(57)【要約】【課題】本発明が解決しようとする課題は、流体動圧軸受用潤滑油が、高温域で流体動圧軸受が回転体の荷重を十分に支持できる粘度領域を満たし、かつ低温域での流体動圧軸受用潤滑油の粘度上昇が抑制されていることである。加えて、高温域における流体動圧軸受用潤滑油の蒸発減量が少なく、かつ安定していることである。【解決手段】基油として不飽和結合を含まないモノエステル油を含む流体動圧軸受用潤滑油であって、100℃における絶対粘度が2.0〜3.0mPa・sであり、粘度指数が130以上であり、及び流動点が-20℃以下である流体動圧軸受用潤滑油。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基油として不飽和結合を含まないモノエステル油を含む流体動圧軸受用潤滑油であって、100℃における絶対粘度が2.0〜3.0mPa・sであり、粘度指数が130以上であり、及び流動点が-20℃以下である流体動圧軸受用潤滑油。
【請求項２】
前記モノエステル油が、β-アルキル分岐の飽和脂肪族アルコールと飽和脂肪族カルボン酸とから成る、下記式（1）で表される請求項1記載の流体動圧軸受用潤滑油。
【化１】
2016210843.tif 000006
［式中、Ｒ1は、炭素数が7〜11の直鎖アルキルである。Ｒ2は、炭素数8〜10の直鎖アルキル基である。Ｒ3は、炭素数6〜8の直鎖アルキル基である。］
【請求項３】
更に酸化防止剤として2種類以上のジフェニルアミンを含む請求項1又は2記載の流体動圧軸受用潤滑油。
【請求項４】
前記ジフェニルアミンが、下記式（2）又は式（3）で表される請求項３記載の流体動圧軸受用潤滑油。
【化２】
2016210843.tif 000007
【請求項５】
ステータを有する静止部と、ロータマグネットを有する回転部と、静止部に対して回転部を回転自在に支持する流体動圧軸受と、請求項1〜4のいずれか1項に記載の流体動圧軸受用潤滑油とを備えたスピンドルモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成潤滑油基油、特に流体軸受油基油、これを使用した流体動圧軸受用潤滑油及び該潤滑油を備えたスピンドルモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスクドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）、ＤＶＤのモーターの回転軸受には、ボールベアリングや流体動圧軸受が使用されている。
ボールベアリングは長時間使用すると軸受に対する負荷が大きくなり、振動、騒音が発生しやすい。一方、流体動圧軸受は、軸の回転によって潤滑油が流れることで圧力を発生させて回転を支持し、軸と軸受部が直接触れ合わないため、摩擦抵抗が小さく、低振動、低騒音にも優れる。従って、近年では流体動圧軸受が使用されることが多い。
近年、流体動圧軸受には小型化、高精度化、高速回転化が求められているため、流体動圧軸受用潤滑油には低粘度、耐熱性、酸化安定性、低蒸発性が求められている。
また、流体動圧軸受は、モーターの連続回転時など潤滑油が高温域にある場合、潤滑油が熱膨張してその粘度が低下すると軸受剛性が低下し、回転体の荷重を十分に支持できなくなる恐れがある。このため、使用する潤滑油には高温域での一定以上の粘度が要求される。
一方、モーターの始動時など潤滑油が低温域にある場合、潤滑油の粘度が高いと回転時の粘性抵抗が大きくなり、モーターの電力損失が大きくなる。このため、使用する潤滑油には低温域になっても粘度上昇が小さいことが要求される。従って流体動圧軸受用潤滑油には、温度変化に伴う粘度変化が小さいことが要求される。
流体動圧軸受用潤滑油としては、2，4−ジエチル−1，5−ペンタンジオールのジn−オクチル酸エステルが報告されており、1−デセンの重合体を水素化処理して得られるポリ−α−オレフィン、アジピン酸やセバシン酸の2−エチルヘキシルエステル、ネオペンチルグリコールやペンタエリスリトール等と比べて、粘度指数、低温流動性、熱安定性及び低蒸発性の全てが幅広い温度範囲でかつ長時間にわたって優れていることが報告されている（特許文献１）。しかしながら、高温での熱安定性及び低蒸発性が不十分である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第4160772号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、本発明が解決しようとする課題は、流体動圧軸受用潤滑油が、高温域で流体動圧軸受が回転体の荷重を十分に支持できる粘度領域を満たし、かつ低温域での流体動圧軸受用潤滑油の粘度上昇が抑制されていることである。加えて、高温域における流体動圧軸受用潤滑油の蒸発減量が少なく、かつ安定していることである。
よって、本発明の目的は、高温域で流体動圧軸受が回転体の荷重を十分に支持できる粘度領域を満たし、かつ低温域での粘度の上昇が抑制されており、さらに高温域における蒸発減量が少なく、かつ安定している流体動圧軸受用潤滑油を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
我々はこの課題に対し、基油として不飽和炭化水素を含まないモノエステル油を含み、100℃における絶対粘度が2.0〜3.0mPa・s、粘度指数が130以上、流動点が-20℃以下である流体動圧軸受用潤滑油を使用することで改善した。すなわち、本発明により、以下のグリース組成物を提供する。
１．  基油として不飽和結合を含まないモノエステル油を含む流体動圧軸受用潤滑油であって、100℃における絶対粘度が2.0〜3.0mPa・sであり、粘度指数が130以上であり、及び流動点が-20℃以下である流体動圧軸受用潤滑油。
２．  前記モノエステル油が、β-アルキル分岐の飽和脂肪族アルコールと飽和脂肪族カルボン酸とから成る、下記式（1）で表される前記１項記載の流体動圧軸受用潤滑油。
【化１】
2016210843.tif 000002
［式中、Ｒ1は、炭素数が7〜11の直鎖アルキルである。Ｒ2は、炭素数8〜10の直鎖アルキル基である。Ｒ3は、炭素数6〜8の直鎖アルキル基である。］
３．  更に酸化防止剤として2種類以上のジフェニルアミンを含む前記1又は2項記載の流体動圧軸受用潤滑油。
４．  前記ジフェニルアミンが、下記式（2）又は式（3）で表される前記３項記載の流体動圧軸受用潤滑油。
【０００６】
【化２】
2016210843.tif 000003
【０００７】
５．  ステータを有する静止部と、ロータマグネットを有する回転部と、静止部に対して回転部を回転自在に支持する流体動圧軸受と、前記1〜4のいずれか1項に記載の流体動圧軸受用潤滑油とを備えたスピンドルモータ。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高温域で流体動圧軸受が回転体の荷重を十分に支持できる粘度領域を満たし、かつ低温域での粘度の上昇を抑制できる流体動圧軸受用潤滑油を提供できる。本発明の流体動圧軸受用潤滑油はまた、蒸発減量が少なく、安定的な流体動圧軸受の使用を可能にする。
本発明の潤滑油は、低粘度でありかつ温度変化が激しい状況下で長時間にわたって使用しても優れた潤滑性を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図1は、スピンドルモータの構成を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
〔基油〕
本発明の基油は、不飽和結合を含まないモノエステル油を含む。不飽和結合を含まないモノエステル油としては、特に限定はされないが、β-アルキル分岐の飽和脂肪族アルコールと飽和脂肪族カルボン酸とから生成されるモノエステルを含有することが好ましい。
【００１１】
前記飽和脂肪族アルコールの総炭素数は8〜28、好ましくは14〜26、より好ましくは16〜22、最も好ましくは16〜20である。β-アルキル分岐の脂肪族アルコールの具体例としては、2-ペンチルノナンオール、2-ペンチルデカノール、2-ペンチルウンデカノール、2-ペンチルドデカノール、2-ペンチルトリデカノール、2-ペンチルテトラデカノール、2-ヘキシルノナンオール、2-ヘキシルデカノール、2-ヘキシルウンデカノール、2-ヘキシルドデカノール、2-ヘキシルトリデカノール、2-ヘキシルテトラデカノール、2-ヘプチルノナンオール、2-ヘプチルデカノール、2-ヘプチルウンデカノール、2-ヘプチルドデカノール、2-ヘプチルトリデカノール、2-ヘプチルテトラデカノール、2-オクチルノナンオール、2-オクチルデカノール、2-オクチルウンデカノール、2-オクチルドデカノール、2-オクチルトリデカノール、2-オクチルテトラデカノール、2-ノニルノナンオール、2-ノニルデカノール、2-ノニルウンデカノール、2-ノニルドデカノール、2-ノニルトリデカノール、2-ノニルテトラデカノール、などである。β-アルキル分岐の脂肪族アルコールは、単独でまたは2種類以上混合して用いることができる。2-ヘキシルデカノール、2-オクチルデカノール、2-ヘキシルドデカノール及び2-オクチルドデカノールの混合物が最も好ましい。このとき、2-ヘキシルデカノール、2-オクチルデカノール、2-ヘキシルドデカノール及び2-オクチルドデカノールの割合は、2-ヘキシルデカノール１質量部に対して、2-オクチルデカノールが5〜7質量部であり、2-ヘキシルドデカノール5〜7質量部であり、2-オクチルドデカノールが0.5〜1質量部であるのが好ましい。
【００１２】
前記飽和脂肪族カルボン酸としては、直鎖又は分岐の飽和脂肪族カルボン酸を使用できる。直鎖飽和脂肪族カルボン酸が好ましい。飽和脂肪族カルボン酸の炭素数は4〜18、好ましくは6〜14、最も好ましくは8〜12である。脂肪族カルボン酸の具体例としては、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸、トリデカン酸、テトラデカン酸、ペンタデカン酸、ヘキサデカン酸、ヘプタデカン酸、オクタデカン酸等が挙げられる。中でも、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸、トリデカン酸、テトラデカン酸が好ましい。オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸がより好ましい。飽和脂肪族カルボン酸は単独または2種類以上混合して用いることができる。
【００１３】
とりわけ、飽和脂肪族アルコールが2-ヘキシルデカノール、2-オクチルデカノール、2-ヘキシルドデカノール及び2-オクチルドデカノールの混合物であり、飽和脂肪族カルボン酸がオクタン酸であるモノエステル化合物の混合物が好ましい。飽和脂肪族アルコールが2-ヘキシルデカノール、2-オクチルデカノール、2-ヘキシルドデカノール及び2-オクチルドデカノールの混合物であり、飽和脂肪族カルボン酸がノナン酸であるモノエステル化合物の混合物もまた好ましい。飽和脂肪族アルコールが2-ヘキシルデカノール、2-オクチルデカノール、2-ヘキシルドデカノール及び2-オクチルドデカノールの混合物であり、飽和脂肪族カルボン酸がデカン酸であるモノエステル化合物の混合物もまた好ましい。飽和脂肪族アルコールが2-ヘキシルデカノール、2-オクチルデカノール、2-ヘキシルドデカノール及び2-オクチルドデカノールの混合物であり、飽和脂肪族カルボン酸がドデカン酸であるモノエステル化合物の混合物もまた好ましい。このときの2-ヘキシルデカノール、2-オクチルデカノール、2-ヘキシルドデカノール及び2-オクチルドデカノールの割合は、上に記載の割合であるのが好ましい。
【００１４】
本発明の基油は、その性能を低下させない範囲で、他の潤滑油基油、すなわち、鉱物油、ポリα−オレフィン、ポリブテン、アルキルベンゼン、動植物油、有機酸エステル、ポリアルキレングリコール、ポリビニールエーテル、ポリフェニルエーテル、アルキルフェニルエーテル、シリコーンからなる群から選ばれる1種又は2種以上を適宣併用することも可能である。併用するその他の基油の量は、前記モノエステル油に対して0〜50質量％が好ましく、低温性を損なわないためには前記モノエステル油に対して0〜20質量％であることが好ましい。さらに、低温性及び蒸発減量を損なわないためには前記モノエステル油に対して0〜10質量％であることが特に好ましい。さらに、本発明の基油は、他の潤滑油基油を含まないのが最も好ましい。
【００１５】
基油の含有量は、本発明の流体動圧軸受用潤滑油基油に対して、好ましくは80〜100質量％であり、より好ましくは90〜100質量％、特に好ましくは95〜100質量％である。
【００１６】
本発明の流体動圧軸受用潤滑油の100℃における絶対粘度は、2.0〜3.0mPa・sである。潤滑油が熱膨張して2.0mPa・s未満になると軸受剛性が低下し、回転体の荷重を十分に支持できなくなる恐れがある。絶対粘度が3.0mPa・sより高くなると軸受剛性が低下し、回転体の荷重を十分に支持できなくなる恐れがある。
【００１７】
本発明の流体動圧軸受用潤滑油の粘度指数は、低温域での粘度を抑制する観点から、130以上であり、140以上が好ましい。なお、粘度指数とは、温度変化に伴う潤滑油の粘度変化を示す実験的に求められる指数である。一般的に、粘度指数が大きい潤滑油ほど、温度変化に伴う粘度の変化が小さく、粘度指数が小さい潤滑油ほど、温度変化に伴う粘度の変化が大きい。
【００１８】
本発明の流体動圧軸受用潤滑油の流動点は、低温域での流動性を確保する観点から、-20℃以下であり、-25℃以下が好ましく、-30℃以下が更に好ましい。
【００１９】
〔添加剤〕
本発明の基油を使用した流体動圧軸受用潤滑油は、その性能を向上させるため、必要に応じて、酸化防止剤、加水分解防止剤、帯電防止剤等を含ませることができる。
酸化防止剤としては、アミン系酸化防止剤及び/又はフェノール系酸化防止剤を組み合わせて添加するのが好ましい。2種類以上のアミン系酸化防止剤を組み合わせて添加するのがより好ましく、2種類以上のジフェニルアミンを組み合わせて添加するのが更に好ましい。ジフェニルアミンが下記式（2）又は式（3）であるのが最も好ましい。
【００２０】
【化３】
2016210843.tif 000004
【００２１】
酸化防止剤の含有量は、流体動圧軸受用潤滑油基油に対して、好ましくは0.01〜5質量％である。
加水分解防止剤としては、カルボジイミド化合物が好ましい。加水分解防止剤の含有量は、流体動圧軸受用潤滑油基油に対して、好ましくは0.01〜5質量％である。
帯電防止剤としては、潤滑油に通常用いられているものを特に限定なく用いることができる。好適な例としてはSTADIS450（デュポン社製）があげられる。帯電防止剤の含有量は、流体動圧軸受用潤滑油に対して、好ましくは0.01〜0.2質量％である。
【００２２】
以下、好適な実施形態につき、図面も参照して説明する。
図1は、スピンドルモータの構成を示す縦断面図である。スピンドルモータは、静止部2と、回転部4とを有している。回転部4は、本実施形態の流体動圧軸受3により、静止部2に対して回転自在に支持されている。なお、好適な実施形態の説明において、各部材の位置関係や方向を上下左右で説明するときは、あくまで図面における位置関係や方向を示し、実際の機器に組み込まれたときの位置関係や方向を示すものではない。
ベースプレート10は、ベースプレート10の中央に設けられた平坦部11と、平坦部11の中央に設けられたボス部13と、を有する。ボス部13と平坦部11の外周部に設けられた環状段部14との間は、環状の凹部となっている。平坦部11に対して固定されたステータ17と、後述するハブ31に固定されたロータマグネット34とは、環状の凹部内に配置される。ボス部13の径方向外側には、ステータ17が配置されている。
【００２３】
ボス部13の径方向内側には、流体動圧軸受3の一部を構成する軸受静止部20が配置されている。軸受静止部20は、略円筒形状のスリーブ21と、スリーブ21の下端開口を閉塞するカウンタプレート22と、を有している。
回転部4は、カップ状のハブ31と、ハブ31の回転中心位置に配置されたシャフト32と、を有している。
ハブ31の円板部31ａの外側には、円筒部31ｂが配置されている。円筒部31ｂの下端には、径方向外側に延びるフランジ部31ｃが配置されている。円筒部31ｂの内側には、環状壁31ｄが配置されている。
【００２４】
シャフト32の外周面とスリーブ21の内周面とは、微小隙間を介して径方向に対向している。シャフト32の下端には、環状部材33が固定されている。環状部材33の外径は、シャフト32の外径より大きい。
ハブ31の円筒部31ｂの内側には、周方向に複数の磁極を配列してなる環状のロータマグネット34が配置されている。ロータマグネット34は、ステータ17を外周から囲む位置に配置されている。
【００２５】
ハブ31のフランジ部31ｃには、一枚又は複数枚の、円板状の記録ディスクが載置される。本実施形態では、記録ディスクとして、ハードディスクが用いられる。
スリーブ21およびカウンタープレート22とシャフト32および環状部材33との間、及び、ハブ31の円板部31ａの下面とスリーブ21の上端面との間には、それぞれ微小間隙が構成されている。微小間隙は、潤滑油40で満たされている。
【００２６】
潤滑油40は、環状壁31ｄの内周面と該内周面と径方向に対向するスリーブ21の外周面とで構成された毛細管シール部41において外気と接している。毛細管シール部41には、潤滑油40におけるメニスカス状の気液界面が位置している。毛細管シール部41は、上方に進むに従って間隙が縮小するテーパ形状を有する。
【００２７】
スリーブ21の内周面とシャフト32の外周面との間には、ヘリングボーン形状の動圧発生溝列を有する一対のラジアル動圧軸受42，43が構成されている。ラジアル動圧発生溝列は、スピンドルモータが所定の方向に回転する際に、シャフト32を径方向に支持する支持力を発生する。また、スリーブ21の上端面と円板部31ａの下面との間には、スパイラル状のスラスト動圧発生溝列を有するスラスト動圧軸受部44が構成されている。スラスト動圧溝列は、スピンドルモータが所定の方向に回転する際に、スラスト動圧発生溝列が配置されている領域よりも径方向内側における潤滑油の圧力を高める。また、ハブ31を軸方向上方に向けて浮上させる支持力を生ずる。
【００２８】
なお、本実施形態では、シャフト32が回転する軸回転型のスピンドルモータについて説明したが、これに限らない。たとえば、本発明は、シャフトが回転しない軸固定型のスピンドルモータにも好適に適用することができる。
また、本発明は、流体動圧軸受を用いた各種産業用モータに好適に適用することができる。
【実施例】
【００２９】
＜モノエステル油の調製＞
攪拌機、温度計、窒素吹き込み管、及び冷却器付きの脱水管を取り付けた３Ｌの４つ口フラスコを用意し、2-ヘキシルデカノール、2-オクチルデカノール、2-ヘキシルドデカノール及び2-オクチルドデカノールの混合物（１２３８ｇ）と、ｎ−オクタン酸（７９２ｇ）を仕込み、常圧で２００℃、８時間反応させた。減圧（０．４kＰa）下、過剰の脂肪酸を留去した後、２０％の水酸化ナトリウム水溶液（２００ｇ）（８０℃）で洗浄し、さらに１Ｌの水で４回水洗し、減圧下脱水（２１０℃以下、０．４kPa以下）を２時間行い、目的のエステル化合物を得た。このようにして得られたモノエステル油を実施例１の基油として用いた。
残りの実施例及び比較例で使用したモノエステル油又はジエステル油もまた、下記表に示したアルコール及びカルボン酸を用いて同様に製造した。なお、下記表に示したアルコールは以下の化合物の略記である。
2-HXDOH      ：2-ヘキシルデカノール
2-HXDDOH     ：2-ヘキシルドデカノール
2-OCDOH      ：2-オクチルデカノール
2-OCDDOH     ：2-オクチルドデカノール
【００３０】
＜流体動圧軸受用潤滑油の調製＞
上で得られたモノエステル油又はジエステル油に、下記表に記載の添加剤を混合することにより、実施例及び比較例の流体動圧軸受用潤滑油を得た。なお、下記表に示した添加剤は以下の化合物の略記である。
フェノール系酸化防止剤A   ：ペンタエリトリトールテトラキス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオナート]
アミン系酸化防止剤A ：オクチル化ジフェニルアミン
アミン系酸化防止剤B ：ジクミルジフェニルアミン
アミン系酸化防止剤C ：Ｎ-フェニル-１-ナフチルアミン
アミン系酸化防止剤D ：2,2'-ジエチル-4-ノニルジフェニルアミン/2,2'-ジエチル-4,4'-ジノニルジフェニルアミンの混合物
【００３１】
＜試験方法＞
1.絶対粘度
潤滑油の動粘度を、動粘度測定用精密恒温槽(離合社製、Cat.No.403DS)とウベローデ粘度計(粘度計番号:0B(100℃)、1A(40℃))を用いて、JIS K 2283 3.:1983の規定に従って測定した。
5℃、15℃、90℃における密度を密度比重計(京都電子工業社製、DA-640)にて測定し、その結果から求めた温度-密度の線形近似線を用いて、100℃の密度を計算した。動粘度と密度から絶対粘度を計算した。
【００３２】
2.粘度指数
100℃及び40℃における動粘度の数値からJIS K 2283 4.:1983の規定に従って粘度指数を算出した。
【００３３】
3.流動点
流動点は、流動点試験器(離合社製、Cat.No.520R・14L)を用いて、JIS K 2269:1987の規定に従って測定した。
【００３４】
4.蒸発減量
20ml試料ビンに油5gを精秤し、120℃の恒温槽で1000時間静置した後の蒸発減量を測定した。
【００３５】
＜評価基準＞
上記試験項目1.〜4.について、以下の基準で評価した。結果を下記表に示す。
総合評価
1〜4の全てが○又は◎         :○(合格)
1〜4の内の一つでも×         :×(不合格)
1.絶対粘度
2.0〜3.0mPa・s               :○
2.粘度指数
130以上                      :○
130未満                      :×
3.流動点
-20℃以下                    :○
-20℃超                      :×
4.蒸発減量
120℃において1000時間静置後の蒸発減量(mass%)を、比較例1の蒸発減量を基準とした比で評価した。
蒸発減量比= 100×[サンプルの蒸発減量（mass%）]÷[比較例1の蒸発減量（mass%）]  %
0.5以下                      :◎
0.5超、0.8以下               :○
0.8超                        :×
【００３６】
【表１】
2016210843.tif 000005
【００３７】
上記表から明らかなように、本発明の流体動圧軸受用潤滑油は、高温域で流体動圧軸受が回転体の荷重を十分に支持できる粘度領域を満たし、かつ低温域での粘度上昇が小さい優れた粘度特性及び蒸発減量を示す。流動点も満足のいく結果であった。従って、本発明は、流体動圧軸受用潤滑油として好適である。
【符号の説明】
【００３８】
2  静止部
3  流体動圧軸受
4  回転部
17  ステータ
20  軸受静止部
21  スリーブ
22  カウンタプレート
31  ハブ
31ａ  円板部
31ｄ  環状壁
32  シャフト
33  環状部材
34  ロータマグネット
40  潤滑油
41  毛細管シール部
42，43  ラジアル動圧軸受
44  スラスト動圧軸受部
【図１】
2016210843.tif 000008