JP2015224269A - グリース組成物及び転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】油分離性を長期間良好に維持でき、適用箇所の潤滑寿命を延長し得るグリース組成物を提供する。また、高温で高速回転される転がり軸受の寿命向上を図る。【解決手段】炭化水素系油とエステル系油との混合油からなり、４０℃における動粘度が５０〜７０ｍｍ２／ｓである基油に、増ちょう剤として特定の脂肪族ジウレア化合物をグリース全量の１１〜１５質量％配合したグリース組成物、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に関し、詳細には油分離性が長期間良好に維持されるグリース組成物に関する。また、本発明は、このグリース組成物を封入してなり、長寿命の転がり軸受に関する。

グリース組成物の特性の一つに油分離性があり、離油度で規定されている。グリース組成物の離油度が高いと油が分離しやすく、離油度が低いと油が分離しにくいことを示すが、グリース組成物の離油度を規定した従来技術として、例えば下記特許文献１〜６が知られている。これらの特許文献では、離油度を低く規定して油の分離を抑えてグリースの漏洩や飛散を防止している。

特開平１１−２０３７７７号公報 特開２００２−３６４６５３号公報 特開２００４−３３９４４７号公報 特開２００６−１３１７６３号公報 特開２００６−３００１６１号公報 特開２００９−９１４６４号公報

一方で、離油度が低くなるほど油分離性が低くなり、転送面への基油の供給量が少なくなる。特に、１００℃以上の高温で、高速回転される軸受では転送面のグリースが枯渇しやすく、焼付きに至りやすく、離油度が低いグリース組成物は不向きである。しかし、離油度が高いグリース組成物を用いると、基油の供給量が多くなりすぎて比較的早期のうちに寿命に至りやすい。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、油分離性を長期間良好に維持でき、適用箇所の潤滑寿命を延長し得るグリース組成物を提供することを目的とする。また、高温で高速回転される転がり軸受の寿命向上を図ることを目的とする。

上記課題を解決するために本発明者らは、油分離性を長期にわたり維持して、適量の基油を長期間に渡り転送面に供給できるようなグリース組成物を開発するべく鋭意検討した結果、好適な基油と増ちょう剤との生み合わせを見出し、本発明を完成するに至った。即ち、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）炭化水素系油とエステル系油との混合油からなり、４０℃における動粘度が５０〜７０ｍｍ^２／ｓである基油に、増ちょう剤として下記一般式（１）で表される脂肪族ジウレア化合物をグリース全量の１１〜１５質量％配合してなることを特徴とするグリース組成物。

（式中、Ｒ_１は炭素数６〜２０のアルキル基であり、２つのＲ_１は同一でも異なっていてもよく、Ｒ_２は炭素数６〜１５の２価の芳香族環含有炭化水素基を示す。）
（２）１００℃で１００時間経過後の離油度（ＪＩＳ Ｋ２２２０に準拠）が１．３％以上２．６％以下で、１００℃で５００時間経過後の離油度（ＪＩＳ Ｋ２２２０に準拠）が３．２％以上５．９％以下であり、かつ、１００時間経過後の離油度と５００時間経過値の離油度との差が１．９％以上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において、基油である炭化水素系油とエステル系油との混合物、並びに特定の脂肪族ジウレア化合物が、共に高温での耐熱性に優れ、高速回転下で受けるせん断にも耐え得る。また、炭化水素系油とエステル系油との混合物と、脂肪族ジウレア化合物との組み合わせにより、離油度の経時的変動を抑えて、長期間にわたり転送面に適量の基油が供給されるようにすることができる。そのため、本発明のグリース組成物によれば、適用箇所の潤滑寿命を延長することができ、高温高速回転条件下で使用される軸受においても長寿命を実現することができる。

また、本発明の転がり軸受は、このグリース組成物を封入したため、特に高温で高速回転される転がり軸受として有用である。

増ちょう剤と焼付き寿命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。

〔グリース組成物〕
（基油）
基油には、炭化水素系油とエステル系油との混合油を用いる。炭化水素系油としては、ノルマルマラフィン、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等が挙げられる。また、エステル系油としては、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、ジトリデジルグルタレート等のジエステル、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−エチルへキサノエート、ペンタエリスリトールペラルゴネート等のポリオールエステル等が挙げられる。尚、炭化水素系油及びエステル系油とも、それぞれ単独で用いてよいし、２種以上を混合して用いてもよい。

また、炭化水素系油及びエステル系油とも、単独での４０℃における動粘度は１５〜２００ｍｍ^２／ｓであることが好ましい。

この炭化水素系油とエステル系油との混合油は、４０℃における動粘度が５０〜７０ｍｍ^２／ｓである。４０℃における動粘度が５０ｍｍ^２／ｓ未満では、高温（特に１００℃以上）での耐熱性に劣る可能性があり、７０ｍｍ^２／ｓを超えると基油が分離し難くなる。そのため、炭化水素系油及びエステル系油は、混合油としての動粘度がこの範囲となるように、それぞれ単独での動粘度に応じて、配合比を適宜設定する。

（増ちょう剤）
増ちょう剤には、下記一般式（１）で表される脂肪族ジウレア化合物を用いる。この脂肪族ジウレア化合物は高温での耐熱性に優れ、高速回転下で受けるせん断にも耐え得る。そのため、本発明のグリース組成物は高温かつ高速条件下において長い潤滑寿命を有する。

尚、式中のＲ_１は炭素数６〜２０のアルキル基であり、２つのＲ_１は同一であっても異なっていてもよい。また、Ｒ_２は炭素数６〜１５の２価の芳香族環含有炭化水素基を示す。

この一般式（１）で表される脂肪族ジウレア化合物は、基油中でＲ_２を含むジイソシアネートを１モル、Ｒ_１を含むモノアミンを約２モルの割合で、１０〜２００℃で反応させて得られる。Ｒ_２を含むジイソシアネートとしては、ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、キシリデンジイソシアネート、ビフェニルジイソシアネート、ジメチルジフェニレンジイソシアネート、またはこれらのアルキル置換体等が好適であるが、熱安定性や酸化安定性に優れた特性を有するものであれば特に限定はない。

また、Ｒ_１を含むモノアミンとしては、例えば、ヘキシルアミン、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ウンデシルアミン、ドデシルアミン、トリデシルアミン、テトラデシルアミン、ペンタデシルアミン、ヘキサデシルアミン、またはこれらのアルキル置換体等が好適であるが、熱安定性や酸化安定性に優れた特性を有するものであれば特に限定はない。

増ちょう剤量は、グリース全量の１１〜１５質量％であり、好ましくは１１〜１３質量％である。増ちょう剤が１１質量％未満では高温環境下で、初期に著しく油分離が進行する可能性があり、また軟化して軸受からの外部への漏洩が起こる可能性もある。一方、増ちょう剤量が１５質量％を超えると油分離しにくくなり、長期的に基油がグリースから分離しにくくなる可能性がある。また、グリース組成物の混和ちょう度としては２４０〜３３０が好ましい。

（添加剤）
グリース組成物には、必要に応じて各種添加剤を添加できる。特に、軸受が高速で回転される場合、転動体と保持器との滑り、ころ軸受ではころと鍔との滑りにより摩耗が大きくなり、焼付きを生じる場合があるため、極圧剤を添加して滑り条件での摩耗を防止し、焼付き寿命を延長させることが重要となる。極圧剤としては、テトラフェニレルジプロピレングリコールジフォスファイト、テトラ（トリデシル）−４，４´−イソプロピリデンジフェニルフォスファイト、ジラウリルハイドロゲンフォスファイト、トリス（ノニルフェニル）フォスファイト、モノイソデシルホスフェート、トリフェニルフォスファイト等の無灰系亜リン酸エステル、トリフェニルホスホロチオネート等の無灰系チオリン酸エステル、ペンタメチレンジチオカルバミン酸ピペリジン塩等の無灰系ジチオカルバミン酸塩を挙げることができる。これら極圧剤は、単独でもよいし、２種以上を併用してもよく、グリース組成物全量の０．１〜５質量％添加することが好ましい。添加量が０．１質量％未満では必要な極圧性を得ることができず、５質量％を超えて添加すると反応性が高くなりすぎてグリース組成物を劣化させたり、摩耗を促進するおそれがある。

極圧剤の他にも、何れも公知の酸化防止剤、防錆剤、金属不活性化剤、油性剤等を必要に応じて適量添加することができる。

（油分離性）
グリース組成物の組成は上記の通りであるが、本発明では、１００℃で１００時間経過後の離油度（ＪＩＳ Ｋ２２２０に準拠）が１．３％以上２．６％以下で、１００℃で５００時間経過後の離油度（ＪＩＳ Ｋ２２２０に準拠）が３．２％以上５．９％以下であり、かつ、１００時間経過後の離油度と５００時間経過値の離油度との差が１．９％以上であることが好ましい。基油を炭化水素系油とエステル系油との混合油とし、特定量の脂肪族ジウレア化合物とを組み合わせることにより、離油度をこのような範囲内にすることができる。グリース組成物では離油度が継続的に増加していくが、このような離油度にすることにより、転送面から排除され転送面近傍に付着しているグリースから転送面への基油の供給を長期にわたり継続することができるようになり、特に高温高速下で使用される転がり軸受では転送面のグリースが枯渇しやすいため、本発明のグリース組成物は特に有用となる。

（グリース組成物の製造方法）
上記グリース組成物の製造方法としては、基油中でＲ_２を含むジイソシアネートと、Ｒ_１を含むモノアミンとを反応させ、極圧剤等の添加剤を所定量添加し、ニーダやロールミル等で十分に撹拌し、均一分散して得られる。

〔転がり軸受〕
本発明はまた、上記のグリース組成物を封入した転がり軸受に関する。転がり軸受には制限はなく、玉軸受やころ軸受、針軸受、円錐ころ軸受、球面ころ軸受、スラスト軸受等に適用することができる。そして、上記のグリース組成物により、特に高温高速回転条件で使用される転がり軸受として好適である。

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、本発明はこれにりり何ら制限されるものではない。

（実施例１）
表１に示すように、炭化水素系油とエステル系油とからなり、４０℃における動粘度が７０ｍｍ^２／ｓの混合油を調製した。そして、その半量を入れた反応容器にオクチルアミンを入れ、１４０℃に加温した。別容器に混合油の残り半量と、ジフェニルメタンジイソシアネートを入れ、６０〜７０℃に加温し、これを反応容器に加えて撹拌した。反応熱のため反応容器の内容物の温度は上昇するが、約３０分間この状態で撹拌を続け、反応を十分に行った後昇温し、１００〜１８０℃で１時間撹拌した後、冷却した。その後、酸化防止剤、極圧剤を添加し、ロールミルで混練して試験グリースを得た。

（実施例２〜４、比較例１〜３）
混合油の動粘度を表１に示す値とした以外は、実施例１と同様にして試験グリースを得た。

そして、各試験グリースについて、（１）離油度測定及び（２）軸受耐久試験を行った。
（１）離油度測定
ＪＩＳ Ｋ２２２０に準じた測定方法により、試験グリースを温度１００℃の恒温槽で保持し、１００時間経過後及び５００時間経過後に離油度を測定した。結果を表１に示す。
（２）軸受耐久試験
軸受名番６０８ＺＺの深溝玉軸受に、空間容積の３０％となるように試験グリースを封入し、軸受外輪温度１００℃、内輪回転速度５００００ｍｉｎ^−１、アキシアル荷重４９Ｎの条件で連続回転させ、設定値より１０℃温度上昇したときに焼付きと見做し、それまでの時間（焼付き寿命時間）を計測した。結果を、比較例１の焼付き寿命に対する相対値にて表１に示す。また、図１に実施例１〜３、比較例１、２を基に、増ちょう剤量と焼付き寿命比との関係をグラフ化して示す。

実施例１〜４の試験グリースは、基油として炭化水素系油とエステル油とを混合してなり、４０℃における動粘度が５０〜７０ｍｍ^２／ｓである混合油を用い、一般式（１）で表される脂肪族ジウレア化合物をグリース全量の１１〜１５質量％配合しており、増ちょう剤量が過小な比較例１、増ちょう剤量が過多の比較例２、基油動粘度が過小の比較例３と比べて焼付き寿命が大幅に延びている。また、実施例１〜４の試験グリースは、１００℃で１００時間経過後及び５００時間経過後の離油度、並びに両離油度の差も本発明を満足しており、油分離が良好に、長時間維持されていることがわかる。

Claims (3)

1. 炭化水素系油とエステル系油との混合油からなり、４０℃における動粘度が５０〜７０ｍｍ^２／ｓである基油に、増ちょう剤として下記一般式（１）で表される脂肪族ジウレア化合物をグリース全量の１１〜１５質量％配合してなることを特徴とするグリース組成物。
   

   

   （式中、Ｒ_１は炭素数６〜２０のアルキル基であり、２つのＲ_１は同一でも異なっていてもよく、Ｒ_２は炭素数６〜１５の２価の芳香族環含有炭化水素基を示す。）
2. １００℃で１００時間経過後の離油度（ＪＩＳ Ｋ２２２０に準拠）が１．３％以上２．６％以下で、１００℃で５００時間経過後の離油度（ＪＩＳ Ｋ２２２０に準拠）が３．２％以上５．９％以下であり、かつ、１００時間経過後の離油度と５００時間経過値の離油度との差が１．９％以上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. 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。
   
   
   
   
   

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