JP4178806B2 - 導電性グリース及び転動装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、優れた導電性を有するとともに導電性の経時的な低下が生じにくい導電性グリースに係り、特に、各種転がり軸受等の転動装置に好適に使用され、内外輪等の内外方部材間の電気抵抗値を低減させる導電性グリースに関する。また、電気抵抗値が小さく長期間にわたって帯電しにくい（導電性に優れる）転動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般情報機器、例えば複写機においては、その可動部分には多数の転がり軸受が使用されている。該転がり軸受の軌道面と転動体との間には回転中は油膜が形成されていて、前記軌道面と前記転動体とは非接触となっている。このような転がり軸受においては回転に伴って静電気が発生するため、その放射ノイズが複写機の複写画像に歪み等の悪影響を及ぼす等の不都合が生じる場合がある。
【０００３】
このような不都合を回避するため、導電性グリースを転がり軸受に封入することにより内外の軌道輪及び転動体を導電状態にするとともに、前記内外の軌道輪のうち一方を接地することにより、静電気を該転がり軸受から除去するという対策が取られている。
このことを図１７を参照しながら説明する。
【０００４】
図１７の玉軸受１２１は、外輪１２２と、内輪１２３と、外輪１２２と内輪１２３との間に転動自在に配設された複数の玉１２４と、複数の玉１２４を保持する保持器１２５と、外輪１２２のシールみぞ１２２ｂに取り付けられた接触形のシール１２６，１２６と、で構成されている。また、外輪１２２と内輪１２３とシール１２６，１２６とで囲まれた空間には導電性グリース１２７が充填され、シール１２６により玉軸受１２１内部に密封されている。
【０００５】
そして、この導電性グリース１２７によって、前記両輪１２２，１２３の軌道面１２２ａ，１２３ａと玉１２４との接触面が潤滑されるとともに、外輪１２２と内輪１２３と玉１２４とが導電状態となっている。さらに、外輪１２２又は内輪１２３は、この玉軸受１２１が使用されている情報機器、例えば複写機等の本体を通して接地されていて（図示せず）、玉軸受１２１の回転により発生する静電気が除去されるようになっている。
【０００６】
導電性グリースとしては、カーボンブラックを増ちょう剤及び導電性付与添加剤として添加したものが主流で（例えば、特公昭６３−２４０３８号公報に記載のもの）、このような導電性グリースは初期には優れた導電性を示す。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、カーボンブラックを用いた上記従来の導電性グリースは、初期には優れた導電性を示すものの、経時的に導電性が低下して行く場合があるという問題があった。
このような現象の原因としては、従来は以下のようなことが考えられていた。すなわち、導電性グリースは当初は転がり軸受の軌道輪の軌道面と転動体との接触面に十分に存在していて、その導電性グリース中のカーボンブラックにより、前記軌道輪と前記転動体との間の導電性が確保されているものの、前記軌道輪と前記転動体との相対運動により前記導電性グリースが前記接触面から排除されたり、カーボンブラック粒子のチェーンストラクチャーが破壊されたりするためである。
【０００８】
また、接触面から排除された導電性グリースが再度接触面に入りにくいのは、導電性付与添加剤（カーボンブラック）が基油に不溶の微粒子であることによると考えられていた。
しかしながら、本発明者らが鋭意検討した結果、導電性（抵抗値）の経時変化は下記のような要因によって生じるものと推察するに至った。
【０００９】
カーボンブラックを含有する従来の導電性グリースを封入した転がり軸受（内径８ｍｍ、外径２２ｍｍ、幅７ｍｍの玉軸受）を回転試験（Ｆｒ＝１９．６Ｎ、回転速度１５０ｒｐｍ、回転時間５００時間、試験温度２５℃）に供し、該回転試験後の転がり軸受の軌道面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）及びエネルギー分散分析（ＥＤＳ）により調査した。例として、内輪軌道面のＳＥＭ像を図１８に示し、ＥＤＳ測定チャートを図１９に示す。
【００１０】
まず、図１８のＳＥＭ像から、内輪軌道面の初期の研磨面が消失し摩耗ピットが生成していることが分かり、このことから軌道面に摩耗が生じていることが認められた。また、図１９のＥＤＳ測定チャートに酸素のピークが見られることから、軌道面に酸化膜が生成していることが認められた。
これらのことから、導電性の経時変化の原因は導電性グリースの性能劣化ではなく、導電性グリースの潤滑性能不足による軌道面への酸化膜の生成であると考えられる。
【００１１】
すなわち、転動体の表面と軌道面との金属接触により、軌道面に微小な損傷が生じる。この損傷部分には新生面が露出するが、この新生面は活性が高いため、空気中の酸素等により直ちに酸化され酸化膜が形成される。この酸化膜が導電性を低下させ、結果として経時的な抵抗値の上昇が見られることとなる。
さらに、ＥＤＳ測定チャートのピークから、カーボンブラックに含まれる微量成分が軸受回転の影響によって軌道面に皮膜を形成していることが分かる。この微量成分の皮膜が酸化膜と同様に導電性を低下させ、結果として経時的な抵抗値の上昇が見られることとなる。
【００１２】
そして、このような現象は、相対運動する部材間で使用される導電性グリースにおいて共通の問題である。
このような現象の対策としては、粘度の高い基油を使用して油膜を確保し、金属接触を防止することが考えられるが、油膜を厚くすると導電性グリースの導電性能の低下につながる可能性があり、好ましくない。
【００１３】
そこで、本発明は上記のような従来の導電性グリースが有する問題点を解決し、優れた導電性を有するとともに導電性の経時的な低下が生じにくい導電性グリースを提供することを課題とする。また、電気抵抗値が小さく長期間にわたって帯電しにくい転動装置を提供することを併せて課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明の導電性グリースは、基油と導電性付与添加剤とを備えた導電性グリースにおいて、前記導電性付与添加剤をカーボンナノチューブとしたことを特徴とする。カーボンナノチューブは導電性を付与する性質を有しているので、本発明の導電性グリースは優れた導電性を有している。さらに、カーボンナノチューブは潤滑性を付与する性質も併せて有しているので、本発明の導電性グリースは潤滑性が優れている。潤滑性が優れていれば、前述のような理由により、転がり軸受の軌道面と転動体のような相対運動する部材同士の金属接触を防止できるので、前記軌道面等に酸化膜や他の成分の皮膜が生成しにくく、その結果、導電性の経時的な低下が生じにくい。
【００１５】
〔カーボンナノチューブについて〕
ここで、カーボンナノチューブについて説明する。カーボンナノチューブとは、図１に示すような構造を有する化合物であり、主に炭素六員環の網目状構造を有するグラフェン（図２を参照）が丸まってチューブ状となっていてる炭素多面体である（その末端は閉口している）。なお、異径のチューブ接合部や末端の閉口部においては、炭素五員環や炭素七員環となっている場合もある。また、生成条件等により末端が開口しているものも存在する。さらに、カーボンナノチューブ類で球状の構造を取るもの、例えばＣ60，Ｃ70は、フラーレンとして知られている。
【００１６】
カーボンナノチューブは、グラファイトと同様に炭素と炭素がｓｐ2 混成軌道により結合していて、ダイヤモンド構造とは異なり単層で細長い形状であることから、長手方向に直角な方向に対しては比較的柔軟で摺動性を有しており、且つ強固な構造である。このようなカーボンナノチューブを導電性付与添加剤として使用することにより、グリースに良好な導電性と潤滑性を併せて付与することができる。
【００１７】
本発明の導電性グリースにおいては、カーボンナノチューブの直径は０．７〜３０ｎｍであることが好ましく、長さは０．５〜３０μｍであることが好ましい。直径が０．７ｎｍ未満であると、チューブ構造を形成しにくいと同時に十分なチェーン構造を形成できず、３０ｎｍ超過であると、カーボンナノチューブが摺動面（前述の接触面）から排除されると再度入りにくくなる。また、長さが０．５μｍ未満であると、十分なチェーン構造を形成できず、軸受等においてせん断を受け続けると油分が分離するおそれがあり、３０μｍ超過であると、異物として作用して軸受等に使用した際に音響特性の劣化につながる。
【００１８】
また、本発明の導電性グリースにおいては、前記カーボンナノチューブを多層カーボンナノチューブとすることができる。
カーボンナノチューブには、図１に示すような構造の単層カーボンナノチューブ（single-walled carbon nanotube ：ＳＷＣＮＴ）と、図３に示すような構造の多層カーボンナノチューブ（multi-walled carbon nanotube：ＭＷＣＮＴ）とがある。多層カーボンナノチューブとは、図３から分かるように複数のカーボンナノチューブが入れ子構造になっているもので、単層カーボンナノチューブを用いる場合よりも優れた導電性をグリースに付与することができる。なお、単層カーボンナノチューブと多層カーボンナノチューブとを混合して用いてもよい。
【００１９】
多層カーボンナノチューブの直径は２〜３０ｎｍであることが好ましく、長さは１〜３０μｍであることが好ましい。直径が２ｎｍ未満であると、構造上多層構造を形成しにくく、３０ｎｍ超過であると硬直性が大きくなる。また、長さが１μｍ未満であると、軸受等においてせん断を受け続けると油分が分離するおそれがあり、３０μｍ超過であると、異物として作用して軸受等に使用した際に音響特性の劣化につながる。
【００２０】
ただし、カーボンナノチューブ（単層カーボンナノチューブ及び多層カーボンナノチューブ）の大きさは、後述する増ちょう剤の大きさと同程度であることが好ましい。カーボンナノチューブが増ちょう剤よりも大きすぎると、増ちょう剤の摺動部への接着性が乏しくなって、耐フレッチング性の低下が生じたり、異物と同様に音響特性や振動へ悪影響を及ぼしたりする。逆に、増ちょう剤よりも小さすぎると、高粘度油を使用した場合やグリースを封入した転動装置の回転速度が大きい場合に、電気抵抗値が大きくなる。
【００２１】
さらに、本発明の導電性グリースにおけるカーボンナノチューブの含有量は、導電性グリース全体に対して０．１〜１０質量％であることが好ましい。０．１質量％未満であると、導電性グリースの導電性が不足するとともに潤滑性も不十分となり、導電性の経時的な低下が生じやすい。また、１０質量％を超えるとグリースの性能低下（基油とカーボンナノチューブとの分離など潤滑不良）が生じるおそれがあり、さらに、ちょう度が小さくなり導電性グリースが硬くなり、軸受などに封入し使用する場合に軸受トルクが大きくなったりする。導電性グリースに十分な導電性を付与するためには、カーボンナノチューブは０．５質量％以上とすることがより好ましく、したがって０．５〜１０質量％であることがより好ましい。
【００２２】
なお、本発明の目的を損なわない範囲であれば、カーボンナノチューブに他の慣用の導電性付与添加剤を混合して用いてもよい。使用可能な導電性付与添加剤としては、例えば、カーボンブラック，アセチレンブラック等の炭素を主成分とする粒子、金，銀，銅，スズ，亜鉛，アルミニウム等の金属粒子、酸化銀，硫化ニオブ，硝酸銀等の金属化合物粒子などがあげられる。
【００２３】
〔増ちょう剤について〕
本発明の導電性グリースには、所望により増ちょう剤を併用することができる。増ちょう剤を併用すれば、カーボンナノチューブの分散状態を経時的に良好に保つことができる。
増ちょう剤としては、グリースにおいて一般に使用される増ちょう剤、例えば、アルミニウム石けん，バリウム石けん，カルシウム石けん，リチウム石けん，ナトリウム石けん等の金属石けん、リチウムコンプレックス石けん，カルシウムコンプレックス石けん，アルミニウムコンプレックス石けん等の金属複合石けん、ジウレア，トリウレア，テトラウレア，ポリウレア等のウレア化合物、シリカゲル，ベントナイト等の無機系化合物、ウレタン化合物、ウレア・ウレタン化合物、テレフタルアミド酸ナトリウム等があげられ、これらは単独又は２種以上を混合して用いることができる。また、後述する基油としてフッ素油を使用する場合には、増ちょう剤としてポリテトラフルオロエチレン等のフッ素化合物を使用できる。
【００２４】
これらの増ちょう剤の中では、１２−ヒドロキシステアリン酸リチウム，リチウムコンプレックス石けん等のリチウム石けんが好ましく、ステアリン酸リチウム石けんは耐フレッチング性，耐摩耗性の向上を促進する効果がある。
なお、繊維状である増ちょう剤の寸法は特に限定されるものではないが、直径は０．０２〜０．５μｍであることが好ましく、長さは０．２〜５μｍであることが好ましい。直径が０．０２μｍ未満であると、グリースのせん断安定性が乏しくなり、０．５μｍ超過であると、グリースを軸受等に封入し回転させたときに、走行面（前述の接触面）から排除され再度走行面に入りにくい。また、長さが０．２μｍ未満であると、カーボンナノチューブやカーボンブラックが増ちょう剤と十分に絡み合わず、５μｍ超過であると、軸受等に使用した際に、初期の音響特性が悪い場合がある。
【００２５】
〔基油について〕
本発明の導電性グリースに使用される基油としては、鉱油，ポリ−α−オレフィン油（ＰＡＯ）等の合成炭化水素油，エステル油，シリコン油，フッ素油，エーテル油，ポリグリコール油などがあげられ、これらは単独又は２種以上を混合して用いることができる。
【００２６】
基油の動粘度は使用条件（荷重，温度，速度等）によって適宜選択され、特に限定されるものではないが、粘度が大きすぎると導電性に悪影響を及ぼすので、４０℃における動粘度は１２０ｍｍ2 ／ｓｅｃ以下が好ましい。１２０ｍｍ2 ／ｓｅｃを超えると、油膜が比較的厚くなって抵抗値が大きくなる。ただし、動粘度が５ｍｍ2 ／ｓｅｃ未満であると、蒸発損失や潤滑性の問題から適当ではない。すなわち、基油の粘度が低すぎると、例えば軸受の回転中に軌道面と転動体との金属接触を避けるのに十分な潤滑油膜の形成が困難となる。
【００２７】
また、本発明の導電性グリースにおける基油と増ちょう剤との配合比率は、適用する用途又は使用温度に適したちょう度となるものであればよく、特に限定されるものではない。ただし、適度な柔軟性（硬さ）を確保する観点から、増ちょう剤及び導電性付与添加剤の導電性グリース全体における含有量は、５〜３５質量％とすることが好ましい。導電性グリースのちょう度（ＪＩＳ Ｋ２２２０）は、通常は２００〜３５０（ちょう度番号は１〜３番）の範囲が好ましい。
【００２８】
〔添加剤について〕
本発明の導電性グリースには、酸化防止剤，油性剤，摩耗防止添加剤，及び極圧添加剤のうち少なくとも１種を添加することが好ましい。このような摩耗防止効果のある添加剤を添加すれば、転がり軸受の軌道面と転動体のような相対運動する部材同士の金属接触を防止できるので、導電性の経時的な低下をより長期間にわたって抑えることができる。
【００２９】
本発明の導電性グリースに添加される酸化防止剤としては、従来のグリースに使用されるものを問題なく使用することができる。例えば、脂肪族アミン，フェノール系の芳香族アミン等のアミン化合物であり、具体的には、フェニル−１−ナフチルアミン、フェニル−２−ナフチルアミン、ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン、ジピリジルアミン、フェノチアジン、Ｎ−メチルフェノチアジン、Ｎ−エチルフェノチアジン、３，７−ジオクチルフェノチアジン、ｐ，ｐ’−ジオクチルジフェニルアミン、Ｎ，Ｎ’−ジイソプロピル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジ−ｓｅｃ−ブチル−ｐ−フェニレンジアミン等のアミン化合物や、２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール等のフェノール化合物などがあげられる。
【００３０】
また、油性剤としては、アミン系化合物、オレイン酸，ステアリン酸等の脂肪酸、ポリオキシエチレンステアリン酸エステル，ポリグリセリルオレイン酸エステル，コハク酸エステル等の脂肪酸エステル、アルケニルコハク酸無水物等のカルボン酸無水物、オレイルアルコール等の脂肪族アルコール、リン酸、トリクレジルホスフェート、ラウリン酸エステル、ポリオキシエチレンオレイルエーテルリン酸等のリン酸エステルなどがあげられる。
【００３１】
さらに、摩耗防止添加剤としては、有機リン系化合物等があげられる。有機リン系化合物としては、例えば、一般式（ＲＯ）3 ＰＯで示される正リン酸エステル（ＴＣＰ，ＴＯＰ等）、一般式（ＲＯ）2 Ｐ（Ｏ）Ｈで示される亜リン酸ジエステルや一般式（ＲＯ）3 Ｐで示される亜リン酸トリエステルのような亜リン酸エステル等があげられる。なお、上記のＲはアルキル基，アリール基，アルキルアリール基を示す。
【００３２】
また、極圧添加剤としては、Ｚｎ−ＤＴＰ（ジチオリン酸亜鉛），Ｍｏ−ＤＴＰ（ジチオリン酸モリブデン）等のＤＴＰ金属化合物、Ｎｉ−ＤＴＣ（ニッケルジチオカーバメイト），Ｍｏ−ＤＴＣ（モリブデンジチオカーバメイト）等のＤＴＣ金属化合物、イオウ，リン，塩素等を含む有機金属化合物などがあげられる。
【００３３】
これらの中から、亜リン酸エステル，ＴＣＰ，ＴＯＰ，ＤＴＰ金属化合物，及びＤＴＣ金属化合物の化学構造式を図４に示す。これらの構造式中のＲ以外の官能基（図４において破線により囲まれた部分の官能基）は、軌道面等を構成する金属に対して吸着作用を有していて、そのため前記化合物が軌道面等に吸着される。このことにより潤滑性が高められるので、軌道面等に金属接触による微小な損傷が生じることが防止されて、導電性を維持する効果が発揮される。
【００３４】
なお、図４において破線により囲まれた部分の官能基以外の官能基で上記の作用を有するものとしては、例えば、前述の油性剤であるオレイン酸，コハク酸エステルやその誘導体等の有機脂肪酸化合物や、アルケニルコハク酸無水物等のカルボン酸無水物の中に含まれる官能基、すなわち、カルボキシル基，酸無水物基があげられる。
【００３５】
さらに、防錆のために使用する添加剤（防錆剤、金属不活性化剤）として、例えば、以下のような化合物を使用することができる。すなわち、有機スルホン酸のアンモニウム塩、バリウム，カルシウム，マグネシウム等のアルカリ金属やアルカリ土類金属の有機スルホン酸塩、亜鉛の有機スルホン酸塩、カルボン酸塩、アルキルコハク酸エステル，アルケニルコハク酸エステル等のコハク酸誘導体、ソルビタンモノオレエート等の多価アルコールの部分エステル、オレオイルザルコシン等のヒドロキシ脂肪酸類、１−メルカプトステアリン酸等のメルカプト脂肪酸類又はその金属塩、ステアリン酸等の高級脂肪酸類、イソステアリルアルコール等の高級アルコール類、高級アルコールと高級脂肪酸とからなるエステル、２，５−ジメルカプト−１，３，４−チアジアゾールや２−メルカプトチアジアゾール等のチアジアゾール類、ベンゾイミダゾール等のイミダゾール類、２−デシルジチオベンゾイミダゾールや２，５−ビスドデシルジチオベンゾイミダゾール等のジスルフィド化合物、トリスノニルフェニルフォスファイト等のリン酸エステル類、ジラウリルチオプロピオネート等のチオカルボン酸エステル化合物などである。また、亜硝酸塩等も使用可能である。
【００３６】
金属不活性化剤としては、例えば、ベンゾトリアゾールやトリルトリアゾール等のトリアゾール化合物があげられる。
このような添加剤の導電性グリースにおける含有量は、１０質量％以下であることが好ましい。１０質量％を超えて添加すると、導電性が低下する、腐食（軌道面等の金属部分の腐食）を促進させる、近傍に樹脂材等がある場合には相互作用が生じる等の悪影響が生じるおそれがある。
【００３７】
そして、導電性の経時的な低下をさらに長期間にわたって抑えるためには、摩耗防止添加剤と油性剤とを併用することが好ましい。例えば、摩耗防止添加剤として亜リン酸エステル、油性剤としてカルボン酸無水物を用いた場合は、導電性の経時的な低下を抑える効果が特に優れている。
このような導電性グリースを、内方部材，外方部材，及び転動体を備える転動装置の空隙部内に充填すれば、電気抵抗値が小さく長期間にわたって帯電しにくい転動装置とすることができる。
【００３８】
すなわち、本発明の転動装置は、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置された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配設された複数の転動体と、を備える転動装置において、前記内方部材と前記外方部材との間に形成され前記転動体が配設された空隙部内に、前述のような導電性グリースを充填したことを特徴とする。
【００３９】
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，リニアガイド装置，直動ベアリング等である。
本発明における前記内方部材とは、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、同じくリニアガイド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、前記外方部材とは、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、同じくリニアガイド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。
【００４０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る導電性グリースの実施の形態を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図５は本発明に係る導電性グリースを備えた玉軸受２１の構造を示す縦断面図である。この玉軸受２１は、外輪２２と、内輪２３と、外輪２２と内輪２３との間に転動自在に配設された複数の玉２４と、複数の玉２４を保持する保持器２５と、外輪２２のシールみぞ２２ｂに取り付けられた接触形のシール２６，２６と、から構成されている。また、外輪２２と内輪２３とシール２６，２６とで囲まれた空間には導電性グリース２７が充填され、シール２６により玉軸受２１内部に密封されている。
【００４１】
そして、この導電性グリース２７によって、前記両輪２２，２３の軌道面２２ａ，２３ａと玉２４との接触面が潤滑されるとともに、外輪２２と内輪２３と玉２４とが導電状態となっている。さらに、外輪２２又は内輪２３が接地されていて（図示せず）、玉軸受２１の回転により発生する静電気が除去されるようになっている。
【００４２】
導電性グリース２７は、基油としてエステル油（４０℃における動粘度は２６ｍｍ2 ／ｓｅｃ）を使用し、それに増ちょう剤としてリチウム石けんと、導電性付与添加剤として単層カーボンナノチューブ（５．０質量％）と、添加剤としてコハク酸無水物（２．５質量％）と、をそれぞれ添加して、混和ちょう度を２４９としたものである。
【００４３】
このような導電性グリース２７は、カーボンナノチューブを含有していることで導電性とともに優れた潤滑性を有しているので、玉軸受２１の軌道面２２ａ，２３ａと玉２４との金属接触が生じにくく、軌道面２２ａ，２３ａに酸化膜が生成しにくい。その結果、導電性の経時的な低下が生じにくい。
また、シール２６を導電性ゴムで構成する等の手法によってシール２６にも導電性を保持させれば、導電性の経時的な低下をより抑制することができる。
【００４４】
よって、このような導電性グリース２７は、例えば複写機，レーザープリンタのような事務機器等に用いられる転がり軸受の静電気対策として顕著な有効性を発揮するものである。
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。
【００４５】
例えば、本実施形態においては導電性グリースを玉軸受に適用した例を示して説明したが、本発明の導電性グリースは、その用途は特に限定されるものではなく、電気接点用グリース等のように、導電性を要求されるものであれば他の用途にも使用可能である。
ただし、前述したように、導電性の低下は、複数の部材が相対運動することにより該部材の軌道面に酸化膜が生成するために生じるものであり、また、相対運動時の前記部材間の油膜形成の程度が、導電性低下に密接に関係している。
【００４６】
したがって、本発明の導電性グリースは、転がり軸受，ボールねじ，リニアガイド装置，直動ベアリング等のような相対運動する部材を備えた転動装置に、特に好適に使用される。
次に、上記の玉軸受２１とほぼ同様な構成の数種の玉軸受について回転中の内外輪の抵抗値を測定して、回転速度と導電性との関係、及び導電性が経時変化する程度を評価した結果について説明する。
【００４７】
まず、抵抗値を測定する装置について、図６の概略構成図を参照しながら説明する。
図６中、符号１は測定対象の玉軸受を表し、その内輪１ａに取付けられた軸部材２をモータ３によって回転駆動することによって、軸受１を回転するように構成されている。そして、内輪１ａと一体となっている軸部材２と外輪１ｂとの間に、定電圧電源４によって所定の定電圧が印加されるとともに、当該定電圧電源４と並列に抵抗測定装置５が接続されている。
【００４８】
抵抗測定装置５は、測定した電圧値（アナログ値）をＡ／Ｄ変換回路６に出力する。Ａ／Ｄ変換回路６は、予め設定されたサンプリング周期でデジタル値に変換し、当該変換したデジタル信号を演算処理装置７に出力する。本実施形態では、サンプリング周期を５０ｋＨｚ（サンプリング時間間隔＝０．０２ｍｓ）に設定してある。
【００４９】
演算処理装置７は、最大抵抗値演算部７Ａと、閾値処理部７Ｂと、波数カウント部７Ｃとを備える。最大抵抗値演算部７Ａは、入力したデジタル信号に基づき最大抵抗値を演算する。閾値処理部７Ｂは、入力したデジタル信号について所定閾値で閾値処理を行い雑音を除去する。波数カウント部７Ｃは、閾値処理部７Ｂからのパルスカウントについて、経時的なパルス値の増減変化によって、所定時間単位毎の変動回数つまり波山の波数をカウントし、その単位時間当たりの波数の平均値を求める。また演算処理装置７は、求めた最大抵抗値及び単位時間当たりの波数の平均値を表示装置８に出力する。本実施形態では、上記波数をカウントする単位時間を０．３２８秒に設定してある。表示装置８は、ディスプレイなどから構成され、演算処理装置７が求めた最大抵抗値及び単位時間当たりの波数の平均値を表示する。
【００５０】
次に、上記構成の装置を使用した、玉軸受１の抵抗値評価の方法について説明する。
モータ３を駆動して軸部材２つまり内輪１ａを所定回転速度で回転させた状態で、定電圧電源４から軸受１の内外輪１ａ，１ｂ間に所定の定電圧を印加する。このとき、内外輪１ａ，１ｂ間に電流が流れるが、スパーク等によって電圧が変動する。その電圧が抵抗測定装置５で測定され、続いて、Ａ／Ｄ変換回路６によってデジタル値に変換され、そのデジタル信号に基づいて、演算処理装置７が最大抵抗値及び所定単位時間当たりの波数を求め、その値が表示装置８に表示される。
【００５１】
封入するグリースの種類を変えた４種類の軸受（実施例１，２及び比較例１，２）を用意し、上記構成の装置を使用して、各軸受について回転中の内外輪１ａ，１ｂ間の抵抗値（最大値）を測定した。
ここで、４種類の軸受は共に内径８ｍｍ、外径２２ｍｍ、幅７ｍｍの玉軸受である。また、４種類のグリースの構成は表１に示した通りであり、その封入量は１５５〜１６５ｍｇである。さらに、使用した単層カーボンナノチューブは、その直径が１〜３ｎｍで、長さが０．５〜５μｍのものである（直径と長さに関しては、図１を参照）。
【００５２】
【表１】
【００５３】
測定条件を以下に示す。
回転速度：１０００ｒｐｍ（導電性の経時変化を評価する場合）
軸受１に与えるアキシアル荷重（Ｆａ）：２９．４Ｎ
印可電圧 ：６．２Ｖ
最大電流 ：１００μＡ
制限抵抗 ：６２ｋΩ
雰囲気温度：２５℃
雰囲気湿度：５０％ＲＨ
そして、サンプリング周期は５０ｋＨｚ、０．３２８秒で行った。
【００５４】
次に、評価結果をグラフに示して、その内容を検討する。
まず、回転速度と導電性との関係を評価した結果について、図７のグラフを参照しながら説明する。なお、図７のグラフにおいては、実施例１の結果を菱形印（◆）、実施例２の結果を四角印（■）、比較例１の結果を三角印（▲）、比較例２の結果をバツ印（×）で示した。
【００５５】
グラフから分かるように、単層カーボンナノチューブを含有するグリースを封入した実施例１及び２の軸受は、回転速度が大きくなっても軸受抵抗の最大値の上昇が抑えられている。しかしながら、比較例１及び２の軸受は、油膜形成や、グリース中のカーボンブラック成分が接触面から排除されること等が原因となって、回転速度が大きくなることに伴って軸受抵抗の最大値が上昇した。
【００５６】
次に、導電性が経時変化する程度を評価した結果について、図８のグラフを参照しながら説明する。なお、図８のグラフにおいても、実施例１の結果を菱形印（◆）、実施例２の結果を四角印（■）、比較例１の結果を三角印（▲）、比較例２の結果をバツ印（×）で示した。
カーボンナノチューブを含有するグリースを封入した実施例１及び２の軸受は、経時的な抵抗値の上昇が小さく抑えられているのに対し、カーボンブラックを封入した比較例２の軸受は、時間とともに軸受抵抗の最大値が上昇した。
【００５７】
また、導電性付与添加剤を含まないグリースを使用した比較例１の軸受は、軸受抵抗の最大値が初期から極めて大きかった。このような軸受は、放射ノイズを誘導するので、複写機やプリンタ等に使用された場合に、複写画像や印刷画像等の画像系に歪み等の悪影響を及ぼすおそれがある。
次に、実施例１の軸受において、グリースに添加したコハク酸無水物を他の種類の添加剤（摩耗防止添加剤，極圧添加剤，油性剤）に変更して、抵抗値（回転２００時間後の軸受抵抗の最大値）の測定を行った結果を図９に示す。なお、各数値は添加剤なしの場合の値を１とした相対値である。また、各種添加剤の添加量は、２．５質量％に統一した。
【００５８】
図９から分かるように、いずれの添加剤も、添加剤なしの場合と比較して軸受抵抗の最大値が小さく、添加剤の効果が見られた。
次に、実施例１の軸受において、グリースへのコハク酸無水物の添加量を変化させて抵抗値（回転２００時間後の軸受抵抗の最大値）の測定を行った結果を図１０に示す。なお、各数値は、コハク酸無水物の添加量が０質量％の場合の値を１とした相対値である。
【００５９】
導電性から考えると添加剤量は１０質量％以下が適当であることが、図１０から分かる。また、軌道面等の金属部分の腐食の問題からも１０質量％以下が好ましい。
次に、実施例１の軸受において、グリースへの単層カーボンナノチューブの添加量を変化させて抵抗値（回転２００時間後の軸受抵抗の最大値）の測定を行った結果を図１１に示す。
【００６０】
カーボンナノチューブは０．１質量％程度の極少量でも導電性の付与に効果があるため、カーボンナノチューブの添加量を制限して、増ちょう剤をその分添加すれば、カーボンナノチューブの分散状態を経時的に良好に保つことができる。ただし、添加量を０．５質量％以上とすれば、抵抗値を十分に小さくできることがわかる。
【００６１】
しかし、カーボンナノチューブの添加量が多すぎると、導電性の元となるカーボンナノチューブの網目構造が破壊されて早期に導電性能が変化しやすい。この網目構造の破壊は、グリース漏れや油分離を引き起こしやすくするという問題も引き起こす。
また、カーボンナノチューブの添加量が多くなると、ちょう度が小さくなりグリースが硬くなって、軸受などに封入して使用した場合に、軸受トルクが大きくなったりする。
【００６２】
これらのことから、カーボンナノチューブの添加量は１０質量％以下が好ましい。
次に、実施例１の軸受において、グリースの基油粘度を変化させて抵抗値（回転２００時間後の軸受抵抗の最大値）の測定を行った結果を図１２に示す。
図１２から分かるように、基油の４０℃における動粘度が高くなるほど、抵抗値が大きくなる傾向を示した。前述のように、基油の動粘度を高くしすぎると油膜が厚くなり、抵抗値が大きくなるので、基油の動粘度は１２０ｍｍ2 ／ｓｅｃ以下が好ましい。
【００６３】
また、軸受の回転中に軌道面と転動体との金属接触を避けるための潤滑油膜の形成には、基油の動粘度をある程度大きくする必要があり、５ｍｍ2 ／ｓｅｃ以上とすることが好ましい。
次に、実施例１の軸受において、単層カーボンナノチューブの種類を種々変更して抵抗値（回転２００時間後の軸受抵抗の最大値）の測定を行った結果を図１３及び図１４に示す。なお、グラフに示した各抵抗値は、実施例１の値を１とした相対値である。
【００６４】
まず、単層カーボンナノチューブの直径を変化させた場合について、図１３を参照しながら説明する。なお、図１３のグラフにおいては、単層カーボンナノチューブの直径が１〜３ｎｍの場合（実施例１）の結果を菱形印（◆）、３〜２４ｎｍの場合の結果を四角印（■）、７〜１２ｎｍの場合の結果を三角印（▲）で示した。また、単層カーボンナノチューブの長さは、いずれも０．５〜５μｍである。
【００６５】
図１３のグラフから分かるように、単層カーボンナノチューブの直径にかかわらず、優れた導電性を示した。
次に、単層カーボンナノチューブの長さを変化させた場合について、図１４を参照しながら説明する。なお、図１４のグラフにおいては、単層カーボンナノチューブの長さが０．５〜５μｍの場合（実施例１）の結果を菱形印（◆）、０．５〜１０μｍの場合の結果を四角印（■）、１０〜３０μｍの場合の結果を三角印（▲）で示した。また、単層カーボンナノチューブの直径は、いずれも１〜３ｎｍである。
【００６６】
図１４のグラフから分かるように、単層カーボンナノチューブの長さにかかわらず、優れた導電性を示した。単層カーボンナノチューブの長さが１０〜３０μｍの場合は若干抵抗値が大きいが、この程度であれば実用的に十分に使用可能である。
次に、グリースに添加するカーボンナノチューブとして多層カーボンナノチューブを用いた例について説明する。
【００６７】
封入された導電性グリースの種類の異なる５種類の軸受（実施例１１〜１４及び比較例１１）を用意し、図６の装置を使用して、各軸受について回転中の内外輪間の抵抗値（最大値）を測定した。軸受の構成は、導電性グリースの構成を除いては、導電性グリースに添加するカーボンナノチューブとして単層カーボンナノチューブを用いた前述の例の場合と全く同様である。また、５種類の導電性グリースの構成は表２に示した通りであり、その封入量は１５５〜１６５ｍｇである。
【００６８】
【表２】
【００６９】
なお、実施例１４において使用した単層カーボンナノチューブの外径は０．７〜２．０ｎｍで、長さは１〜５μｍである。また、多層カーボンナノチューブの外径は５〜３０ｎｍで、長さは１〜１０μｍである。そして、単層カーボンナノチューブと多層カーボンナノチューブとの混合比率は、およそ１：１である。
抵抗値の測定結果をグラフに示して、その内容を検討する。
【００７０】
まず、軸受の膜厚比Λと導電性との関係を評価した結果について、図１５のグラフを参照しながら説明する。なお、膜厚比Λは潤滑状態を表す計算上の指標であり、最小油膜厚さｈmin と、軌道面及び転動体表面の表面粗さσ1 ，σ2 とから下記式により算出されるものである。
膜厚比Λ＝ｈmin ／（σ1 2 ＋σ2 2 ）1/2
グラフから分かるように、膜厚比Λ、すなわち油膜の厚さが大きい程、軸受抵抗は大きくなる傾向がある。しかしながら、カーボンナノチューブを用いた場合、特に多層カーボンナノチューブを用いた実施例１１，１３，及び１４は、膜厚比Λが大きくなっても軸受抵抗の最大値の上昇度は小さかった。
【００７１】
次に、実施例１１，１２，１４及び比較例１１の軸受において、基油の４０℃における動粘度を変化させて、回転中の内外輪間の抵抗値（回転４８時間後の軸受抵抗の最大値）の測定を行った結果を図１６に示す。なお、抵抗値の測定は、回転速度：３００ｒｐｍ、アキシャル荷重：１９．６Ｎという条件で、図６の装置を使用して行った。
【００７２】
図１６のグラフから分かるように、多層カーボンナノチューブを用いた場合は、比較的高い動粘度を有する基油を用いた場合でも導電性が優れていた。
【００７３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の導電性グリースは、導電性の経時的な低下が生じにくい。また、本発明の転動装置は、電気抵抗値が小さく長期間にわたって帯電しにくい。
【図面の簡単な説明】
【図１】単層カーボンナノチューブの構造を示す概念図である。
【図２】グラフェンの構造を示す概念図である。
【図３】多層カーボンナノチューブの構造を示す概念図である。
【図４】各種添加剤の化学構造式を示す図である。
【図５】本発明の導電性グリースを備えた玉軸受の構造を示す縦断面図である。
【図６】抵抗値を測定する装置の概略構成図である。
【図７】玉軸受の回転速度と軸受抵抗の最大値との相関を示すグラフである。
【図８】玉軸受の回転時間と軸受抵抗の最大値との相関を示すグラフである。
【図９】グリース中の添加剤の種類による軸受抵抗の最大値を示すグラフである。
【図１０】コハク酸無水物の添加剤量と軸受抵抗の最大値との相関を示すグラフである。
【図１１】単層カーボンナノチューブの添加量と軸受抵抗の最大値との相関を示すグラフである。
【図１２】基油粘度と軸受抵抗の最大値との相関を示すグラフである。
【図１３】単層カーボンナノチューブの直径と軸受抵抗の最大値との相関を示すグラフである。
【図１４】単層カーボンナノチューブの長さと軸受抵抗の最大値との相関を示すグラフである。
【図１５】膜厚比Λと軸受抵抗の最大値との相関を示すグラフである。
【図１６】基油粘度と軸受抵抗の最大値との相関を示すグラフである。
【図１７】従来の導電性グリースを備えた玉軸受の構造を示す縦断面図である。
【図１８】従来の導電性グリースを備えた転がり軸受の回転試験後の内輪軌道面のＳＥＭ像である。
【図１９】従来の導電性グリースを備えた転がり軸受の回転試験後の内輪軌道面のＥＤＳ測定チャートである。
【符号の説明】
２１ 玉軸受
２２ 外輪
２２ａ 外輪軌道面
２３ 内輪
２３ａ 内輪軌道面
２４ 玉
２７ 導電性グリース
【発明の属する技術分野】
本発明は、優れた導電性を有するとともに導電性の経時的な低下が生じにくい導電性グリースに係り、特に、各種転がり軸受等の転動装置に好適に使用され、内外輪等の内外方部材間の電気抵抗値を低減させる導電性グリースに関する。また、電気抵抗値が小さく長期間にわたって帯電しにくい（導電性に優れる）転動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般情報機器、例えば複写機においては、その可動部分には多数の転がり軸受が使用されている。該転がり軸受の軌道面と転動体との間には回転中は油膜が形成されていて、前記軌道面と前記転動体とは非接触となっている。このような転がり軸受においては回転に伴って静電気が発生するため、その放射ノイズが複写機の複写画像に歪み等の悪影響を及ぼす等の不都合が生じる場合がある。
【０００３】
このような不都合を回避するため、導電性グリースを転がり軸受に封入することにより内外の軌道輪及び転動体を導電状態にするとともに、前記内外の軌道輪のうち一方を接地することにより、静電気を該転がり軸受から除去するという対策が取られている。
このことを図１７を参照しながら説明する。
【０００４】
図１７の玉軸受１２１は、外輪１２２と、内輪１２３と、外輪１２２と内輪１２３との間に転動自在に配設された複数の玉１２４と、複数の玉１２４を保持する保持器１２５と、外輪１２２のシールみぞ１２２ｂに取り付けられた接触形のシール１２６，１２６と、で構成されている。また、外輪１２２と内輪１２３とシール１２６，１２６とで囲まれた空間には導電性グリース１２７が充填され、シール１２６により玉軸受１２１内部に密封されている。
【０００５】
そして、この導電性グリース１２７によって、前記両輪１２２，１２３の軌道面１２２ａ，１２３ａと玉１２４との接触面が潤滑されるとともに、外輪１２２と内輪１２３と玉１２４とが導電状態となっている。さらに、外輪１２２又は内輪１２３は、この玉軸受１２１が使用されている情報機器、例えば複写機等の本体を通して接地されていて（図示せず）、玉軸受１２１の回転により発生する静電気が除去されるようになっている。
【０００６】
導電性グリースとしては、カーボンブラックを増ちょう剤及び導電性付与添加剤として添加したものが主流で（例えば、特公昭６３−２４０３８号公報に記載のもの）、このような導電性グリースは初期には優れた導電性を示す。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、カーボンブラックを用いた上記従来の導電性グリースは、初期には優れた導電性を示すものの、経時的に導電性が低下して行く場合があるという問題があった。
このような現象の原因としては、従来は以下のようなことが考えられていた。すなわち、導電性グリースは当初は転がり軸受の軌道輪の軌道面と転動体との接触面に十分に存在していて、その導電性グリース中のカーボンブラックにより、前記軌道輪と前記転動体との間の導電性が確保されているものの、前記軌道輪と前記転動体との相対運動により前記導電性グリースが前記接触面から排除されたり、カーボンブラック粒子のチェーンストラクチャーが破壊されたりするためである。
【０００８】
また、接触面から排除された導電性グリースが再度接触面に入りにくいのは、導電性付与添加剤（カーボンブラック）が基油に不溶の微粒子であることによると考えられていた。
しかしながら、本発明者らが鋭意検討した結果、導電性（抵抗値）の経時変化は下記のような要因によって生じるものと推察するに至った。
【０００９】
カーボンブラックを含有する従来の導電性グリースを封入した転がり軸受（内径８ｍｍ、外径２２ｍｍ、幅７ｍｍの玉軸受）を回転試験（Ｆｒ＝１９．６Ｎ、回転速度１５０ｒｐｍ、回転時間５００時間、試験温度２５℃）に供し、該回転試験後の転がり軸受の軌道面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）及びエネルギー分散分析（ＥＤＳ）により調査した。例として、内輪軌道面のＳＥＭ像を図１８に示し、ＥＤＳ測定チャートを図１９に示す。
【００１０】
まず、図１８のＳＥＭ像から、内輪軌道面の初期の研磨面が消失し摩耗ピットが生成していることが分かり、このことから軌道面に摩耗が生じていることが認められた。また、図１９のＥＤＳ測定チャートに酸素のピークが見られることから、軌道面に酸化膜が生成していることが認められた。
これらのことから、導電性の経時変化の原因は導電性グリースの性能劣化ではなく、導電性グリースの潤滑性能不足による軌道面への酸化膜の生成であると考えられる。
【００１１】
すなわち、転動体の表面と軌道面との金属接触により、軌道面に微小な損傷が生じる。この損傷部分には新生面が露出するが、この新生面は活性が高いため、空気中の酸素等により直ちに酸化され酸化膜が形成される。この酸化膜が導電性を低下させ、結果として経時的な抵抗値の上昇が見られることとなる。
さらに、ＥＤＳ測定チャートのピークから、カーボンブラックに含まれる微量成分が軸受回転の影響によって軌道面に皮膜を形成していることが分かる。この微量成分の皮膜が酸化膜と同様に導電性を低下させ、結果として経時的な抵抗値の上昇が見られることとなる。
【００１２】
そして、このような現象は、相対運動する部材間で使用される導電性グリースにおいて共通の問題である。
このような現象の対策としては、粘度の高い基油を使用して油膜を確保し、金属接触を防止することが考えられるが、油膜を厚くすると導電性グリースの導電性能の低下につながる可能性があり、好ましくない。
【００１３】
そこで、本発明は上記のような従来の導電性グリースが有する問題点を解決し、優れた導電性を有するとともに導電性の経時的な低下が生じにくい導電性グリースを提供することを課題とする。また、電気抵抗値が小さく長期間にわたって帯電しにくい転動装置を提供することを併せて課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明の導電性グリースは、基油と導電性付与添加剤とを備えた導電性グリースにおいて、前記導電性付与添加剤をカーボンナノチューブとしたことを特徴とする。カーボンナノチューブは導電性を付与する性質を有しているので、本発明の導電性グリースは優れた導電性を有している。さらに、カーボンナノチューブは潤滑性を付与する性質も併せて有しているので、本発明の導電性グリースは潤滑性が優れている。潤滑性が優れていれば、前述のような理由により、転がり軸受の軌道面と転動体のような相対運動する部材同士の金属接触を防止できるので、前記軌道面等に酸化膜や他の成分の皮膜が生成しにくく、その結果、導電性の経時的な低下が生じにくい。
【００１５】
〔カーボンナノチューブについて〕
ここで、カーボンナノチューブについて説明する。カーボンナノチューブとは、図１に示すような構造を有する化合物であり、主に炭素六員環の網目状構造を有するグラフェン（図２を参照）が丸まってチューブ状となっていてる炭素多面体である（その末端は閉口している）。なお、異径のチューブ接合部や末端の閉口部においては、炭素五員環や炭素七員環となっている場合もある。また、生成条件等により末端が開口しているものも存在する。さらに、カーボンナノチューブ類で球状の構造を取るもの、例えばＣ60，Ｃ70は、フラーレンとして知られている。
【００１６】
カーボンナノチューブは、グラファイトと同様に炭素と炭素がｓｐ2 混成軌道により結合していて、ダイヤモンド構造とは異なり単層で細長い形状であることから、長手方向に直角な方向に対しては比較的柔軟で摺動性を有しており、且つ強固な構造である。このようなカーボンナノチューブを導電性付与添加剤として使用することにより、グリースに良好な導電性と潤滑性を併せて付与することができる。
【００１７】
本発明の導電性グリースにおいては、カーボンナノチューブの直径は０．７〜３０ｎｍであることが好ましく、長さは０．５〜３０μｍであることが好ましい。直径が０．７ｎｍ未満であると、チューブ構造を形成しにくいと同時に十分なチェーン構造を形成できず、３０ｎｍ超過であると、カーボンナノチューブが摺動面（前述の接触面）から排除されると再度入りにくくなる。また、長さが０．５μｍ未満であると、十分なチェーン構造を形成できず、軸受等においてせん断を受け続けると油分が分離するおそれがあり、３０μｍ超過であると、異物として作用して軸受等に使用した際に音響特性の劣化につながる。
【００１８】
また、本発明の導電性グリースにおいては、前記カーボンナノチューブを多層カーボンナノチューブとすることができる。
カーボンナノチューブには、図１に示すような構造の単層カーボンナノチューブ（single-walled carbon nanotube ：ＳＷＣＮＴ）と、図３に示すような構造の多層カーボンナノチューブ（multi-walled carbon nanotube：ＭＷＣＮＴ）とがある。多層カーボンナノチューブとは、図３から分かるように複数のカーボンナノチューブが入れ子構造になっているもので、単層カーボンナノチューブを用いる場合よりも優れた導電性をグリースに付与することができる。なお、単層カーボンナノチューブと多層カーボンナノチューブとを混合して用いてもよい。
【００１９】
多層カーボンナノチューブの直径は２〜３０ｎｍであることが好ましく、長さは１〜３０μｍであることが好ましい。直径が２ｎｍ未満であると、構造上多層構造を形成しにくく、３０ｎｍ超過であると硬直性が大きくなる。また、長さが１μｍ未満であると、軸受等においてせん断を受け続けると油分が分離するおそれがあり、３０μｍ超過であると、異物として作用して軸受等に使用した際に音響特性の劣化につながる。
【００２０】
ただし、カーボンナノチューブ（単層カーボンナノチューブ及び多層カーボンナノチューブ）の大きさは、後述する増ちょう剤の大きさと同程度であることが好ましい。カーボンナノチューブが増ちょう剤よりも大きすぎると、増ちょう剤の摺動部への接着性が乏しくなって、耐フレッチング性の低下が生じたり、異物と同様に音響特性や振動へ悪影響を及ぼしたりする。逆に、増ちょう剤よりも小さすぎると、高粘度油を使用した場合やグリースを封入した転動装置の回転速度が大きい場合に、電気抵抗値が大きくなる。
【００２１】
さらに、本発明の導電性グリースにおけるカーボンナノチューブの含有量は、導電性グリース全体に対して０．１〜１０質量％であることが好ましい。０．１質量％未満であると、導電性グリースの導電性が不足するとともに潤滑性も不十分となり、導電性の経時的な低下が生じやすい。また、１０質量％を超えるとグリースの性能低下（基油とカーボンナノチューブとの分離など潤滑不良）が生じるおそれがあり、さらに、ちょう度が小さくなり導電性グリースが硬くなり、軸受などに封入し使用する場合に軸受トルクが大きくなったりする。導電性グリースに十分な導電性を付与するためには、カーボンナノチューブは０．５質量％以上とすることがより好ましく、したがって０．５〜１０質量％であることがより好ましい。
【００２２】
なお、本発明の目的を損なわない範囲であれば、カーボンナノチューブに他の慣用の導電性付与添加剤を混合して用いてもよい。使用可能な導電性付与添加剤としては、例えば、カーボンブラック，アセチレンブラック等の炭素を主成分とする粒子、金，銀，銅，スズ，亜鉛，アルミニウム等の金属粒子、酸化銀，硫化ニオブ，硝酸銀等の金属化合物粒子などがあげられる。
【００２３】
〔増ちょう剤について〕
本発明の導電性グリースには、所望により増ちょう剤を併用することができる。増ちょう剤を併用すれば、カーボンナノチューブの分散状態を経時的に良好に保つことができる。
増ちょう剤としては、グリースにおいて一般に使用される増ちょう剤、例えば、アルミニウム石けん，バリウム石けん，カルシウム石けん，リチウム石けん，ナトリウム石けん等の金属石けん、リチウムコンプレックス石けん，カルシウムコンプレックス石けん，アルミニウムコンプレックス石けん等の金属複合石けん、ジウレア，トリウレア，テトラウレア，ポリウレア等のウレア化合物、シリカゲル，ベントナイト等の無機系化合物、ウレタン化合物、ウレア・ウレタン化合物、テレフタルアミド酸ナトリウム等があげられ、これらは単独又は２種以上を混合して用いることができる。また、後述する基油としてフッ素油を使用する場合には、増ちょう剤としてポリテトラフルオロエチレン等のフッ素化合物を使用できる。
【００２４】
これらの増ちょう剤の中では、１２−ヒドロキシステアリン酸リチウム，リチウムコンプレックス石けん等のリチウム石けんが好ましく、ステアリン酸リチウム石けんは耐フレッチング性，耐摩耗性の向上を促進する効果がある。
なお、繊維状である増ちょう剤の寸法は特に限定されるものではないが、直径は０．０２〜０．５μｍであることが好ましく、長さは０．２〜５μｍであることが好ましい。直径が０．０２μｍ未満であると、グリースのせん断安定性が乏しくなり、０．５μｍ超過であると、グリースを軸受等に封入し回転させたときに、走行面（前述の接触面）から排除され再度走行面に入りにくい。また、長さが０．２μｍ未満であると、カーボンナノチューブやカーボンブラックが増ちょう剤と十分に絡み合わず、５μｍ超過であると、軸受等に使用した際に、初期の音響特性が悪い場合がある。
【００２５】
〔基油について〕
本発明の導電性グリースに使用される基油としては、鉱油，ポリ−α−オレフィン油（ＰＡＯ）等の合成炭化水素油，エステル油，シリコン油，フッ素油，エーテル油，ポリグリコール油などがあげられ、これらは単独又は２種以上を混合して用いることができる。
【００２６】
基油の動粘度は使用条件（荷重，温度，速度等）によって適宜選択され、特に限定されるものではないが、粘度が大きすぎると導電性に悪影響を及ぼすので、４０℃における動粘度は１２０ｍｍ2 ／ｓｅｃ以下が好ましい。１２０ｍｍ2 ／ｓｅｃを超えると、油膜が比較的厚くなって抵抗値が大きくなる。ただし、動粘度が５ｍｍ2 ／ｓｅｃ未満であると、蒸発損失や潤滑性の問題から適当ではない。すなわち、基油の粘度が低すぎると、例えば軸受の回転中に軌道面と転動体との金属接触を避けるのに十分な潤滑油膜の形成が困難となる。
【００２７】
また、本発明の導電性グリースにおける基油と増ちょう剤との配合比率は、適用する用途又は使用温度に適したちょう度となるものであればよく、特に限定されるものではない。ただし、適度な柔軟性（硬さ）を確保する観点から、増ちょう剤及び導電性付与添加剤の導電性グリース全体における含有量は、５〜３５質量％とすることが好ましい。導電性グリースのちょう度（ＪＩＳ Ｋ２２２０）は、通常は２００〜３５０（ちょう度番号は１〜３番）の範囲が好ましい。
【００２８】
〔添加剤について〕
本発明の導電性グリースには、酸化防止剤，油性剤，摩耗防止添加剤，及び極圧添加剤のうち少なくとも１種を添加することが好ましい。このような摩耗防止効果のある添加剤を添加すれば、転がり軸受の軌道面と転動体のような相対運動する部材同士の金属接触を防止できるので、導電性の経時的な低下をより長期間にわたって抑えることができる。
【００２９】
本発明の導電性グリースに添加される酸化防止剤としては、従来のグリースに使用されるものを問題なく使用することができる。例えば、脂肪族アミン，フェノール系の芳香族アミン等のアミン化合物であり、具体的には、フェニル−１−ナフチルアミン、フェニル−２−ナフチルアミン、ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン、ジピリジルアミン、フェノチアジン、Ｎ−メチルフェノチアジン、Ｎ−エチルフェノチアジン、３，７−ジオクチルフェノチアジン、ｐ，ｐ’−ジオクチルジフェニルアミン、Ｎ，Ｎ’−ジイソプロピル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジ−ｓｅｃ−ブチル−ｐ−フェニレンジアミン等のアミン化合物や、２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール等のフェノール化合物などがあげられる。
【００３０】
また、油性剤としては、アミン系化合物、オレイン酸，ステアリン酸等の脂肪酸、ポリオキシエチレンステアリン酸エステル，ポリグリセリルオレイン酸エステル，コハク酸エステル等の脂肪酸エステル、アルケニルコハク酸無水物等のカルボン酸無水物、オレイルアルコール等の脂肪族アルコール、リン酸、トリクレジルホスフェート、ラウリン酸エステル、ポリオキシエチレンオレイルエーテルリン酸等のリン酸エステルなどがあげられる。
【００３１】
さらに、摩耗防止添加剤としては、有機リン系化合物等があげられる。有機リン系化合物としては、例えば、一般式（ＲＯ）3 ＰＯで示される正リン酸エステル（ＴＣＰ，ＴＯＰ等）、一般式（ＲＯ）2 Ｐ（Ｏ）Ｈで示される亜リン酸ジエステルや一般式（ＲＯ）3 Ｐで示される亜リン酸トリエステルのような亜リン酸エステル等があげられる。なお、上記のＲはアルキル基，アリール基，アルキルアリール基を示す。
【００３２】
また、極圧添加剤としては、Ｚｎ−ＤＴＰ（ジチオリン酸亜鉛），Ｍｏ−ＤＴＰ（ジチオリン酸モリブデン）等のＤＴＰ金属化合物、Ｎｉ−ＤＴＣ（ニッケルジチオカーバメイト），Ｍｏ−ＤＴＣ（モリブデンジチオカーバメイト）等のＤＴＣ金属化合物、イオウ，リン，塩素等を含む有機金属化合物などがあげられる。
【００３３】
これらの中から、亜リン酸エステル，ＴＣＰ，ＴＯＰ，ＤＴＰ金属化合物，及びＤＴＣ金属化合物の化学構造式を図４に示す。これらの構造式中のＲ以外の官能基（図４において破線により囲まれた部分の官能基）は、軌道面等を構成する金属に対して吸着作用を有していて、そのため前記化合物が軌道面等に吸着される。このことにより潤滑性が高められるので、軌道面等に金属接触による微小な損傷が生じることが防止されて、導電性を維持する効果が発揮される。
【００３４】
なお、図４において破線により囲まれた部分の官能基以外の官能基で上記の作用を有するものとしては、例えば、前述の油性剤であるオレイン酸，コハク酸エステルやその誘導体等の有機脂肪酸化合物や、アルケニルコハク酸無水物等のカルボン酸無水物の中に含まれる官能基、すなわち、カルボキシル基，酸無水物基があげられる。
【００３５】
さらに、防錆のために使用する添加剤（防錆剤、金属不活性化剤）として、例えば、以下のような化合物を使用することができる。すなわち、有機スルホン酸のアンモニウム塩、バリウム，カルシウム，マグネシウム等のアルカリ金属やアルカリ土類金属の有機スルホン酸塩、亜鉛の有機スルホン酸塩、カルボン酸塩、アルキルコハク酸エステル，アルケニルコハク酸エステル等のコハク酸誘導体、ソルビタンモノオレエート等の多価アルコールの部分エステル、オレオイルザルコシン等のヒドロキシ脂肪酸類、１−メルカプトステアリン酸等のメルカプト脂肪酸類又はその金属塩、ステアリン酸等の高級脂肪酸類、イソステアリルアルコール等の高級アルコール類、高級アルコールと高級脂肪酸とからなるエステル、２，５−ジメルカプト−１，３，４−チアジアゾールや２−メルカプトチアジアゾール等のチアジアゾール類、ベンゾイミダゾール等のイミダゾール類、２−デシルジチオベンゾイミダゾールや２，５−ビスドデシルジチオベンゾイミダゾール等のジスルフィド化合物、トリスノニルフェニルフォスファイト等のリン酸エステル類、ジラウリルチオプロピオネート等のチオカルボン酸エステル化合物などである。また、亜硝酸塩等も使用可能である。
【００３６】
金属不活性化剤としては、例えば、ベンゾトリアゾールやトリルトリアゾール等のトリアゾール化合物があげられる。
このような添加剤の導電性グリースにおける含有量は、１０質量％以下であることが好ましい。１０質量％を超えて添加すると、導電性が低下する、腐食（軌道面等の金属部分の腐食）を促進させる、近傍に樹脂材等がある場合には相互作用が生じる等の悪影響が生じるおそれがある。
【００３７】
そして、導電性の経時的な低下をさらに長期間にわたって抑えるためには、摩耗防止添加剤と油性剤とを併用することが好ましい。例えば、摩耗防止添加剤として亜リン酸エステル、油性剤としてカルボン酸無水物を用いた場合は、導電性の経時的な低下を抑える効果が特に優れている。
このような導電性グリースを、内方部材，外方部材，及び転動体を備える転動装置の空隙部内に充填すれば、電気抵抗値が小さく長期間にわたって帯電しにくい転動装置とすることができる。
【００３８】
すなわち、本発明の転動装置は、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置された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配設された複数の転動体と、を備える転動装置において、前記内方部材と前記外方部材との間に形成され前記転動体が配設された空隙部内に、前述のような導電性グリースを充填したことを特徴とする。
【００３９】
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，リニアガイド装置，直動ベアリング等である。
本発明における前記内方部材とは、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、同じくリニアガイド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、前記外方部材とは、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、同じくリニアガイド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。
【００４０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る導電性グリースの実施の形態を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図５は本発明に係る導電性グリースを備えた玉軸受２１の構造を示す縦断面図である。この玉軸受２１は、外輪２２と、内輪２３と、外輪２２と内輪２３との間に転動自在に配設された複数の玉２４と、複数の玉２４を保持する保持器２５と、外輪２２のシールみぞ２２ｂに取り付けられた接触形のシール２６，２６と、から構成されている。また、外輪２２と内輪２３とシール２６，２６とで囲まれた空間には導電性グリース２７が充填され、シール２６により玉軸受２１内部に密封されている。
【００４１】
そして、この導電性グリース２７によって、前記両輪２２，２３の軌道面２２ａ，２３ａと玉２４との接触面が潤滑されるとともに、外輪２２と内輪２３と玉２４とが導電状態となっている。さらに、外輪２２又は内輪２３が接地されていて（図示せず）、玉軸受２１の回転により発生する静電気が除去されるようになっている。
【００４２】
導電性グリース２７は、基油としてエステル油（４０℃における動粘度は２６ｍｍ2 ／ｓｅｃ）を使用し、それに増ちょう剤としてリチウム石けんと、導電性付与添加剤として単層カーボンナノチューブ（５．０質量％）と、添加剤としてコハク酸無水物（２．５質量％）と、をそれぞれ添加して、混和ちょう度を２４９としたものである。
【００４３】
このような導電性グリース２７は、カーボンナノチューブを含有していることで導電性とともに優れた潤滑性を有しているので、玉軸受２１の軌道面２２ａ，２３ａと玉２４との金属接触が生じにくく、軌道面２２ａ，２３ａに酸化膜が生成しにくい。その結果、導電性の経時的な低下が生じにくい。
また、シール２６を導電性ゴムで構成する等の手法によってシール２６にも導電性を保持させれば、導電性の経時的な低下をより抑制することができる。
【００４４】
よって、このような導電性グリース２７は、例えば複写機，レーザープリンタのような事務機器等に用いられる転がり軸受の静電気対策として顕著な有効性を発揮するものである。
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。
【００４５】
例えば、本実施形態においては導電性グリースを玉軸受に適用した例を示して説明したが、本発明の導電性グリースは、その用途は特に限定されるものではなく、電気接点用グリース等のように、導電性を要求されるものであれば他の用途にも使用可能である。
ただし、前述したように、導電性の低下は、複数の部材が相対運動することにより該部材の軌道面に酸化膜が生成するために生じるものであり、また、相対運動時の前記部材間の油膜形成の程度が、導電性低下に密接に関係している。
【００４６】
したがって、本発明の導電性グリースは、転がり軸受，ボールねじ，リニアガイド装置，直動ベアリング等のような相対運動する部材を備えた転動装置に、特に好適に使用される。
次に、上記の玉軸受２１とほぼ同様な構成の数種の玉軸受について回転中の内外輪の抵抗値を測定して、回転速度と導電性との関係、及び導電性が経時変化する程度を評価した結果について説明する。
【００４７】
まず、抵抗値を測定する装置について、図６の概略構成図を参照しながら説明する。
図６中、符号１は測定対象の玉軸受を表し、その内輪１ａに取付けられた軸部材２をモータ３によって回転駆動することによって、軸受１を回転するように構成されている。そして、内輪１ａと一体となっている軸部材２と外輪１ｂとの間に、定電圧電源４によって所定の定電圧が印加されるとともに、当該定電圧電源４と並列に抵抗測定装置５が接続されている。
【００４８】
抵抗測定装置５は、測定した電圧値（アナログ値）をＡ／Ｄ変換回路６に出力する。Ａ／Ｄ変換回路６は、予め設定されたサンプリング周期でデジタル値に変換し、当該変換したデジタル信号を演算処理装置７に出力する。本実施形態では、サンプリング周期を５０ｋＨｚ（サンプリング時間間隔＝０．０２ｍｓ）に設定してある。
【００４９】
演算処理装置７は、最大抵抗値演算部７Ａと、閾値処理部７Ｂと、波数カウント部７Ｃとを備える。最大抵抗値演算部７Ａは、入力したデジタル信号に基づき最大抵抗値を演算する。閾値処理部７Ｂは、入力したデジタル信号について所定閾値で閾値処理を行い雑音を除去する。波数カウント部７Ｃは、閾値処理部７Ｂからのパルスカウントについて、経時的なパルス値の増減変化によって、所定時間単位毎の変動回数つまり波山の波数をカウントし、その単位時間当たりの波数の平均値を求める。また演算処理装置７は、求めた最大抵抗値及び単位時間当たりの波数の平均値を表示装置８に出力する。本実施形態では、上記波数をカウントする単位時間を０．３２８秒に設定してある。表示装置８は、ディスプレイなどから構成され、演算処理装置７が求めた最大抵抗値及び単位時間当たりの波数の平均値を表示する。
【００５０】
次に、上記構成の装置を使用した、玉軸受１の抵抗値評価の方法について説明する。
モータ３を駆動して軸部材２つまり内輪１ａを所定回転速度で回転させた状態で、定電圧電源４から軸受１の内外輪１ａ，１ｂ間に所定の定電圧を印加する。このとき、内外輪１ａ，１ｂ間に電流が流れるが、スパーク等によって電圧が変動する。その電圧が抵抗測定装置５で測定され、続いて、Ａ／Ｄ変換回路６によってデジタル値に変換され、そのデジタル信号に基づいて、演算処理装置７が最大抵抗値及び所定単位時間当たりの波数を求め、その値が表示装置８に表示される。
【００５１】
封入するグリースの種類を変えた４種類の軸受（実施例１，２及び比較例１，２）を用意し、上記構成の装置を使用して、各軸受について回転中の内外輪１ａ，１ｂ間の抵抗値（最大値）を測定した。
ここで、４種類の軸受は共に内径８ｍｍ、外径２２ｍｍ、幅７ｍｍの玉軸受である。また、４種類のグリースの構成は表１に示した通りであり、その封入量は１５５〜１６５ｍｇである。さらに、使用した単層カーボンナノチューブは、その直径が１〜３ｎｍで、長さが０．５〜５μｍのものである（直径と長さに関しては、図１を参照）。
【００５２】
【表１】
測定条件を以下に示す。
回転速度：１０００ｒｐｍ（導電性の経時変化を評価する場合）
軸受１に与えるアキシアル荷重（Ｆａ）：２９．４Ｎ
印可電圧 ：６．２Ｖ
最大電流 ：１００μＡ
制限抵抗 ：６２ｋΩ
雰囲気温度：２５℃
雰囲気湿度：５０％ＲＨ
そして、サンプリング周期は５０ｋＨｚ、０．３２８秒で行った。
【００５４】
次に、評価結果をグラフに示して、その内容を検討する。
まず、回転速度と導電性との関係を評価した結果について、図７のグラフを参照しながら説明する。なお、図７のグラフにおいては、実施例１の結果を菱形印（◆）、実施例２の結果を四角印（■）、比較例１の結果を三角印（▲）、比較例２の結果をバツ印（×）で示した。
【００５５】
グラフから分かるように、単層カーボンナノチューブを含有するグリースを封入した実施例１及び２の軸受は、回転速度が大きくなっても軸受抵抗の最大値の上昇が抑えられている。しかしながら、比較例１及び２の軸受は、油膜形成や、グリース中のカーボンブラック成分が接触面から排除されること等が原因となって、回転速度が大きくなることに伴って軸受抵抗の最大値が上昇した。
【００５６】
次に、導電性が経時変化する程度を評価した結果について、図８のグラフを参照しながら説明する。なお、図８のグラフにおいても、実施例１の結果を菱形印（◆）、実施例２の結果を四角印（■）、比較例１の結果を三角印（▲）、比較例２の結果をバツ印（×）で示した。
カーボンナノチューブを含有するグリースを封入した実施例１及び２の軸受は、経時的な抵抗値の上昇が小さく抑えられているのに対し、カーボンブラックを封入した比較例２の軸受は、時間とともに軸受抵抗の最大値が上昇した。
【００５７】
また、導電性付与添加剤を含まないグリースを使用した比較例１の軸受は、軸受抵抗の最大値が初期から極めて大きかった。このような軸受は、放射ノイズを誘導するので、複写機やプリンタ等に使用された場合に、複写画像や印刷画像等の画像系に歪み等の悪影響を及ぼすおそれがある。
次に、実施例１の軸受において、グリースに添加したコハク酸無水物を他の種類の添加剤（摩耗防止添加剤，極圧添加剤，油性剤）に変更して、抵抗値（回転２００時間後の軸受抵抗の最大値）の測定を行った結果を図９に示す。なお、各数値は添加剤なしの場合の値を１とした相対値である。また、各種添加剤の添加量は、２．５質量％に統一した。
【００５８】
図９から分かるように、いずれの添加剤も、添加剤なしの場合と比較して軸受抵抗の最大値が小さく、添加剤の効果が見られた。
次に、実施例１の軸受において、グリースへのコハク酸無水物の添加量を変化させて抵抗値（回転２００時間後の軸受抵抗の最大値）の測定を行った結果を図１０に示す。なお、各数値は、コハク酸無水物の添加量が０質量％の場合の値を１とした相対値である。
【００５９】
導電性から考えると添加剤量は１０質量％以下が適当であることが、図１０から分かる。また、軌道面等の金属部分の腐食の問題からも１０質量％以下が好ましい。
次に、実施例１の軸受において、グリースへの単層カーボンナノチューブの添加量を変化させて抵抗値（回転２００時間後の軸受抵抗の最大値）の測定を行った結果を図１１に示す。
【００６０】
カーボンナノチューブは０．１質量％程度の極少量でも導電性の付与に効果があるため、カーボンナノチューブの添加量を制限して、増ちょう剤をその分添加すれば、カーボンナノチューブの分散状態を経時的に良好に保つことができる。ただし、添加量を０．５質量％以上とすれば、抵抗値を十分に小さくできることがわかる。
【００６１】
しかし、カーボンナノチューブの添加量が多すぎると、導電性の元となるカーボンナノチューブの網目構造が破壊されて早期に導電性能が変化しやすい。この網目構造の破壊は、グリース漏れや油分離を引き起こしやすくするという問題も引き起こす。
また、カーボンナノチューブの添加量が多くなると、ちょう度が小さくなりグリースが硬くなって、軸受などに封入して使用した場合に、軸受トルクが大きくなったりする。
【００６２】
これらのことから、カーボンナノチューブの添加量は１０質量％以下が好ましい。
次に、実施例１の軸受において、グリースの基油粘度を変化させて抵抗値（回転２００時間後の軸受抵抗の最大値）の測定を行った結果を図１２に示す。
図１２から分かるように、基油の４０℃における動粘度が高くなるほど、抵抗値が大きくなる傾向を示した。前述のように、基油の動粘度を高くしすぎると油膜が厚くなり、抵抗値が大きくなるので、基油の動粘度は１２０ｍｍ2 ／ｓｅｃ以下が好ましい。
【００６３】
また、軸受の回転中に軌道面と転動体との金属接触を避けるための潤滑油膜の形成には、基油の動粘度をある程度大きくする必要があり、５ｍｍ2 ／ｓｅｃ以上とすることが好ましい。
次に、実施例１の軸受において、単層カーボンナノチューブの種類を種々変更して抵抗値（回転２００時間後の軸受抵抗の最大値）の測定を行った結果を図１３及び図１４に示す。なお、グラフに示した各抵抗値は、実施例１の値を１とした相対値である。
【００６４】
まず、単層カーボンナノチューブの直径を変化させた場合について、図１３を参照しながら説明する。なお、図１３のグラフにおいては、単層カーボンナノチューブの直径が１〜３ｎｍの場合（実施例１）の結果を菱形印（◆）、３〜２４ｎｍの場合の結果を四角印（■）、７〜１２ｎｍの場合の結果を三角印（▲）で示した。また、単層カーボンナノチューブの長さは、いずれも０．５〜５μｍである。
【００６５】
図１３のグラフから分かるように、単層カーボンナノチューブの直径にかかわらず、優れた導電性を示した。
次に、単層カーボンナノチューブの長さを変化させた場合について、図１４を参照しながら説明する。なお、図１４のグラフにおいては、単層カーボンナノチューブの長さが０．５〜５μｍの場合（実施例１）の結果を菱形印（◆）、０．５〜１０μｍの場合の結果を四角印（■）、１０〜３０μｍの場合の結果を三角印（▲）で示した。また、単層カーボンナノチューブの直径は、いずれも１〜３ｎｍである。
【００６６】
図１４のグラフから分かるように、単層カーボンナノチューブの長さにかかわらず、優れた導電性を示した。単層カーボンナノチューブの長さが１０〜３０μｍの場合は若干抵抗値が大きいが、この程度であれば実用的に十分に使用可能である。
次に、グリースに添加するカーボンナノチューブとして多層カーボンナノチューブを用いた例について説明する。
【００６７】
封入された導電性グリースの種類の異なる５種類の軸受（実施例１１〜１４及び比較例１１）を用意し、図６の装置を使用して、各軸受について回転中の内外輪間の抵抗値（最大値）を測定した。軸受の構成は、導電性グリースの構成を除いては、導電性グリースに添加するカーボンナノチューブとして単層カーボンナノチューブを用いた前述の例の場合と全く同様である。また、５種類の導電性グリースの構成は表２に示した通りであり、その封入量は１５５〜１６５ｍｇである。
【００６８】
【表２】
なお、実施例１４において使用した単層カーボンナノチューブの外径は０．７〜２．０ｎｍで、長さは１〜５μｍである。また、多層カーボンナノチューブの外径は５〜３０ｎｍで、長さは１〜１０μｍである。そして、単層カーボンナノチューブと多層カーボンナノチューブとの混合比率は、およそ１：１である。
抵抗値の測定結果をグラフに示して、その内容を検討する。
【００７０】
まず、軸受の膜厚比Λと導電性との関係を評価した結果について、図１５のグラフを参照しながら説明する。なお、膜厚比Λは潤滑状態を表す計算上の指標であり、最小油膜厚さｈmin と、軌道面及び転動体表面の表面粗さσ1 ，σ2 とから下記式により算出されるものである。
膜厚比Λ＝ｈmin ／（σ1 2 ＋σ2 2 ）1/2
グラフから分かるように、膜厚比Λ、すなわち油膜の厚さが大きい程、軸受抵抗は大きくなる傾向がある。しかしながら、カーボンナノチューブを用いた場合、特に多層カーボンナノチューブを用いた実施例１１，１３，及び１４は、膜厚比Λが大きくなっても軸受抵抗の最大値の上昇度は小さかった。
【００７１】
次に、実施例１１，１２，１４及び比較例１１の軸受において、基油の４０℃における動粘度を変化させて、回転中の内外輪間の抵抗値（回転４８時間後の軸受抵抗の最大値）の測定を行った結果を図１６に示す。なお、抵抗値の測定は、回転速度：３００ｒｐｍ、アキシャル荷重：１９．６Ｎという条件で、図６の装置を使用して行った。
【００７２】
図１６のグラフから分かるように、多層カーボンナノチューブを用いた場合は、比較的高い動粘度を有する基油を用いた場合でも導電性が優れていた。
【００７３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の導電性グリースは、導電性の経時的な低下が生じにくい。また、本発明の転動装置は、電気抵抗値が小さく長期間にわたって帯電しにくい。
【図面の簡単な説明】
【図１】単層カーボンナノチューブの構造を示す概念図である。
【図２】グラフェンの構造を示す概念図である。
【図３】多層カーボンナノチューブの構造を示す概念図である。
【図４】各種添加剤の化学構造式を示す図である。
【図５】本発明の導電性グリースを備えた玉軸受の構造を示す縦断面図である。
【図６】抵抗値を測定する装置の概略構成図である。
【図７】玉軸受の回転速度と軸受抵抗の最大値との相関を示すグラフである。
【図８】玉軸受の回転時間と軸受抵抗の最大値との相関を示すグラフである。
【図９】グリース中の添加剤の種類による軸受抵抗の最大値を示すグラフである。
【図１０】コハク酸無水物の添加剤量と軸受抵抗の最大値との相関を示すグラフである。
【図１１】単層カーボンナノチューブの添加量と軸受抵抗の最大値との相関を示すグラフである。
【図１２】基油粘度と軸受抵抗の最大値との相関を示すグラフである。
【図１３】単層カーボンナノチューブの直径と軸受抵抗の最大値との相関を示すグラフである。
【図１４】単層カーボンナノチューブの長さと軸受抵抗の最大値との相関を示すグラフである。
【図１５】膜厚比Λと軸受抵抗の最大値との相関を示すグラフである。
【図１６】基油粘度と軸受抵抗の最大値との相関を示すグラフである。
【図１７】従来の導電性グリースを備えた玉軸受の構造を示す縦断面図である。
【図１８】従来の導電性グリースを備えた転がり軸受の回転試験後の内輪軌道面のＳＥＭ像である。
【図１９】従来の導電性グリースを備えた転がり軸受の回転試験後の内輪軌道面のＥＤＳ測定チャートである。
【符号の説明】
２１ 玉軸受
２２ 外輪
２２ａ 外輪軌道面
２３ 内輪
２３ａ 内輪軌道面
２４ 玉
２７ 導電性グリース
Claims (10)
- 基油と導電性付与添加剤とを備えた導電性グリースにおいて、前記導電性付与添加剤をカーボンナノチューブとしたことを特徴とする導電性グリース。
- 前記カーボンナノチューブの直径を０．７〜３０ｎｍとし、長さを０．５〜３０μｍとしたことを特徴とする請求項１に記載の導電性グリース。
- 前記カーボンナノチューブを多層カーボンナノチューブとしたことを特徴とする請求項１に記載の導電性グリース。
- 前記多層カーボンナノチューブの直径を２〜３０ｎｍとし、長さを１〜３０μｍとしたことを特徴とする請求項３に記載の導電性グリース。
- 前記カーボンナノチューブを、単層カーボンナノチューブ及び多層カーボンナノチューブの混合物としたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の導電性グリース。
- 前記カーボンナノチューブのグリース全体における含有量を０．１〜１０質量％としたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の導電性グリース。
- 前記導電性付与添加剤として、さらにカーボンブラックを備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の導電性グリース。
- 金属石けん，金属複合石けん，ウレア化合物，及びフッ素化合物のうち少なくとも１種からなる増ちょう剤を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の導電性グリース。
- 前記基油の４０℃における動粘度を５〜１２０ｍｍ2 ／ｓとしたことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の導電性グリース。
- 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置された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配設された複数の転動体と、を備える転動装置において、前記内方部材と前記外方部材との間に形成され前記転動体が配設された空隙部内に、請求項１〜９のいずれかに記載の導電性グリースを充填したことを特徴とする転動装置。
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