(57)【要約】【課題】剥離の発生を抑制するとともに防錆性及び耐水性に優れたグリース組成物を提供する。また、剥離が生じにくく防錆性及び耐水性に優れた転がり軸受を提供する。【解決手段】内輪１及び外輪２の間に形成され玉３が配された深溝玉軸受の空隙部内に、グリース組成物６を封入した。このグリース組成物６は、基油と、増ちょう剤と、ドーパントをドープされたポリアニリンと、を含有し、このポリアニリンの含有量はグリース組成物６全体の０．５質量％以上９．５質量％以下である。金属ジチオカーバメイトを含有させてもよく、その場合の含有量はグリース組成物６全体の１質量％以上１０質量％以下であることが好ましい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドーパントをドープされたポリアニリンを含有し、その含有量は全体の０．５質量％以上９．５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】
金属ジチオカーバメイトを含有し、その含有量は全体の１質量％以上１０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】
内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配された複数の転動体と、を備える転がり軸受において、前記内輪及び前記外輪の間に形成され前記転動体が配された空隙部内に、請求項１又は請求項２に記載のグリース組成物を配した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】
本発明はグリース組成物及び転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学プラント，産業機械等においては、圧縮性流体の圧縮や送風に多様の圧縮機や送風機が用いられており、その回転軸は深溝玉軸受等の転がり軸受によって回転可能に支持されていることが多い。転がり軸受としては、組立性，メンテナンス性に優れることから、密封玉軸受が一般的に用いられている。
ところが、このような用途の転がり軸受には、以下のような問題が生じる場合があった。例えば、圧縮機においては、偏心しているクランクシャフトの回転運動を往復直線運動へ変換するピストンコンロッド部に備えられた軸受は、低速回転であるためグリース油膜の形成状態が悪い、クランクシャフトとピストンコンロッド部を支持するため変動荷重が作用する、及び、環境によっては空気を圧縮する際に空気に含まれる水分が結露しやすい条件になることがある、という問題があった。このような環境に曝された場合は、水分が凝集結露を起こして軸受に付着したり、潤滑剤中に混入したりすることも考えられる。
【０００３】
特許文献１には、水分により発生した水素が軸受鋼中に侵入して、水素脆性による白色組織変化を伴った剥離が引き起こされることが記載されている。そして、このような水素脆性に対する対策としては、グリース中に亜硝酸ソーダやカーボンブラックを添加する方法が提案されている。亜硝酸ソーダは、鋼中への水素の侵入を防止する効果があるとされている。また、カーボンブラックにより導電性を付与することで、水の電気分解による水素イオンの発生を抑え、水素イオンが原因である白色組織変化を伴った剥離を抑えることができる（特許文献２を参照）。
【特許文献１】特開平１１−７２１２０号公報
【特許文献２】特開２００２−１９５２７７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、亜硝酸ソーダは一部では発癌性物質と認識され、その使用が制限されつつある。また、カーボンブラックの添加は水素イオンの発生を抑えるためには効果が期待できるが、グリースの防錆性の向上は期待しにくい。
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、剥離の発生を抑制するとともに防錆性及び耐水性に優れたグリース組成物を提供することを課題とする。また、剥離が生じにくく防錆性及び耐水性に優れた転がり軸受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】
【０００５】
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、ドーパントをドープされたポリアニリンを含有し、その含有量は全体の０．５質量％以上９．５質量％以下であることを特徴とする。
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、金属ジチオカーバメイトを含有し、その含有量は全体の１質量％以上１０質量％以下であることを特徴とする。
さらに、本発明に係る請求項３の転がり軸受は、内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配された複数の転動体と、を備える転がり軸受において、前記内輪及び前記外輪の間に形成され前記転動体が配された空隙部内に、請求項１又は請求項２に記載のグリース組成物を配したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のグリース組成物は、剥離の発生を抑制するとともに防錆性及び耐水性に優れている。また、本発明の転がり軸受は、剥離が生じにくく防錆性及び耐水性に優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明に係るグリース組成物及び転がり軸受の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係る転がり軸受の一実施形態である深溝玉軸受の構造を示す縦断面図である。図１の深溝玉軸受は、内輪１と、外輪２と、内輪１及び外輪２の間に転動自在に配された複数の玉３と、内輪１及び外輪２の間に複数の玉３を保持する保持器４と、外輪２の両端部の内周面に取り付けられたシールド５，５と、を備えている。このシールド５は内輪１及び外輪２の間に介在され、内輪１の外周面と外輪２の内周面との間の開口部分をほぼ覆っている。
【０００８】
また、内輪１及び外輪２の間に形成され玉３が配された空隙部内には、グリース組成物６が封入されており、シールド５により深溝玉軸受内部に密封されている。なお、シールド５の代わりにゴムシールを用いてもよい。
このグリース組成物６は、基油と、増ちょう剤と、ドーパントをドープされたポリアニリンと、を含有し、このポリアニリンの含有量はグリース組成物６全体の０．５質量％以上９．５質量％以下である。金属ジチオカーバメイトを含有させてもよく、その場合の含有量はグリース組成物６全体の１質量％以上１０質量％以下であることが好ましい。
【０００９】
以下に、グリース組成物６について詳細に説明する。
〔基油について〕
グリース組成物に使用可能な基油の種類は特に限定されるものではないが、鉱油系潤滑油や合成潤滑油を好適に使用することができる。鉱油系潤滑油としては、例えば、パラフィン系鉱油，ナフテン系鉱油，及びそれらの混合油があげられる。また、合成潤滑油としては、例えば、合成炭化水素油，エーテル油，エステル油，及びフッ素油等があげられる。
【００１０】
具体的には、合成炭化水素油としてはポリα−オレフィン油等が、エーテル油としては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等が、エステル油としてはジエステル油，ネオペンチル型ポリオールエステル油，又はこれらのコンプレックスエステル油，芳香族エステル油等がそれぞれあげられる。これらの基油は単独で用いてもよいし、複数種を適宜組み合わせて用いてもよい。
前述の基油の中でも、高温，高速条件での潤滑性能及び寿命を考慮すると、合成潤滑油が好ましく、特にエステル油，エーテル油が好ましい。さらに、コスト面からは、鉱油系潤滑油が好ましい。基油の動粘度については、４０℃において２０ｍｍ2 ／ｓ以上１０００ｍｍ2 ／ｓ以下であることが好ましい。
【００１１】
〔増ちょう剤について〕
グリース組成物に使用可能な増ちょう剤の種類は特に限定されるものではないが、例えば、金属石けん（金属はアルミニウム，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，ナトリウム，バリウム，アルミニウム等）があげられる。また、ウレア化合物（モノウレア，ジウレア，トリウレア，テトラウレア等）、無機系化合物（ベントナイト，クレイ等）、ウレタン化合物、ナトリウムテレフタラメート化合物等も使用できる。これらの増ちょう剤は単独で用いてもよいし、複数種を適宜組み合わせて用いてもよい。これらの増ちょう剤の中では、リチウム石けんが最も好適である。
【００１２】
グリース組成物中の増ちょう剤の含有量は３質量％以上４０質量％以下であることが好ましい。３質量％未満であるとグリース状態を維持することが困難となり、４０質量％超過であると硬くなりすぎて十分な潤滑状態を発揮しにくくなる。このような不都合がより生じにくくするためには、グリース組成物中の増ちょう剤の含有量は５質量％以上２５質量％以下であることがより好ましい。
【００１３】
また、グリース組成物の混和ちょう度は、２２０以上３９５以下であることが好ましい。２２０未満であると硬すぎて十分な潤滑効果が期待できず、３９５超過であると柔らかすぎて軸受内部から漏洩するおそれがある。このような不都合がより生じにくくするためには、グリース組成物の混和ちょう度は２６５以上３５０以下であることがより好ましい。
【００１４】
〔ドーパントをドープされたポリアニリンについて〕
ドーパントをドープされたポリアニリンとは、アニリン又はアニリン誘導体の重合体に、ドーパントをドープしたものである。アニリン又はアニリン誘導体の重合体は、アニリン又はアニリン誘導体を酸化剤の存在下で酸化重合することによって得ることができる。重合条件は、通常の条件で差し支えない。例えば、−１０℃〜４０℃の反応温度で３０分間〜４８時間程度、常圧下で撹拌するという条件である。
【００１５】
そして、所望のプロトン酸を添加して酸化重合を行うと、プロトン酸がドープされたポリアニリンが得られる。もしくは、酸化重合により得られたポリアニリンを所望のプロトン酸で処理して、プロトン酸をドープすることもできる。さらに、プロトン酸を添加して酸化重合を行うことによって得られたプロトン酸がドープされたポリアニリンを、アンモニア水等の塩基で処理することにより脱ドープし、再び所望のプロトン酸で処理してプロトン酸をドープすることもできる。
【００１６】
ポリアニリンの原料となるアニリン及びアニリン誘導体の種類は特に限定されるものではないが、例えば、アニリン、ｏ−トルイジン、ｍ−トルイジン、ｏ−エチルアニリン、ｍ−エチルアニリン、ｏ−エトキシアニリン、ｍ−ブチルアニリン、ｍ−ヘキシルアニリン、ｍ−オクチルアニリン、２，３−ジメチルアニリン、２，５−ジメチルアニリン、２，５−ジメトキシアニリン、ｏ−シアノアニリン、２，５−ジクロロアニリン、２−ブロモアニリン、５−クロロ−２−メトキシアニリン、３−フェノキシアニリンがあげられる。
【００１７】
また、酸化重合に用いられる酸化剤としては、ペルオキソ二硫酸アンモニウム、過酸化水素、第二塩化鉄等があげられ、これらの中でもペルオキソ二硫酸アンモニウムが好適である。
さらに、ドーパントであるプロトン酸としては、酸解離定数ｐＫａ値が４．０以下のものがあげられる。例えば、塩酸、硫酸、硝酸、過塩素酸等の無機酸や、ベンゼンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ジノニルナフタレンスルホン酸、ｍ−ニトロ安息香酸、トリクロロ酢酸等の有機酸や、ポリスチレンスルホン酸、ポリビニルスルホン酸、ポリビニル硫酸等のポリマー酸があげられる。これらの中でも、ベンゼンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ジノニルナフタレンスルホン酸や、下記化学式（Ｉ）で表されるスルホン酸化合物が好適である。
【００１８】
【化１】
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【００１９】
なお、上記化学式（Ｉ）中のＲ1 は、炭素数が１〜１５のアルキル基、アルケニル基、アルキルチオアルキル基、アリール基、アルキルアリール基、アリールアルキル基、アルコキシアルキル基、アリールオキシアルキル基、又は水素原子を示し、複数存在する場合は同一種であってもよいし異なっていてもよい。また、Ｒ2 は、炭素数が１〜１５のアルキル基、アルケニル基、アルコキシル基、アルキルチオ基、アルキルチオアルキル基、アリール基、アルキルアリール基、アリールアルキル基、アルキルスルフィニル基、アルコキシアルキル基、アリールオキシアルキル基、アルキルスルホニル基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ニトリル基、ヒドロキシル基、ニトロ基、ハロゲン基、又は水素原子を示し、複数存在する場合は同一種であってもよいし異なっていてもよい。
【００２０】
〔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。以下に添加剤について説明する。
【００２１】
ドーパントをドープされたポリアニリンの添加により、グリース組成物に優れた耐剥離性，防錆性，耐水性が付与されるが、極圧性及び耐剥離性を付与する金属ジチオカーバメイトをさらに添加してもよい。含有量は、グリース組成物全体の１質量％以上１０質量％以下が好ましい。１質量％未満では添加効果が不十分であるおそれがあり、１０質量％超過であるとグリース組成物の軟化又は硬化という不都合が生じるおそれがある。
【００２２】
極圧剤としてはリン系極圧剤，ジチオリン酸亜鉛，有機モリブデン等があげられ、油性向上剤としては脂肪酸，動植物油等があげられ、さらに金属不活性化剤としてはベンゾトリアゾール等があげられる。
また、酸化防止剤としては、α−ナフチルアミン類やジフェニルアミン類のような芳香族アミン系化合物があげられる。α−ナフチルアミン類は下記の化学式（II）で表される化合物であり、化学式（II）中のＲ3 は水素原子又は下記の化学式（III ）で表される基を示す。なお、化学式（III ）中のＲ4 は水素原子又は炭素数１〜１６のアルキル基を示すが、水素原子よりも炭素数１〜１６のアルキル基の方が好ましい。
【００２３】
【化２】
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【００２４】
【化３】
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【００２５】
炭素数１〜１６のアルキル基としては、例えば、メチル基，エチル基，プロピル基，ブチル基，ペンチル基，ヘキシル基，ヘプチル基，オクチル基，ノニル基，デシル基，ウンデシル基，ドデシル基，トリデシル基，テトラデシル基，ペンタデシル基，及びへキサデシル基等があげられ、アルキル基は直鎖状でも分岐鎖状でもよい。これらのアルキル基の中では、炭素数８〜１６の分岐鎖状アルキル基が好ましい。
また、ジフェニルアミン類は、下記の化学式（IV）で表される化合物である。化学式（IV）中のＲ5 ，Ｒ6 はそれぞれ水素原子又は炭素数１〜１６のアルキル基を示すが、水素原子よりも炭素数１〜１６のアルキル基の方が好ましい。Ｒ5 ，Ｒ6 の一方又は両方が水素原子であると、酸化によりスラッジとして沈降するおそれがある。なお、Ｒ5 ，Ｒ6 は同種の基でもよいし異種の基でもよい。
【００２６】
【化４】
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【００２７】
炭素数１〜１６のアルキル基としては、例えば、メチル基，エチル基，プロピル基，ブチル基，ペンチル基，ヘキシル基，ヘプチル基，オクチル基，ノニル基，デシル基，ウンデシル基，ドデシル基，トリデシル基，テトラデシル基，ペンタデシル基，及びへキサデシル基等があげられ、アルキル基は直鎖状でも分岐鎖状でもよい。これらのアルキル基の中では、炭素数３〜１６の分岐鎖状アルキル基が好ましい。
さらに、化学式（II），（IV）で表されるものの他に、Ｎ−ｎ−ブチル−ｐ−アミノフェノール、４，４’−ビス（α，α−ジメチルベンジル）ジフェニルアミン、Ｎ，Ｎ’−ジサリチリデン−１，２−プロピレンジアミン等のアミン系酸化防止剤も使用できる。
【００２８】
さらに、防錆剤としては、カルボン酸，カルボン酸塩や、エステル系防錆剤や、アミン系防錆剤があげられる。カルボン酸としては、ステアリン酸等のようなモノカルボン酸や、アルキルコハク酸，アルケニルコハク酸，及びそれらの誘導体等のようなジカルボン酸があげられる。また、カルボン酸塩としては、ナフテン酸，アビエチン酸，ラノリン脂肪酸，アルケニルコハク酸等の金属塩（金属はカルシウム，バリウム，マグネシウム，アルミニウム，亜鉛，鉛等）があげられ、特にアルケニルコハク酸とナフテン酸亜鉛が好適である。
【００２９】
エステル系防錆剤としては、ソルビタンモノオレエート，ソルビタントリオレエート，ペンタエリスリットモノオレエート，コハク酸ハーフエステル等のような多価アルコールのカルボン酸部分エステルがあげられ、特にソルビタンモノオレエートとコハク酸ハーフエステルが好適である。
アミン系防錆剤としては、アルコキシフェニルアミン，二塩基性カルボン酸の部分アミド等のアミン誘導体があげられる。
【００３０】
このようなグリース組成物を封入した転がり軸受は、例えば図２に示すような空気圧縮機のコンロッド支持転がり軸受としてに好適に使用できる。図２の空気圧縮機は、クランクケース１１と、クランクケース１１に転がり軸受１２，１２を介して回転可能に支持されモータ（図示せず）によって回転駆動されるクランクシャフト１３と、クランクケース１１の上部に設けられたシリンダ１４と、シリンダ１４の内面に摺接しつつシリンダ１４内を往復直線運動するピストン１５と、ピストン１５とクランクシャフト１３とを連結するコンロッド１６と、を備えている。
コンロッド１６はコンロッド支持転がり軸受１７を介してクランクシャフト１３に取り付けられており、クランクシャフト１３の回転運動が往復直線運動へ変換されて、ピストン１５がシリンダ１４内を往復直線運動するようになっている。
【００３１】
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、転がり軸受の例として深溝玉軸受をあげて説明したが、転がり軸受の種類は深溝玉軸受に限定されるものではなく、本発明は様々な種類の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。
【００３２】
〔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。表１に示すような組成のグリース組成物を用意して、それに４質量％の純水を混合した。そして、この純水を混合したグリース組成物４．０ｇを、単列深溝玉軸受（内径３５ｍｍ，外径７２ｍｍ，幅１７ｍｍ）の内輪及び外輪の間に形成された空隙部内に封入した。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
なお、表１において増ちょう剤，防錆剤等の各成分の欄に記載されている数値は、グリース組成物全体を１００とした場合の各成分の質量比である。また、これらのグリース組成物は、基油と増ちょう剤とを混合して得たベースグリースに、日本カーリット株式会社製のポリアニリンスルホン酸（ドーパントをドープされたポリアニリンに相当する），防錆剤，及び亜鉛ジチオカーバメイト（ＺｎＤＴＣ）を添加し、ニーダーで撹拌した後、三本ロールに５回通すことにより製造した。さらに、表１中の防錆剤Ａは亜鉛カルボキシレート、防錆剤Ｂはソルビタンモノオレート、防錆剤Ｃはコハク酸、防錆剤Ｄはバリウムスルフォネートである。
【００３５】
このような単列深溝玉軸受を、空気圧縮機を想定した試験機に装着し、ラジアル荷重を負荷しつつ室温雰囲気下で７００ｒｐｍの回転速度で回転させた。所定の振動値よりも大きな振動が生じた場合、又は、所定時間回転させた場合に試験を終了し、軸受軌道面の剥離の有無を確認した。１種の軸受につき６個ずつ試験を行って、剥離が生じた割合（剥離発生確率）を算出した。試験結果を表１に示す。
表１から分かるように、グリース組成物がドーパントをドープされたポリアニリンを含有する実施例１〜４の軸受は、水分が混入した条件下においても剥離が全く生じず、耐剥離性や耐水性が優れていた。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る転がり軸受の一実施形態である深溝玉軸受の構造を示す縦断面図である。
【図２】空気圧縮機の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１      内輪
２      外輪
３      玉
６      グリース組成物
【図１】
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【図２】
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