JP2008308617A - グリース組成物及び転動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２００℃を超えるような高温でも増ちょう剤の劣化が抑えられて潤滑性能を維持できるグリース組成物、並びに前記グリース組成物で潤滑され、２００℃を超えるような高温での使用に十分に耐え得る転動装置を提供する。
【解決手段】基油と、増ちょう剤と、酸化防止剤とを含み、かつ、前記酸化防止剤が超臨界炭酸ガス処理により前記増ちょう剤中に含浸されていることを特徴とするグリース組成物。
【選択図】図１

Description

本発明は、転がり軸受やリニアガイド装置、ボールねじ、直動ベアリング等の転動装置、並びに前記転動装置の潤滑のために使用されるグリース組成物に関する。

転がり軸受やリニアガイド装置、ボールねじ、直動ベアリング等の転動装置には、潤滑のためにグリース組成物が封入されるが、耐熱性や耐焼付き性等を高めるために、グリース組成物に酸化防止剤が添加されることが多い。

これまで、酸化防止剤は、基油と増ちょう剤とを含むベースグリースに、所定量を投入した後、ニーダー等を用いて均一に混練することでグリース組成物に添加されている。しかしながら、本発明者らは、このような添加方法では酸化防止剤の効果が十分に発揮されていないことを見出した。

グリース組成物が使用される潤滑部は、摩擦等のエネルギーにより化学的に活性になり、高温下での使用においてもこのような現象が見られる。このような活性になった部分では、グリース組成物の酸化が起こり、グリース劣化が進むため、種々の酸化防止剤を添加してこれを防いでいる。しかしながら、酸化防止剤は、グリース組成物を構成する潤滑油に溶解してその効果を発揮するものの、増ちょう剤に対しては余り効果を発揮していない。特に２００℃を超える高温下では、潤滑油に比べて耐熱性に劣る増ちょう剤の劣化が急激が進行して増ちょう剤の性能が失われ、グリース組成物そのものの機能を消失してしまう。

そこで本発明は、２００℃を超えるような高温でも増ちょう剤の劣化が抑えられて潤滑性能を維持できるグリース組成物、並びに前記グリース組成物で潤滑され、２００℃を超えるような高温での使用に十分に耐え得る転動装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は下記に示すグリース組成物及び転動装置を提供する。
（１）基油と、増ちょう剤と、酸化防止剤とを含み、かつ、前記酸化防止剤が超臨界炭酸ガス処理により前記増ちょう剤中に含浸されていることを特徴とするグリース組成物。
（２）酸化防止剤の増ちょう剤への含浸量が、グリース全量に対して０．２〜１０質量％であることを特徴とする上記（１）記載のグリース組成物。
（３）増ちょう剤がウレア化合物、金属石けんまたは複合金属石けんであることを特徴とする上記（１）または（２）記載のグリース組成物。
（４）酸化防止剤が、ヒンダードアミン及びチオフェノール類から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする上記（１）〜（３）の何れか１項に記載のグリース組成物。
（５）上記（１）〜（４）の何れか１項に記載のグリース組成物で潤滑されることを特徴とする転動装置。

本発明のグリース組成物では、熱劣化しやすい増ちょう剤に酸化防止剤が含浸により固定化されているため、２００℃を超えるような高温でも増ちょう剤の熱劣化が抑えられ、耐熱性により優れるようになる。

また、このようなグリース組成物で潤滑される本発明の転動装置も、２００℃を超えるような高温での耐久性に優れる。

以下、本発明に関して詳細に説明する。

[グリース組成物]
本発明のグリース組成物において、基油には制限がなく、グリース組成物用として通常使用されている潤滑油を使用できる。具体的には、鉱油系や合成油系の潤滑油が挙げられる。鉱油系潤滑油としては、鉱油を減圧蒸留、油剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、硫酸洗浄、白土精製、水素化精製等を、適宜組み合わせて精製したものを用いることができる。合成油系潤滑基油としては、炭化水素系油、芳香族基油、エステル系油、エーテル系油等が挙げられる。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−デセンとエチレンコオリゴマー等のポリ−α−オレフィンまたはこれらの水素化物等が挙げられる。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、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等が挙げられる。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・アセチルシノレート等のジエステル油、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、更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ベラルゴネート、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油、更にはまた、多価アルコールと二塩基酸・一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油等が挙げられる。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油等が挙げられる。その他の合成潤滑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等が挙げられる。これらは単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。

仲でも、基油自身も耐熱性を有する方が好ましいことから、上記のエーテル油系潤滑油やエステル系潤滑油がより好ましい。

また、基油粘度にも制限は無いが、高温での油切れによる焼付きを防ぐために、４０℃における動粘度が１０〜４００ｍｍ²／secであることが好ましく、２０〜２５０ｍｍ²／secであることがより好ましい。

増ちょう剤は、ゲル構造を形成し、基油をゲル構造中に保持する能力があれば特に制約はない。例えば、Ｌｉ，Ｎａ，Ｂａ，Ｃａ等から選択される金属石けんまたは複合金属石けん、ベントン、シリカゲル、ウレア化合物、ウレア・ウレタン化合物、ウレタン化合物等を適宜選択して使用できる。中でも、酸化防止剤の含浸のし易さ、更にはグリース組成物の耐熱性を考慮すると金属石けん、複合金属石けん及びウレア化合物が好ましく、特にウレア化合物が好ましい。

また、増ちょう剤量は、グリース全量の１０〜４０質量％程度である。

本発明では、増ちょう剤に酸化防止剤を含浸させる。これにより、増ちょう剤に酸化防止剤が固定化して、２００℃を超えるような高温でも増ちょう剤が熱劣化しにくくなり、グリース組成物として耐熱性が格段に高まる。

増ちょう剤に酸化防止剤を含浸させるには、超臨界炭酸ガス処理を行なう。具体的には、先ず、上記の基油及び増ちょう剤で構成されるベースグリースと、十分量の酸化防止剤とを高圧容器に投入し、容器内を二酸化炭素で置換した後、容器内の温度及び圧力を臨界温度（３１℃）以上及び臨界圧力（７．３８ＭＰａ）以上に上げ、相溶化状態にして所定時間処理する。その後、容器内を室温程度まで降温、大気圧まで降圧して処理済グリースを取り出し、真空デシケータにて二酸化炭素の除去を行なう。

尚、超臨界炭酸ガス処理における容器内温度は、ベースグリースのガラス転移温度以下とする必要がある。グリース組成物は一般に、ガラス転移温度超になると、分子主鎖のミクロブラウン運動が可能になるまで自由体積が増加し、超臨界状態の二酸化炭素は、増ちょう剤により浸透しやすくなり、ベースグリースが酸化防止剤以外の添加物が含有していると、酸化防止剤以外の添加剤が抽出されて物性が変化するおそれがある。また、容器内圧力は、高い方が酸化防止剤の浸透度が増し、処理効率が高まる。

増ちょう剤への酸化防止剤の含浸量は、グリース全量の０．２〜１０質量％が好ましく、０．３〜２質量％がより好ましい。０．１質量％未満の含浸量では酸化防止剤による増ちょう剤の熱劣化抑制効果が十分ではなく、１０質量％超では効果が飽和するだけでなく、熱安定性に劣るようになる。含浸量は、超臨界炭酸ガス処理における容器内温度、容器内圧力、処理時間により制御できる。

酸化防止剤には制限はないが、増ちょう剤への含浸のし易さと、酸化防止効果とを考慮すると、チオフェノール系酸化防止剤及びヒンダードアミン系酸化防止剤が好ましい。チオフェノール系酸化防止剤は、自動酸化の理論における酸化防止機構の一次酸化防止剤と二次酸化防止剤の両方の性能を併せ持つ。また、ヒンダードフェノール系酸化防止剤は、樹脂やゴム等の高分子物質の老化防止作用を持つ。チオフェノール系酸化防止剤及びヒンダードアミン系酸化防止剤は、それぞれ単独で使用してもよく、両者を併用してもよい。併用する場合は、合計で上記の含浸量とする。

尚、チオフェノール系酸化防止剤としては、例えば、４，４’−チオビス（３−メチル−６−tert−ブチルフェノール）、４，４’−チオビス（６−tert−ブチル−ｏ−クレゾール）、４，４’−ジ及びトリ−チオビス（２，６−ジ−tert−ブチルフェノール）、ビス（３，５−ジ−tert−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）スルフィド等を好適に使用できる。

また、ヒンダードアミン系酸化防止剤としては、例えば、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート等のＮ−Ｈタイプ、ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）セバケート等のＮ−ＣＨ３タイプ、デカン二酸ビス（２，２，６，６−テトラメチル−１（オクチルオキシ）−４−ピペリジニルエステル、１，１−ジメチルヒドロキシペルオキシド等のその他のタイプを好適に使用できる。

グリース組成物には、各種性能を更に向上させるために、酸化防止剤の他にも種々の添加剤を添加してもよい。例えば、アルカリ金属およびアルカリ土類金属等の有機スルホン酸塩、アルキル、アルケニルコハク酸エステル等のアルキル、アルケニルコハク酸誘導体、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等の防錆剤；リン系、ジチオリン酸亜鉛、有機モリブデン等の極圧剤；脂肪酸、動植物油等の油性向上剤；ベンゾトリアゾール等の金属不活性化剤等をそれぞれ単独で、あるいは適宜組み合わせて添加することができる。これらの添加剤は、酸化防止剤を含浸させた後に添加する。また、これらの添加剤の添加量は、本発明の目的を損なわない範囲であれば特に制限されるものではない。

[転動装置]
本発明はまた、上記のグリース組成物により潤滑される転動装置に関する。転動装置としては、例えば、図１に示される玉軸受を例示することができる。この玉軸受１は、内輪１０と、外輪１１と、内輪１０と外輪１１との間に転動自在に配設された複数の玉１３と、複数の玉１３を保持する保持器１２と、外輪１１に取り付けられた接触形のシール１４、１４とで構成されており、内輪１０と外輪１１とシール１４、１４とで囲まれた軸受空間には、上記のグリース組成物Ｇが充填され、シール１４により玉軸受１内に密封されている。そして、グリース組成物Ｇにより、前記両輪１０、１１の軌道面と玉１３との接触面が潤滑される。

また、玉軸受の他にも、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が挙げられ、同様に上記のグリース組成物が封入される。

その他の転動装置として、ボールねじ、リニアガイド装置、直動ベアリングを挙げることができ、これらの転動装置にも同様に、上記のグリース組成物が封入される。

（実施例１〜３、比較例１〜３）
アルキルジフェニルエーテル（松村石油研究所（株）製「ＬＢ１００」、動粘度９７ｍｍ^２／ｓ（４０℃））中で、４，４´−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）とｐ−トルジンとを反応させてベースグリースを調製した。

そして、実施例１〜３では、高圧容器に上記のベースグリースと、表１に示す酸化防止剤（チオフェノール系酸化防止剤：チバスペシャリティケミカルズ製「ＩＲＧＡＮＯＸ Ｌ１１５」、ヒンダードアミン系酸化防止剤：旭電化製「ＬＡ５７」）とを投入し、３１℃、７．３８ＭＰａにて超臨界炭酸ガス処理を行った後、容器内温度を３０℃まで降温し、容器内圧力を大気圧まで降圧し、次いで処理後のグリースを真空デシケータに１０日間放置して二酸化炭素を除去した。その後、防錆剤及び摩擦調整剤をそれぞれ０．５質量％ずつ添加し、ニーダーで混練して試験グリースを得た。尚、混和ちょう度は２７０に調整した。

また、比較例１〜３では、ベースグリースに表１に示す酸化防止剤、更には防錆剤及び摩擦調整剤を添加し、ニーダーにより混練して試験グリースとした。尚、混和ちょう度は２７０に調整した。

上記で試験グリースについて、下記に示す（１）耐熱試験及び（２）焼付き寿命試験を行なった。

（１）耐熱試験
試験グリースをシャーレに１０ｇ程度採り、上面を開放した状態で２００℃の恒温槽に入れて３００時間放置した。放置後、グリース蒸発量、全酸価、ちょう度を測定した。結果を表１に併記する。

（２）焼付き寿命試験
耐熱ゴムシールを備える６３０５玉軸受（外径６２ｍｍ、内径２５ｍｍ、幅２７ｍｍ）に試験グリースを軸受空間の３０％を占めるように充填し、２００℃、ラジアル荷重９８Ｎ、アキシアル荷重９８Ｎ、内輪回転速度１５０００ｍｉｎ^−１にて連続回転させた、そして、回転中の温度上昇とモータ電流値（トルク）上昇を起こした時点を焼付き寿命とし、それまでの時間を計測した。試験は３回行い、その平均焼付き寿命を求めた。結果を表１に併記するが、比較例１の焼付き寿命を１とする相対値で示してある。

表１に示すように、超臨界炭酸ガス処理により酸化防止剤を増ちょう剤に含浸させることにより、酸化防止剤を添加、混練した場合に比べて、耐熱性や耐焼付き性が向上することがわかる。

また、実施例１に従い、チオフェノール系酸化防止剤の含浸量を変えて試験グリースを調製し、全酸価を測定した。結果を図２に示すが、含浸量が０．２〜１０質量％の範囲で十分な耐熱性を発揮し、０．３〜２質量％の範囲で特に優れた耐熱性を示すことがわかる。

転動装置の一例である玉軸受を示す断面図である。 酸化防止剤の増ちょう剤への含浸量と全酸価との関係を示すグラフである、

符号の説明

１ 玉軸受
１０ 内輪
１１ 外輪
１３ 玉
Ｇ グリース組成物

Claims (5)

1. 基油と、増ちょう剤と、酸化防止剤とを含み、かつ、前記酸化防止剤が超臨界炭酸ガス処理により前記増ちょう剤中に含浸されていることを特徴とするグリース組成物。
2. 酸化防止剤の増ちょう剤への含浸量が、グリース全量に対して０．２〜１０質量％であることを特徴とする請求項１記載のグリース組成物。
3. 増ちょう剤がウレア化合物、金属石けんまたは複合金属石けんであることを特徴とする請求項１または２記載のグリース組成物。
4. 酸化防止剤が、ヒンダードアミン及びチオフェノール類から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のグリース組成物。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載のグリース組成物で潤滑されることを特徴とする転動装置。

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