JP5753993B2 - グリース組成物及び軸受 - Google Patents

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。

自動車電装・補機用転がり軸受等の高温・高速化が著しい部位を潤滑するグリースには、長い潤滑寿命が求められる。グリースに長い潤滑寿命を付与するために、耐熱性はもちろんのこと、グリースが潤滑部に良く流入する性質が求められる。このようなグリースの流入性は、使用される軸受が外輪回転軸受である場合に特に強く要求される。これは遠心力が働くなど、よりグリースの潤滑部への流入が難しくなるためである。一方あまり流入性が良くなり過ぎると、グリースが軟化してしまい、軸受から漏洩し、短寿命となる。したがって、耐熱性と流入性のバランスの取れたグリースが求められている。
外輪回転の自動車電装・補機用転がり軸受としては、カーエアコン用電磁クラッチ、中間プーリ、アイドラープーリ、テンションプーリ等に使用される軸受があり、同様に内輪回転軸受にはオルタネータ等に使用される軸受がある。
なお、外輪回転で長寿命であるグリースは、上記で述べたように、バランスが取れているため、外輪回転のみならず、内輪回転の軸受にも使用が可能である。

自動車電装・補機用転がり軸受に使用されるグリースとしては、主に合成炭化水素油やフェニルエーテル系合成油を基油としたジウレアグリースが使用されている。ジウレアグリースの中では高温耐久性が優れているという理由から芳香族ジウレアグリースが使用されることが多い。しかしながらこの種のグリースは、外輪回転軸受に使用すると、グリースの潤滑部への流入性が不足し、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。

特許第２９７９２７４号

本発明の目的は、グリース組成物を軸受を提供することである。
本発明の他の目的は、潤滑部へのグリースの流入性が改善され、高温環境下でも軸受寿命が長い軸受用グリースを提供することである。

本発明は以下のグリース組成物及び軸受を提供するものである。
基油と増ちょう剤を含むグリース組成物において、基油がエステル系合成油を含み、エステル系合成油の含有量が、基油全体の１００質量％であり、増ちょう剤が下記一般式（Ｉ）で示されるジウレア化合物を含むグリース組成物を封入した転がり軸受であって、内輪と、外輪と、転動体とを有し、外輪回転である転がり軸受。
（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、シクロへキシル基、または炭素数８〜２２の直鎖又は分岐アルキル基を示し、シクロへキシル基と炭素数８〜２２の直鎖又は分岐アルキル基の総モル数に対するシクロへキシル基のモル数の割合は、６０〜９０％である。

本発明のグリース組成物は、潤滑部へのグリースの流入性が改善され、高温環境下でも軸受寿命が長い。このため、軸受用として優れており、特に自動車電装・補機用転がり軸受用として、中でも、自動車電装・補機用転がり軸受の外輪回転で使用される軸受用として優れた効果を発揮する。

前述したように、長寿命を得るためには潤滑部への流入性が必要であるが、一方あまり流入性が高くなり過ぎると、グリースが軟化してしまい、軸受から漏洩し、短寿命となるため、耐熱性と流入性のバランスを取ることが重要である。
本発明では上記ジウレア化合物のシクロヘキシル基の割合を高くして、耐熱性を確保するとともに流入性を抑制し、一方、極性を有するために増ちょう剤と親和性があるエステル系合成油を使用することにより、グリースの流入性を向上させ、耐熱性と流入性のバランスを取ったことを特徴とするものである。

一般にグリース組成物に使用する増ちょう剤としてはＬｉやＮａ等を含む金属石けん類、ベントン、シリカゲル、ジウレア化合物、ポリテトラフルオロエチレンに代表されるフッ素系増ちょう剤等の非石けん類が挙げられる。しかし、金属石けん類、ベントン、シリカゲルは、耐熱性、すなわち高温下での軸受潤滑寿命を満足するものではない。またフッ素系増ちょう剤は、耐熱性は満足するものの非常に高価であり、汎用性に欠ける。
したがって、本発明のグリース組成物は、一般式（Ｉ）で表される特定のジウレア系増ちょう剤を使用することを特徴とするものである。
一般式（Ｉ）において、Ｒ¹およびＲ³で表される、シクロへキシル基と炭素数８〜２２の直鎖又は分岐アルキル基の総モル数に対するシクロへキシル基のモル数の割合は、６０〜９５％であり、さらに好ましくは７０〜９０％である。
６０％未満では、流入性が高くなり、グリースが軟化し、軸受から漏洩し、短寿命となる。また９５％を超えるとグリースが硬くなり、流入性が悪化し、短寿命となる。

本発明のグリース組成物に使用する基油はエステル系合成油を含む。エステル系合成油としては、ジ-２-エチルヘキシルアジペート（ＤＯＡ）、ジ-２-エチルヘキシルセバケート（ＤＯＳ）、ジイソデシルアジペート（ＤＩＤＡ）などに代表されるジエステル油、トリメリット酸エステル油などに代表される芳香族エステル油、トリメチロールプロパンエステル油やペンタエリスリトールエステル油などに代表されるポリオールエステル油などが挙げられる。
特に好ましいものは、分子内に３価以上のエステル基を有するエステル系合成油であり、例えば、トリメチロールプロパンエステル油、トリメリット酸エステル油、ピロメリット酸エステル油、ペンタエリスリトールエステル油やジペンタエリスリトールエステル油、および多価アルコール（例えば、ペンタエリスリトール）と、１価の脂肪酸（例えば、カプリル酸）および多塩基酸（例えば、アゼライン酸）より合成されるコンプレックスエステル油等が挙げられる。

基油全体に対するエステル系合成油の割合は、好ましくは２０質量％以上、さらに好ましくは５０質量％以上、最も好ましくは１００質量％である。耐熱性や流入性を十分に満足させるためには、２０質量％以上含有することが好ましい。これは、エステル系合成油は極性が大きく、増ちょう剤との親和性が大きいため、グリースの潤滑部への流入性を助けるからである。
本発明のグリース組成物に使用する基油は、エステル系合成油以外のその他の基油を含んでいても良い。その他の基油としては、鉱物油、合成油がある。合成油の例としてはジエステル油、ポリαオレフィンに代表される合成炭化水素油、アルキルジフェニルエーテルに代表されるエーテル系合成油、ポリプロピレングリコールに代表されるポリグリコール系合成油、シリコーン系合成油、フッ素系合成油が挙げられる。

本発明のグリース組成物には、必要に応じて一般にグリース組成物に使用される任意の添加剤が使用可能である。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。

好適な実施態様を以下に示す。
１． 基油と増ちょう剤を含むグリース組成物において、基油がエステル系合成油を含み、エステル系合成油の含有量が、基油全体の２０質量％以上であり、増ちょう剤が下記一般式（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、シクロへキシル基、または炭素数８〜２２の直鎖又は分岐アルキル基を示し、シクロへキシル基と炭素数８〜２２の直鎖又は分岐アルキル基の総モル数に対するシクロへキシル基のモル数の割合は、６０〜９５％である。
２．エステル系合成油が、分子内に３価以上のエステル基を有するエステル系合成油である上記１記載のグリース組成物。
３．エステル系合成油が、トリメチロールプロパンエステル油、トリメリット酸エステル油、ピロメリット酸エステル油、ペンタエリスリトールエステル油、ジペンタエリスリトールエステル油、及びコンプレックスエステル油からなる群から選ばれる少なくとも１種である上記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。

実施例
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と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１〜４及び比較例１〜４のグリース組成物を調製した。

シクロへキシル基（ＣＨ）の含有率（％）＝[{（シクロへキシル基のモル数）／（シクロへキシル基のモル数＋アルキル基のモル数）}×100]
増ちょう剤Ａ１〜Ａ５：脂環式・脂肪族ジウレア（シクロヘキシルアミン及び／又はステアリルアミン使用）
増ちょう剤Ｂ：芳香族ジウレア（ｐ-トルイジン使用）
増ちょう剤Ｃ：Ｌｉ石けん（12-ヒドロキシステアリン酸リチウム）

基油
エステル油Ａ：トリメチロールプロパンエステル油（40℃の動粘度：24.5mm²/s）
エステル油Ｂ：ペンタエリスリトールエステル油（40℃の動粘度：30.8mm²/s）
エステル油Ｃ：ジペンタエリスリトールエステル油（40℃の動粘度：209mm²/s）
エステル油Ｄ：コンプレックスエステル油（40℃の動粘度：102mm²/s）
鉱物油：40℃の動粘度：102mm²/s
合成炭化水素油：40℃の動粘度：63.3mm²/s
フェニルエーテル油：ジアルキルジフェニルエーテル油（40℃の動粘度：100mm²/s）
添加剤Ａ：アミン系酸化防止剤（アルキルジフェニルアミン）
添加剤Ｂ：スルホネート系錆止め剤（ジノニルナフタレンスルホン酸亜鉛）

グリース組成物の試験方法
混和ちょう度（JIS K2220）：ちょう度は２８０に統一した。
外輪回転試験
高温下での軸受寿命を評価する外輪回転の試験。下記の条件で運転し、モータの過電流、振動異常、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：６２０３ゴムシール
試験温度：１６０℃
回転数 ：１６０００ｒｐｍ
試験荷重：ラジアル荷重 ８００Ｎ
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

総合評価
外輪回転試験 合格 500時間以上 不合格 500時間未満
軸受潤滑寿命 合格 500時間以上 不合格 500時間未満
両試験に合格したもの：○、その他：×
結果を表１に示す。

シクロへキシル基（ＣＨ）率が６０〜９５％である一般式（Ｉ）の増ちょう剤と、基油中のエステル系合成油の含有量が、基油全体の２０質量％以上である実施例１〜４のグリース組成物では外輪回転試験及び軸受潤滑寿命試験の結果はいずれも５００時間以上であり耐熱性及び流入性が優れていることがわかる。
これに対して、シクロへキシル基（ＣＨ）率が５０％である一般式（Ｉ）の増ちょう剤を使用した比較例１、基油中のエステル系合成油の含有量が、基油全体の１０質量％である比較例２、シクロへキシル基（ＣＨ）を含まない一般式（Ｉ）の増ちょう剤を使用した比較例３及び４のグリース組成物は外輪回転試験、軸受潤滑寿命試験又はその双方が５００時間未満であり、本発明の目的を達成できないことがわかる。

Claims (1)

1. 基油と増ちょう剤を含むグリース組成物において、基油がエステル系合成油を含み、エステル系合成油の含有量が、基油全体の１００質量％であり、前記エステル油が、ペンタエリスリトールエステル油とジペンタエリスリトールエステル油との混合油であり、増ちょう剤が下記一般式（Ｉ）で示されるジウレア化合物を含むグリース組成物を封入した転がり軸受であって、内輪と、外輪と、転動体とを有し、外輪回転である転がり軸受。
   （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、シクロへキシル基、または炭素数８〜２２の直鎖又は分岐アルキル基を示し、シクロへキシル基と炭素数８〜２２の直鎖又は分岐アルキル基の総モル数に対するシクロへキシル基のモル数の割合は、６０〜９０％である。