JP2012067213A - 軸受け用潤滑油 - Google Patents

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Abstract

【課題】−４０℃における流動性を確保すると共に、低温における粘度が小さく且つ温度上昇による粘度の低下が小さい軸受け油を実現できるようにする。
【解決手段】軸受け油は、炭素数１８の分岐を有する脂肪酸又は炭素数１８の１価の不飽和脂肪酸とエチルヘキシルアルコールとのエステルである第１のモノエステルを含有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、軸受け用潤滑油に関し、特に流体軸受け等に用いられるモノエステル系の潤滑油に関する。
近年、音響機器及びパソコン等では小型化と共に、省電力化が求められている。このため、音響機器及びパソコン等に内蔵されるハードディスク等においては、待機時にはモーターを停止させ、アクセス時にのみモーターを回転させ省電力を図ることが求められている。モーターを頻繁に停止させたり起動させたりする場合には、モーターの起動時のトルクを小さくして電力消費を低減することが重要である。このため、低粘度の軸受け用潤滑油（軸受け油）が必要とされている。また、寒冷地においてハードディスク等の使用を可能とするために、−４０℃においても固まらない低温における流動性に優れた軸受け油が求められている。一方、ハードディスクは５０℃〜６０℃程度の使用環境においても動作することが求められており、軸受け油の温度は９０℃程度まで上昇するおそれがある。温度上昇により軸受け油の粘度が大きく低下すると、軸受け剛性が低下し、軸受けとして機能しなくなる。このため、ハードディスク用モーター等の軸受け油には、低温において低い粘度を示すだけでなく、高温においてある程度以上の粘度を示すという特性が求められる。このため、温度上昇による粘度低下が生じにくい、つまり粘度指数が大きいことが求められている。
従来の軸受け油には、セバシン酸ジオクチルに代表されるジエステル及びトリメチロールプロパン等の多価アルコールと炭素数が４から８の直鎖脂肪酸とからなるポリオールエステル等が用いられていた。しかし、従来の軸受け油はハードディスク用モーター等に近年要求されるようになった特性を満足できなくなってきた。このため、複数のジエステル等を混合した軸受け油及び特殊なジエステル等からなる軸受け油等が検討されている（特許文献１及び２を参照。）。
特開２００４−９１５２４号公報 特開２００５−１５４７２６号公報
しかしながら、従来のジエステル及びポリオールエステル等を用いた軸受け油では、流動点、低温における粘度及び高温における粘度の条件を全てバランスよく満たすことができない。
本願は、−４０℃における流動性を確保すると共に、低温における粘度が小さく且つ温度上昇による粘度の低下が小さい軸受け油を実現できるようにすることを目的とする。
具体的に、本発明に係る軸受け油は、炭素数１８の分岐を有する脂肪酸又は炭素数１８の１価の不飽和脂肪酸とエチルヘキシルアルコールとのエステルである第１のモノエステルを含有している。
本発明の軸受け油は、−４０℃以下の流動点を有し、低温における動粘度が低く且つ粘度指数が大きい。
本発明に係る軸受け油は、エチルヘキサン酸と炭素数６以上且つ１８以下の１価のアルコールとのエステルである第２のモノエステルをさらに含有している。
本発明の軸受け油において、第１のモノエステルと第２のモノエステルとの質量比は、６０：４０〜８５：１５とすればよい。このような構成とすることにより−２０℃における動粘度が１９０ｍｍ２／ｓ以下であり且つ粘度指数が１５０以上の軸受け油を実現できる。
本発明の軸受け油において、第１のモノエステルは、オクタデセン酸エチルヘキシルエステルとし、第２のモノエステルは、エチルヘキサン酸オクタデシルエステルとすればよい。
本発明の軸受け油は、酸化防止剤をさらに含有していてもよい。
本発明の軸受け油は、粘度を調整するための粘度調整剤をさらに含有していてもよい。
本発明に係る軸受け油によれば、−４０℃における流動性を確保すると共に、低温における粘度が小さく且つ温度上昇による粘度の低下が小さい軸受け油を実現できる。
基油にしめる第１のモノエステル及び第２のモノエステルの比率と、粘度指数との関係を示すグラフである。 基油にしめる第１のモノエステル及び第２のモノエステルの比率と、流動点との関係を示すグラフである。 基油にしめる第１のモノエステル及び第２のモノエステルの比率と、動粘度の変化率との関係を示すグラフである。
本願発明者らは、特定の脂肪酸モノエステルを組み合わせることにより、低温におる粘度が低く且つ粘度指数が高い軸受け用潤滑油（軸受け油）を実現できることを見出した。具体的には、炭素数が１８の脂肪酸とエチルヘキシルアルコールとのエステルである第１のモノエステルと、エチルヘキサン酸と炭素数が８以上且つ１８以下の１価アルコールとのエステルである第２のモノエステルとの混合物を軸受け油の基油とすることにより、優れた特性を有する軸受け油を実現できる。
炭素数が１８の脂肪酸は、例えば直鎖飽和脂肪酸であるステアリン酸、分岐飽和脂肪酸であるオクチルデカン酸（イソステアリン酸）、ヘプチルウンデカン酸、ヘキシルドデカン酸、ペンチルトリデカン酸、ブチルテトラデカン酸、プロピルペンタデカン酸、エチルヘキサデカン酸及びメチルヘプタデカン酸及び１価の直鎖不飽和脂肪酸であるオクタデセン酸等とすればよい。分岐の位置は、２位が好ましいが、他の位置であってもよい。不飽和結合の位置は、９位（例えばオレイン酸）であることが好ましいが、他の位置であってもよい。また、シス型であっても、トランス型であっても、両者の混合であってもかまわない。
エチルヘキシルアルコールは、２位に分岐を有するものが好ましいが、他の位置に分岐を有していてもよい。
エチルヘキサン酸は、２位に分岐を有するものが好ましいが、他の位置に分岐を有していてもよい。
炭素数が８以上且つ１８以下の１価アルコールは、直鎖のアルコールであっても、分岐を有するアルコールであってもよい。分岐を有するアルコールの場合には、２位に分岐を有しているものが好ましいが他の位置に分岐を有していてもよい。炭素数は、８以上且つ１８以下であればよいが、特に炭素数が１８のものが好ましい。具体的には、直鎖のオクタデカノール（ステアリルアルコール）並びに分岐を有するオクチルデカノール（イソステアリルアルコール）、ヘプチルウンデカノール、ヘキシルドデカノール、ペンチルトリデカノール、プロピルペンタデカノール、エチルヘキサデカノール及びメチルヘプタデカノールが特に好ましい。また、１価の不飽和アルコールであるオクタデセノール等であってもよい。
基油における第１のモノエステルと第２のモノエステルとの混合比は、質量比で４０：６０〜８５：１５程度とすることが好ましい。但し、使用する条件によっては、第２のモノエステルを混合せず第１のモノエステルだけでもかまわない。
以上のような組成とすることにより、流動点が−４０℃以下であり、−２０℃における動粘度が１８０ｍｍ２／ｓ以下であり、１００℃における動粘度が２．５ｍｍ２／ｓ以上で且つ３．０ｍｍ２／ｓ以下の軸受け油を実現することができる。
本実施形態の軸受け油は、第１のモノエステル及び第２のモノエステルに加えて、粘度調整剤をさらに含有していてもよい。粘度調整剤は、例えばジエステルであるセバシン酸ジオクチルエステル、アゼライン酸ジオクチルエステル及びアジピン酸ジオクチルエステル等を用いることができる。粘度調整剤は、必要とする粘度に応じて適宜添加すればよいが、粘度調整剤の量が増加しすぎると、流動点が上昇したり温度による粘度変化（粘度指数）が大きくなったりする。このため、基油と粘度調整剤との質量比率は、８０：２０〜９０：１０程度とすることが好ましい。
本実施形態の軸受け油は、種々の添加剤をさらに含有していてもよい。添加剤は、例えば、金属不活性化剤、酸化防止剤、極圧剤、重合安定剤、防錆剤及び性状安定剤等が挙げられる。
金属不活性剤としては、ベンゾトリアゾール系、チアジアゾール系及び没食子酸エステル系の化合物等を用いることができる。これらの金属不活性剤は、単独で又は組み合わせて用いてもよい。金属不活性化剤の添加量は、軸受け油全体を基準として０．０５質量％〜０．５質量％程度とすればよい。
酸化防止剤としては、例えばフェノール系又はアミン系の化合物を用いることができる。具体的には、フェノール系の化合物としては、２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール、４，４'メチレンビス（２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール）'、４，４'−ビス（２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、４，４'−ビス（２−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、２，２'−メチレンビス（４−エチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、２，２'−メチレンビス（４−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、４，４'−ブチリデンビス（３−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、４，４'−イソプロピリデンビス（３−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、テトラキス−（メチレン−３−（３'，５'―ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４'ヒドロキフェニル）プロピオネート）メタン等を用いることができる。アミン系の化合物としては、モノアルキルジフェニルアミン系、ジアルキルジフェニルアミン系、ポリアルキルジフェニルアミン系及びナフチルアミン系の化合物を用いることができる、具体的には、モノオクチルジフェニルアミン、モノノニルジフェニルアミン、４，４'−ジブチルジフェニルアミン、４，４'−ジペンチルジフェニルアミン、４，４'−ジヘキシルジフェニルアミン、４，４'−ジブチルジフェニルアミン、４，４'−ジオクチルジフェニルアミン及び４，４'−ビス（４−α，α−ジメチルベンジル）ジフェニルアミン等を用いればよい。これらの酸化防止剤は、単独で用いても、複数を組み合わせて用いてもよい。酸化防止剤の添加量は、軸受け油全体を基準として０．０１質量％〜５質量％程度とすればよい。
極圧剤としては、例えばリン酸エステル及び亜リン酸エステル等を用いることができる。具体的には、リン酸エステルとして、トリクレジルフォスフェート、トリオクチルフォスフェート、トリフェニルフォスフェート及びジフェニルハイドロジェンフォスフェート等を用いることができる。亜リン酸エステルとして、トリス（トリデシル）フォスファイト、ジオレイルハイドロジェンフォスファイト及びトリノニルフォスファイト等を用いることができる。リン酸エステル及び亜リン酸エステルを軸受け油全体を基準として０．０５質量％〜１．０質量％程度添加すれば、鉄系金属への耐摩耗性を大幅に向上することができる。これらの極圧剤は、単独で用いても、複数を組み合わせて用いてもよい。
重合安定剤としては、２−フェニルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール及びＮ，Ｎ'−カルボニルイミダゾール等を用いることができる。これらの重合安定剤は、単独で用いても、複数を組み合わせて用いてもよい。重合安定剤の添加量は、軸受け油全体を基準として０．０５質量％〜０．５質量％程度とすればよい。
防錆剤又は性状安定剤としては、スルホン酸バリウム塩及びスルホン酸カルシウム塩並びにフェネート系化合物等を用いることができる。これらの防錆剤又は性状安定剤は、単独で用いても、複数を組み合わせて用いてもよい。防錆剤又は性状安定剤の添加量は、軸受け油全体を基準として０．０５質量％〜０．５質量％程度とすればよい。
（評価方法）
動粘度は、ＪＩＳ−Ｋ−２２８３に準拠して−２０℃、４０℃及び１００℃について測定した。粘度指数は、ＪＩＳ−Ｋ−２２８３のＢ法に準拠して算出した。
流動点は、ＪＩＳ−Ｋ−２２６９に準拠して測定した。
全酸価は、ＪＩＳ−Ｋ２５０１に準拠して測定した。
経時変化は、試料を直径が５８ｍｍのステンレスシャーレに採取し、１２０℃にて１０００時間保持した。保持後の試料について、動粘度の変化率及び全酸価の変化量を測定した。動粘度の変化率は、保持前後の動粘度（４０℃）の差を保持前の動粘度で割った値とした。全酸価の変化量は、保持前後の全酸価の差とした。
（実施例１）
基油には、第１のモノエステルであるオレイン酸エチルヘキシルエステル（オクタデセン酸エチルヘキシルエステル）を用いた。軸受け油全体に対してフェノール系酸化防止剤を０．５質量％、アミン系酸化防止剤を０．５質量％、極圧剤としてジオレイルハイドロジェンフォスファイトを０．５質量％、金属不活性化剤としてベンゾトリアゾール誘導体を０．１質量％、重合安定剤としてイミダゾール化合物を０．１質量％添加した。
（実施例２）
基油には、第１のモノエステルと第２のモノエステルとの混合油を用いた。第１のモノエステルはオレイン酸エチルヘキシルエステルとし、第２のモノエステルはエチルヘキサン酸イソステアリルエステル（エチルヘサン酸オクチルデシルエステル）とした。基油における第１のモノエステルと第２のモノエステルとの組成比は８０：２０とした。軸受け油全体に対してフェノール系酸化防止剤を０．５質量％、アミン系酸化防止剤を０．５質量％、極圧剤としてジオレイルハイドロジェンフォスファイトを０．５質量％、金属不活性化剤としてベンゾトリアゾール誘導体を０．１質量％、重合安定剤としてイミダゾール化合物を０．１質量％添加した。
（実施例３）
基油には、第１のモノエステルと第２のモノエステルとの混合油を用いた。第１のモノエステルはオレイン酸エチルヘキシルエステルとし、第２のモノエステルはエチルヘキサン酸イソステアリルエステルとした。基油における第１のモノエステルと第２のモノエステルとの組成比は２０：８０とした。軸受け油全体に対してフェノール系酸化防止剤を０．５質量％、アミン系酸化防止剤を０．５質量％、極圧剤としてジオレイルハイドロジェンフォスファイトを０．５質量％、金属不活性化剤としてベンゾトリアゾール誘導体を０．１質量％、重合安定剤としてイミダゾール化合物を０．１質量％添加した。
（実施例４）
基油には、第１のモノエステルであるオレイン酸エチルヘキシルエステルを用いた。基油には粘度調整剤としてセバシン酸ジオクチルエステルを添加した。基油における第１のモノエステルと粘度調整剤との組成比は８０：２０とした。軸受け油全体に対してフェノール系酸化防止剤を０．５質量％、アミン系酸化防止剤を０．５質量％、極圧剤としてジオレイルハイドロジェンフォスファイトを０．５質量％、金属不活性化剤としてベンゾトリアゾール誘導体を０．１質量％、重合安定剤としてイミダゾール化合物を０．１質量％添加した。
（比較例１）
基油には、第２のモノエステルであるエチルヘキサン酸イソステアリルエステルを用いた。軸受け油全体に対してフェノール系酸化防止剤を０．５質量％、アミン系酸化防止剤を０．５質量％、極圧剤としてジオレイルハイドロジェンフォスファイトを０．５質量％、金属不活性化剤としてベンゾトリアゾール誘導体を０．１質量％、重合安定剤としてイミダゾール化合物を０．１質量％添加した。
（比較例２）
基油には、ネオペンチルグリコールジノナン酸エステルを用いた。軸受け油全体に対してフェノール系酸化防止剤を０．５質量％、アミン系酸化防止剤を０．５質量％、極圧剤としてジオレイルハイドロジェンフォスファイトを０．５質量％、金属不活性化剤としてベンゾトリアゾール誘導体を０．１質量％、重合安定剤としてイミダゾール化合物を０．１質量％添加した。
（比較例３）
基油には、トリメチルールプロパントリヘキサン酸エステルを用いた。軸受け油全体に対してフェノール系酸化防止剤を０．５質量％、アミン系酸化防止剤を０．５質量％、極圧剤としてジオレイルハイドロジェンフォスファイトを０．５質量％、金属不活性化剤としてベンゾトリアゾール誘導体を０．１質量％、重合安定剤としてイミダゾール化合物を０．１質量％添加した。
（比較例４）
基油には、３ーメチル１，５−ペンタンジオールジノナン酸エステルを用いた。軸受け油全体に対してフェノール系酸化防止剤を０．５質量％、アミン系酸化防止剤を０．５質量％、極圧剤としてジオレイルハイドロジェンフォスファイトを０．５質量％、金属不活性化剤としてベンゾトリアゾール誘導体を０．１質量％、重合安定剤としてイミダゾール化合物を０．１質量％添加した。
Figure 2012067213
表１は各実施例及び比較例の動粘度及び流動点を示している。表１に示すように第１のモノエステル単独又は第１のモノエステルと第２のモノエステルとを混合した基油を用いた場合には、−２０℃において１８０ｍｍ２／ｓ以下の非常に低い粘度を示している。１００℃における動粘度は２．６ｍｍ２／ｓ〜２．９ｍｍ２／ｓ程度の値を示している。また、流動点も−４０℃以下である。
一方、比較例１では、−２０℃における動粘度が２００ｍｍ２／ｓ程度となり、１００℃における動粘度が２．６ｍｍ２／ｓ以下となった。比較例２及び４では、−２０℃における動粘度は１４０ｍｍ２・ｓ〜１５０ｍｍ２／ｓ程度であるが、流動点が−３０℃台であり、低温における十分な流動性を確保することができない。比較例３では、流動点が−６５℃であるが、−２０℃における動粘度が２８０ｍｍ２／ｓ程度であり、低温における十分な流動性を確保できない。
このように、各実施例に示した軸受け油は、−４０℃においても流動性を有し、低温において低い粘度を示すと共に、高温においても軸受け油として機能する粘度を有しており、軸受け油として非常に有用である。
図１は、第１のモノエステルと第２のモノエステルとの混合比と粘度指数との関係を示している。横軸は、基油にしめる第１のモノエステルの質量比を示しており、０％の場合には第２のモノエステル単独であり、１００％の場合には第１のモノエステル単独である。第２のモノエステル単独の場合には１００程度であった粘度指数は、第１のモノエステルの比率が高くなり第２のモノエステルの比率が低くなるに従い次第に上昇し、第１のモノエステル単独の場合には１９０以上の値を示している。比較例の中では、トリメチロールプロパントリヘキサン酸エステルを基油とした場合に最も粘度指数が高くなり、その値は１４４であった。このように、基油にしめる第１のモノエステル比率を６０％以上とすることにより、従来のジエステル又はポリオールエステルを基油とした軸受け油よりも遙かに粘度指数が高い軸受け油が実現できる。
図２は、第１のモノエステルと第２のモノエステルとの混合比と流動点との関係を示している。図２に示すように、第１のモノエステルと第２のモノエステルとを混合することにより、第２のモノエステル単独の場合よりも流動点が低くなり、第１のモノエステルの比率が２０％の場合には流動点は−６０℃となる。さらに、第１のモノエステルの比率が高くなると次第に流動点が上昇し、第１のモノエステル単独の場合には、流動点は−４０℃となる。
Figure 2012067213
表２は各実施例及び比較例の経時変化を示している。表２に示すように、各実施例及び各比較例共に、１２０℃で１０００時間保持した後においても、十分な動粘度及び全酸価を示しており、十分な耐久性を有している。図３は、第１のモノエステルと第２のモノエステルとの混合比と動粘度の変化率との関係を示している。動粘度の変化率を３０％以下とするためには、基油にしめる第１のモノエステルの比率を８５％以下とすることが好ましい。
各実施例に示した軸受け油は、流動点が低く、低温における動粘度が低く且つ粘度指数が非常に大きいため、流体軸受け用軸受け油だけでなく含浸メタル軸受け用軸受け油としても用いることができる。
本発明に係る軸受け油は、−４０℃における流動性を確保すると共に、低温における粘度が小さく且つ温度上昇による粘度の低下が小さい軸受け油を実現でき、特にモーターの流体軸受け油等として有用である。

Claims (6)

  1. 炭素数１８の分岐を有する脂肪酸又は炭素数１８の１価の不飽和脂肪酸とエチルヘキシルアルコールとのエステルである第１のモノエステルを含有することを特徴とする軸受け油。
  2. エチルヘキサン酸と炭素数６以上且つ１８以下の１価アルコールとのエステルである第２のモノエステルをさらに含有することを特徴とする軸受け油。
  3. 前記第１のモノエステルと前記第２のモノエステルとの質量比は、６０：４０〜８５：１５であることを特徴とする請求項２に記載の軸受け油。
  4. 前記第１のモノエステルは、オクタデセン酸エチルヘキシルエステルであり、
    前記第２のモノエステルは、エチルヘキサン酸オクタデシルエステルであることを特徴とする請求項２又は３に記載の軸受け油
  5. 酸化防止剤をさらに含有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の軸受け油。
  6. 粘度を調整するための粘度調整剤をさらに含有していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の軸受け油。
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