JP2014019793A

JP2014019793A - 潤滑剤組成物及び転がり軸受

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Publication number: JP2014019793A
Application number: JP2012159871A
Authority: JP
Inventors: Kentaro Sonoda; 健太郎園田; Atsushi Yokouchi; 敦横内; Kaneaki Matsumoto; 兼明松本
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2012-07-18
Filing date: 2012-07-18
Publication date: 2014-02-03

Abstract

【課題】低トルクでありながらも潤滑剤漏れを起こし難い潤滑剤組成物、並びに低トルクで、潤滑剤漏れを抑えた長寿命の転がり軸受を提供する。
【解決手段】基油と、増ちょう剤と、ゲル化剤とを含む潤滑剤組成物であって、ゲル化剤が、アミノ酸系ゲル化剤とベンジリデンソルビトール系ゲル化剤との混合物であり、増ちょう剤との混合比が、質量比で、ゲル化剤：増ちょう剤＝５０〜８０：５０〜２０であり、かつ、ゲル化剤と増ちょう剤との合計量が潤滑剤組成物全量の１〜１０質量％である潤滑剤組成物、並びに前記潤滑剤組成物を封入した転がり軸受。
【選択図】図１

Description

本発明は、潤滑剤組成物及び転がり軸受に関する。

各種産業機械や車両、電機機器、各種モータや自動車部品等に使用される転がり軸受には、潤滑性を付与するためにこれまで潤滑剤組成物が封入されている。また、近年では装置や機器の小型軽量化や高速化、省エネルギー化等を目的として低トルク化も要求されてきている。

低トルク化のために、基油をゲル化剤で増ちょうした潤滑剤組成物を封入することが考えられている。例えば、混和ちょう度Ｎｏ．３の硬さにするためには、一般的な増ちょう剤では１０〜３０質量％程度使用しければならないが、増ちょう効果に優れるアミノ酸系ゲル化剤やソルビトール系ゲル化剤を用いると、４〜５質量％の使用量で済む。潤滑剤組成物では、増ちょう剤量が多いほど撹拌抵抗が高くなり高トルクになるため、ゲル化剤を用いて使用量を減らすことにより低トルクになる。

本出願人も特許文献１において、アミノ酸系ゲル化剤とベンジリデンソルビトール系ゲル化剤とを併用することにより、使用量を更に低減でき、混和ちょう度Ｎｏ．３の硬さにするのに３質量％で済むことを示している。

特開２０１１−２６４３２号公報

しかしながら、本発明者らによる更なる検討の結果、急激なせん断の変化が繰り返し負荷されると、粘度が低下した状態から硬化状態に回復するのに時間がかかり、潤滑剤漏れを起こすことがあることを知見した。

そこで本発明は、低トルクでありながらも、潤滑剤漏れを起こし難い潤滑剤組成物を提供することを目的とする。また、本発明は、低トルクで、潤滑剤漏れを抑え、長寿命の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、本発明は以下の潤滑剤組成物及び転がり軸受を提供する。
（１）基油と、増ちょう剤と、ゲル化剤とを含む潤滑剤組成物であって、
ゲル化剤が、アミノ酸系ゲル化剤及びベンジリデンソルビトール系ゲル化剤の少なくとも一方であり、増ちょう剤との混合比が、質量比で、ゲル化剤：増ちょう剤＝５０〜８０：５０〜２０であり、かつ、
ゲル化剤と増ちょう剤との合計量が潤滑剤組成物全量の１〜１０質量％であることを特徴とする潤滑剤組成物。
（２）内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配された複数の転動体とを備え、上記（１）記載の潤滑剤組成物を封入したことを特徴とする転がり軸受。

本発明の潤滑剤組成物に配合されるアミノ酸系ゲル化剤及びベンジリデンソルビトール系ゲル化剤は、共に水素結合を形成しやすい化学構造を有するため、これらを併用することにより、より少ない配合量で基油を増ちょうすることができ、トルクをより低下させることができる。そして、増ちょう剤を併用することにより、増粘剤の粒子数が増してせん断を繰り返し受けた場合の回復性が回復するのが早くなり、潤滑剤漏れも低減する。

また、このような潤滑剤組成物を充填した転がり軸受では、低トルクで、潤滑剤漏れも少なく、潤滑寿命に優れる。

アミノ酸系ゲル化剤及びベンジリデンソルビトール系ゲル化剤との混合物におけるアミノ酸系ゲル化剤の配合割合と、相対トルクとの関係を示すグラフである。増ちょう剤とゲル化剤との合計量に占めるゲル化剤の配合割合と、相対トルクとの関係を示すグラフである。増ちょう剤とゲル化剤との合計量に占めるゲル化剤の配合割合と、相対漏洩率との関係を示すグラフである。

以下、本発明に関して詳細に説明する。
〔潤滑剤組成物〕
本発明の潤滑剤組成物は、基油と、増ちょう剤と、アミノ酸系ゲル化剤及びベンジリデンソルビトール系ゲル化剤の混合物とを含有する。

（基油）
基油は、下記に示す増ちょう剤及びゲル化剤によりゲル化できるものであれば制限は無く、通常グリース組成物に使用される潤滑油を使用でき、鉱油系、合成油系または天然油系の各潤滑油を目的に応じて選択できる。具体的には、鉱油系潤滑油としては、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が好ましい。合成油系潤滑油としては、炭化水素系油、芳香族系油、エステル系油、エーテル系油が挙げられる。天然油系潤滑油としては、牛脂、豚脂、大豆油、菜種油、米ぬか油、ヤシ油、パーム油、パーム核油等の油脂系油またはこれらの水素化物が挙げられる。これらの基油はそれぞれ単独でも、２種以上を混合して使用することもできる。

また、基油の動粘度は、潤滑性及び低トルクを考慮して、１０〜４００ｍｍ^２／ｓ（４０℃）が好ましく、２０〜２５０ｍｍ^２／ｓ（４０℃）がより好ましい。

（増ちょう剤）
増ちょう剤としては、有機系及び無機系の増ちょう剤を使用することができる。好ましくは、リチウム石けん（１２−ヒドロキシステアリン酸リチウム、ステアリン酸リチウム等）、カルシウム石けん、マグネシウム石けん、ナトリウム石けん等の金属石けんまたはこれらの複合石けん、ウレア化合物（芳香族、脂環族、脂肪族）、ベントナイト等の粘土鉱物、シリカ、カーボンブラック、ＰＴＦＥ等を基油に応じて使用することができる。中でも、リチウム石けん及びウレア化合物が好適であり、１４０℃を超えるような高温環境で使用される場合にはウレア化合物を用いることが好ましい。

（ゲル化剤）
アミノ酸系ゲル化剤としては、基油中に分散させてゲルを形成できるものであれば制限はないが、ベンジリデンソルビトール系ゲル化剤との相乗効果が高いことから、Ｎ−２−エチルヘキサノイル−Ｌ−グルタミン酸ジブチルアミド、Ｎ−ラウロイル−Ｌ−グルタミン酸−α，γ−ｎ−ジブチルアミドが好適である。また、これらを併用してもよい。

ベンジリデンソルビトール系ゲル化剤としては、基油中に分散させてゲルを形成できるものであれば制限はないが、アミノ酸系ゲル化剤との相乗効果が高いことから、ベンジリデンソルビトール、ジトリリデンソルビトール、非対称のジアルキルベンジリデンソルビトールが好適である。また、これらを併用してもよい。

アミノ酸系ゲル化剤とベンジリデンソルビトール系ゲル化剤とを併用することが好ましく、相乗効果により、それぞれ単独で用いた場合に比べて潤滑剤組成物中の配合量を削減できる。そのため、アミノ酸系ゲル化剤とベンジリデンソルビトール系ゲル化剤とを等量ずつ使用することが好ましく、何れかの配合比率が多くなっても相対トルクが大きくなる。

増ちょう剤と、ゲル化剤とは、質量比で、ゲル化剤：増ちょう剤＝５０〜８０：５０〜２０である。増ちょう剤が２０質量％未満では、せん断を繰り返し受けると回復性が不足して漏洩抑制効果が十分ではなくなる。また、増ちょう剤が５０質量％を超えると、せん断による粘性変化が抑制されるため、トルク低減及び音響寿命向上に対する効果が十分に得られない。

また、増ちょう剤とゲル化剤との合計量（総増粘剤量）は、潤滑剤組成物全量に対し１〜１０質量％であり、好ましくは２〜１０質量％である。総増粘剤量が１質量％未満では基油の増ちょう作用が十分ではなく、初期から柔らかすぎて転がり軸受等の適用箇所から漏洩しやすくなる。また、総増粘剤量が１０質量％を超えると初期ちょう度が硬くなりすぎて給油に不便であり、せん断を与えても粘性が大きく低下せず、トルク低減及び音響寿命向上に十分な効果が得られない。

（添加剤）
本発明の潤滑剤組成物には、その各種性能をさらに向上させるため、所望により種々の添加剤を混合してもよい。添加剤としては、アミン系、フェノール系、硫黄系、ジチオリン酸亜鉛、ジチオカルバミン酸亜鉛等の酸化防止剤、スルフォン酸金属塩、エステル系、アミン系、ナフテン酸金属塩、コハク酸誘導体等の防錆剤、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、潤滑用に使用される添加剤を単独で、または２種以上混合して用いることができる。尚、これら添加剤の添加量は、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。

（製造方法）
本発明の潤滑剤組成物を製造するには、増ちょう剤として金属石けんを用いた場合には、基油に、金属石けん、アミノ酸系ゲル化剤及びベンジリデンソルビトール系ゲル化剤、更に添加剤をそれぞれ所定量加え、金属石けん及びゲル化剤が溶解するまで加熱攪拌する。完全溶解後、予め水冷したアルミニウム製バットに上記潤滑剤組成物を流し込み、バットを冷水で冷却することでゲル状物を得る。そして、ゲル状物を３本ロールミルにかけることで潤滑剤組成物を得る。

また、増ちょう剤としてウレア化合物を用いた場合には、基油中でアミンとイソシアネートとを反応させてウレア化合物を合成する。そこへアミノ酸系ゲル化剤及びベンジリデンソルビトール系ゲル化剤、更に添加剤をそれぞれ所定量加え、よく撹拌する。そして、ゲル化剤の溶解温度まで昇温した後、放冷してゲル状物とし、ゲル状物を３本ロールミルにかける。

〔転がり軸受〕
本発明はまた、上記の潤滑剤組成物を封入した転がり軸受を提供する。但し、転がり軸受の種類や構造には制限がなく、軸受空間に上記の潤滑剤組成物を充填して構成される。

本発明の転がり軸受は、低トルクであり、潤滑剤漏れも少なく長寿命である。

以下に、実施例及び比較例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれにより何ら限定されるものではない。

（実施例１〜１２、比較例１〜４）
表１、表２に示すように、基油、増ちょう剤及びゲル化剤を用いて潤滑剤組成物を調製した。尚、表１に示す実施例１〜７では、増ちょう剤量が２質量％で、ゲル化剤量が４質量％で、総増粘剤量を６質量％とした。また、表２に示す実施例８〜１２、比較例１〜４では、初期不混和ちょう度をＮＬＧＩグレードＮｏ．３に揃え、アミノ酸系ゲル化剤：ベンジリデンソルビトール系ゲル化剤＝１：１とし、更に増ちょう剤の組成、配合量を変えて調製した。そして、各潤滑剤組成物を下記に示す試験に供した。試験結果を表１、表２、並びに図１〜図３に示す。

（１）流動−復元可逆性試験
自転−公転式攪拌機を用い、自転１３７０ｒ／ｍｉｎ、公転１３７０ｒ／ｍｉｎにて３分間攪拌してせん断を与え、不混和ちょう度（初期不混和ちょう度）を測定し、４０℃で３時間放置した後に再度不混和ちょう度を測定するサイクル（せん断サイクル）を繰り返して流動−復元可逆性を評価した。

そして、初期不混和ちょう度が３５０以上（降伏応力を有しないちょう度）であれば、流動性有りと見做し、合格とした。また、初期不混和ちょう度と、上記のせん断サイクルを３回行った後の不混和ちょう度との差が＋５以内であれば、流動−復元可逆性があり、好ましい。

（２）軸受トルク試験
下記条件にて、回転開始後２９５秒〜３０５秒間のトルクの平均値をトルク値とし、比較例８のトルク値に対する相対トルクを求めた。そして、相対トルクが１．２９以下を合格とした。
・軸受：日本精工（株）製転がり軸受「６３０５」（内径２５ｍｍ、外径６２ｍｍ、幅１７ｍｍ）
・シール：非接触式ゴムシール
・回転数：３０００ｍｉｎ^−１
・アキシアル荷重：２９４Ｎ
・ラジアル荷重：２９．４Ｎ
・試験温度：室温
・測定時間：１０分間

（３）軸受漏洩試験
実施例４〜８及び比較例５〜８について下記条件にて、２０時間連続回転させ、回転前後の重量差から漏洩率を測定し、比較例８の漏洩率に対する相対値を求めた。そして、
・軸受：日本精工（株）製転がり軸受「６３０５」（内径２５ｍｍ、外径６２ｍｍ、幅１７ｍｍ）
・シール：非接触式ゴムシール
・回転数：５０００ｍｉｎ^−１
・アキシアル荷重：９８Ｎ
・ラジアル荷重：９８Ｎ
・試験温度：８０℃

図１に示すように、同じ増ちょう剤量であっても、アミノ酸系ゲル化剤とベンジリデンソルビトール系ゲル化剤とが等量ずつ（アミノ酸系ゲル化剤の配合割合５０質量％）で、相対トルクが最小であり、他方の配合割合が多くなるのに従って相対トルクが上昇している。また、アミノ酸系ゲル化剤の配合割合（ベンジリデンソルビトール系ゲル化剤でも同様）としては２０〜８０質量％であれば、満足する低トルク化を図ることができる。更に、表１に示すように、流動−復元可逆性においても同様の傾向にある。

また、図２に示すように、増ちょう剤とゲル化剤との合計量におけるゲル化剤の配合割合が５０質量％以上であれば、低トルク化を図ることができ、図３に示すようにゲル化剤の配合割合が８０質量％以下であれば漏洩を抑えることができる。この結果から、ゲル化剤：増ちょう剤＝５０〜８０：５０〜２０であることがわかる。

Claims

基油と、増ちょう剤と、ゲル化剤とを含む潤滑剤組成物であって、
ゲル化剤が、アミノ酸系ゲル化剤及びベンジリデンソルビトール系ゲル化剤の少なくとも一方であり、増ちょう剤との混合比が、質量比で、ゲル化剤：増ちょう剤＝５０〜８０：５０〜２０であり、かつ、
ゲル化剤と増ちょう剤との合計量が潤滑剤組成物全量の１〜１０質量％であることを特徴とする潤滑剤組成物。
内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配された複数の転動体とを備え、請求項１記載の潤滑剤組成物を封入したことを特徴とする転がり軸受。