JP2013136716A

JP2013136716A - 潤滑グリース組成物及び転動装置

Info

Publication number: JP2013136716A
Application number: JP2012092103A
Authority: JP
Inventors: Kanako Mori; 加奈子森; Atsushi Yokouchi; 敦横内; Koichi Yatani; 耕一八谷
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2012-04-13
Publication date: 2013-07-11

Abstract

【課題】転がり軸受等の機械部品の潤滑に使用可能であり、食べても害のない潤滑グリース組成物及び転動装置を提供する。
【解決手段】深溝玉軸受１０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を内周面に有し内輪１の径方向外方に配された外輪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、を備えている。そして、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（軸受空間）内には、軌道面１ａ，２ａと転動体３とを潤滑する潤滑グリース組成物Ｇが配されている。この潤滑グリース組成物Ｇは、基油及び増ちょう剤を含有するものであり、基油は飽和脂肪酸トリグリセライドを含有しており、増ちょう剤はステアリン酸カルシウムを含有している。
【選択図】図１

Description

本発明は潤滑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，直動案内装置，直動ベアリング等の転動装置に関する。

従来、多くの潤滑グリース組成物が知られている。例えば、特許文献１，２には、転がり軸受等の機械部品の潤滑に使用される潤滑グリース組成物が開示されている。

特許第４７３０７１４号公報特開２００３−３０１１８８号公報

しかしながら、従来知られている潤滑グリース組成物は、食べることができないものがほとんどであり、転がり軸受等の機械部品の潤滑に使用可能な潤滑グリース組成物の中で、食べても害のないものはほとんど知られていない。
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、転がり軸受等の機械部品の潤滑に使用可能であり、食べても害のない潤滑グリース組成物及び転動装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明の態様は、次のような構成からなる。すなわち、本発明の一態様に係る潤滑グリース組成物は、基油と増ちょう剤とを含有する潤滑グリース組成物であって、前記基油が飽和脂肪酸トリグリセライドを含有し、前記増ちょう剤がステアリン酸カルシウムを含有することを特徴とする。
また、本発明の他の態様に係る転動装置は、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、前記両軌道面及び前記転動体を潤滑する潤滑剤と、を備える転動装置であって、前記潤滑剤を上記潤滑グリース組成物としたことを特徴とする。

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，直動案内装置，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、同じく直動案内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、同じく直動案内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。

本発明の潤滑グリース組成物は、基油が飽和脂肪酸トリグリセライドを含有し、増ちょう剤がステアリン酸カルシウムを含有するため、転がり軸受等の機械部品の潤滑に使用可能であり、且つ、食べても無害である。
また、本発明の転動装置は、基油が飽和脂肪酸トリグリセライドを含有し、増ちょう剤がステアリン酸カルシウムを含有する潤滑グリース組成物を備えているので、低トルクである。

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部分縦断面図である。転がり軸受の回転トルク試験の結果を示すグラフである。

本発明に係る潤滑グリース組成物及び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部分縦断面図である。
図１に示す深溝玉軸受１０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を内周面に有し内輪１の径方向外方に配された外輪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密封装置５，５（例えばシールやシールド）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。

そして、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（軸受空間）内には、軌道面１ａ，２ａと転動体３とを潤滑する潤滑グリース組成物Ｇが配されている。この潤滑グリース組成物Ｇは、基油及び増ちょう剤を含有するものであり、基油は飽和脂肪酸トリグリセライドを含有しており、増ちょう剤はステアリン酸カルシウムを含有している。

飽和脂肪酸トリグリセライド及びステアリン酸カルシウムは、天然由来又は植物由来の原料から得られるため、生分解性に優れるとともに食べても無害である。また、飽和脂肪酸トリグリセライド及びステアリン酸カルシウムは、大気中の二酸化炭素を吸収して成長した植物を原料としているので（すなわちバイオマス原料）、潤滑グリース組成物Ｇの燃焼や分解により二酸化炭素が発生しても、発生量から吸収量を差し引くとゼロ（カーボンニュートラル）となる。よって、地球温暖化の原因となる二酸化炭素を増加させないので、地球環境に優しい潤滑剤である。

さらに、この潤滑グリース組成物Ｇは、耐熱性に優れているので、転がり軸受，ボールねじ，直動案内装置，直動ベアリング等の転動装置をはじめとする機械部品の潤滑に使用可能である。
さらに、深溝玉軸受１０は、基油が飽和脂肪酸トリグリセライドを含有し、増ちょう剤がステアリン酸カルシウムを含有する潤滑グリース組成物Ｇを備えているので、低トルクである。

以下に、潤滑グリース組成物Ｇを構成する各成分について、さらに詳細に説明する。
〔基油について〕
潤滑グリース組成物Ｇの基油は、飽和脂肪酸とグリセリンとのエステルである飽和脂肪酸トリグリセライドが主成分であり、生分解性を有する。飽和脂肪酸の種類は特に限定されるものではないが、直鎖脂肪酸であることが好ましく、また、炭素数が６以上１２以下の飽和脂肪酸が好ましい。炭素数が５以下であると、基油の耐熱性が不十分となるおそれがあり、炭素数が１２を超えると、基油の粘度が高くなりすぎるおそれがある。

このような不都合がより生じにくくするためには、炭素数が８以上１２以下の飽和脂肪酸がより好ましく、炭素数が８以上１０以下の飽和脂肪酸がさらに好ましい。このような飽和脂肪酸を用いれば、潤滑グリース組成物Ｇの性能がより優れるとともに、このような飽和脂肪酸（例えばヤシ油）は比較的安価に入手することができる。
なお、飽和脂肪酸トリグリセライドは、１種を単独で用いてもよいし、複数種を混合して用いてもよい。また、飽和脂肪酸トリグリセライドは、単一種の飽和脂肪酸３分子とグリセリン１分子とが反応して得られる飽和脂肪酸トリグリセライドであってもよいし、２種又は３種の飽和脂肪酸合計３分子とグリセリン１分子とが反応して得られる飽和脂肪酸トリグリセライドであってもよい。

複数種の飽和脂肪酸トリグリセライドを混合して用いる場合は、炭素数８の飽和脂肪酸とグリセリンとのエステルである飽和脂肪酸トリグリセライド（飽和脂肪酸トリグリセライドＡとする）と、炭素数１０の飽和脂肪酸とグリセリンとのエステルである飽和脂肪酸トリグリセライド（飽和脂肪酸トリグリセライドＢとする）との混合物が好ましい。このとき、飽和脂肪酸トリグリセライドＡと飽和脂肪酸トリグリセライドＢとのモル比（Ａ：Ｂ）は、６０：４０〜９０：１０の範囲であることが好ましく、７０：３０〜８０：２０の範囲であることがより好ましい。このような範囲とすれば、潤滑グリース組成物Ｇの低トルク性がより優れることは勿論のこと、耐熱性、耐久性等の化学的性能、機械的性能もより優れる。

また、２種又は３種の飽和脂肪酸合計３分子とグリセリン１分子とが反応して得られる飽和脂肪酸トリグリセライドを用いる場合は、炭素数８の飽和脂肪酸及び炭素数１０の飽和脂肪酸合計３分子とグリセリン１分子とが反応して得られる飽和脂肪酸トリグリセライドが好ましい。このとき、炭素数８の飽和脂肪酸成分（Ｃ）と炭素数１０の飽和脂肪酸成分（Ｄ）とのモル比（Ｃ：Ｄ）は、６０：４０〜９０：１０の範囲であることが好ましく、７０：３０〜８０：２０の範囲であることがより好ましい。このような範囲とすれば、潤滑グリース組成物Ｇの低トルク性がより優れることは勿論のこと、耐熱性、耐久性等の化学的性能、機械的性能もより優れる。

このモル比（Ｃ：Ｄ）は、例えば、炭素数８の飽和脂肪酸１分子と炭素数１０の飽和脂肪酸２分子とグリセリン１分子とが反応して得られる飽和脂肪酸トリグリセライドと、炭素数８の飽和脂肪酸２分子と炭素数１０の飽和脂肪酸１分子とグリセリン１分子とが反応して得られる飽和脂肪酸トリグリセライドと、を適当な比率で混合することにより調整することができる。

さらに、飽和脂肪酸トリグリセライドの４０℃における動粘度は、８ｍｍ²／ｓ以上１２０ｍｍ²／ｓ以下であることが好ましい。４０℃における動粘度が８ｍｍ²／ｓ未満であると、耐熱性が不十分となるおそれがあり、１２０ｍｍ²／ｓ超過であると、基油の剪断抵抗が増加して、例えば転がり軸受に使用した場合は起動トルクや回転トルクが高くなってしまうおそれがある。このような不都合がより生じにくくするためには、飽和脂肪酸トリグリセライドの４０℃における動粘度は、８ｍｍ²／ｓ以上５０ｍｍ²／ｓ以下であることがより好ましく、１０ｍｍ²／ｓ以上３５ｍｍ²／ｓ以下であることがさらに好ましく、１０ｍｍ²／ｓ以上２０ｍｍ²／ｓ以下であることが最も好ましい。

なお、潤滑グリース組成物Ｇの基油は、飽和脂肪酸トリグリセライドのみ又は飽和脂肪酸トリグリセライドを主成分とすることが好ましいが、本発明の目的が達成される範囲の量であれば、一般的な潤滑剤において基油として使用される他種の油を混合しても差し支えない。
飽和脂肪酸トリグリセライドに混合して用いる油としては、動植物油等の天然油系潤滑油が好ましい。具体例としては、牛脂，豚脂，大豆油，菜種油，米ぬか油，ヤシ油，パーム油，パーム核油又はその水素化物などがあげられる。

〔増ちょう剤について〕
潤滑グリース組成物Ｇの増ちょう剤は、ステアリン酸カルシウムが主成分である。ステアリン酸カルシウムとしては、食品添加物公定書や日本薬局方収載品などの規格に該当する食品添加物や医薬品添加物を用いることが好ましい。
また、潤滑グリース組成物Ｇにおける増ちょう剤の含有量は、特に限定されるものではないが、１２質量％以上３５質量％以下であることが好ましい。このような範囲であれば、転がり軸受等の転動装置に適用した場合に、摺動部分又は転動部分からの潤滑グリース組成物Ｇの漏洩を抑制することができる。その結果、長期間にわたって転動装置を潤滑することができる。

増ちょう剤の含有量が１２質量％未満であると、潤滑グリース組成物Ｇの剪断安定性が低下するため、転がり軸受等の転動装置に適用した場合に、摺動部分又は転動部分において剪断作用により潤滑グリース組成物Ｇが軟化して、摺動部分又は転動部分からの潤滑グリース組成物Ｇの漏洩が助長されるおそれがある。その結果、長期間にわたって転動装置を潤滑することができないおそれがある。一方、増ちょう剤の含有量が３５質量％超過であると、潤滑グリース組成物Ｇにおける基油の割合が低くなるので、潤滑グリース組成物Ｇの潤滑性が不十分となるおそれがある。

このような不都合がより生じにくくするためには、潤滑グリース組成物Ｇにおける増ちょう剤の含有量は、１２質量％以上２８質量％以下であることがより好ましく、１２質量％以上２５質量％以下であることがさらに好ましく、１５質量％以上２５質量％以下であることが最も好ましい。

〔添加剤について〕
潤滑グリース組成物Ｇには、その各種性能をさらに向上させるために、潤滑剤に一般的に使用される添加剤をさらに添加しても差し支えない。例えば、酸化防止剤，防錆剤，極圧剤，摩擦調整剤，ｐＨ調整剤，耐摩耗剤，油性向上剤，金属不活性化剤等があげられる。これらの添加剤は１種を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。潤滑グリース組成物Ｇにおける添加剤の合計の含有量は、本発明の目的を損なわない程度であれば特に限定されるものではない。

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がり軸受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，直動案内装置，直動ベアリングである。

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。実施例１及び比較例１，２の潤滑グリース組成物を、以下のようにして作製した。そして、これら３種の潤滑グリース組成物について、混和ちょう度、滴点、離油度、水洗耐水度、及び生分解度の測定、並びに、銅板腐食試験及び耐さび試験を行った。結果を表１に示す。

なお、混和ちょう度の測定方法は、ＡＳＴＭＤ２１７に規定の方法であり、測定温度は２５℃である。また、滴点の測定方法は、ＡＳＴＭＤ５６６−７６に規定の方法である。さらに、離油度の測定方法は、ＡＳＴＭＤ５６６−７６に規定の方法である。さらに、水洗耐水度の測定方法は、ＡＳＴＭＤ１２６４に規定の方法であり、測定条件は３８℃、１時間である。さらに、生分解度の測定方法は、ＯＥＣＤ３０１Ｃに規定の方法であり、測定期間は２８日間である。

さらに、銅板腐食試験の方法は、ＡＳＴＭＤ１３０に規定の方法であり、測定条件は１００℃、２４時間である。さらに、耐さび試験の方法は、ＡＳＴＭＤ１７４３に規定の方法であり、測定条件は５２℃、４８時間である。さらに、基油の４０℃における動粘度の測定方法は、ＡＳＴＭＤ４４５に規定の方法である。

〔実施例１〕
４０℃における動粘度が１４．８ｍｍ²／ｓの飽和中鎖脂肪酸トリグリセライド（日油株式会社製のパナセート８７５）８５ｇとステアリン酸カルシウム１５ｇとを混合し、ステアリン酸カルシウムが溶解する温度まで撹拌しながら昇温した。ステアリン酸カルシウムが完全に溶解したら、予め冷却されたアルミニウム製バットに流し込み、流水により冷却した。グリース状となった混合物を３本ロールミルで混練して、実施例１の潤滑グリース組成物を得た。この潤滑グリース組成物の混和ちょう度は２３０であった。

〔比較例１〕
４０℃における動粘度が１４．８ｍｍ²／ｓの飽和中鎖脂肪酸トリグリセライド（日油株式会社製のパナセート８７５）８８ｇと１２−ヒドロキシステアリン酸リチウム１２ｇとを混合し、１２−ヒドロキシステアリン酸リチウムが溶解する温度まで撹拌しながら昇温した。１２−ヒドロキシステアリン酸リチウムが完全に溶解したら、予め冷却されたアルミニウム製バットに流し込み、流水により冷却した。ゲル状となった混合物を３本ロールミルで混練して、比較例１の潤滑グリース組成物を得た。この潤滑グリース組成物の混和ちょう度は２３１であった。

〔比較例２〕
４０℃における動粘度が２６．０ｍｍ²／ｓのポリオールエステル油８８ｇと１２−ヒドロキシステアリン酸リチウム１２ｇとを混合し、１２−ヒドロキシステアリン酸リチウムが溶解する温度まで撹拌しながら昇温した。１２−ヒドロキシステアリン酸リチウムが完全に溶解したら、予め冷却されたアルミニウム製バットに流し込み、流水により冷却した。グリース状となった混合物を３本ロールミルで混練して、比較例２の潤滑グリース組成物を得た。この潤滑グリース組成物の混和ちょう度は２５０であった。

〔転がり軸受の回転トルク試験について〕
このようにして作製した潤滑グリース組成物１．０ｇを呼び番号６２０３ＶＶの深溝玉軸受（内径１７ｍｍ、外径４０ｍｍ）の軸受空間にそれぞれ封入して３種の試験軸受を得て、これらの試験軸受について種々の回転速度（１８００〜７５００ｍｉｎ^-1）で回転試験を行い、それらの回転トルクを測定した。なお、アキシアル荷重は１９６Ｎとし、試験温度は室温とした。

そして、回転開始５５０秒後から６００秒後までの間の回転トルクを測定し、その平均値をその試験軸受の回転トルクとした。結果を図２のグラフに示す。なお、図２のグラフの横軸は、試験時の回転速度から求めたｄｍＮ値である。
図２のグラフから分かるように、実施例１の潤滑グリース組成物を備える試験軸受は、比較例１，２の潤滑グリース組成物を備える試験軸受と比べて、いずれの回転速度においても優れた低トルク性を示した。

１内輪
１ａ軌道面
２外輪
２ａ軌道面
３転動体
１０深溝玉軸受
Ｇ潤滑グリース組成物

Claims

基油と増ちょう剤とを含有する潤滑グリース組成物であって、前記基油が飽和脂肪酸トリグリセライドを含有し、前記増ちょう剤がステアリン酸カルシウムを含有することを特徴とする潤滑グリース組成物。
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、前記両軌道面及び前記転動体を潤滑する潤滑剤と、を備える転動装置であって、前記潤滑剤を請求項１に記載の潤滑グリース組成物としたことを特徴とする転動装置。