JP5647060B2 - 耐熱音響寿命に優れた軸受用グリース組成物 - Google Patents

Description

本発明は、リチウム石けん系増ちょう剤と、トリメチロールプロパンから構成されるエステル系合成油である基油と、特定の酸化防止剤とを含有するグリース組成物に関する。詳しくは、軸受、特に小型モータの転がり軸受に封入するのに好適なグリース組成物に関する。

家電機器や情報機器のブラシレスモータ、ファンモータ等では快適さや省電力、高耐久性が追求されている。特に、家電機器等に用いられる小型モータに用いられる軸受グリース組成物に対する要求性能としては、低騒音性、音響長寿命が要求される。
これまでに、グリース中に清浄分散剤を含有させ、なじみ摩耗による摩耗粉が転走面に凝着するのを防止して低騒音性及び音響長寿命化を図るグリース組成物が開示されている（特許文献１）。特定組成のウレア化合物からなる増ちょう剤と、特定の有機スルホン酸塩との組み合わせにより、初期音響特性を良好にするとともに、音響特性の経時的な低下や高温による低下を抑えるグリース組成物もまた開示されている（特許文献２）。
しかし、温度の高い領域での音響寿命に対する改善要求は、家電機器や情報機器用の小型モータに組み込まれる転がり軸受において依然として高い。

特許第4117445号 特開2008-143979号公報

本発明は、小型モータの転がり軸受に封入するのに好適な耐熱音響長寿命を有するグリース組成物を提供することを目的とする。

本発明により、以下のグリース組成物を提供する：
１．（A）リチウム石けん系増ちょう剤、
（B）トリメチロールプロパンと脂肪酸とのエステル化反応によって得られるエステル系合成油である基油、及び
（C）（c-1）１−ナフチルアミン系酸化防止剤及び（c-2）ジフェニルアミン系酸化防止剤を含有し、（c-1）と（c-2）との合計量が組成物全量に対し、１．０〜１０質量％であり、（c-1）と（c-2）との配合比率が、質量比にして３０：７０〜７０：３０であるグリース組成物。
２．（c-1）１−ナフチルアミン系酸化防止剤が、下記式（I）で表される化合物である前記１に記載のグリース組成物。

（式中、Ｒ₁及びＲ₂は、互いに独立して、水素原子、炭素数１〜１２の直鎖又は分岐アルキル基である。）
３．（c-2）ジフェニルアミン系酸化防止剤が、下記式（II）で表される化合物である前記１又は２記載のグリース組成物。

（式中、Ｒ₃及びＲ₄は、互いに独立して、水素原子、炭素数１〜１２の直鎖又は分岐アルキル基である。）
４．（B）エステル系合成油が、トリメチロールプロパンと、炭素数６〜２０の直鎖及び分岐脂肪酸の混合物とのエステル化反応によって得られるエステル油である前記１〜３のいずれか１項記載のグリース組成物。
５．（A）リチウム石けん系増ちょう剤が、１２-ヒドロキシステアリン酸リチウムである前記１〜４のいずれか１項記載のグリース組成物。

本発明のグリース組成物は、優れた耐熱音響寿命を有する。本発明の組成物はまた、初期音響特性にも優れる。これらの音響性能は、特に小型モータの転がり軸受において優れる。

＜グリース内容＞
〔（A）リチウム石けん系増ちょう剤〕
本発明のグリース組成物に使用されるリチウム石けん系増ちょう剤は、欠点が少なく、高価でないため、実用性のある増ちょう剤である。好ましくは、ラウリン酸リチウム、ステリン酸リチウム又は１２−ヒドロキシステアリン酸リチウムであり、より好ましくはラウリン酸リチウム又は１２−ヒドロキシステアリン酸リチウムであり、特に好ましくは１２−ヒドロキシステアリン酸リチウムである。これらリチウム石けん系増ちょう剤を含有する本発明のグリース組成物は低騒音性に優れる。
本発明のグリース組成物のちょう度は、２００〜４００が好適であり、増ちょう剤の含有量はこのちょう度を得るのに必要な量となる。グリース組成物全体に対して、好ましくは３〜３０質量％、さらに好ましくは５〜２０質量％、最も好ましくは７〜１５質量％である。

〔（B）基油〕
本発明のグリース組成物に使用される基油は、トリメチロールプロパンをアルコールとして得られるエステル系合成油である。該エステル系合成基油を構成する脂肪酸としては、炭素数６〜２０、好ましくは６〜１８の直鎖又は分岐脂肪酸があげられる。脂肪酸は、単独でも２種以上の混合物でもよいが、混合物が好ましい。直鎖脂肪酸と分岐脂肪酸との混合物がより好ましい。これは、直鎖脂肪酸を単独で構成するよりも、分岐脂肪酸との混合物のほうが低温での流動性に優れるためである。脂肪酸は、飽和でも不飽和でもよいが、飽和脂肪酸が好ましい。
特に好ましくは、トリメチロールプロパンと、炭素数６〜１２の直鎖飽和脂肪酸と炭素数１６〜１８の分岐飽和脂肪酸との混合物とから得られるエステル系合成油である。最も好ましくは、トリメチロールプロパンと、n-オクタン酸、n-デカン酸及びi-ステアリン酸の混合物とのエステル油である。
４０℃における基油の動粘度は、１０〜５０ｍｍ²／ｓであるのが好ましく、１５〜３５ｍｍ²／ｓであるのがより好ましい。

〔（C）酸化防止剤〕
本発明は、（c-1）１−ナフチルアミン系酸化防止剤と（c-2）ジフェニルアミン系酸化防止剤を必須成分として含有する。
（c-1）と（c-2）との合計量は、グリース組成物全質量に対し、１．０〜１０質量％、好ましくは２．０〜６．０質量％である。（c-1）と（c-2）との合計量がこの範囲にあると、耐熱音響寿命性能に優れる。
（c-1）１−ナフチルアミン系酸化防止剤と（c-2）ジフェニルアミン系酸化防止剤の配合比率は、質量比にして、３０：７０〜７０：３０である。（c-1）と（c-2）との配合比率がこの範囲にあると、少ない添加量で耐熱音響寿命性能に優れる。
（c-1）１−ナフチルアミン系酸化防止剤としては、下記式（I）で表されるものが好ましい。

式中、Ｒ₁及びＲ₂は、互いに独立して、水素原子、炭素数１〜１２の直鎖又は分岐アルキル基である。
Ｒ₁及びＲ₂の直鎖又は分岐アルキル基としては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｉ−プロピル、ｎ−ブチル、ｉ−ブチル、ｔ−ブチル、ｎ−ペンチル、ｉ−ペンチル、ネオペンチル、ｔ−ペンチル、２−メチルブチル、ｎ−ヘキシル、ｉ−ヘキシル、３−メチルペンチル、エチルブチル、ｎ−ヘプチル、２− メチルヘキシル、ｎ−オクチル、ｉ−オクチル、２−エチルヘキシル、３−メチルヘプチル、１，１，３，３−テトラメチルブチル、ｎ−ノニル、ｉ−ノニル、１−メチルオクチル、エチルヘプチル、ｎ−デシル、１−メチルノニル、ｎ−ウンデシル、１，１−ジメチルノニル、ｎ−ドデシル等が挙げられる。
Ｒ₁は、水素原子であるのが好ましい。Ｒ₂は、炭素数１〜１２の分岐アルキル基であるのが好ましい。炭素数３〜１０の分岐アルキル基がより好ましい。1,1,3,3-テトラメチルブチル基が特に好ましい。Ｒ₁が水素原子であり、Ｒ₂が1,1,3,3-テトラメチルブチル基であるのが更に特に好ましい。
Ｒ₁の結合位置はフェニル基の４位であるのが好ましい。Ｒ₂の結合位置はナフチル基の６位であるのが好ましい。
式（I）の化合物としては、N-フェニル-1,1,3,3-テトラメチルブチルナフタレン-1-アミンが好ましい。
本発明のグリース組成物において、１−ナフチルアミン系酸化防止剤は単独で使用しても良いし、２種以上を適宜組み合わせて使用しても良い。
（c-2）上記ジフェニルアミン系酸化防止剤としては、下記式（II）で表されるものが好ましい。

式中、Ｒ₃及びＲ₄は、互いに独立して、水素原子、炭素数１〜１２の直鎖又は分岐アルキル基である。
Ｒ₃及びＲ₄の直鎖又は分岐アルキル基としては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｉ−プロピル、ｎ−ブチル、ｉ−ブチル、ｔ−ブチル、ｎ−ペンチル、ｉ−ペンチル、ネオペンチル、ｔ−ペンチル、２−メチルブチル、ｎ−ヘキシル、ｉ−ヘキシル、３−メチルペンチル、エチルブチル、ｎ−ヘプチル、２− メチルヘキシル、ｎ−オクチル、ｉ−オクチル、２−エチルヘキシル、３−メチルヘプチル、１，１，３，３−テトラメチルブチル、ｎ−ノニル、ｉ−ノニル、１−メチルオクチル、エチルヘプチル、ｎ−デシル、１−メチルノニル、ｎ−ウンデシル、１，１−ジメチルノニル、ｎ−ドデシル等が挙げられる。
Ｒ₃及びＲ₄で示されるアルキル基は、それぞれフェニル基の任意の位置に結合可能であるが、アミノ基に対してｐ−位であることが好ましく、さらに好ましくは、Ｒ₃及びＲ₄がｉ−オクチル基である、ｐ，ｐ’−ジオクチルジフェニルアミンであることが好ましい。
本発明のグリース組成物において、ジフェニルアミン系酸化防止剤は単独で使用しても良いし、２種以上を適宜組み合わせて使用しても良い。

本発明のグリース組成物は、上記必須成分に加えて、必要に応じてグリース組成物に通常使用される添加剤を含むことが出来る。このような添加剤の例としては、錆止め剤、金属不活性化剤、清浄分散剤、極圧添加剤、消泡剤、抗乳化剤、油性向上剤、耐摩耗剤、固体潤滑剤などが挙げられる。これらの添加量は通常0.01〜10質量％である。

本発明のグリースは、転がり軸受、特に、家電機器や情報機器の小型モータ（例えば、ブラシレスモータ、ファンモータ）の転がり軸受に好適に使用することができる。

＜試験グリース＞
実施例１〜５並びに比較例１〜７
下記に示す基油中で、１２-ヒドロキシステアリン酸リチウムを混合加熱溶解し、冷却してベースグリースとした。酸化防止剤の所定量を基油と混合し、ベースグリースに加えてよく混ぜ、３本ロールミルで混練して、混和ちょう度２５０（ＪＩＳ Ｋ２２２０）のグリース組成物を製造した。

比較例８
基油中で、ジフェニルメタンジイソシアネートに、シクロヘキシルアミン及びステアリルアミンを反応させ、ベースグリースを調製した。酸化防止剤の所定量を基油と混合し、ベースグリースに加えてよく混ぜ、３本ロールミルで混練して、混和ちょう度２５０（ＪＩＳ Ｋ２２２０）のグリース組成物を製造した。

＜試験方法＞
１．初期音響性能及び耐熱音響寿命性能の試験方法
鋼シールド付き玉軸受(内径８ｍｍ、外径２２ｍｍ、幅７ｍｍ)に、試験グリースを、軸受容積の２５％〜３５％で封入した。この玉軸受を２個ずつハウジングにセットして約４０Ｎの予圧をかけた後、軸受内径にシャフトを挿入して、試験用モータの回転軸にシャフトを結合し、玉軸受が内輪回転するようにした。ついで、前記玉軸受を恒温槽に入れ、試験温度１１０℃、回転速度３０００ｒｐｍで１５００時間回転させて評価試験を行った。玉軸受は、各実施例および比較例につき１０個ずつ試験を行い、平均値を求めた。
軸受回転前後の音響性能は、アンデロンメータを用いて、Ｍバンド（３００〜１８００Ｈｚ）のアンデロン値を測定することにより評価した。軸受回転前のアンデロン値により初期音響性能を評価し、玉軸受を１５００時間回転させた後のアンデロン値により耐熱音響寿命性能を評価した。尚、Ｍバンドの周波数３００〜１８００Ｈｚは、人にとって耳障りな音と言われている。

２．初期音響性能の評価基準
○：平均アンデロン値が０．３未満
×：平均アンデロン値が０．３以上

３．耐熱音響寿命性能の評価基準
○：平均アンデロン値が５未満
×：平均アンデロン値が５以上
結果を表１に示す。なお、表中の質量％は組成物の全質量に対する値である。

基油
エステル油Ａ：トリメチロールプロパンと、n-オクタン酸、n-デカン酸及びi-ステアリン酸の混合物とのエステル油（４０℃動粘度；２５ｍｍ²／ｓ）
エステル油Ｂ：ペンタエリスリトールエステル油＋ジエステル（４０℃動粘度；２５ｍｍ²／ｓ）
尚、４０℃における動粘度はJIS K 2220 23.に準拠して測定した。

酸化防止剤
酸化防止剤Ａ：アルキル化Ｎ−フェニル−１−ナフチルアミン
（Ｃａｓ Ｎｏ．６８２５９−３６−９）
酸化防止剤Ｂ：アルキル化ジフェニルアミン
（Ｃａｓ Ｎｏ．６８４１１−４６−１）
酸化防止剤Ｃ：ヒンダードフェノール系
（Ｃａｓ Ｎｏ．２０８２−７９−３）

・リチウム石けん系増ちょう剤とトリメチロールプロパンと脂肪酸のエステル化反応によって得られたエステル系合成油基油（エステル油Ａ）と、１−ナフチルアミン（酸化防止剤Ａ）とジフェニルアミン（酸化防止剤B）とを、所定量、所定比率で組み合わせた実施例１〜５は、いずれも初期音響性能が良好で、耐熱音響寿命性能も良好であった。
・実施例３における酸化防止剤Ｂの代わりに酸化防止剤Ｃを同量配合した比較例１は、耐熱音響寿命性能に劣る結果となった。
・実施例１と異なる基油を配合した比較例２（エステル油Ｂ配合）は、耐熱音響寿命性能に劣る結果となった。
・酸化防止剤Ａ，Ｂを、本発明で規定する範囲よりも少量配合した比較例３（酸化防止剤Ａと酸化防止剤Ｂの合計０．６質量％配合）は、耐熱音響寿命性能に劣る結果となった。
・酸化防止剤Ａ，Ｂを、本発明で規定する範囲よりも多量に配合した比較例４（酸化防止剤Ａと酸化防止剤Ｂの合計１４質量％配合）は、初期音響性能に劣る結果となった。
・実施例１における酸化防止剤Ａ，Ｂを、合計量は同じであるが本発明で規定する範囲外の割合で配合した比較例５（酸化防止剤Ａ０．４質量％、酸化防止剤Ｂ１．６質量％配合）、比較例６（酸化防止剤Ａ１．６質量％、酸化防止剤Ｂ０．４質量％配合）はいずれも耐熱音響寿命性能に劣る結果となった。
・実施例４と酸化防止剤として同量配合したが、酸化防止剤Ｂを含まない比較例７（酸化防止剤Ａ配合）は、耐熱音響寿命性能に劣る結果となった。
・実施例４と異なる増ちょう剤を配合した比較例８（ウレア）は、耐熱音響寿命性能に劣る結果となった。

以上の結果により、本発明のグリース組成物は優れた初期音響性能と耐熱音響寿命性能を併せ持つことが明らかになった。

Claims (4)

1. （A）１２-ヒドロキシステアリン酸リチウムである増ちょう剤、
   （B）トリメチロールプロパンと、炭素数６〜１２の直鎖飽和脂肪酸と炭素数１６〜１８の分岐飽和脂肪酸との混合物とのエステル化反応によって得られるエステル系合成油である基油、及び
   （C）（c-1）１−ナフチルアミン系酸化防止剤及び（c-2）ジフェニルアミン系酸化防止剤を含有し、（c-1）と（c-2）との合計量が組成物全量に対し、１．０〜１０質量％であり、（c-1）と（c-2）との配合比率が、質量比にして３０：７０〜７０：３０であるグリース組成物。
2. （c-1）１−ナフチルアミン系酸化防止剤が、下記式（I）で表される化合物である請求項１記載のグリース組成物。
   

   

   （式中、Ｒ₁及びＲ₂は、互いに独立して、水素原子、炭素数１〜１２の直鎖又は分岐アルキル基である。）
3. （c-2）ジフェニルアミン系酸化防止剤が、下記式（II）で表される化合物である請求項１又は２記載のグリース組成物。
   

   

   （式中、Ｒ₃及びＲ₄は、互いに独立して、水素原子、炭素数１〜１２の直鎖又は分岐アルキル基である。）
4. （B）エステル系合成油が、トリメチロールプロパンと、n-オクタン酸、n-デカン酸及びi-ステアリン酸の混合物とのエステル油である、請求項１〜３のいずれか１項記載のグリース組成物。