(57)【要約】【課題】  潤滑剤と超高分子量ポリオレフィンとで構成される固形潤滑剤であって、この潤滑剤成分の比率を大きくしても、撚線機、電動機器または自動車部品等の軸受用途等において充分な潤滑性能および機械的強度等を維持できる固形潤滑剤および該固形潤滑剤を封入した転がり軸受を提供する。 【解決手段】  潤滑剤と、平均分子量 1×106〜5×106を有する超高分子量ポリオレフィン粉末とを少なくとも含む混合物を、上記超高分子量ポリオレフィン粉末のゲル化点以上に加熱した後、冷却し固形化した固形潤滑剤であって、上記潤滑剤は、少なくとも１種の鉱油からなる油、または該油を基油として含むグリースであり、該油はｎ−ｄ−Ｍ環分析法により求められた全炭素数中に占めるナフテン炭素数の割合が30％以上である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑剤と、平均分子量 1×106〜5×106を有する超高分子量ポリオレフィン粉末とを少なくとも含む混合物を、前記超高分子量ポリオレフィン粉末のゲル化点以上の温度に加熱した後、冷却し固形化してなる固形潤滑剤であって、
前記潤滑剤は、少なくとも１種の鉱油からなる油を基油として含むグリースであり、前記基油はｎ−ｄ−Ｍ環分析法により求められる全炭素数中に占めるナフテン炭素数の割合が 30％以上であることを特徴とする固形潤滑剤。
【請求項２】
潤滑剤と、平均分子量 1×106〜5×106を有する超高分子量ポリオレフィン粉末とを少なくとも含む混合物を、前記超高分子量ポリオレフィン粉末のゲル化点以上の温度に加熱した後、冷却し固形化してなる固形潤滑剤であって、
前記潤滑剤は、少なくとも１種の鉱油からなる油であり、該油はｎ−ｄ−Ｍ環分析法により求められる全炭素数中に占めるナフテン炭素数の割合が 30％以上であることを特徴とする固形潤滑剤。
【請求項３】
前記混合物は、前記潤滑剤 60〜90 重量％と、前記超高分子量ポリオレフィン粉末 40〜10 重量％とからなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の固形潤滑剤。
【請求項４】
前記混合物は、前記潤滑剤 50〜89 重量％と、前記超高分子量ポリオレフィン粉末 40〜10 重量％と、固体ワックス 10〜1 重量％とからなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の固形潤滑剤。
【請求項５】
内輪および外輪と、この内輪および外輪間に介在する転動体と、この転動体の周囲に固形潤滑剤を封入してなる転がり軸受であって、
前記固形潤滑剤が、請求項１ないし請求項４のいずれか一項記載の固形潤滑剤であることを特徴とする固形潤滑剤封入転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潤滑剤自体の流動性が潤滑の妨げとなるような条件下で使用される固形潤滑剤および該固形潤滑剤を封入した転がり軸受に関し、特に、撚線機、電動機器または自動車部品等の各種軸受として利用される固形潤滑剤封入転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、グリースを用いて潤滑する転がり軸受には、軸受回転中のグリースの流動性に対応するため、シール部材等の密封装置を設けて密封しておく必要がある。したがって、密封装置を付け得ない幅寸法の小さな特殊軸受には、このグリース潤滑方式が採用できなかった。また、軸受自体が遠心運動する撚線機においては、軸受内のグリースが遠心力の作用によって飛散し、短期間に焼け付くのでグリースの頻繁な取り換えを余儀なくされていた。
【０００３】
そこで、シール部材等を不要として軸受を小寸法化し、軸受自体の遠心運動によっても潤滑剤が飛散しないための潤滑組成物、例えば超高分子量ポリエチレンと鉱油等の潤滑油を混合して得られる液状・半固体状の混合物を、軸受空間に充填した後、軸受とともに加熱処理して固化する潤滑組成物が開発され、上記特殊軸受には一応その成果を挙げていた。
【０００４】
しかし、このような潤滑組成物でも、その加熱処理前は潤滑組成物の全体または潤滑油だけが自然流動する。従って、軸受に充填する場合、硬化するまで混合物を軸受の内・外輪間の内部空間に人為的に保持しておく必要があり、金属製の蓋等で流出防止をしていた。また高い流動性があるために軸受内部空間一杯に充填され易く、部分的な充填に留めることが困難であり、その結果、軸受トルクが増大しやすい。さらに潤滑油にジエステル等の合成油を用いると、加熱時に離油、すなわち固形潤滑剤から油の滲み出しが生じる問題もあった。
【０００５】
本発明者等は、上述の種々の問題点に対処するため、超高分子量のポリエチレンと、このポリエチレンの融点より高い滴点を有するグリースを配合した混合物を上記融点に加熱し、固形化した軸受用潤滑組成物を開示している（特許文献１および特許文献２参照）。
【０００６】
しかしながら、潤滑性を向上させるために、グリース、油の潤滑剤成分の比率を大きくすると、固形化した軸受用潤滑組成物の機械的強度低下が著しく、高速回転下で遠心力を受けて固形状態が破壊するなどの問題がある。
【特許文献１】特公昭６３−２３２３９号公報
【特許文献２】特許第２９１２７３３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこのような問題点に対処するためになされたものであり、潤滑剤と超高分子量ポリオレフィンとで構成される固形潤滑剤であって、この潤滑剤成分の比率を大きくしても、撚線機、電動機器または自動車部品等の軸受用途等において充分な潤滑性能および機械的強度等を維持できる固形潤滑剤および該固形潤滑剤を封入した転がり軸受の提供を目的とする。 
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の固形潤滑剤は、潤滑剤と、平均分子量 1×106〜5×106を有する超高分子量ポリオレフィン粉末とを少なくとも含む混合物を、上記超高分子量ポリオレフィン粉末のゲル化点以上の温度に加熱した後、冷却し固形化してなる固形潤滑剤であって、上記潤滑剤は、少なくとも１種の鉱油からなる油を基油として含むグリースであり、該油はｎ−ｄ−Ｍ環分析法により求められた全炭素数中に占めるナフテン炭素数の割合が 30％以上であることを特徴とする。なお、以下において、ナフテン炭素数の割合のことを、ナフテン炭素量（％）として表記する。
【０００９】
潤滑剤と、平均分子量 1×106〜5×106を有する超高分子量ポリオレフィン粉末とを少なくとも含む混合物を、上記超高分子量ポリオレフィン粉末のゲル化点以上の温度に加熱した後、冷却し固形化してなる固形潤滑剤であって、上記潤滑剤は、少なくとも１種の鉱油からなる油であり、該油はｎ−ｄ−Ｍ環分析法により求められた全炭素数中に占めるナフテン炭素数の割合が 30％以上であることを特徴とする。
【００１０】
ここで、超高分子量ポリオレフィン粉末のゲル化点とは、グリースや鉱油との混合物を昇温しながら撹拌した場合に混合物の粘度が急激に上昇する温度をいう。
また、ｎ−ｄ−Ｍ環分析法は、油分中の芳香族成分、ナフテン成分、パラフィン成分をｎ(屈折率)、ｄ(密度)、Ｍ(平均分子量)および硫黄分濃度から実験式的に推定する方法である（ＡＳＴＭ  Ｄ  ３２３８−８０）。本発明におけるナフテン炭素数とは、グリースを潤滑剤として用いる場合にはその基油、油を潤滑剤として用いる場合にはその油に含まれる上記ナフテン成分、すなわちナフテン系炭化水素を構成する炭素数である。
【００１１】
上記混合物は、上記潤滑剤 60〜90 重量％と、上記超高分子量ポリオレフィン粉末 40〜10 重量％とからなることを特徴とする。
上記混合物は、上記潤滑剤 50〜89 重量％と、上記超高分子量ポリオレフィン粉末 40〜10 重量％と、固体ワックス 10〜1 重量％とからなることを特徴とする。
【００１２】
本発明の固形潤滑剤封入転がり軸受は、内輪および外輪と、この内輪および外輪間に介在する転動体と、この転動体の周囲に固形潤滑剤を封入してなる転がり軸受であって、この固形潤滑剤が、上記の固形潤滑剤であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の固形潤滑剤は、少なくとも１種の鉱油からなる油、または該油を基油とするグリースと、平均分子量 1×106〜5×106の超高分子量ポリオレフィン粉末と、固体ワックスとを所定の割合で配合した混合物を、超高分子量ポリオレフィン粉末のゲル化点以上の温度に加熱した後、冷却し固形化したものであり、上記油はナフテン炭素量が 30％以上である油を用いているので、潤滑剤量を増やしても固形潤滑剤として充分な機械的強度および硬度を維持することができる。
【００１４】
本発明の固形潤滑剤封入転がり軸受は、上記本発明の固形潤滑剤を封入してなるので、潤滑剤量を増やしても固形潤滑剤として充分な機械的強度および硬度を維持することができ、固形潤滑剤自体の流動性が妨げとなるような条件下で使用される軸受用固形潤滑剤、具体的には撚線機、電動機器、印刷機、自動車部品、電装補機、建設機械等の各種産業用機械の軸受に用いられる固形潤滑剤として好適に利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明に用いる超高分子量ポリオレフィン粉末は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテンもしくはこれらの共重合体からなる粉末またはそれぞれ単独の粉末を配合した混合粉末であればよく、各粉末の、粘度法により測定される平均分子量は、1×106〜5×106 である。このような分子量の範囲にあるポリオレフィンは、剛性及び保油性において低分子量のポリオレフィンより優れ、高温に加熱してもほとんど流動することがない。
【００１６】
本発明に用いる油は、少なくとも１種の鉱油からなり、ナフテン炭素量が 30％以上である油である。鉱油のナフテン炭素量が 30％以上であるナフテン系鉱油は、単独で本発明に用いる油として使用できる。また、ナフテン炭素量の低いパラフィン系鉱油であっても、ナフテン炭素量の高いナフテン系鉱油と混合して得られた混合油のナフテン炭素量が 30％以上になるよう混合割合を調整して使用することができる。
本発明に用いる油のナフテン炭素量が 30％未満の場合には、固形潤滑剤のデュロメータＡ硬さ（ＪＩＳ Ｋ６２５３  Ａタイプ）が小さく（例えば、59 以下）なり、遠心力の作用によって、飛散したり、固形状態が維持できなくなる可能性が高くなる。
ナフテン炭素量が 30％以上である鉱油としては、例えば、新日本石油社製クリセフＦ１５０、クリセフＦ６８等のナフテン炭素量の高いナフテン系鉱油が挙げられる。
【００１７】
本発明に用いる鉱油系のグリースは、特に限定されるものでなく、基油としてナフテン炭素量が 30％以上である上記油と、増ちょう剤として石けんまたは非石けんを用いたグリースである。石けんとしては、リチウム石けん、ナトリウム石けん、アルミニウム石けん、カルシウム石けん、バリウム石けん等、またはこれら石けんの複合石けんおよび混合石けんが挙げられる。また、非石けんとしてはウレア、ナトリウムテレフタラメート、ポリテトラフルオロエチレン、ベントナイト、シリカゲル等が挙げられる。
【００１８】
本発明の固形潤滑剤は、所定量の潤滑剤（上記油または上記グリース）と、所定量の超高分子量ポリオレフィン粉末を均一に混合し、所定形状の型に流し込んで、超高分子量ポリオレフィン粉末のゲル化点以上に加熱し、その後冷却して固形化し、油性面すなわち油が滲み出る面を有する固形潤滑剤とする。なお、潤滑剤としてグリースを用いる場合では、上記ゲル化点以上で、かつ、該グリースの滴点以下に加熱することが好ましい。
固形潤滑剤の好ましい配合割合は、潤滑剤が 60〜90 重量％、超高分子量ポリオレフィン粉末が 40〜10 重量％である。それぞれの配合量は、固形潤滑剤に必要とされる離油度、粘り強さおよび硬さに依存する。したがって、超高分子量ポリオレフィン粉末の量が多いほど、所定温度で分散保持させた後のゲルの硬さが大きくなる。また高含油率を維持しつつ、剛性を大きくするために、各種有機あるいは無機充填材を配合することができる。
【００１９】
本発明に係る超高分子量ポリオレフィン粉末の融点は、平均分子量に対応して変化するため一定ではないが、例えば粘度法による平均分子量が 2×106のものの融点は 略136℃である。同平均分子量 の市販品としては、ミペロンＸＭ−２２０（三井化学社製）などがある。
したがって、グリースに、超高分子量ポリオレフィン粉末を分散保持させるには、両者を混合した後、超高分子量ポリオレフィン粉末がゲル化を起こす温度以上で、かつ、グリースを用いた場合は、その滴点未満の温度、例えば 150〜200 ℃で加熱することが好ましい。これにより固形状の固形潤滑剤を得ることができる。
【００２０】
また、本発明に用いる固体ワックスは、油の滲み出しを抑制するための添加剤であり、固形潤滑剤の油性面に滲出する油の分離率を適度に抑えるものであって、ワックス（ロウ）のうち固体ワックスまたはこれを含む低分子ポリオレフィンなどの配合物であってよい。上記固体ワックスとしては、カルナバロウ、カンデリナロウ等の植物性ワックス、ミツロウ、虫白ロウ等の動物性ワックス、またはパラフィンロウなどの石油系ワックスが挙げられる。
固体ワックスの配合割合は、固形潤滑剤全体に対して 1〜10 重量％である。この配合割合が多い程、油分離率が抑制でき、油が滲み出る速度が小さくなる。しかし、10 重量％をこえる場合は、固形潤滑剤の機械的強度を低下させることとなるので好ましくない。
なお、該固体ワックスを配合する場合において、固形潤滑剤全体の好ましい配合割合は、潤滑剤が50〜89 重量％、超高分子量ポリオレフィン粉末 が40〜10重量％と、固体ワックスが10〜1 重量％である。
【００２１】
本発明の固形潤滑剤封入転がり軸受の一例を図１および図２に示す。図１は固形潤滑剤をスポットパック状に封入する転がり軸受の断面図を、図２は固形潤滑剤をフルパック状に封入する転がり軸受の断面図をそれぞれ示す。
本発明の固形潤滑剤封入転がり軸受１は、内輪２および外輪３と、この内輪２および外輪３との間に介在する転動体４とを備え、この転動体４の周囲に固形潤滑剤５を封入することで得られる。
固形潤滑剤５の封入方法の一例として、以下の方法が挙げられる。所定量の潤滑剤（上記油または上記グリース）と、所定量の超高分子量ポリオレフィン粉末を均一に混合した後、90〜120℃に加熱することで半固形状態とする。次いで、該状態を維持したまま、軸受１内に封入する。その封入の方法は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示されるように、内輪２と外輪３の間で二枚の帯板からなる保持器６がリベット７によって重ねて固定されている部分に、いわゆるスポットパック状に封入するものや、図２（ａ）および図２（ｂ）に示されるように、内輪２と外輪３の間全体に、いわゆるフルパック状に状に充填するものが挙げられる。上記のように封入された状態で、軸受全体を超高分子量ポリオレフィン粉末のゲル化点以上に加熱し、その後冷却して固形化することにより、上記半固体状物が固形化して固形潤滑剤となり、固形潤滑剤封入転がり軸受１が製造される。なお、上述したように潤滑剤としてグリースを用いる場合では、上記ゲル化点以上で、かつ、該グリースの滴点以下に加熱することが好ましい。
【実施例】
【００２２】
実施例１〜実施例８および比較例１〜比較例４
表１に示す割合でウレア−鉱油グリースまたは鉱油と、超高分子量ポリオレフィン粉末とを混合し、この混合物をφ10×8 mm の金型に入れ、160℃に加熱した後、冷却して固形化し、固形潤滑剤とした。なお、実施例４および比較例２については、固体ワックスも含めて混合した。
得られた固形潤滑剤の強さの尺度としてデュロメータＡ硬さを測定した。結果を表１に示す。デュロメータＡ硬さは、ＪＩＳ Ｋ６２５３に基づき測定した。
また、表１に示す割合でウレア−鉱油グリースまたは鉱油と、超高分子量ポリオレフィン粉末とを混合し、この混合物を軸受６２０４に封入し、160℃に加熱した後、冷却して、この混合物を固形化し、固形潤滑剤が封入された軸受を得た。なお、実施例４および比較例２については、固体ワックスも含めて混合した。
この軸受を 100℃に設定し、ラジアル荷重 67 N、アキシャル荷重 67 N を加えて、回転数 5000 rpm で 1 時間回転させ、軸受内の固形潤滑剤の破壊の有無を調べた。その結果を表１に併記した。
また、表１中のパラフィン系鉱油Ａ、パラフィン系鉱油Ｂ、ナフテン系鉱油の詳細を表２に示す。
【００２３】
【表１】
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【表２】
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【００２４】
総合評価：
デュロメータＡ硬さが 60 以上あり、軸受内に封入され高速回転による遠心力の作用を受けても固形状態が破壊しない固形潤滑剤を、優れた硬度と、機械的強度を合わせ持つ固形潤滑剤であると評価して「○」を、デュロメータＡ硬さが 60 未満であり、軸受内に封入され高速回転による遠心力の作用を受けて固形状態が破壊する固形潤滑剤を、不可と評価して「×」を表１に併記した。
【００２５】
表１から明らかなように、ナフテン炭素量が 30％以上である油または該油を含むグリースを用いた実施例は、ナフテン炭素量が 30％未満である油または該油を含むグリースを用いた比較例より、固形潤滑剤のデュロメータＡ硬さが大きくなり、軸受に封入された固形潤滑剤は、軸受の高速回転による遠心力の作用を受けても、飛散したり、破壊しなかった。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の固形潤滑剤は、優れた硬度および機械的強度を有するので、固形潤滑剤自体の流動性が妨げとなるような条件下で使用される軸受用固形潤滑剤、具体的には撚線機、電動機器、印刷機、自動車部品、電装補機、建設機械等の各種産業用機械の軸受に用いられる固形潤滑剤として好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に一実施例に係る固形潤滑剤封入転がり軸受の断面図である。
【図２】本発明の他の実施例に係る固形潤滑剤封入転がり軸受の断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  固形潤滑剤封入転がり軸受
２  内輪
３  外輪
４  転動体
５  固形潤滑剤
６  保持器
７  リベット
【図１】
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【図２】
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