JP2004300449A

JP2004300449A - グリース組成物

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Publication number: JP2004300449A
Application number: JP2004223469A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Yamazaki; 雅彦山崎; Atsushi Kuraishi; 淳倉石; Kenichi Iso; 賢一磯; Atsushi Yokouchi; 敦横内; Michiharu Naka; 道治中
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1995-10-23
Filing date: 2004-07-30
Publication date: 2004-10-28
Also published as: DE19681044B4; WO1997015644A1; DE19681044T1; JP3605827B2; US5922654A

Abstract

【課題】従来以上に優れた耐荷重性及び極圧性を有するとともに、高温での潤滑性能にも優れ、適用箇所の潤滑寿命の長寿命化をもたらすグリース組成物を提供する。
【解決手段】ニッケルのジチオカルバミン酸塩をグリース全量に対し１．５重量％以上、モリブデンのジチオリン酸塩をグリース全量に対し１重量％以上、かつこれらを合計でグリース全量の２０重量％以下となるように含有することを特徴とするグリース組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は各種産業機械や車両等の回転部材や摺動部材に適用されるグリース組成物に関し、特に高荷重が加わる箇所や滑り率の高い箇所のように耐荷重性や極圧性が要求される箇所、あるいは摩耗し易い箇所に好適であり、更に高温で使用される機器に好適なグリース組成物に関する。

より具体的には、円すいころ軸受、４点接触玉軸受等の転がり軸受、等速ジョイント（ＣＶＪ）、位置決め装置等に使用されるリニアガイド（Ｌ／Ｇ）、ボールネジ（Ｂ／Ｓ）、メガトルクモータに使用されるクロスローラーベアリング等のように、転がり運動する機械部品並びに滑りを伴いながら転がり運動する機械部品に適用され、転がり箇所並びに滑りを伴う転がり箇所（以下、転がり−滑り部と呼ぶ）の耐焼付き性の向上と、滑り摩擦による発熱温度の抑制等を目的としたグリース組成物に関する。

グリースは、各種の産業機械や車両等の回転部材や摺動部材に広く適用されているが、特に上記に挙げたような高荷重下で使用されたり、転がり−滑り部での潤滑を伴う装置においては、使用条件が厳しくなると（負荷荷重の増大、滑り摩擦による油膜切れ等）、その転がり箇所、特に転がり−滑り部が境界潤滑になりやすい。その結果、かじりや潤滑剤の熱劣化による焼付き等で部品の潤滑寿命は著しく短くなる。この様な環境下で潤滑を良好に維持するには、耐荷重性を向上させたり、摩擦抵抗を軽減して発熱を抑制したりして、潤滑寿命を改善することが不可欠であるが、これはグリースの特性に大きく左右される。

例えば円すいころ軸受では、アキシャル負荷荷重を受ける内輪大つば部ところ端面の潤滑寿命が問題となる。すなわち、円すいころ軸受を使用する際、軸受寿命はつば部のすべり速度とつば部の接触面圧に大きく影響を受けるため、グリースには発熱温度の抑制と、耐荷重性が求められる。また、ＣＶＪは、ディファレンシャルギア側の駆動軸と車輛側従動軸に角度を有するため、転がり−すべり運動をする。このため、境界潤滑になりやすく、ＣＶＪ内部で発生する摩擦が動力伝達効率や発熱温度に影響を及ぼす。従って、摩擦特性を改善し、発熱温度を抑制する効果のあるグリースを用いることで、ＣＶＪの性能を向上させ、耐久寿命の延長化につながる。

上記のような問題点を改善するために、グリースに極圧添加剤を配合する例が一般的である。グリースに用いる極圧添加剤は、ＭｏＳ₂等の固体潤滑剤、Ｓ系、Ｐ系、Ｓ−Ｐ系有機化合物、ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン（ＭｏＤＴＣ）、ジアルキルジチオリン酸モリブデン（ＭｏＤＴＰ）等の有機モリブデン化合物、ジアルキルジチオリン酸亜鉛（ＺｎＤＴＰ）が知られており、また、ＭｏＳ₂やＳ−Ｐ系有機化合物よりも、ＭｏＤＴＣ、ＭｏＤＴＰ、ＺｎＤＴＰが効果があるとされている。

有機モリブデン化合物やＺｎＤＴＰからなる極圧添加剤のグリースへの配合例は数多く開示されており、しかも目的とする用途に応じて得られる特性が異なっている。例えば、ウレア系グリースにＭｏＤＴＣとＭｏＤＴＰとを添加することで摩擦係数を低下させることができ、特にプランジング型ＣＶＪの特性に有効であることが知られている（特許文献１参照）。また、ＭｏＤＴＣやＭｏＤＴＰ、ＺｎＤＴＰ等の有機モリブデン化合物や有機亜鉛化合物を含む極圧剤が特に有効であることが知られている（特許文献２、特許文献３、特許文献４参照）。

また、有機アンチモン化合物や無灰ジアルキルカルバミン酸も有効であることが知られている。

一方において、鉱油を基油としたグリースは、エステル油、シリコーン油、エーテル油等の合成潤滑油を基油としたグリースよりも酸化されやすく、特に高温における潤滑寿命が短いという欠点がある。また、汎用グリースとして広く使用されているリチウム石けんを増ちょう剤とするグリースは、１３０℃以上の高温では、グリース構造が破壊され、油保持能力が低下する。更に、長時間高温で使用されると、主に石けん中の金属元素が触媒となって基油の酸化を促進させるため、その潤滑作用が大きく低下する。

また、グリースは各種の機械装置に一旦充填されると、長時間使用される場合が多く、その間常に空気と接触しているため、より熱安定性、酸化安定性に優れることが望まれている。そこで、特に高温、高速で使用される軸受には、熱安定性、酸化安定性に優れる上記合成潤滑油とウレア化合物との組み合わせてなるグリースが一般的に使用される。

特公平５−７９２８０号公報特公平４−３４５９０号公報特公平３−６８９２０号公報特開昭６０−４７０９９号公報

このように、最近ではメンテナンスコストも考慮され、また装置の小型化や高性能化に伴って使用条件がより厳しくなる傾向にあり、それに伴って潤滑剤組成物にも更なる潤滑性能と潤滑寿命が要求されている。

しかしながら、このような要求に対して、従来好ましいとされていた有機モリブデン系化合物や有機亜鉛化合物、有機アンチモン化合物等を含む潤滑剤組成物では、このような要求に十分応え得ることができず、また適用できない潤滑箇所も増えている。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、従来以上に優れた耐荷重性及び極圧性を有するとともに、高温での潤滑性能にも優れ、適用箇所の潤滑寿命の長寿命化をもたらすグリース組成物を提供することを目的とするものである。

上記の目的は、本発明に係る下記のグリース組成物により達成される。
（１）ニッケルのジチオカルバミン酸塩をグリース全量に対し１．５重量％以上、モリブデンのジチオリン酸塩をグリース全量に対し１重量％以上、かつこれらを合計でグリース全量の２０重量％以下となるように含有することを特徴とするグリース組成物。
（２）ニッケルのジチオカルバミン酸塩がジエチルジチオカルバミン酸ニッケルまたはジブチルジチオカルバミン酸ニッケルであることを特徴とする上記（１）記載のグリース組成物。
（３）増ちょう剤がリチウム複合石けんまたはウレア化合物であり、かつ、転がり軸受用であることを特徴とする上記（１）または（２）に記載のグリース組成物。

本発明のグリース組成物は、適用箇所に従来に比べて格段に優れた耐荷重性及び極圧性を付与することができ、また高温での潤滑性能に優れるため、例えば円すいころ軸受、４点接触玉軸受等の転がり軸受、等速ジョイント（ＣＶＪ）、位置決め装置等に使用されるリニアガイド（Ｌ／Ｇ）、ボールネジ（Ｂ／Ｓ）、メガトルクモータに使用されるクロスローラーベアリング等のように、転がり運動する機械部品並びに滑りを伴いながら転がり運動する機械部品好適に使用できる。

以下、本発明に関して詳細に説明する。
本発明のグリース組成物は、基油及び増ちょう剤に加え、必須添加剤として、ニッケルのジチオカルバミン酸塩をグリース全量に対し１．５重量％以上、モリブデンのジチオリン酸塩をグリース全量に対し１重量％以上、かつこれらの合計でグリース全量の２０重量％以下となるように含有する。

添加量は、何れも下限値より少ないと十分な効果が得られず、また上限値より多くしても更なる効果の向上は期待できないばかりか、逆に化学的作用等による摩耗が進行して軸受等の潤滑部品の耐久性が低下する可能性がある。また、願湯量の合計は、基油との相対的な量の観点から１５重量％以下が好ましい。

ニッケルのジチオカルバミン酸塩は、下記一般式（Ｉ）で表されものが好ましい。

一般式（Ｉ）中、Ｒ^１、Ｒ^２はアルキル基またはアリール基であり、同一でも異なっていてもよい。とりわけ、炭素数１〜１８のアルキル基を有するジアルキルジチオカルバミン酸ニッケルが好ましく、特にジエチルジチオカルバミン酸ニッケル及びジブチルジチオカルバミン酸ニッケルが好ましい。

モリブデンのジチオリン酸塩としては、ジアルキルジチオリン酸モリブデン、アルキル−アリールジチオリン酸モリブデン、ジアリールジチオリン酸モリブデンを好適に使用することができる。特に好ましくは、下記一般式（II）に示すものである。

一般式（II）中、Ｒ³、Ｒ⁴はアルキル基またはアリール基であり、同一でも異なっていてもよい。

〔基油〕
基油は、通常グリースに使用される鉱油、合成油あるいはこれらの混合油を使用できる。具体的には、鉱油としてはパラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油を挙げることができ、合成炭化水素油としてはポリ−α−オレフィン油等を、エーテル油としてはジアルキルジフェニルエーテル油、アルキルトリフェニルエーテル油、アルキルテトラフェニルエーテル油等を、エステル油としてはジエステル油、ポリオールエステル油またはこれらのコンプレックスエステル油、芳香族エステル油等を挙げることができる。

中でも、高温、高速での潤滑性能並びに潤滑寿命を考慮すると、合成油が含有されることが望ましく、特にエステル油、エーテル油の含有が望ましい。

〔増ちょう剤〕
増ちょう剤も特に制限されることはなく、例えばアルミニウム、バリウム、カルシウム、リチウム、ナトリウム等の金属石鹸、リチウムコンプレックス、カルシウムコンプレックス、アルミニウムコンプレックス等の複合金属石鹸、ジウレア、トリウレア、テトラウレア、ポリウレア等のウレア化合物、あるいは、シリカゲル、ベントナイト等の無機系化合物、ウレタン化合物、ウレア・ウレタン化合物、ナトリウムテレフタラメート化合物等を適宜使用できる。

尚、酸化安定性に優れるウレア化合物を用いることにより、高温、高速回転での潤滑性能並びに潤滑寿命をより向上させることができる。

また、増ちょう剤の配合量は通常５〜３５重量％である。

更に、グリース組成物には、従来より公知の下記添加剤を配合することができる。更に、二硫化モリブデンやグラファイト等の固体潤滑剤を添加してもよい。

〔酸化防止剤〕
酸化防止剤としてゴム、プラスチック、潤滑油等に添加する老化防止剤、オゾン劣化防止剤、酸化防止剤から適宜選択して使用する。例えば、以下の化合物を使用することができる。

即ち、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、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、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等のアミン系化合物、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ジブチルフェノール等のフェノール系化合物等を使用することができる。

〔防錆剤・金属不活性化剤〕
防錆剤として、例えば以下の化合物を使用することができる。
即ち、有機スルホン酸のアンモニウム塩、バリウム、亜鉛、カルシウム、マグネシウム等アルカリ金属、アルカリ土類金属の有機スルホン酸塩、有機カルボン酸塩、フェネート、ホスホネート、アルキルもしくはアルケニルこはく酸エステル等のアルキル、アルケニルこはく酸誘導体、ソルビタンモノオレエート等の多価アルコールの部分エステル、オレオイルザルコシン等のヒドロキシ脂肪酸類、１−メルカプトステアリン酸等のメルカプト脂肪酸類あるいはその金属塩、ステアリン酸等の高級脂肪酸類、イソステアリルアルコール等の高級アルコール類、高級アルコールと高級脂肪酸とのエステル、２，５−ジメルカプト−１，３，４−チアジアゾール、２−メルカプトチアジアゾール等のチアゾール類、２−（デシルジチオ）−ベンゾイミダゾール、ベンズイミダゾール等のイミダゾール系化合物、あるいは、２，５−ビス（ドデシルジチオ）ベンズイミダゾール等のジスルフィド系化合物、あるいは、トリスノニルフェニルフォスファイト等のリン酸エステル類、ジラウリルチオプロピオネート等のチオカルボン酸エステル系化合物等を使用することができる。また、亜硝酸塩等も使用することができる。

金属不活性化剤として、例えばベンゾトリアゾールやトリルトリアゾール等のトリアゾール系化合物を使用することができる。

〔油性剤〕
油性剤として、例えば以下の化合物を使用することができる。
即ち、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等の脂肪酸アルコール、ポリオキシエチレンステアリン酸エステルやポリグリセリルオレイン酸エステル等の脂肪酸エステル、リン酸、トリクレジルホスフェート、ラウリル酸エステルまたはポリオキシエチレンオレイルエーテルリン酸等のリン酸エステル等を使用することができる。

上記した本発明のグリース組成物においては、必須添加剤が転がり面並びに転がり−滑り面の金属接触を防止する作用があると考えられるが、その機構は明らかでない。しかし、境界潤滑下で金属接触が起こると接触面で発生する熱によりこれらが分解し、発熱した金属表面に保護膜を形成するものと思われる。その結果、転がり−滑り面の耐荷重性や発熱の抑制効果が得られると考えられる。

以下に実施例並びに比較例を挙げて、本発明を更に詳細に説明する。
〔実施例１〜４、比較例１〜３〕
実施例１〜４並びに比較例１〜２のベースグリースを以下の如く調製した。
・増ちょう剤：ジウレア化合物
・増ちょう剤量：３０重量％
・基油：鉱油（１３８ｍｍ²／ｓｅｃ，４０℃）

そして、最終的に得られる試験グリース全量に対して２重量％となる量のアミン系酸化防止剤（ＰＡＮＡ）と、表１に示す量のジチオカルバミン酸ニッケル（Ｎｉ−ＤＴＣ）並びにジチオリン酸モリブデン（ＭｏＤＴＰ）とを添加して添加剤含有鉱油を調製した。そして、添加剤含有鉱油を、前記ベースグリースに増ちょう剤量が１０重量％になるように加え、均一に混合されるまでよく攪拌した。均一性を上げるため、攪拌の際に８０〜１３０℃で数十分間（基油が劣化しない程度の温度と時間）加熱してもよい。その後、３本ロールに１〜３回かけて組成を均一にし、試験グリースを得た。

また、比較のために、Ｓ−Ｐ系極圧剤を含有する市販グリースを使用した（比較例３）。

上記の如く得られた試験グリースの混和ちょう度は、いずれもＮｏ．２、Ｎｏ．１の範囲であった。

〔潤滑特性評価〕
軸受温度測定による試験グリースの発熱抑制効果と、四球試験による耐荷重性を評価した。
・発熱抑制効果−円すいころ軸受回転試験機での軸受温度測定
（試験条件）試験軸受：内径φ２５、外径φ５２の並勾配円すいころ軸受
負荷荷重：ラジアル５０ｋｇｆ、アキシアル５０ｋｇｆ
回転数：１００００ｒｐｍ
雰囲気温度：室温
（評価）上記試験条件で２４ｈ経過した後の軸受外輪温度を測定
（判定基準）軸受上昇温度６０℃以上：効果なし ×
５０℃以上６０℃未満：効果不十分 △
４０℃以上５０℃未満：効果有り ○
４０℃未満：効果優良 ◎
・耐荷重性−四球試験機を用いて測定。即ち、ＡＳＴＭに規定された試験装置を用い、３つの下記試験球を互いに接するように正三角形状に配置して固定し、その中心に形成された窪み上に１つの試験球を載置する。そして、試験グリースを充填した状態で、載置した試験球を下記の一定の回転数で回転させながら下記の負荷を加えた。
（試験条件）ｂａｌｌ：３／４″ＳＵＪ２製鋼球
回転数：４０００ｒｐｍ一定速度
負荷荷重：７０ｋｇｆ／ｍｉｎの連続負荷
（評価）上記試験条件でトルクが急激に立ち上がり始めた荷重を焼き付き荷重とする。
（判定基準）焼付き荷重３０kgf 未満：効果なし ×
３０kgf 以上５０kgf 未満：効果不十分 △
５０kgf 以上６５kgf 未満：効果有り ○
６５kgf 以上：効果優良 ◎

上記の試験結果を表１に併記するが、本発明に従う各実施例の試験グリースは何れも比較例のグリースに比べて発熱が少なく、焼付き荷重に優れている。

Claims

ニッケルのジチオカルバミン酸塩をグリース全量に対し１．５重量％以上、モリブデンのジチオリン酸塩をグリース全量に対し１重量％以上、かつこれらを合計でグリース全量の２０重量％以下となるように含有することを特徴とするグリース組成物。
ニッケルのジチオカルバミン酸塩がジエチルジチオカルバミン酸ニッケルまたはジブチルジチオカルバミン酸ニッケル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。
増ちょう剤がリチウム複合石けんまたはウレア化合物であり、かつ、転がり軸受用であることを特徴とする請求項１または２に記載のグリース組成物。