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グリースおよび密封軸受
説明

グリースおよび密封軸受

【課題】密封軸受の潤滑に使用した場合でも優れた耐摩耗性が得られるグリースを提供する。
【解決手段】下記の(1) 式で表される脂肪族ジウレアからなり、50モル%以上は、R1とR3が炭素数4以上11以下の直鎖脂肪族炭化水素基である増ちょう剤を、20質量%以上含有し、基油としてエステル油を含有し、高分子化合物を含有しないグリースを使用する。
R1−NHCONH−R2−NHCONH−R3‥‥(1)
式中、R1とR3は、直鎖脂肪族炭化水素基または脂環式炭化水素基であり、R2は炭素数6以上15以下の芳香族炭化水素基である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、グリース(基油と、増ちょう剤と、必要に応じて添加される添加剤とからなる潤滑剤組成物)と、グリースが封入された転がり軸受に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、転がり軸受用のグリースとして、増ちょう剤にジウレアを使用したものが知られている。
特許文献1には、基油とジウレア化合物を含有するグリースに、コハク酸および/またはコハク酸誘導体と高分子化合物を添加することにより、高温で低速高荷重の条件下でも予め決められた所定厚さのグリース油膜を維持できると記載されている。
【0003】
特許文献2には、低発塵性のグリースとして、エステル油の割合が50質量%以上である基油と、下記の(1')式で表される脂肪族ジウレアからなる増ちょう剤を含有し、増ちょう剤の含有率が20質量%以上であり、混和ちょう度が220〜300であるグリースが記載されている。
R1−NHCONH−R2−NHCONH−R3‥‥(1')
式中、R1とR3は、炭素数12以上24以下の脂肪族炭化水素基であり、R2は炭素数6以上13以下の芳香族炭化水素基である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2003−73682号公報
【特許文献2】特開2005−272764号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
密封軸受(密封装置を備えた転がり軸受)の潤滑には、軌道面および転動面に厚い油膜が長期間安定して形成される、耐摩耗性に優れたグリースが求められている。しかし、特許文献1および2に記載されたグリースには、密封軸受の潤滑に使用した場合の耐摩耗性の点で改善の余地がある。
この発明の課題は、密封軸受の潤滑に使用した場合でも優れた耐摩耗性が得られるグリースを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために、この発明のグリースは、下記の構成(a) 〜(d) を有することを特徴とする。
(a) 増ちょう剤は、下記の(1) 式で表される脂肪族ジウレアからなる。
R1−NHCONH−R2−NHCONH−R3‥‥(1)
式中、R1とR3は、直鎖脂肪族炭化水素基または脂環式炭化水素基であり、R2は炭素数6以上15以下の芳香族炭化水素基である。
(b) 増ちょう剤の50モル%以上は、R1とR3が炭素数4以上11以下の直鎖脂肪族炭化水素基である脂肪族ジウレアである。
(c) 増ちょう剤の含有率が20質量%以上である。
(d) 高分子化合物を含有しない。
【0007】
この発明のグリースによれば、前記構成(a) および前記構成(b) を有することで、密封軸受の潤滑に使用した場合に、軌道面と転動面との間に流入し易く、外部へ漏洩しにくいものとなる。前記構成(c) を有することで、密封軸受の潤滑に使用した場合に、軌道面および転動面に厚い油膜が形成される。よって、密封軸受の潤滑に使用した場合でも、軌道面および転動面に厚い油膜が長期間安定して形成され易くなる。
【0008】
これにより、油膜が形成されにくい条件(例えば、自動調心ころ軸受や円筒ころ軸受、微小揺動等の滑りが生じる使用環境)や、低速、高荷重、高温環境などの油膜厚さが薄くなってΛ値(接触する2面の合成粗さに対する中央油膜厚さの比)が小さくなる条件での、耐摩耗性、耐フレッチング性、耐焼き付き性が良好になる。
この発明のグリースにおいて、基油はエステル油であることが好ましい。これにより、基油が鉱油やPAO(ポリアルファオレフィン)である場合と比較して、グリースが硬くならないため、増ちょう剤を多く含有することでグリース膜を厚くしながら、グリースの流動性を確保できる。
【0009】
前記増ちょう剤は4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートとオクチルアミンとの反応で生じるジウレア化合物であることが好ましい。
この発明のグリースを、内輪、外輪、内輪の軌道面と外輪の軌道面との間に転動自在に配されている転動体、および内輪と外輪と転動体とで形成される空間を密封する密封装置を備えた密封軸受の、前記軌道面と転動体との間の潤滑を行うグリースとして使用することで、良好な耐摩耗性、耐フレッチング性、耐焼き付き性が得られる。
【発明の効果】
【0010】
この発明のグリースによれば、密封軸受の潤滑に使用した場合でも良好な耐摩耗性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】この発明の密封軸受の一実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、この発明の実施形態について説明する。
この発明の密封軸受の一実施形態として、図1に示すシール付き深溝玉軸受が挙げられる。この軸受は、内輪1、外輪2、複数の玉(転動体)3、保持器4、および1対のシール(密封装置)5からなる。玉3は、内輪1の外周面に形成された軌道溝(軌道面)1aと外輪2の内周面に形成された軌道溝(軌道面)2aとの間に、転動自在に配されている。この軸受の内部に、軌道溝1a,2aと玉3との間の潤滑を行うグリース6が封入されている。
【0013】
このグリース6は、基油がエステル油であり、増ちょう剤が4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートとオクチルアミンとの反応で生じるジウレア化合物であり、増ちょう剤の含有率が30質量%である。このジウレア化合物は、前記(1) 式で表され、R1とR3が炭素数8のオクチル基であって、R2がジフェニルメタンである脂肪族ジウレアである。
この実施形態の転がり軸受は、前記構成のグリースで潤滑されていることにより、軌道溝1a,2aと玉3に厚い油膜が長期間安定して形成されるため、良好な耐摩耗性が得られる。
【0014】
以下に、この発明のグリースを構成する各成分について詳細に説明する。
〔増ちょう剤について〕
使用する増ちょう剤は、前記(1) 式で表される脂肪族ジウレアからなり、増ちょう剤の50モル%以上が、R1とR3が炭素数4以上11以下の直鎖脂肪族炭化水素基である脂肪族ジウレア(末端C4〜11の脂肪族ジウレア)である。増ちょう剤の含有率は20質量%以上であり、22質量%以上であることが好ましい。増ちょう剤の含有率の上限値は40質量%、好ましくは35質量%である。
【0015】
使用する増ちょう剤には、前記(1) 式でR1とR3が炭素数3以下の直鎖脂肪族炭化水素基である脂肪族ジウレア(末端C3以下の脂肪族ジウレア)、前記(1) 式でR1とR3が炭素数12以上の直鎖脂肪族炭化水素基である脂肪族ジウレア(末端C12以上の脂肪族ジウレア)、および前記(1) 式でR1とR3が脂環式炭化水素基である脂環式ジウレアのいずれか1つ以上を合計で50モル%以下の割合で含有できる。
使用する増ちょう剤は、末端C4〜11の脂肪族ジウレアが80モル%以上であることが好ましく、末端C4〜11の脂肪族ジウレアのみからなる増ちょう剤であることがより好ましい。
【0016】
〔基油について〕
この発明のグリースが含有する基油としては、炭化水素油、エステル油、エーテル油、グリコール油等が挙げられる。
炭化水素油としては、ポリアルファオレフィン(PAO)が挙げられる。
エステル油としては、芳香族エステル油、炭酸エステル油、ポリオールエステル油等が挙げられる。
芳香族エステル油としては、芳香族系三塩基酸と分岐鎖状アルコールとの反応で得られるトリメリット酸エステル油やトリメシン酸エステル油(具体的には、トルオクチルトリメリテート、トリデシルトリメリテート等)、芳香族系四塩基酸と分岐鎖状アルコールとの反応で得られるピロメリト酸エステル油(具体的には、テトラオクチルピロメリテート等)が挙げられる。
【0017】
ポリオールエステル油としては、多価アルコールと一塩基酸との反応によって得られるものが挙げられる。多価アルコールと反応させる一塩基酸は、一種類を用いてもよいし、二種類以上を用いてもよい。また、多価アルコールと一塩基酸及び二塩基酸の混合脂肪酸とのオリゴエステルであるコンプレックスエステル油も挙げられる。
ポリオールエステル油を得るために用いる多価アルコールとしては、トリメチロールプロパン(TMP)、ペンタエリスリトール(PE)、ジペンタエリスリトール(DPE)、ネオペンチルグリコール(NPG)、2−メチル−2−プロピル−1,3−プロパンジオール(MPPD)等が挙げられる。
【0018】
ポリオールエステル油を得るために用いる一塩基酸としては、主に炭素数が4以上16以下である一価の脂肪酸が用いられる。具体的には、酪酸、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、ミステリン酸、パルミチン酸、牛脂脂肪酸、スレアリン酸、カプロレイン酸、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、アビニン酸、リシノール酸等が挙げられる。
【0019】
グリコール油としては、非水溶性モノオール型グリコール油、非水溶性ジオール型グリコール油等が挙げられる。
これらの基油は、一種類を単独で用いてもよいし二種類以上を併用してもよい。
基油の動粘度は40℃で20mm2 /s以上450mm2 /s以下とし、20mm2 /s以上150mm2 /s以下とすることが好ましい。
【0020】
〔添加剤について〕
この発明のグリースは、各種性能をさらに向上させるため、この発明の目的を損なわない含有量で、各種添加剤が添加されていてもよい。添加剤としては、例えば、酸化防止剤、防錆剤、極圧剤、油性向上剤、金属不活性化剤等が挙げられる。
酸化防止剤としては、例えば、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、ジチオカルバミン酸亜鉛が挙げられる。防錆剤としては、例えば、スルホン酸金属塩、エステル系防錆剤、アミン系防錆剤、ナフテン酸金属塩、コハク酸誘導体が挙げられる。極圧剤としては、例えば、リン系極圧剤、ジチオリン酸亜鉛、有機モリブデンが挙げられる。油性向上剤としては、例えば、脂肪酸、動植物油が挙げられる。金属不活性化剤としては、例えば、ベンゾトリアゾールが挙げられる。
【実施例】
【0021】
以下、この発明を具体的な実施例を示して説明する。
[グリースの調製]
オクチルアミン、オクタデシルアミン、シクロヘキシルアミンと、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートと、2種類の基油を用意し、以下の方法でNo.1〜10のグリースを調製した。
No.1〜4では、基油として、エクソンモービル社製のPAO(ポリアルファオレフィン)「Spectra Syn8」と「Spectra Syn40 」を混合したものを使用した。この基油の40 ℃での動粘度は100m2 /sである。
No.5〜10では、日油(株)製のコンプレックスエステル油「ユニスターC−3371A」と「ユニスターC−3373A」を混合したものを使用した。この基油の40℃での動粘度は100m2 /sである。
【0022】
No.1では、先ず、基油80gの半量にオクチルアミン6.82gを溶解させ、残りの半量に4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート13.18gを溶解させた。次に、これらの溶解液を反応容器内に入れて、攪拌しながら80℃で反応させて、基油中でジウレア化合物(脂肪族ジウレアA)を生成させた。次に、この反応容器を150℃に加熱した後、室温環境に放置して冷却した。次に、この反応容器の内容物を3本ロールミルにかけてグリースを得た。得られたグリースの増ちょう剤の含有率は20質量%である。
【0023】
No.2では、先ず、基油80gの半量にオクタデシルアミン10.37gを溶解させ、残りの半量に4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート9.63gを溶解させた。次に、これらの溶解液を反応容器内に入れて、攪拌しながら80℃で反応させて、基油中でジウレア化合物(脂肪族ジウレアB)を生成させた。次に、この反応容器を150℃に加熱した後、室温環境に放置して冷却した。次に、この反応容器の内容物を3本ロールミルにかけてグリースを得た。得られたグリースの増ちょう剤の含有率は20質量%である。
【0024】
No.3では、基油の使用量が113.3gであること以外はNo.1と同じ方法で、グリースを得た。得られたグリースの増ちょう剤の含有率は15質量%である。
No.4では、先ず、基油80gの半量にシクロヘキシルアミン5.68gを溶解させ、残りの半量に4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート14.32gを溶解させた。次に、これらの溶解液を反応容器内に入れて、攪拌しながら80℃で反応させて、基油中でジウレア化合物(脂環式ジウレアC)を生成させた。次に、この反応容器を150℃に加熱した後、室温環境に放置して冷却した。次に、この反応容器の内容物を3本ロールミルにかけてグリースを得た。得られたグリースの増ちょう剤の含有率は20質量%である。
【0025】
No.5では、使用する基油が異なる以外はNo.1と同じ方法で、グリースを得た。得られたグリースの増ちょう剤の含有率は20質量%である。
No.6では、使用する基油が異なる以外はNo.2と同じ方法で、グリースを得た。得られたグリースの増ちょう剤の含有率は20質量%である。
No.7では、使用する基油が異なることと基油の使用量が70.91gであること以外はNo.1と同じ方法で、グリースを得た。得られたグリースの増ちょう剤の含有率は22質量%である。
【0026】
No.8では、使用する基油が異なることと基油の使用量が46.7gであること以外はNo.1と同じ方法で、グリースを得た。得られたグリースの増ちょう剤の含有率は30質量%である。
No.9では、先ず、基油78gの半量にオクチルアミン3.16gとオクタデシルアミン6.60gを溶解させ、残りの半量に4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート12.24gを溶解させた。次に、これらの溶解液を反応容器内に入れて、攪拌しながら80℃で反応させて、基油中で脂肪族ジウレアAと脂肪族ジウレアBを、モル比で1:1で生成させた。次に、この反応容器を150℃に加熱した後、室温環境に放置して冷却した。
【0027】
次に、この反応容器の内容物を3本ロールミルにかけてグリースを得た。得られたグリースの増ちょう剤の含有率は、脂肪族ジウレアAが9.28質量%、脂肪族ジウレアBが12.72質量%、合計で22質量%である。
No.10 では、先ず、基油78gの半量にオクチルアミン5.58gとジオクタデシルアミン2.91gを溶解させ、残りの半量に4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート13.51gを溶解させた。次に、これらの溶解液を反応容器内に入れて、攪拌しながら80℃で反応させて、基油中で脂肪族ジウレアAと脂肪族ジウレアBを、モル比で8:2で生成させた。次に、この反応容器を150℃に加熱した後、室温環境に放置して冷却した。
【0028】
次に、この反応容器の内容物を3本ロールミルにかけてグリースを得た。得られたグリースの増ちょう剤の含有率は、脂肪族ジウレアAが16.39質量%、脂肪族ジウレアBが5.61質量%、合計で22質量%である。
このようにして得られた各グリースの不混和ちょう度を測定した。その結果を下記の表1に示す。
【0029】
[摩耗試験]
ボール・オン・プレート往復式摩耗試験機を用いてNo.1〜10のグリースを評価した。試験片として、SUJ2製のプレート(70mm×40mm×厚さ10mm)とSUJ2製のボール(直径10mm)を使用した。プレートの上面に各グリースを塗布して、ボールを接触させ、最大面圧1GPa、ストローク1mm、1秒間に1往復の条件で、10時間、ボールをプレート上で往復運動させる試験を行った。試験後に、各プレートの上面に生じた摩耗面積を測定し、No.3の摩耗面積を「1」とした各サンプルの摩耗量の相対値を算出した。
その結果も下記の表1に示す。
【0030】
【表1】

【0031】
表1から分かるように、No.1、3、5、7、8では、(1) 式でR1とR3が炭素数8である直鎖脂肪族炭化水素基に相当する脂肪族ジウレアAを増ちょう剤として使用している。No.2と6では、(1) 式でR1とR3が炭素数18である直鎖脂肪族炭化水素基に相当する脂肪族ジウレアBを増ちょう剤として使用している。No.4では、(1) 式でR1とR3が炭素数6である脂環式炭化水素基に相当する脂環式ジウレアCを増ちょう剤として使用している。
【0032】
そして、基油がPAOであるNo.1〜4のグリースにおける比較では、脂肪族ジウレアAを増ちょう剤として使用し、増ちょう剤の含有率が20質量%であるNo.1のグリースの摩耗量が、同じ増ちょう剤を使用しているが増ちょう剤の含有率が15質量%であるNo.3のグリース、含有率は同じであるが脂肪族ジウレアBを増ちょう剤として使用しているNo.2のグリース、含有率は同じであるが脂環式ジウレアCを増ちょう剤として使用しているNo.2のグリースよりも少なかった。
【0033】
基油の種類のみが異なるNo.1とNo.5との比較およびNo.2とNo.6との比較では、基油がエステル油であるNo.5およびNo.6が、基油がPAOであるNo.1およびNo.2よりも摩耗量が少なかった。
増ちょう剤の含有率のみが異なるNo.5、7、8の比較では、増ちょう剤の含有率が多いほど摩耗量が少なくなった。
増ちょう剤として脂肪族ジウレアAを含有し、増ちょう剤の含有率は22質量%で同じであるが、増ちょう剤中の脂肪族ジウレアAの比率が異なるNo. 7、9、10の比較では、脂肪族ジウレアAの比率が高いほど摩耗量が少なくなった。
【符号の説明】
【0034】
1 内輪
1a 内輪の軌道溝(軌道面)
2 外輪
2a 外輪の軌道溝(軌道面)
3 玉(転動体)
4 保持器
5 シール(密封装置)
6 グリース

【特許請求の範囲】
【請求項1】
増ちょう剤は、下記の(1) 式で表される脂肪族ジウレアからなり、
増ちょう剤の50モル%以上は、R1とR3が炭素数4以上11以下の直鎖脂肪族炭化水素基である脂肪族ジウレアであり、
増ちょう剤の含有率が20質量%以上であり、高分子化合物を含有しないことを特徴とするグリース。
R1−NHCONH−R2−NHCONH−R3‥‥(1)
式中、R1とR3は、直鎖脂肪族炭化水素基または脂環式炭化水素基であり、R2は炭素数6以上15以下の芳香族炭化水素基である。
【請求項2】
基油はエステル油である請求項1記載のグリース。
【請求項3】
前記増ちょう剤は4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートとオクチルアミンとの反応で生じるジウレア化合物である請求項1または2記載のグリース。
【請求項4】
内輪、外輪、内輪の軌道面と外輪の軌道面との間に転動自在に配されている転動体、および内輪と外輪と転動体とで形成される空間を密封する密封装置を備え、前記軌道面と転動体との間の潤滑を行うグリースとして、請求項1〜3のいずれか1項に記載のグリースが封入されていることを特徴とする密封軸受。

【図1】
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【公開番号】特開2013−35946(P2013−35946A)
【公開日】平成25年2月21日(2013.2.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−173370(P2011−173370)
【出願日】平成23年8月8日(2011.8.8)
【出願人】(000004204)日本精工株式会社 (8,378)
【Fターム(参考)】