JP4675470B2

JP4675470B2 - 転がり軸受用グリース組成物の製造方法

Info

Publication number: JP4675470B2
Application number: JP2000315206A
Authority: JP
Inventors: 賢一磯; 敦横内; 安伸藤田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2000-10-16
Filing date: 2000-10-16
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2020-10-16
Also published as: JP2002121577A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転がり軸受用グリース組成物の製造方法に関し、特に、オルタネータ、カーエアコン用電磁クラッチ、中間プーリ、電動ファンモータ、水ポンプ等の自動車電装部品、エンジン補機等の転がり軸受に好適な耐剥離性を向上させた転がり軸受用グリース組成物の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車エンジンの各種動力装置の回転箇所、例えば、オルタネータ、カーエアコン用電磁クラッチ、中間プーリ、電動ファンモータ、水ポンプ等の自動車電装部品やエンジン補機には、一般に転がり軸受が使用されており、その潤滑には主としてグリースが使用されている。
【０００３】
一方、自動車は小型軽量化を目的としたＦＦ車の普及により、さらには移住空間拡大の要望により、エンジンルームの容積減少を余儀なくされ、前記に挙げたような電装部品・エンジン補機の小型軽量化がよりいっそう進められている。加えて、前記各部品にも高性能、高出力化がますます求められている。しかし、小型化により、出力の低下は避けられず、例えばオルタネータやカーエアコン用電磁クラッチでは、高速化することにより出力の低下分を補っており、それに伴ってアイドラプーリも同様に高速化することになる。さらに、清粛化向上の要望によりエンジンルームの密閉化が進み、エンジンルーム内の高温化が促進されるため、前記各部品は高温に耐えることも必要となっている。そして、このような高速化や高性能化に伴い、前記各部品用転がり軸受の軌道面には高荷重が周期的に加わることになり、それにより軸受転走面に早期に剥離が発生するという問題が生じ、その防止が新たな重要課題となっている。
【０００４】
また、前記各部品はエンジンルームの下部に取り付けられていることが多いため、走行中、雨水などがかかりやすく、これらの部品用の転がり軸受に封入されるグリースには、他の箇所に使用されるグリースよりも、錆止め性能に優れることが必要とされる。
【０００５】
グリースに錆止め性を付与するには防錆剤が添加され、例えばカルボン酸、カルボン酸塩、エステル(アルコール)、スルフォン酸塩、アミン、リン酸、リン酸塩等が一般的に使用される。その中でも、スルフォン酸塩が最も多く用いられており、特にＮａ、Ｃａ、Ｂａ、Ｚｎ塩等の有機系スルフォン酸金属塩は、防錆能力が高いため、電装部品・エンジン補機軸受用グリースに広く添加されている。
【０００６】
この有機系スルフォン酸金属塩は、製品のハンドリング性を向上させる理由で、通常はＩＳＯＶＧ１０グレードの鉱油や、２量体の分子構造を多く含むポリαオレフィン油等の低粘度の潤滑油からなる希釈油で希釈して使用される。しかし、前記各部品のような高温、高速、高荷重の環境下では、前記の希釈油中に含まれるＣ₁₂〜Ｃ₂₀程度の炭化水素成分が分解されて水素が発生することがあり、それにより転がり軸受の軌道面や転動体表面に水素脆性による白色組織変化を伴った剥離が発生し、軸受寿命等に悪い影響が出てくる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、従来の防錆性を維持しつつ、耐剥離性に優れた転がり軸受用グリース組成物を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、基油と、増ちょう剤と、有機スルフォン酸金属塩とを含む転がり軸受用グリース組成物の製造方法であって、４０℃における動粘度が３０〜４００ｍｍ ² ／ｓｅｃである基油中で増ちょう剤を合成する際、または予め前記基油と増ちょう剤とを用いてグリース組成物を得た後、グリース全量に対し０．５〜３重量％の有機系スルフォン酸金属塩を、４０℃における動粘度が３０〜４００ｍｍ²／ｓｅｃの合成炭化水素油またはエステル系合成油により有機系スルフォン酸金属塩１に対し０．５〜２の割合で希釈して添加することを特徴とする転がり軸受用グリース組成物の製造方法を提供する。
【０００９】
本発明で希釈油として使用する、４０℃における動粘度が３０〜４００ｍｍ²／ｓｅｃの合成炭化水素油またはエステル系合成油は、熱分解を起こし易いＣ₁₂〜Ｃ₂₀程度の炭化水素成分が従来の希釈油と比較して少ないため、水素の発生が少なく、水素脆性剥離の抑制に有効である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の転がり軸受用グリース組成物の製造方法に関してより詳細に説明する。
【００１１】
〔増ちょう剤〕
ゲル構造を形成し、基油をゲル構造中に保持する能力があれば、特に制約はない。例えば、Ｌｉ、Ｎａ等からなる金属石けん、Ｌｉ、Ｎａ、Ｂａ、Ｃａ等から選択される複合金属石けん等の金属石けん類、ベントン、シリカゲル、ウレア化合物、ウレア・ウレタン化合物、ウレタン化合物等の非石けん類を適宜選択して使用できるが、グリースの耐熱性を考慮するとウレア化合物、ウレア・ウレタン化合物、ウレタン化合物または、これらの混合物が好ましい。
【００１２】
また、増ちょう剤の含有量は、グリース全量に対し９〜３８重量％、好ましくは１３〜３０重量％である。前記増ちょう剤の含有量が９重量％未満の場合はゲル化能が不足し十分な硬さが得られず、またグリース漏れも多くなる。一方、３８重量％を超える場合は高温・高速での耐久寿命が著しく悪くなる。
【００１３】
〔基油〕
低温流動性不足による低温起動時の異音発生や、高温で油膜が形成され難いために起こる焼付きを避けることや、分解による水素の発生を防ぐため４０℃における動粘度が、３０〜４００ｍｍ²／ｓｅｃ、好ましくは３５〜２５０ｍｍ²／ｓｅｃ、より好ましくは４０〜１５０ｍｍ²／ｓｅｃである基油を用いる。具体的には、鉱油、合成炭化水素油、エステル系合成油やエーテル系合成油を使用することが出来る。
【００１４】
鉱油としては、減圧蒸留、油剤脱れき、溶媒抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、硫酸洗浄、白土精製、水素化精製等を適宜組み合わせて精製したものを好適に使用することができる。合成炭化水素油としては、ノルマルパラフィン、イソパラフィン、ポリブテン、ポリイソブチレン、１−デセンオリゴマー、１−デセンとエチレンコオリゴマー等のポリαオレフィン、またはこれらの水素化物等を好適に使用できる。エステル系合成油としては、芳香族系三塩基酸と分岐アルコールとの反応から得られるトリエステル油、多価アルコールと一塩基酸との反応から得られるヒンダードエステル油、多価アルコールと二塩基酸・一塩基酸の混合脂肪酸とのオリゴエステルであるコンプレックスエステル等を好適に使用することができる。エーテル系合成油としては、Ｃ₁₂〜Ｃ₂₀のアルキル鎖が誘導されたアルキルポリフェニルエーテルやアルキル鎖が誘導されたアルキルナフタレン等を好適に使用することができる。尚、蒸気圧の低い(１０^-3Torr以下)アルキルナフタレン油やジアルキルジフェニルエーテル油においては、動粘度が４０℃で３０mm²／sec以下でも使用することができる。
【００１５】
〔有機系スルフォン酸金属塩〕
有機系スルフォン酸金属塩としては、従来よりグリースに防錆剤として添加されているＮａ、Ｃａ、Ｂａ、Ｚｎ塩等の有機系スルフォン酸金属塩を制限無く使用することができる。
【００１６】
〔希釈油〕
有機系スルフォン酸金属塩に用いる希釈油は、４０℃における動粘度が３０〜４００ｍｍ²／ｓｅｃ、好ましくは４０〜１５０ｍｍ²／ｓｅｃのエステル系合成油、合成炭化水素油を使用することができる。尚、これらの具体例は上記基油に挙げたとおりである。このような希釈油は、熱分解を起こし易いＣ₁₂〜Ｃ₂₀程度の炭化水素成分が従来の希釈油と比較して少ないため、水素の発生が少なく、水素脆性剥離の抑制に有効である。また、この希釈油による希釈率は、従来と同様に、有機系スルフォン酸金属塩１に対して０．５〜２程度が適当である。
【００１７】
また、有機系スルフォン酸金属塩の添加量は、グリース全量の０．５〜３重量％である。添加量が０．５重量％未満であると十分な防錆性を得ることができず、３重量％を超えるとグリースが軟化し、グリース漏れを発生する恐れがある。
【００１８】
〔その他添加剤〕
本発明の転がり軸受用グリース組成物は、更に性能を高めるために公知の各種添加剤を含有することができる。添加剤の添加量は、通常グリース組成物中に、合計で２０重量％以下とすることが好ましい。
【００１９】
〔製法〕
本発明の転がり軸受用グリース組成物を調整する方法は、基油中で増ちょう剤を反応させる際に、有機系スルフォン酸金属塩の所定量を配合する。また、予め増ちょう剤でグリース組成物を得た後、有機系スルフォン酸金属塩を混合して得ることも可能である。ただし、ニーダやロールミル等で有機系スルフォン酸金属塩を添加した後十分攪拌し、均一分散させる必要がある。この処理を行うときは、加熱するものも有効である。なお、上記製法において、有機系スルフォン酸金属塩以外の添加剤は、有機系スルフォン酸金属塩と同時に添加することが工程上好ましい。
【００２０】
【実施例】
以下に、実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれにより何ら限定されるものではない。
【００２１】
表１に、本実施例に用いた試験グリースの組成を示す。表中、ウレア化合物はジウレア化合物であり、エーテル油はジアルキルジフェニルエーテルである。また、ＰＡＯはポリαオレフィン油の略である。
【００２２】
試験グリースは、表１の組成を基に、ジイソシアネートを混合した基油とアミンを混合した基油とを反応させ、攪拌加熱して得られた半固体状物に、予め基油に溶解したアミン系酸化防止剤を加えて十分攪拌し、徐冷後、希釈油で等倍（即ち、希釈率５０％）に希釈した有機系スルフォン酸金属塩を適宜加え、ロールミルを通すことで調製した。尚、実施例１及び実施例２では、希釈油の４０℃における動粘度が異なる種々のものを用いて試験グリースを調製し、実施例３では希釈油の添加量を変えて試験グリースを調製した。
【００２３】
【表１】

【００２４】
（急加減速試験）
剥離寿命を、オルタネータに組み込んだ軸受をエンジンを用いて急加減速させることにより評価した。即ち、実施例１及び実施例２の各試験グリースを２．３６ｇ封入した単列深溝玉軸受(内径φ１７ｍｍ、外径φ４７ｍｍ、幅１４ｍｍ)をオルタネータに組み込み、エンジン回転数１０００〜６０００ｍｉｎ^-1(軸受回転数２４００〜１４４００ｍｉｎ^-1)の繰り返し、室温雰囲気下、プーリ荷重１５６０Ｎの条件で軸受を連続回転させ、５００時間を目標に試験を行った。また、軸受外輪転走面に剥離が生じて振動が発生したときに試験を終了した。剥離発生率は、「（剥離発生個数／試験個数）×１００」として算出した。結果を図１に示すが、本発明に従い４０℃における動粘度が３０以上の希釈油を用いることにより、剥離の発生をほぼ完全に抑えることができることが確認された。
【００２５】
（グリース漏洩試験）
内径１２ｍｍ、外径３７ｍｍ、幅１２ｍｍの接触ゴムシール付き深溝玉軸受に、実施例３の試験グリース１．６ｇを封入し、外輪回転速度１４０００ｍｉｎ^-1、軸受内輪温度１５５℃、ラジアル荷重１３８０Ｎの条件で軸受を２０時間回転させ、試験終了時までに漏洩したグリース重量を測定した。試験は４例行った。そして、封入グリース量に対するこの漏洩グリース量からグリース漏れ率（重量％）を算出し、図２に示した。図示されるように、防錆剤の添加量が多くなるのに伴って漏洩グリース量も多くなるが、添加量として５重量％以下、特に３重量％以下とすることにより、グリース漏れを低く抑えることができることが判明した。
【００２６】
（防錆試験；ＡＳＴＭＤ１７４３準拠）
内径７４ｍｍ、外径１９４ｍｍの円すいころ軸受に実施例３の試験グリースを満たし、１７５０ｍｉｎ^-1で１０秒間回転させ、軸受からはみ出たグリースを除去した。次いで、１７５０ｍｉｎ^-1で１分間回転させた後、軸受を０．５重量％塩水中に１分間浸漬した。塩水から取り出した軸受を所定のガラス容器に入れ、５２℃、１００％ＲＨの条件下で２４時間放置した。放置後、軸受を分解して転動体及び外輪軌道面の錆発生状態を観察した。試験は３例行い、錆の発生状況を以下の３段階で評価した。結果を図２に示すが、防錆剤の添加量が０．１重量％未満では、錆びの発生を抑えることができないことが判明した。

【００２７】
上記のグリース漏洩試験及び防錆試験から、防錆剤の添加量は、既述したように、０．１〜５重量％、特に０．５〜３重量％とすることが好ましいことが判明した。
【００２８】
また、実施例１の希釈油の中で４０℃における動粘度が１５ｍｍ²／ｓｅｃのものと９０ｍｍ²／ｓｅｃのものとについて、ガスクロマトグラフにより、カラム温度を２５０℃に設定してアウトガス成分を測定した。測定結果を図３に示すが、希釈油動粘度１５ｍｍ²／ｓｅｃのものには、Ｃ₁₂〜Ｃ₂₀位の炭化水素成分が認められるが、希釈油動粘度９０ｍｍ²／ｓｅｃのものでは、これらの炭化水素成分が少なくなっていることがわかる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、防錆性能は従来と同等でありながら、剥離防止効果に極めて優れた転がり軸受用グリース組成物を得ることができ、特にオルタネータ、カーエアコン用電磁クラッチ、中間プーリ、電動ファンモータ、水ポンプ等の自動車電装部品、エンジン補機の転がり軸受に好適に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例で得られた、希釈油の４０℃における動粘度と剥離発生率との関係を示すグラフである。
【図２】実施例で得られた、防錆剤添加量と、錆発生状況及びグリース漏れとの関係を示すグラフである。
【図３】実施例１で用いた動粘度の異なる希釈油のアウトガスのガスクロマトグラフ測定結果である。

Claims

基油と、増ちょう剤と、有機スルフォン酸金属塩とを含む転がり軸受用グリース組成物の製造方法であって、
４０℃における動粘度が３０〜４００ｍｍ ² ／ｓｅｃである基油中で増ちょう剤を合成する際、または予め前記基油と増ちょう剤とを用いてグリース組成物を得た後、グリース全量に対し０．５〜３重量％の有機系スルフォン酸金属塩を、４０℃における動粘度が３０〜４００ｍｍ²／ｓｅｃの合成炭化水素油またはエステル系合成油により有機系スルフォン酸金属塩１に対し０．５〜２の割合で希釈して添加することを特徴とする転がり軸受用グリース組成物の製造方法。