JP4309637B2

JP4309637B2 - ミシン用潤滑剤組成物

Info

Publication number: JP4309637B2
Application number: JP2002321550A
Authority: JP
Inventors: 克己長野; 人美大利; 哲弥北村; 彦治青木
Original assignee: Brother Industries Ltd; Nippon Steel Chemical Co Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd; Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Priority date: 2002-11-05
Filing date: 2002-11-05
Publication date: 2009-08-05
Anticipated expiration: 2022-11-05
Also published as: CN1504551A; JP2004155864A; CN100374533C

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ミシン用潤滑剤として適した潤滑剤組成物と、それを使用したミシン装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ミシン装置の潤滑は、潤滑油を使用者が注油するかフェルトなどの含浸剤を介して潤滑油を供給する仕組みが一般的に採用されてきた。使用される潤滑油は植物油や鉱物油がほとんどであり、耐久性などを考慮したものではなかった。そのため、短い周期で給油又はメンテナンスを実施しなければならない状況にあった。また、特開平１０−１１３４９０号公報、特開２００２−４５５８７号公報は、相対運動する摺動部に市販グリースを注入し、摩擦低減効果を狙ったものであるが、単にグリースを塗布するだけでは、メンテナンス周期の延長は実現できなかった。また、特開平８−１５５１７３号公報には、工業用ミシンの針棒機構が開示されているが、針棒表面材の改良に関する。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１１３４９０号公報
【特許文献２】
特開２００２−４５５８７号公報
【特許文献３】
特開平８−１５５１７３号公報
【０００４】
ミシン装置の耐久性向上及びメンテナンスフリー化を実現させるためには、潤滑油の高性能化、グリースの適用などが選択される。従来より潤滑油としては市販のエンジン油や作動油、グリースとしては市販の軸受グリースなどが採用されてきた。
近年のミシン装置の高性能化、耐久性の向上に伴い、それらの摺動部に使用される潤滑剤には、高速化、高信頼性の要求が強く、そのため、摺動部に使用される潤滑剤には常に耐摩耗性の要求がある。摺動部の寿命に影響する因子には、摺動隙間、摺動速度、負荷荷重、発熱などあるが、潤滑剤の性能も大きな要因となる。
【０００５】
潤滑剤としては、豊富な市販品が存在するため、適当なものであれば容易に入手することができる。しかし、市販品は汎用向けに設計されたものであり、ミシン装置のような過酷な条件下では使用できないのが現状がる。なぜならば、市販品の大半が回転機械用であり、ミシン装置のような潤滑剤が排出されやすい摺動部用途には潤滑剤供給装置が必要となるためである。例えば、高性能と表記してある各種市販品の潤滑油やグリースを用いてミシン装置の耐久試験を実施したが、どの潤滑剤も補給なしでミシン装置を500時間以上動かすことができなかった。その理由は、市販潤滑油の基油が比較的広い分子量を持っていることにあると考えられる。低分子量成分は蒸発しやすく、また摺動部の小さい隙間に浸入しやすい。一方、高分子量成分は摺動部の小さい隙間に浸入しにくい。そのため、潤滑部の粘度低下が生じ、焼付きや摩耗を促進する。そのため、基油には狭い分子量分布のものを使用しなければならないといえる。
同様に非油溶性添加剤を用いた場合、摺動部の小さい隙間に固体である添加剤が浸入できないことから、期待される添加効果（耐焼付き、耐摩耗）が発揮されないと考えられる。そのため、使用する添加剤は油溶性でなくてはならないといえる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、高性能で寿命特性に優れたミシン用潤滑剤を提供すると共に、これを使用することで低トルクかつ長寿命なミシン装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するには、隙間に封入する潤滑剤の基油を単一成分としたミシン用潤滑剤組成物が優れていることを見出した。
【０００８】
本発明は、支持すべき直動軸の摺動面と隙間を介して対向する軸受面の隙間に封入する基油と添加剤からなる潤滑剤組成物おいて、潤滑剤組成物がグリースであり、基油に分子量分布を有しない単一化合物を用い、有機金属化合物、ホウ素化合物、リン化合物、硫黄化合物からなる群より選ばれた１種以上の化合物である油溶性添加剤を０．１〜１５重量％配合し、増ちょう剤量が１３〜２０重量％であることを特徴とするミシン用潤滑剤組成物である。また、本発明は、支持すべき直動軸の摺動面と隙間を介して対向する軸受面の隙間に封入する基油と添加剤からなる潤滑剤組成物おいて、潤滑剤組成物が潤滑油であり、基油に分子量分布を有しない単一化合物を用い、有機金属化合物、ホウ素化合物、リン化合物、硫黄化合物からなる群より選ばれた１種以上の化合物からなる油溶性添加剤を０．１〜１５重量％配合したことを特徴とするミシン用潤滑剤組成物である。更に、本発明は、前記のミシン用潤滑剤組成物を使用したことを特徴とするミシン装置である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
まず、本発明を図面を参照して詳細に説明する。本実施形態は通常のミシンの針摺動部に本発明を適用した一例を示す部分断面図である。
【００１０】
図１に示すように、ミシンの針摺動部（以下摺動部という）は、針棒支持部材６内部の軸受部８ａ、８ｂによって針棒７が支持され、主軸１の回転運動をクランク２及びクランク軸３とクランクレバー４を通して直線運動に変換し、針棒７と内嵌固定された針棒連結部５を通して、針棒７を上下摺動させる機構となっている。
【００１１】
そして、針棒７と軸受部８ａと８ｂの隙間には、潤滑剤である潤滑油やグリースが注入されている。
【００１２】
針棒７と軸受部８ａと８ｂの隙間は非常に小さく、潤滑剤を注入しても容易に排除される状況にある。潤滑油もグリースも潤滑に寄与する成分は基油であり、実際の潤滑は薄膜状態として存在する基油によって行われる。従って、使用する基油は摺動によって容易に排除されないものが好ましい。つまり、分子量分布を持たない単一化合物又は単一成分を基油に用いることで、摺動部入口での高分子成分の排除と低分子成分の介入現象を回避することができるため、摺動部のオイルスタベーションや摺動部の内部発熱を防止することができる。以上のように、摺動部の潤滑をスムーズにし、低トルク、かつ長寿命なミシン装置を提供する課題は、潤滑剤の基油を単一成分にすることで解決することができる。
【００１３】
なお、潤滑油を使用する場合は、初期注入のみでも構わないが公知のフェルト材による潤滑油供給を行っても何ら差し支えない。グリースを使用する場合は、チキソトロピー性を有するものであれば問題ないが、更に耐久性を向上させるためには、下記のように増ちょう剤量に注意する必要がある。
【００１４】
以下、本発明のミシン用潤滑剤組成物について説明する。
本発明に用いる潤滑剤の基油としては、ポリブテン、二塩基酸エステル、トリメチロールプロパンエステル、ネオペンチルグリコールエステル、ジフェニルエーテル、フッ素油、ポリアルキルグリコール、ポリアルファオレフィンなどがあるが、蒸発性能、添加剤の溶解性、潤滑性能の面で特に優れている二塩基酸エステルであるセバシン酸ジオクチルが好適である。
本発明で使用する基油は、実質的に単一の化合物又は成分からなり、沸点範囲が±２℃以内であることがよい。また、常温液体で、その沸点は２００〜３５０℃にあることが好ましい。なお、基油としては、単一化合物を得やすい合成油が好ましく、この場合通常の精製では除去しえない不純物を含むことは差し支えない。また、基油がポリマー又はオリゴマーである場合は、重合度が実質的に単一であることがよい。
【００１５】
本発明に用いる油溶性添加剤は、基油に溶解するものである必要がある。基油がキャリアとなって、摺動部へ油溶性添加剤を供給することができる。例えば、油溶性添加剤としては、ジアルキルジチオリン酸亜鉛、ジチオカルバミン酸モリブデン、ジチオリン酸モリブデンなどの有機金属化合物類、ホウ酸系化合物、リン系化合物、硫黄系化合物などがあるが、好ましくはジチオカルバミン酸モリブデンとジアルキルジチオリン酸亜鉛を併用することである。油溶性添加剤の総配合量は０．１〜１５重量％の範囲がよい。０．１重量％未満では添加効果が全くなく、１５重量％を超えると潤滑油の場合、濁りが生じると共に潤滑剤全体が異臭を発するため作業環境の雰囲気汚染が心配される。
【００１６】
油溶性添加剤としてのジアルキルジチオリン酸亜鉛は、（ＲＯ）₂ＰＳ₂−Ｚｎ−ＰＳ₂（ＯＲ）₂（但し、ＲはＣ８〜Ｃ１２のアルキル基）で示されたる化合物であり、好ましくはＣ１２のアルキル基を有するものである。その最適配合量は０．５〜２重量％の範囲である。
【００１７】
また、ジチオカルバミン酸モリブデンは、（Ｒ₂ＮＣＳ₂）₂Ｍｏ₂Ｏ₂Ｓ₂（但し、Ｒはアルキル基）で示される化合物であり、その最適配合量は１〜６重量％である。
【００１８】
また、ホウ素化合物は、ホウ酸塩、トリベンジルボレート、オルガノメルカプトアルキルボレート(USP3303130号公報参照)、トリベンジルボレートとエチレングリコールの反応生成物(USP3400083号公報参照)、ボレートエステルのフォスフェートスルフォキサイドの付加物等であり、好ましくはホウ酸カリウム等のホウ酸塩であり、その最適配合量は、５〜１０重量％の範囲である。
【００１９】
また、硫黄化合物及びリン化合物には、硫化油脂、硫化テルペン、硫化オレフィン、サルファイド等の硫黄系添加剤と、亜リン酸エステル、リン酸エステル、リン酸エステルのアミン塩等のリン化合物がある。その各々の配合量は０．０１〜５重量％、好ましくは０．１〜２重量％である。なお、本発明においては、前記ジアルキルジチオリン酸亜鉛、ジチオカルバミン酸モリブデン、ジチオリン酸モリブデンは、有機金属化合物類とする。
【００２０】
また、本発明の潤滑剤組成物はグリースであることができ、この場合における増ちょう剤は基油中に分散し、ミセル構造をとって半固体状を呈し、チキソトロピー性を有するものであり、ナトリウム石けん、リチウム石けん、カルシウム石けん、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、リチウムコンプレックス石けん等の金属石けん系や、ジウレア化合物、トリウレア化合物、ベントン、ポリテトラフルオロエチレン、シリカエアロゲル、ナトリウムテレフタラメート、窒化ホウ素、アリミナ等の非金属石けん系をあげることができる。これらのうち、安定性と摺動特性の面に優れたリチウム石けんが好ましい。特に、リチウム石けんの中でも１２ヒドロキシステアリン酸と水酸化リチウムをケン化反応させて得られるリチウムヒドロキシステアレートが好適である。これは、市販で容易に入手できるリチウムヒドロキシステアレートを潤滑油中に分散させたものより、付着性・潤滑性が優れ、これを満足することができる。
【００２１】
本発明のグリースの増ちょう剤量は、１３〜２０重量％の範囲がよい。グリースの硬さは、増ちょう剤量と関係があり、増ちょう剤量が多いほど固くて付着力の高いグリースが得られる。本発明者らの実験によれば、その最適硬さは、増ちょう剤量１３〜３０重量％の範囲にあり、好ましくは１３〜２０重量％の範囲にあることが見出された。１３重量％未満では、摺動部からのグリース飛散が生じ、２０重量％を超えるとグリースが硬すぎて商業生産可能なグリースを得ることができない。
【００２２】
更に、本発明のミシン用潤滑剤組成物には、上記成分の他、必要により酸化防止剤及び防錆剤等の通常添加される添加剤を配合することができる。酸化防止剤としては、４，４’-メチレンビス、ヒンダードフェノールなどのフェノール系や、アルキルジフェニルアミン、フェニル-1-ナフチルアミン等の芳香族アミン系の連鎖反応停止型酸化防止剤や、硫化油脂、ベンジルサルファイド、ジアセチルサルファイド等の硫黄系の過酸化物分解型酸化防止剤や、Ｎ，Ｎ’-ジサリチリデン−１,２−ジアミノプロパン、ベンゾトリアゾール、ベンゾトリアゾール誘導体等の金属不活性型酸化防止剤が使用でき、これらは１種類又は２種類以上の混合物を使用することができる。
【００２３】
防錆剤としては、バリウムナフタレンスルフォネート等のスルフォネート系、Ｎ−アルキルトリメチレンジアミンジオレエート、脂肪族アミン−ナフテン酸縮合物等のアミン系、各種ナフテン酸塩、カルボン酸エステル、コハク酸イミド、コハク酸エステル等の防錆剤が使用でき、これらは１種類又は２種類以上の混合物を使用することができる。
油溶性添加剤、酸化防止剤、防錆剤等の添加剤は、潤滑剤組成物が潤滑油である場合でも、グリースである場合でも１種類又は２種類以上を使用することができる。
【００２４】
また、本発明は、前記のミシン用潤滑剤組成物を使用したミシン装置である。かかる、ミシン装置には格別な制限はないが、高速で針棒が上下運動する工業用ミシンに適する。また、ミシン装置にこの潤滑剤組成物が適用される部位にも制限はないが、針棒７と軸受８の摺動部に適する。
【００２５】
本発明のミシン用潤滑剤組成物は、例えば上記のミシン用途に好適である他、ライナー、リニアガイドなどの各種摺動部やミシン内ギヤ駆動部にも使用できる。また、メッキやコーティングを施した全てのミシン摺動部にも適用可能である。
【００２６】
一般的に摺動特性を改善するためには、固体潤滑剤の併用、硬いグリース及び低粘度基油などの構成が容易に浮かぶ。しかし、固体潤滑剤は隙間への介入性が劣り、実際には役に立たない。また、単に硬いグリースでは塗布性が悪く、逆に塊状になり摺動部より脱落してしまう。低粘度化も分子量分布等を考慮しない場合は、低分子成分と高分子成分の分離や低分子成分の蒸発が生じ、実際には機能しない。これらを解決する方法を見出した点において、本発明の意義は大きいといえる。
【００２７】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を明確にする。
表１に示す基油を用いて、表２〜表５に示すミシン用潤滑剤組成物を得た。実施例１〜１４のミシン用潤滑剤組成物及び比較例１〜１１の組成物について図１と類似した機構を有するミシン耐久試験機（主軸回転数：４０００rpm、面圧：０．４Ｎ／ｍｍ²、試験時間：焼付き停止するまで）を用いて、耐久試験を実施した。潤滑剤の軸受部への注入量は約１ｃｃとし、試験終了の規定は、主軸を回転させるモーターの電流値をモニタリングし、規定電流値以上の過電流が生じた場合は、モーターがｏｆｆとなるような回路を作成した。なお、潤滑剤の注入は初期のみとした。ミシン耐久試験の結果は、表６に示す。
【００２８】
なお、表２〜表５に示す実施例と比較例には、公知の酸化防止剤であるアルキルジフェニルアミンと金属不活性剤であるベンゾトリアゾール及び防錆剤であるコハク酸イミドを同一量添加している。また、表２〜表５において、配合量は重量％であり、残は潤滑剤組成物全体を１００重量％としたときの残余を示す。
なお、実施例１〜１２と比較例１〜８は、油を供給する目的で軸受部両端にフェルト材でできた市販のワシャを取り付けた。
使用した基油及び添加剤の略号を次に示す。
【００２９】
【表１】

【００３０】
Li-S：リチウム石鹸
ADA：アルキルジフェニルアミン
BTA：ベンゾトリアゾール
SI：コハク酸イミド
BO：ホウ酸カリウム（液体）
Ｚｎ：ジアルキルジチオリン酸亜鉛（液体）
Ｍｏ１：ジチオカルバミン酸モリブデン（液体）
Ｍｏ２：ジチオカルバミン酸モリブデン（非油溶性固体）
Ｍｏ３：二硫化モリブデン（非油溶性固体）
Ｐ：トリオクチルフォスフェート（液体）
Ｓ：硫化オレフィン（液体）
【００３１】
【表２】

【００３２】
【表３】

【００３３】
【表４】

【００３４】
【表５】

【００３５】
【表６】

【００３６】
表６において、判定基準：1000時間以上合格（ミシンメーカー規格）、市販グリースの能力：500時間以下である。
表６のミシン耐久試験結果から判るように、単一成分の基油では基準耐久時間である１０００時間を超過することができるが、混合物となると基準耐久時間を満たすことができなかった。
【００３７】
また、実施例６と比較例１はいずれも基油はポリアルファオレフィンであるが、単一成分の基油からなる実施例７の基油ＰＯ２と、製造時にはじめから混合物として得られるＰＯ３では、明らかに単一成分であるＰＯ２のほうが有効であることが判る。従って、分子量分布を持つ潤滑油を基油に用いた場合、低分子量成分が潤滑面に介入し、高分子量成分が排除されるために、摺動部内において油量不足（オイルスタベーション）が生じていると考えられる。そのため、一度排除された高分子量成分は永久に摺動部の潤滑に寄与することがないため、予想以上の効果をもたらさなかったと考えられる。
【００３８】
また、実施例１４と比較例１１は、油溶性添加剤と非油溶性添加剤の比較であるが、油溶性添加剤を用いた方が耐久時間が長いことが判明した。これは、単一成分の考えと同様に、非油溶性添加剤は摺動部入口で排除され、かつ排除された固体潤滑剤が油を吸収するため、潤滑油量不足に陥ったものと判断される。一方、油溶性添加剤は添加することで延命効果があることが確認された。これは、単一成分がキャリアとなって摺動部へ油溶性添加剤を供給したためと考えられる。つまり、単一成分の基油と油溶性添加剤の相乗効果であると思われる。
【００３９】
また、実施例１３、１４及び比較例９、１０はグリース化した場合の比較である。実施例１３、１４はグリース化によって潤滑油による潤滑よりも若干優れていることが確認されたが、基本的に耐久性を支配する要因は単一成分の基油であることが再確認された。
実施例１３，１４と比較例９，１０の比較において、増ちょう剤量が１３重量％未満の場合、グリースの飛散が生じ、グリースと一緒に油分を失うため、耐久時間が短くなった。一方、増ちょう剤量を２０％超にすると注入したグリースが塊状となり、一気に軸受部よりグリースが脱落した。その結果、耐久時間は比較例９よりも短くなった。
【００４０】
【発明の効果】
ミシン摺動部に用いる潤滑油やグリース等として、本発明の潤滑剤組成物を用いることで、ミシン摺動部の耐久性を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ミシンの針棒摺動部の部分断面図
【符号の説明】
１主軸
２クランク
３クランク軸
４クランクレバー
５針連結部
６針棒支持部材
７針棒
８軸受部

Claims

支持すべき直動軸の摺動面と隙間を介して対向する軸受面の隙間に封入する基油と添加剤からなる潤滑剤組成物おいて、潤滑剤組成物がグリースであり、基油に分子量分布を有しない単一化合物を用い、有機金属化合物、ホウ素化合物、リン化合物、硫黄化合物からなる群より選ばれた１種以上の化合物からなる油溶性添加剤を０．１〜１５重量％配合し、増ちょう剤量が１３〜２０重量％であることを特徴とするミシン用潤滑剤組成物。
支持すべき直動軸の摺動面と隙間を介して対向する軸受面の隙間に封入する基油と添加剤からなる潤滑剤組成物おいて、潤滑剤組成物が潤滑油であり、基油に分子量分布を有しない単一化合物を用い、有機金属化合物、ホウ素化合物、リン化合物、硫黄化合物からなる群より選ばれた１種以上の化合物からなる油溶性添加剤を０．１〜１５重量％配合したことを特徴とするミシン用潤滑剤組成物。
請求項１又は２に記載のミシン用潤滑剤組成物を使用したことを特徴とするミシン装置。