグリース組成物において、前記無機系微粒子の分散径が３ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることを特徴とする。
無機系微粒子は凝集性を有しているため、グリース組成物中において二次凝集体を生成する場合がある。大きな二次凝集体が生成すると、転がり接触面間に形成される油膜に入り込みにくくなるので、グリース組成物中における無機系微粒子の分散径（二次凝集体の直径）は２００ｎｍ以下であることが好ましい。より好ましくは１００ｎｍ以下、さらに好ましくは５０ｎｍ以下である。なお、無機系微粒子の一次粒径の下限値が３ｎｍであるので、分散径の下限値も３ｎｍとなる。

さらに、本発明に係る請求項４のグリース組成物は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のグリース組成物において、前記無機系微粒子は、有機ケイ素化合物による表面処理が施された二酸化ケイ素であることを特徴とする。
シランカップリング剤，シリコン油類等の有機ケイ素化合物と二酸化ケイ素とは親和性が高いので、有機ケイ素化合物により表面処理を行えば二酸化ケイ素の表面を密に疎水化することができる。その結果、無機系微粒子である二酸化ケイ素の前記添加効果を大きく高めることができる。

さらに、本発明に係る請求項５のグリース組成物は、請求項１〜４のいずれか一項に記載のグリース組成物において、前記パーフルオロポリエーテル油が直鎖状であることを特徴とする。
直鎖状のパーフルオロポリエーテル油は、高い粘度指数を有する（すなわち、温度による粘度の変化が小さい）。そのため、このようなグリース組成物を転動装置に使用した場合には、広い温度範囲にわたって転動装置を低トルクとすることができる。

さらに、本発明に係る請求項６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、前記軌道面と前記転動体との間の潤滑を行う潤滑剤と、を備える転動装置において、前記潤滑剤を請求項１〜５のいずれか一項に記載のグリース組成物としたことを特徴とする。
このような転動装置は、高温下で使用されても耐焼付き性及び耐摩耗性に優れ長寿命である。

さらに、本発明に係る請求項７の転動装置は、請求項６に記載の転動装置において、自動車の電装部品又は自動車のエンジン補機に組み込まれる転がり軸受であることを特徴とする。
このような転がり軸受は、高温下で使用されても耐焼付き性及び耐摩耗性に優れ長寿命である。よって、例えば電動冷却ファンモータ，電子制御スロットル，アイドル回転制御バルブ（ＩＳＣＶ），排気ガス再循環装置（ＥＧＲ）等の自動車の電装部品やエンジン補機に組み込まれる転がり軸受として好適である。
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。

本発明のグリース組成物は、耐熱性，耐摩耗性，及び潤滑性に優れている。また、本発明の転動装置は、耐焼付き性及び耐摩耗性に優れ長寿命である。

本発明に係る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及び外輪２の間に複数の転動体３を保持する保持器４と、内輪１及び外輪２の間の隙間の開口を覆うシールのような密封装置５，５と、を備えている。なお、保持器４や密封装置５は備えていなくてもよい。

内輪１及び外輪２の間に形成され転動体３が内設された空隙部内には、軌道面１ａ，２ａと転動体３との間の潤滑を行うグリース組成物Ｇが配されている。このグリース組成物Ｇの基油はパーフルオロポリエーテル油（ＰＦＰＥ）、増ちょう剤はフッ素樹脂であり、一次粒径３ｎｍ以上１００ｎｍ以下の無機系微粒子が添加されている。この無機系微粒子の含有量は、グリース組成物Ｇ全体の０．００１質量％以上５質量％以下である。さらに、グリース組成物Ｇ中における無機系微粒子の分散径は、３ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。

以下に、グリース組成物Ｇを構成する各成分について詳細に説明する。
〔フッ素樹脂について〕
増ちょう剤であるフッ素樹脂の種類は特に限定されるものではないが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）や、テトラフルオロエチレンと全体又は一部分がフッ素化された他のエチレン系不飽和炭化水素モノマーとの共重合体（以降はテトラフルオロエチレン共重合体と記す）が好ましい。

このテトラフルオロエチレン共重合体としては、例えば、以下の（Ａ）〜（Ｄ）に示すようなものがあげられる。
（Ａ）パーフルオロアルキル−トリフルオロエチレンエーテル類、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロイソブテン、クロロトリフルオロエチレン、パーフルオロアルキルエチレン類（例えばパーフルオロプロペン）のうちの１種以上のコモノマーを、ＰＴＦＥに０．０１〜３モル％、好ましくは０．０５〜０．５モル％共重合させた変性ポリテトラフルオロエチレン。

（Ｂ）少なくとも１種のパーフルオロアルキルビニルエーテル（パーフルオロアルキル基は１〜６個の炭素を有している）を、０．５〜８モル％共重合させたテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）熱可塑性共重合体。例としては、パーフルオロプロピルビニルエーテルとＴＦＥとの共重合体、パーフルオロメチルビニルエーテルとＴＦＥとの共重合体、パーフルオロエチルビニルエーテルとＴＦＥとの共重合体等があげられる。

（Ｃ）３〜８個の炭素を有するパーフルオロオレフィンを２〜２０モル％共重合させたＴＦＥ熱可塑性共重合体。例としては、ヘキサフルオロプロペンとＴＦＥとの共重合体等があげられる。なお、この共重合体には、５モル％未満であれば、トリフルオロエチレンエーテル構造を有する他のコモノマーを共重合体させてもよい。
（Ｄ）パーフルオロメチルビニルエーテル（０．５〜１３モル％）と、下記の式（Ｉ）〜式（III ）のフッ素化合物モノマーのうちの１種以上（０．０５〜５モル％）と、を共重合させたＴＦＥ熱可塑性共重合体。

ただし、式（III ）中のＲ₄は、１〜５個の炭素を有するパーフルオロアルキル基で、ＣＦ₃が好ましい。また、Ｘ₁及びＸ₂は相互に独立して、１〜３個の炭素を有するパーフルオロアルキル基又はＦで、ＣＦ₃が好ましい。
また、式（Ｉ）及び式（II）中のＲ_Fは、下記の（ｉ）〜（iii ）のうちの少なくとも１つである。
（ｉ）２〜１２個の炭素を有するパーフルオロアルキル基
（ii）下記式（IV）のような化学構造を有するもの。ただし、式（IV）中のｒは１〜４の整数であり、ｒ’は０〜３の整数である。

（iii ）下記式（Ｖ）のような化学構造を有するもの。

ただし、式（Ｖ）中の構造単位（ＯＣＦＸ）と（ＯＣＦ₂ＣＦＹ）は、連鎖に沿って統計的に分布している。また、Ｔは１〜３個の炭素を有するパーフルオロアルキル基で、任意に１個のＨ又はＣｌを有する。さらに、Ｘ及びＹはＦ又はＣＦ₃であり、Ｚは−ＣＦＸ−又は−ＣＦ₂ＣＦＹ−である。さらに、ｑ及びｑ’は０〜１０の整数で相互に同じか又は異なる数値であり、その場合のフッ素化合物モノマーの数平均分子量は２００〜２０００である。

なお、（Ａ）〜（Ｄ）には、分子式中の数値，共重合比，及び平均分子量について好適な数値範囲が前述のように規定されているが、これらの数値が前記範囲の下限値未満であると、グリース組成物をグリース状とするのに十分な増ちょう性がテトラフルオロエチレン共重合体に付与されない。また、前記範囲の上限値超過であると、グリース組成物が硬化して十分な潤滑性を発揮することが困難となる。

〔基油について〕
グリース組成物Ｇの基油に使用されるパーフルオロポリエーテル油の種類は特に限定されるものではなく、以下に示すようなフルオロオキシアルキレン構造単位から選択される少なくとも１種から構成されるものが好ましい。なお、式中のＸ₃はＣＦ₃（ＣＦ₂）_n−であり、このｎは０〜４の整数である。

パーフルオロポリエーテル油が上記フルオロオキシアルキレン構造単位の２種以上から構成されている場合は、各構造単位は連鎖に沿って統計的に分布している。そして、その末端基は、ＣＦ₃−，Ｃ₂Ｆ₅−，Ｃ₃Ｆ₇−，ＣＦ₂Ｃｌ（ＣＦ₃）ＣＦ−，ＣＦ₃ＣＦＣｌＣＦ₂−，ＣＦ₂ＣｌＣＦ₂−，ＣＦ₂Ｃｌ−，ＣＨＦ₂−，ＣＦ₃ＣＨＦ−等のような、１個のＨ及び／又はＣｌを任意に有するフルオロアルキル基である。
このようなパーフルオロポリエーテル油には、例えば下記の化学式（VI）で表されるような直鎖状のものと、例えば下記の化学式（VII ）で表されるような分岐鎖状のものとがある。

電動冷却ファンモータ，電子制御スロットル，アイドル回転制御バルブ（ＩＳＣＶ），排気ガス再循環装置（ＥＧＲ）等の自動車の電装部品やエンジン補機に組み込まれる転がり軸受には、１８０℃以上の高温環境下における優れた耐久性が求められる。また、エネルギーロスの低減と−３０℃以下の低温環境下における十分な作動性とのために、低トルクであることが求められる。

このような用途の転がり軸受には、化学式（VI）で表されるような直鎖状のパーフルオロポリエーテル油を基油とするグリース組成物を潤滑剤として用いることが好ましい。直鎖状のパーフルオロポリエーテル油は、高い粘度指数を有していて、温度による粘度の変化が小さいので、転がり軸受を広い温度範囲にわたって低トルクとすることができる。
なお、グリース組成物の低温流動性不足による低温起動時の異音発生や、高温で油膜が形成され難いために起こる焼付きを抑制するためには、ＰＦＰＥの４０℃における動粘度は、２０〜４００ｍｍ²／ｓであることが好ましく、３０〜２００ｍｍ²／ｓであることがより好ましい。

〔無機系微粒子について〕
グリース組成物Ｇに添加させる無機系微粒子の種類は特に限定されるものではないが、例えば、ＳｉＯ₂，ＴｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃，ＺｎＯ，ＭｇＯ，ＳｎＯ₂，ＣｕＯ等の金属酸化物、ＳｉＣ，ＴｉＣ，ＷＣ等の金属炭化物、Ｓｉ₃Ｎ₄，ＴｉＮ，ＡｌＮ，ｈ−ＢＮ等の金属窒化物、カーボンブラック，ダイヤモンド等の炭素化合物があげられる。

無機系微粒子の製造方法は特に限定されるものではなく、公知の方法で製造可能である。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−ゲル法等の液相法があげられる。
また、無機系微粒子の凝集を防いでグリース組成物への分散性を向上させるために、無機系微粒子に疎水化処理を施して、表面に疎水性を付与してもよい。無機系微粒子の表面を疎水化することにより、水の取り込みを抑制し、基油を選択的且つ効率的に取り込むことができる。疎水化処理の種類は特に限定されるものではないが、疎水化剤を用いた処理が好ましい。

疎水化剤の種類は特に限定されるものではないが、無機系微粒子の表面に化学吸着又は物理吸着することにより、無機系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等），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等），高級脂肪族炭化水素基を有するスルホン酸の多価金属塩，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（一部分又は全体をフッ素化した高級脂肪酸，高級アルコール等）等が好ましい。これら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。

さらに、シランカップリング剤，シリコン油類等の有機ケイ素化合物による疎水化処理が施された二酸化ケイ素がより好ましい。有機ケイ素化合物と二酸化ケイ素とは親和性が高いので、有機ケイ素化合物により疎水化処理を行えば二酸化ケイ素の表面を密に疎水化することができる。よって、二酸化ケイ素の添加効果を大きく高めることができる。

〔添加剤について〕
グリース組成物Ｇには、グリースに一般的に使用される添加剤を、無機系微粒子とともに添加しても差し支えない。例えば、酸化防止剤，防錆剤，耐摩耗剤，極圧剤，分散剤，金属保護剤，界面活性剤等があげられる。これらの添加剤は単独で用いてもよいし、２種以上を適宜組み合わせて用いてもよい。ただし、添加剤の合計の含有量は、グリース組成物全体の１５質量％以下とすることが好ましい。

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。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。

〔実施例〕
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。表１，２に示すような組成の９種のグリース組成物を用意して、その耐焼付き性及び耐摩耗性を評価した。

まず、グリース組成物について説明する。いずれのグリース組成物も、側鎖を有するパーフルオロポリエーテル油（４０℃における動粘度は８８ｍｍ²／ｓ）を基油とし、ポリテトラフルオロエチレンを増ちょう剤とするベースグリースに、無機系微粒子が添加されたものである。
無機系微粒子としては、シリカ（ＳｉＯ₂），酸化チタン（ＴｉＯ₂），酸化亜鉛（ＺｎＯ），酸化銅（ＣｕＯ），カーボンブラック（ＣＢ），ダイヤモンド（ＣＤ）を使用し、その含有量はいずれの場合もグリース組成物全体の０．０５質量％である。

表１，２に記載の無機系微粒子は、以下の通りである。
・シリカＡ：疎水化シリカ微粒子（一次粒径１２ｎｍ、アスペクト比１．２）
・シリカＢ：親水性フュームドシリカ（一次粒径１２ｎｍ、アスペクト比１．３）
・シリカＣ：疎水性フュームドシリカ（一次粒径１６ｎｍ、アスペクト比１．４）
・酸化チタン：気相法で製造したもの（一次粒径３５ｎｍ、アスペクト比１．１）
・酸化亜鉛：気相法で製造したもの（一次粒径３５ｎｍ、アスペクト比３．３）
・酸化銅：気相法で製造したもの（一次粒径４８ｎｍ、アスペクト比１．３）
・ＣＢ：中空シェル粒子を有するもの（一次粒径４０ｎｍ、アスペクト比１．７）・ＣＤ：気相法で製造したもの（一次粒径５ｎｍ、アスペクト比１．１）

このようなグリース組成物の製造は、ベースグリースに無機系微粒子を添加した後に３本ロールにかけることにより行った。ただし、シリカＡの場合は、以下のようにしてグリース組成物を製造した。シリカ微粒子をイソプロピルアルコールに分散させたものをベースグリースに添加し、撹拌しながら８０℃に加熱してイソプロピルアルコールを蒸発させた。そして、フーリエ変換赤外分光分析装置によりイソプロピルアルコールが残存していないことを確認した後、３本ロールにかけた。

〔耐焼付き性の評価方法について〕
呼び番号６３０６ＶＶの転がり軸受にグリース組成物５ｇを封入した試験軸受を用意した。この試験軸受を、ＡＳＴＭＤ１７４１に規定された軸受寿命試験機に類似した試験機に装着し、温度２２０℃、ラジアル荷重６８６Ｎ、アキシアル荷重４９０Ｎ、回転速度８０００ｍｉｎ^-1の条件で回転させた。そして、試験軸受を回転させる駆動モーターが過負荷にて停止するか、軸受温度が２３０℃を超えるまでの時間を測定した。１種の試験軸受につき１０個ずつ回転試験を行って、Ｌ₁₀寿命を焼付き寿命とした。その結果を表１，２に示す。なお、表１，２に記載の焼付き寿命は、無機系微粒子を添加していない比較例の焼付き寿命を１とした場合の相対値で示してある。

〔耐摩耗性の評価方法について〕
耐摩耗性は、ＡＳＴＭＤ２５９６に規定された高速四球試験機に類似の試験機を用いて評価した。すなわち、３個の試験球（玉軸受用のＳＵＪ２製鋼球、直径１／２インチ）を相互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凹部に１個の試験球を載置した。そして、グリース組成物を全ての試験球に塗布した後、荷重（面圧１．５ＧＰａ）を負荷した状態で、載置した試験球を一定の速度（滑り速度１．５ｍ／ｓ）で１０分間回転させた。回転終了後、正三角形状に配置した３個の試験球に生じた摩耗痕の面積をそれぞれ測定した。このような試験を５回行って、合計１５個の試験球の摩耗面積の平均値を算出した。その結果を表１，２に示す。なお、表１，２に記載の摩耗面積は、無機系微粒子を添加していない比較例の摩耗面積を１とした場合の相対値で示してある。

表１，２から分かるように、実施例１〜８のグリース組成物は、無機系微粒子を含有しているので、無機系微粒子を含有していない比較例のグリース組成物と比べて、耐焼付き性及び耐摩耗性が優れていた。
次に、実施例１のグリース組成物において、シリカ微粒子の含有量を種々変更したものを用意して、前述と同様に耐焼付き性及び耐摩耗性を評価した。その結果を図２のグラフに示す。なお、シリカ微粒子の含有量は、０．０００５質量％、０．００１質量％、０．０１質量％、０．０５質量％、０．０８質量％、０．１質量％、１，５質量％、１０質量％である。また、図２のグラフに記載の焼付き寿命及び摩耗面積は、無機系微粒子を添加していない比較例の焼付き寿命及び摩耗面積を１とした場合の相対値で示してある。

このグラフ分かるように、シリカ微粒子の含有量が０．００１質量％以上５質量％以下であると、耐焼付き性及び耐摩耗性の両方が優れていた。そして、０．０１質量％以上０．１質量％以下であると耐焼付き性及び耐摩耗性の両方がより優れていた。
次に、直鎖状のパーフルオロポリエーテル油を基油とする７種のグリース組成物を用意して、その耐焼付き性及びトルク性能を評価した。まず、グリース組成物について説明する。いずれのグリース組成物も、直鎖状のパーフルオロポリエーテル油（４０℃における動粘度は８５ｍｍ²／ｓ）を基油とし、ポリテトラフルオロエチレンを増ちょう剤とする第二ベースグリースに、無機系微粒子が添加されたものである。

無機系微粒子は、シリカにジメチルシリコーンによる疎水化処理を施してなる疎水性フュームドシリカ（一次粒径１２ｎｍ、アスペクト比１．３）であり、その含有量はそれぞれグリース組成物全体の０質量％、０．０１質量％、０．１質量％、０．５質量％、１質量％、５質量％、１０質量％である。

〔耐焼付き性の評価方法について〕
耐焼付き性の評価は、前述と同様にして行った。その結果を図３のグラフに示す。なお、図３のグラフに記載の焼付き寿命は、無機系微粒子を添加していない第二ベースグリースの焼付き寿命を１とした場合の相対値で示してある。

〔トルク性能の評価方法について〕
呼び番号６０８ＶＶの転がり軸受にグリース組成物を封入した試験軸受を用意した。この試験軸受を、温度−３０℃、アキシアル荷重２９．４Ｎ、回転速度１８００ｍｉｎ^-1の条件で回転させた。そして、上記の条件で３０分間回転させた後の動トルクを測定した。結果を図４のグラフに示す。なお、図４のグラフに記載の動トルクは、側鎖を有するパーフルオロポリエーテル油を基油とするとともに無機系微粒子を含有していない前述の比較例のグリース組成物の動トルクを１とした場合の相対値で示してある。

また、同様の試験軸受を、室温、アキシアル荷重２９．４Ｎ、回転速度１８００ｍｉｎ^-1の条件で回転させ、回転初期からトルクが安定するまでの時間を測定した。結果を図４のグラフに併せて示す。なお、図４のグラフに記載のトルク安定化時間は、側鎖を有するパーフルオロポリエーテル油を基油とするとともに無機系微粒子を含有していない前述の比較例のグリース組成物のトルク安定化時間を１とした場合の相対値で示してある。

図３のグラフから分かるように、直鎖状のパーフルオロポリエーテル油を基油とするととも無機系微粒子を含有しているグリース組成物は、無機系微粒子を含有していない第二ベースグリースと比べて、耐焼付き性が優れていた。また、図４のグラフから分かるように、直鎖状のパーフルオロポリエーテル油を基油とするとともに無機系微粒子を含有しているグリース組成物は、側鎖を有するパーフルオロポリエーテル油を基油とするとともに無機系微粒子を含有していない前述の比較例のグリース組成物と比べて、動トルクが低く且つトルク安定化時間が短かった。

本発明のグリース組成物及び転動装置は、高温下での使用に好適である。例えば、オルタネータ，電磁クラッチ等の自動車電装部品や、アイドラプーリ等の自動車エンジン補機のように、高温下で使用される機器の回転部位や摺動部位に好適に使用可能である。

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。シリカ微粒子の含有量と焼付き寿命及び摩耗面積との相関を示すグラフである。シリカ微粒子の含有量と焼付き寿命との相関を示すグラフである。シリカ微粒子の含有量と動トルク及びトルク安定化時間との相関を示すグラフである。

符号の説明

１内輪
１ａ軌道面
２外輪
２ａ軌道面
３転動体
Ｇグリース組成物

Claims

基油と増ちょう剤とを含有するグリース組成物において、前記基油をパーフルオロポリエーテル油、前記増ちょう剤をフッ素樹脂とするとともに、一次粒径が３ｎｍ以上１００ｎｍ以下である無機系微粒子を添加したことを特徴とするグリース組成物。
前記無機系微粒子の含有量を０．００１質量％以上５質量％以下としたことを特徴とする請求項１に記載のグリース組成物。
前記無機系微粒子の分散径が３ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のグリース組成物。
前記無機系微粒子は、有機ケイ素化合物による表面処理が施された二酸化ケイ素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グリース組成物。
前記パーフルオロポリエーテル油が直鎖状であ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、前記軌道面と前記転動体との間の潤滑を行う潤滑剤と、を備える転動装置において、前記潤滑剤を請求項１〜５のいずれか一項に記載のグリース組成物としたことを特徴とする転動装置。
自動車の電装部品又は自動車のエンジン補機に組み込まれる転がり軸受であることを特徴とする請求項６に記載の転動装置。