JP2019189797A - 潤滑剤組成物および転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】高温の大気中で潤滑性を発揮することができる潤滑剤組成物および転がり軸受を提供すること。【解決手段】基油１００質量部に対して固体潤滑剤を２０質量部より多く含み、前記固体潤滑剤は、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、滑石、二酸化ケイ素及びフッ化カルシウムからなる群から選択される少なくとも１種である、潤滑剤組成物。【選択図】なし

Description

本発明は、潤滑剤組成物および転がり軸受に関する。

従来、潤滑剤組成物として、潤滑油と固体潤滑剤とを含む潤滑剤組成物が提案されている（特許文献１及び２）。また、転がり軸受に用いる潤滑剤としてフッ素グリースや固体潤滑剤が提案されている（特許文献３及び４）。さらに、ネジ部材用潤滑剤として有機ケイ素ポリマーと固体潤滑剤からなる固体成分と有機溶剤とを含む潤滑塗料組成物が提案されている（特許文献５）。

特開２００８−１０６２０４号公報 特開２０１５−１９３８５８号公報 特許第４２７７５２１号公報 特許第６１９６５１４号公報 特許第５７６３４９４号公報

特許文献１及び２に記載の潤滑剤組成物は、転がり軸受に用いた場合、例えば３００℃以上の温度では摺動性が十分に得られない。

特許文献３に記載の転がり軸受は、用いられるフッ素グリースが３００℃付近の温度で熱分解するため３００℃以上の温度では使用することができない。

特許文献４に記載の転がり軸受は、固体潤滑剤を焼成することにより形成される特定の転動体（ボール）セパレータを用いる必要がある。

特許文献５に記載の固体潤滑剤と有機溶剤とを含む潤滑塗料組成物は、ネジ成形部材の表面に塗膜を形成するために用いられるものであり、転がり軸受に封入して用いるのに適したものではない。

本発明の目的は、高温の大気中で潤滑性を発揮することができる潤滑剤組成物および転がり軸受を提供することである。

本発明は以下の［１］〜［５］を提供する。
［１］ 基油１００質量部に対して固体潤滑剤を２０質量部より多く含み、前記固体潤滑剤は、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、滑石、二酸化ケイ素及びフッ化カルシウムからなる群から選択される少なくとも１種である、潤滑剤組成物。
［２］ 前記基油として、大気圧中で３５０℃以下の沸点を有する基油を含む、［１］に記載の潤滑剤組成物。
［３］ 前記基油として、ポリαオレフィンを含む、［１］または［２］に記載の潤滑剤組成物。
［４］ ［１］〜［３］のいずれかに記載の潤滑剤組成物が封入された転がり軸受。
［５］ 樹脂フィルム延伸機のテンタークリップに用いられる、［４］に記載の転がり軸受。

本発明によれば、高温の大気中で潤滑性を発揮することができる潤滑剤組成物および転がり軸受を提供することができる。

図１は、本発明の一態様にかかる転がり軸受の概略断面図である。 図２は、横延伸装置の概略図である。 図３は、テンタークリップ用転がり軸受けの概略図である。

＜潤滑剤組成物＞
本発明の潤滑剤組成物は、基油１００質量部に対して固体潤滑剤を２０質量部より多く含む。基油１００質量部に対して固体潤滑剤が２０質量部以下である場合、高温の大気中において良好な摺動性が得られなくなる傾向にある。高温とは３００℃以上の温度をいう。高温は、好ましくは３５０℃以上、より好ましくは４００℃以上である。一方、高温は、例えば５００℃以下の温度であってよいが、上限は特に限定されない。また、大気中とは、大気圧下、空気雰囲気中の環境をいう。転がり軸受は、後述の転がり軸受について例示するものであってよい。

本願発明の発明者によれば、従来の潤滑剤組成物、例えば特許文献１および２に記載のような潤滑剤組成物を含む転がり軸受は、高温で用いた場合、基油が蒸発し、摺動部が滑らかに摺動しないことが分かった。その理由は、基油が蒸発した後に転がり軸受中に残存する潤滑剤として働く成分の量が少なくなり、潤滑機能が発揮されないためであることを突止めた。このことに着目した発明者は、潤滑剤組成物中の基油に対する固体潤滑剤の含有量を多くすることにより、高温の大気中で用いた場合に基油が蒸発した後でも潤滑剤として働く成分の割合が多くなり、高温の大気中で潤滑機能が長期間にわたり維持され、良好な摺動性が得られることを見出した。また、固体潤滑剤は基油中に分散しているので、固体潤滑剤を転がり軸受中に封入し易くなることも見出した。

潤滑剤組成物は、固体潤滑剤を、基油１００質量部に対して、低温時の潤滑性向上の観点から好ましくは３０質量部以上、より好ましくは４０質量部以上、さらに好ましくは５０質量部以上、特に好ましくは６０質量部以上含む。固体潤滑剤を、基油１００質量部に対して、低温時の潤滑性向上の観点から好ましくは３０質量部以上含む場合、高温において基油が蒸発した後においても固体潤滑剤が十分に残存するため、転がり軸受が滑らかに摺動し易くなる傾向にある。

一方、潤滑剤組成物は、固体潤滑剤を、基油１００質量部に対して通常２００質量部以下含んでよく、例えば１５０質量部以下または１００質量部以下含むことができる。潤滑剤組成物が、固体潤滑剤を基油１００質量部に対して２００質量部以下含む場合、固体潤滑剤が潤滑剤組成物中で分散し易くなり、転がり軸受中の転動体表面に均一な密度で付着し易くなるため、転がり軸受が滑らかに摺動し易くなる傾向にある。

潤滑剤組成物は液状または半固形状であることが好ましい。潤滑剤組成物が液状または半固形状である場合、一般的な転がり軸受に用いるグリース等と同様に転がり軸受中に封入することができるため好ましい。

潤滑剤組成物は、ＳＲＶ摩擦摩耗試験において得られる点接触最大面圧１．４１ＧＰａでの摩擦係数が例えば０．４０以下であってよく、好ましくは０．３８以下、より好ましくは０．３６以下、さらに好ましくは０．３４以下である。また、潤滑剤組成物は、ＳＲＶ摩擦摩耗試験において得られる点接触最大面圧１．７１ＧＰａでの摩擦係数が例えば０．６０以下であってよく、好ましくは０．５０以下、より好ましくは０．４０以下、さらに好ましくは０．３０以下である。ＳＲＶ摩擦摩耗試験において得られる点接触最大面圧１．４１ＧＰａまたは１．７１ＧＰａでの摩擦係数が上記値以下である場合、転がり軸受が滑らかに摺動し易くなる傾向にある。ＳＲＶ摩擦摩耗試験は、後述する実施例の欄において説明する方法にしたがって測定した値である。

基油は、大気圧中で３５０℃以下の沸点を有する基油を用いることができる。このような基油の例としては、ポリαオレフィンが挙げられる。ポリαオレフィンは、炭素原子数３〜１６のα−オレフィン（例えばプロピレン、１−ブテン、１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセン、１−ドデセン、１−テトラデセン、１−ヘキサデセン等）に由来する構成単位からなるダイマー、トリマー、テトラマーもしくはそれ以上の重合体であってよく、上記αーオレフィンに由来する構成単位とエチレンに由来する構成単位とからなる共重合体であってもよい。ポリαオレフィンを基油として用いる場合、固体潤滑剤が分散し易く、固体潤滑剤が転動体表面に均等に付着し易くなる観点から好ましい。
基油は、単独で用いてもよく、２種以上を組合わせて用いてもよい。ポリαオレフィンの代表的市販品の例としては、新日鐵化学株式会社製シンフルード８０１、新日鐵住金化学株式会社製ＰＡＯ１０等が挙げられる。

固体潤滑剤は、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、滑石、二酸化ケイ素及びフッ化カルシウムからなる群から選択される少なくとも１種である。二硫化モリブデン、二硫化タングステン、滑石、二酸化ケイ素及びフッ化カルシウムは、基油に分散し易い傾向があり、潤滑剤組成物中で用いた場合、基油が蒸発した後でも軌道面に付着することで良好な摺動性が長期間にわたり発揮される。

潤滑剤組成物は、基油および固体潤滑剤以外に、潤滑剤組成物に用いることが公知である添加剤、例えば増ちょう剤、酸化防止剤、金属不活性剤、粘度指数向上剤、防錆剤、摩擦低減剤、摩耗防止剤等が挙げられる。これらの添加剤は、単独でまたは２種以上を組み合せて添加することができる。添加剤は、本発明の目的を達成するのを阻害しない範囲の量で用いることができる。

＜転がり軸受＞
転がり軸受について、以下に図面を用いて説明する。図１は深溝玉軸受の概略断面図である。深溝玉軸受１００は、内輪１０１と外輪１０２とが同心に配置され、内輪１０１と外輪１０２との間に複数個の転動体１０３が配置される。転動体１０３は保持器１０４により保持される。潤滑剤組成物１０５が転動体１０３の周囲の空隙部に充填され、シールド板１０６により封止される。

シールド板１０６は、内輪１０１および外輪１０２にそれぞれ固定されて設けられる。シールド板１０６は、潤滑剤組成物１０５が流出するのを防ぐ。シールド板１０６は鋼材料で形成し、例えば耐食性に優れるＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレス鋼を用いることができる。

潤滑剤組成物１０５は、上述の本発明の潤滑剤組成物である。潤滑剤組成物中の成分及び配合比の例は、上述したものであってよい。

転がり軸受は、深溝玉軸受に限らず、種々の形式の転がり軸受、例えばアンギュラ玉軸受、スラスト玉軸受、円筒ころ軸受、針状ころ軸受、スラスト円筒ころ軸受、スラスト針状ころ軸受、円すいころ軸受、スラスト円すいころ軸受、自動調心玉軸受、自動調心ころ軸受、スラスト自動調心ころ軸受またはすべり軸受等であってよい。

＜樹脂フィルム延伸機のテンタークリップ＞
樹脂フィルム延伸機は、延伸フィルム製造装置の横延伸装置として用いることができる。図２は、横延伸装置の概略図である。横延伸装置２００は、押出機または縦延伸装置からのシート２０１をシート幅方向に延伸する。横延伸装置２００は、一対の周回するガイドレール２０２と、ガイドレール２０２上を一定の間隔をあけて周回する複数のテンタークリップ２０３と、加熱手段とを有する。シート２０１は横延伸装置２００において、複数のテンタークリップ２０３に両端を挟まれた状態で熱処理されながら、ガイドレール２０２に沿ってシートの幅方向に延伸され、横方向に延伸された延伸フィルム２０４となる。

図３は、テンタークリップ用転がり軸受けの概略図である。テンタークリップ２０３には、シート２０１を把持する把持部３０２と、テンタークリップ２０３がガイドレール２０２にガイドされつつ走行可能とするための複数のテンタークリップ用転がり軸受３０１とが設けられている。

テンタークリップ２０３に用いられる転がり軸受３０１は、加熱処理を行なう横延伸装置２００内において３００℃以上の温度にさらされる。したがって、テンタークリップ２０３に用いられる転がり軸受には、高温においても潤滑性を発揮できる本発明の潤滑剤組成物が好適である。

以下、実施例を示して本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。

［ＳＲＶ摩擦摩耗試験］
各実施例および比較例の潤滑剤組成物について、以下の測定条件にしたがって摩擦係数を求めた。
テストピース：Ｓｉ_３Ｎ_４でできたボール（直径９．５２５ｍｍ）
ＳＵＳ４４０Ｃでできた円盤プレート（直径２４ｍｍ×７．９ｍｍ）
評価条件： 点接触最大面圧（Ｐ_ｍａｘ） １．４１ＧＰａ、１．７１ＧＰａ
周波数 １０Ｈｚ
振幅 １ｍｍ
時間 ３０分
試験温度 ３５０℃
測定項目： 摩擦係数

＜実施例１〜１０及び比較例１〜３＞
下記表１及び２に示す配合比で基油に固体潤滑剤をそれぞれ混合して潤滑剤組成物を得た。得られた潤滑剤組成物についてＳＲＶ摩擦摩耗試験に供し、摩擦係数を測定した。結果を表１及び表２に示す。

〔基油１〕
ポリαオレフィン油（シンフルード８０１、新日鐵化学株式会社）
〔市販潤滑剤１〕
スミペーストＢＮ（窒化ホウ素含有潤滑剤、住鉱潤滑剤株式会社より入手）
〔固体潤滑剤１〕
二硫化モリブデン（株式会社高純度化学研究所より入手）
〔固体潤滑剤２〕
二硫化タングステン（株式会社高純度化学研究所より入手）
〔固体潤滑剤３〕
滑石（日本タルク株式会社より入手）
〔固体潤滑剤４〕
二酸化ケイ素（株式会社高純度化学研究所より入手）
〔固体潤滑剤５〕
フッ化カルシウム（和光純薬工業株式会社より入手）
〔固体潤滑剤６〕
窒化ホウ素（株式会社高純度化学研究所より入手）

表１及び表２に示される通り、本発明に従う潤滑剤組成物は、３５０℃のような高い温度においても摩擦係数が低く、潤滑性を発揮することができる。

１００ 深溝玉軸受、１０１ 内輪、１０２ 外輪、１０３ 転動体、１０４ 保持器、１０５ 潤滑剤組成物、１０６ シールド板、２００ 横延伸装置、２０１ シート、２０２ ガイドレール、２０３ テンタークリップ、２０４ 延伸フィルム、３０１ テンタークリップ用転がり軸受、３０２ 把持部。

Claims (5)

1. 基油１００質量部に対して固体潤滑剤を２０質量部より多く含み、前記固体潤滑剤は、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、滑石、二酸化ケイ素及びフッ化カルシウムからなる群から選択される少なくとも１種である、潤滑剤組成物。
2. 前記基油として、大気圧中で３５０℃以下の沸点を有する基油を含む、請求項１に記載の潤滑剤組成物。
3. 前記基油として、ポリαオレフィンを含む、請求項１または２に記載の潤滑剤組成物。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物が封入された転がり軸受。
5. 樹脂フィルム延伸機のテンタークリップに用いられる、請求項４に記載の転がり軸受。

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