(57)【要約】【課題】耐熱性にすぐれたポリオールエステル油を主成分とし、その耐熱性を実質的に損なうことなく、低温特性を改善せしめた潤滑油組成物を提供する。【解決手段】40℃動粘度が15〜40mm2／秒のポリオールエステル油と40℃動粘度が15〜40mm2／秒の炭化水素油との混合物からなる低粘度基油および40℃動粘度が350mm2／秒以上の高粘度炭化水素油の基油混合物であって、ポリオールエステル油が基油混合物中76〜95重量％を占め、さらに粘度指数向上剤を潤滑油組成物中0.1〜5重量％の割合で含有させた潤滑油組成物。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
40℃動粘度が15〜40mm2／秒のポリオールエステル油と40℃動粘度が15〜40mm2／秒の炭化水素油との混合物からなる低粘度基油および40℃動粘度が350mm2／秒以上の高粘度炭化水素油の基油混合物であって、ポリオールエステル油が基油混合物中76〜95重量％を占め、さらに粘度指数向上剤を潤滑油組成物中0.1〜5重量％の割合で含有させた潤滑油組成物。
【請求項２】
低粘度炭化水素油が低粘度基油混合物中3〜23重量％の割合で用いられた請求項１記載の潤滑油組成物。
【請求項３】
全炭化水素油中の高粘度炭化水素油の割合が5〜50重量％である請求項１または２記載の潤滑油組成物。
【請求項４】
常用回転数が3000rpm以上の軸受に用いられる請求項１、２または３記載の潤滑油組成物。
【請求項５】
軸受が情報・家電機器のファンモータ用軸受である請求項４記載の潤滑油組成物。
【請求項６】
軸受が自動車電装機器モータ用軸受である請求項４記載の潤滑油組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潤滑油組成物に関する。さらに詳しくは、常用回転数が3000rpm以上の中・高速回転用軸受に好適に用いられる潤滑油組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、流体動圧軸受は、自動車電装機器はもちろん、コンピュータのHDD用DCブラシレスモータ、ファンモータあるいはレーザービームプリンタ等の用途で需要が拡大しており、特に情報電気製品(小型情報記憶装置等)やノートブック型パソコンなどへの適用が進んでいる。また、家庭用TV録画機、洗濯機、炊飯器等の家電機器への適用も進んでいる。
【０００３】
ここで、デジタルAV機器等の高機能化、高性能化が加速する中で、CPU、画像表示向けデバイスの発熱が問題となってきている。また、そこに冷却用として搭載されるファンモータに対する性能の向上と静音化に対する要求は益々高まっている。
【０００４】
また、自動車電装機器で使用される焼結含油軸受としては、世界中のいかなる使用環境条件下でも使用可能であることが要求される。かかる焼結軸受中に含油される潤滑油についても、例えば熱帯地域での動作環境を想定し、150℃にも至る高温条件下においても、潤滑油が軸受内に長期間安定して維持され、潤滑性を維持できること、一方極寒冷地の-40℃にも至る低温度領域でも流動性を維持し、回転トルクを異常に上昇させるなどの軸受にとって動作不良のないことなど、非常に広範囲な温度領域で安定した性能を発揮し得ることが重要である。
【０００５】
このような広範囲の温度範囲において使用可能な潤滑油としては、合成炭化水素油、エステル油等の合成油が使用可能であるが、かかる合成油にあっても潤滑油の粘度が非常に重要な因子の一つとなる。一般には、粘度が高い潤滑油程揮発性が低く、高温においても油膜を保持し易い。しかしながら、あまり高粘度な潤滑油は、低温度領域においてはさらに高粘度となり、低温時の軸受作動性に悪影響を及ぼすので、あまり高粘度の潤滑油は使用できない。そこで、耐熱性を維持できる程度に低粘度な基油をベースとし、これに粘度指数向上剤を配合して、高温における油膜を保持するということが実際に行われている。
【０００６】
ここで、動圧軸受では中・高速回転時の性能、すなわち回転時のトルクについては、軸受に含浸される潤滑油の粘度が低い方が有利である。また、高速化、小型化が進むにつれてエネルギーロスの問題も浮上し、省エネルギーの観点からも、潤滑油の低粘度化が要求される。
【０００７】
一方、潤滑油の蒸発損失は、軸受寿命と相関性があることから、蒸発損失の低いことが要求され、この点では粘度が高い方が有利であり、低粘度化という要求と相反することになる。さらに、これらの機器は、屋外で使用されたり、自動車等に装備される場合が増える傾向にあり、低温特性への配慮も必要となってきている。すなわち、高粘度指数で、低温での粘度が小さく、省電力化に寄与できるものが求められている。
【０００８】
耐久性、耐トルク性にすぐれた軸受用潤滑油として、炭素数6〜10の1価飽和脂肪族アルコールと炭素数10の2価飽和脂肪族カルボン酸ジエステルを基油とし、40℃動粘度が11mm2／秒未満の低粘度潤滑油を3〜20重量％含む潤滑油組成物が提案され、これは流体動圧軸受ユニット、多孔質含油軸受ユニットまたはこの軸受ユニットを備えたスピンドルモータに適用されるとされている。
【特許文献１】特開２００３−１９３０７５号公報
【０００９】
また、低粘度でありながら高い引火点を持ち、蒸発し難く、耐熱性にすぐれた液体潤滑剤として、炭素数21〜29の炭化水素からなり、40℃動粘度が6〜16mm2／秒、100℃動粘度が4.9mm2／秒以下、引火点が180℃以上、流動点が-15℃以下である液体潤滑剤が提案されている。
【特許文献２】特開２００４−５１７２０号公報
【００１０】
しかしながら、これらの潤滑油組成物は、近年要求される高い回転性能や耐熱性、低温特性などのすべてを満足させるものではない。
【００１１】
さらに、含油軸受用組成物として、ポリオレフィンおよびポリオールエステルの重量比20/80〜80/20混合物が提案されている。ここで用いられている各成分の40℃動粘度は、ポリオレフィンについては5〜100mm2／秒、好ましくは15〜70mm2／秒、またポリオールエステルについては10〜100mm2／秒、好ましくは15〜70mm2／秒であるとされている。しかしながら、このような含油軸受用組成物は、後記比較例1〜2の結果に示されるように、低温特性の点において満足されるものではない。
【特許文献３】特開平９−１２５０８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
潤滑油組成物を、常用回転数が3000rpm以上の中・高速回転軸受用潤滑剤として使用する場合には、常温での潤滑性のみならず、高温潤滑性と低温時低トルク性とが要求仕様とされる。常温での潤滑性は、40℃動粘度で評価しており、検討の結果、本用途に対する耐熱性および低温特性を併せ持つ粘度としては20〜30mm2／秒、例えば25mm2／秒程度が好ましい数値であることが判明した。高温潤滑性については、100℃動粘度の数値が5mm2／秒以下では、油膜切れが問題となる。また、蒸発損失は少ない程よいが、実際には150℃、100時間での蒸発損失が30重量％以下であることが適否の目安となる。一方、低温トルクについては、-40℃でのせん断応力値で優劣が評価され、この場合には5000Pa以下が好ましい数値の目安とされる。
【００１３】
本発明の目的は、耐熱性にすぐれたポリオールエステル油を主成分とし、その耐熱性を実質的に損なうことなく、低温特性を改善せしめた潤滑油組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
かかる本発明の目的は、40℃動粘度が15〜40mm2／秒のポリオールエステル油と40℃動粘度が15〜40mm2／秒の炭化水素油との混合物からなる低粘度基油および40℃動粘度が350mm2／秒以上の高粘度炭化水素油の基油混合物であって、ポリオールエステル油が基油混合物中76〜95重量％を占め、さらに粘度指数向上剤を潤滑油組成物中0.1〜5重量％の割合で含有させた潤滑油組成物によって達成される。ここで、常用回転数とは、モーターを起動した後、安定状態となった時点で平均的に用いられる回転数を指し、軸受の中速回転とは3000〜5000rpmを、また軸受の高速回転とは5000rpm以上を意味している。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る潤滑油組成物は、耐熱性にすぐれたポリオールエステル油を主成分とし、そこに高粘度炭化水素油を混合することにより、ポリオールエステル油のすぐれた耐熱性を実質的に損なうことなく、低温特性を改善せしめる。かかる潤滑油組成物は、常用回転数が3000〜5000rpmの中速回転用軸受または5000rpm以上の高速回転用軸受、例えば情報・家電機器のファンモータ用軸受や自動車電装機器モータ用軸受などに好適に使用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
基油混合物中76〜95重量％、好ましくは76〜90重量％を占める低粘度基油の主成分としてのポリオールエステル油は、多価アルコール、例えばトリメチロールプロペン、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等と炭素数4〜18の脂肪族飽和モノカルボン酸、例えばC6〜C9混合カルボン酸、C8〜C12混合カルボン酸、C8〜C9混合カルボン酸等とのエステルであり、エステル化はポリオール基の一部または全部について行われる。
【００１７】
用いられるポリオールエステル油の40℃動粘度は、15〜40mm2／秒の範囲でなければならず、このような動粘度への調節はポリオールのエステル化の程度や多価アルコールと脂肪族飽和モノカルボン酸との組合せの選択などによって行われる。また、動粘度がこれ以下では、耐引火性、耐揮発性、耐荷重性などに不具合が生ずる場合があり、一方これ以上の動粘度のものを用いると、低温流動性が損なわれる場合がみられることがある。
【００１８】
低粘度基油は、耐熱性および粘度指数向上剤配合時の溶解性が良好で、高温時のスラッジの発生を抑制する作用を有するポリオールエステル油を主成分とするが、さらにポリオールエステル油と同動粘度範囲の炭化水素油を低粘度基油中3〜23重量％、好ましくは5〜20重量％の割合で混合したものが用いられる。40℃動粘度が15〜40mm2／秒の範囲の炭化水素油としては、エチレン、プロピレン、イソブチレン、1-デセン、1-ドデセン等の炭素数1〜18のα-オレフィンの単独重合体オリゴマーまたはα-オレフィンと他のα-オレフィンとの共重合体オリゴマーが用いられる。このようにポリオールエステル油に低粘度炭化水素油をα-オレフィン 3重量％以上の割合で混合して用いることにより、さらに低温特性を良化させることができるといった効果が得られる。一方、23重量％以上の割合で用いると、蒸発損失率が増加し、高温寿命が悪化するようになる。
【００１９】
高粘度炭化水素油としては、良好な低温特性を示す、上記の如きα-オレフィン単独重合体のオリゴマーまたはα-オレフィンと他のα-オレフィンとの共重合体オリゴマーであって、その40℃動粘度が350mm2／秒以上、好ましくは350〜1000mm2／秒のものが用いられる。40℃動粘度がこれ以下のものを用いると、異なる粘度の基油混合による良好な低温特性が得られなくなり好ましくない。ここで、高粘度炭化水素油は全炭化水素油中、5〜50重量％、好ましくは10〜45重量％となるような割合で用いられる。高粘度炭化水素油の混合割合がこれより少ないと、中粘度基油を単一に配合した場合に比べて製品粘度が低くなりすぎるようになり、また耐揮発性が悪化するようになる。一方、高粘度炭化水素油の混合割合がこれより多いと、中粘度基油の単一配合の場合と比べて低温特性への効果があらわれにくくなってしまう。
【００２０】
これらの低粘度基油と高粘度基油とを基油混合物として用いることにより、より低温度のトルクを低く抑えることができる。すなわち、ポリオールエステル油のすぐれた耐熱性を実質的に損なうことなく、低温特性を改善させることができる。また、40℃動粘度が15〜40mm2／秒の低粘度基油と350mm2／秒以上の高粘度基油とを基油混合物として用いることにより、その中間の40℃動粘度を有する単一成分からなる基油よりも、低温粘度をさらに低下せしめることができる。かかる観点から、ポリオールエステル油は基油混合物中76〜95重量％、好ましくは76〜90重量％の割合で用いられる。また、ポリオールエステルの混合割合がこれ以下では、耐蒸発損失特性が低下するばかりか、かえって40℃動粘度が上がり、低温特性が悪化する場合がある。
【００２１】
以上の各基油成分からなる潤滑油組成物中には、さらに0.1〜5重量％、好ましくは0.5〜3重量％の粘度指数向上剤が添加される。これ以上の添加割合では、低温特性の低下や40℃動粘度が高くなりすぎ、一方これ以下の添加割合では、高温潤滑性が得られなくなる。粘度指数向上剤としては、例えばポリメタクリレート、エチレン-プロピレン共重合体、ポリイソブチレン、ポリアルキルスチレン、スチレン-イソプレン水素化共重合体等が用いられる。このうち、下記特許文献４に記載されているメタクリレート系重合物および該重合物を溶解させる合成油溶媒からなる粘度指数向上剤が低温特性、耐熱特性に優れるため、好適に使用される。メタクリレート系重合物の分子量は、十分な粘度指数向上を実現するために、重量平均分子量(Mw)が10,000〜1,000,000のものが用いられる。さらに、せん断安定性、中・高速回転性、摩擦摩耗特性への影響といった観点から、好ましくはMw10,000〜500,000のものが用いられる。
【特許文献４】特開２００６−７７１１９号公報
【００２２】
メタクリレート系重合物の溶媒として使用可能な合成油は、特に限定されないが、好ましくは合成炭化水素油、エステル油またはこれらの混合物等が挙げられる。また、潤滑油組成物の基油として使用されるものの少なくとも一成分と同一種類のものを溶媒として用いることにより、さらに本発明が目的とする特性に合致する潤滑油組成物を得ることが可能となる。なお、合成油基油の特性を損なわないものであれば、合成油については同種異種を問わず、異なる粘度のものを使用することができる。メタクリレート系重合物は、通常、固形分として約0.5〜40重量％、好ましくは約1.5〜30重量％の割合となるように溶媒中に溶解されて用いられる。
【００２３】
潤滑油組成物中にはさらに、その効果に影響を与えない範囲内で、酸化防止剤、金属不活性化剤としての腐食防止剤、防錆剤等従来の潤滑油に添加されている添加剤を添加することができる。
【００２４】
酸化防止剤としては、例えば2,6-ジ第3ブチル-4-メチルフェノール、4,4′-メチレンビス(2,6-ジ第3ブチルフェノール)等のフェノール系の酸化防止剤、アルキルジフェニルアミン、トリフェニルアミン、フェニル-α-ナフチルアミン、フェノチアジン、アルキル化フェニル-α-ナフチルアミン、アルキル化フェノチアジン等のアミン系の酸化防止剤などが挙げられる。他に、リン系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤等も用いられる。腐食防止剤としては、例えばベンゾトリアゾール、ベンゾイミダゾール、チアジアゾール等が挙げられる。また防錆剤としては、例えば芳香族スルホン酸または飽和脂肪族ジカルボン酸のCa塩またはNa塩、脂肪酸、脂肪酸アミン、アルキルスルホン酸金属塩、アルキルスルホン酸アミン塩、酸化パラフィン、ポリオキシアルキルエーテル等が挙げられる。
【００２５】
組成物の調製は、以上の各成分を所定量添加し、十分に混合する方法等によって行われる。
【実施例】
【００２６】
次に、実施例について本発明を説明する。
【００２７】
実施例１〜２、比較例１〜５
40℃動粘度
基油A：トリメチロールプロパンC8〜C12カルボン酸エステル           18mm2／秒
〃 B：ペンタエリスリトールC6〜C9カルボン酸エステル              23mm2／秒
〃 C：ジペンタエリスリトールC18カルボン酸エステル              390mm2／秒
〃 D：合成炭化水素油(イノビーン社製品PAO 4)                     19mm2／秒
〃 E：      〃      (同社製品PAO 6)                             31mm2／秒
〃 F：      〃      (同社製品PAO 8)                             47mm2／秒
〃 G：      〃      (同社製品PAO 40)                           390mm2／秒
以上の基油中の2種または3種 97.9重量部、ポリメタクリレート系粘度指数向上剤(基油に用いられたポリオールエステル油中にて合成、Mw：250,000)1重量部、アミン系酸化防止剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製品イルガノックスL57)1重量部およびベンゾトリアゾール系腐食防止剤(同社製品イルガメット39)0.1重量部を混合し、酸化防止剤および腐食防止剤含有潤滑油組成物(合計100重量部)を得た。
【００２８】
この潤滑油組成物について、次の各項目の測定を行った。
動粘度：40℃および100℃における動粘度を、JIS K2283に準拠して測定
粘度指数：JIS K2283に準拠して測定
蒸発損失率：0.3gの潤滑油組成物を37mm径のアルミニウム製皿に均一に塗布し、
150℃の恒温槽中に100時間静置した後取り出し、その重量減少量から                  蒸発損失率を算出
低温特性：-40℃で軸受を回転させたときのトルク特性を想定し、レオメータを使
用して評価
-40℃、せん断速度1000s-1においてコーン(25mm径、1/25°)を回転させ
、直後(0.1秒後)および60秒後のせん断応力を測定回転
【００２９】
得られた結果は、基油の組成(重量％)と共に、次の表1に示される。
表１                                
実施例              比較例           
１   ２   １   ２   ３   ４   ５ 
〔基油組成；重量％〕
(低粘度基油)
基油A                     86.5        86.5  86.5  90.2  91.8  67.5
〃 B                           87.1                              
〃 D                      9.2                                    
〃 E                           10.3         5.6              20.5
(中粘度基油)
基油F                                 13.5   7.9                  
(高粘度基油)
基油C                                              9.8            
〃 G                      4.3   2.6                     8.2  12.0
〔測定項目〕
動粘度
40℃        (mm2／秒)  25.1  25.3  25.3  25.2  27.3  28.2  33.5
100℃        (mm2／秒)   5.5   5.5   5.5   5.5   5.7   6.0   6.7
粘度指数             (-)   163   162   162   160   156   165   165
蒸発損失率      (重量％)  22.9  18.1  15.8  16.0  16.8  17.6  21.0
低温特性                                                          
回転直後せん断応力(Pa)  4760  4910  5920  5600  6480  5830  6860
60秒後せん断応力  (Pa)  4600  4700  5580  5300  6400  5600  6410
【００３０】
以上の結果から、次のようなことがいえる。
(1)本発明に係る潤滑油組成物(実施例1〜2)は、回転直後および60秒後のせん断応力に示されるように、-40℃という低温での低温特性がすぐれている。
(2)中粘度基油(比較例1〜2)および高粘度ポリオールエステル油(比較例3)が併用された場合には、せん断応力で示される低温特性が低下している。
(3)低粘度基油が、ポリオールエステル油のみからなり、炭化水素油が配合されない場合には(比較例4)、せん断応力で示される低温特性が低下してしまう。
(4)ポリオールエステル油が基油混合物中76重量％以下の割合で用いられると(比較例5)、せん断応力で示される低温特性が低下するばかりではなく、40℃動粘度が高くなりすぎて、情報・家電機器向け用途には使用できない。
【００３１】
比較例６
3種の基油92.5重量部、ポリメタクリレート系粘度指数向上剤(基油A中で合成、Mw：250,000)6.0重量部、アミン系酸化防止剤(イルガノックスL57)1.0重量部およびベンゾトリアゾール系腐食防止剤(イルガメット39)0.5重量部を混合し、潤滑油組成物(合計100重量部)を得た。
【００３２】
比較例７
3種の基油98.9重量部、アミン系酸化防止剤(イルガノックスL57)1.0重量部およびベンゾトリアゾール系腐食防止剤(イルガメット39)0.1重量部を混合し、粘度指数向上剤を含有しない潤滑油組成物(合計100重量部)を得た。
【００３３】
以上の比較例6〜7の潤滑油組成物について、実施例1〜2の場合と同様の測定が行われた。得られた結果は、基油の組成(重量％)と共に、次の表2に示される。
表２                      
比較例６ 比較例７
〔基油組成；重量％〕
(低粘度基油)
基油A                       87.0      86.7
〃 E                        9.2      10.8
(高粘度基油)
基油G                        3.8       2.5
〔測定項目〕
動粘度
40℃        (mm2／秒)    52.6      22.5
100℃        (mm2／秒)    11.1       4.8
粘度指数             (-)     211       141
蒸発損失率      (重量％)    18.3      17.5
低温特性
回転直後せん断応力(Pa)   10270      4460
60秒後せん断応力  (Pa)    9180      4300
【００３４】
以上の結果から、次のようなことがいえる。
(5)粘度指数向上剤を5重量％以上の割合で用いると(比較例6)、低温特性の低下や40℃動粘度が高くなりすぎるようになる。
(6)粘度指数向上剤を用いないと(比較例7)、高温動粘度の値が好ましい範囲を外れ、高温潤滑性が得られなくなる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明に係る潤滑油組成物は、常用回転数が3000rpm以上の軸受用、例えば情報・家電機器のファンモータ軸受用潤滑油または自動車電装機器モータ軸受用潤滑油として好適に用いられる。
【手続補正書】
【提出日】平成19年6月14日(2007.6.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
基油混合物中76〜95重量％、好ましくは76〜90重量％を占める低粘度基油の主成分としてのポリオールエステル油は、多価アルコール、例えば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等と炭素数4〜18の脂肪族飽和モノカルボン酸、例えばC6〜C9混合カルボン酸、C8〜C12混合カルボン酸、C8〜C9混合カルボン酸等とのエステルであり、エステル化はポリオール基の一部または全部について行われる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
この潤滑油組成物について、次の各項目の測定を行った。
動粘度：40℃および100℃における動粘度を、JIS K2283に準拠して測定
粘度指数：JIS K2283に準拠して測定
蒸発損失率：0.3gの潤滑油組成物を37mm径のアルミニウム製皿に均一に塗布し、
150℃の恒温槽中に100時間静置した後取り出し、その重量減少量から                  蒸発損失率を算出
低温特性：-40℃で軸受を回転させたときのトルク特性を想定し、レオメータを使
用して評価
-40℃、せん断速度1000s-1においてコーン(25mm径、1/25°)を回転させ
、回転直後(0.1秒後)および60秒後のせん断応力を測定