JP5540531B2

JP5540531B2 - グリース組成物及び転がり軸受

Info

Publication number: JP5540531B2
Application number: JP2009053447A
Authority: JP
Inventors: 兼明松本; 敦横内
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2009-03-06
Filing date: 2009-03-06
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2029-03-06
Also published as: JP2010209129A

Description

本発明は、グリース組成物、並びに前記グリース組成物を封入してなる転がり軸受に関する。

従来から転がり軸受の潤滑のために、基油を増ちょう剤で硬化させたグリース組成物が使用されているが、グリース組成物のちょう度として一般的なＮＬＧＩＮｏ．２の硬さにするには増ちょう剤をグリース全量の１０〜３０質量％必要とする。グリース組成物では、増ちょう剤量が多くなるほど攪拌抵抗が大きくなるため、トルクが高まり、またトルクの安定性においても不利となる。

このような問題から、増粘剤として増ちょう剤とゲル化剤とを混合使用して、それらの含有量を減らすことも行なわれており、特許文献１では（ゲル化剤：増ちょう剤）比で５〜５０：５０〜９５の割合で使用している。しかしながら、ゲル化剤はせん断により粘性が大きく低下するためトルク低減には効果があるものの、流動−復元可逆性が悪いためグリース漏れを起こし易い。そのため、増粘剤における増ちょう剤の混合割合も５０％以上と高く、増粘剤含有量、即ちゲル化剤と増ちょう剤との合計量もそれほど低減できず、実用上は１０質量％を超える量が必要になっている。

特開昭５８−２１９２９号公報

そこで本発明は、増粘剤として増ちょう剤とゲル化剤とを併用したグリース組成物において、増粘剤含有量を更に低減して低トルク化を図るとともに、グリース漏れも抑えることを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、下記の潤滑剤組成物及び転がり軸受を提供する。
（１）基油と、増粘剤としてゲル化剤と増ちょう剤との混合物を含有する潤滑剤組成物であって、ゲル化剤がアミノ酸系ゲル化剤またはベンジリデンソルビトール誘導体であり、（ゲル化剤：増ちょう剤）比で５０〜９５：５〜５０で混合してなり、かつゲル化剤と増ちょう剤とを合計で全量の１〜８質量％含有することを特徴とする潤滑剤組成物。
（２）前記（ゲル化剤：増ちょう剤）比が２００／３〜９５：５〜１００／３であることを特徴とする上記（１）に記載の潤滑剤組成物。
（３）内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配設された複数の転動体とを備え、上記（１）または（２）に記載の潤滑剤組成物を封入したことを特徴とする転がり軸受。

本発明のグリース組成物は、ゲル化性能の高いアミノ酸系ゲル化剤またはベンジリデンソルビトール誘導体と増ちょう剤とを、ゲル化剤が５０質量％以上になるように混合した増粘剤を用いることにより、増粘剤の含有量を大幅に低減して更なる低トルクを実現し、更にはグリース漏れも低減できる。

また、上記グリース組成物を封入した本発明の転がり軸受も低トルクで、グリール漏れが少なく、長寿命となる。

本発明に係る転がり軸受の一例を示す断面図である。実施例で得られた、ゲル化剤含有量と相対漏洩率または相対トルクとの関係を示すグラフである。

以下、本発明に関して参照して詳細に説明する。

〔グリース組成物〕
本発明のグリース組成物は、基油と、ゲル化剤と増ちょう剤との混合物からなる増粘剤とを含有する。

ゲル化剤として、アミノ酸系ゲル化剤またはベンジリデンソルビトール誘導体を用いる。何れも基油をゲル化できれば特に制限はなく種々の化合物を使用できるが、アミノ酸系ゲル化剤としては、Ｎ−２−エチルヘキシサノイル−Ｌ−グルタミン酸ジブチルアミド、Ｎ−ラウロイル−Ｌ−グルタミン酸−α，γ−ｎ−ジブチルアミドが好適であり、ベンジリデンソルビトール誘導体としては、ジベンジリデンソルビトール、ジトリリデンソルビトール及び非対称のジアルキルベンジリデンソルビトールが好適である。

増ちょう剤も基油をゲル化できれば特に制限はなく、有機系及び無機系の増ちょう剤を使用できる。具体的には、リチウム石けん（１２−ヒドロキシステアリン酸リチウム、ステアリン酸リチウム）、カルシウム石けん、アルミニウム石けん、マグネシウム石けん、ナトリウム石けん等の金属石けんまたはこれらの複合石けん、ウレア化合物（芳香族、脂環族、脂肪族）、ベントナイト、シリカ、カーボンブラック等を挙げることができるが、リチウム石けん及びウレア化合物が好ましい。

増粘剤におけるゲル化剤と増ちょう剤との混合比率は、（ゲル化剤：増ちょう剤）比で５０〜９５：５〜５０である。増ちょう剤が５質量％未満であるとゲル化剤の作用が優勢となり、繰り返しせん断後の回復性に劣るようになる。一方、増ちょう剤が５０質量％を超えると、ゲル化剤に特有のせん断による粘性変化が抑制されてトルク低減が不十分となり、音響寿命向上効果も得られない。これらを考慮すると、好ましい（ゲル化剤：増ちょう剤）比は、６０：４０〜８０：２０である。

また、増粘剤の含有量は、グリース全量の１〜８質量％である。含有量が１質量％未満では基油をゲル状に良好に保持できず、グリース漏洩が多くなる。一方、含有量が８質量％を超えるとせん断を加えても粘性が大きく低下しないためトルク低減効果が得られず、音響寿命の向上効果も少なくなり、更には初期ちょう度が硬くなりすぎて給脂に不便にもなる。これらを考慮すると、増粘剤のより好ましい含有量は３〜８質量％である。

一方、基油は上記増粘剤によりゲル化されるものであれば、特に制限はない。使用される基油は特に限定されず、通常潤滑油の基油として使用されている油（鉱油系、合成油系または天然油系の潤滑油）は全て使用することができる。具体的には、鉱油系潤滑油としては、鉱油を減圧蒸留、油剤脱れき、溶剤抽出、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、合成油系潤滑基油としては、炭化水素系油、芳香族系油、エステル系油、エーテル系油等、前記天然油系潤滑基油としては、牛脂、豚脂、大豆油、菜種油、米ぬか油、ヤシ油、パーム油、パーム核油等の油脂系油またはこれらの水素化物が使用できる。

グリース組成物には、その各種性能をさらに向上させるため、所望により種々の添加剤を混合してもよい。添加剤としては、アミン系、フェノール系、硫黄系、ジチオリン酸亜鉛、ジチオカルバミン酸亜鉛などの酸化防止剤、スルフォン酸金属塩、エステル系、アミン系、ナフテン酸金属塩、コハク酸誘導体などの防錆剤、リン系、ジチオリン酸亜鉛、有機モリブデンなどの極圧剤、脂肪酸、動植物油などの油性向上剤、ベンゾトリアゾールなどの金属不活性化剤など、潤滑で使用される添加剤を単独又は２種以上混合して用いることができる。なお、これら添加剤の添加量は、本発明の目的を損なわない程度であれば特に限定されるものではない。

グリース組成物の製造方法にも制限はなく、例えば、リチウム石けんを増ちょう剤とする場合は、ゲル化剤及びリチウム石けんをそれぞれ上記混合比率となるように基油に添加し、ゲル化剤及びリチウム石けんが溶解する温度に加熱しながら攪拌して完全に溶解させた後、予め水冷したアルミ製バットに流し込み、流水で冷却してゲル状に硬化させ、硬化物を３本ロールにて混練する。また、ウレア化合物を増ちょう剤とする場合は、基油中でアミンとイソシネートとを反応させてウレア化合物を合成し、そこへゲル化剤を上記混合比率となるように添加してゲル化剤の溶解温度に加熱しながら攪拌し、冷却、混練する。また、ゲル化剤のみを含むグリースと、増ちょう剤のみを含むグリースとを、ゲル化剤と増ちょう剤とを上記混合比率となるように混合してもよい。

〔転がり軸受〕
本発明では、上記のグリース組成物が封入される限り、軸受の種類や構造には制限はないが、グリース組成物による低トルク化を促進させるために非接触型シールを備えるものが好ましい。図１は、その一例を示す断面図であるが、図示される玉軸受は、外周面に内輪軌道面１ａを有する内輪１と、内周面に外輪軌道面２ａを有する外輪２との間に、転動体として玉３を配設し、保持器４により保持されている。そして、内輪１、外輪２及び玉３で形成される軸受空間に上記のグリース組成物（図示せず）を充填し、非接触型シール５で封止して構成されている。

また、グリース組成物の漏洩を防止するために、非接触型シール５のシール面及び内輪１のシール対向面に撥油処理を施すことが好ましい。撥油処理は公知の方法で構わず、例えば、カップリング剤を水・アルコール混合液に加えてなる塗液を塗布し、乾燥させて得られる。

以下に実施例を挙げて更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。

（実施例１〜４、比較例１〜４）
（１）試験グリースの調製
表１に示すように、基油にゲル化剤及び／または増ちょう剤を配合して試験グリースを調製した。

（２）流動−復元可逆性試験
試験グリースを自転−公転式撹拌機（せん断条件：自転：１３７０ｒ／ｍｉｎ、公転：１３７０ｒ／ｍｉｎ、３ｍｉｎ）に入れ、攪拌してせん断を付与して混和ちょう度を測定した後、４０℃で３時間放置し、再度不混和ちょう度を測定した。これを１サイクルとし、３サイクル繰り返した。結果を表１に併記するが、せん断付与後の不混和ちょう度が３５０以上（降伏応力を有しないちょう度）を合格とし、また初期不混和ちょう度と３サイクル後の不混和ちょう度との差が＋１５以内を合格とした。

（３）軸受トルク試験
下記の条件にて回転開始後、２９５秒〜３０５秒間のトルクの平均値をトルク値とした。そして、比較例１のトルク値を１とする相対トルク値を求めた。結果を表１に示すが、相対トルク値０．９以下を合格とした。
・試験条件
試験軸受：日本精工（株）製転がり軸受「６３０５（内径φ２５ｍｍ、外径φ６２ｍｍ、幅１７ｍｍ、非接触型ゴムシール付き）」
回転数：５０００ｍｉｎ^−１
アキシアル荷重：２９４Ｎ
ラジアル荷重：２９．４Ｎ
試験温度：室温
測定時間：回転開始後、２９５秒〜３０５秒間

（４）軸受漏洩試験
下記の条件にて２０時間連続回転させ、回転前後の重量差からグリース漏洩率を算出した。そして、比較例１の漏洩率を１とする相対漏洩率を求めた。結果を表１に示すが、相対漏洩率１．２以下を合格とした。
・試験条件
試験軸受：日本精工（株）製転がり軸受「６３０５（内径φ２５ｍｍ、外径φ６２ｍｍ、幅１７ｍｍ、非接触型ゴムシール付き）」
回転数：５０００ｍｉｎ^−１
アキシアル荷重：９８Ｎ
ラジアル荷重：９８Ｎ
試験温度：８０℃

（５）軸受音響耐久試験）
下記の条件にて行い、評価はＮＳＫグリースノイズテスターにて回転中のアンデロン値（Ｈ．Ｂ．）を測定し、試験前のアンデロン値から３上昇するまでの時間（音響寿命）を求めた。そして、比較例１の音響寿命を１とする相対音響寿命を求めた。結果を表１に示すが、相対音響寿命１．３以上を合格とした。
・試験条件
試験軸受：日本精工（株）製転がり軸受「６０８（内径φ８ｍｍ、外径φ２２ｍｍ、幅７ｍｍ、非接触型ゴムシール付き）」
回転数：１８００ｍｉｎ^−１
アキシアル荷重：２９．４Ｎ
試験温度：８０℃

表１に示すように、実施例１〜４は、せん断により粘性が大きく低下し、繰り返しせん断付与後の復元性にも優れる。これにより、トルクが低く、グリース漏れも少なくなり、加えて音響耐久性も良好である。

これに対し比較例２は、増粘剤としてウレア化合物のみを使用しているため、せん断による粘性変化が小さく、更には増ちょう剤量が多いことからトルクがかなり高く、音響耐久性も悪い。また、比較例３は、増粘剤としてゲル化剤のみを使用しているため、せん断による粘性変化は良好であるものの、流動−復元可逆性が悪くグリース漏れが非常に多くなっており、時間経過とともに油膜が形成され難くなるため音響耐久性も悪くなっている。また、比較例４は、増粘剤としてゲル化剤と増ちょう剤とを併用しているものの、増ちょう剤の混合比率が５０質量％を超えているためせん断による粘性変化が小さく、トルク低減及び音響耐久性向上の効果が少ない。

（６）ゲル化剤の混合比率の検証
増ちょう剤として１２−ヒドロキシステアリン酸リチウムを用い、ゲル化剤としてＮ−２−エチルヘキサノイル−Ｌ−グルタミン酸ジブチルアミドを用い、両者の合計含有量が全量の６質量％一定で、かつ混合比率を変えてポリオールエステル（３３ｍｍ^２／ｓ＠４０℃）に加えて試験グリースを調製した。そして、上記の（２）軸受トルク試験及び（３）軸受漏洩試験を行い、ゲル化剤：増ちょう剤＝５０：５０の試験グリースに対する相対漏洩率及び相対トルクを求めた。

結果を図２に示すが、ゲル化剤が５０〜９５質量％の範囲で、グリース漏れ及びトルク上昇が少なくなっている。

１内輪
２外輪
３玉
４保持器
５シール

Claims

基油と、増粘剤としてゲル化剤と増ちょう剤との混合物を含有する潤滑剤組成物であって、
ゲル化剤がアミノ酸系ゲル化剤またはベンジリデンソルビトール誘導体であり、（ゲル化剤：増ちょう剤）比で５０〜９５：５〜５０で混合してなり、かつゲル化剤と増ちょう剤とを合計で全量の１〜８質量％含有することを特徴とする潤滑剤組成物。
前記（ゲル化剤：増ちょう剤）比が２００／３〜９５：５〜１００／３であることを特徴とする請求項１に記載の潤滑剤組成物。
内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配設された複数の転動体とを備え、請求項１または２に記載の潤滑剤組成物を封入したことを特徴とする転がり軸受。