(57)【要約】【課題】周辺部品の材料の相性を考慮する必要もなく、安価にフレッチング摩耗を軽減する。【解決手段】増ちょう剤として芳香族ジウレア化合物、基油として合成炭化水素油を含み、かつ、前記増ちょう剤の凝集体の最大径が２０〜１５０μｍであるグリース組成物、並びに内輪と外輪との間に複数の転動体を転動自在に保持してなり、前記のグリース組成物を封入した転がり軸受。【選択図】図１
2016104844.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
増ちょう剤として芳香族ジウレア化合物、基油として合成炭化水素油を含み、かつ、前記増ちょう剤の凝集体の最大径が２０〜１５０μｍであることを特徴とするグリース組成物。
【請求項２】
内輪と外輪との間に複数の転動体を転動自在に保持してなり、かつ、請求項１記載のグリース組成物を封入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、並びに前記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】
モータ等の回転機器では、回転軸を回転自在に支持する部位に転がり軸受が用いられているが、モータの回転方向が正転と逆転を繰り返す場合がある。また、粉砕機等の鉱山機械では、停止中でも近接配置された機械が運転されていると、微小振動を受けることがある。そして、回転軸が微小往復運動を行ったり、微小振動を受けたりすると、転動体の転動面や軌道輪の軌道面にフレッチングが生じ、それにより軸受トルクが増大したり、摩耗部の剥離を助長したり等の問題が懸念されている。
【０００３】
そこで従来では、転動体としてセラミックボールを用いてフレッチング摩耗を軽減することが行なわれている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、潤滑のために封入されるグリース組成物の改良も行われており、亜リン酸エステルを添加してフレッチング摩耗を軽減することも行われている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１８８７２６号公報
【特許文献２】特開２０１２−５７１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、セラミックボールは、転動体として通常用いられている鋼球に比べて高価であり、低コストでフレッチング摩耗を軽減できる方法が求められている。また、亜リン酸エステル等の特定の添加剤を添加したグリース組成物は、グリース潤滑の適用環境であっても周辺部品の材質との相性によって、使用できないこともある。
【０００７】
そこで本発明は、周辺部品の材料との相性を考慮する必要もなく、安価にフレッチング摩耗を軽減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために本発明は、下記のグリース組成物及び転がり軸受を提供する。
（１）増ちょう剤として芳香族ジウレア化合物、基油として合成炭化水素油を含み、かつ、前記増ちょう剤の凝集体の最大径が２０〜１５０μｍであることを特徴とするグリース組成物。
（２）内輪と外輪との間に複数の転動体を転動自在に保持してなり、かつ、上記（１）記載のグリース組成物を封入したことを特徴とする転がり軸受。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のグリース組成物は、増ちょう剤である芳香族ジウレア化合物の凝集体を２０μｍ以上に大きくしたことを特徴とするが、それにより増ちょう剤の繊維構造が疎になって基油が分離しやすくなるため、微小振動下での潤滑性に優れるようになる。また、基油を合成炭化水素油とし、芳香族ジウレア化合物と組み合わせることにより、優れた耐フレッチング性を維持したまま増ちょう剤凝集体の最大径を小さくすることができ、増ちょう剤凝集体が大きくなることによる軸受の音響特性の悪化を抑制することができる。更には、添加剤の制限もなく、周辺部品の材質との相性を考慮する必要もない。
【００１０】
そのため、このようなグリース組成物を封入した本発明の転がり軸受は、フレッチング摩耗が安価に軽減されたもののとなり、音響特性にも優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例で得られた、増ちょう剤凝集体の最大径とアンデロン値との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に関して詳細に説明する。
【００１３】
＜グリース組成物＞
本発明のグリース組成物は、基油として合成炭化水素油を含み、増ちょう剤として芳香族ジウレア化合物を含む。
【００１４】
（基油）
合成炭化水素としては、従来からグリース組成物の基油に使用されている合成炭化水素油であれば制限はなく、例えばノルマルパラフィン、イソパラフィン、ポリブテン、ポリイソブチレン、１−デセンオリゴマー、１−デセンとエチレンとのコオリゴマー等のポリ−α−オレフィンまたはこれらの水素化物等を単独で、もしくは２種以上を混合して用いてることができる。
【００１５】
尚、低温から高温までの潤滑性を考慮すると、基油の動粘度は、４０℃において２０〜１５０ｍｍ２／ｓが好ましく、２０〜１３０ｍｍ２／ｓがより好ましく、２０〜１００ｍｍ２／ｓが更に好ましく、６０〜１００ｍｍ２／ｓがより一層好ましい。基油の４０℃における動粘度が２０ｍｍ２／ｓより小さいと、高温での油膜が形成され難くなり、１５０ｍｍ２／ｓを超えると低温起動時の異音発生が懸念される。また、基油の流動点は−４０℃以下が好ましく、−４５℃以下がより好ましい。
【００１６】
（増ちょう剤）
芳香族ジウレア化合物は、基本的に、下記一般式（Ｉ）で表されるジウレア化合物である。本発明では凝集体の大きさを最大径で２０〜１５０μｍにするが、そのためには式中のＲ１を炭素数６〜１５の芳香族炭化水素基、Ｒ２及びＲ３を炭素数６〜１２の芳香族炭化水素基とすることが好ましい。尚、Ｒ２及びＲ３は同一でも異なっていてもよい。
Ｒ２−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ１−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ３  ・・・（Ｉ）
【００１７】
増ちょう剤が大きくなるほど増ちょう剤の繊維構造が疎になり、基油を分離しやすくなる。しかし、凝集体の最大径が２０μｍ未満では基油の分離が十分ではなく、微小振動下での潤滑性を向上効果が十分に得られない。一方、増ちょう剤が大きくなりすぎると軸受の音響特性を悪化させるため、１５０μｍ以下にする。即ち、耐フレッチング性の向上と音響特性の悪化防止とのバランスから、本発明では増ちょう剤凝集体の最大径を２０〜１５０μｍ、好ましくは２０〜４０μｍとする。
【００１８】
また、増ちょう剤量は、グリース組成物全量の１０〜４０質量％が好ましく、１５〜３０質量％がより好ましい。増ちょう剤量が１０質量％未満ではグリース性状を維持するのが困難になり、軸受に封入したときに漏洩しやすくなる。一方、増ちょう剤量が４０質量％を超えるとグリース組成物が硬くなりすぎて潤滑状態を十分に発揮することができなくなってしまい、好ましくない。
【００１９】
（添加剤）
本発明のグリース組成物には、各種性能を向上させるために、所望により周辺部材との相性を考慮した種々の添加剤を添加することができる。例えば、防錆剤、酸化防止剤、極圧剤、油性向上剤、金属不活性化剤、摩耗防止剤等をそれぞれ単独で、もしくは複数種を混合して添加することができる。何れも公知のもので構わないが、例えば下記化合物を例示することができる。また、これら添加剤の添加量は、本発明の効果を損なわない範囲であれば制限はないが、グリース組成物全量の０．１〜２０質量％である。添加量が０．１質量％未満では添加効果が十分ではなく、２０質量％を超えて添加しても効果が飽和するとともに、基油の量が相対的に少なくなるため潤滑性が低下するおそれがある。
【００２０】
・防錆剤
防錆剤としてカルボン酸系防錆剤、カルボン酸系防錆剤、アミン系防錆剤等が挙げられ、それぞれ下記を例示することができる。
【００２１】
エステル系防錆剤としては、多塩基カルボン酸及び多価アルコールの部分エステルであるソルビタンモノラウレート、ソルビタントリステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート等のソルビタンエステル類や、ポリオキシエチレンラウレート、ポリオキシエチレンオレエート、ポリオキシエチレンステアレート等のアルキルエステル類等が挙げられる
【００２２】
カルボン酸塩系防錆添加剤としては、脂肪酸、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、アミノ酸誘導体の各金属塩等が挙げられる。尚、金属元素としては、コバルト、マンガン、亜鉛、アルミニウム、カルシウム、バリウム、リチウム、マグネシウム、銅等が挙げられる。
【００２３】
アミン系防錆剤としては、アルコキシフェニルアミン、脂肪酸のアミン塩、二塩基性がルボン酸の部分アミド等が挙げられる。中でも、脂肪酸のアミン塩が好適である。
【００２４】
・酸化防止剤
酸化防止剤としては、アミン系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、ジチオリン酸亜鉛等が挙げられ、それぞれ下記を例示することができる。
【００２５】
アミン系酸化防止剤としては、フェニル−１−ナフチルアミン、フェニル−２−ナフチルアミン、ジフェニルアミン、フェニレンジアミン、オレイルアミドアミン、フェノチアジン等が挙げられる。
【００２６】
フェノール系酸化防止剤としては、ｐ−ｔ−ブチル−フェニルサリシレート、２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−フェニルフェノール、２，２´−メチレンビス（４−メチル−６−ｔ−オクチルフェノール）、４、４´−ブチリデンビス−６−ｔ−ブチル−ｍ−クレゾール、テトラキス〔メチレン−３−（３´，５´−ジ−ｔ−ブチル−４´−ヒドキシフェニル）プロピオネート〕メタン、１，３，５−トリメチル−２，４，６−トリス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）ベンゼン、ｎ−オクタデシル−β−（４´−ヒドロキシ−３´，５´−ジ−ｔ−ブチルフェニル）プロピオネート、２−ｎ−オクチル−チオ−４，６−ジ（４´−ヒドロキシ−３´，５´−ジ−ｔ−ブチル）フェノキシ−１，３，５−トリアジン、４、４´−チオビス（６−ｔ−ブチル−ｍ−クレゾール）、２−（２´−ヒドロキシ−３´−ｔ−ブチル−５´−メチルフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール等のヒンダードフェノール等が挙げられる。
【００２７】
硫黄系酸化防止剤としては、ビス〔２−メチル−４−{３−ｎ−アルキル（Ｃ１２またはＣ１４）チオプロピオニルオキシ}−５−ｔ−ブチルフェニル〕スルフィド、ジラウリル・チオジプロピオネート等が挙げられる。
【００２８】
・極圧剤
極圧剤としては、有機モリブデン化合物等が挙げられる。
【００２９】
・油性向上剤
油性剤としては、オレイン酸やステアリン酸等の脂肪酸、オレイルアルコールやオレイルアルコール等のアルコール、ステアリルアミンやセチルアミン等のアミン、リン酸トリクレジル等のリン酸エステル、動植物油等が挙げられる。
【００３０】
・金属不活性化剤
金属不活性化剤としては、ベンゾトリアゾール等を挙げることができる。
【００３１】
・摩耗防止剤
摩耗防止剤としては、トリフェニルホスホロチオエート等を挙げることができる。
【００３２】
尚、これら添加剤の添加量は、本発明の目的を損なわない範囲であれば特に制限されるものではない。
【００３３】
グリース組成物を調製するには、従来のジウレア化合物を増ちょう剤とするグリース組成物の調製方法に従うことができ、基油中でＲ２，Ｒ３を分子中に含む芳香族アミン成分と、Ｒ１を分子構造中に含む芳香族ジイソシアネートとを反応させればよく、反応後に添加剤を所定量添加し、ニーダやロールミル等で十分に撹拌し、均一分散させて得られる。尚、この処理に際し、加熱することも有効である。但し、増ちょう剤凝集体を前記大きさにするために、過度なせん断や撹拌を与えない条件で製造する必要がある。
【００３４】
＜転がり軸受＞
本発明の転がり軸受は、軸受の種類や構造には制限はなく、上記した合成炭化水素油を基油として含み、芳香族ジウレア化合物を増ちょう剤として含むグリース組成物を封入したものである。グリース組成物の作用により耐フレッチング性に優れ、音響特性に優れた軸受となる。具体的には、後述する実施例に示すように、本発明の転がり軸受では、回転開始３秒後のHIGH BANDのアンデロン値を２５以下に抑えることができる。同アンデロン値が２５を超えると、増ちょう剤の凝集体が軸受の軌道面と転動体との間に侵入して転動面や転動体表面が荒れて軸受寿命が低下することが懸念されるが、本発明の転がり軸受は同アンデロン値を２５以下に抑えることができ、寿命低下のおそれがない。
【実施例】
【００３５】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。
【００３６】
（実施例１〜５、比較例１〜３）
表１、表２に示すように、基油、増ちょう剤及び添加剤を表記の量用いて試験グリースを調製した。尚、基油のポリαオレフィン油Ｐ１は４０℃における動粘度が２０ｍｍ２／ｓの合成油であり、ポリαオレフィン油Ｐ２は４０℃における動粘度が７５ｍｍ２／ｓの合成油であり、ポリαオレフィン油Ｐ３は４０℃における動粘度が１５０ｍｍ２／ｓの合成油であり、ポリαオレフィン油Ｐ４は４０℃における動粘度が４００ｍｍ２／ｓの合成油である。また、増ちょう剤の芳香族ジウレアは、４，４´−ジフェニルメタンジイソシアネートと、ｐ−トルイジンとの反応生成物であり、リチウム石けんは１２−ヒドロキシステアリン酸リチウム石けんである。混和ちょう度は、何れもＬＮＧＩ（米国グリース協会規格：National Lubricating Grease Institute）Ｎｏ．１〜３に調整した。
【００３７】
そして、各試験グリースについて、（１）増ちょう剤凝集体の寸法測定、（２）フレッチング試験、（３）軸受音響試験を行った。結果を表１、表２に併記する。また、（３）軸受音響試験の結果を図１にグラフ化して示す。
【００３８】
（１）増ちょう剤凝集体の寸法測定
試験グリースをスライドガラスに厚さ０．１ｍｍで塗布し、光学顕微鏡写真を（ＯＬＹＭＰＵＳ  ＢＸ５１）で５０倍で撮影して画像処理し、黒い部分を増ちょう剤とし、白い部分を基油と見做し、視野中の黒い部分（増ちょう剤凝集体）の最大径（長径、μｍ）を測定した。
【００３９】
（２）フレッチング試験
内径２５ｍｍ、外径５２ｍｍ、高さ１８ｍｍの単式スラスト玉軸受（銘番：５１３０５）に、試験グリースを同量ずつ封入して試験軸受を作製した。そして、試験軸受を日本精工（株）製フレッチング試験機に装着し、下記条件で試験を行った。また、試験軸受においては、損傷部の最大深さ（Ｒｙ）を正確に測定するために、下レースにラッピングを施したディスク試験片を用いた。
・最大面圧：３．２ＧＰａ
・最大揺動速度：２０ｍｍ／ｓ
・揺動回数：１００００回
・振幅比：２．０
・予備回転：５回転、５０回転
尚、振幅比は、接触円直径（Ｄ）と振幅（Ａ）との比「Ａ／Ｄ」である。本試験では、揺動に伴ってディスク試験片が摩耗し、接触楕円の周上に摩耗粉が溜り、その部分が大きく損傷する。そこで、試験の前後で、下レース表面を干渉顕微鏡で観測して損傷部の最大高さ（Ｒｙ）を測定し、Ｒｙの試験前後の比「試験後のＲｙ／試験前のＲｙ：損傷比」を求めることで、フレッチングの軽減効果を評価することができる。損傷が少ないほど、損傷比は１に近づく。評価は下記の３基準で行った。
Ａランク：３．０未満
Ｂランク：３．以上８．０未満
Ｃランク：８．０以上
【００４０】
（３）軸受音響試験
日本精工（株）製アンデロンメータに、試験グリースを０．７ｇ充填した軸受６２０２を取り付け、スラスト荷重を２９．４Ｎ付与した。そして、回転数１８００ｍｉｎ−１で回転後、３秒後のHIGH BANDのアンデロン値を測定した。尚、「アンデロン値」とは、転がり軸受の外輪を固定し、内輪を前記回転数で回転させたときに、軸受内部で発生して外輪に伝達されるラジアル方向の振動成分であり、アンデロンメータにより求められる。アンデロン値が２５以下を合格とした。
【００４１】
【表１】
2016104844.tif 000003
【００４２】
【表２】
2016104844.tif 000004
【００４３】
各試験結果から、増ちょう剤に芳香族ジウレア化合物、基油に合成炭化水素油を用い、増ちょう剤凝集体の最大径が２０〜１５０μｍである実施例の各試験グリースは、耐フレッチング性及び音響特性に優れることがわかる。これに対し、基油、増ちょう剤、増ちょう剤凝集体の最大径が上記以外の比較例の各試験グリースでは、耐フレッチング性や音響特性に劣っている。
【００４４】
（実施例６〜１０、比較例４〜６）
表３及び表４に示す組成の試験グリースを調製した。尚、基油のポリαオレフィン油Ｐ５は４０℃における動粘度が６０ｍｍ２／ｓの合成油であり、ポリαオレフィン油Ｐ６は４０℃における動粘度が１００ｍｍ２／ｓの合成油であり、ポリαオレフィン油Ｐ７は４０℃における動粘度が４００ｍｍ２／ｓの合成油である。また、増ちょう剤の芳香族ジウレアは、４，４´−ジフェニルメタンジイソシアネートと、ｐ−トルイジンとの反応生成物であり、リチウム石けんは１２−ヒドロキシステアリン酸リチウム石けんである。混和ちょう度は、何れもＬＮＧＩ（米国グリース協会規格：National Lubricating Grease Institute）Ｎｏ．１〜３に調整した。
【００４５】
そして、各試験グリースについて、上記と同様の方法及び基準にて（１）増ちょう剤凝集体の寸法測定、（２）フレッチング試験、（３）軸受音響試験を行った。結果を表３、表４に併記する。また、（３）軸受音響試験の結果を図１に示す。
【００４６】
また、フレッチング試験後の軌道面を光学顕微鏡で観察した。結果を表３及び表４の「表面状態」の欄に示すが、圧痕が直径１５０μｍ未満である場合を合格とした。
【００４７】
【表３】
2016104844.tif 000005
【００４８】
【表４】
2016104844.tif 000006
【００４９】
実施例６〜１０の各試験グリースは、何れも耐フレッチング性及び音響特性に優れている。また、軌道面の損傷も少ない。これに対し、比較例４〜６の各試験グリースは、基油、増ちょう剤、増ちょう剤凝集体の最大径の何れかが本発明の範囲外であり、耐フレッチング性や音響特性に劣っており、増ちょう剤凝集体が１５０μｍより大きくなると軌道面を損傷させることがわかる。
【図１】
2016104844.tif 000007