(57)【要約】【課題】  転動装置等に優れた耐焼付き性，耐摩耗性，及び耐久性を付与することが可能なグリース組成物を提供する。また、優れた耐焼付き性，耐摩耗性，及び耐久性を有する転動装置を提供する。【解決手段】  無機化合物の微粒子が内包されたマイクロカプセルを含有するグリース組成物１５により、深溝玉軸受の両軌道面１０ａ，１１ａと転動体１２との間の潤滑を行った。  このマイクロカプセルの粒径は２μｍ以上５μｍ以下であり、その含有量はグリース組成物１５の０．１質量％以上２０質量％以下である。また、マイクロカプセルに占める無機化合物の微粒子の割合は、２０質量％以上９８質量％以下である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基油と増ちょう剤とを含有するグリース組成物において、無機化合物の微粒子を内包する粒径２μｍ以上５μｍ以下のマイクロカプセルを含有し、その含有量は組成物全体の０．１質量％以上２０質量％以下であることを特徴とするグリース組成物。
【請求項２】
前記マイクロカプセルに占める前記無機化合物の微粒子の割合は、２０質量％以上９８質量％以下であることを特徴とする請求項１に記載のグリース組成物。
【請求項３】
外面に軌道面を有する内方部材と、該内方部材の軌道面に対向する軌道面を有し前記内方部材の外方に配置された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配された複数の転動体と、前記両軌道面と前記転動体との間の潤滑を行う潤滑剤と、を備える転動装置において、前記潤滑剤が請求項１又は請求項２に記載のグリース組成物であることを特徴とする転動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はグリース組成物に関する。また、本発明は、転がり軸受，リニアガイド装置，ボールねじ，直動ベアリング等の転動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
転動装置等における転がり接触が行われる部材の転がり接触面は、ほぼ例外なく高面圧で高速滑りが発生しており、過酷な潤滑条件となっている。このような過酷な潤滑条件下においては、潤滑剤を介して接触すべき前記転がり接触面の直接接触がしばしば生じており、摩耗，焼付き等の損傷が発生する場合がある。
このような過酷な潤滑条件下において耐荷重性能や極圧性能を付与して摩耗，焼付き等の損傷を抑制する方法としては、前記性能を付与する添加剤を潤滑油，グリース等の潤滑剤に添加する方法が一般的である。このような添加剤としては、イオウ系極圧剤，リン系極圧剤，イオウ−リン系極圧剤，ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン（ＭｏＤＴＣ），ジアルキルジチオリン酸モリブデン（ＭｏＤＴＰ），ジアルキルジチオリン酸亜鉛（ＺｎＤＴＰ）等の極圧剤や、二硫化モリブデン，グラファイト，六方晶窒化ホウ素，二硫化タングステン等の固体潤滑剤が知られている。そして、これらの中でも有機系の極圧剤は、優れた極圧性能を示すことから近年主流となっている。
【０００３】
一方、特許文献１には、平均粒径が０．１μｍ以下の超微粒子を含有する潤滑剤が開示されている。この技術によれば、金属表面間に形成される油膜に超微粒子が入り込み、金属表面の直接接触が生じにくくなるので、摩耗，焼付き等の損傷の発生が抑制される。
【特許文献１】特開平７−１１８６８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述の有機系の極圧剤は、耐焼付き性と耐摩耗性との両立が難しい。また、転動装置等に優れた耐焼付き性又は耐摩耗性を付与できる極圧剤は、一般に化学的活性が強い化合物であり、金属や他の有機化合物との反応性を有しているため、潤滑剤に添加すると潤滑剤の劣化を促進するおそれがあるという問題点を有していた。
また、前述の超微粒子は、摩耗，焼付き等の損傷の発生を抑制するためには、潤滑剤にできるだけ多量に添加することが望ましいが、多量に添加すると潤滑剤の混和ちょう度が低下してしまうので、十分な量の超微粒子を添加することは困難であった。
【０００５】
そこで、本発明は上記のような従来技術が有する問題点を解決し、転動装置等に優れた耐焼付き性，耐摩耗性，及び耐久性を付与することが可能なグリース組成物を提供することを課題とする。また、優れた耐焼付き性，耐摩耗性，及び耐久性を有する転動装置を提供することを併せて課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る請求項１のグリース組成物は、基油と増ちょう剤とを含有するグリース組成物において、無機化合物の微粒子を内包する粒径２μｍ以上５μｍ以下のマイクロカプセルを含有し、その含有量は組成物全体の０．１質量％以上２０質量％以下であることを特徴とする。
このような構成であれば、転動装置等の負荷圏（軌道面と転動体との接触部）においてマイクロカプセルが物理的に破壊されることにより、無機化合物の微粒子が負荷圏へ確実に供給されるため、例えば転動装置であれば軌道面と転動体との直接接触が生じにくくなって、摩耗，焼付き等の損傷の発生が抑制される。負荷圏以外ではマイクロカプセルは破壊されないので、無機化合物の微粒子は負荷圏のみに確実に供給される。
【０００７】
また、無機化合物の微粒子は、マイクロカプセル内に隔離された状態でグリース組成物に含有されているので、無機化合物の微粒子をそのままグリース組成物に添加した場合に生じるグリース組成物の混和ちょう度の低下という不都合が生じにくい。マイクロカプセルは、無機化合物の微粒子と比較してグリース組成物との親和性が高いため、混和ちょう度に対する影響は少ない。
【０００８】
マイクロカプセルの粒径が２μｍ未満であると、転動装置等の負荷圏において破壊されにくくなるため、前述した無機化合物の微粒子の添加効果が十分に得られないおそれがある。また、粒径が小さいため、グリース組成物の混和ちょう度が低下する場合がある（マイクロカプセルが増ちょう作用を有してしまう）。一方、５μｍ超過であると、転動装置等の負荷圏において異物として作用する場合がある。また、グリース組成物への安定した分散が困難となったり、転動装置等の負荷圏以外の部分においてマイクロカプセルが破壊される場合が多くなる。
【０００９】
さらに、グリース組成物中のマイクロカプセルの含有量が０．１質量％未満であると、無機化合物の微粒子の量が不十分となって、前述の添加効果が十分に得られないおそれがある。一方、２０質量％超過であると、マイクロカプセルの量が多すぎるため、グリース組成物の潤滑性が不十分となるおそれがある。
また、本発明に係る請求項２のグリース組成物は、請求項１に記載のグリース組成物において、前記マイクロカプセルに占める前記無機化合物の微粒子の割合は、２０質量％以上９８質量％以下であることを特徴とする。
【００１０】
マイクロカプセルに占める無機化合物の微粒子の割合が２０質量％未満であると、無機化合物の微粒子の量が少なすぎるため、前述の添加効果が十分に得られないおそれがある。一方、９８質量％超過であると、マイクロカプセルの外殻の厚さが薄くなってしまうことから、マイクロカプセルが破壊しやすくなり、グリース組成物の製造時にマイクロカプセルが破壊してしまう等の問題が生じるおそれがある。
【００１１】
さらに、本発明に係る請求項３の転動装置は、外面に軌道面を有する内方部材と、該内方部材の軌道面に対向する軌道面を有し前記内方部材の外方に配置された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配された複数の転動体と、前記両軌道面と前記転動体との間の潤滑を行う潤滑剤と、を備える転動装置において、前記潤滑剤が請求項１又は請求項２に記載のグリース組成物であることを特徴とする。
【００１２】
このような転動装置は、前述のようなグリース組成物で潤滑されているので、優れた耐焼付き性，耐摩耗性，及び耐久性を有している。
なお、本発明は、転がり軸受，リニアガイド装置，ボールねじ，直動ベアリング等の種々の転動装置に適用可能である。
ここで、本発明における前記内方部材とは、転動装置が転がり軸受の場合には内輪、同じくボールねじの場合にはねじ軸、同じくリニアガイド装置の場合には案内レール、同じく直動ベアリングの場合には軸をそれぞれ意味する。また、前記外方部材とは、転動装置が転がり軸受の場合には外輪、同じくボールねじの場合にはナット、同じくリニアガイド装置の場合にはスライダ、同じく直動ベアリングの場合には外筒をそれぞれ意味する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のグリース組成物は、転動装置等に優れた耐焼付き性，耐摩耗性，及び耐久性を付与することが可能である。また、本発明の転動装置は、優れた耐焼付き性，耐摩耗性，及び耐久性を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明に係るグリース組成物及び転動装置の実施の形態を、図１の縦断面図を参照しながら詳細に説明する。
図１の転がり軸受は、日本精工株式会社製の深溝玉軸受（内径２５ｍｍ，外径６２ｍｍ，幅１７ｍｍ）であり、外周面に軌道面１０ａを有する内輪１０と、軌道面１０ａに対向する軌道面１１ａを内周面に有する外輪１１と、両軌道面１０ａ，１１ａ間に転動自在に配された複数の転動体１２と、内輪１０及び外輪１１の間に複数の転動体１２を保持する保持器１３と、内輪１０及び外輪１１の間の隙間の開口を覆うシール１４，１４と、で構成されている。そして、内輪１０と外輪１１とシール１４，１４とで囲まれた空隙部（軸受空間）には、両軌道面１０ａ，１１ａと転動体１２との間の潤滑を行うグリース組成物１５が充填されており、シール１４，１４により深溝玉軸受内部に密封されている。
【００１５】
このグリース組成物１５は、基油，増ちょう剤，添加剤，及び粒径２μｍ以上５μｍ以下のマイクロカプセルを含有している。このマイクロカプセル（図２を参照）には、無機化合物の微粒子が内包されていて、無機化合物の微粒子は通常はマイクロカプセル内に隔離されているが、グリース組成物１５が深溝玉軸受の負荷圏（軌道面１０ａ，１１ａと転動体１２との接触部）に到達した際には、マイクロカプセルが物理的に破壊されて無機化合物の微粒子が放出され、負荷圏に供給されるようになっている。なお、マイクロカプセルに占める無機化合物の微粒子の割合は、２０質量％以上９８質量％以下である。そして、グリース組成物１５中のマイクロカプセルの含有量（内包されている無機化合物の微粒子の質量もマイクロカプセルの質量に含めて計算した含有量）は、０．１質量％以上２０質量％以下である。
【００１６】
以下に、本実施形態のグリース組成物１５について、詳細に説明する。
〔マイクロカプセルについて〕
マイクロカプセルを構成する材料は特に限定されるものではないが、熱可塑性樹脂，熱硬化性樹脂等の樹脂を含有する樹脂組成物が好ましい。具体例としては、ポリウレタン系樹脂組成物，ポリエステル系樹脂組成物，ポリアミド系樹脂組成物，ポリウレア系樹脂組成物，フェノール系樹脂組成物，ポリビニルアルコール系樹脂組成物，メラミン系樹脂組成物，ポリエチレン系樹脂組成物，ポリスチレン系樹脂組成物，セルロース，ゼラチン等があげられる。
【００１７】
マイクロカプセルを製造する方法は特に限定されるものではなく、内包される物質の性質やマイクロカプセルを構成する材料の性質等を考慮して選択される。具体例としては、界面重合法，ｉｎ  ｓｉｔｕ重合法，相分離法，液中乾燥法，オリフィス法，スプレードライ法，気中懸濁被覆法，ハイブリダンザー法等があげられる。
均一な粒径を有するマイクロカプセルを製造するためには、マイクロカプセルの製造条件を適宜調整することが好ましいが、粒度分布を有するマイクロカプセルから、遠心分離法やフィルター法によって均一な粒径を有するマイクロカプセルを分離してもよい。
【００１８】
〔無機化合物の微粒子について〕
マイクロカプセルに内包される無機化合物の微粒子の種類は特に限定されるものではないが、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ），窒化ケイ素（Ｓｉ3 Ｎ4 ），炭化ケイ素（ＳｉＣ）等のケイ素系セラミックスや、酸化チタン（ＴｉＯ2 ），酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ），酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の金属酸化物や、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＴＺ）が好ましい。また、無機化合物の微粒子の粒径は、マイクロカプセルの大きさを考えると、２μｍ未満であることが好ましい。
【００１９】
〔増ちょう剤について〕
増ちょう剤の種類は特に限定されるものではなく、用途や使用条件に応じて適宜選択することができる。例えば、金属石けん（金属はアルミニウム，バリウム，カルシウム，リチウム，ナトリウム等）や金属複合石けん（金属はリチウム，カルシウム，アルミニウム等）があげられる。また、ウレア化合物（ジウレア，トリウレア，テトラウレア，ポリウレア等）、無機系化合物（シリカゲル，ベントナイト等）、ウレタン化合物、ウレア・ウレタン化合物、ナトリウムテレフタラメート化合物、フッ素樹脂等も使用できる。
【００２０】
グリース組成物中の増ちょう剤の含有量は、適度な混和ちょう度となる量であれば特に限定されるものではないが、通常は、グリース組成物全体の５質量％以上３０質量％以下とすることが好ましい。５質量％未満であると、増ちょう剤が少なすぎて半固体状とならない場合があり、３０質量％超過であると、基油の量が相対的に少なくなるため、潤滑性が不十分となるおそれがある。このような不都合がより生じにくくするためには、増ちょう剤の含有量は８質量％以上２５質量％以下とすることがより好ましい。
【００２１】
〔添加剤について〕
グリース組成物には、各種性能をさらに向上させるために、グリース組成物に一般的に使用される各種添加剤を必要に応じて混合してもよい。例えば、酸化防止剤，防錆剤，極圧剤，油性向上剤，金属不活性化剤があげられ、これらの添加剤は単独で用いてもよいし、２種以上を適宜組み合わせて用いてもよい。
【００２２】
酸化防止剤の具体例としては、アミン系酸化防止剤，フェノール系酸化防止剤，イオウ系酸化防止剤，ジチオリン酸亜鉛があげられる。また、防錆剤の具体例としては、石油スルホン酸塩，カルシウムスルホネート，ソルビタンエステルがあげられる。さらに、極圧剤の具体例としては、モリブデン系極圧剤，リン系極圧剤があげられる。さらに、油性向上剤の具体例としては、脂肪酸，動植物油があげられる。さらに、金属不活性化剤の具体例としては、ベンゾトリアゾールがあげられる。
【００２３】
〔混和ちょう度について〕
グリース組成物の混和ちょう度は、日本工業規格（ＪＩＳ）のＫ２２２０に規定されるちょう度で２００以上３５０以下とすることが好ましい。混和ちょう度が２００未満であると、グリース組成物が硬すぎて、転動装置が高トルクとなるおそれがある。一方、３５０超過であると、グリース組成物が柔らかすぎるため、転動装置から外部に漏出するおそれがある。
【００２４】
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
例えば、本実施形態においては、転動装置の例として深溝玉軸受をあげて説明したが、本発明は、他の種類の様々な転がり軸受に対して適用することができる。例えば、アンギュラ玉軸受，自動調心玉軸受，円筒ころ軸受，円すいころ軸受，針状ころ軸受，自動調心ころ軸受等のラジアル形の転がり軸受や、スラスト玉軸受，スラストころ軸受等のスラスト形の転がり軸受である。
【００２５】
また、本発明は、転がり軸受に限らず、他の種類の様々な転動装置に対して適用することができる。例えば、ボールねじ，リニアガイド装置，直動ベアリング等である。
【００２６】
〔実施例〕
以下に、実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。構成の異なる１０種類のグリース組成物（表１を参照）を用意して、その性能を評価した。まず、グリース組成物の構成について説明する。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
グリース組成物の基油は、４０℃における動粘度が３３ｍｍ2 ／ｓのポリオールエステル油であり、増ちょう剤はリチウム石けん（１２−ヒドロキシステアリン酸リチウム）である。基油と増ちょう剤との量比は、全てのグリース組成物で同一となるようにした。また、全てのグリース組成物には、酸化防止剤（チバガイギー社製のイルガノックスＬ５７），腐食防止剤（チバガイギー社製のイルガメット３９），防錆剤（ＫＩＮＧ社製のＮＡＳＵＬ  ＢＳＮ）が添加されている。酸化防止剤の添加量は、グリース組成物全体の０．９質量％、腐食防止剤の添加量は同じく０．１質量％、防錆剤添加量は同じく１．０質量％である。
【００２９】
そして、実施例１〜４及び比較例６のグリース組成物には、無機化合物の微粒子を内包するマイクロカプセルが添加されている。表１のマイクロカプセルの欄に示した数値は、グリース組成物中のマイクロカプセルの含有量（内包されている無機化合物の微粒子の質量もマイクロカプセルの質量に含めて計算した含有量）であり、無機化合物の微粒子の欄に示した数値は、グリース組成物全量における無機化合物の微粒子の割合である。すなわち、マイクロカプセルに占める無機化合物の微粒子の割合は、６０質量％程度としてある。
【００３０】
次に、グリース組成物の性能の評価（混和ちょう度の測定，耐摩耗性の評価，焼付き寿命の評価）について説明する。
混和ちょう度の測定は、日本工業規格のＫ２２２０に規定された１／４ちょう度計を用いて行った。結果を表１に示す。
また、実施例１及び比較例１のグリース組成物において、無機化合物の微粒子の含有量（グリース組成物全量における無機化合物の微粒子の割合）を種々変更したものを用意して、前述と同様の方法により混和ちょう度を測定した。結果を図３のグラフに示す。グラフから分かるように、無機化合物の微粒子がマイクロカプセルに内包されておらず、グリース組成物に直接添加されている場合（■印で示したもの）は、無機化合物の微粒子の含有量が多くなるとともに混和ちょう度が低下する傾向があった。これに対して、無機化合物の微粒子がマイクロカプセルに内包されている場合（◆印で示したもの）は、無機化合物の微粒子の含有量が多くなっても混和ちょう度はほぼ一定であった。
【００３１】
耐摩耗性の評価は、図４の往復動摩擦摩耗試験装置を用いて行った。グリース組成物が塗布された試験平板３２を試験台３１上に設置し、さらに試験平板３２の上に、ホルダー３３に取り付けられた試験球３４（直径１０ｍｍ）を載置して、試験平板３２と試験球３４との間にグリース組成物を介在させた。なお、塗布されているグリース組成物の厚さは、約０．０５ｍｍである。また、試験平板３２にグリース組成物を塗布した後に、８０℃で２時間の加熱処理を施してから、往復動摩擦摩耗試験に供した。
【００３２】
ホルダー３３に垂直荷重を負荷することにより、試験球３４で試験平板３２を押圧しながら、カム３５によりホルダー３３を水平往復運動させた。試験台３１にはヒータ３６と熱電対３７とが備えられており、試験平板３２の温度を制御できるようになっている。また、試験台３１にはロードセル３８が備えられており、前述の水平往復運動を観測できるようになっている。試験平板３２には摩耗痕が刻み付けられるので、往復運動方向に対して直角方向の長さ（摩耗痕径）の大きさによって、使用したグリース組成物の耐摩耗性を評価した。
【００３３】
なお、試験平板３２及び試験球３４は軸受鋼ＳＵＪ２製で、硬さはＨＲＣ６０〜６４である。また、垂直荷重は９．８Ｎ、往復運動の振幅は２ｍｍ、往復運動の周波数は１０Ｈｚ、雰囲気温度は室温、試験時間は３０分間である。
結果を表１に示す。無機化合物の微粒子を含有していない比較例５のグリース組成物は、摩耗痕径が大きかったが、無機化合物の微粒子を含有しているグリース組成物は、マイクロカプセルに内包されているか否かにかかわらず摩耗痕径は小さく、ほぼ同レベルであった。
【００３４】
焼付き寿命の評価は、グリース組成物を前述の図１の深溝玉軸受と同様の構成の転がり軸受に封入して、下記の条件下で回転させることにより行った。そして、軸受の温度が回転前の設定温度よりも１０℃上昇した時点で焼付きが生じたと見なし、焼付き寿命を評価した。
アキシアル荷重：４９０Ｎ
ラジアル荷重  ：４９０Ｎ
回転速度      ：８０００ｒｐｍ
軸受の設定温度：８０℃
結果を表１に示す。なお、表１の焼付き寿命の数値は、実施例１のグリース組成物を封入した深溝玉軸受の焼付き寿命を１とした場合の相対値で示してある。実施例１〜４のグリース組成物を封入した深溝玉軸受は、焼付き寿命が優れていたが、比較例１〜４のグリース組成物を封入した深溝玉軸受は、無機化合物の微粒子がマイクロカプセルに内包されておらずグリース組成物に直接添加されているので、焼付き寿命が実施例１〜４の場合と比べて短寿命であった。また、比較例６のグリース組成物を封入した深溝玉軸受は、マイクロカプセルの量が多すぎるため、実施例１〜４の場合と比べて短寿命であった。さらに、比較例５のグリース組成物を封入した深溝玉軸受は、グリース組成物に無機化合物の微粒子が添加されていないため、実施例１〜４の場合と比べて焼付き寿命が大きく劣っていた。
【００３５】
また、実施例１のグリース組成物において、マイクロカプセルの含有量を種々変更したものを用意して、前述と同様の方法により焼付き寿命を評価した。結果を図５のグラフに示す。なお、このグラフに示した焼付き寿命の数値は、マイクロカプセルの含有量が５質量％であるグリース組成物（実施例１）を封入した深溝玉軸受の焼付き寿命を１とした場合の相対値で示してある。グラフから分かるように、マイクロカプセルの含有量が０．１〜２０質量％の範囲内であると、焼付き寿命が優れていた。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る転動装置の一実施形態である深溝玉軸受の構成を示す部分縦断面図である。
【図２】マイクロカプセルの構造を示す断面図である。
【図３】無機化合物の微粒子の含有量とグリース組成物の混和ちょう度との相関を示すグラフである。
【図４】往復動摩擦摩耗試験装置の構造を示す図である。
【図５】マイクロカプセルの含有量と軸受の焼付き寿命との相関を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３７】
１０      内輪
１０ａ    軌道面
１１      外輪
１１ａ    軌道面
１２      転動体
１５      グリース組成物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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