(57)【要約】【課題】低トルク化および長寿命化を図り得るグリース組成物、およびそのグリース組成物が封入された転がり軸受を提供する。【解決手段】グリース組成物７は、基油と増ちょう剤とを含み、増ちょう剤としてリチウム石けんおよびエチルセルロースを含有し、この増ちょう剤が、グリース組成物全体に対して１〜１０質量％含まれる。特に、グリース組成物７は、基油がエステル油を主成分とする基油であり、増ちょう剤が、リチウム石けんおよびエチルセルロースのみからなる。【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むグリース組成物であって、
前記グリース組成物は、前記増ちょう剤として、リチウム石けんおよびエチルセルロースを含有し、
前記増ちょう剤が、前記グリース組成物全体に対して１〜１０質量％含まれることを特徴とするグリース組成物。
【請求項２】
前記増ちょう剤が、前記リチウム石けんおよび前記エチルセルロースのみからなることを特徴とする請求項１記載のグリース組成物。
【請求項３】
前記リチウム石けんの含有量が前記エチルセルロースの含有量よりも少なく、かつ、前記リチウム石けんが、前記グリース組成物全体に対して０．１〜２質量％含まれ、前記エチルセルロースが、前記グリース組成物全体に対して０．９〜８質量％含まれることを特徴とする請求項１または請求項２記載のグリース組成物。
【請求項４】
前記基油が、エステル油を主成分とする基油であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項記載のグリース組成物。
【請求項５】
内輪および外輪と、該内輪および外輪間に介在する転動体と、該転動体の周囲に封入されたグリース組成物とを備えてなる転がり軸受であって、
前記グリース組成物が請求項１から請求項４までのいずれか１項記載のグリース組成物であることを特徴とする転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種産業機械や車両に組み込まれる転がり軸受に封入されるグリース組成物に関し、特に低トルクが要求される転がり軸受に好適なグリース組成物に関する。また、このグリース組成物を封入した転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種産業機械などには転がり軸受が組み込まれている。転がり軸受には、潤滑性を付与するためにグリース組成物が封入されている。このグリース組成物は、基油および増ちょう剤と、必要に応じて添加剤とを混練して得られ、基油としては鉱油やエステル油、シリコーン油、エーテル油などの合成潤滑油が、また増ちょう剤としてはリチウム石けんなどの金属石けんやウレア化合物が一般的に使用されている。
【０００３】
転がり軸受には、その用途に応じて、高温高速耐久性、小さい回転トルク、および耐剥離性に優れることなどが要求されている。従来から、このような転がり軸受に用いるグリース組成物に関して、要求特性を満足させる目的で、グリース組成物を構成する基油、増ちょう剤、添加剤を種々組み合わせて特性を向上させる試みがなされている。例えば、特許文献１には、基油がエステル油と合成炭化水素油の混合油であり、増ちょう剤が脂肪族ジウレア化合物（ウレア化合物）であり、添加剤がアルカノールアミンであるグリース組成物が記載されている。特許文献１では、このウレアグリースによって、主に水素脆性剥離に対する剥離寿命の延長を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１３３１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、省エネの観点から潤滑剤の長寿命化が望まれており、安定したトルクを維持する低トルク型のグリース組成物の需要が高まっている。上記のようなウレアグリースは低トルク化が不十分な場合があり、未だ改善の余地があると考えられる。
【０００６】
本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、低トルク化および長寿命化を図り得るグリース組成物、およびそのグリース組成物が封入され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】
【０００７】
本発明のグリース組成物は、基油と増ちょう剤とを含むグリース組成物であって、上記グリース組成物は、上記増ちょう剤として、リチウム石けんおよびエチルセルロースを含有し、上記増ちょう剤が、上記グリース組成物全体に対して１〜１０質量％含まれることを特徴とする。
【０００８】
上記増ちょう剤が、上記リチウム石けんおよび上記エチルセルロースのみからなることを特徴とする。
【０００９】
上記リチウム石けんの含有量が上記エチルセルロースの含有量よりも少なく、かつ、上記リチウム石けんが、上記グリース組成物全体に対して０．１〜２質量％含まれ、上記エチルセルロースが、上記グリース組成物全体に対して０．９〜８質量％含まれることを特徴とする。
【００１０】
本発明の転がり軸受は、内輪および外輪と、該内輪および外輪間に介在する転動体と、該転動体の周囲に封入されたグリース組成物とを備えてなる転がり軸受であって、上記グリース組成物が本発明のグリース組成物であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のグリース組成物は、基油と増ちょう剤とを含み、増ちょう剤がリチウム石けんおよびエチルセルロースを含有し、この増ちょう剤がグリース組成物全体に対して１〜１０質量％含まれるので、増ちょう剤量が比較的少なく、基油量が多くなり、転がり軸受に封入した場合に、転がり軸受の低トルク化および長寿命化を図ることができる。
【００１２】
リチウム石けんの含有量がエチルセルロースの含有量よりも少なく、かつ、リチウム石けんが、グリース組成物全体に対して０．１〜２質量％含まれ、エチルセルロースが、グリース組成物全体に対して０．９〜８質量％含まれる。この場合、基油中においてエチルセルロースに対し少量のリチウム石けんが分散されることで、低トルク化に適したちょう度となる。また、基油がエステル油を主成分とするので、増ちょう剤であるリチウム石けんおよびエチルセルロースの分散性に優れる。
【００１３】
本発明の転がり軸受は、上記グリース組成物が封入されてなるので、回転トルクが低減され、軸受寿命に優れた転がり軸受となる。これにより、例えば、この転がり軸受がモータに搭載された場合には、モータの消費電力値が低減し省エネ化につながる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の転がり軸受の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明のグリース組成物は、基油と増ちょう剤とを含み、この増ちょう剤としてリチウム石けんおよびエチルセルロースを含有することを特徴としている。また、この増ちょう剤の含有量は、グリース組成物全体に対して１〜１０質量％である。本発明者らは、低トルク化を図り得るグリース組成物について鋭意検討した結果、増ちょう剤として、エチルセルロースと、グリース分野で広く用いられているリチウム石けんとを組み合わせることで、回転トルクを低減できることを見出した。本発明は、このような知見に基づくものである。
【００１６】
本発明において、増ちょう剤として用いるリチウム石けんは、通常グリースの分野で使用される一般的なものを使用できる。リチウム石けんは、水酸化リチウムと、脂肪族モノカルボン酸（例えば、ステアリン酸、１２ヒドロキシステアリン酸）などの脂肪酸とから合成されるものである。
【００１７】
エチルセルロースは、β−グルコースがグリコシド結合により重合したセルロース｛（Ｃ６Ｈ１０Ｏ５）ｎ｝の置換可能な３つの水酸基を部分的にエトキシ基で置換したセルロース誘導体である。
【００１８】
本発明に用いるエチルセルロースにおいて、エトキシの置換度（degree of substitution）は２．０〜３．０であり、好ましくは２．２〜２．９であり、より好ましくは２．４〜２．８である。エトキシ基の置換度が２．０未満であると、疎水性が低下し、基油への分散性が低下するおそれがある。置換度は、セルロースのグルコース単位あたりの水酸基のうち、エチル化された水酸基の平均数であり、最大値は３．０である。また、本発明に用いるエチルセルロースにおいて、エトキシ基の含有率で言えば、該含有率は４０〜５４％であり、好ましくは４５〜５２％である。
【００１９】
本発明に用いるエチルセルロースは、トルエン８０質量部とエタノール２０質量部の混合溶媒に５質量部のエチルセルロースを溶解させて得られる溶液（５％溶液）の粘度が、２５℃下において、３〜３５０ｍＰａ・ｓであり、好ましくは２０〜２５０ｍＰａ・ｓであり、より好ましくは４０〜１５０ｍＰａ・ｓである。また、エチルセルロースの重量平均分子量（Ｍｗ）は、６００００〜１００００００であることが好ましく、１０００００〜３０００００であることがより好ましい。
【００２０】
エチルセルロースの市販品としては、エチルセルロース（約４９％ エトキシ）４５、エチルセルロース（約４９％ エトキシ）１００（和光純薬社製）、エトセルＳＴＤ４５ＩＮＤ、エトセルＳＴＤ１００ＩＮＤ（ダウケミカル社製）、Ｎ５０Ｐｈａｒｍ、Ｎ１００Ｐｈａｒｍ（Ａｓｈｌａｎｄ社製）等が挙げられる。
【００２１】
本発明のグリース組成物における増ちょう剤は、リチウム石けんおよびエチルセルロースのみからなることが好ましいが、必要に応じてさらに他の増ちょう剤を添加することもできる。他の増ちょう剤としては、通常グリースの分野で用いられる増ちょう剤が挙げられ、例えば、リチウム石けん以外の金属石けん、複合金属石けん、ベントン、シリカゲル、ウレア化合物、ウレア・ウレタン化合物などである。
【００２２】
本発明に用いる増ちょう剤において、リチウム石けんおよびエチルセルロースの質量比は、リチウム石けん：エチルセルロース＝（１：２０）〜（１：２）が好ましく、リチウム石けん：エチルセルロース＝（１：９）〜（１：４）がより好ましい。エチルセルロースに対し、増ちょう剤として汎用されているリチウム石けんを少量添加することで、後述の実施例で示すように回転トルクを大幅に低減させることができる。
【００２３】
本発明のグリース組成物で使用する基油としては、上述の増ちょう剤の分散性が良いものであれば特に限定されない。分散性が良い基油としては、例えば、エステル油が挙げられる。
【００２４】
エステル油は、分子内にエステル基を有し室温で液状を示す化合物である。エステル油としては、二塩基酸と分岐アルコールの反応から得られるジエステル油、芳香族系三塩基酸と分岐アルコールの反応から得られる芳香族エステル油、多価アルコールと一塩基酸の反応から得られるポリオールエステル油などが挙げられる。
【００２５】
ジエステル油の具体例としては、ジオクチルアジペート、ジイソブチルアジペート、ジブチルアジペート、ジオクチルアゼレート、ジブチルセバケート、ジオクチルセバケートなどが挙げられる。また、芳香族エステル油の具体例としては、トリオクチルトリメリテート、トリデシルトリメリテート、テトラオクチルピロメリテートなどが挙げられる。
【００２６】
ポリオールエステル油において、多価アルコールに反応させる一塩基酸は単独で用いてもよく、また混合物として用いてもよい。多価アルコールとしては、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、ネオペンチルグリコール、２−メチル−２−プロピル−１，３−プロパンジオールなどが挙げられる。一塩基酸としては、炭素数４〜１８の１価の脂肪酸が挙げられる。例えば、吉草酸、カプロン酸、カプリル酸、エナント酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、牛脂酸、ステアリン酸、カプロレイン酸、ウンデシレン酸、リンデル酸、ツズ酸、フィゼテリン酸、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、ペトロセリン酸、オレイン酸、エライジン酸、アスクレピン酸、バクセン酸、ソルビン酸、リノール酸、リノレン酸、サビニン酸、リシノール酸などが挙げられる。ポリオールエステル油の具体例としては、トリメチロールプロパンカプリレート、トリメチロールプロパンペラルゴネート、ペンタエリスリトール２−エチルヘキサノエート、ペンタエリスリトールペラルゴネートなどが挙げられる。
【００２７】
基油として、エステル油以外にも鉱油やエーテル油を用いることもできる。エーテル油としては、ポリフェニルエーテル油、アルキルジフェニルエーテル油、ジアルキルジフェニルエーテル油、アルキルトリフェニルエーテル油、アルキルテトラフェニルエーテル油、ジアルキルジフェニルエーテル油などが挙げられる。
【００２８】
本発明のグリース組成物で使用する基油は、エステル油を主成分とする基油であることが好ましい。エステル油を主成分とすることで、上述の増ちょう剤を基油中に好適に分散させることができ、適度なちょう度とすることができる。基油全体に対するエステル油の含有量は好ましくは６０質量％以上であり、より好ましくは８０質量％以上であり、さらに好ましくは１００質量％（エステル油のみからなる基油）である。
【００２９】
基油の動粘度（混合油の場合は、混合油の動粘度）としては、４０℃において１０〜２００ｍｍ２／ｓが好ましい。より好ましくは２０〜１５０ｍｍ２／ｓであり、さらに好ましくは２０〜８０ｍｍ２／ｓである。
【００３０】
本発明のグリース組成物には、必要に応じて、その他の添加剤として、酸化防止剤、極圧剤、油性剤、金属不活性化剤、耐摩耗添加剤、防錆剤界面活性剤などの公知の添加剤を添加してもよい。
【００３１】
本発明のグリース組成物全体における増ちょう剤全体の含有量は１〜１０質量％であり、好ましくは３〜８質量％であり、より好ましくは４〜６質量％である。増ちょう剤全体の含有量が１質量％未満では、増ちょう効果が少なくなり、グリース化が困難となる。一方、１０質量％をこえると、相対的に基油量が少なくなり、潤滑寿命が短くなるおそれがある。
【００３２】
また、本発明のグリース組成物において、リチウム石けんの含有量はエチルセルロースの含有量よりも少ない。具体的な数値としては、リチウム石けんが、グリース組成物全体に対して０．１〜２質量％含まれ、エチルセルロースが、グリース組成物全体に対して０．９〜８質量％含まれることが好ましい。リチウム石けんが、グリース組成物全体に対して０．３〜１．６質量％含まれ、エチルセルロースが、グリース組成物全体に対して２．７〜６．４質量％含まれることがより好ましい。リチウム石けんが、グリース組成物全体に対して０．４〜１質量％含まれ、エチルセルロースが、グリース組成物全体に対して４〜４．６質量％含まれることがさらに好ましい。
【００３３】
以上を考慮して、本発明のグリース組成物は、基油がエステル油であり、増ちょう剤がリチウム石けんおよびエチルセルロースであり、増ちょう剤がグリース組成物全体において３〜８質量％含まれ、リチウム石けんの含有量がエチルセルロースの含有量よりも少なく、かつ、リチウム石けんがグリース組成物全体に対して０．３〜１．６質量％含まれ、エチルセルロースが、グリース組成物全体に対して２．７〜６．４質量％含まれるものが特に好ましい。さらに、このグリース組成物におけるエチルセルロースは、エトキシ基の置換度が２．４〜２．８であり、上述の５％溶液の粘度が４０〜１５０ｍＰａ・ｓであることが一層好ましい。
【００３４】
本発明におけるグリース組成物の混和ちょう度（ＪＩＳ Ｋ ２２２０）は、ＮＬＧＩちょう度番号で２〜３が好ましい。この範囲とすることで、転がり軸受に封入する際において適したちょう度となる。
【００３５】
本発明のグリース組成物は、基油に増ちょう剤としてのリチウム石けん及びエチルセルロースを添加して加熱攪拌して、増ちょう剤を完全に溶解させた後、溶液全体を急冷して半固体状とし、ロールミル等の混練機で混練することで製造される。この製造において、急冷せずに室温まで徐冷すると、増ちょう剤が凝固して軟質のグリース組成物となる。この場合にはグリース漏洩が問題になるため、溶液全体を急冷することが好ましい。
【００３６】
本発明の転がり軸受の一例を図１に示す。図１はグリース組成物が封入されているグリース封入転がり軸受（深溝玉軸受）の断面図である。転がり軸受１は、外周面に内輪転走面２ａを有する内輪２と内周面に外輪転走面３ａを有する外輪３とが同心に配置され、内輪転走面２ａと外輪転走面３ａとの間に複数個の玉４が配置される。保持器５が、この複数個の玉４を保持している。また、シール部材６が外輪などに固定されており、少なくとも玉４の周囲に上記のグリース組成物７が封入されている。
【００３７】
本発明の転がり軸受は、その種類について制限はなく、図１に示した深溝玉軸受の他、アンギュラ玉軸受、円筒ころ軸受、針状ころ軸受、円すいころ軸受などとしても使用できる。
【実施例】
【００３８】
本発明を実施例および比較例により具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。
【００３９】
実施例１〜５
エステル油と、増ちょう剤としてのリチウム石けんおよびエチルセルロースとを表１に示す割合で配合し、リチウム石けんおよびエチルセルロースが溶解する温度で加熱攪拌した。次いで、リチウム石けんおよびエチルセルロースが完全溶解した後、予め水冷したアルミ製バットに流し込み、流水で冷却した。そしてグリース状に固まったその組成物を３本ロールミルにかけて実施例１〜５のグリース組成物を得た。なお、ＮＬＧＩちょう度番号は２であった。
【００４０】
比較例１
エステル油と、増ちょう剤としてのエチルセルロースとを表１に示す割合で配合し、エチルセルロースが溶解する温度で加熱攪拌した。次いで、エチルセルロースが完全溶解した後、予め水冷したアルミ製バットに流し込み、流水で冷却した。そしてグリース状に固まったその組成物を３本ロールミルにかけて比較例１のグリース組成物を得た。なお、ＮＬＧＩちょう度番号は２であった。
【００４１】
比較例２
エステル油と、増ちょう剤としてのリチウム石けんとを表１に示す割合で配合し、リチウム石けんが溶解する温度で加熱攪拌した。次いで、リチウム石けんが完全溶解した後、予め水冷したアルミ製バットに流し込み、流水で冷却した。そしてグリース状に固まったその組成物を３本ロールミルにかけて比較例２のグリース組成物を得た。なお、ＮＬＧＩちょう度番号は２であった。
【００４２】
以上の各グリース組成物を表１にまとめて記載した。得られた各グリース組成物を転がり軸受に封入して以下に示すトルク試験を行なった。
【００４３】
＜トルク試験＞
各グリース組成物を封入した転がり軸受を回転数１００００ｍｉｎ−１、室温（２５℃）雰囲気、アキシャル荷重１９．６Ｎで回転させた。試験では３０分間回転させ、２０〜３０分間の平均値をトルク値（ｍＮｍ）とした。表１に試験結果を示した。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
表１に示すように、増ちょう剤としてリチウム石けんおよびエチルセルロースを用いた場合（実施例１〜５）は、増ちょう剤としてエチルセルロースのみ（比較例１）、または、リチウム石けんのみ（比較例２）を用いた場合に比べて、低トルクとなった。特に、実施例１〜５と比較例１より、エチルセルロースに少量のリチウム石けんを添加することで回転トルクが大幅に低減されることが分かった。その他、増ちょう剤にエチルセルロースを併用することで、リチウム石けんのみを用いる場合と比較してグリースが滑らかになった。これにより静粛性の向上が期待できる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明のグリース組成物は、転がり軸受に広く用いることができ、特に低トルクで長寿命が要求される転がり軸受のグリース組成物として好適に利用できる。
【符号の説明】
【００４７】
１  転がり軸受
２  内輪
３  外輪
４  玉
５  保持器
６  シール部材
７  グリース組成物
【図１】
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