(57)【要約】【課題】高温耐久性に優れ、かつフッ素と鋼との反応を抑制し、より長寿命の潤滑グリースおよび該潤滑グリースが封入された転がり軸受を提供する。【解決手段】パーフルオロポリエーテル油を基油とし、フッ素樹脂粉末を増ちょう剤とするフッ素系成分を有する潤滑グリースであって、金属表面に被膜を形成できる有機化合物を添加してなり、上記無機化合物が、モリブデン酸カリウムまたはモリブデン酸ナトリウム等のモリブデン酸塩、または、硫酸ビスマス等のビスマス系化合物である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パーフルオロポリエーテル油を基油とし、フッ素樹脂粉末を増ちょう剤とするフッ素系潤滑グリースであって、金属表面に被膜を形成できる無機化合物を添加したことを特徴とする潤滑グリース。
【請求項２】
前記無機化合物は、モリブデン酸塩またはビスマス系化合物であることを特徴とする請求項１記載の潤滑グリース。
【請求項３】
前記モリブデン酸塩は、モリブデン酸カリウムまたはモリブデン酸ナトリウムであることを特徴とする請求項２記載の潤滑グリース。
【請求項４】
前記ビスマス系化合物は、硫酸ビスマスであることを特徴とする請求項２記載の潤滑グリース。
【請求項５】
同心に配置される内輪および外輪と、この内輪および外輪間に介在する複数の転動体とを備え、この転動体の周囲に潤滑グリースが封入されてなる転がり軸受であって、
前記潤滑グリースが請求項１ないし請求項４のいずれか一項記載の潤滑グリースであることを特徴とする潤滑グリース封入転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高温用潤滑グリースおよび転がり軸受に関し、特に高温度で使用される自動車などの電装補機や電子写真装置の定着部に好適に用いられるフッ素系の高温用潤滑グリースおよび転がり軸受に関する。また、真空中などグリース封入量が比較的少なく、境界潤滑条件で使用される転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受には、潤滑性を付与するために潤滑グリースが封入される。この潤滑グリースは主成分として基油と増ちょう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、エーテル油等の合成油が、また増ちょう剤としてはリチウム石けん等の金属石けんやウレア化合物等が一般的に使用されている。また、潤滑グリースに必要に応じて酸化防止剤、錆び止剤、金属不活性剤、粘度指数向上剤などの各種添加剤が配合されている。
【０００３】
近年、自動車の小型化、軽量化および静粛性向上の要求に伴って自動車電装品の小型化、軽量化、静粛性向上、エンジンルーム内の密閉化が図られているが、その一方で電装品の性能には高出力・高効率化が求められている。転がり軸受に封入される潤滑グリースの寿命は、通常、軸受自体の疲労による使用寿命より短いため、軸受自体の寿命は潤滑グリース寿命に依存することになる。そのためこれら電装補機に用いられる潤滑グリースもウレア系潤滑グリース以上の高温に耐えるものでなければならない。
従来 200℃付近の高温になるファンクラッチに用いられる転がり軸受の封入グリースには、増ちょう剤としてフッ素樹脂粉末を用い、基油にパーフルオロポリエーテル（以下、ＰＦＰＥと記す）油を用いた耐熱性に優れるフッ素系潤滑グリースが使用されている。
【０００４】
また、一般に電子写真装置を用いた複写機や印刷機（プリンター）などの定着部には、定着ローラなどを回転自在に支持するためにロール用転がり軸受が多用されている。この定着部には、紙に帯電して付着したトナーを最高 250℃程度の高温で加圧することによって、紙に定着する部位であり、定着部のロール支持転がり軸受は高温で使用されることが多い。特に、ヒートロールは中空軸の内側にヒータをいれ、内側から熱するために、軸受も 200℃をこえる温度で使用されることがある。またヒートロール支持転がり軸受は軸受部の温度を下げるため樹脂製の断熱スリーブを介して使用されることもあるが、それでも輻射熱で軸受端面の温度は 200℃近くになることがある。従来、このような高温条件で使用される転がり軸受の封入グリースには、高温での劣化が少なく、長い寿命が得られるフッ素系グリースが一般に使用されている。
一般に潤滑剤は真空にさらされると、基油の蒸気圧が高いため基油が蒸発する。そのため真空度が上がらなかったり、真空チャンバーや真空機器内に設けられた計測機器を汚染し不具合を生じる。その対応として真空中で使用される転がり軸受の潤滑にはフッ素系グリースが多く用いられてきた。
【０００５】
これらのフッ素系グリースは十分な量が存在する場合は良好な潤滑性を発揮するが、転がり接触部や、すべり部への供給が不足し境界潤滑となる場合は、基油であるＰＦＰＥ油と軸受材料である鋼（鉄）とが反応し基油の分解とともに鋼の摩耗が生じ短寿命となる。
この反応を抑制しＰＦＰＥ本来の耐熱性や潤滑性を活用することにより、より長寿命を得ることが要求されている。その対応として、シリカ配合（皮膜形成）によるフッ素グリースの耐焼付き性、耐摩耗性の改良（特許文献１参照）、有機アンチモンまたは有機モリブデン配合による転がり疲労特性の改良（特許文献２参照）、ビスマス化合物の配合による転がり疲労特性の改良（特許文献３参照）、フッ素有機リン化合物の配合によるフッ素グリースの耐摩耗性、防錆性の改良（特許文献４参照）、二硫化モリブデン、合成マイカ等の層状鉱物粉末、金属石けん、金属酸化物等の金属塩、ダイヤモンド粉末、グラファイト等の炭素化合物、およびメラミンシアヌレート、アミノ酸化合物等の配合によるフッ素グリースの塗れ性の改良（特許文献５参照）、変性ウンデカン混合物、変性ブタン、Ｃｕフタロシアニン、Ｃａスルフォネート等の配合によるフッ素グリースの劣化防止（特許文献６参照）等が知られている。
しかし、これらはいずれもフッ素と鋼との反応に着目してなされたものではなく、フッ素グリースの性質を根本的に改良するにはいたっていない。
【特許文献１】特開２００５−９７５１３号公報
【特許文献２】特開２０００−３０３０８８号公報
【特許文献３】特開２００５−４２１０２号公報
【特許文献４】特開２００３−２７０７９号公報
【特許文献５】特開２００４−１８８６０７号公報
【特許文献６】特開平８−１４３８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【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、高温耐久性に優れ、かつ、フッ素と鋼との反応を抑制しＰＦＰＥ本来の耐熱性や潤滑性を活用した長寿命の潤滑グリース、および該潤滑グリースが封入された転がり軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の潤滑グリースはＰＦＰＥ油を基油とし、フッ素樹脂粉末を増ちょう剤とするフッ素系潤滑グリースであって、金属表面に被膜を形成できる無機化合物を添加したことを特徴とする。
【０００８】
上記無機化合物は、モリブデン酸塩またはビスマス系化合物であることを特徴とする。
上記モリブデン酸塩はモリブデン酸カリウムまたはモリブデン酸ナトリウムであることを特徴とする。
上記ビスマス系化合物は硫酸ビスマスであることを特徴とする。
【０００９】
本発明のグリース封入転がり軸受は同心に配置される内輪および外輪と、この内輪および外輪間に介在する複数の転動体とを備え、この転動体の周囲に上記潤滑グリースを封入してなる転がり軸受であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の潤滑グリースはＰＦＰＥ油を基油とし、フッ素樹脂粉末を増ちょう剤とする潤滑グリースであって、金属表面に被膜を形成できる無機化合物を含有するので、高温耐久性に優れ、かつ、該被膜によりフッ素と鋼との反応を抑制でき、ＰＦＰＥ本来の耐熱性や潤滑性を活用することにより長寿命となる。
【００１１】
本発明の潤滑グリース封入転がり軸受は、ＰＦＰＥ油を基油とし、フッ素樹脂粉末を増ちょう剤とする潤滑グリースであって、金属表面に被膜を形成できる無機化合物を含有した潤滑グリースを封入してなるので、高温耐久性に優れ、かつ、該被膜によりフッ素と軸受鋼との反応を抑制でき、ＰＦＰＥ本来の耐熱性や潤滑性を活用することにより長寿命となる。この結果、自動車電装補機、事務用機器等に用いられる転がり軸受として好適に利用できる。また、真空中など、グリース封入量が比較的少なく、境界潤滑条件で使用される転がり軸受としても好適に利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に使用できるフッ素系の潤滑グリースは、ＰＦＰＥ油を基油としフッ素樹脂粉末を増ちょう剤とする。
ＰＦＰＥ油は、脂肪族炭化水素ポリエーテルの水素原子をフッ素原子で置換した化合物であれば使用できる。そのようなＰＦＰＥ油を例示すれば、以下の化１および化２で示される側鎖を有するＰＦＰＥ油と、化３から化５で示される直鎖状のＰＦＰＥ油とがある。これらは単独でもまた混合しても使用できる。ｎ、ｍは整数である。
化１の市販品としてはフォンブリンＹ（モンテジソン社商品名）を、化２の市販品としてはクライトックス（デュポン社商品名）やバリエルタＪオイル（クリューバー社商品名）を、化３の市販品としてはフォンブリンＺ（モンテジソン社商品名）を、化４の市販品としてはフォンブリンＭ（モンテジソン社商品名）を、化５の市販品としてはデムナム（ダイキン社商品名）等をそれぞれ例示できる。
【００１３】
【化１】
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【化２】
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【化３】
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【化４】
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【化５】
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【００１４】
増ちょう剤であるフッ素樹脂粉末は上記ＰＦＰＥ油と親和性が高く、高温安定性、耐薬品性を有する粉末が使用できる。
フッ素樹脂を例示すれば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）などのパーフルオロ系フッ素樹脂が好ましく、特にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が高温安定性、耐薬品性が優れているため好ましい。
【００１５】
本発明のフッ素系の潤滑グリースは、潤滑グリース全体量に対して、ＰＦＰＥ油を 70〜90 重量％、フッ素樹脂粉末を 10〜30 重量％配合することが好ましい。この範囲の配合とすることにより、転がり軸受封入グリースとして洩れが少なく、長時間トルクを下げられる好ましいちょう度に調整できる。
【００１６】
本発明の潤滑グリースは、金属表面に被膜を形成できる添加剤として無機化合物を添加する。該無機化合物としては、モリブデン酸塩、銅などの金属粉末、酸化銅、酸化モリブデンなどの金属酸化物、無機ビスマス化合物、無機マグネシウム化合物を例示できる。
上記の無機化合物を添加することにより、軸受部等の摩擦摩耗面または摩耗により露出した金属新生面で該無機化合物が分解・反応し、酸化鉄とともに被膜を形成できる。
【００１７】
本発明に使用できるモリブデン酸塩は、金属塩であることが好ましい。金属塩を構成する金属としては、ナトリウム、カリウム、リチウム、マグネシウム、カルシウム、銅、亜鉛、バリウム等が例示できる。これらの中で反応性の点からモリブデン酸カリウムまたはモリブデン酸ナトリウムを用いることが好ましい。
【００１８】
本発明の潤滑グリースに使用することができる無機ビスマス（化合物）としては、ビスマス粉末、炭酸ビスマス、塩化ビスマス、硝酸ビスマスおよびその水和物、硫酸ビスマス、フッ化ビスマス、臭化ビスマス、ヨウ化ビスマス、オキシフッ化ビスマス、オキシ塩化ビスマス、オキシ臭化ビスマス、オキシヨウ化ビスマス、酸化ビスマスおよびその水和物、水酸化ビスマス、セレン化ビスマス、テルル化ビスマス、リン酸ビスマス、オキシ過塩素酸ビスマス、オキシ硫酸ビスマス、ビスマス酸ナトリウム、チタン酸ビスマス、ジルコン酸ビスマス、モリブデン酸ビスマス等が挙げられるが、本発明において、特に好ましいのは、耐熱耐久性に優れ、熱分解しにくいため、極圧性効果の高い硫酸ビスマスである。
これら無機ビスマスは、1 種類、または 2 種類を混合してグリースに添加してもよい。
【００１９】
本発明の潤滑グリースに使用することができる無機マグネシウム（化合物）としてはマグネシウム粉末、炭酸マグネシウム、塩化マグネシウム、硝酸マグネシウムおよびその水和物、硫酸マグネシウム、フッ化マグネシウム、臭化マグネシウム、ヨウ化マグネシウム、オキシフッ化マグネシウム、オキシ塩化マグネシウム、オキシ臭化マグネシウム、オキシヨウ化マグネシウム、酸化マグネシウムおよびその水和物、水酸化マグネシウム、セレン化マグネシウム、テルル化マグネシウム、リン酸マグネシウム、オキシ過塩素酸マグネシウム、オキシ硫酸マグネシウム、マグネシウム酸ナトリウム、チタン酸マグネシウム、ジルコン酸マグネシウム、モリブデン酸マグネシウム等が挙げられる。
これら無機マグネシウムは、1 種類、または 2 種類を混合してグリースに添加してもよい。
【００２０】
本発明の潤滑グリースには、必要に応じて公知の添加剤を含有させることができる。この添加剤として、例えば、アミン系、フェノール系、イオウ系、ジチオりん酸亜鉛などの酸化防止剤、塩素系、イオウ系、りん系、ジチオりん酸亜鉛、有機モリブデンなどの極圧剤、ベンゾトリアゾールなどの金属不活性剤、ポリメタクリレート、ポリイソブチレン、ポリスチレンなどの粘度指数向上剤、摩耗抑制剤、清浄分散剤などが挙げられる。
また、これらの添加剤は単独または 2 種類以上組み合わせて添加できる。
【００２１】
本発明に係る転がり軸受の一例を図１に示す。図１は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との間に複数個の転動体４が配置される。この複数個の転動体４を保持する保持器５および外輪３等に固定されるシール部材６とにより構成される。少なくとも転動体４の周囲に潤滑グリース７が封入される。
【実施例】
【００２２】
参考例１：グリース１の作製
グリース全体に対して、ＰＦＰＥ油（デュポン社製商品名、クライトックス１４３ＡＣ、40℃の動粘度 191 mm2） 67 重量％に、フッ素樹脂粉末（デュポン社製商品名、バイダックス） 33 重量％を加え撹拌した後、ロールミルに通し、増ちょう剤にフッ素樹脂粉末、基油にＰＦＰＥ油を用いたグリースである半固形状のグリース１を得た。
【００２３】
実施例１〜実施例２および比較例１
表１に示す割合で各グリースをそれぞれ混合撹拌して潤滑グリースを得た。配合比率はグリース全体に対する重量％である。
得られた混合グリース（実施例１および比較例１）の混和ちょう度、滴点を測定した。混和ちょう度および滴点は日本工業規格 ＪＩＳ Ｋ２２２０ に準拠して求めた。その結果を表１に示す。
【００２４】
また石油ベンジンで洗浄した軸受 ６２０４ＺＺに全空間容積の 38 ％となる各実施例の潤滑グリースを封入して転がり軸受を作製した。得られた転がり軸受を高温耐久試験にて評価した。
高温耐久試験は、ラジアル荷重 67 N 、スラスト荷重 67 N 、回転数 10000 rpm 、雰囲気温度 200℃にて軸受を回転させ、過負荷によりモータが停止するまでの時間を測定した。結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
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表１に示すように、実施例１〜実施例２の潤滑グリースは比較例１よりも高温耐久試験に優れる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の潤滑グリースはＰＦＰＥ油を基油とし、フッ素樹脂粉末を増ちょう剤とするフッ素系の潤滑グリースであって、金属表面に被膜を形成する無機化合物を含有することにより、フッ素と鋼との反応を抑制し、ＰＦＰＥ本来の耐熱性や潤滑性を活用して長寿命であるので、自動車電装補機、事務用機器等に用いられる転がり軸受用の潤滑グリースとして好適に利用できる。また、真空中など、グリース封入量が比較的少なく、境界潤滑条件で使用される転がり軸受にも好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】深溝玉軸受の断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  転がり軸受
２  内輪
３  外輪
４  転動体
５  保持器
６  シール部材
７  潤滑グリース
【図１】
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