JP2000192973A

JP2000192973A - 低発塵性転がり軸受

Info

Publication number: JP2000192973A
Application number: JP10368725A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Kawamura; 隆之川村; Masami Minami; 政美南; Masakazu Hirata; 正和平田
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1998-12-25
Filing date: 1998-12-25
Publication date: 2000-07-11

Abstract

(57)【要約】【課題】金属元素を含有しないグリースを用い、耐熱
性に優れ、長時間連続してもグリースや基油の飛沫が発
生し難い低発塵性転がり軸受またはクリーンルーム用低
発塵性転がり軸受とすることである。【解決手段】鉱油、合成炭化水素油およびエーテル油
から選ばれる一種以上の基油に、ジウレア化合物などの
ウレア系増稠剤を１５重量％以上配合した潤滑グリース
を転がり軸受内に保持し、好ましくは内輪および外輪か
らなる対の軌道輪の間に複数のボールを軌道の周方向の
間隔を規制せずに組み込んだ総ボール軸受からなる低発
塵性転がり軸受とする。ボールに摺動接触する保持器を
有しないので、グリースの飛散する機会が減り、ちょう
度は小さくてグリースが飛散し難い。またウレア系増稠
剤は、繊維構造が短い棒状または紐状であるため、緻密
なグリース組成物を調製でき、離油度が低く安定して発
塵量が少なくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば半導体製
造装置や液晶製造装置などのように、クリーンルーム内
で使用される装置内の軸受などに適用され、潤滑グリー
スの微細な飛沫が発生し難い低発塵性転がり軸受に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体製造設備や液晶製造設備
などでは、製造工程において製品や部品に触れる空気中
の浮遊粒状物質量が一定の規定されたレベル以下となる
ように空調管理がなされている。これは、微細な塵埃が
製品や材料に付着すると、製品の歩留りを低下させ、ま
た製造効率を低下させるためであり、清浄な雰囲気に管
理された空間はクリーンルームと呼ばれている。

【０００３】このようなクリーンルーム内で使用される
軸受には、潤滑グリースの飛沫が発生しないように、低
飛散性のグリースが封入された低発塵性転がり軸受から
なるクリーンルーム用転がり軸受が使用されている。

【０００４】また、電子計算機のハードディスク等の情
報記録装置においても、記録媒体の表面に微細な塵埃が
付着しただけでも誤作動が起きる可能性があるので、情
報記録装置またはその付近で使用する軸受には、潤滑グ
リースの飛沫（ミスト状の微細な飛沫）が発生しないよ
うなグリースを採用した低発塵性転がり軸受を採用して
いる。

【０００５】従来、クリーンルーム用転がり軸受に充填
された低発塵性グリースとしては、比重が大きなフッ素
系グリースがあり、代表例としてパーフルオロポリエー
テル（ＰＦＰＥ）を基油とし、ポリテトラフルオロエチ
レン（ＰＴＦＥ）を増ちょう剤とするものがある。

【０００６】しかし、フッ素系グリースは、耐熱性は優
れているが潤滑性が不足し、充填した軸受のトルクを大
きくする場合があった。

【０００７】また、鉱油を基油としナトリウムコンプレ
ックス石けんを増ちょう剤するアンドックＣ（商品名）
などのナトリウム石けん系グリースが電子計算機用グリ
ースとして知られている。しかし、このグリースは、吸
水性が高いのでグリースの性状が経時的に変化して潤滑
不良を起こしやすく、また音響や振動が起きることがあ
った。

【０００８】さらに、特開平５−９４８９号公報には、
電子計算機軸受用のグリース組成物として、鉱油、合成
炭化水素油およびポリフェニルエーテル油の群の中から
選ばれた少なくとも１種の基油と水酸基を含まない炭素
数１２〜２４の高級脂肪酸のリチウム塩を２０〜３０重
量％含有する組成物が記載されている。

【０００９】また、特開平６−３３００７０号公報に
は、電子計算機軸受用グリース組成物として、鉱油およ
び合成炭化水素油から選ばれた少なくとも１種の基油
と、炭素数１２〜２４の高級脂肪酸のリチウム塩と高級
ヒドロキシ脂肪酸のリチウム塩からなる増ちょう剤を２
０〜３０重量％含有するグリース組成物が記載され、特
開平８−２７０７４７号公報には、ボールねじ装置やリ
ニアガイド装置に上記グリース組成物を封入した低発塵
性の直動装置が記載されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
の低発塵性転がり軸受として、炭素数１２〜２４の高級
脂肪酸のリチウム塩と高級ヒドロキシ脂肪酸のリチウム
塩などの金属石けんを増ちょう剤としたグリースを充填
したものは、グリースが含有する金属元素によって問題
が起こる場合がある。すなわち最近の製造プロセスで
は、重金属ばかりでなくリチウムのような軽金属も汚染
源になるので環境上の問題があり、また金属元素が基油
の酸化反応を促進させるという問題が起こる可能性があ
る。

【００１１】また、高級脂肪酸や高級ヒドロキシ脂肪酸
のリチウム塩からなる増ちょう剤の耐熱温度（最高使用
可能温度）は、約１２０℃であるがこれより耐熱性を向
上させた場合には、確実に低発塵性を満足する転がり軸
受が知られていない。

【００１２】また、転がり軸受からの発塵は、グリース
から分離した基油が転がり軸受から外部に飛散して起こ
る場合が多いという問題点もある。

【００１３】また、従来の低発塵性転がり軸受は、通
常、転動体の間隔を規制する保持器を備えた転がり軸受
を採用しており、転動体と保持器が摺動接触することに
よってグリースが飛散する機会が多いという問題点もあ
る。

【００１４】そこで、本願の各請求項に係る発明の課題
は、上記した問題点を解決して、低発塵性転がり軸受を
提供するに当たり、環境汚染の問題や金属元素が基油の
酸化反応を促進させるという問題が発生しないように、
金属元素を含有しないグリースを用い、その際に耐熱性
に優れ、長時間連続してもグリースや基油の飛沫が発生
し難い低発塵性転がり軸受またはクリーンルーム用低発
塵性転がり軸受とすることである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本願の低発塵性転がり軸受に係る発明は、鉱油、合
成炭化水素油およびエーテル油から選ばれる一種以上の
基油に、ウレア系増稠剤を１５重量％以上配合した潤滑
グリースを転がり軸受内に保持してなる低発塵性転がり
軸受としたのである。

【００１６】また、上記の課題を解決するため、上記低
発塵性転がり軸受において、内輪および外輪からなる対
の軌道輪の間に複数のボールを軌道の周方向の間隔を規
制せずに組み込んだ総ボール軸受である低発塵性転がり
軸受としたのである。また、上記の低発塵性転がり軸受
は、ボールねじ支持用の転がり軸受であってもよく、ク
リーンルーム用低発塵性転がり軸受、またはクリーンル
ーム内で使用される半導体製造装置用の転がり軸受であ
ってもよい。

【００１７】本願の低発塵性転がり軸受に係る発明また
はクリーンルーム用低発塵性転がり軸受に係る発明は、
上記したような所定の基油と、増ちょう剤がいずれも金
属元素を全く含まない潤滑グリースを使用するので、金
属成分による環境汚染の要因がなくなり、基油の酸化反
応を促進させないという好ましい作用がある。

【００１８】また、総ボール軸受の構造を採用した低発
塵性転がり軸受では、ボールに摺動接触する保持器を有
しないので、保持器を組み込んだ転がり軸受に比べてグ
リースの飛散する機会が減り、低発塵性に優れた転がり
軸受となる。

【００１９】また、本願の低発塵性転がり軸受は、耐熱
温度がリチウム石けんより高いウレア系増稠剤を１５重
量％以上配合したので、ちょう度が小さくて安定しグリ
ースが飛散し難い。そして、ウレア系増稠剤は、繊維構
造が短い棒状または紐状であるため、高級ヒドロキシ脂
肪酸のリチウム塩などの長繊維型の増ちょう剤に比べて
細かく分散して緻密なグリース組成物を調製でき、その
ために高温で長時間回転した時のグリースの離油度が低
く安定して、基油が過剰に分離して飛散することなく発
塵量が少なくなる。

【００２０】

【発明の実施の形態】各請求項に係る発明に用いるグリ
ースの基油は、鉱油、合成炭化水素油およびエーテル油
から選ばれる一種以上の潤滑油または任意の配合比率で
混合した混合油である。

【００２１】上記した鉱油は、石油からの高度精製油が
好ましい。

【００２２】上記した合成炭化水素油としては、ポリα
オレフィン油、ポリα−オレフィンとエチレンのコオリ
ゴマー合成油、液状ポリブテンなどのオレフィン重合油
またはアルキル芳香族油などが挙げられる。このうち、
１−デセン（ＣＨ₃（ＣＨ₂）₇ＣＨ＝ＣＨ₂）のオリ
ゴマーやポリα−オレフィンとエチレンの共重合体から
なる合成油などを用いることが好ましい。

【００２３】上記したエーテル油としては、市販されて
いる芳香環数が２〜５環のものをいずれも使用できる
が、環数が増えるとそれだけ低温域での性能が低下し高
価になる。そのため、芳香環数が２〜４環であってアル
キル置換基によって低温性能を向上させたジフェニル、
トリフェニル、テトラフェニルのＣ₁₂〜Ｃ₂₀の（ジ）ア
ルキル基が導入されたフェニルエーテル油が好ましく、
より好ましくはアルキルジフェニルエーテル油である。

【００２４】この発明に用いる増ちょう剤は、ウレア化
合物であり、例えば下記の化１の式で示されるジウレア
またはポリウレアが好ましく、なかでもジウレアがより
好ましい。ウレア化合物は、脂肪族系、脂環族系、芳香
族系いずれであってもよく、これらを任意の比率で混合
して使用することもできる。

【００２５】

【化１】

【００２６】（式中、Ｒ₂は炭素数６〜１５の芳香族系
炭化水素基、脂肪族系炭化水素基または脂環族系炭化水
素基であり、Ｒ₁およびＲ₃は炭素数６〜１２の芳香族
系炭化水素基、シクロヘキシル基、炭素数７〜１２のシ
クロヘキシル誘導体、炭素数６〜２０のアルキル基のい
ずれかを表す。）上記したようなウレア系増稠剤のグリース中の配合割合
は、１５重量％以上である。なぜなら、１５重量％未満
の少量では、ちょう度が不充分でありグリースが軟らか
くなって飛散し易くなる。

【００２７】グリース中のウレア系増稠剤の配合割合の
上限は、実用的な限界に合わせて調製すればよいが、３
０重量％を越えて配合すると、ちょう度が小さく（硬
く）なりすぎて軸受への封入や充填が困難になるので好
ましくない。

【００２８】本願の各発明の転がり軸受は、内輪および
外輪からなる対の軌道輪の間に複数のボールを軌道の周
方向の間隔を規制せずに組み込んだ総ボール軸受である
ことが好ましいが、深溝型の転がり軸受やアンギュラ型
のラジアル玉軸受に適用でき、さらにスラスト玉軸受に
も適用できるものである。また円筒ころ軸受や円錐ころ
軸受であってもよい。

【００２９】なお、本願の各発明に用いるグリースに
は、所期の目的を阻害しないように周知の防錆剤や酸化
防止剤、極圧添加剤、摩耗抑制剤、油性剤、腐食防止
剤、流動点降下剤、粘度指数向上剤、構造安定剤、増粘
剤、帯電防止剤、乳化剤、着色剤などを添加してもよ
い。

【００３０】防錆剤としては有機系スルホン酸金属塩や
エステル類などがあり、このうち有機スルホン酸塩とし
ては、ジノニルナフタレンスルホン酸および重質アルキ
ルベンゼンスルホン酸などがあり、その金属塩としてカ
ルシウムスルホネート、バリウムスルホネート、ナトリ
ウムスルホネートなどが挙げられる。

【００３１】前記のエステル類としては、ソルビタン誘
導体の多塩基カルボン酸およ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
リラウレート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタ
ンモノオレートなどが挙げられる。アルキル・エステル
型ではポリオキシエチレンオレート、ポリオキシエチレ
ンステアレートなどがある。

【００３２】酸化防止剤としては、含窒素化合物系酸化
防止剤とフェノール系酸化防止剤のそれぞれ単独または
両者混合してもよい。窒素化合物系の酸化防止剤として
は、フェニルα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
ジンなどが挙げられる。フェノール系酸化防止剤として
は、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチル−フェニルサリシレート、
２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−フェニルフェノー
ルなどが挙げられる。

【００３３】

【実施例】〔実施例１〜３３、比較例１〜１７〕表１〜
５に示す配合割合で基油、増ちょう剤および添加剤を配
合してグリース組成物を調製した。なお、表中の各配合
成分は、組成物全体を１００重量％とした場合の含有率
（重量％）である。

【００３４】得られたグリース組成物を、試験軸受ａ
〔内径８ｍｍ、外径２２ｍｍ、幅７ｍｍのアンギュラ型
総ボール軸受（保持器なし、ボール個数１０個）〕、ま
たは試験軸受ｂ〔内径８ｍｍ、外径２２ｍｍ、幅７ｍｍ
の深溝型玉軸受（保持器付き、ボール個数７個）〕に各
０．１ｇ充填し、以下に示す発塵量測定試験を行ない、
この結果を表１〜５中に併記した。

【００３５】発塵量測定試験：図１に試験装置の概略
説明図を示すように、試験台１を貫通する回転軸２の上
部に２つの試験用軸受３をそれぞれ挿通するように取付
け、クランプ型治具４にコイルばね５を介して２つの試
験用軸受にスラスト荷重を負荷し、クランプ型治具４を
試験台１上に固定された係止具６で回転不能の状態に固
定した。

【００３６】また、試験台１の上面には、クランプ型治
具４を覆う大きさの箱型の気密性カバー７を設け、この
気密性カバー７には、クリーンエア（塵埃を含まない清
浄空気）の導入ダクト８および排気ダクト９を接続し、
排気ダクト９は吸気ポンプを内蔵するダストカウンタ１
０（パーティクルカウンタとも呼ばれる。）に接続し
た。なお、回転軸２は試験台１の下方に設置した電動モ
ータ１１で回転駆動し、試験台１の下面と回転軸２は磁
性流体シール１２で密封した。

【００３７】試験条件は、２つの軸受に対するスラスト
荷重は１０Ｎとし、回転軸の回転速度は１５００回転／
分、雰囲気温度８０℃、試験は５００時間連続して行な
い、試験終了時にダストカウンタ１０で粒子径（直径）
０．１μｍ以上の浮遊粒子の採集個数（個／ｃｆ）を測
定した。この結果は、表１〜５中に併記した。

【００３８】

【表１】

【００３９】

【表２】

【００４０】

【表３】

【００４１】

【表４】

【００４２】

【表５】

【００４３】表４、５の結果からも明らかなように、基
油としてポリオールエステル油を採用したグリースを充
填した比較例１〜６および比較例１１〜１３の試験軸受
は、発塵量が４８０〜１７２０（個／ｃｆ）という多量
の測定値であった。また、基油としてポリαオレフィ
ン、鉱油またはアルキルジフェニルエーテルを使用して
いるが、ウレア系増ちょう剤の配合割合が１５重量％未
満の比較例７〜１０または比較例１４〜１７は、発塵量
が７４０〜４８７０（個／ｃｆ）という多量の測定値で
あった。

【００４４】これに対して、基油と増稠剤の種類および
配合量が所定の条件を満足する実施例１〜３３は、発塵
量が９０〜３９０（個／ｃｆ）という少量であった。特
に、転がり軸受として、総ボール軸受を採用した実施例
１〜２１は、発塵量が９０〜２７０（個／ｃｆ）という
極めて少量であり、発塵量の極めて少ない低発塵性転が
り軸受であることが確認できた。

【００４５】

【発明の効果】所定の基油に所定量のウレア系増稠剤を
配合した潤滑グリースを保持した低発塵性転がり軸受に
係る発明は、グリースが金属元素を全く含まない成分で
あるので、環境を汚染することがなく、また金属元素が
基油の酸化を促進させることがないという利点がある。

【００４６】上記発明では、耐熱温度がリチウム石けん
より高いウレア系増稠剤を配合したので、高温で長時間
使用した場合でも小さいちょう度が維持されてグリース
が飛散し難い。また、ウレア系増稠剤は、繊維構造が短
い棒状または紐状であるため、細かく分散して緻密なグ
リース組成物となり、グリースの基油が過剰に分離せず
飛散することなく発塵量が少なくなるという利点があ
る。

【００４７】また、総ボール軸受の構造を採用した低発
塵性転がり軸受では、ボールに摺動接触する保持器を有
しないので、上記の利点に加えて保持器を組み込んだ転
がり軸受に比べてグリースの飛散する機会が減り、低発
塵性に優れた転がり軸受となる利点がある。

【００４８】低発塵性転がり軸受を、ボールねじ支持用
の転がり軸受に適用すれば、上記した利点に加えてボー
ルねじ装置の発塵量を極力低く抑えることができる。

【００４９】また、上記低発塵性転がり軸受を、クリー
ンルーム用低発塵性転がり軸受に採用すると、上記した
利点に加えてクリーンルーム内にグリース飛沫からなる
浮遊粒子を飛散させることがない。

【００５０】また、上記した低発塵性転がり軸受が、ク
リーンルーム内で使用される半導体製造装置用の転がり
軸受である場合には、上記した利点に加えて集積度の高
い半導体の製造効率を向上させることができる低発塵性
転がり軸受となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発塵試験装置の概略説明図

【符号の説明】

１試験台２回転軸３試験用軸受４クランプ型治具５コイルばね６係止具７気密性カバー８導入ダクト９排気ダクト１０ダクトカウンタ１１電動モータ１２磁性流体シール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ１０Ｍ 115:08）Ｃ１０Ｎ 30:00 40:02 (72)発明者平田正和三重県桑名市大字東方字尾弓田3066 エヌティエヌ株式会社内Ｆターム(参考） 3J101 AA02 BA80 CA12 CA31 EA63 FA60 4H104 BA04A BA07A BA08A BB08A BE13B CA04A CE14B DA02A LA15 PA01 QA18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鉱油、合成炭化水素油およびエーテル油
から選ばれる一種以上の基油に、ウレア系増稠剤を１５
重量％以上配合した潤滑グリースを転がり軸受内に保持
してなる低発塵性転がり軸受。
【請求項２】低発塵性転がり軸受が、内輪および外輪
からなる対の軌道輪の間に複数のボールを軌道の周方向
の間隔を規制せずに組み込んだ総ボール軸受である請求
項１記載の低発塵性転がり軸受。
【請求項３】低発塵性転がり軸受が、ボールねじ支持
用の転がり軸受である請求項１または２に記載の低発塵
性転がり軸受。
【請求項４】低発塵性転がり軸受が、クリーンルーム
用低発塵性転がり軸受である請求項１〜３のいずれかに
記載の低発塵性転がり軸受。
【請求項５】低発塵性転がり軸受が、クリーンルーム
内で使用される半導体製造装置用の転がり軸受である請
求項１〜３のいずれかに記載の低発塵性転がり軸受。