JP5467727B2 - グリース組成物及び軸受 - Google Patents
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Description
本発明はグリース組成物及び軸受に関し、特に、自動車電装・補機用転がり軸受に使用するのに好適なグリース組成物及びこれを封入した自動車電装・補機用転がり軸受に関する。
自動車の小型軽量化や居住空間拡大の要望により、エンジンルーム空間の減少が求められており、それに伴って電装・補機も小型軽量化が進められている。また静粛性によりエンジンルームが密閉化され、高温に耐える電装・補機が必要となっている。
使用環境の高温下に伴い、軸受に使用されているシールも、従来から使用されていた樹脂材やゴム材から、より耐熱性の高いポリアクリルゴム（ＡＣＭ）をベースとした材料が主流となってきている。このような環境の中、グリースには高温下で軸受潤滑寿命が長く、且つシール材すなわちＡＣＭ材との適合性に優れることが求められている。
使用環境の高温下に伴い、軸受に使用されているシールも、従来から使用されていた樹脂材やゴム材から、より耐熱性の高いポリアクリルゴム（ＡＣＭ）をベースとした材料が主流となってきている。このような環境の中、グリースには高温下で軸受潤滑寿命が長く、且つシール材すなわちＡＣＭ材との適合性に優れることが求められている。
転がり軸受用グリースとしては、安価な鉱油を基油としたリチウム石けんグリースやジウレアグリース、また合成炭化水素油やエーテル系合成油を基油としたリチウム石けんグリースやジウレアグリース等が使用されている。ジウレアグリースの中では特に芳香族ウレアが高温耐久性を理由に使用されることが多い。
しかしながらこれらのグリースは、基油や増ちょう剤の耐熱性が不足したり、グリースの潤滑部への流入性が不足したりして、高温下での軸受寿命は決して満足するものではない。
一方、増ちょう剤により流入性を向上させた例として、特許文献１には、５０質量%を超える量のエーテル系合成油を含む基油に、増ちょう剤として下記一般式で表わされるジウレア化合物を使用したグリース組成物が記載されている。
Ｒ1−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ2−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ3
式中、Ｒ1は炭素数６〜１５の２価の芳香族炭化水素基を示し、Ｒ2およびＲ3は同一若しくは異なる基であって、シクロヘキシル基、炭素数７〜１２のシクロヘキシル誘導体基または炭素数８〜２０のアルキル基を示し、シクロヘキシル基、炭素数７〜１２のシクロヘキシル誘導体基及び炭素数８〜２０のアルキル基の総モル数に対するシクロヘキシル基及びその誘導体基のモル数の割合が５０〜１００％である。
しかし、このグリース組成物は、基油と増ちょう剤の相溶性が不足し、また流入性に欠け、軸受寿命は満足するものではない。
しかしながらこれらのグリースは、基油や増ちょう剤の耐熱性が不足したり、グリースの潤滑部への流入性が不足したりして、高温下での軸受寿命は決して満足するものではない。
一方、増ちょう剤により流入性を向上させた例として、特許文献１には、５０質量%を超える量のエーテル系合成油を含む基油に、増ちょう剤として下記一般式で表わされるジウレア化合物を使用したグリース組成物が記載されている。
Ｒ1−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ2−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ3
式中、Ｒ1は炭素数６〜１５の２価の芳香族炭化水素基を示し、Ｒ2およびＲ3は同一若しくは異なる基であって、シクロヘキシル基、炭素数７〜１２のシクロヘキシル誘導体基または炭素数８〜２０のアルキル基を示し、シクロヘキシル基、炭素数７〜１２のシクロヘキシル誘導体基及び炭素数８〜２０のアルキル基の総モル数に対するシクロヘキシル基及びその誘導体基のモル数の割合が５０〜１００％である。
しかし、このグリース組成物は、基油と増ちょう剤の相溶性が不足し、また流入性に欠け、軸受寿命は満足するものではない。
本発明の目的は、従来のグリースに比べて、高温環境下でも軸受寿命を長くすることができ、耐アクリルゴム性に優れた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、上記グリース組成物を封入した軸受を提供することである。
本発明の他の目的は、上記グリース組成物を封入した軸受を提供することである。
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、基油及び増ちょう剤を選定することにより上記課題が解決できることを見出し本発明を完成した。本発明は以下のグリース組成物及びこれを封入した軸受を提供するものである。
１．増ちょう剤と基油を含むグリース組成物において、基油が合成炭化水素油を含み、基油中の合成炭化水素油の含有量が基油全体の２０質量％以上であり、基油中のエステル系油の含有量が基油全体の２０質量％以下であり、増ちょう剤が下記式（Ｉ）で示されるジウレア化合物を含むことを特徴とするグリース組成物。
（Ｉ） Ｒ1−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ2−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ3
式中、Ｒ2は炭素数６〜１５の２価の芳香族炭化水素基を示し、Ｒ1およびＲ3は、同一または異なる基であり、シクロヘキシル基、または炭素数８〜１８の直鎖又は分岐アルキル基を示し、Ｒ1およびＲ3の合計モル数に対するシクロヘキシル基のモル数は６０〜９５％である。
２．基油がさらにエーテル系合成油を含む上記１記載のグリース組成物。
３．Ｒ1およびＲ3の合計モル数に対するシクロヘキシル基のモル数が７０〜９０％である上記１又は２記載のグリース組成物。
４．軸受用である上記１〜３のいずれか１項記載のグリース組成物。
５．軸受が自動車電装・補機用転がり軸受である上記４記載のグリース組成物。
６．自動車電装・補機用転がり軸受が、外輪回転軸受である上記５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た軸受。
１．増ちょう剤と基油を含むグリース組成物において、基油が合成炭化水素油を含み、基油中の合成炭化水素油の含有量が基油全体の２０質量％以上であり、基油中のエステル系油の含有量が基油全体の２０質量％以下であり、増ちょう剤が下記式（Ｉ）で示されるジウレア化合物を含むことを特徴とするグリース組成物。
（Ｉ） Ｒ1−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ2−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ3
式中、Ｒ2は炭素数６〜１５の２価の芳香族炭化水素基を示し、Ｒ1およびＲ3は、同一または異なる基であり、シクロヘキシル基、または炭素数８〜１８の直鎖又は分岐アルキル基を示し、Ｒ1およびＲ3の合計モル数に対するシクロヘキシル基のモル数は６０〜９５％である。
２．基油がさらにエーテル系合成油を含む上記１記載のグリース組成物。
３．Ｒ1およびＲ3の合計モル数に対するシクロヘキシル基のモル数が７０〜９０％である上記１又は２記載のグリース組成物。
４．軸受用である上記１〜３のいずれか１項記載のグリース組成物。
５．軸受が自動車電装・補機用転がり軸受である上記４記載のグリース組成物。
６．自動車電装・補機用転がり軸受が、外輪回転軸受である上記５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た軸受。
本発明のグリース組成物は、増ちょう剤として特定の脂環式・脂肪族ジウレアを使用しているため、グリース組成物の潤滑部への流入性が確保され、基油として合成炭化水素油を含み、基油中の合成炭化水素油の含有量が基油全体の２０質量％以上であり、基油中のエステル系油の含有量が基油全体の２０質量％以下である基油を使用しているため耐熱性、耐アクリルゴム性が確保される。従って、本発明のグリース組成物は、軸受に使用したとき、高温環境下でも軸受寿命を長くすることができ、耐アクリルゴム性に優れており、オルタネータ、カーエアコン用電磁クラッチ、中間プーリ、アイドラプーリ、テンションプーリ等の電装・補機軸受に使用するグリース組成物として特に適している。
グリースが長い潤滑寿命を示すためには、グリースが適度に流動し、潤滑部へ流入することが必要であるが、あまり流動性が良すぎると漏洩につながる。この調整は増ちょう剤で行うが、式（Ｉ）で示されるウレア系増ちょう剤において、Ｒ1およびＲ3で示される基中の脂環式の比率が高いと流動性は小さくなり、脂肪族の比率が高いと流動性が大きくなる。
本発明では、電装・補機用転がり軸受のような高温・高速軸受に使用されるグリース組成物とてして、式（Ｉ）において、Ｒ1およびＲ3の合計モル数に対するシクロヘキシル基のモル数を６０〜９５％、好ましくは７０〜９０％とすることにより、適度な流動性を確保している。
上記に加え、組み合わせる炭素数８〜１８の直鎖又は分岐アルキル基の炭素数もグリースの流動性に関与するので、好ましくは炭素数１６〜１８である。これらは炭素数の異なる２種以上のものの混合物であっても良い。
本発明では、電装・補機用転がり軸受のような高温・高速軸受に使用されるグリース組成物とてして、式（Ｉ）において、Ｒ1およびＲ3の合計モル数に対するシクロヘキシル基のモル数を６０〜９５％、好ましくは７０〜９０％とすることにより、適度な流動性を確保している。
上記に加え、組み合わせる炭素数８〜１８の直鎖又は分岐アルキル基の炭素数もグリースの流動性に関与するので、好ましくは炭素数１６〜１８である。これらは炭素数の異なる２種以上のものの混合物であっても良い。
本発明のグリース組成物の基油は、合成炭化水素油を含み、合成炭化水素油の含有量は基油全体の２０質量％以上、好ましくは４０質量％以上である。合成炭化水素油以外の基油については鉱油を始めとした全ての基油が使用可能である。例えば、ジエステル、ポリオールエステルに代表されるエステル系合成油、アルキルジフェニルエーテル、ポリプロピレングリコールに代表されるエーテル系合成油、シリコーン系合成油、フッ素系合成油が使用可能である。しかし、エステル系合成油を併用するとグリースの流動性が増し、軸受潤滑寿命延長に効果はあるが、アクリルゴムを膨潤・劣化させてしまうので、エステル系合成油は使用しない方が良く、使用する場合には、基油全体の２０質量％以下とする。
本発明のグリース組成物には、通常グリース組成物に使用されている添加剤を必要に応じて添加することができる。このような添加剤としては、例えば、アミン系、フェノール系に代表される酸化防止剤、亜硝酸ソーダなどの無機不働態化剤、スルホネート系、コハク酸系、アミン系、カルボン酸塩に代表される錆止め剤、ベンゾトリアゾールに代表される金属腐食防止剤、脂肪酸、脂肪酸エステル、リン酸エステルに代表される油性剤、リン系、硫黄系、有機金属系に代表される耐摩耗剤や極圧剤、酸化金属塩、二硫化モリブデンに代表される固体潤滑剤などが挙げられる。さらに水素脆性剥離を抑制する各種添加剤、例えば不働態化剤（例えば、特許２８７８７４９号記載のもの）や有機スルホン酸塩やチオカルバミン酸塩等（例えば、特開２００７−２６２３００号公報記載のもの）も添加することができる。
実施例１〜６及び比較例１〜６
試験グリースの調製
基油中で、芳香族ジイソシアネート（ジフェニルメタンジイソシアネート）に所定量のアミン（シクロヘキシルアミン、ステアリルアミン、ｐ−トルイジン）を反応させ、混和ちょう度が２８０（ＪＩＳ Ｋ２２２０）になるように基油で希釈してベースグリースを調製した。このグリースに添加剤を加え、実施例１〜６及び比較例１〜６のグリース組成物を調製した。
試験グリースの調製
基油中で、芳香族ジイソシアネート（ジフェニルメタンジイソシアネート）に所定量のアミン（シクロヘキシルアミン、ステアリルアミン、ｐ−トルイジン）を反応させ、混和ちょう度が２８０（ＪＩＳ Ｋ２２２０）になるように基油で希釈してベースグリースを調製した。このグリースに添加剤を加え、実施例１〜６及び比較例１〜６のグリース組成物を調製した。
増ちょう剤
シクロヘキシル基（ＣＨ）の含有率（モル％）＝［｛（シクロヘキシル基のモル数）／（シクロヘキシル基のモル数）＋（アルキル基のモル数）｝×１００］
増ちょう剤Ａ：脂環式・脂肪族ジウレア
増ちょう剤Ｂ：脂環式ジウレア
増ちょう剤Ｃ：芳香族ジウレア（ｐ−トルイジン使用）
シクロヘキシル基（ＣＨ）の含有率（モル％）＝［｛（シクロヘキシル基のモル数）／（シクロヘキシル基のモル数）＋（アルキル基のモル数）｝×１００］
増ちょう剤Ａ：脂環式・脂肪族ジウレア
増ちょう剤Ｂ：脂環式ジウレア
増ちょう剤Ｃ：芳香族ジウレア（ｐ−トルイジン使用）
基油（４０℃の動粘度）
合成炭化水素油（６８ｍｍ2／ｓ） ：ポリα−オレフィン
フェニルエーテル油（９７ｍｍ2／ｓ）：アルキルジフェニルエーテル油
エステル油（７６．９ｍｍ2／ｓ） ：ジペンタエリスリトールエステル油
添加剤（アミン系酸化防止剤） ：アルキルジフェニルアミン
合成炭化水素油（６８ｍｍ2／ｓ） ：ポリα−オレフィン
フェニルエーテル油（９７ｍｍ2／ｓ）：アルキルジフェニルエーテル油
エステル油（７６．９ｍｍ2／ｓ） ：ジペンタエリスリトールエステル油
添加剤（アミン系酸化防止剤） ：アルキルジフェニルアミン
グリース組成物の評価方法
調製したグリース組成物を、下記の試験方法により評価した。結果を表１及び表２に示す。
軸受潤滑寿命試験（ＡＳＴＭ Ｄ３３３６準拠）
高温下での軸受寿命を評価する内輪回転の試験。下記の条件で運転し、モータの過電流もしくは規定の温度よりも＋１５℃上昇した場合に寿命と判断した。
軸受形式：６２０４金属シール
試験温度：１８０℃
回転数 ：１００００ｒｐｍ
試験荷重：アキシャル荷重 ６６．７Ｎ
ラジアル荷重 ６６．７Ｎ
調製したグリース組成物を、下記の試験方法により評価した。結果を表１及び表２に示す。
軸受潤滑寿命試験（ＡＳＴＭ Ｄ３３３６準拠）
高温下での軸受寿命を評価する内輪回転の試験。下記の条件で運転し、モータの過電流もしくは規定の温度よりも＋１５℃上昇した場合に寿命と判断した。
軸受形式：６２０４金属シール
試験温度：１８０℃
回転数 ：１００００ｒｐｍ
試験荷重：アキシャル荷重 ６６．７Ｎ
ラジアル荷重 ６６．７Ｎ
アクリルゴム浸漬試験（ＪＩＳ Ｋ−６２５８）
試験前に試験ゴムの体積を測定後、ビンに詰めたグリース中に試験ゴムを浸漬させ規定温度の恒温槽に静置する。規定時間に到達した後、試験ゴムの体積を測定し、体積変化率を算出する。
試験温度 ：１８０℃
試験時間 ：７２時間
体積変化率：変化率２０％以下合格
総合評価
軸受潤滑寿命試験 ６００時間以上合格
アクリルゴム浸漬試験 体積変化率２０％以下合格
混和ちょう度：（ちょう度は２８０に統一した。）
試験前に試験ゴムの体積を測定後、ビンに詰めたグリース中に試験ゴムを浸漬させ規定温度の恒温槽に静置する。規定時間に到達した後、試験ゴムの体積を測定し、体積変化率を算出する。
試験温度 ：１８０℃
試験時間 ：７２時間
体積変化率：変化率２０％以下合格
総合評価
軸受潤滑寿命試験 ６００時間以上合格
アクリルゴム浸漬試験 体積変化率２０％以下合格
混和ちょう度：（ちょう度は２８０に統一した。）
結果
合成炭化水素油を含み、基油中の合成炭化水素油の含有量が基油全体の２０質量％以上であり、基油中のエステル系油の含有量が基油全体の２０質量％以下であり、増ちょう剤中のシクロヘキシル基の割合が６０〜９５％の範囲にある実施例１〜６のグリース組成物は、軸受潤滑寿命が長く、且つ耐アクリルゴム性に優れている。
これに対して増ちょう剤中のシクロヘキシル基の割合が６０〜９５％の範囲外にある比較例１−３及び比較例６のグリース組成物は、軸受潤滑寿命が６００時間未満であり、基油中のエステル系合成油の含有率が２０％以上である比較例４−６のグリース組成物では、耐アクリルゴム性が低下することがわかる。
合成炭化水素油を含み、基油中の合成炭化水素油の含有量が基油全体の２０質量％以上であり、基油中のエステル系油の含有量が基油全体の２０質量％以下であり、増ちょう剤中のシクロヘキシル基の割合が６０〜９５％の範囲にある実施例１〜６のグリース組成物は、軸受潤滑寿命が長く、且つ耐アクリルゴム性に優れている。
これに対して増ちょう剤中のシクロヘキシル基の割合が６０〜９５％の範囲外にある比較例１−３及び比較例６のグリース組成物は、軸受潤滑寿命が６００時間未満であり、基油中のエステル系合成油の含有率が２０％以上である比較例４−６のグリース組成物では、耐アクリルゴム性が低下することがわかる。
Claims (5)
- 増ちょう剤と基油を含むグリース組成物において、基油が合成炭化水素油を含み、基油中の合成炭化水素油の含有量が基油全体の２０質量％以上であり、基油中のエステル系油の含有量が基油全体の２０質量％以下であり、基油がさらにエーテル系合成油を含み、増ちょう剤が下記式（Ｉ）で示されるジウレア化合物を含むことを特徴とする自動車電装・補機用転がり軸受用グリース組成物。
（Ｉ） Ｒ1−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ2−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ3
式中、Ｒ2は炭素数６〜１５の２価の芳香族炭化水素基を示し、Ｒ1およびＲ3は、同一または異なる基であり、シクロヘキシル基、または炭素数８〜１８の直鎖又は分岐アルキル基を示し、Ｒ1およびＲ3の合計モル数に対するシクロヘキシル基のモル数は６０〜９５％である。 - 前記合成炭化水素油がポリαオレフィンであり、前記エステル系油がジペンタエリスリトールエステル油であり、前記エーテル系合成油がアルキルジフェニルエーテル油である、請求項１記載のグリース組成物。
- Ｒ1およびＲ3の合計モル数に対するシクロヘキシル基のモル数が７０〜９０％である請求項１又は２記載のグリース組成物。
- 自動車電装・補機用転がり軸受が、外輪回転軸受である請求項１〜３のいずれか１項記載のグリース組成物。
- 請求項１〜４のいずれか１項記載のグリース組成物を封入した自動車電装・補機用転がり軸受。
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