JP2009120738A

JP2009120738A - グリース組成物および該グリース封入軸受

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Publication number: JP2009120738A
Application number: JP2007296859A
Authority: JP
Inventors: Eishin Mikami; 英信三上
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2007-11-15
Filing date: 2007-11-15
Publication date: 2009-06-04
Anticipated expiration: 2027-11-15
Also published as: JP5156346B2; WO2009063830A1

Abstract

【課題】高温高速耐久性に優れたグリース組成物、およびこのグリース組成物を封入したグリース封入軸受を提供する。
【解決手段】本発明のグリース封入軸受１は、基油と、増ちょう剤とからなるベースグリースに添加剤を配合してなるグリース組成物７を封入してなり、この増ちょう剤は、下記式（１）に示すジウレア化合物である。

(式中のＲ₁ およびＲ₂ は同一でも異なってもよく、１価の脂肪族炭化水素基、脂環族炭化水素基、または芳香族炭化水素基を示す。また、式中のＲ₃ およびＲ₄ は同一でも異なってもよく、２価の脂肪族炭化水素基、脂環族炭化水素基、または芳香族炭化水素基を示す。）
【選択図】図１

Description

本発明は、グリース組成物および該グリース組成物が封入されてなる封入軸受に関し、特に家電や産業機器などの高温高速回転で使用される軸受に封入して使用されるグリース組成物および該グリース封入軸受に関する。

各種産業機械や車両などに組み込まれる転がり軸受には、潤滑性を付与するために潤滑組成物が封入される。この潤滑組成物は基油および増ちょう剤と、必要に応じて添加剤とを混練して得られる。上記基油としては、鉱油やエステル油、シリコーン油、エーテル油等の合成潤滑油が、上記増ちょう剤としては、リチウム石けんなどの金属石けんやウレア化合物がそれぞれ一般的に使用されている。また、添加剤としては、必要に応じて酸化防止剤、さび止剤、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る。

近年、家電や産業機器などのモータなどに使用される転がり軸受は、これらの機器の高性能化に伴い、高温および高速回転条件下で使用されるため、高温高速耐久性に優れていることが要求される。また、同時に静音性に優れていることも要求される。
従来、低温から高温まで広い温度範囲で良好な潤滑性を発揮し、軸受の冷時異音の発生を抑え、長時間にわたり高温耐久性に優れた軸受封入用グリースとして、合成炭化水素と所定のエステル油とからなる基油に、ウレア系増ちょう剤を配合したものが知られている（特許文献１参照）。また、自動車のプーリ用軸受に用いられ、軸受の軌道面やボール表面の脆性剥離や冷時異音の発生を抑えるグリース組成物として、合成炭化水素とエステル油とからなる所定粘度の基油に、増ちょう剤として脂環族ジウレア化合物を配合したものが知られている（特許文献２参照）。また、高温高速回転条件における焼き付き寿命が長いグリース組成物として、基油にエステル油を含み、増ちょう剤として所定のジウレア化合物を 3〜30 重量％含むグリース組成物が知られている（特許文献３参照）。
特許文献１や特許文献３に示すように、これら各特許文献において使用されているジウレア化合物は、ジフェニルメタンジイソシアネート（以下、ＭＤＩと記す）とモノアミンとを反応させることで得られている。

しかしながら、上記各特許文献に示すような、基油としてエステル油や合成炭化水素油を含む基油を用い、増ちょう剤としてＭＤＩからなるジウレア化合物を用いた潤滑組成物であっても、該組成物を近年の家電や産業機器に用いられる軸受に封入した際に、上述した近年おいてこれらの軸受に要求される高温高速耐久性などの性能を満足させることが必ずしもできないという問題がある。
特開平９−２０８９８２号公報（特許請求の範囲）特許平１１−２７０５６６号公報（特許請求の範囲）特開２００１−１０７０７３号公報（特許請求の範囲）

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あり、高温高速耐久性に優れたグリース組成物、およびこのグリース組成物を封入したグリース封入軸受の提供を目的とする。

本発明のグリース組成物は、基油と、増ちょう剤とからなるベースグリースに添加剤を配合してなるグリース組成物であって、上記増ちょう剤は、下記式（１）に示すジウレア化合物であることを特徴とする。

(式中のＲ₁ およびＲ₂ は同一でも異なってもよく、１価の脂肪族炭化水素基、脂環族炭化水素基、または芳香族炭化水素基を示す。また、式中のＲ₃ およびＲ₄ は同一でも異なってもよく、２価の脂肪族炭化水素基、脂環族炭化水素基、または芳香族炭化水素基を示す。）

上記式（１）のＲ₃ およびＲ₄ は、フェニレン基であることを特徴とする。また、上記式（１）のＲ₁ およびＲ₂ が、炭素数 8〜22 の脂肪族炭化水素基であることを特徴とする。

上記基油は、ポリ-α-オレフィン（以下、ＰＡＯと記す）油、エステル油から選ばれた少なくとも一つであることを特徴とする。また、上記基油は、ＰＡＯ油を少なくとも含むことを特徴とする。

上記ジウレア化合物は、ジアミンとイソシアネートとの反応によって得られることを特徴とする。特に、上記ジアミンは、４,４'-ジアミノジフェニルエーテルであることを特徴とする。

本発明のグリース封入転がり軸受は、上記グリース組成物が封入されてなることを特徴とする。

本発明のグリース組成物は、基油と、増ちょう剤とからなるベースグリースに添加剤を配合してなり、この増ちょう剤が上記式（１）に示すジウレア化合物であるので、該組成物を封入する軸受の高温高速耐久性を向上させることができる。特に、ＭＤＩからなるジウレア化合物を増ちょう剤とする場合と比較して、同等以上に高温高速耐久性を向上させることができる。

本発明のグリース封入転がり軸受は、上記グリース組成物が封入されてなるので、高温高速耐久性に優れる。このため、近年において高温および高速回転条件下で使用される家電や産業機器のモータ用などの転がり軸受として好適に利用できる。

本発明のグリース組成物の基油としては、鉱油、合成炭化水素油、エステル油、フェニルエーテル油、シリコーン油、フッ素油などが使用できる。
本発明に使用できる合成炭化水素油としては、脂肪族炭化水素油が好ましく、脂肪族炭化水素油の中でもＰＡＯ油、α-オレフィンとオレフィンとの共重合体等がより好ましい。これらは、α-オレフィン等の低重合体であるオリゴマーの末端二重結合に水素を添加した構造である。また、ＰＡＯ油の 1 種であるポリブテンも使用でき、これはイソブチレンを主体とする出発原料から塩化アルミニウム等の触媒を用いて重合して製造できる。ポリブテンは、そのまま用いても水素添加して用いてもよい。

本発明に使用できるエステル油は、分子内にエステル基を有し室温で液状を示す化合物である。好適なエステル油としては、芳香族エステル油、ポリオールエステル油が挙げられる。
芳香族エステル油は、芳香族多塩基酸またはその誘導体と、高級アルコールとの反応で得られる化合物が好ましい。芳香族多塩基酸としては、トリメリット酸、ビフェニルトリカルボン酸、ナフタレントリカルボン酸などの芳香族三塩基酸、ピロメリット酸、ビフェニルテトラカルボン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ナフタレンテトラカルボン酸などの芳香族四塩基酸、またはこれらの酸無水物などの誘導体が挙げられる。高級アルコールとしては、オクチルアルコール、デシルアルコールなどの炭素数 4 以上の脂肪族一価アルコールが好ましい。芳香族エステル油の例としては、トリオクチルトリメリテート、トリデシルトリメリテート、テトラオクチルピロメリテートなどが挙げられる。

ポリオールエステル油は、ポリオールと一塩基酸との反応で得られる分子内にエステル基を複数個有する化合物が好ましい。ポリオールに反応させる一塩基酸は単独で用いてもよく、また混合物として用いてもよい。なお、オリゴエステルの場合には二塩基酸を用いてもよい。
ポリオールとしては、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、２-メチル-２-プロピル-１，３-プロパンジオール等が挙げられる。
一塩基酸としては、炭素数 4〜18 の一価の脂肪酸が挙げられる。例えば、吉草酸、カプロン酸、カプリル酸、エナント酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、牛脂酸、ステアリン酸、カプロレイン酸、ウンデシレン酸、リンデル酸、ツズ酸、フィゼテリン酸、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、ペトロセリン酸、オレイン酸、エライジン酸、アスクレピン酸、バクセン酸、ソルビン酸、リノール酸、リノレン酸、サビニン酸、リシノール酸などが挙げられる。

本発明のグリース組成物では、上記基油の中でも、高温高速耐久性に優れることから、ＰＡＯ油およびエステル油から選ばれた少なくとも一つを用いることが特に好ましい。さらに、ＰＡＯ油を少なくとも含むことがより好ましい。

本発明のグリース組成物の増ちょう剤としては、下記式（１）で示されるジウレア化合物を用いる。

式中のＲ₁ およびＲ₂ で示される１価の脂肪族炭化水素基としては、直鎖状または分岐状のアルキル基またはアルケニル基が、１価の脂環族炭化水素基としては、シクロアルキル基、シクロアルケニル基、またはこれらの誘導体が、１価の芳香族炭化水素基としては、アリール基またはこの誘導体がそれぞれ挙げられる。
Ｒ₁ およびＲ₂ としては、増ちょう性（保油性）に優れることから、炭素数は 8〜22 の脂肪族炭化水素基であることが好ましい。

式中のＲ₃ およびＲ₄ で示される２価の脂肪族炭化水素基としては、直鎖状または分岐状のアルキレン基またはアルケニレン基が、２価の脂環族炭化水素基としては、シクロアルキレン基またはシクロアルケニレン基、またはこれらの誘導体が、２価の芳香族炭化水素基としては、アリーレン基またはこの誘導体がそれぞれ挙げられる。
Ｒ₃ およびＲ₄ としては、耐熱性に優れることから、芳香族単環であるフェニレン基であることが好ましい。

上記式（１）で示されるジウレア化合物は、ウレア結合をそれぞれ含む２つの構成部位がエーテル結合で連結されていることを特徴としている。
このジウレア化合物は、ジイソシアネート化合物とモノアミン化合物との反応、または、ジアミン化合物とイソシアネート化合物との反応により得られる。これらの中で、容易に上記式（１）のジウレア化合物を得ることができることから、エーテル基を有するジアミン化合物とイソシアネート化合物とを反応させることが好ましい。
エーテル基を有するジアミン化合物としては、例えば、４，４'-ジアミノジフェニルエーテル、４，４'-ジアミノジシクロヘキシルエーテル、４，４'-ジアミノジヘキシルエーテルなどが挙げられる。ジアミン化合物として、４，４'-ジアミノジフェニルエーテルを用いることで、上記式（１）においてＲ₃ およびＲ₄ がフェニレン基となる。
また、該ジアミン化合物と反応させるイソシアネート化合物としては、例えば、n-オクタデシルイソシアネート、ｎ-オクチルイソシアネート、n-プロピルイソシアネートなどが挙げられる。

ジウレア化合物の合成は、反応性ある遊離基を残さないため、イソシアネート化合物のイソシアネート基とアミン化合物のアミノ基とは略当量となるように配合することが好ましい。基油中に増ちょう剤を配合するときは、基油中でイソシアネート化合物とアミン化合物とを反応させてもよく、また、予め合成されたジウレア系増ちょう剤を基油に混合してもよい。好ましい作製方法は、グリース組成物の安定性を保ちやすい前者の方法である。

上記ジウレア化合物の配合割合は、グリース組成物全体に対して 5〜25 重量％であることが好ましい。5 重量％未満では、グリース組成物が軟化して漏洩しやすく軸受に封入することが困難になる。また 25 重量％をこえると硬質化して、軸受封入用のグリース組成物として実用性がなくなる。

本発明のグリース組成物には、必要に応じて、アミン系やフェノール系の酸化防止剤を配合できる。このような酸化防止剤としては、ｐ，ｐ'-ジオクチルジフェニルアミン、Ｎ，Ｎ'-ジイソプロピル-ｐ-フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ'-ジ-ｓｅｃ-ブチル-ｐ-フェニレンジアミンなどのアルキル化ジフェニルアミン、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-ｐ-フェニレンジアミン、ジピリジルアミン、オレイルアミドアミン、フェノチアジン、Ｎ-メチルフェノチアジン、Ｎ-エチルフェノチアジン、３，７-ジオクチルフェノチアジン、アルキルジチオりん酸亜鉛、ジラウリルチオジプロピオネート、ジステアリルチオジプロピオネート、ジミリスチルチオジプロピオネート、ジトリデシルチオジプロピオネートなどが挙げられる。

本発明のグリース組成物には、その優れた性能を高めるため、必要に応じて他の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、塩素系、イオウ系、りん系化合物、有機モリブデンなどの極圧剤、石油スルホネート、ジノニルナフタレンスルホネート、ソルビタンエステルなどのさび止剤、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などが挙げられ、これらを単独または 2 種類以上組み合わせて添加できる。

本発明のグリース封入軸受の一例を図１に示す。図１は転がり軸受である深溝玉軸受の断面図である。グリース封入軸受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。また、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等にシール部材６が固定され、少なくとも転動体４の周囲に本発明のグリース組成物７が封入される。

実施例１〜実施例３
表１に示す配合割合で基油および増ちょう剤の原料を使用してベースグリースを作製した。なお、表１に示すエステル油は、新日鉄化学社製：ハトコールＨ２３６２、合成炭化水素油１および合成炭化水素油２は新日鉄化学社製：シンフルード（動粘度（40℃）がそれぞれ 46 mm²/sec（合成炭化水素油１）および 30 mm²/sec（合成炭化水素油２））をそれぞれ用いた。４,４'-ジアミノジフェニルエーテルを基油半量に加熱溶解させ、これにオクタデシルイソシアネート（実施例１、２）またはオクチルイソシアネート（実施例３）を同基油半量に加熱溶解させたものを加えた。イソシアネートの配合量は、モル比でジアミンの 2 倍である。
生成したベースグリースに酸化防止剤を添加し撹拌した後、ロールミルに通し、半固形状のグリース組成物を得た。得られたグリース組成物の混和ちょう度の測定結果と、用いた基油の粘度測定結果を表１に示した。また、以下に示す高温高速耐久性試験を行ない、これらの結果を表１に併記した。

比較例１〜比較例２
表１に示す配合割合で基油および増ちょう剤の原料を使用してベースグリースを作製した。なお、表１に示すエステル油は、新日鉄化学社製：ハトコールＨ２３６２、合成炭化水素油１および合成炭化水素油２は新日鉄化学社製：シンフルード（動粘度（40℃）がそれぞれ 46 mm²/sec（合成炭化水素油１）および 30 mm²/sec（合成炭化水素油２））をそれぞれ用いた。ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）を基油半量に加熱溶解させ、これにオクチルアミンを同基油半量に加熱溶解させたものを加えた。アミンの配合量は、モル比でジイソシアネートの 2 倍である。
生成したベースグリースに酸化防止剤を添加し撹拌した後、ロールミルに通し、半固形状のグリース組成物を得た。得られたグリース組成物の混和ちょう度の測定結果と、用いた基油の粘度測定結果を表１に示した。また、以下に示す高温高速耐久性試験を行ない、これらの結果を表１に併記した。

＜高温高速耐久性試験＞
転がり軸受（軸受寸法：内径 20 mm、外径 47 mm、幅 14 mm ）に潤滑組成物を 0.7 g 封入し、軸受外輪外径部温度 150℃、ラジアル荷重 67 N、アキシャル荷重 67 N の下で 10000 rpm の回転数で回転させ、焼き付きに至るまでの時間を測定した。結果を表１に併記する。

表１から、エーテル結合を有するジウレア化合物を増ちょう剤として用いた実施例１〜実施例３は、ＭＤＩから得られたエーテル結合を有さないジウレア化合物を増ちょう剤として用いた比較例１および比較例２よりも高温高速耐久性に優れることがわかる。

本発明のグリース組成物は、エーテル結合を有する所定のジウレア化合物を増ちょう剤とするので、高温高速耐久性に優れる。このため、近年において高温および高速回転条件下で使用される家電や産業機器のモータ用などの転がり軸受として好適に利用できる。

深溝玉軸受の断面図である。

符号の説明

１グリース封入軸受
２内輪
３外輪
４転動体
５保持器
６シール部材
７グリース組成物

Claims

基油と、増ちょう剤とからなるベースグリースに添加剤を配合してなるグリース組成物であって、前記増ちょう剤は、下記式（１）に示すジウレア化合物であることを特徴とするグリース組成物。

(式中のＲ₁ およびＲ₂ は同一でも異なってもよく、１価の脂肪族炭化水素基、脂環族炭化水素基、または芳香族炭化水素基を示す。また、式中のＲ₃ およびＲ₄ は同一でも異なってもよく、２価の脂肪族炭化水素基、脂環族炭化水素基、または芳香族炭化水素基を示す。）
前記式（１）のＲ₃ およびＲ₄ は、フェニレン基であることを特徴とする請求項１記載のグリース組成物。
前記式（１）のＲ₁ およびＲ₂ は、炭素数 8〜22 の脂肪族炭化水素基であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のグリース組成物。
前記基油は、ポリ-α-オレフィン油およびエステル油から選ばれた少なくとも一つであることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載のグリース組成物。
前記基油は、ポリ-α-オレフィン油を少なくとも含むことを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載のグリース組成物。
前記ジウレア化合物は、ジアミンとイソシアネートとの反応によって得られることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項記載のグリース組成物。
前記ジアミンは、４,４'-ジアミノジフェニルエーテルであることを特徴とする請求項６記載のグリース組成物。
グリース組成物が封入されてなるグリース封入軸受であって、前記グリース組成物が請求項１ないし請求項７のいずれか一項記載のグリース組成物であることを特徴とするグリース封入軸受。