JP4474679B2

JP4474679B2 - グリース組成物及び軸受

Info

Publication number: JP4474679B2
Application number: JP2004018396A
Authority: JP
Inventors: 隆博有馬; 隆半澤; 由紀男石口; 毅鹿子島; 松男吉本
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2004-01-27
Filing date: 2004-01-27
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2024-01-27
Also published as: JP2005213289A

Description

本発明はグリース組成物及び軸受に関し、更に詳細には製鉄設備軸受用、特に連続鋳造設備軸受用として好適なグリース組成物及びこれを封入した軸受に関する。本発明は、特に防錆性に優れたグリース組成物及び軸受に関する。

機械のグリース潤滑において、製鉄所の連続鋳造設備軸受や圧延機軸受のように水がかかり、グリース中に水分が混入して軸受に錆が発生する場合がかなりある。
上記のような条件下で使用されるグリースとして、高粘度精製鉱油を基油としたウレアグリースに有機系の防錆剤を添加したものが知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。この場合、有機系の防錆剤が金属表面に吸着して水と酸素が金属に直接接触するのを防ぐことにより錆の発生を防止している。
しかしながら、連続鋳造設備のような腐食性のイオンを含む水が多量にグリース中に混入し、長期間軸受が放置される場合には、従来のグリースでは軸受の錆発生を抑えることができず、錆による軸受廃却率は大きな割合を占めている。

特開２００３−７３６８２特開２００２−５３８８４特開２００１−２３４９３５

従って、本発明の目的は、腐食性のイオンを含む水が多量に混入するような環境においても優れた防錆性を発揮するグリース組成物を提供することである。
本発明の他の目的は、このようなグリース組成物を封入した防錆性に優れた軸受を提供することである。

本発明は、下記の成分を含有するグリース組成物及び軸受を提供するものである。
１．下記の成分を含有するグリース組成物。
(a) 基油、
(b) 次式(1)で表されるジウレア系増ちょう剤、
(1) R¹NH-CO-NH-C₆H₄-CH₂-C₆H₄-NH-CO-NHR²
(式中、R¹及びR² は同一もしくは異なる、炭素原子数6〜30のアルキル基、炭素原子数6又は7のアリール基もしくはシクロヘキシル基である)
(c) 金属スルホネート、
(d) コハク酸及びコハク酸誘導体からなる群から選ばれる少なくとも１種の化合物、
(e) ナフテン酸塩、及び
(f) 界面活性剤。
２．金属スルホネートの含有量が０．１〜５質量％である上記１記載のグリース組成物。
３．コハク酸及びコハク酸誘導体からなる群から選ばれる少なくとも１種の化合物の含有量が０．１〜５質量％である上記１又は２記載のグリース組成物。
４．ナフテン酸塩の含有量が０．１〜５質量％である上記１〜３のいずれか１項記載のグリース組成物。
５．界面活性剤の含有量が０．１〜５質量％である上記１〜４のいずれか１項記載のグリース組成物。
６．R¹及びR²が、炭素原子数6〜30のアルキル基及び／又は炭素原子数6又は7のアリール基であり、金属スルホネートの含有量が０．１〜５質量％であり、コハク酸及びコハク酸誘導体からなる群から選ばれる少なくとも１種の化合物の含有量が０．１〜５質量％であり、ナフテン酸塩の含有量が０．１〜５質量％であり、界面活性剤の含有量が０．１〜５質量％である上記１〜５のいずれか１項記載のグリース組成物。
７．上記１〜６のいずれか１項記載のグリース組成物を封入してなる軸受。
８．製鉄設備軸受である上記７記載の軸受。
９．連続鋳造設備軸受である上記７記載の軸受。

本発明のグリース組成物は、特定のジウレア系増ちょう剤を使用し、金属スルホネート、コハク酸及び／又はコハク酸誘導体、ナフテン酸塩、及び界面活性剤を含んでいるため、防錆性に優れており、特に、製鉄所の連続鋳造設備軸受や圧延機軸受のように水がかかり、グリース中に水分が混入して錆が発生しやすい軸受用のグリースとして好適である。

本発明に使用する成分(a)の基油としては、鉱物油、エステル系合成油、エーテル系合成油、合成炭化水素油等が挙げられる。これらは単独でも2種以上を混合して使用してもよい。
本発明に使用する成分(b)のジウレア系増ちょう剤は次式(1)で表されるものである。
(1) R¹NH-CO-NH-C₆H₄-CH₂-C₆H₄-NH-CO-NHR²
式中、R¹及びR² は同一もしくは異なる、炭素原子数6〜30のアルキル基、炭素原子数6又は7のアリール基もしくはシクロヘキシル基である。
このようなジウレア系増ちょう剤は、オクチルアミン、ステアリルアミン、ドデシルアミン、ヘキサデシルアミン等のアルキルモノアミン、アニリン、ｐ−トルイジン等のアリールモノアミン、シクロヘキシルアミン等のモノアミンとジフェニルメタン−４，４'−ジイソシアネートとの反応によって得られる。特に好ましい増ちょう剤は、R¹及びR²が、炭素原子数6〜30のアルキル基及び／又は炭素原子数6又は7のアリール基である式(1)のジウレア系化合物である。
成分(b)のジウレア系増ちょう剤のグリース組成物中の含有量は、好ましくは２〜20質量％、さらに好ましくは３〜15質量％である。

本発明に使用する成分(c)の金属スルホネートは、エンジン油等の潤滑油に用いられる金属系清浄分散剤や防錆剤として知られている。金属スルホネートとしては、ジノニルナフタレンスルホン酸やアルキルベンゼンスルホン酸のようなアルキル芳香族スルホン酸などの金属塩が挙げられる。金属塩としては、例えば、カルシウム塩、バリウム塩、亜鉛塩、マグネシウム塩、ナトリウム塩等が挙げられる。特に、カルシウム塩、バリウム塩、亜鉛塩の効果が高い。
成分(c)の金属スルホネートのグリース組成物中の含有量は、好ましくは０．１〜５質量％、さらに好ましくは０．５〜２．５質量％である。

本発明に使用する成分(d)のコハク酸及びコハク酸誘導体は、グリースの防錆剤として知られており、コハク酸誘導体としては、アルキルコハク酸、アルケニルコハク酸、アルキルコハク酸ハーフエステル、アルケニルコハク酸ハーフエステル等が挙げられる。アルキル基としては炭素原子数４〜３０のものが、アルケニル基としては炭素原子数４〜３０のものが、また、ハーフエステルのアルコール部分としては炭素原子数２〜２０のものが挙げられる。特に好ましいものは、アルケニルコハク酸ハーフエステルである。
成分(d)のコハク酸及びコハク酸誘導体のグリース組成物中の含有量は、好ましくは０．１〜５質量％、さらに好ましくは１〜３質量％である。

本発明に使用する成分(e)のナフテン酸塩はグリースの防錆剤として知られており、ナフテン核を有する飽和カルボン酸であればよい。塩としては、亜鉛塩、カルシウム塩、バリウム塩、マグネシウム塩、アルミニウム塩、コバルト塩、マンガン塩、リチウム塩、銅塩、ジルコニウム塩等が挙げられるが、好ましくは亜鉛塩、カルシウム塩、バリウム塩であり、最も好ましくは亜鉛塩である。
成分(e)のナフテン酸塩のグリース組成物中の含有量は、好ましくは０．１〜５質量％、さらに好ましくは１〜３質量％である。

本発明に使用する成分(f)の界面活性剤は、水がグリース中に混入した場合に、これを速やかにグリース中に微細粒子として取り込み、その結果、水と金属が直接接触するのを防止し、良好な防錆性を発揮すると考えられる。界面活性剤としては、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、両性界面活性剤等のイオン系界面活性剤及びノニオン系界面活性剤のすべてが使用可能であるが、ノニオン系界面活性剤が特に好ましい。ノニオン系界面活性剤の例としては、ソルビタンエステル、ソルビタントリエステルエーテル等が挙げられる。
成分(e)の界面活性剤のグリース組成物中の含有量は、好ましくは０．１〜５質量％、さらに好ましくは０．５〜２質量％である。

本発明において、R¹及びR²が同一もしくは異なる、炭素原子数6〜30のアルキル基及び／又は炭素原子数6又は7のアリール基であり、金属スルホネートの含有量が０．１〜５質量％であり、コハク酸及びコハク酸誘導体からなる群から選ばれる少なくとも１種の化合物の含有量が０．１〜５質量％であり、ナフテン酸塩の含有量が０．１〜５質量％であり、界面活性剤の含有量が０．１〜５質量％であるものが特に好ましい。
(b)成分、(c)成分、(d)成分、(e)成分、(f)成分の含有量が０．１質量％未満では目的とする効果の発現が不十分な場合があり、一方、５質量％より多くなると潤滑剤組成物が軟化し、かつ効果の増大はなく、経済性に欠ける。

本発明のグリース組成物には、グリース組成物に普通に使用される他の添加剤、例えば、酸化防止剤、金属不活性化剤、極圧剤、摩擦緩和剤等を含有させてもよい。

次に本発明を実施例および比較例により説明する。
(1) 実施例１〜８および比較例１〜１１のグリース
容器に基油１３１６ｇとジフェニルメタン−４，４'−ジイソシアネート１３８ｇをとり、混合物を７０〜８０℃に加熱した。別容器に基油１４００ｇとオクチルアミン１４６ｇ及びアニリン２０ｇをとり、７０〜８０℃に加熱後、先の容器に加えた。混合物をよく攪拌しながら、１８０℃まで昇温し、放冷し、ベースウレアグリースを得た。このベースウレアグリースに適宜基油を加え得られた混合物を三段ロールミルにてちょう度３３０に調整し、グリースＡを得た。グリースＡに表１及び２に示す配合で添加剤を添加し適宜基油を加え、得られた混合物を三段ロールミルにてちょう度３５０に調整した。
上記実施例及び比較例において、いずれもグリースの基油しては、以下の特性を有する鉱油を使用した。
粘度４０℃ ４３６．２ｍｍ²／ｓ
１００℃ ３１．４ｍｍ²／ｓ
比較例１１は、市販の製鉄設備軸受用グリース（コハク酸誘導体を含有する）である。

（２）防錆性試験の試験法
１．軸受防錆試験
ＡＳＴＭＤ１７４３の軸受防錆試験方法に用いる装置を使用して、グリース中に腐食水を３０％含ませたものを試料として、軸受１０００ｋｇｆ・ｃｍのトルクをかけ、温度８０℃で４８時間放置後、軸受の発錆状態を観察し、以下の基準により評価した。
＃１：外輪レース面に発錆全くなし
＃２：外輪レース面に小錆３点以内
＃３：外輪レース面に小錆４点以上

２．Ｅｍｃｏｒ
ＩＰ２２０に準じて、規定の自動調心玉軸受（１３０６Ｋ）にグリース１０ｇを充填する。回転数８００ｒｐｍで３０分間のならし運転後、２０ｍｌの腐食水を入れ、８０ｒｐｍで８時間運転、１６時間停止の操作を２回繰り返す。さらに８時間運転後１０８時間放置し、発錆状態を観察し、以下の基準により評価した。
０：発錆なし
１：発錆が３点以内
２：発錆が表面の１％未満
３：発錆が表面の１％〜５％未満
４：発錆が表面の５％〜１０％未満
５：発錆が表面の１０％以上

ここで用いる腐食水は下記イオンを含むものであり、各イオン濃度は製鉄所の工業用水の平均的なイオン濃度である。
Cl^-:150ppm、SO₄ ^2-:150ppm、HCO₃ ^-:150ppm、Na⁺:225ppm、F^-:40ppm
結果を以下の表１及び表２に示す。表中の各成分の数値は質量％である。

コハク酸誘導体：アルケニルコハク酸ハーフエステル（チバスペシャリティーケミカルズ社製 IRGACOR L12)
界面活性剤：ノニオン系界面活性剤

本発明の成分(a)〜(f)を含む実施例１〜８のグリース組成物はいずれも、優れた防錆性を発揮することがわかる。
これに対して成分(c)の金属スルホネートを含まない比較例１のグリース組成物、成分(d)のコハク酸誘導体を含まない比較例２〜４のグリース組成物、成分(e)のナフテン酸塩を含まない比較例５のグリース組成物、成分(f)の界面活性剤を含まない比較例６のグリース組成物は、防錆性が劣り、実用的ではない。
また、成分(c)〜(f)の２種以上を含まない比較例７〜１０のグリース組成物及び比較例１１の市販グリースの防錆性も劣っている。

Claims

下記の成分を含有するグリース組成物。
(a) 基油、
(b) 次式(1)で表されるジウレア系増ちょう剤、
(1) R¹NH-CO-NH-C₆H₄-CH₂-C₆H₄-NH-CO-NHR²
(式中、R¹及びR² は同一もしくは異なる、炭素原子数6〜30のアルキル基、炭素原子数6又は7のアリール基もしくはシクロヘキシル基である)
(c) アルキル芳香族スルホン酸の金属塩、
(d) コハク酸及びコハク酸誘導体からなる群から選ばれる少なくとも１種の化合物、
(e) ナフテン酸塩、及び
(f) ノニオン系界面活性剤。
アルキル芳香族スルホン酸の金属塩の含有量が０．１〜５質量％である請求項１記載のグリース組成物。
コハク酸及びコハク酸誘導体からなる群から選ばれる少なくとも１種の化合物の含有量が０．１〜５質量％である請求項１又は２記載のグリース組成物。
ナフテン酸塩の含有量が０．１〜５質量％である請求項１〜３のいずれか１項記載のグリース組成物。
ノニオン系界面活性剤の含有量が０．１〜５質量％である請求項１〜４のいずれか１項記載のグリース組成物。
R¹及びR²が、炭素原子数6〜30のアルキル基及び／又は炭素原子数6又は7のアリール基であり、アルキル芳香族スルホン酸の金属塩の含有量が０．１〜５質量％であり、コハク酸及びコハク酸誘導体からなる群から選ばれる少なくとも１種の化合物の含有量が０．１〜５質量％であり、ナフテン酸塩の含有量が０．１〜５質量％であり、ノニオン系界面活性剤の含有量が０．１〜５質量％である請求項１〜５のいずれか１項記載のグリース組成物。
請求項１〜６のいずれか１項記載のグリース組成物を封入してなる軸受。
製鉄設備軸受である請求項７記載の軸受。
連続鋳造設備軸受である請求項７記載の軸受。