JP2013112711A

JP2013112711A - グリース組成物および軸受

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Publication number: JP2013112711A
Application number: JP2011258234A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Iwamatsu; 宏樹岩松; Kenji Sachi; 賢司幸; Masahiro Okumiya; 正洋奥宮
Original assignee: Nippon Grease Co Ltd
Current assignee: Nippon Grease Co Ltd
Priority date: 2011-11-25
Filing date: 2011-11-25
Publication date: 2013-06-10
Anticipated expiration: 2031-11-25
Also published as: KR20130058623A; US8993497B2; KR101948320B1; EP2597141B1; EP2597141A1; US20130137612A1; JP5850718B2; CN103131526B; CN103131526A

Abstract

【課題】従来のグリース組成物に比べて、導電性に優れ、軸受の使用で生じる静電気を速やかに除去することのできるグリース組成物を提供すること。
【解決手段】基油、増ちょう剤および平均粒子径が０．５〜５．０μｍの二硫化タングステン粉末を含有するグリース組成物であって、基油および増ちょう剤の合計含有量１００質量部に対する二硫化タングステン粉末の含有量が２．０〜４．０質量部であるグリース組成物である。
【選択図】なし

Description

本発明は、特定の二硫化タングステン粉末を含むグリース組成物および該グリース組成物が封入された軸受に関する。

オルタネータ、カーエアコン用電磁クラッチ、中間プーリ、電動ファンモータなどの自動車電装部品や、エンジン補機などに用いられる軸受は、高温・高速・高荷重・振動環境など苛酷な環境で使用される。このような過酷な環境で使用される軸受の固定輪において、理論的に推定される計算寿命の１／１０以下という極めて短時間でのはく離が生じるという問題が確認されている。

このようなはく離の主な原因として、苛酷な環境で使用されるグリースやグリース中の水分の劣化により発生すると考えられる水素等が、軸受の転動体と固定輪との転走面（鋼面）に直接作用することによる鋼の組織変化が挙げられる。また、この水素が発生する原因が、軸受を使用することで生じる静電気によるグリースやグリース中の水分の分解であることが知られている。

そこで、このような問題の解決を目的とするグリースが報告されている。例えば、特許文献１および２には所定の極圧添加剤を含有するグリースとすることで、グリースの耐摩耗性を向上させることが開示されているが、グリースの導電性を向上させることについては考慮されていない。

また、特許文献３および４には、所定の金属粉末を含有するグリースが開示されているが、金属粉末の平均粒子径を所定の範囲とすることによりグリースの導電性が向上することについては開示されていない。

特許第３５１２１８３号公報特許第４１０２６２７号公報特開２００７−４６７５３号公報特開２００８−２６６４２４号公報

本発明は、所定の平均粒子径を有する二硫化タングステン粉末を含有することで、特に導電性に優れるため、軸受の使用で生じる静電気を速やかに除去することのできるグリース組成物を提供することを目的とする。

本発明のグリース組成物は、基油、増ちょう剤および平均粒子径が０．５〜５．０μｍの二硫化タングステン粉末を含有するグリース組成物であって、基油および増ちょう剤の合計含有量１００質量部に対する前記二硫化タングステン粉末の含有量が２．０〜４．０質量部である。

さらに、平均粒子径が０．５〜２．０μｍのタングステン粉末を含有し、基油および増ちょう剤の合計含有量１００質量部に対する前記タングステン粉末の含有量が０．１〜０．５質量部であることが好ましい。

また、本発明の軸受は、前記のグリース組成物を封入してなることを特徴とする。

本発明によれば、耐摩耗性、極圧性および音響特性を維持しつつ、特に導電性に優れるグリース組成物を提供することができる。また、該グリース組成物を封入した軸受とすることにより、軸受の使用により発生した静電気を速やかに除去することができるため、転走面のはく離が抑制された、長寿命の軸受を提供することができる。

実施例で用いた導電性測定装置系の概略図である。

本発明のグリース組成物は、基油、増ちょう剤および平均粒子径が０．５〜５．０μｍの二硫化タングステン粉末を含有するグリース組成物であって、基油および増ちょう剤の合計含有量１００質量部に対する前記二硫化タングステン粉末の含有量が２．０〜４．０質量部であることを特徴とする。

前記基油としては、グリース組成物に使用される通常の基油であれば特に限定されず、例えば減圧蒸留、溶剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、硫酸洗浄、白土精製、水素化精製等の処理を、適宜組み合わせて原油から精製した鉱物油；例えば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系合成油；例えば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系合成油；例えば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ペラルゴネート、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系合成油；例えば多価アルコールと二塩基酸および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のエステル系合成油；例えば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系合成油；例えば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系合成油；例えば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−デセンとエチレンとの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などの合成炭化水素油；例えば、ジメチルポリシロキサン、ジフェニルポリシロキサン、アルキル変性ポリシロキサン等のシリコーン系合成油；さらに、例えばパーフルオロポリエーテル等のフッ素系合成油などの１種または２種以上を用いることができる。特に耐熱性、耐剥離性が良好な点からアルキルジフェニルエーテル油がより好ましい。

前記増ちょう剤としては、ウレア化合物、リチウム石けん、カルシウム石けん、ナトリウム石けん、アルミニウム石けん、ナトリウムテレフタラメート、フッ素、有機化ベントナイト、シリカゲルなどを用いることができる。なかでも、高温高速長寿命および耐水性において優れるという点からジウレア化合物とすることが好ましい。

ジウレア化合物の種類としては特に限定されず、下記一般式（Ｉ）で示されるジウレアを使用することができる。式中、Ｒ²は炭素数６〜１５の芳香族系炭化水素基、Ｒ¹およびＲ³は炭素数６〜１８の芳香族系炭化水素基、シクロヘキシル基、炭素数７〜１２のシクロヘキシル誘導体基、あるいは炭素数８〜２２のアルキル基を表すジウレア化合物を用いることができる。

リチウム石けんの種類も特に限定されず、水酸化リチウムと、炭素数１０〜２８の高級脂肪酸および／または１個以上の水酸基を有する炭素数１０以上の高級ヒドロキシ脂肪酸とから合成されたリチウム石けんを用いることができる。

前記増ちょう剤の含有量は、基油と増ちょう剤との合計含有量１００質量％中に９質量％以上、３０質量％以下であることが好ましい。増ちょう剤の含有量が下限より少ない場合はグリースが軟質過ぎるため飛散、漏洩する傾向があり、上限より多い場合は、グリースが硬質となり、使用箇所のトルクが増大する傾向、流動性低下により焼付寿命が低下する傾向がある。特に好ましい含有量は適度な流動性が得られる点から１０質量％以上、さらには１５質量％以上、また適度な流動性が得られる点から２８質量％以下、さらには２５質量％以下である。

本発明のグリース組成物は、導電性において特に優れるという点から所定の平均粒子径の二硫化タングステン粉末を含有する。

前記二硫化タングステン粉末の平均粒子径は、０．５μｍ以上であり、１．０μｍ以上であることが好ましく、１．５μｍ以上であることがより好ましい。二硫化タングステン粉末の平均粒子径が０．５μｍ未満の場合は作業者が吸引しやすくなるなど、取り扱いが困難となる。また、二硫化タングステン粉末の平均粒子径は、５．０μｍ以下であり、３．０μｍ以下であることが好ましく、２．０μｍ以下であることがより好ましい。二硫化タングステン粉末の平均粒子径が５．０μｍを超える場合は、導電性を向上する効果において劣り、さらに音響特性が悪化する。なお、本発明における二硫化タングステン粉末の平均粒子径はレーザー回折法により測定した値とする。

前記二硫化タングステン粉末の基油および増ちょう剤の合計含有量１００質量部に対する含有量は、２．０質量部以上であり、２．２質量部以上であることが好ましく、２．４質量部以上であることがより好ましい。二硫化タングステン粉末の含有量が２．０質量部未満の場合は導電性を向上する効果において劣る。また、二硫化タングステン粉末の含有量は、４．０質量部以下であり、３．８質量部以下であることが好ましく、３．５質量部以下であることがより好ましい。二硫化タングステン粉末の含有量が４．０質量部を超える場合はグリースが硬質化し、流動性が低下することで潤滑性および音響特性が悪化する。

本発明のグリース組成物は、所定の平均粒子径のタングステン粉末を含有することが好ましい。該タングステン粉末を含有することで、グリース組成物の導電性が向上し、さらに安定性も良好になる傾向がある。

前記タングステン粉末の平均粒子径は、０．５μｍ以上であることが好ましい。タングステン粉末の平均粒子径が０．５μｍ未満の場合は作業者が吸引しやすくなり、取り扱いが困難となる。また、タングステン粉末の平均粒子径は、２．０μｍ以下であることが好ましく、１．５μｍ以下であることがより好ましく、１．０μｍ以下であることがさらに好ましい。タングステン粉末の平均粒子径が２．０μｍを超える場合は、導電性を向上する効果が劣る傾向があり、さらに音響特性が悪化する傾向がある。なお、本発明におけるタングステン粉末の平均粒子径はレーザー回折法により測定した値とする。

前記タングステン粉末を含有する場合の基油および増ちょう剤の合計含有量１００質量部に対する含有量は、０．１質量部以上であることが好ましく、０．１５質量部以上であることがより好ましい。タングステン粉末の含有量が０．１質量部未満の場合は導電性を向上する効果が劣る傾向がある。また、タングステン粉末の含有量は、０．５質量部以下であることが好ましく、０．３質量部以下であることがより好ましく、０．２質量部以下であることがさらに好ましい。タングステン粉末の含有量が０．５質量部を超える場合は潤滑性において劣る傾向がある。

また、これらのグリース組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で酸化防止剤、極圧剤、耐摩耗剤、染料、色相安定剤、増粘剤、構造安定剤、金属不活性剤、粘度指数向上剤、防錆添加剤などの各種添加剤を適量添加してもよい。これらの各種添加剤を含有する場合、グリース組成物における含有量は基油と増ちょう剤の合計量１００質量部に対して１０質量部以下とすることができる。

本発明にかかる軸受は、前記グリースを有するために、過酷な環境下においても長寿命な軸受であるから、高温・高速・高荷重・振動環境などの非常に過酷な環境で用いられる、オルタネータ、カーエアコン用電磁クラッチ、中間プーリ、電動ファンモータなどの自動車電装部品や、エンジン補機において用いられる軸受とすることが好ましい。なお、これら使用箇所におけるグリース組成物の封入量は、使用箇所の形式や寸法等に応じて適宜変更することができるが、ほぼ従来と同程度でよい。

以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明は、何らこれら実施例に限定されるものではない。

評価方法を以下に示す。

＜導電性測定試験＞
試料グリースが封入された試験軸受を回転させ、回転中の試験軸受の内輪と外輪との電位差を測定した。図１は用いた導電性測定装置系の概略図である。駆動モーター（図示せず）の動力により回転する回転軸２０を試験軸受１の内輪１１の内面に固定し、外輪１２を固定輪として回転軸２０を下記の運転条件で回転させる。回転軸２０にはスリップリング３が設けられている。また、抵抗４を介する電源５０により所定の電圧をかけ、検出器６により内輪１１と外輪１２との電位差を検出する。

この試験方法により検出される電位差が小さいほど、封入した試料グリースの導電性が優れることを示す。一方、測定結果が大きいほど、試料グリースの導電性が劣ることを示し、さらに、電位差が電源５０によりかけられる電圧（２．０Ｖ）と同じである場合はグリースが絶縁体であることを示す。なお、電位差１．６Ｖ以下を性能目標値とする。

試験条件を以下に示す。
試験軸受：単列深溝玉軸受（６０８、樹脂リテーナー使用）
グリース封入量：０．１ｇ
サンプリング間隔：１秒
運転条件
回転数：２５０ｒｐｍ
ラジアル荷重：３．５Ｎ
スラスト荷重：１．３Ｎ
軸受外輪温度：室温（２５℃）
運転時間：１０分間の慣らし運転後の１０分間
荷電条件
電圧：２．０Ｖ
抵抗：３００ｋΩ

＜極圧性試験＞
ＡＳＴＭＤ２５９６の方法（高速四球試験）により試料グリースの融着荷重を測定した。融着荷重（Ｎ）の値が大きいほど極圧性において優れることを示す。

試験条件を以下に示す。
回転数：１７７０ｒｐｍ
試験温度：室温（２５℃）
試験時間：１０秒

＜耐摩耗性試験＞
ＡＳＴＭＤ５７０６の方法（ＳＲＶ試験）に準拠して試料グリースの摩擦係数を測定した。摩擦係数（μ）の値が小さいほど耐摩耗性において優れることを示す。

試験条件を以下に示す。
周波数：５０Ｈｚ
ストローク：１ｍｍ
試験温度：室温（２５℃）
試験荷重：２００Ｎ
試験時間：３０分

＜音響特性試験＞
試料グリース０．８ｇを、密封型深溝玉軸受（型番６２０２２ＲＵ）の軸受空間に封入し、２０Ｎのスラスト荷重を付加し、１８００ｍｉｎ^-1で３０秒回転させ、アンデロンメーター（型番ＡＤＡ−１５、株式会社菅原研究所製）を用いてアンデロン値を評価した。評価結果は５アンデロン以下を良好とし、５アンデロンを超える場合を不良とした。

本実施例では、以下の原料を使用した。
ベースグリース
ウレアグリース（１）
アルキルジフェニルエーテル油８４重量部にジウレア化合物を１６質量部添加して２〜３号ちょう度のウレアグリース（１）を調製した。
ウレアグリース（２）
ポリ−α−オレフィン油８４重量部にジウレア化合物を１６質量部添加して２〜３号ちょう度のウレアグリース（２）を調製した。
リチウムグリース
エステル油９０質量部にリチウム石けんを１０質量部添加して２〜３号ちょう度のリチウムグリースを調製した。
添加剤
二硫化タングステン粉末（１）：Ｃｈｅｍｅｔａｌｌ製のＴｒｉｂｏｔｅｃｃ（登録商標）ＷＳ２（平均粒子径：２．０μｍ）
二硫化タングステン粉末（２）：Ｃｈｅｍｅｔａｌｌ製のＴｒｉｂｏｔｅｃｃ（登録商標）ＷＳ５（平均粒子径：１０．０μｍ）
二硫化モリブデン粉末：株式会社ダイゾーニチモリ事業部製のＣパウダー（平均粒子径：１．２μｍ）
タングステン粉末（１）：株式会社高純度化学研究所製のＷＰｏｗｄｅｒ（平均粒子径：０．６μｍ）
タングステン粉末（２）：株式会社高純度化学研究所製のＷＰｏｗｄｅｒ（平均粒子径：１．０μｍ）
タングステン粉末（３）：株式会社高純度化学研究所製のＷＰｏｗｄｅｒ（平均粒子径：５３μｍ）
タングステン粉末（４）：株式会社高純度化学研究所製のＷＰｏｗｄｅｒ（平均粒子径：１５０μｍ）

実施例１〜８および比較例１〜９
表１および表２に示す配合に従い、ベースグリースに添加剤を添加することで試料グリースを得た。得られた試料グリースについて前記の評価を行った。結果を表１および表２に示す。なお、比較例の評価結果における「−」は評価試験を行わなかったことを示す。

１試験用軸受
１１内輪
１２外輪
１３転動体（玉）
２回転軸
３スリップリング
４抵抗
５電源
６検出器

＜導電性測定試験＞
試料グリースが封入された試験軸受を回転させ、回転中の試験軸受の内輪と外輪との電位差を測定した。図１は用いた導電性測定装置系の概略図である。駆動モーター（図示せず）の動力により回転する回転軸２を試験軸受１の内輪１１の内面に固定し、外輪１２を固定輪として回転軸２を下記の運転条件で回転させる。回転軸２にはスリップリング３が設けられている。また、抵抗４を介する電源５により所定の電圧をかけ、検出器６により内輪１１と外輪１２との電位差を検出する。

この試験方法により検出される電位差が小さいほど、封入した試料グリースの導電性が優れることを示す。一方、測定結果が大きいほど、試料グリースの導電性が劣ることを示し、さらに、電位差が電源５によりかけられる電圧（２．０Ｖ）と同じである場合はグリースが絶縁体であることを示す。なお、電位差１．６Ｖ以下を性能目標値とする。

Claims

基油、増ちょう剤および平均粒子径が０．５〜５．０μｍの二硫化タングステン粉末を含有するグリース組成物であって、
基油および増ちょう剤の合計含有量１００質量部に対する二硫化タングステン粉末の含有量が２．０〜４．０質量部であるグリース組成物。
さらに、平均粒子径が０．５〜２．０μｍのタングステン粉末を含有するグリース組成物であり、
基油および増ちょう剤の合計含有量１００質量部に対するタングステン粉末の含有量が０．１〜０．５質量部であるグリース組成物。
請求項１または２記載のグリース組成物を封入してなる軸受。