JP2014240467A

JP2014240467A - グリース組成物及び転がり軸受

Info

Publication number: JP2014240467A
Application number: JP2013123621A
Authority: JP
Inventors: 加奈子森; Kanako Mori; 耕一八谷; Koichi Yatani
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2013-06-12
Filing date: 2013-06-12
Publication date: 2014-12-25

Abstract

【課題】環境負荷や人体への安全性、潤滑性能の更なる向上を図ったグリース組成物を提供する。また、食品機械用等に好適で、長寿命の転がり軸受を提供する。
【解決手段】基油が飽和脂肪酸とグリセリンとのエステルからなる飽和脂肪酸トリグリセライドであり、増ちょう剤がステアリン酸カルシウムとステアリン酸アルミニウムとの混合物であるグリース組成物、並びに前記グリース組成物を封入した転がり軸受。
【選択図】図１

Description

本発明は、グリース組成物、特に人体に対する安全性が高く、例えば食品機械用として好適なグリース組成物に関する。また、本発明は、前記グリース組成物を封入した転がり軸受に関する。

環境負荷や人体に対する安全性を考慮して、特許文献１には、グリセリン由来またはプロピレングリコール由来のグリセリン脂肪酸エステルを基油とし、食品添加物として認定されているステアリン酸カルシウムを増ちょう剤とする食品機械用のグリース組成物が記載されている。また、本出願人も、特許文献２において、飽和脂肪酸とグリセリンとのエステルからなる飽和脂肪酸トリグリセライドを基油とし、デキストリン脂肪酸エステルまたはイヌリン脂肪酸エステルを増ちょう剤とするグリース組成物を提案しており、環境負荷や人体への安全性とともに低トルク化を図っている。

特開２００９−９１５０２号公報特開２０１１−５７９１４号公報

しかしながら、環境負荷や人体への安全性、潤滑性能に対する更なる要求は高く、例えば、特許文献１で増ちょう剤として用いているステアリン酸カルシウムは、特に熱が加わる環境下では経時的に増ちょう剤繊維が成長してグリース組成物が硬化する傾向にあり、耐熱性の改善が望まれている。また、特許文献２のように環境負荷や人体への安全性に加えて低トルク化を図ったグリース組成物についても、更に過酷な条件での使用にも耐え得ることが要求されている。

そこで本発明は、環境負荷や人体への安全性、潤滑性能の更なる向上を図ったグリース組成物を提供することを目的とする。また、食品機械用等に好適で、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、下記のグリース組成物及び転がり軸受を提供する。
（１）基油が飽和脂肪酸とグリセリンとのエステルからなる飽和脂肪酸トリグリセライドであり、増ちょう剤がステアリン酸カルシウムとステアリン酸アルミニウムとの混合物であることを特徴とするグリース組成物。
（２）増ちょう剤におけるステアリン酸アルミニウムの比率が１０〜２０質量％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）上記（１）または（２）記載のグリース組成物を封入したことを特徴とする転がり軸受。

本発明のグリース組成物は、基油の飽和脂肪酸トリグリセライド及び増ちょう剤のステアリン酸カルシウムとステアリン酸アルミニウムとの混合物が共に食品用であり、環境負荷が少なく、人体に対する安全性が高い。しかも、耐熱性に問題があるステアリン酸カルシウムを、アステアリン酸アルミニウムと混合して用いることにより、耐熱性が向上する。また、上記のような特定の基油と増ちょう剤との組み合わせにより、トルク性能を初めとして潤滑特性が大きく向上する。

増ちょう剤におけるステアリン酸アルミニウムの割合と混和ちょう度との関係を示すグラフである。動トルク試験の結果を示すグラフである。

（グリース組成物）
本発明のグリース組成物は、飽和脂肪酸トリグリセライドを基油とし、ステアリン酸カルシウムとステアリン酸アルミニウムとの混合物を増ちょう剤とする。

基油の飽和脂肪酸トリグリセライドは、飽和脂肪酸とグリセリンとのエステルであるが、飽和脂肪酸は炭素数６〜１２のものが好ましい。炭素数が５以下の飽和脂肪酸は、基油として十分な耐熱性等を得られないおそれがあり、炭素数が１３以上の飽和脂肪酸は基油の動粘度が高くなりすぎてトルク等の潤滑特性が低下するおそれがある。また、飽和脂肪酸トリグリセライドは、炭素数６〜１２の飽和脂肪酸を単独で用いてもよく、炭素数が異なる飽和脂肪酸を複数種用いてもよい。

特に炭素数８〜１０の飽和脂肪酸が好ましく、中でも炭素数８の飽和脂肪酸とグリセリンからなる飽和脂肪酸トリグリセライド（Ｃ８飽和脂肪酸トリグリセライド）と、炭素数１０の飽和脂肪酸とグリセリンからなる飽和脂肪酸トリグリセライド（Ｃ１０飽和脂肪酸トリグリセライド）との混合物、もしくは１分子の飽和脂肪酸トリグリセライドの中に、炭素数８の飽和脂肪酸エステル部分と炭素数１０の飽和脂肪酸エステル部分とが混在しているものが特に好ましい。尚、Ｃ８飽和脂肪酸トリグリセライドとＣ１０飽和脂肪酸トリグリセライドとの混合比率は、Ｃ８飽和脂肪酸トリグリセライド：Ｃ１０飽和脂肪酸トリグリセライドが６０：４０〜９０：１０であることが好ましく、７０：３０〜８０：２０であることがより好ましい。

また、飽和脂肪酸トリグリセライドは、４０℃における動粘度が８〜１２０ｍｍ^２／ｓであることが好ましい。動粘度が８ｍｍ^２／ｓ（４０℃）未満では耐熱性に劣る可能性が高く、１２０ｍｍ^２／ｓ（４０℃）を超えると基油自体のせん断抵抗が増加して転がり軸受に封入した場合に起動トルク及び回転トルクの上昇を招くようになる。４０℃における動粘度は、好ましくは８〜５０ｍｍ^２／ｓであり、より好ましくは１０〜３５ｍｍ^２／ｓであり、特に好ましくは１０〜２０ｍｍ^２／ｓである。

増ちょう剤のステアリン酸カルシウム及びステアリン酸アルミニウムは、共に食品添加物公定書や日本薬局方収載品等の企画に該当する食品添加物や医薬添加物を用いることが好ましい。また、増ちょう剤量は、グリース組成物全量の１２〜３５質量％が好ましい。増ちょう剤量が１２質量％未満ではせん断安定性が悪くなり、転がり軸受等の摺動・転動装置に適用したときに摺動・転動部分においてせん断作用により軟化し、過度に漏洩してしまう。一方、増ちょう剤量が３５質量％を超えると、潤滑の用に供する基油の割合が少なくなりすぎてバランスが悪くなるおそれがある。増ちょう剤量は、好ましくは１２〜２８質量％であり、より好ましくは１２〜２５質量％、特に好ましくは１５〜２５質量％である。

また、ステアリン酸カルシウムのみでは耐熱性に問題があるが、ステアリン酸アルミニウムと併用することにより、増ちょう剤全体としての耐熱性が向上する。特に、後述する実施例にも示すように、ステアリン酸カルシウム単独の場合に比べて、増ちょう剤におけるステアリン酸アルミニウム比率が１０〜２０質量％となるように混合すると、離油度及び漏れ量が低減する。但し、ステアリン酸アルミニウム比率が９０質量％を超えると、離油度及び漏れ量とも、ステアリン酸カルシウム単独の場合に比べても格段に大きくなる。

本発明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通常のグリース用添加剤を添加することができる。具体的には、酸化防止剤や錆止め剤、極圧剤、摩擦調整剤、ｐＨ調整剤等を挙げることができるが、環境負荷が低く、人体への安全性の高いものを選択することが好ましい。

また、グリース組成物も調製方法にも制限はなく、基油に、ステアリン酸カルシウム及びステアリン酸アルミニウムを添加して加熱攪拌し、ステアリン酸カルシウム及びステアリン酸アルミニウムが完全に溶解した後に、全体を冷却して半固体状とし、必要に応じて他の添加剤を添加した後、ロールミル等の混練機で混練すればよい。

（転がり軸受）
本発明はまた、上記のグリース組成部を封入した転がり軸受に関する。転がり軸受の種類には制限はなく、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、円筒ころ軸受、針状ころ軸受、円すいころ軸受等に上記のグリース組成物を充填し、シール部材により封止する。

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、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。

＜試験１＞
飽和中鎖脂肪酸トリグリセライド（４０℃動粘度１４．８ｍｍ^２／ｓ）８０ｇに、ステアリン酸カルシウムとステアリン酸アルミニウムとを合計量で２０ｇ、かつ、両者の混合比率を表１に示すように変えて添加し、ステアリン酸カルシウム及びステアリン酸アルミニウムを共に溶解する温度で加熱攪拌した。次いで、ステアリン酸カルシウム及びステアリン酸アルミニウムが完全溶解した後、予め水冷したアルミ製バットに流し込み、流水で冷却した。そして、グリース状に固まった潤滑剤組成物を３本ロールミルにかけてグリース組成物を得た。

得られたグリース組成物について、混和ちょう度を測定し、増ちょう剤におけるステアリン酸アルミニウム比率との関係を求めた。結果を図１に示すが、ステアリン酸アルミニウム比率により混和ちょう度が大きく変化しており、一般的なＮＬＧＩちょう度番号２〜３号の範囲（混和ちょう度２２０〜２９５）とするには、ステアリン酸アルミニウム比率を１０〜２０質量％、または９０〜９５質量％にすることが好ましいことがわかる。

また、グリース組成物について、ＡＳＴＭ−Ｄ５６６−７６に従い滴点及び離油度を測定した。また、日本精工（株）製シール付深溝玉軸受「６３０５ＶＶ」を用い、グリース組成物を封入し、９０℃、１００００ｍｉｎ^−１にて２０時間連続回転させたときの漏れ率を求めた。結果を表１に併記するが、離油度及び漏れ率とも、ステアリン酸カルシウム単独（１００：０）を１とする相対値で示す。

表１に示すように、増ちょう剤におけるステアリン酸アルミニウム比率が１０〜２０質量％の範囲では、ステアリン酸カルシウム単独（１００：０）の場合に比べて、離油度が１／１０〜３／１０程度にまで低減し、漏れ量も７／１０〜８／１０程度にまで低減する。しかし、ステアリン酸アルミニウム比率が９０質量％を超えると、離油度及び漏れ量とも、ステアリン酸カルシウム単独の場合に比べても格段に大きくなる。

従って、図１に示す混和ちょう度の変化を考慮すると、ステアリン酸アルミニウム比率は１０〜２０質量％が特に好ましいことがわかる。

＜試験２＞
（実施例１）
飽和中鎖脂肪酸トリグリセライド（４０℃動粘度１４．８ｍｍ^２／ｓ）８０ｇに、ステアリン酸カルシウム及びステアリン酸アルミニウムの混合物（ステアリン酸アルミニウム比率：１５質量％）を２０ｇ添加し、ステアリン酸カルシウム及びステアリン酸アルミニウムが溶解する温度で加熱攪拌した。次いで、ステアリン酸カルシウム及びステアリン酸アルミニウムが完全溶解した後、予め水冷したアルミ製バットに流し込み、流水で冷却した。そして、グリース状に固まった潤滑剤組成物を３本ロールミルにかけてグリース組成物を得た。

（比較例１）
基油にポリαーオレフィン油（４０℃動粘度１５０ｍｍ^２／ｓ）、増ちょう剤にアルミニウムコンプレックス石けんを用いた市販食品機械用グリースを用いた。

（比較例２）
基油に鉱油（４０℃動粘度１３０ｍｍ^２／ｓ）、増ちょう剤に１２−ヒドロキシステアリン酸リチウムを用いた市販の一般工業用グリースを用いた。

（比較例３）
基油にエステル油（４０℃動粘度２６．０ｍｍ^２／ｓ）、増ちょう剤に１２−ヒドロキシステアリン酸リチウムを用いた市販の低トルクグリースを用いた。

そして、上記で得た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を測定した。また、軸受の金属製シール部材並びに外部の金属部品への影響を想定して、銅板腐食試験及び耐さび試験を行った。これらの結果を、グリース組成とともに表２に示す。

更に、グリース組成物を用いて動トルク試験を行った。尚、動トルク試験は、日本精工（株）製深溝玉軸受「６２０３ＶＶ」（内径１７ｍｍ、外径４０ｍｍ）を用い、グリース組成物を１．０ｇ封入し、アキシアル荷重１９６Ｎ、回転数１８００〜７５００ｍｉｎ^−１、室温にて回転させ、回転後５５０〜６００秒間のトルクの平均値を求めた。結果を図２に示す。

表２及び図２に示すように、本発明に従う実施例のグリース組成物は、離油度が格段に小さく、潤滑寿命にも優れる。また、一般的な低トルクグリース（比較例３）に比べて低トルクでもある。更には、耐水性に優れ、外部環境への影響も少なく、一般的な生分解性グリース（比較例１）よりも生分解性も高い。

Claims

基油が飽和脂肪酸とグリセリンとのエステルからなる飽和脂肪酸トリグリセライドであり、増ちょう剤がステアリン酸カルシウムとステアリン酸アルミニウムとの混合物であることを特徴とするグリース組成物。
増ちょう剤におけるステアリン酸アルミニウムの比率が１０〜２０質量％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。
請求項１または２記載のグリース組成物を封入したことを特徴とする転がり軸受。