JP4334922B2

JP4334922B2 - ころ軸受用グリース

Info

Publication number: JP4334922B2
Application number: JP2003177136A
Authority: JP
Inventors: 英信三上; 政美南; 正樹江上
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2003-06-20
Filing date: 2003-06-20
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2023-06-20
Also published as: JP2005008825A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、すべり摩擦が主体となる鍔部の潤滑が問題となる円筒ころ軸受、円すいころ軸受、自動調心ころ軸受などに代表されるころ軸受に封入するグリースに関する。
【０００２】
【従来の技術】
円筒ころ軸受、円すいころ軸受、自動調心ころ軸受などに代表されるころ軸受では、内、外輪の転走面と転動体である「ころ」との間にころがり摩擦が、鍔部と「ころ」との間にすべり摩擦が発生する。ころがり摩擦に比べるとすべり摩擦は大きいので、ころ軸受では鍔部の焼付きが原因となって軸受が破損に至る場合が多い。ころがり軸受をグリース潤滑で使用する際に、玉軸受ところ軸受で使い分けることは少ないが、鍔部の潤滑が特に問題となる場合には、従来しばしば極圧グリースが使用されている。
【０００３】
ころ軸受用グリースの例としては、基油、増ちょう剤および平均粒径が 0.1〜2 μm の無機化合物からなる微粒子を含有するグリースが開示されている（特許文献１参照）。
また、極圧剤の一例としてモリブデンジチオカーバメイトが挙げられ、極圧グリースに添加されることも多い。モリブデンジチオカーバメイトは、極圧性能や融点、溶媒に対する溶解度等の性質がその化学構造により変化することが知られている（特許文献２、特許文献３、特許文献４参照）。また、潤滑組成物に対する添加剤としての有用性が知られている（特許文献５、特許文献６参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２１７５８２号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】
特公昭４５−２４５６２号公報（特許請求の範囲）
【特許文献３】
特公昭５１−９６４号公報（特許請求の範囲）
【特許文献４】
特公昭５３−３１６４６号公報（特許請求の範囲）
【特許文献５】
特公昭４９−６３６２号公報（特許請求の範囲）
【特許文献６】
特公昭５３−３１６４６号公報（特許請求の範囲）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ころ軸受の使用条件が高速・高荷重回転など過酷になるにつれて、ころ軸受の破損などによる寿命低下が大きくなるという問題がある。
本発明はこのような問題に対処するためになされたもので、過酷な条件で使用されるころ軸受に用いられても、そのころ軸受の寿命を低下させないころ軸受用グリースの提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のころ軸受用グリースは、基油に増ちょう剤および極圧添加剤を配合してなり、この基油がポリ−α−オレフィン油および鉱油から選ばれた少なくとも一つの油で、かつ該基油の 40 ℃における動粘度が 30〜200 mm ²／ｓであり、上記増ちょう剤がウレア系増ちょう剤であり、極圧添加剤がジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛であり、該ジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛におけるアルキル基の炭素数が３〜１８であることを特徴とする。
また、上記ジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛は、上記基油10gに対して0.5gを加えて撹拌し室温で168時間放置後に目視で確認して不溶解分が析出しないものであることを特徴とする。
【０００７】
「ころ」と転走面との間のころがり摩擦と、「ころ」と鍔部との間のすべり摩擦とを受ける特徴を有するころ軸受の寿命低下の原因について研究したところ、封入されているグリースの分離挙動の相違によることが分かった。すなわち、鍔部においてすべり摩擦を受け、基油成分および極圧剤成分がグリースから分離しやすくなるためと考えられた。
本発明は、ポリ−α−オレフィン油などの基油に対して溶解する極圧添加剤を配合することにより、基油成分および極圧剤成分がグリースから分離したとしても、基油成分と極圧剤成分とは一液となっているので、ころ軸受の寿命が向上する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のころ軸受用グリースが封入されるころ軸受について図１により説明する。図１はころ軸受の一部切り欠き斜視図である。ころ軸受は内輪１と外輪２との間にころ３が保持器４を介して配置されている。ころ３は内輪１の転走面１ａと外輪２の転走面２ａとの間でころがり摩擦を受け、内輪１の鍔部１ｂとの間ですべり摩擦を受ける。これらの摩擦を低減するためにころ軸受用グリースが封入されている。
【０００９】
本発明に使用できる基油としては、ポリ−α−オレフィン油、鉱油、またはポリ−α−オレフィン油と鉱油との混合油が使用できる。
鉱油は、ナフテン系、パラフィン系、流動パラフィン、水素化脱ろう油などの鉱油が使用できる。
ポリ−α−オレフィン油としては、ポリ−α−オレフィン油、α−オレフィンとオレフィンとの共重合体、またはポリブテン等が挙げられる。
これらは、α−オレフィンの低重合体であるオリゴマーとし、その末端二重結合に水素を添加した構造である。また、ポリα−オレフィンの 1 種であるポリブテンも使用でき、これはイソブチレンを主体とする出発原料から塩化アルミニウム等の触媒を用いて重合して製造できる。ポリブテンは、そのまま用いても水素添加して用いてもよい。
【００１０】
本発明に使用できる基油は、室温で液状を示し、 40 ℃における動粘度が 30〜200 mm²/sec である。好ましくは 40〜120 mm²/sec である。 30 mm²/sec 未満であると、短時間で基油が劣化し、生成した劣化物が基油全体の劣化を促進するため、ころ軸受の耐久寿命に劣る。200 mm²/s をこえるとトルクが大きく発熱量が大きくなる。
【００１１】
本発明に使用できる増ちよう剤としては、リチウム石けん、リチウムコンプレックス石けん、力ルシウム石けん、カルシウムコンプレックス石けん、アルミニウム石けん、アルミニウムコンプレックス石けん等の石けん類、ジウレア化合物、ポリウレア化合物等のウレア系化合物が挙げられる。耐熱性等を考慮するとウレア系化合物が望ましい。
【００１２】
ウレア系化合物は、例えば、ジウレア化合物、ポリウレア化合物が挙げられる。ジウレア化合物は、例えば、ジイソシアネートとモノアミンの反応で得られる。ジイソシアネートとしては、フェニレンジイソシアネート、ジフェニルジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、オクタデカンジイソシアネート、デカンジイソシアネート、ヘキサンジイソシアネー卜等が挙げられ、モノアミンとしては、オクチルアミン、ドデシルアミン、ヘキサデシルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミン、アニリン、ｐ−トルイジン、シクロヘキシルアミン等が挙げられる。ポリウレア化合物は、例えば、ジイソシアネートとモノアミン、ジアミンとの反応で得られる。ジイソシアネート、モノアミンとしては、ジウレア化合物の生成に用いられるものと同様のものが挙げられ、ジアミンとしては、エチレンジアミン、プロパンジアミン、ブタンジアミン、ヘキサンジアミン、オクタンジアミン、フェニレンジアミン、トリレンジアミン、キシレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン等が挙げられる。
【００１３】
ウレア化合物は、イソシアネート化合物とアミン化合物を反応させることにより得られる。反応性のある遊離基を残さないため、イソシアネート化合物のイソシアネート基とアミン化合物のアミノ基とは略当量となるように配合することが好ましい。
基油にウレア化合物を配合して各種配合剤を配合するためのベースグリースが得られる。ベースグリースは、基油中でイソシアネート化合物とアミン化合物とを反応させて作製する。
【００１４】
ベースグリースの配合割合は、ベースグリース全体に対して増ちょう剤が 1〜40 重量％、好ましくは 3〜25 重量％配合される。増ちょう剤の含有量が 1 重量％未満では、増ちょう効果が少なくなり、グリース化が困難となり、 40 重量％をこえると得られたベースグリースが硬くなりすぎ、所期の効果が得られにくくなる。
【００１５】
また、ベースグリースには機能を損なわない限り、酸化防止剤、摩耗抑制剤、防錆剤、清浄分散剤等のいわゆる潤滑添加剤を添加できる。
【００１６】
本発明に使用できる極圧添加剤は、上記基油に溶解できる性質の極圧添加剤であれば、その種類、構造等は限定されない。
極圧添加剤を例示すれば、硫化油脂、硫化オレフィン、硫化エステル等の硫黄系化合物、アルキルジチオリン酸亜鉛（ＺｎＤＴＰ）、アルキルジチオリン酸モリブデン（ＭｏＤＴＰ）、ホスファイト、モリブデンジチオカーバメイト、亜鉛ジチオカーバメイト等のリン系化合物であって、ポリ−α−オレフィン油および／または鉱油に溶解する化合物が挙げられる。
【００１７】
本発明において、極圧添加剤がポリ−α−オレフィン油および／または鉱油に溶解するとは、溶解後の全重量に対して、0.5 重量％の極圧添加剤を基油に加えて撹拌し、これを 70℃×24 時間保持後に目視で観察した結果、基油中に不溶解分が析出していないことをいう。溶解しない場合は、不溶解分が析出しているため基油が透明にならず、極圧添加剤がコロイド状態、あるいは懸濁状態になリ、目視で判断できる。
【００１８】
好ましい極圧添加剤を例示すれば、硫化油脂、硫化オレフィン、モリブデンジチオカーバメイト、亜鉛ジチオカーバメイト、ジチオリン酸亜鉛、またはこれらを２種類以上混合した混合物が挙げられる。
硫化油脂は、硫黄や硫黄含有化合物とラード油、鯨油、植物油、魚油等の油脂を反応させて得られるものであり、この硫黄含有量については特に制限がないが、一般的に 5〜30 重量％のものの使用が好適である。また、その具体例としては、硫化ラード、硫化なたね油、硫化ひまし油、硫化大豆油、硫化米ぬか油などが挙げられる。
市販品としては、ルブリゾールＬｚ５３４６（ルブリゾール社製商品名）、ルブリゾールＬｚ５００６（ルブリゾール社製商品名）等が挙げられる。
【００１９】
硫化オレフィンは、下記化１で表される化合物などを挙げることができる。
【化１】
Ｒ_ｂ−Ｓ_ａ−Ｒ_ｃ
化１において、Ｒ_ｂは炭素数 2〜15 のアルケニル基を、Ｒ_ｃは炭素数 2〜15 のアルキル基またはアルケニル基を、ａは 1〜8 の整数をそれぞれ表す。
硫化オレフィンは、炭素数 2〜15 のオレフィンまたはその２〜４量体を硫黄、塩化硫黄などの硫化剤と反応させることによって得られ、該オレフィンとしては、プロピレン、イソブテン、ジイソブテンなどが好ましい。
市販品としては、アングラモール３３（ルブリゾール社製商品名）、アングラモール３３１０（ルブリゾール社製商品名）等が挙げられる。
【００２０】
モリブデンジチオカーバメイトまたは亜鉛ジチオカーバメイトは、硫化ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデンまたは硫化ジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛とも称され、下記化２で表される。モリブデンジチオカーバメイトはＭがＭｏであり、亜鉛ジチオカーバメイトはＭがＺｎである。
【化２】

式中、Ｒ₁およびＲ₂はそれぞれ炭素数 1〜24、好ましくは 3〜18 のアルキル基であり、ｍ＋ｎ＝ 4 の整数であり、かつｍは 0〜3 、ｎは 4〜1 である。
モリブデンジチオカーバメイトの市販品としては、モリバン８２２（バンダービルド社商品名）を、亜鉛ジチオカーバメイトの市販品としては、バンルーブＡＺ（バンダービルド社商品名）をそれぞれ挙げることができる。
【００２１】
ジチオリン酸亜鉛はジンクジチオフォスフェートとも称され、下記化３で表される。
【化３】

式中、Ｒは炭素数 1〜24 のアルキル基または炭素数 6〜30 のアリル基である。
【００２２】
本発明のころ軸受用グリースには、必要に応じて公知の添加剤を含有させることができる。この添加剤として、例えば、ジチオリン酸亜鉛以外の有機亜鉛化合物、アミン系、フェノール系、イオウ系等の酸化防止剤、ベンゾトリアゾール、亜硝酸ソーダなどの金属不活性剤、ポリメタクリレート、ポリスチレン等の粘度指数向上剤、二硫化モリブデン、グラファイト等の固体潤滑剤等が挙げられる。これらを単独または 2 種類以上組み合せて添加できる。
【００２３】
ころ軸受用グリースの配合割合は、上述したベースグリースに極圧添加剤を 0.1〜20 重量％、好ましくは 1〜10 重量％、ころ軸受用グリース全体に対してそれぞれ配合される。極圧添加剤が 0.1 重量％未満では、所期の効果を十分に得ることが困難になり、一方、20 重量％をこえる場合にも、効果の増大はなく、グリース特性を低下させる。
【００２４】
本発明のころ軸受用グリースは、グリース封入ころ軸受の寿命を向上させることができる。このため、円筒ころ軸受、円すいころ軸受、自動調心ころ軸受、針状ころ軸受、スラスト円筒ころ軸受、スラスト円すいころ軸受、スラスト針状ころ軸受、スラスト自動調心ころ軸受等の封入グリースとして使用できる。
【００２５】
【実施例】
実施例１〜７および比較例１〜２
基油に鉱油（スーパーオイルＣ、新日本石油社商品名：動粘度 100mm²/s（40℃））を、増ちょう剤にリチウム石けんをそれぞれ用いたリチウム石けん／鉱油系ベースグリース（ちょう度２号）と、ポリ−α−オレフィン油にウレア化合物を均一に分散させたポリ−α−オレフィン／ウレア系ベースグリースを準備した。
なお、ポリ−α−オレフィン／ウレア系ベースグリースは、ポリ−α−オレフィン（シンフルード８０１、新日鉄化学社商品名： 40℃での動粘度が 46 mm²/sec ）2000g 中で、ジフェニルメタン−４、４’−ジイソシアネー卜 60.6g と、オクチルアミン 31.3g と、ステアリルアミン 66.2g とを反応させて得た。
【００２６】
ベースグリースに表１に示す極圧添加剤を 5 重量％配合してころ軸受用グリースを得た。
得られた各実施例、比較例のころ軸受用グリースを以下に記す極圧性評価試験および、寿命試験としてのころ軸受試験を行なった。結果を表１に示す。
また、各実施例、比較例で使用した極圧添加剤について以下に記す油溶解性試験を行なって、油への溶解性を確認した。結果を表２に記す。
【００２７】
極圧性評価試験
極圧性評価試験装置を図２に示す。評価試験装置は、回転軸５に固定されたφ40×10 のリング状試験片６と、この試験片６と端面８にて端面同士が擦り合わされるリング状試験片７とで構成される。ころ軸受用グリースを端面８部分に塗布し、回転軸５を回転数 2000 rpm、図２中右方向のアキシアル荷重 19.6 N として極圧性を評価した。極圧性は回転軸５の振動を振動センサにて測定し、その振動値が初期値の 2 倍になるまでの時間で評価した。
【００２８】
ころ軸受試験
３０２０６円すいころ軸受にグリースを 0.1g 封入し、アキシアル荷重 1960 N、回転数 2000 rpm、室温にて運転し、軸受が焼き付いて運転不可能になるまでの時間を測定した。
【００２９】
油溶解性試験
ビーカに基油を 10g 量り取り、これに表２に示す極圧剤を 0.5g 加えて 80 ℃に昇温した後、よく撹拌して室温で静置した。そのまま、室温で 168 時間放置し、油中の析出物（不溶物）の有無を以下の２段階に分けて確認した。なお、表２に示す極圧剤は表１と同一のものを用いた。
析出物（不溶物）なし：〇
析出物（不溶物）あり：Ｘ
【００３０】
【表１】

【００３１】
【表２】

【００３２】
表１に示すように、油溶解性試験により油溶性を示した極圧添加剤は極圧性評価試験に優れ、またころ軸受寿命を評価するころ軸受試験において優れた特性を示した。
【００３３】
【発明の効果】
本発明のころ軸受用グリースは、基油がポリ−α−オレフィン油および鉱油から選ばれた少なくとも一つの油で、かつ該基油の 40 ℃における動粘度が 30〜200 mm ²／ｓであり、基油に配合される極圧添加剤が該基油に溶解するので、ころ軸受に封入されることでころ軸受の破損などによる寿命が向上する。
また、上記極圧添加剤が硫化油脂、硫化オレフィン、モリブデンジチオカーバメイト、亜鉛ジチオカーバメイトおよびジチオリン酸亜鉛から選ばれた少なくとも一つの極圧添加剤で、特に亜鉛ジチオカーバメイトであるので、ころ軸受寿命がより向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ころ軸受の一部切り欠き斜視図である。
【図２】極圧性評価試験装置を示す図である。
【符号の説明】
１内輪
２外輪
３ころ
４保持器
５回転軸
６、７リング状試験片
８端面

Claims

基油に増ちょう剤および極圧添加剤を配合してなるころ軸受用グリースにおいて、
前記基油がポリ−α−オレフィン油および鉱油から選ばれた少なくとも一つの油で、かつ該基油の 40 ℃における動粘度が 30〜200 mm ²／ｓであり、前記増ちょう剤がウレア系増ちょう剤であり、
前記極圧添加剤がジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛であり、該ジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛におけるアルキル基の炭素数が３〜１８であることを特徴とするころ軸受用グリース。
前記ジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛は、前記基油10gに対して0.5gを加えて撹拌し室温で168時間放置後に目視で確認して不溶解分が析出しないものであることを特徴とする請求項１記載のころ軸受用グリース。