JPH10279981A

JPH10279981A - 軸受用潤滑油組成物

Info

Publication number: JPH10279981A
Application number: JP9096682A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Noguchi; 勝行野口; Koichi Numazawa; 浩一沼澤; Tetsuo Wakizono; 哲郎脇園
Original assignee: Showa Shell Sekiyu KK
Current assignee: Showa Shell Sekiyu KK
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1997-03-31
Publication date: 1998-10-20
Anticipated expiration: 2017-03-31
Also published as: JP4764535B2

Abstract

(57)【要約】【課題】軸受寿命を改善した軸受用潤滑油組成物、特
に転がり軸受用潤滑油組成物の提供。【解決手段】過塩基性のＣａスルフォネート、Ｍｇス
ルフォネートおよびＣａフェネートよりなる群から選ば
れた１種以上の金属塩を含んだ潤滑油組成物に、ナフテ
ン酸亜鉛または炭素数６〜１８の脂肪酸亜鉛を亜鉛量と
して、潤滑油組成物全重量に対して０．０１〜１．０重
量％を添加したことを特徴とする軸受用潤滑油組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、過塩基性の金属系清浄
剤に脂肪酸亜鉛またはナフテン酸亜鉛を配合した軸受用
潤滑油組成物、特に転がり軸受用潤滑油組成物に関す
る。

【０００２】

【従来技術】

１．一般に軸受の転がり疲労によるフレーキングは、転
がり接触による繰り返し応力で、非金属介在物、組織不
均一、炭化物などの内部起点あるいは材料自体の疲労に
より接触表面下に亀裂が発生し、剥離にいたる。したが
って転がり軸受寿命の向上を図るには製鋼における非金
属介在物の低減、熱処理面を含めて組織不均一、炭化物
の状態の改善が必要である。また、潤滑油の粘度調整を
別にすれば、添加剤としては有機モリブデンなどが転が
り軸受寿命を延長させることで知られているが、潤滑油
を構成する添加剤や使用条件の違いによっては十分な転
がり軸受寿命を期待できないのが現状である。２．最近の省燃費志向に合わせて、潤滑油の低粘度化が
行われているが、低粘度化と潤滑油に含まれる添加剤、
特に金属系清浄剤の副作用で転がり軸受寿命が一層短命
化してきている。すなわち、潤滑油の熱安定性、耐久性
を図るため、潤滑油に清浄剤を添加して、潤滑油の劣化
生成物が機械各部へ付着するのを防いでいるが、これら
の清浄剤の中でも過塩基性の金属系清浄剤は軸受寿命を
著しく短くすることが認められる。３．添加剤の影響については、多くの研究がなされてい
るが、評価する試験機は転がり軸受試験機、円筒試験
機、ギヤ試験機、エンジン動弁試験機等多岐にわたって
おり、更に評価に使用する鋼材の組成、表面粗さ、温
度、負荷条件、基油組成、滑り速度、添加剤等の影響因
子、またそれらの相互作用をも考慮する必要がある。更
に、影響因子の相互作用としては、温度−接触圧と滑り
速度、油膜厚さ−表面処理と材料組成及び材料組成−添
加剤等が有り、添加剤間の相互作用についても考慮が必
要であるし、これらの相互作用に加えて、酸素、水分な
どの存在の影響も考慮する必要がある。転がり疲れに対
する潤滑添加剤の影響については、例えば転がり疲れシ
ンポジウム予稿集（１９９３年９月、１２５〜１３０
頁）が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする手段】本発明は、軸受寿命を
改善した軸受用潤滑油組成物、特に転がり軸受用潤滑油
組成物を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】潤滑油組成物に添加され
る金属系清浄剤としては、スルフォネート、フェネー
ト、サリシレート、ホスホネート等のアルカリ金属また
はアルカリ土類金属（Ｃａ、Ｍｇ、Ｂａなど）の金属塩
がある。また、前記金属の水酸化物ないしは炭酸塩を過
剰に含有させた過塩基性清浄剤も知られている。金属系
清浄剤としてはこれらの一種以上を配合したものが用い
られる。これら金属系清浄剤によって、潤滑油の劣化生
成物を取り除き清浄性を保つことができる。本発明者ら
は、前記金属系清浄剤の内、Ｃａスルフォネート、Ｍｇ
スルフォネートおよびＣａフェネートよりなる群から選
ばれた１種以上の金属塩を主成分として含有する過塩基
性清浄剤を潤滑油に添加した場合に、過剰に添加させた
前記金属の水酸化物あるいは炭酸塩の存在が転がり軸受
寿命を著しく短くすると推考し、かつこの問題点を、前
記過塩基性清浄剤を含む潤滑油組成物に特定量の脂肪酸
亜鉛あるいはナフテン酸亜鉛を存在させることにより解
決できることを見いだし本発明に到達した。

【０００５】すなわち、本発明者らは、Ｃａスルフォネ
ート、ＭｇスルフォネートおよびＣａフェネートよりな
る群から選ばれた１種以上の金属塩を主成分として含有
する過塩基性清浄剤を潤滑油に添加して構成されている
潤滑油組成物において、該潤滑油に炭素数が６〜１８、
好ましくは８〜１８の脂肪酸亜鉛を亜鉛量として、潤滑
油組成物全重量に対して０．０１〜１．０重量％、好ま
しくは０．０２〜０．８重量％、あるいはナフテン酸亜
鉛を添加することにより、前記問題を解消することが出
来た。前記脂肪酸亜鉛の脂肪酸の種類としては、例えば
オクチル酸、オレイン酸等が挙げられる。また、前記ナ
フテン酸亜鉛は、亜鉛量として潤滑油組成物全重量に対
して０．０１〜０．３０重量％、好ましくは０．０２〜
０．２０重量％が添加される。

【０００６】本発明で使用する過塩基性清浄剤は、中性
Ｃａスルホネート、中性Ｍｇスルフォネート、中性Ｃａ
フェネートを越える塩基価のものであれば良い。

【０００７】次に本発明の潤滑油組成物を構成する基油
及び添加剤について具体的に説明する。前記のような特
性を有する潤滑油組成物に使用される基油は、溶剤精製
あるいは水素化処理をした鉱油ないし合成油であって、
必要とされる耐荷重性能や金属間の摩擦特性に応じて適
当な粘度を有するものが選択される。例えば合成油とし
てポリアルファオレフィン類、ポリブテン類、ジエステ
ル類、ポリエチレンプロピレン類、ポリグライコール
類、ヒンダードエステル類などが挙げられるが、添加剤
の溶解性等を考慮すると鉱油と混合する場合がある。

【０００８】本発明の潤滑油組成物を構成する基油の添
加剤としては、前記の過塩基性のＣａスルフォネート、
ＭｇスルフォネートおよびＣａフェネートよりなる群か
ら選ばれた金属塩、前記の脂肪酸亜鉛あるいはナフテン
酸亜鉛の他に、例えば以下に記載するような添加剤を使
用することができる。前記の基油に増粘及び粘度指数向
上効果を目的としてのポリメタクリレート（ＰＭＡ）、
オレフィンコポリマー（ＯＣＰ）、スチレン・ジエン共
重合体水素化合物（ＳＤＣ）等が使用される。最も多く
使用されているのはポリメタクレートとオレフィンコポ
リマーであり、重量平均分子量が２万〜４０万程度のも
のが一般的に用いられる。また、流動点降下作用を目的
としてポリアルキルメタクリレート、アルキル化芳香族
化合物、フマレート−酢ビ共重合体、エチレン−酢ビ共
重合体等が使用されるが、最も多く使用されているのは
ポリメタクリレートである。重量平均分子量は数万程度
である。

【０００９】前記の基油の極圧性を向上させるために硫
黄系添加剤としては硫化オレフィン、硫化エステル、ポ
リサルファイド等がある。硫黄の配合量としては０．１
から２．５重量部で使用されるが、使用状況によって添
加量を増減することにより極圧性を調整しても良い。

【００１０】前記の基油に耐摩耗性、酸化防止性および
摩擦係数を上げることによりトルク容量を向上させるた
めに、ジアルキルジチオりん酸金属塩が配合される。該
ジアルキルジチオりん酸金属塩としては、例えば下式
（Ｉ）の構造式で表せるものである。

【化１】（前式中、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃およびＲ₄は、炭素数が３〜１
０のアルキル基、Ｍは金属元素である。）前式（Ｉ）で表わされるジアルキルジチオりん酸金属塩
は、前式（Ｉ）の炭化水素基（Ｒ）や金属の種類を変え
ることでその効果に若干の差があるが、前記ＭとしてＺ
ｎ、Ｍｏ等が挙げられる。前記ジアルキルジチオりん酸
亜鉛は、前記亜鉛の配合量が０．０５重量部未満では摩
擦特性、耐摩耗性、酸化安定性等の向上が期待できず、
前記亜鉛の配合量としては０．０５から０．３重量部の
範囲が良い。

【００１１】劣化生成物やすすを油中に分散させる無灰
系分散剤としてはこはく酸イミド系、フェノール系、エ
ステル系、ポリイソブチレンアミン系／ポリエーテルア
ミン系に大別され、こはく酸イミド系が主に使用されて
いる。前記こはく酸イミド系分散剤は、本来の機能であ
る劣化生成物やすすを油中に分散させる作用のほかに、
摩擦特性の改善に寄与し、摩擦特性の耐久性等を向上さ
せている。また、該こはく酸イミド系分散剤は、窒素の
配合量として０．０１〜０．２重量部で使用されている
が、配合量を調整することにより潤滑油組成物に適当な
摩擦係数を付与させることができる。

【００１２】前記の基油の耐摩耗性、耐焼き付き性を向
上させ、更に金属間摩擦特性にも適当な特性を与えるた
めに、りん酸エステル化合物が配合される。該りん酸エ
ステル化合物として（１）亜りん酸エステル、亜りん酸
トリエステル、ホスホン酸エステル、正りん酸エステ
ル、ピロリン酸エステル、酸性りん酸エステルまたはそ
のアミン塩等のアルキルまたはアリールりん酸エステル
化合物、（２）炭素数３から１８のアルキル基を有する
アルキルチオフォスフェート、酸性チオりん酸エステル
のりん酸エステル化合物、或いはこれらのアルキルアミ
ン完全中和塩、または部分中和塩等のアルキルチオりん
酸エステル類、（３）炭素数１から１８のアルキル基を
有するアルキルジチオフォスフェート、酸性ジチオりん
酸エステルのりん酸エステル化合物またはチオりん酸エ
ステル化合物、或いはこれらのアルキルアミン完全中和
塩または部分中和塩などのアルキルジチオりん酸エステ
ル類、（４）炭素数１から１８のアルキル基２個を有す
る酸性ジチオりん酸エステルのりん酸エステル化合物ま
たはチオりん酸エステル化合物、或いはこれらのアルキ
ルアミン完全中和塩または部分中和塩などのジアルキル
ジチオりん酸エステル類などを挙げることができる。こ
れら化合物は単独または複数組み合わせて使用してよ
い。添加量としては上記化合物一種または組み合わせ
て、りん量として０．０３から０．２重量部の範囲で使
用される。

【００１３】以下に実施例および比較例を挙げて本発明
を説明するが、これら下記実施例は本発明の実施例の一
例であり、本発明はこれら実施例に限定されるものでは
ない。本実施例では、合成基油としてポリアルファオレ
フィンを使用した。

【００１４】

【実施例】

比較例１〜８比較例１は鉱油と合成基油８９．０重量％の基油に粘度
指数向上剤としてポリメタクリレート５．０重量％、こ
はく酸イミド系の無灰分散剤を１．３重量％、アミン系
酸化防止剤を０．５重量％、極圧剤として硫化エステル
１．２重量％、りん系摩耗防止剤として炭素数１２個を
有するアルキル基からなる亜りん酸エステルを０．５重
量％、流動点降下剤ポリメタクリレートを０．５重量
％、更に一級ジチオりん酸亜鉛を１．０重量％、過塩基
性の金属系清浄剤Ｃａスルフォネートを１．０重量％添
加したものである。比較例２は、比較例１の過塩基性の
金属系清浄剤Ｃａスルフォネートを０．５重量％にした
ものである。比較例３は、比較例１の過塩基性の金属系
清浄剤Ｃａスルフォネートを除いたものである。比較例
４は、比較例１の過塩基性の金属系清浄剤Ｃａスルフォ
ネートをＣａフェネートの種類に変えたものである。比
較例５は、比較例４のＣａフェネートを０．５重量％に
したものである。比較例６は、比較例１のＣａスルフォ
ネートをＣａサリシレートの種類に変えたものである。
比較例７は、比較例１のＣａスルフォネートをＭｇスル
フォネートの種類に変えたものである。比較例８は、比
較例７のＭｇスルフォネートを０．５重量％にしたもの
である。

【００１５】実施例１〜２９実施例１は、比較例１に軸受寿命向上剤としてオクチル
酸亜鉛０．３重量％を添加したものである。実施例２
は、比較例１に軸受寿命向上剤としてオクチル酸亜鉛
０．５重量％を添加したものである。実施例３は、比較
例１に軸受寿命向上剤としてオクチル酸亜鉛１．０重量
％を添加したものである。実施例４は、比較例１に軸受
寿命向上剤としてオクチル酸亜鉛３．０重量％を添加し
たものである。実施例５は、比較例２に軸受寿命向上剤
としてオクチル酸亜鉛０．３重量％を添加したものであ
る。実施例６は、比較例２に軸受寿命向上剤としてオク
チル酸亜鉛３．０重量％を添加したものである。

【００１６】実施例７は、比較例４に軸受寿命向上剤と
してオクチル酸亜鉛０．３重量％を添加したものであ
る。実施例８は、比較例４に軸受寿命向上剤としてオク
チル酸亜鉛３．０重量％を添加したものである。実施例
９は、比較例５に軸受寿命向上剤としてオクチル酸亜鉛
０．３重量％を添加したものである。実施例１０は、比
較例５に軸受寿命向上剤としてオクチル酸亜鉛３．０重
量％を添加したものである。実施例１１は、比較例７に
軸受寿命向上剤としてオクチル酸亜鉛０．３重量％を添
加したものである。実施例１２は、比較例７に軸受寿命
向上剤としてオクチル酸亜鉛３．０重量％を添加したも
のである。実施例１３は、比較例８に軸受寿命向上剤と
してオクチル酸亜鉛０．３重量％を添加したものであ
る。実施例１４は、比較例８に軸受寿命向上剤としてオ
クチル酸亜鉛３．０重量％を添加したものである。

【００１７】実施例１５は、比較例１に軸受寿命向上剤
としてオレイン酸亜鉛０．３重量％を添加したものであ
る。実施例１６は、比較例１に軸受寿命向上剤としてオ
レイン酸亜鉛３．０重量％を添加したものである。実施
例１７は、比較例２に軸受寿命向上剤としてオレイン酸
亜鉛０．３重量％を添加したものである。実施例１８
は、比較例２に軸受寿命向上剤としてオレイン酸亜鉛
３．０重量％を添加したものである。実施例１９は、比
較例４に軸受寿命向上剤としてオレイン酸亜鉛０．３重
量％を添加したものである。実施例２０は、比較例４に
軸受寿命向上剤としてオレイン酸亜鉛３．０重量％を添
加したものである。実施例２１は、比較例５に軸受寿命
向上剤としてオレイン酸亜鉛０．３重量％を添加したも
のである。実施例２２は、比較例５に軸受寿命向上剤と
してオレイン酸亜鉛３．０重量％を添加したものであ
る。実施例２３は、比較例７に軸受寿命向上剤としてオ
レイン酸亜鉛０．３重量％を添加したものである。実施
例２４は、比較例７に軸受寿命向上剤としてオレイン酸
亜鉛３．０重量％を添加したものである。実施例２５
は、比較例８に軸受寿命向上剤としてオレイン酸亜鉛
０．３重量％を添加したものである。実施例２６は、比
較例８に軸受寿命向上剤としてオレイン酸亜鉛３．０重
量％を添加したものである。

【００１８】実施例２７は、比較例１に軸受寿命向上剤
としてナフテン酸亜鉛０．３重量％を添加したものであ
る。実施例２８は、比較例１に軸受寿命向上剤としてナ
フテン酸亜鉛０．５重量％を添加したものである。実施
例２９は、比較例１に軸受寿命向上剤としてナフテン酸
亜鉛３．０重量％を添加したものである。

【００１９】以上の実施例及び比較例の潤滑油組成物に
ついて昭和シェル石油式玉転がり軸受寿命試験機を用い
て下記の仕様及び試験条件で実施油及び比較油の軸受損
傷時間を測定した。損傷時間結果については、表２、
４、６、８、１０、１２、１４、１６、１８及び２０に
示した。

【００２０】１．仕様（１）試験機本体（ａ）試験軸受ＪＩＳＢ１５２１単列深溝玉軸受６
２０６（ｂ）軸受数４個／１主軸（ｃ）本体ケース鋳鉄（ｄ）軸受ハウジング特殊鋼ＳＵＪ２製焼入れ研磨
仕上げ中央ハウジング……１個／１輪内径φ６２サイド・ハウジング……２個／１輪内径φ６２（２）負荷方式特殊板バネ弾性変位式吊り輪による４軸受け均等荷重負荷ラジアル負荷最大１０００ｋｇｆ／１軸受（３）主軸特殊鋼ＳＣＭ４１５製浸炭焼入れ内径
φ３０

【００２１】２．試験条件（１）油量１．６リットル（軸芯）（２）油温特にコントロールせず、なりゆき（３）主軸回転数３０００ｒｐｍ（４）負荷荷重１０００ｋｇｆ／１軸受

【００２２】評価結果１．比較例１、２、３、４、５、、６、７及び８の評価
結果より、潤滑油組成物の転がり軸受寿命を短くする要
因は、該潤滑油組成物に配合された金属系清浄剤のＣａ
スルフォネート、ＣａフェネートおよびＭｇスルフォネ
ートであることが分かった。一方、比較例６に示すよう
に過塩基性の金属系清浄剤のなかでもＣａサリシレート
タイプは潤滑油組成物の転がり軸受寿命を阻害しなかっ
た。比較例３に示すように金属系清浄剤が配合されてい
ない潤滑油組成物は転がり軸受寿命を阻害しない。

【００２３】２．実施例１、２、３、４、５、６、７、
８、９、１０、１１、１２、１３及び１４に示すように
過塩基性の金属系清浄剤Ｃａスルフォネート、Ｃａフェ
ネート、Ｍｇスルフォネートを０．５から１．０重量％
を含んだ実施油に対し、オクチル酸亜鉛を０．３から
３．０重量％を添加すると２倍以上の転がり軸受寿命の
延長が得られた。一方、脂肪酸の種類をオクチル酸に変
えてオレイン酸亜鉛を添加した実施例１５、１６、１
７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５
及び２６についても、過塩基性の金属系清浄剤Ｃａスル
フォネート、Ｃａフェネート、Ｍｇスルフォネートを
０．５から１．０重量％を含んだ実施油に対し、オレイ
ン酸亜鉛を０．３から３．０重量％を添加するとオクチ
ル酸亜鉛と同様の転がり軸受寿命が得られた。３．脂肪酸亜鉛に変えてナフテン酸亜鉛を添加した実施
例２７，２８及び２９についても、過塩基性の金属系清
浄剤Ｃａスルフォネート１．０重量％を含んだ実施油に
対し、ナフテン酸亜鉛を０．３〜３．０重量％を添加す
ると３倍以上の転がり軸受寿命の延長が得られた。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】

【表３】

【００２７】

【表４】

【００２８】

【表５】

【００２９】

【表６】

【００３０】

【表７】

【００３１】

【表８】

【００３２】

【表９】

【００３３】

【表１０】

【００３４】

【表１１】

【００３５】

【表１２】注)ダイルーブＺ５００大日本インキ化学工業株式会社

【００３６】

【表１３】

【００３７】

【表１４】注)ダイルーブＺ５００大日本インキ化学工業株式会社

【００３８】

【表１５】

【００３９】

【表１６】注)ダイルーブＺ５００大日本インキ化学工業株式会社

【００４０】

【表１７】

【００４１】

【表１８】注）ダイルーブＺ５００大日本インキ化学工業株式会社

【００４２】

【表１９】

【００４３】

【表２０】

【００４４】

【効果】本発明によると、過塩基性の金属系清浄剤（Ｃ
ａスルフォネート、Ｍｇスルフォネート、Ｃａフェネー
ト）を含む潤滑油の転がり軸受寿命を２倍以上延長させ
ることができた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ１０Ｍ 129:26 159:22）Ｃ１０Ｎ 10:04 30:04 30:12 40:02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】過塩基性のＣａスルフォネート、Ｍｇス
ルフォネートおよびＣａフェネートよりなる群から選ば
れた１種以上の金属塩を含んだ潤滑油組成物に、炭素数
６〜１８の脂肪酸亜鉛を亜鉛量として、潤滑油組成物全
重量に対して０．０１〜１．０重量％を添加したことを
特徴とする軸受用潤滑油組成物。
【請求項２】過塩基性のＣａスルフォネート、Ｍｇス
ルフォネートおよびＣａフェネートよりなる群から選ば
れた１種以上の金属塩を含んだ潤滑油組成物に、ナフテ
ン酸亜鉛を添加したことを特徴とする軸受用潤滑油組成
物。
【請求項３】軸受用潤滑油組成物が、転がり軸受用潤
滑油組成物である請求項１または２記載の潤滑油組成
物。