KR102583520B1 - 윤활제 조성물 및 이것을 봉입한 구름 베어링 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 구름 베어링은, 지방산 금속염과, 다이싸이오카밤산 금속염과, 인계 첨가제와, 염기성 첨가제를 함유하고, 또한 전체 산가가 3.7mgKOH/g 이상인 윤활제 조성물로 윤활되어 있어, 내프레팅 성능의 더한 향상을 도모함과 함께, 유레아계 그리스를 이용한 베어링 내에 불소계 그리스가 침입하는 환경에서 사용했을 때에도 내프레팅성의 저하를 억제할 수 있다.

Description

윤활제 조성물 및 이것을 봉입한 구름 베어링
본 발명은, 특정 첨가제를 함유하는 윤활제 조성물, 및 윤활제 조성물로 윤활된 구름 베어링에 관한 것이다.
AC 서보모터용 베어링, 허브용 베어링, HDD(하드 디스크 드라이브)의 피봇용 베어링 등과 같이 지지축을 지지하는 구름 베어링이 미소 왕복동(往復動)을 행하는 경우, 혹은 미소 왕복동을 받는 경우에, 베어링의 전동체(轉動體) 표면이나 전주면(轉周面)에 프레팅(fretting)이 생겨, 베어링 토크의 증대나 손상부를 기점으로 한 박리 등의 다양한 문제가 생긴다.
프레팅 마모 대책으로서, 예를 들어 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 세라믹 볼을 전동체로 이용하는 것도 행해지고 있다. 그렇지만, 세라믹 볼은, 통상 이용되고 있는 강구와 비교하여 비용이 높다.
그래서, 윤활에 이용하는 윤활제 조성물에 의해 내프레팅성을 높이는 것도 행해지고 있다. 예를 들어, 특허문헌 2에는, 무기의 마그네슘 미립자와 스테아르산 마그네슘을 첨가한 그리스 조성물이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 3에는, 지방산의 알루미늄염, 마그네슘염, 아연염 및 칼슘염으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 복수종을 첨가한 그리스 조성물이 기재되어 있다.
동일하게 내프레팅성을 높이기 위해서, 예를 들어 특허문헌 4에 기재되어 있는 바와 같이, 인계 첨가제를 첨가한 유레아계 그리스도 널리 사용되고 있다.
일본 특허공개 2005-188726호 공보 일본 특허공개 2007-023015호 공보 일본 특허공개 2006-169386호 공보 일본 특허공개 2008-88386호 공보
그런데, 용도에 따라서는, 유레아계 그리스를 이용한 베어링 내에 불소계 그리스가 침입하는 환경에서 베어링이 사용되는 경우가 있다. 그리고, 특허문헌 4에 나타내는 바와 같이, 내프레팅성 향상을 위해서 유레아계 그리스에 포함되는 인계 첨가제와, 불소계 그리스에 일반적으로 배합되는 아질산 나트륨이 반응하면 질산이 생성되어, 내프레팅성이 저하된다.
내프레팅성에 대한 더한 향상 요구는 강하여, 본 발명에서는, 내프레팅 성능의 더한 향상을 도모함과 함께, 유레아계 그리스를 이용한 베어링 내에 불소계 그리스가 침입하는 환경에서 사용했을 때에도 내프레팅성의 저하를 억제하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명자는, 지방산 금속염 및 다이싸이오카밤산 금속염에 의한 우수한 내프레팅성이, 인계 첨가제에 의해 윤활제 조성물의 산가를 어느 일정한 값 이상으로 높이는 것에 의해 더욱 향상될 수 있음과 함께, 불소계 그리스와 혼합 사용했을 때에 생성되는 질산을 중화시키면서 윤활제 조성물의 산가의 저하를 억제하는 첨가제로서 염기성 첨가제가 유효함을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 즉, 본 발명은 하기의 윤활제 조성물 및 구름 베어링을 제공한다.
(1) 지방산 금속염과, 다이싸이오카밤산 금속염과, 인계 첨가제와, 염기성 첨가제를 함유하고, 또한 전체 산가가 3.7mgKOH/g 이상인 것을 특징으로 하는 윤활제 조성물.
(2) pH가 8.6 이상인 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 윤활제 조성물.
(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 윤활제 조성물에 의해 윤활되는 것을 특징으로 하는 구름 베어링.
본 발명의 윤활제 조성물에서는, 지방산 금속염과 다이싸이오카밤산 금속염에 의한 우수한 내프레팅성이 얻어짐과 함께, 추가로 인계 첨가제에 의해 전체 산가를 일정 이상으로 높여 내프레팅성의 더한 향상이 도모되고 있다. 또한, 염기성 첨가제에 의해, 불소계 그리스를 혼합 사용했을 때에 생성되는 질산을 중화시키면서 윤활제 조성물의 전체 산가의 저하를 억제하는 것에 의해, 지방산 금속염 및 다이싸이오카밤산 금속염, 추가로 인계 첨가제에 의한 내프레팅성의 향상 효과를 유지할 수 있다. 그 때문에, 이 윤활제 조성물을 구름 베어링에 적용하면, 전동체로 고가의 세라믹 볼을 이용할 필요가 없어, 염가이면서도 우수한 내프레팅성을 가져, 장수명의 구름 베어링이 얻어진다.
[도 1] 예비 시험 1에서 얻어진, 아민의 함유량과 전체 산가 또는 pH의 관계를 나타내는 그래프이다.
[도 2] 예비 시험 2에서 얻어진, 비교예 1∼3의 손상비를 나타내는 그래프이다.
[도 3] 실시예에서 얻어진, 아민의 함유량과 손상비의 관계를 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명에 관해서 상세하게 설명한다.
〔윤활제 조성물〕
본 발명의 윤활제 조성물은, 지방산 금속염과 다이싸이오카밤산 금속염을 함유시킴으로써, 인계 첨가제에 의해 윤활제 조성물의 산가를 어느 일정 이상으로 높여 내프레팅성을 향상시킨다. 더욱이, 염기성 첨가제를 병용하여, 불소계 그리스를 혼합 사용했을 때에 발생하는 질산을 중화함과 함께 윤활제 조성물의 산가의 저하를 억제한다.
한편, 윤활제 조성물의 형태에는 제한은 없고, 윤활유에 이들 4종의 첨가제를 첨가한 윤활유 조성물이어도 되고, 기유와 증조제(增稠劑)를 포함하는 베이스 그리스에 이들 4종의 첨가제를 첨가한 그리스 조성물로 할 수도 있다.
윤활유, 및 그리스 조성물의 기유에도 제한은 없고, 광유나 합성유를 사용할 수 있다. 광유로서는, 파라핀계 광유, 나프텐계 광유를 들 수 있고, 특히 감압 증류, 유제 탈력, 용제 추출, 수소화 분해, 용제 탈랍, 황산 세정, 백토 정제, 수소화 정제 등을 적절히 조합하여 정제한 것이 바람직하다. 합성유로서는, 탄화수소계 유, 방향족계 유, 에스터계 유, 에터계 유를 들 수 있다. 탄화수소계 유로서는, 노멀 파라핀, 아이소파라핀, 폴리뷰텐, 폴리아이소뷰틸렌, 1-데센 올리고머, 1-데센과 에틸렌 올리고머 등의 폴리α-올레핀 또는 이들의 수소화물을 들 수 있다. 방향족계 유로서는, 모노알킬벤젠이나 다이알킬벤젠 등의 알킬벤젠, 모노알킬나프탈렌이나 다이알킬나프탈렌 등의 알킬나프탈렌 등을 들 수 있다. 에스터계 유로서는, 다이뷰틸 세바케이트, 다이-2-에틸헥실 세바케이트, 다이옥틸 아디페이트, 다이아이소데실 아디페이트, 다이트라이데실 아디페이트, 다이트라이데실 글루타레이트, 메틸·아세틸 시놀레이트 등의 다이에스터유, 트라이옥틸 트라이멜리테이트, 트라이데실 트라이멜리테이트, 테트라옥틸 피로멜리테이트 등의 방향족 에스터유, 트라이메틸올프로페인 카프릴레이트, 트라이메틸올프로페인 펠라르고네이트, 펜타에리트리톨-2-에틸 헥사노에이트, 펜타에리트리톨 펠라르고네이트 등의 폴리올 에스터유, 다가 알코올과 이염기산·일염기산의 혼합 지방산의 올리고 에스터인 컴플렉스 에스터유 등을 들 수 있다. 에터계 유로서는, 폴리에틸렌 글라이콜, 폴리프로필렌 글라이콜, 폴리에틸렌 글라이콜 모노에터, 폴리프로필렌 글라이콜 모노에터 등의 폴리글라이콜, 모노알킬 트라이페닐 에터, 알킬 다이페닐 에터, 다이알킬 다이페닐 에터, 펜타페닐 에터, 테트라페닐 에터, 모노알킬 테트라페닐 에터, 다이알킬 테트라페닐 에터 등의 페닐 에터유 등을 들 수 있다. 이들은, 각각 단독이어도, 2종 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.
그 중에서도, 합성유가 바람직하고, 폴리α-올레핀(PAO)이나 에스터유가 보다 바람직하다. 또한, 내프레팅성 등의 내마모성을 중시하는 경우는, PAO가 바람직하다.
또한, 상기 유는, 저온으로부터 고온까지의 유동성을 고려하여, 40℃에 있어서의 동점도가 5∼400mm2/s인 것이 바람직하고, 10∼100mm2/s인 것이 보다 바람직하다. 2종 이상의 유를 혼합 사용하는 경우는, 이 동점도가 되도록 조정한다.
한편, 그리스 조성물의 경우, 증조제로는 유레아 화합물 또는 금속 비누를 이용한다. 유레아 화합물로서는, 지방족 유레아 화합물이나 지환식 유레아 화합물, 방향족 유레아 화합물이 있고, 어느 것도 제한은 없고, 다이유레아, 트라이유레아, 테트라유레아 및 폴리유레아로 상관없다. 금속 비누로서는, Li나 Na, Ba, Ca 등을 금속종으로 하는 금속 비누 또는 복합 금속 비누 등을 들 수 있다. 또한, 증조제량은, 기유를 겔상으로 유지할 수 있으면 제한은 없지만, 기유와 증조제의 합계량에 대해서 5∼50질량%가 바람직하다. 증조제량이 5질량% 미만이면, 그리스 조성물이 누설되기 때문에 바람직하지 않고, 50질량%를 초과하면, 그리스 조성물의 압송성이 나빠지는 등, 다른 문제가 생기기 쉬워진다.
또한, 그리스 조성물의 혼화 조도(稠度)는, 150∼400이 바람직하고, 400을 초과하면 원심력에 의해 그리스 조성물이 비산되어 외부를 오염시키게 되고, 150 미만이면 그리스 조성물의 압송성이 나빠진다.
(지방산 금속염)
지방산 금속염으로서는, 예를 들어, 탄소수 4∼18의 포화 또는 불포화의, 지방산 또는 하이드록시지방산과, 알루미늄, 마그네슘, 은, 카드뮴, 구리, 철, 니켈, 바륨, 리튬, 칼륨, 나트륨, 아연 및 칼슘으로 이루어지는 군으로부터 선택된 금속으로 이루어지는 금속염이 바람직하다. 지방산으로서는, 직쇄 포화산으로서, 카프로산, 카프릴산, 카프르산, 라우르산, 미리스트산, 팔미트산, 스테아르산, 12-하이드록시스테아르산 등이 있고, 분지 포화산으로서, 4,6-다이메틸옥탄산, 2-메틸 운데칸산, 2-메틸테트라데칸산, 2-에틸펜타데칸산 등을 들 수 있다. 불포화산으로서는, 3-옥텐산, 2-데센산, 카프롤레산, 미리스톨레산, 2-메틸-2-도데센산, 올레산, 엘라이드산, 리놀레산, 리놀렌산, 리시놀레산 등을 들 수 있다. 지방산 금속염은, 이들을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 특히, 스테아르산의 구리염, 철염, 아연염 또는 마그네슘염의 4종을 혼합하여 첨가하는 것이 바람직하다.
지방산 금속염의 함유량은, 윤활제 조성물 전량의 0.001∼15질량%가 바람직하고, 0.001∼10질량%가 보다 바람직하다. 함유량이 0.001질량% 미만이면, 내프레팅성의 향상 효과가 충분히 얻어지지 않는다. 또한, 함유량이 15질량%를 초과해도 효과가 포화될 뿐이다.
(다이싸이오카밤산 금속염)
다이싸이오카밤산 금속염으로서는, 예를 들어, 하기 화학식(I)로 표시되는 화합물이 바람직하다.
[화학식 1]
Figure 112020021885820-pct00001
식 중, M은 금속이며, 예를 들어 알루미늄, 마그네슘, 구리, 철, 니켈, 바륨, 리튬, 칼륨, 나트륨, 아연, 몰리브데넘을 들 수 있고, 특히 아연이 바람직하다. n은, 금속의 가수에 대응하는 정수이다. R1, R2는, 탄소수 2∼18의 제1급 알킬기, 제2급 알킬기, 아릴기 또는 알킬아릴기이며, R1 및 R2는 서로 동일해도 상이해도 된다. 이들 다이싸이오카밤산 금속염은, 단독이어도, 복수종을 혼합하여 사용해도 된다.
또한, 다이싸이오카밤산 금속염은, 윤활제 조성물이 그리스 조성물인 경우, 증조제를 강화시켜 내프레팅성의 향상에 기여하는 효과가 있다고 생각된다.
다이싸이오카밤산 금속염의 함유량은, 윤활제 조성물 전량의 0.001∼15질량%가 바람직하고, 0.001∼10질량%가 보다 바람직하다. 함유량이 0.001질량% 미만이면, 내프레팅성의 향상 효과가 충분히 얻어지지 않는다. 또한, 함유량이 15질량%를 초과해도 효과가 포화될 뿐이다.
(인계 첨가제)
윤활제 조성물은, 전체 산가가 어느 일정 이상으로 높은 것이 바람직하고, 특히 다이싸이오카밤산 금속염을 함유하고, 3.7mgKOH/g 이상이 되면, 윤활제 조성물의 기유에 지방산 금속염이 완전히 용해된다. 윤활제 조성물의 전체 산가가 낮으면, 지방산 금속염은 기유에 용해되지 않고 분말(고형) 상태로 분산된다. 그리고, 이 분말이 접촉역 내에서 이물로서 흩뿌려져 어브레시브 마모의 원인이 되어, 프레팅 마모를 일으키게 된다.
그래서, 윤활제 조성물의 전체 산가를 높이기 위해서, 인계 첨가제를 이용한다. 이 인계 첨가제가 적으면 윤활제 조성물의 전체 산가의 상승이 작아, 내프레팅성의 더한 향상 효과가 충분히 얻어지지 않는다. 인계 첨가제의 함유량이 많아질수록 윤활제 조성물의 전체 산가가 높아지고, 함유량이 1질량% 이상이면 내프레팅성의 더한 향상 효과가 발현되고, 특히 함유량이 2질량% 이상이 되면, 전체 산가를, 지방산 금속염이 기유에 완전히 용해되는 3.7mgKOH/g 이상으로 할 수 있다. 즉, 인계 첨가제의 함유량은, 1질량% 이상이며, 2질량% 이상이 바람직하다.
인계 첨가제로서는, 윤활제 조성물에 첨가했을 때의 안정성이나 윤활 성능 등을 고려하면, 인산 에스터 및 아인산 에스터가 바람직하고, 하기에 드는 것을 각각 단독으로, 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
인산 에스터로서는, 예를 들어, 알킬(C12, C14, C16, C18) 애시드 포스페이트, 아이소트라이데실 애시드 포스페이트, 올레일 애시드 포스페이트, 테트라코실 애시드 포스페이트, 에틸렌 글라이콜 애시드 포스페이트, 2-하이드록시메틸 메타크릴레이트 애시드 포스페이트, 다이뷰틸 포스페이트, 비스(2-에틸헥실) 포스페이트, 다이에틸벤질 포스페이트, 트라이페닐 포스핀, 모노에틸 포스페이트, 모노n-뷰틸 포스페이트, 모노n-옥틸 포스페이트, 모노n-라우릴 포스페이트, 모노(2-하이드록시에틸 메타크릴레이트) 포스페이트 등을 들 수 있고, 특히 아이소트라이데실 애시드 포스페이트 및 모노n-뷰틸 포스페이트가 바람직하다.
아인산 에스터로서는, 트라이페닐 포스파이트, 트리스노닐페닐 포스파이트, 트라이크레질 포스파이트, 트라이에틸 포스파이트, 트리스(2-에틸헥실) 포스파이트, 트라이데실 포스파이트, 트라이라우릴 포스파이트, 트리스(트라이데실) 포스파이트, 트라이올레일 포스파이트, 다이페닐 모노(2-에틸헥실) 포스파이트, 다이페닐 모노데실 포스파이트, 다이페닐 모노(트라이데실) 포스파이트, 트라이라우릴 트라이싸이오포스파이트, 다이에틸 할로젠 포스파이트, 비스(2-에틸헥실) 하이드로젠 포스파이트, 다이라우릴 하이드로젠 포스파이트, 다이올레일 하이드로젠 포스파이트, 다이페닐 하이드로젠 포스파이트, 테트라페닐 다이프로필렌 글라이콜 포스파이트, 테트라페닐(테트라트라이데실) 펜타에리트리톨 테트라포스파이트와 프탈산 비스(2-에틸헥실)의 혼합물, 테트라(C12∼C15 알킬)-4,4'-아이소프로필리덴다이페닐 포스파이트, 비스(트라이데실)펜타에리트리톨 다이포스파이트와 비스(노닐페닐)펜타에리트리톨 다이포스파이트의 혼합물, 비스(데실)펜타에리트리톨 다이포스파이트, 비스(트라이데실)펜타에리트리톨 다이포스파이트, 트라이스테아릴 포스파이트, 다이스테아릴펜타에리트리톨 다이포스파이트, 트리스(2,4-다이-tert-뷰틸페닐) 포스파이트, 수첨 비스페놀 A-펜타에리트리톨 포스파이트 폴리머, 수첨 비스페놀 A 포스파이트 등을 들 수 있다.
한편, 윤활제 조성물의 전체 산가는, JIS K 2501;2003에 기초하여, 중화점 pH12로 하여, 전위차 적정법으로 측정할 수 있다.
(염기성 첨가제)
상기한 바와 같이, 상기 3종의 첨가제를 첨가함과 함께, 바람직하게는 전체 산가치를 3.7mgKOH/g 이상으로 하는 것에 의해, 내프레팅성을 크게 향상시킬 수 있다. 그러나, 용도에 따라서는 불소계 그리스를 혼합 사용하는 경우가 있고, 그 경우, 상기 3종의 첨가제를 첨가함과 함께 전체 산가를 3.7mgKOH/g 이상으로 해도, 목적으로 하는 내프레팅성의 향상 효과가 얻어지지 않는다. 구체적으로는, 불소계 그리스에 일반적으로 배합되는 아질산 나트륨과, 인계 첨가제가 반응하여 질산이 발생하여, 내프레팅성을 저하시킨다. 중화제를 첨가하는 것도 고려되지만, 산가가 3.7mgKOH/g 미만으로 낮아져, 내프레팅성을 저하시킨다. 그래서, 발생한 질산을 중화시키면서, 전체 산가를 저하시키지 않기 위해, 염기성 첨가제를 병용한다.
염기성 첨가제로서는, 금속계 설포네이트나 아민 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 금속계 설포네이트로서는, 칼슘 설포네이트나 바륨 설포네이트, 나트륨 설포네이트 등을 들 수 있다. 아민으로서는, 힌더드 아민이 바람직하고, 구체적으로는 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)세바케이트, 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)세바케이트, 테트라키스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)뷰테인-1,2,3,4-테트라카복실레이트, 테트라키스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)뷰테인-1,2,3,4-테트라카복실레이트, 비스(1-운데칸옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-4-일)카보네이트, 1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜 메타크릴레이트, 2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜 메타크릴레이트, 2,2,6,6-테트라메틸-피페리딘-4-일-헥사데카네이트, 2,2,6,6-테트라메틸-피페리딘-4-일-옥타데카네이트, 메틸(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜) 세바케이트, N,N',N",N'''-테트라키스(4,6-비스(뷰틸-(N-메틸-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-4-일)아모노)트라이아진-2-일)-4,7-다이아자데케인-1,10-다이아민, 폴리(4-하이드록시-2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리딘에탄올-alt-1,4-뷰테인다이오익 애시드), 폴리[[6-(1,1,3,3-테트라메틸뷰틸)아미노]-s-트라이아진-2,4-다이일]-[(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노]-헥사메틸렌-[(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노]], 4-하이드록시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 4-메톡시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 4-에톡시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 4-프로폭시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 1-하이드록시-2,2,6,6-테트라메틸-4-하이드록시피페리딘, 1-하이드록시-2,2,6,6-테트라메틸-4-메톡시피페리딘, 1-하이드록시-2,2,6,6-테트라메틸-4-에톡시피페리딘, 1-하이드록시-2,2,6,6-테트라메틸-4-프로폭시피페리딘, 비스(1-하이드록시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-4-일)세바케이트, 1-옥실-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 1-옥실-2,2,6,6-테트라메틸-4-하이드록시피페리딘, 1-옥실-2,2,6,6-테트라메틸-4-하이드록시피페리딘아세테이트, 1-옥실-2,2,6,6-테트라메틸-4-하이드록시피페리딘프로파노에이트, 1-옥실-2,2,6,6-테트라메틸-4-하이드록시피페리딘뷰티레이트, 1-옥실-2,2,6,6-테트라메틸-4-하이드록시피페리딘펜타노에이트, 1-옥실-2,2,6,6-테트라메틸-4-하이드록시피페리딘헥사노에이트, 1-옥실-2,2,6,6-테트라메틸-4-하이드록시피페리딘헵타노에이트, 1-옥실-2,2,6,6-테트라메틸-4-하이드록시피페리딘헤옥타노에이트, 1-옥실-2,2,6,6-테트라메틸-4-하이드록시 피페리딘노나노에이트, 1-옥실-2,2,6,6-테트라메틸-4-하이드록시피페리딘데카노에이트, 1-옥실-2,2,6,6-테트라메틸-4-하이드록시피페리딘운데카노에이트, 1-옥실-2,2,6,6-테트라메틸-4-하이드록시피페리딘도데카노에이트, 비스(1-옥실-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-4-일)프로페인다이오에이트, 비스(1-옥실-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-4-일)뷰테인다이오에이트, 비스(1-옥실-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-4-일)펜테인다이오에이트, 비스(1-옥실-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-4-일)헥세인다이오에이트, 비스(1-옥실-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-4-일)헵테인다이오에이트, 비스(1-옥실-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-4-일)옥테인다이오에이트, 비스(1-옥실-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-4-일)노네인다이오에이트, 비스(1-옥실-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-4-일)세바케이트, 비스(1-옥실-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-4-일)도데케인다이오에이트, 1-옥실-2,2,6,6-테트라메틸-4-메톡시피페리딘, 1-옥실-2,2,6,6-테트라메틸-4-에톡시피페리딘, 1-옥실-2,2,6,6-테트라메틸-4-프로폭시피페리딘 및 이들의 혼합물 등을 적합하게 사용할 수 있다. 특히, 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)세바케이트, 메틸(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)세바케이트가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)세바케이트와 메틸(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)세바케이트를 혼합하여 이용한다.
이들 염기성 첨가제는, 그 효과를 안정되게 얻기 위해서, 윤활제 조성물 전량의 1질량% 이상 첨가하는 것이 바람직하다. 단, 과잉으로 첨가하면 효과가 포화되거나 다른 성분의 함유량이 적게 되어, 윤활성 등에 악영향을 미치기 때문에, 20질량% 이하로 한다.
(다른 첨가제)
윤활제 조성물에는, 각종 성능을 더욱 향상시키기 위해서, 여러 가지 첨가제를 첨가해도 된다. 예를 들어, 페놀계, 황계 등의 산화 방지제, 방청제, 유성 향상제, 금속 불활성화제 등을 각각 단독으로, 혹은 적절히 조합하여 첨가할 수 있다. 한편, 이들 첨가제의 첨가량은, 본 발명의 목적을 해치지 않는 범위이면 특별히 제한되는 것은 아니다.
한편, 불소계 그리스에는 제한은 없고, 첨가제로서 아질산 나트륨이 첨가되어 있어도 된다.
(구름 베어링)
본 발명의 윤활제 조성물은 여러 가지 용도에 사용할 수 있고, 내프레팅성의 향상에 효과가 있어, 예를 들어 구름 베어링에 대한 적용이 효과적이다. 구름 베어링의 윤활 방식으로서는, 외부로부터 윤활제 조성물을 연속적 또는 간헐적으로 구름 베어링에 공급해도 되고, 구름 베어링에 봉입하여 사용해도 된다. 상기 윤활제 조성물에 의해, 본 발명의 구름 베어링은, 우수한 내프레팅 성능이 부여된 것이 된다.
게다가, 구름 베어링의 내륜, 외륜 및 전동체는, 어느 것도 베어링강 등의 금속제로 할 수 있다. 종래에는 프레팅 대책으로서 전동체로 세라믹 볼을 이용하는 것도 행해지고 있지만, 세라믹 볼은 고가이므로, 전동체를 금속제로 하는 것에 의해 염가의 구름 베어링을 제공할 수 있다.
한편, 구름 베어링의 종류에도 제한은 없고, 리테이너 부가 롤러 베어링, 총 볼 베어링, 총 롤러 베어링 등에도 적용 가능하다. 또한, 전주면은 단렬이어도 복렬이어도 된다.
특히, 불소계 그리스가 침입하는 베어링에 적합하다.
실시예
이하에 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 더욱 설명하지만, 본 발명은 이것에 의해 전혀 제한되는 것은 아니다.
(예비 시험 1)
표 1에 나타내는 바와 같이, PAO(48mm/s ＠40℃)를 기유로 하고, 유레아 화합물(MDI(다이페닐메테인 다이아이소사이아네이트) 중, 사이클로헥실아민:스테아릴아민=7:3으로 반응시킨 생성물)을 증조제로 하고, 추가로 지방산 금속염으로서 스테아르산의 Cu염, Fe염, Zn염 및 Mg염의 혼합물과, 다이싸이오카밤산 금속염으로서의 ZnDTC와, 인계 첨가제로서의 아이소트라이데실 애시드 포스페이트를 표기의 양으로 첨가하여 베이스 그리스를 조제했다. 그리고, 이 베이스 그리스에, 염기성 첨가제로서의 아민(비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)세바케이트와 메틸(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)세바케이트의 혼합물)을, 0∼3질량%의 범위에서 바꾸어 첨가하여 시험 그리스로 했다. 한편, 증조제량을 15질량% 일정하게 하고, 잔부를 기유량으로 하여 합계를 100질량%로 했다. 또한, 혼화 조도를 240으로 조정했다. 그리고, 각 시험 그리스의 전체 산가를 JIS K 2501:2003(중화점 pH12)에 따라 측정하고, pH를 시판되는 pH계를 이용하여 측정했다.
Figure 112020021885820-pct00002
결과를 표 1, 및 그래프화하여 도 1에 나타낸다. 상기한 바와 같이, 전체 산가가 3.7mg/g 이상이면, 스테아르산 금속염을 기유에 완전히 용해시킬 수 있어, 내프레팅성이 특히 양호해진다. 또한, 후술하는 실시예 1∼7 및 비교예 1에 나타내는 바와 같이, pH를 8.6 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그리고, 도 1을 참조하면, 아민의 첨가량을 증가시켜도 시험 그리스의 전체 산가가 3.7mgKOH/g 이상으로 유지된 채로 pH를 높일 수 있고, 특히 1질량% 이상이면 pH를 8.6 이상으로 높일 수 있다.
(예비 시험 2)
표 2에 나타내는 바와 같이, PAO(48mm/s ＠40℃)를 기유로 하고, 유레아 화합물(예비 시험 1과 동일)을 증조제로 하고, 추가로 스테아르산의 Cu염, Fe염, Zn염, Mg염의 혼합물, ZnDTC 및 아이소트라이데실 애시드 포스페이트를 표기의 양으로 첨가한 시험 그리스를 조제했다. 그리고, 내경 25mm, 외경 52mm, 높이 18mm의 단식 스러스트 볼 베어링(명번; 51305)에 시험 그리스를 1.0g 봉입하고, 진폭비(=진폭/접촉원 직경)를 2.0으로 했을 때의 프레팅 시험을 실시했다. 단, 손상부의 최대 높이 Ry를 정확하게 측정하기 위해서, 하부 레이스에 래핑을 실시한 디스크 시험편을 이용하고, 닛폰 세이코 주식회사제 프레팅 시험기를 이용하여 하기 조건에서 프레팅 시험을 행했다. 즉, 하부 레이스인 디스크 시험편 위에, 스러스트 볼 베어링의 볼과 상부 레이스를 재치하고, 시험 그리스를 봉입한 상태로, 디스크 시험편측으로부터 하중을 부하하면서 상부 레이스를 미소 요동시켰다. 그리고, 시험 후의 디스크 시험편에 있어서의 손상 자국의 최대 높이 Ry를, 간섭 현미경을 이용하여 측정하고, 손상의 정도를 손상비(=시험 후의 Ry/시험 전의 Ry)로 평가했다. 손상비가 1에 가까울수록, 손상이 적음을 의미한다. 또한, 시험 그리스의 전체 산가를, JIS K 2501:2003(중화점 pH12)에 따라 측정했다.
＜시험 조건＞
· 최대 면압: 3.2GPa
· 최대 요동 속도: 20mm/s
· 요동 횟수: 500000회
· 진폭비: 2.0
Figure 112020021885820-pct00003
결과를 표 2, 및 그래프화하여 도 2에 나타내지만, No. 10과 같이, 지방산 금속염과 다이싸이오카밤산 금속염과 인계 첨가제의 3종을 포함하고, 또한 전체 산가를 3.7mgKOH/g 이상으로 하는 것에 의해, 우수한 내프레팅성이 얻어짐을 알 수 있다. 또한, 전체 산가를 3.7mgKOH/g 이상으로 하려면, 인계 첨가제를 2질량% 이상으로 하면 됨을 알 수 있다. 한편, 전체 산가가 3.7mgKOH/g인 No. 10의 지방산 금속염은 모두 용해된 데 반해, 2.0mgKOH/g의 No. 9의 지방산 금속염은 완전히 용해되지 않았다.
(실시예 1∼7 및 비교예 1)
상기의 예비 시험 1 및 예비 시험 2의 결과를 근거로 하여, 표 3에 나타내는 조성으로 베이스 그리스를 조제했다. 한편, 기유 및 증조제, 각종 첨가제는 예비 시험 1 및 예비 시험 2와 동일종을 이용했다. 그리고, 각 베이스 그리스에 불소계 그리스(아질산 나트륨 함유)를 혼합하여 시험 그리스를 조제했다. 시험 그리스에 있어서의 불소계 그리스의 비율은, 베이스 그리스에 대해서 5질량%로 일정하게 했다. 그리고, 시험 그리스의 전체 산가 및 pH를 예비 시험 1 및 예비 시험 2와 마찬가지로 하여 측정하고, 더욱이 예비 시험 2와 마찬가지로 하여 손상비(단, 진동 횟수는 10000회)를 측정했다.
Figure 112020021885820-pct00004
결과를 표 3, 및 실시예 1, 실시예 2, 실시예 4, 실시예 7 및 비교예 1의 아민 함유량과 손상비의 관계를 그래프화하여 도 3에 나타낸다. 한편, 도 중의 플롯 부근의 수치는 pH를 나타낸다.
비교예 1의 시험 그리스는, 예비 시험 2의 No. 10의 시험 그리스에 불소계 그리스를 혼합한 것이지만, 손상비가 커지고 있다. 또한, 비교예 1의 시험 그리스는 pH가 작아지고 있지만, 이것은 베이스 그리스에 포함되는 인계 첨가제인 아이소트라이데실 애시드 포스페이트와 불소계 그리스의 아질산 나트륨이 반응하여 질산이 생성되고 있는 것이 원인이라고 생각된다. 이에 반해, 실시예 1∼7의 시험 그리스는 생성된 질산이 아민(염기성 첨가제)에 의해 중화되어 pH가 7 이상이 되고 있고, 그에 수반하여 손상비도 작아지고 있다. 특히, pH를 8.6 이상으로 하는 것이 바람직하고, 아민의 첨가량으로서는 1질량% 이상이 바람직하다.
이와 같이, 불소계 그리스가 침입하는 경우, 염기성 첨가제를 첨가하는 것에 의해 내프레팅성을 향상시킬 수 있다.
본 발명을 상세하게 또한 특정의 실시태양을 참조하여 설명했지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하지 않고 다양한 변경이나 수정을 가할 수 있음은 당업자에게 있어 분명하다.
본 출원은, 2017년 12월 25일 출원된 일본 특허출원(특원 2017-247912)에 기초하는 것이며, 그 내용은 여기에 참조로서 원용된다.
AC 서보모터용 베어링, 허브용 베어링, HDD(하드 디스크 드라이브)의 피봇용 베어링 등의 미소 왕복동을 행하거나, 또는 미소 왕복동을 받는 구름 베어링에 있어서, 프레팅 마모를 억제한다.

Claims (9)

  1. 기유에, 증조제(增稠劑)로서 유레아 화합물을 배합하여 이루어지는 유레아계 그리스 조성물로서,
    첨가제로서, 지방산 금속염과, 다이싸이오카밤산 금속염과, 인산 에스터와, 염기성 첨가제를 함유하고,
    또한, 전체 산가가 3.7 mgKOH/g 이상인 것을 특징으로 하는 유레아계 그리스 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지방산 금속염은 스테아르산의 구리염, 철염, 아연염 및 마그네슘염 중 1종 이상인 것을 특징으로 하는 유레아계 그리스 조성물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 인산 에스터의 함유량이 그리스 조성물의 전체 질량의 2질량% 이상인 것을 특징으로 하는 유레아계 그리스 조성물.
  4. 기유에, 증조제로서 유레아 화합물을 배합하여 이루어지는 유레아계 그리스 조성물로서,
    첨가제로서, 스테아르산의 구리염, 철염, 아연염 및 마그네슘염의 혼합물인 지방산 금속염과, 다이싸이오카밤산 금속염과, 인계 첨가제와, 염기성 첨가제를 함유하고,
    또한, 전체 산가가 3.7mgKOH/g 이상인 것을 특징으로 하는 유레아계 그리스 조성물.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 인계 첨가제의 함유량이 그리스 조성물의 전체 질량의 2질량% 이상인 것을 특징으로 하는 유레아계 그리스 조성물.
  6. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    pH가 8.6 이상인 것을 특징으로 하는 유레아계 그리스 조성물.
  7. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 염기성 첨가제가 아민인 것을 특징으로 하는 유레아계 그리스 조성물.
  8. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기유가 폴리α-올레핀 유인 것을 특징으로 하는 유레아계 그리스 조성물.
  9. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 유레아계 그리스 조성물에 의해 윤활되는 것을 특징으로 하는 구름 베어링.
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