JP4891014B2

JP4891014B2 - 軸受油組成物

Info

Publication number: JP4891014B2
Application number: JP2006257017A
Authority: JP
Inventors: 祥子阪田; 佳久渡辺
Original assignee: Cosmo Oil Lubricants Co Ltd
Current assignee: Cosmo Oil Lubricants Co Ltd
Priority date: 2006-09-22
Filing date: 2006-09-22
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2026-09-22
Also published as: JP2008074997A

Description

本発明は、スピンドルモータ等の回転体の軸受部に用いられる動圧流体軸受や焼結含浸軸受等に好適に用いることのできる軸受油組成物に関するものである。

近年、ＨＤＤ、ＣＤ−ＲやＤＶＤ−ＲなどのＰＣ機器、ＡＶ機器に使用されるモーターの小型化、高精度化、高速回転化が進んでいる。それに伴い、これらのモーターの軸受に用いられる潤滑油には、高い耐摩耗性が必要とされるようになってきている。また、モーターに使用される軸受材は、ステンレス系や鋼系などの鉄系材料、真鍮やリン青銅などの銅系材料、Ｎｉめっきなど多岐にわたる材料が用いられており、それら材料に対する耐摩耗性が求められる。銅系材料は軸に対するなじみ性が良いものの、摩耗が多いという課題が残されている。

このようなモーターの軸受用に用いられる潤滑油には、従来、炭化水素系やエステル系の基油に、リン酸エステルなどのリン化合物や、ジスルフィドやポリサルファイドなどの硫黄化合物、モリブデン錯体などの有機金属化合物などの摩耗防止剤を添加した潤滑油が種々提案されている。これらの中でも、基油としては、低粘度で高粘度指数であることからジエステルが用いられることが多い（例えば、特許文献１、２参照）。

しかし、基油としてジエステルを使用した場合、添加剤の種類によってはエステルの加水分解が徐々に生じ、分解した成分の蒸発により基油成分が減少したり、分解による酸価の上昇に伴い成分が変性し粘度が上昇してトルクが増加したりする等して、軸受油としての性能が低下する場合がある。
特表平１１−５１４７７９号公報特開２００２−３４８５８６号公報

本発明は、銅系材料のような摩耗しやすい材料に対しても良好な耐摩耗性を有するとともに、ジエステル系基油の加水分解も生じにくく、動圧流体軸受や焼結含浸軸受等に適した軸受油組成物を提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を行った結果、ジエステル基油に、ポリオキシエチレンソルビトールエステルを添加することにより、銅系材料のような摩耗しやすい材料に対しても良好な耐摩耗性を有するとともに、ジエステル系基油の加水分解も生じにくいことを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、ジエステル基油と、ポリオキシエチレンソルビトールエステルとを含み、前記ポリオキシエチレンソルビトールエステルの含有量が、組成物基準で０．１〜５質量％であることを特徴とする軸受油組成物を提供するものである。

本発明の軸受油組成物は、銅系材料のような摩耗しやすい材料に対しても耐摩耗性に優れるとともに、エステル基油の加水分解の進行も生じにくい。従って、銅系材料を使った動圧流体軸受や焼結含浸軸受等に好適に用いることができる。

本発明の軸受油組成物は、ジエステル基油と、所定量のポリオキシエチレンソルビトールエステルとを含む。ジエステル基油は、低粘度で高粘度指数であることから動圧流体軸受や焼結含浸軸受等といった軸受け用に好適である。
なお、上記「粘度指数」とは、潤滑油の粘度の温度による変化の大小を示す数値であり、粘度指数が高いほど温度による粘度変化が小さい。

ポリオキシエチレンソルビトールエステルを所定量含有させることで、銅系材料のような摩耗しやすい材料に対しても優れた耐摩耗性を発揮することができる。また、この添加剤の配合により、加水分解しやすいエステル基油の当該分解が進行することもない。
以下、ジエステル基油、ポリオキシエチレンソルビトールエステル、およびその他の添加剤等について説明する。

（ジエステル基油）
本発明の軸受油組成物で使用するジエステル基油としては、ジカルボン酸のジエステルであっても、二価アルコールのジエステルであってもよいが、より好ましいものはジカルボン酸ジエステルである。これらは１種単独で使用しても良いし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。

ジカルボン酸のジエステルとしては、マロン酸、メチルマロン酸、ジメチルマロン酸、エチルマロン酸、ジエチルマロン酸、グルタル酸、ジメチルグルタル酸、ジエチルグルタル酸、ジｎ−プロピルグルタル酸、ジイソプロピルグルタル酸、ジブチルグルタル酸、アジピン酸、ジメチルアジピン酸、ジエチルアジピン酸、ジプロピルアジピン酸、ジブチルアジピン酸、コハク酸、メチルコハク酸、ジメチルコハク酸、エチルコハク酸、ジエチルコハク酸、ジプロピルコハク酸、ジブチルコハク酸、ピメリン酸、テトラメチルコハク酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、ブラシル酸などの脂肪族ジカルボン酸と、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、２−エチルヘキサノール、ノナノール、デカノール、イソデカノール、ウンデカノール、ドデカノール、トリデカノール、テトラデカノール、ペンタデカノールなどの１価のアルコールとのジエステルが挙げられる。なお、ジカルボン酸分子中の２つのカルボン酸とエステルを形成する１価のアルコールは同一種類であっても２種類であってもよい。

２価アルコールのジエステルとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、２−ブチル２−エチルプロパンジオール、２，４−ジエチル−ペンタンジオールなどの脂肪族２価アルコールと、酢酸、ｎ−プロピオン酸、ｎ−酪酸、イソ酪酸、ｎ−バレリン酸、ｎ−ヘキサン酸、α−メチルヘキサン酸、α−エチルバレリン酸、イソオクチル酸、ペラルゴン酸、ｎ−デカン酸、イソデカン酸、イソトリデカン酸、イソヘキサデカン酸などの脂肪族モノカルボン酸とのエステルが挙げられる。

ジエステルは、分子全体の炭素数が２０〜４２のものが好ましく用いられ、さらには炭素数２２〜３０、特には２２〜２８のものが好ましく用いられる。さらには、炭素数３〜１８のカルボン酸と炭素数５〜２０のアルコールの組み合わせからなるジエステルが好ましい。なお、エステル化は、公知の方法により行うことができる。

本発明の軸受油組成物は、適切な粘度範囲で、かつ他の軸受油としての基本性能を損なわない範囲であれば、エステル系基油以外の潤滑油基油、例えば、鉱物油、ポリαオレフィン、ポリブテン、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン、動植物油、ポリアルキレングリコール、ポリビニールエーテル、ポリフェニルエーテル、アルキルフェニルエーテル、シリコーン油、フッ素油等を適宜併用して混合基油を用いることもできる。

（ポリオキシエチレンソルビトールエステル）
本発明の軸受油組成物で使用するポリオキシエチレンソルビトールエステルは、ソルビトールの水酸基にオキシエチレン基またはポリオキシエチレン基が結合したポリオキシエチレンソルビトールに、モノカルボン酸がエステル結合した下記一般式（１）で示される構造の化合物である。

上記一般式（１）中、ａ〜ｆはそれぞれ整数であり、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆで１分子当たりのオキシエチレン基の付加モル数を表す。オキシエチレン基の平均付加モル数は６〜１００である。また、Ｒ^１〜Ｒ^６は炭素数４〜２４の脂肪族炭化水素基で、飽和であっても不飽和であってもよい。さらに、Ｒ^１〜Ｒ^６は互いに同一であっても、異なっていてもよい。

ポリオキシエチレンソルビトールとエステルを形成するモノカルボン酸としては、炭素数５〜２５の脂肪族モノカルボン酸が好ましく、炭素数８〜２２の脂肪族モノカルボン酸がさらに好ましく、炭素数１０〜２０の脂肪族モノカルボン酸が最も好ましい。このようなモノカルボン酸の具体例としては、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、パルミトレイン酸、ステアリン酸、イソステアリン酸、オレイン酸、リシノール酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸、イコサペンタエン酸、エルカ酸、ドコサヘキサエン酸、リグノセリン酸などの脂肪族カルボン酸が挙げられる。

ポリオキシエチレンソルビトールと上記モノカルボン酸のエステルは、モノエステル、ジエステル、トリエステル、テトラエステル、ペンタエステル、ヘキサエステルのいずれでもよく、１種の脂肪酸とのエステルでも２種以上の脂肪酸との混合エステルでもよい。なお、エステル化は、公知の方法により行うことができる。

ポリオキシエチレンソルビトールエステルの配合割合は、組成物基準で０．１〜５質量％、であり、好ましくは０．１〜４質量％、より好ましくは０．１〜３質量％である。０．１質量％未満では十分な摩耗防止性が得られず、５質量％を超えても効果が飽和するだけで、より大きな効果の向上を期待することはできない。

ポリオキシエチレンソルビトールエステルは１種を単独使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。

（添加剤）
本発明の軸受油組成物には、さらに酸化防止剤を配合することが好ましい。酸化防止剤としては、アミン系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤及びホスファイト系酸化防止剤などを配合することができる。このうち、特にアルキル化ジフェニルアミン、フェニルαナフチルアミン及びホスファイト系酸化防止剤を配合することが好ましい。アミン系酸化防止剤の配合量は０．０５〜２．０質量％、ホスファイト系酸化防止剤の配合量は０．１〜５．０質量％であることが好ましい。

また、本発明の軸受油組成物には、必要に応じて、上記以外の各種添加剤を配合することもできる。このような添加剤としては、例えば、ベンゾトリアゾ−ル及びその誘導体、チアジアゾール及びその誘導体、アルキルコハク酸誘導体などのさび止め剤、ポリアルケニルコハク酸イミドやその誘導体などの分散剤、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリイソブチレン、ポリメタクリレート等の流動点降下剤、オレフィンポリマー等の粘度指数向上剤、導電性付与剤等が挙げられる。

以上のような本発明の軸受油組成物は、ＪＩＳＫ２２８３動粘度試験方法による４０℃における動粘度が６〜１００ｍｍ^２／ｓであることが好ましい。特に、本発明の軸受油組成物を流体軸受装置に用いる場合は、４０℃における動粘度が６〜２０ｍｍ^２／ｓであることが好ましく、８〜１５ｍｍ^２／ｓであることがより好ましい。

４０℃動粘度が６ｍｍ^２／ｓ未満であると蒸発量が多くなる恐れがあり、１００ｍｍ^２／ｓを超えると軸が回転するときの粘性トルクが大きくなる場合や、低温流動性が低下する場合があるため好ましくない。

本発明の軸受油組成物が適用される軸受としては、動圧流体軸受や焼結含浸軸受が挙げられる。動圧流体軸受としては、ＨＤＤ−ＤＶＤレコーダー、カーナビゲーション、ゲーム機といった機器に搭載されるハードディスク駆動用スピンドルモータに使用される軸受が挙げられる。
また、焼結含浸軸受としては、メンテナンスフリーという簡便性から、エアコン、洗濯機等の家電製品やパソコンやプリンター等の情報機器に使用される軸受が挙げられる。

次に、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。なお、本発明は、これらの例によって何ら制限されるものではない。

（実施例１〜６）
基油に、各成分を下記表１の上段に掲げる割合（質量％）で配合し、潤滑油組成物を調製した。それらの潤滑油組成物の各種性能を評価し、その結果を表１の下段に示す。

（比較例１〜４）
基油に、各成分を下記表２の上段に掲げる割合（質量％）で配合し、軸受油組成物を調製した。この軸受油組成物の各種性能を評価し、その結果を表２の下段に示す。
なお、各実施例、各比較例において組成物の調製に用いた基油、添加剤成分は次のとおりである。また、表１，２中の「○」は、当該項目の成分を含有していることを意味する。

（Ａ）基油
（Ａ−１）セバシン酸ジオクチル
（Ａ−２）ドデカン二酸ジ２−エチルへキシル
（Ａ−３）セバシン酸ジイソデシル
（Ａ−４）２，４−ジエチルグルタル酸ジオクチル

（Ｂ）摩耗防止剤（下記カッコ内の数値は、オキシエチレン基の平均付加モル数を表す）
（Ｂ−１）ポリオキシエチレン（３０）ソルビトールテトラオレエート
（Ｂ−２）ポリオキシエチレン（６）ソルビトールテトラオレエート
（Ｂ−３）ポリオキシエチレン（６０）ソルビトールテトラステアレート
以下は比較例にて使用した。
（Ｂ−４）トリクレジルホスフェート
（Ｂ−５）トリドデシルホスファイト

（Ｃ）その他添加剤
（Ｃ−１）ベンゾトリアゾ−ル誘導体（さび止め剤）
（Ｃ−２）コハク酸ハーフエステル（さび止め剤）
（Ｃ−３）アルキル化ジフェニルアミン（酸化防止剤）
（Ｃ−４）アルキル化フェニル−α−ナフチルアミン（酸化防止剤）
（Ｃ−５）トリス（ジ−ｔ−ブチル−フェニル）ホスファイト（酸化防止剤）

（評価方法）
摩耗防止性、加水分解安定性について、下記の評価方法により評価した。

＜シェル四球試験法＞
潤滑油の耐摩耗性を評価する方法の一つで、ＡＳＴＭＤ２７８３に準拠して行い、耐摩耗性を固定球の摩耗径で評価した。摩耗径が小さいほど、耐摩耗性が良好であることを示す。また、試験条件は下記の通りである。

試験条件
テストピース：鋼（回転球）−リン青銅（固定球）
回転数：１２００ｒｐｍ
荷重：３０ｋｇｆ
試験時間：１５ｍｉｎ

＜加水分解安定性試験＞
軸受油１００ｇと水０．２ｇを約２００ｍｌのボトルに入れ、９３℃で７２時間攪拌した。この試験前後の酸価をＪＩＳ２５１４に基づき測定し、加水分解安定性を評価した。試験後の酸価上昇が少ないほど加水分解安定性が高いことを示す。

実施例１〜６は、摩耗防止剤としてトリクレジルホスフェートを使った比較例１、４と比べ、銅系材料に対する耐摩耗性に優れている。また、トリドデシルホスファイトを使った比較例２、３と比べ、加水分解試験前後の酸価の変化が少なく、耐加水分解性に優れている。

Claims

ジエステル基油と、ポリオキシエチレンソルビトールエステルとを含み、前記ポリオキシエチレンソルビトールエステルの含有量が、組成物基準で０．１〜５質量％であることを特徴とする軸受油組成物。