JP2013116991A - グリース組成物及び転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】生分解性を有するとともに、潤滑性や耐熱性にも優れ、耐久性を高めた生分解性のグリース組成物、並びに前記グリース組成物で潤滑され、環境保全とともに耐久性にも優れる転がり軸受を提供する。
【解決手段】基油（好ましくはエステル油及び植物油の少なくとも一種）と、キトサン及びキチンの少なくとも一方を増ちょう剤として含有するグリース組成物、並びに前記グリース組成物により潤滑される転がり軸受。
【選択図】図１

Description

本発明は、生分解性を有するグリース組成物に関する。また、前記グリース組成物により潤滑される転がり軸受に関する。

自動車の補機類やモータ、車輪等の回転部位には転がり軸受が使用されているが、潤滑に使用されるグリース組成物は飛散や漏洩が少なからず起こっており、予期せぬ暴露も考えられる。そして、飛散や漏洩したグリース組成物は外部に放出されるため、環境保全からは環境負荷がゼロであることが理想であり、生分解性のグリース組成物の使用が望まれる。

生分解性グリース組成物として、例えば特許文献１、２に記載されているように、エステル油や植物油等の生分解性の潤滑油を基油に用いたものが知られている。しかしながら、増ちょう剤はリチウム石けんが殆どであり、金属元素を含むことからグリース組成物全体としての生分解性が十分ではない。また、特許文献３のように、エステル油や植物油を基油に用いるとともに、増ちょう剤にアミノ酸誘導体を用いてグリース組成物全体としての生分解性を高めることも提案されているが、潤滑性の点で十分とはいえない。

また、自動車用の転がり軸受では、グリース組成物に耐熱性も要求されるが、従来の生分解性グリース組成物は、耐熱性も十分ではない。

特開平５−８６３８９号公報 特開２００２−３２３０５３号公報 特開２００９−１８５２４３号公報

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、生分解性を有するとともに、潤滑性や耐熱性にも優れ、耐久性を高めた生分解性のグリース組成物を提供することを目的とする。また、本発明は、前記グリース組成物で潤滑され、環境保全とともに耐久性にも優れる転がり軸受を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、下記の生分解性グリース組成物及び転がり軸受を提供する。
（１）基油と、キトサン及びキチンの少なくとも一方を増ちょう剤として含有することを特徴とするグリース組成物。
（２）前記基油が、エステル油及び植物油の少なくとも一種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）内輪と外輪との間に保持器を介して複数の転動体を転動自在に保持してなり、かつ、上記（１）または（２）記載のグリース組成物により潤滑されることを特徴とする転がり軸受。

本発明のグリース組成物は、増ちょう剤としてキトサン及びキチンの少なくとも一方を用いたことにより、生分解性とともに潤滑性や耐熱性にも優れたものとなる。また、基油にエステル油や植物油を用いることで、グリース組成物全体としての生分解性も高まる。

そのため、上記グリース組成物で潤滑される本発明の転がり軸受もまた、環境保全及び耐久性に優れたものとなる。

本発明の転がり軸受の一例である玉軸受を示す断面図である。

（グリース組成物）
本発明のグリース組成物では、増ちょう剤としてキチン及びキトサンを用いる。キチン及びキトサンは、共に生分解性に優れる。また、キチン及びキトサンは、それぞれ単独で使用してもよいし、両者を混合使用してもよい。

キチンは、セルロースに次いで多い多糖であり、水産廃棄物である甲殻類の殻から単離することができ、低コストで調達することができる。

キトサンは１，４−β結合したＤ−グルコサミン残基及びＮ−アセチル−Ｄ−グルコサミン残基から構成される直鎖状の多糖であり、キチンを強アルカリにより部分的に脱アセチル化して得られる。また、キトサンは水やアルコール等の有機溶媒に対して低溶解性であることから、水との接触機会が多く、グリース中に水が浸入する可能性の高い自動車用転がり軸受の潤滑に好適である。

キチン及びキトサンのグリース中の含有量は、基油を保持してグリース性状を維持できれば制限はないが、潤滑性を考慮すると、更には適用箇所からの流出が少ない方が好ましいことから、グリースの混和ちょう度を２００〜３５０とする量であることが好ましい。

基油には従来からグリース組成物に使用されている潤滑油を使用することができるが、生分解性を有するエステル油及び植物油を用いることが好ましい。エステル油及び植物油は、それぞれ単独で使用してもよいし、両者を混合使用してもよい。

エステル油としては、多価アルコールとカルボン酸との反応で得られるポリオールエステル油、脂環族カルボン酸とアルコールとの反応で得られる脂環族エステル等が挙げられる。より具体的には、トリメチロールプロパンとカルボン酸との反応で得られるトリメチロールプロパンエステル、ペンタエリスリトールとカルボン酸との反応で得られるトリメチロールプロパンエステル、ジペンタエリスリトールとカルボン酸との反応で得られるジペンタエリスリトール等を好適に挙げることができる。これらの中でも、芳香族成分を含まないものが最も好ましい。

植物油としては、菜種油、ひまわり油、大豆油、綿実油、コーン油、ひまし油等が挙げられ、これらは単独又は２種以上混合して用いることができる。中でも、低温での流動性と酸化安定性とのバランスに優れた菜種油、ひまし油が特に好ましい。

また、基油は、潤滑性等の観点から、４０℃における動粘度が２０〜２００ｍｍ^２／ｓであることが好ましく、３０〜１００ｍｍ^２／ｓであることがより好ましい。基油がエステル油と植物油との混合油の場合は、前記の動粘度となるように、組み合わせや混合比を調整する。

グリース組成物には、必要に応じて各種添加剤を添加することができるが、生分解性を有する植物由来のものや、金属元素を含まないものを用いることが望ましい。なお、添加剤の添加量は、グリース組成物全量の０．５〜１０質量％が適当である。

例えば、転がり軸受の耐フレッチング性や耐摩耗性を向上させる添加剤として、有機リン化合物やイオウ−リン系極圧剤（分子中にイオウとリンを含有する化合物）を添加してもよい。有機リン化合物には、リン酸エステル類、亜リン酸エステル類、正リン酸エステル類、酸性リン酸エステル類等があり、具体例としてはトリクレジルフォスフェイトが挙げられる。また、イオウ−リン系極圧剤としては、例えば、日本ルブリゾール株式会社製のアングラモル９９が挙げられる。

また、油性剤を添加してもよい。油性剤としては、界面活性剤，有機脂肪酸化合物，又は有機脂肪酸誘導体を使用することができる。界面活性剤としては、ソルビダンモノオレート等のソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン・脂肪酸アミド等のノニオン系界面活性剤、Ｎ−アシルアミノ酸またはその塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩、アルキルスルホカルボン酸塩、アルキルリン酸またはその塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸またはその塩、芳香族リン酸エステル等のアニオン系界面活性剤、アルキルアンモニウム塩、アルキルベンジルアンモニウム塩等のカチオン系界面活性剤、酢酸べタイン、イミダゾリニウムベタイン等の両性界面活性剤が挙げられる。

有機脂肪酸化合物としては、オレイン酸、アジピン酸、ナフテン酸、コハク酸等が挙げられ、特に、アルケニルコハク酸が好ましい。有機脂肪酸誘導体としては、アルキルコハク酸エステル、アルケニルコハク酸エステル等が挙げられる。なお、上記の耐フレッチング性、耐摩耗性を向上させる添加剤や、油性剤のうちのコハク酸誘導体等は、転がり軸受の転動面や摺動面に良好に吸着して皮膜を形成する性質を有している。そのため、転がり軸受の耐フレッチング性、耐摩耗性を向上させる作用がある。

更に、酸化防止剤を添加してもよい。酸化防止剤としては、脂肪族アミン、芳香族アミン等のアミン系化合物が挙げられ、具体例としてはジオクチルフェニルアミン等がある。グリースにおける酸化防止剤の含有量は、０．５〜３質量％程度が好ましい。０．５質量％未満であると、酸化が十分に防止されないおそれがあり、３質量％超過であると、酸化防止剤は生分解性が乏しいものが多いのでグリースとしての生分解性が低下する。

防錆剤を添加してもよいが、油性剤の中にも錆止め効果を有するものがあるので、場合によっては添加しなくてもよい。防錆剤としてはスルホネート系化合物が挙げられ、具体例としてはジノニルナフタレンスルホン酸カルシウム塩等がある。

また、グリース組成物の調製方法は、従来と同様で構わない。例えば、基油にキチンやキトサン、必要に応じて添加剤を添加し、混練することで本発明のグリース組成物が得られる。

（転がり軸受）
転がり軸受の種類には制限はなく、ここでは図１に示す玉軸受を例示する。図示される玉軸受１は、内輪１０と外輪１１との間に、保持器１２を介して複数の玉１３を転動自在に保持したものであり、内輪１０、外輪１１及び玉１３とで形成される軸受空間に上記のグリース組成物Ｇを充填し、更にシール１４で封止している。グリース組成物Ｇは、生分解性に加えて潤滑性能にも優れ、耐久性に優れた玉軸受１となる。

また、グリース組成物Ｇは、生分解性を有するため、飛散や漏洩した場合でも環境汚染の心配がない。そのため、図１に示すようなシール１４を用いた密封構造に限らず、開放系での潤滑も可能である。

以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明は実施例により何ら制限されるものではない。

（実施例１〜５、比較例１〜４）
表１に示すように、増ちょう剤及び基油を用いて試験グリースを調製した。尚、何れの試験グリースも、増ちょう剤量を調整して混和ちょう度を２７０とした。そして、試験グリースについて（１）生分解性試験、（２）グリース蒸発量試験、（３）軸受耐久試験を行った。

（１）生分解性試験
調整土壌により試験グリースの生分解性を評価した。尚、調整土壌の含水率は４０％、完熟堆肥含有率は６５％である。そして、容器内に調整土壌を５００ｃｃ入れ、そこへ試験グリース１０ｇを注入して混合し、３５℃に維持しつつ、容器内に３０ｍｌ／分にて空気を供給しながら３０日後の炭酸ガス発生量を測定した。結果を表１に併記するが、理論値に対する生分解度で示す。
（２）グリース蒸発量試験
試験グリースをシャーレに約５ｇ取り、そのまま１６０℃の恒温槽に入れて１００時間放置した。放置前後での重量差から試験グリースの蒸発量（％）を求め、耐熱性を評価した。結果を表１に併記する。
（３）軸受耐久試験
耐熱ゴムシールを備えた６３０５玉軸受（外径６２ｍｍ、内径２５ｍｍ、幅１７ｍｍ）に試験グリースを軸受空間の３０容積％となるように封入し、外輪温度１８０℃、ラジアル荷重９８Ｎ、アキシアル荷重９８Ｎ、内輪回転速度１０００ｍｉｎ^−１で連続回転させ、温度上昇とモータ電流値〈トルク〉上昇を起こした時点で焼付寿命と見做し、それまでの時間を計測した。試験は３回行い、その平均値を求めた。結果を表１に併記するが、比較例１の焼付寿命を１とする相対値で示す。

・キトサン：大日精化工業〈株〉製「ダイキトサン」（４〜１０μｍに粒径調整）
・キチン：大日精化工業〈株〉製「キチンＰ−ＤＬ」
・ＰＯＥ１：ポリオールエステル（３０ｍｍ^２／ｓ＠４０℃）
・ＰＯＥ２：ポリオールエステル（４６ｍｍ^２／ｓ＠４０℃）
・菜種油：３２ｍｍ^２／ｓ＠４０℃
・ひまし油：４０ｍｍ^２／ｓ＠４０℃

表１に示すように、比較例の各試験グリースは、基油は生分解性であるものの、増ちょう剤が生分解性でないため、グリース全体として生分解度が低くなっている。また、グリース蒸発量が多く、焼付寿命も短い。これに対し、実施例の各試験グリースは、基油及び増ちょう剤が共に生分解性であることから、グリース全体としての生分解性が格段に高くなっている。また、グリース蒸発量も少なく、焼付寿命も長く耐久性に優れることがわかる。

１ 玉軸受
１０ 内輪
１１ 外輪
１２ 保持器
１３ 玉
１４ シール
Ｇ グリース組成物

Claims (3)

1. 基油と、キトサン及びキチンの少なくとも一方を増ちょう剤として含有することを特徴とするグリース組成物。
2. 前記基油が、エステル油及び植物油の少なくとも一種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. 内輪と外輪との間に保持器を介して複数の転動体を転動自在に保持してなり、かつ、請求項１または２記載のグリース組成物により潤滑されることを特徴とする転がり軸受。

Images