JP4688446B2 - 小型モータ軸受封入用リチウムグリース組成物 - Google Patents

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Description

本発明のグリース組成物は、エアコン等の家電機器用モータ軸受、ハードディスク駆動等の情報機器用モータ軸受等に用いるグリースに関し、より詳しくは小型モーターの軸受に封入し、モータの回転音を低減する低騒音グリースに関する。
従来、８個以上の炭素原子で構成される油の鎖状分子の一側にエステル基を８個以上櫛歯状に配置したエステル系合成油（以下、ポリマーエステル油と云う。）を用いたグリース組成物としては、合成炭化水素油とエステル系合成油とを０．６５〜０．７５：０．３５〜０．２５の重量比で配合した基油に、ウレア系増稠剤を添加してなる軸受封入用グリースが知られている。（特許文献１）
しかし、このグリースは、急激に回転速度が変化する自動車のエンジン近傍に取付けられるベルト駆動プーリを支持する玉軸受に封入され、寒冷地で使用すると、笛吹き音に似た特異な音が発生する問題点を解決するために用いられている。
また、同様の軸受に封入するグリースとして、合成炭化水素油とエステル系合成油とを０．６５〜０．７５：０．３５〜０．２５の重量比で配合した基油に、ウレア系増稠剤を添加してなる軸受封入用グリース組成物も知られている（特許文献２）。
さらにまた、電子計算機半導体製造装置などに用いる軸受に封入されるグリース組成物において、低騒音、低振動が重視される場合は、リチウム石けんを増ちょう剤とし、エステル油を基油とするグリースに代表される低騒音、低トルクグリースが使用されている。しかし、このリチウム石けん−エステル系グリースは、飛散し易く、そのまま使用した場合は記録媒体を汚損するおそれが大きいという問題点があった（特許文献３）。
しかし、いずれの文献にも、ポリマーエステル油を基油の主成分とする低騒音の小型モータ軸受封入用グリース組成物に関する開示はなされていない。
特許第３５１４５７４号 特開平６−３０６３８３号 特許第３３２４６２８号
本発明は、エアコン等の家電機器用モータ軸受、ハードディスク駆動等の情報機器用モータ軸受等に用いる小型モーターの軸受に封入し、モータの回転音を低減する低騒音グリースを開発すべく鋭意研究した結果、ポリマーエステル油を基油の主成分とし、軸受基材との親和性を高めるとともに、リチウム石けんを増ちょう剤とし、低騒音性の優れた小型モータ軸受封入用リチウムグリース組成物を見出すに至った。
本発明は、増ちょう剤５〜２０質量％と基油９５〜８０質量％からなるグリース組成物であり、増ちょう剤として水酸化リチウムと、炭素数１０〜２０の高級脂肪酸および／または一個以上の水酸基を有する炭素数１０以上の高級ヒドロキシ脂肪酸とから
合成されたリチウム石鹸を用い、基油として一般式


（式中、Ｒ １ 、Ｒ ２ 、Ｒ ３ 、Ｒ ４ はいずれもアルキル基であり、ｘ≧２の整数、ｙ≧２の整数である。）で表される鎖状分子の一側にエステル基を８個以上櫛歯状に配置したポリマーエステル油（イ）を含み、かつ、基油粘度（４０℃）が２５〜８０mm 2 /ｓであることを特徴とする小型モータ軸受封入用リチウムグリース組成物であって、ポリマーエステル油（イ）がグリース組成物全体の２０〜５０質量％、エステル系合成油（ロ）がグリース組成物全体の１０〜４５質量％、エーテル系合成油（二）がグリース組成物全体の１０〜４５質量％である小型モータ軸受封入用リチウムグリース組成物である。
また、本発明は、増ちょう剤５〜２０質量％と基油９５〜８０質量％からなるグリース組成物であり、増ちょう剤として水酸化リチウムと、炭素数１０〜２０の高級脂肪酸および／または一個以上の水酸基を有する炭素数１０以上の高級ヒドロキシ脂肪酸とから合成されたリチウム石けんを用い、基油として一般式


（式中、Ｒ １ 、Ｒ ２ 、Ｒ ３ 、Ｒ ４ はいずれもアルキル基であり、ｘ≧２の整数、ｙ≧２の整数である。）で表される鎖状分子の一側にエステル基を８個以上櫛歯状に配置したポリマーエステル油（イ）を含み、かつ、基油粘度（４０℃）が２５〜８０mm 2 /ｓであることを特徴とする小型モータ軸受封入用リチウムグリース組成物であって、ポリマーエステル油（イ）がグリース組成物全体の２０〜５０質量％、エステル系合成油（ロ）がグリース組成物全体の１０〜４５質量％、および合成炭化水素油（ハ）がグリース組成物全体の５〜４５質量％である小型モータ軸受封入用リチウムグリース組成物である。
さらに、本発明は、増ちょう剤５〜２０質量％と基油９５〜８０質量％からなるグリース組成物であり、増ちょう剤として水酸化リチウムと、炭素数１０〜２０の高級脂肪酸および／または一個以上の水酸基を有する炭素数１０以上の高級ヒドロキシ脂肪酸とから合成されたリチウム石けんを用い、基油として一般式



（式中、Ｒ １ 、Ｒ ２ 、Ｒ ３ 、Ｒ ４ はいずれもアルキル基であり、ｘ≧２の整数、ｙ≧２の整数である。）で表される鎖状分子の一側にエステル基を８個以上櫛歯状に配置したポリマーエステル油（イ）を含み、かつ、基油粘度（４０℃）が２５〜８０mm 2 /ｓであることを特徴とする小型モータ軸受封入用リチウムグリース組成物であって、ポリマーエステル油（イ）がグリース組成物全体の２０〜５０質量％、エステル系合成油（ロ）がグリース組成物全体の１０〜４５質量％、合成炭化水素油（ハ）がグリース組成物全体の５〜１５質量％、およびエーテル系合成油（二）がグリース組成物全体の１０〜３０質量％である小型モータ軸受封入用リチウムグリース組成物である。
また、本発明においては、リチウム石けんを、１２−ヒドロキシステアリン酸リチウム石けんと、直鎖脂肪酸リチウム石けん(炭素数１０〜２０)の混合物であり、１２−ヒドロキシステアリン酸リチウム石けんがグリース組成物全体の２．５〜１０質量％、直鎖脂肪酸リチウム石けん(炭素数１０〜２０)がグリース組成物全体の２．５〜１０質量％とすることができる。
さらに、本発明において、グリース組成物に酸化防止剤、防錆剤から選ばれる添加剤を添加することができる。
本発明の小型モータ軸受封入用リチウムグリース組成物は、ポリマーエステル油を基油にしているため、エステル基が櫛歯状に配置され、全てのエステル基が金属表面への吸着に関与していると見られ、他のエステル系合成油に比べて金属表面へ均一な油膜を速やかに形成し、軸受の長寿命化に寄与し、さらにまた、増ちょう剤としてリチウム石鹸を使用しているため、添加剤の基油に対する溶解性を向上させることができて低騒音性も維持できる。
本発明で用いるリチウム石けんは、水酸化リチウムと、炭素数１０〜２０の高級脂肪酸および／または一個以上の水酸基を有する炭素数１０以上の高級ヒドロキシ脂肪酸とから合成されたリチウム石けんが用いられる。
本発明においては、リチウム石けんが、グリース組成物全体の５質量％以下であると、グリースが柔らかすぎ、リチウム石けんが、グリース組成物全体の２０質量％以上になると、グリースが硬くなりすぎる。
本発明で用いるポリマーエステル油（イ）は、一般式


（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４はいずれもアルキル基であり、ｘ≧２の整数、ｙ≧２の
整数である。）で表されるポリマーエステルであれば、何でも良いが、分子量１０００〜３０００であり、粘度（４０℃）が１００〜２４５mm2/ｓであるものが好ましい。
本発明で用いるエステル系合成油（ロ）は、次の一般式（ａ）、（ｂ）、（ｃ）で示される。
すなわち、一般式（ａ）、
RCOOH(CH2)n COOR’
-----（ａ）
(R、R’は炭素数３〜１８のアルキル基であり、同一であっても異なっていても良い。nは3〜12を示す)で表わされるジエステル系合成油、一般式（ｂ）
R(CH2COO R’)3 -----（ｂ）
(R、R’は炭素数３〜１０のアルキル基を示す)で表わされるトリエステル系合成油、一般式（ｃ）
Ｒ(CH2COO R’)4-----（ｃ）
(R、R’は炭素数３〜１０のアルキル基を示す)で表わされるテトラエステル系合成油および他のネオペンチルポリオールエステル系合成油が用いられる。
本発明で用いる合成炭化水素油（ハ）としては、ポリα−オレフィン油、ポリブテン、オレフィンコポリマーであって、粘度（４０℃）が２０〜１００ｍｍ2 ／ｓであり、かつ安全に使用するためには、引火点２２０℃以上のものを採用することが好ましい。
これらは、α−オレフィンを低重合してオリゴマーとし、その末端二重結合に水素を添加した構造であり、代表的には下記の式
（式中、Ｒはアルキル基、ｎ＝１〜６の整数を表わす。）
で示すことができる。
ポリブテンもポリα−オレフィンの一種であり、このもの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を触媒とし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。
本発明で用いる合成炭化水素油（ハ）は、グリース組成物全体の５〜４５質量％であることが望ましい。
本発明で用いるエーテル系合成油（二）は、アルキルジフェニールエーテルを用いることができ、ジアルキルジフェニールエーテル、モノアルキルジフェニールエーテル及びこれらの混合物等を挙げることができる。
本発明で用いるエーテル系合成油（二）は、グリース組成物全体の１０〜４５質量％であることが望ましい。
本発明のグリース組成物は、通常グリースに用いられる各種の添加剤を含有することも可能である。添加剤としては通常グリース組成物に用いられている添加剤、すなわちフェニルα（β）ナフチルアミン、アルキルジフェニルアミン、フェノチアジン、ｔ−ブチルフェノール等の酸化防止剤、金属スルホネート、非イオン系、アミン系等の防錆剤等が挙げられる。

次に、実施例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
（実施例１〜１３）
増ちょう剤として、水酸化リチウムと、ステアリン酸および１２ヒドロキシステアリン酸とから合成されたリチウム石けんを用いた。
基油として、粘度（４０℃）が約１４０mm2/ｓであるポリマーエステル油、エステル系合成油としては、テトラエステル油及び又はジエステル油を用いた。ジエステル油としてＤＯＳ（ジ−２−エチルヘキシルセバケート）、テトラエステル油としてＰＥ（ペンタエリスリトールエステル）を用いた。
合成炭化水素油として、ポリα−オレフィン油を用いた。
エーテル系合成油として、アルキルジフェニールエーテル油を用いた。
また、酸化防止剤としてアルキルジフェニルアミン、防錆剤としてカルシウムスルホネートを用いた。
表１に示す割合で混合し、全体が液体になるまで撹拌しながら２２０℃〜２３０℃に加熱した。これをステンレス容器に厚さ３〜５ｍｍになるように流し込み、５０℃以下に冷却後、三本ロールで均質化することによりグリース組成物を得た。表１にグリース組成物の成分割合と試験結果を示す。

（比較例１〜６）
実施例と同様にして、各成分を配合し比較グリース組成物１〜４を作成した。
また、基油と増ちょう剤が知られている二種の市販グリースについて、比較例５、６として表２に示した。表２において、＋＋の記号は配合されている成分を示す。
表２に配合例と試験結果を示す。
混和ちょう度は、ＪＩＳ Ｋ２２２０ ７を、滴点は、ＪＩＳ Ｋ２２２０ ８をそれぞれ用いて求めたものである。軸受特性試験は、小型軸受に被検体であるグリース組成物を封入し、回転トルク、常温での音響特性、雰囲気温度１００℃、回転数３，０００ｒｐｍでの軸受回転試験で１０００時間後の揮発量、軸受の音響特性（音響寿命）について測定した。音響特性は、軸受回転試験の前後ともアンデロンメーターによるアンデロン値を測定した。回転トルクは、トルクテスターにより、３０００ｒｐｍ、荷重２ｋｇ、室温で測定した。揮発量は、軸受回転試験前後の軸受の重量を測定し、その差により求めた。各々の評価結果につき，モータ用軸受グリース組成物に要求される性能に従った判定結果を、表１（実施例）及び表２（比較例）に示した。音響特性はアンデロン値の小さいものほど、トルクは低いものほど、揮発量は少ないものほど優れている。評価は次の四段階で評価した。Ａは、とくに優れている。Ｂは、優れている。Ｃは、普通。Ｄは、劣っている。基油粘度の単位は、ｍｍ２／ｓである。
本発明の小型モータ軸受封入用リチウムグリース組成物は、軸受の長寿命化に寄与し、低騒音性も維持できるため、環境に優しいグリースであり、多くの需要が見込まれ、産業上の利用可能性が高いものである。

Claims (5)

  1. 増ちょう剤５〜２０質量％と基油９５〜８０質量％からなるグリース組成物であり、増ちょう剤として水酸化リチウムと、炭素数１０〜２０の高級脂肪酸および／または一個以上の水酸基を有する炭素数１０以上の高級ヒドロキシ脂肪酸とから合成されたリチウム石けんを用い、基油として一般式


    （式中、Ｒ １ 、Ｒ ２ 、Ｒ ３ 、Ｒ ４ はいずれもアルキル基であり、ｘ≧２の整数、ｙ≧２の整数である。）で表される鎖状分子の一側にエステル基を８個以上櫛歯状に配置したポリマーエステル油（イ）を含み、かつ、基油粘度（４０℃）が２５〜８０mm 2 /ｓであることを特徴とする小型モータ軸受封入用リチウムグリース組成物であって、ポリマーエステル油（イ）がグリース組成物全体の２０〜５０質量％、エステル系合成油（ロ）がグリース組成物全体の１０〜４５質量％、エーテル系合成油（二）がグリース組成物全体の１０〜４５質量％である小型モータ軸受封入用リチウムグリース組成物。
  2. 増ちょう剤５〜２０質量％と基油９５〜８０質量％からなるグリース組成物であり、増ちょう剤として水酸化リチウムと、炭素数１０〜２０の高級脂肪酸および／または一個以上の水酸基を有する炭素数１０以上の高級ヒドロキシ脂肪酸とから合成されたリチウム石けんを用い、基油として一般式


    （式中、Ｒ １ 、Ｒ ２ 、Ｒ ３ 、Ｒ ４ はいずれもアルキル基であり、ｘ≧２の整数、ｙ≧２の整数である。）で表される鎖状分子の一側にエステル基を８個以上櫛歯状に配置したポリマーエステル油（イ）を含み、かつ、基油粘度（４０℃）が２５〜８０mm 2 /ｓであることを特徴とする小型モータ軸受封入用リチウムグリース組成物であって、ポリマーエステル油（イ）がグリース組成物全体の２０〜５０質量％、エステル系合成油（ロ）がグリース組成物全体の１０〜４５質量％、および合成炭化水素油（ハ）がグリース組成物全体の５〜４５質量％である小型モータ軸受封入用リチウムグリース組成物。
  3. 増ちょう剤５〜２０質量％と基油９５〜８０質量％からなるグリース組成物であり、増ちょう剤として水酸化リチウムと、炭素数１０〜２０の高級脂肪酸および／または一個以上の水酸基を有する炭素数１０以上の高級ヒドロキシ脂肪酸とから合成されたリチウム石けんを用い、基油として一般式


    （式中、Ｒ １ 、Ｒ ２ 、Ｒ ３ 、Ｒ ４ はいずれもアルキル基であり、ｘ≧２の整数、ｙ≧２の整数である。）で表される鎖状分子の一側にエステル基を８個以上櫛歯状に配置したポリマーエステル油（イ）を含み、かつ、基油粘度（４０℃）が２５〜８０mm 2 /ｓであることを特徴とする小型モータ軸受封入用リチウムグリース組成物であって、ポリマーエステル油（イ）がグリース組成物全体の２０〜５０質量％、エステル系合成油（ロ）がグリース組成物全体の１０〜４５質量％、合成炭化水素油（ハ）がグリース組成物全体の５〜１５質量％、およびエーテル系合成油（二）がグリース組成物全体の１０〜３０質量％である小型モータ軸受封入用リチウムグリース組成物。
  4. リチウム石けんが、１２−ヒドロキシステアリン酸リチウム石けんと、直鎖脂肪酸リチウム石けん(炭素数１０〜２０)の混合物であり、１２−ヒドロキシステアリン酸リチウム石けんがグリース組成物全体の２．５〜１０質量％、直鎖脂肪酸リチウム石けん(炭素数１０〜２０)がグリース組成物全体の２．５〜１０質量％である請求項１〜３のいずれかひとつに記載した小型モータ軸受封入用リチウムグリース組成物。
  5. グリース組成物に酸化防止剤、防錆剤から選ばれる添加剤を添加した請求項１〜請求項４のいずれかひとつに記載した小型モータ軸受封入用リチウムグリース組成物。
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