JP4008992B2

JP4008992B2 - 焼結含油軸受油組成物

Info

Publication number: JP4008992B2
Application number: JP32949997A
Authority: JP
Inventors: 克己長野; 義彦大條
Original assignee: Nippon Steel Chemical Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Priority date: 1997-11-13
Filing date: 1997-11-13
Publication date: 2007-11-14
Anticipated expiration: 2017-11-13
Also published as: JPH11140478A

Description

【発明の属する技術分野】
【０００１】
本発明は、工業的に使用される含油軸受の潤滑性、熱安定性および防錆性を高め、軸受寿命の延長を図るための焼結含油軸受油組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高速、軽荷重用として含油軸受は、給油を必要としない特長から小型モータの普及とともに自動車、音響機器、事務機器、家電製品、農業機械などあらゆる分野に広く使われている。各種機器の高性能化に伴い、含油軸受に求められる性能も高度化、多様化され、その解決には高度な潤滑技術が要求されるようになってきた。各種軸受メーカーはこれまで材質面で種々改善に努めてきたが、最近は軸受の金属組成よりも潤滑油の特性を重視している。その背景は、油潤滑とはいえ含油軸受が流体潤滑よりも境界潤滑に近い状態で使用されることにある。そのため、軸受性能は含油される潤滑油の特性に大きく依存し、油膜形成能力の高い潤滑油が要望されている。例えば特開平９−４８９８９号公報には、基油に特定の有機リン化合物を添加してなるものが、特開平９−１２５０８６号公報には、ポリオレフィンとポリオールエステルを配合してなるものが記載されているが、該軸受油によっても焼結含油軸受油の要求特性である防錆性、耐摩耗性、酸化安定性、低摩擦係数のすべての特性を満足することは出来なかった。
【０００３】
また、含油軸受の製造場所が高温多湿な海外で実施される背景から、使用する潤滑油にはより優れた防錆性が要望されている。しかし、従来の組み合わせでは耐摩耗性を阻害する問題が発生し、両性能を同時に満足させる潤滑油は存在しないのが現状である。
【０００４】
従来の含油軸受用潤滑油としては、パラフィン系、ナフテン系の各種鉱油や、ジエステル、ポリオールエステル、ポリ−α−オレフィン水素化物などの合成油が特性に応じて使用されているが、含油軸受用の専用潤滑油はなく、市販の油圧作動油やエンジン油などを転用しているのが現状である。
【０００５】
一般に、鉱油系潤滑油には、鉱油系基油に酸化防止剤、防錆剤、耐摩耗剤、消泡剤、金属不活性剤などが配合され、必要に応じて清浄分散剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤などの添加剤が配合されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、防錆能力・油膜形成能力が高く、使用温度範囲が広く、潤滑性が優れ、長寿命の焼結含油軸受油組成物を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、（ａ）ポリ−α−オレフィンまたはその水素化物、（ｂ）エチレン−α−オレフィン共重合体またはその水素化物、（ｃ）ポリ−α−オレフィンまたはその水素化物とエステルとの混合物、（ｄ）エチレン−α−オレフィン共重合体またはその水素化物とエステルとの混合物からなる群から選ばれる少なくとも１種からなる基油に、防錆剤として有機スルフォン酸亜鉛塩を０．０１〜３．０重量％配合してなる焼結含油軸受油組成物である。
【０００８】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の焼結含油軸受油組成物には、防錆剤として有機スルフォン酸亜鉛塩を用いる。
【００１０】
本発明において防錆剤として用いる有機スルフォン酸亜鉛塩はジノニルナフタレンスルフォン酸亜鉛塩が好適であり、下記一般式（１）で表されるものである。通常、キャリアとして鉱油を用いるがスラッジが多く発生したり、潤滑性能が低下するため、本発明においてはポリ−α−オレフィンをキャリアとして用いた。使用する有機スルフォン酸亜鉛塩として例えばキングインダストリーズ社製ＮＡ−ＳＵＬＺＳ／ＰＡＯなどが好適である。
【００１１】
【化１】

【００１２】
これら防錆剤の基油に対する添加量は、０．０１〜３．０重量％、好ましくは０．０１〜０．１重量％である。防錆剤の添加量が０．０１重量％より少ないと防錆効果が無く、３．０重量％を越えると濁りが発生し、品質不良が発生するため好ましくない。
【００１３】
本発明の焼結含油軸受油組成物は、上記のとおり、基油にカルボン酸エステル、有機スルフォン酸亜鉛塩を単独もしくは混合して配合してなるものであるが、必要に応じて、この組成物に各種の添加剤を配合することができる。これらの添加剤は１種のみを配合してもよいが、２種以上を配合してもよい。
【００１４】
本発明の焼結含油軸受油組成物においては、耐摩耗剤として耐摩耗性、熱安定性に優れるものを使用できるが、上記の基油に下記一般式（２）で表されるリン酸エステルを配合することが好適である。このリン酸エステルとしては、たとえばリン酸トリオクチルやリン酸トリクレジル等のリン酸トリエステルやリン酸モノオクチルエステル、リン酸ジオクチルエステル等の酸性リン酸エステルやアルキルリン酸エステルアミン塩（一部アミン塩）などが挙げることができるが、好ましくはリン酸トリエステルである。リン酸エステルを使用することで油膜形成能力を増大させることができる。（Ｒ₁〜Ｒ₃は、同一又は異なってもよく水素原子、炭素数１〜１２のアルキル基、アルキレン基若しくはアルコキシ置換アルキル基、または炭素数６〜１２を有するアリール基若しくはアルキル置換アリール基を示す）
【００１５】
【化２】

【００１６】
このリン酸エステルの基油に対する配合割合は、０．１〜５重量％好ましくは０．５〜３重量％である。リン酸エステルの配合割合が０．１重量％より少ないと耐摩耗性を改善することができず、５重量％を越えて添加しても大幅な耐摩耗性能力の向上は認められない。
【００１７】
本発明で基油の粘度指数は粘度指数向上剤を添加することで改善できる。粘度指数向上剤としては、たとえばポリメタクリレート系のものや、ポリブテン（ポリイソブチレン）系のものなどが挙げられる。ポリメタクリレート系の平均分子量は２０，０００〜１，５００，０００程度である。粘度指数向上効果とせん断安定性との関係から平均分子量は２０，０００〜５０，０００が好ましい。またポリブテン系の平均分子量は５，０００〜３００，０００程度がよい。粘度指数向上剤の配合割合は、基油に対して１〜３０重量％、好ましくは１〜５重量％の範囲がよい。
【００１８】
また、本発明の組成物には、金属不活性剤を配合することができる。金属不活性剤としては、ベンゾトリアゾールおよびその誘導体が代表的なものであるが、その他にイミダゾリン、ピリジン誘導体がある。これらは、少なくともＮ−Ｃ−Ｎ結合を有する化合物中に効果のあるものが多く、金属表面に不活性皮膜を作る作用と酸化防止作用を有する。これ以外では、Ｎ−Ｃ−Ｓ結合を有する化合物もあるが、基油への溶解性および揮発性などから、ベンゾトリアゾール誘導体などが有効である。金属不活性剤の配合割合は、基油に対して０．０５〜５重量％の範囲がよい。
【００１９】
さらに、本発明の組成物には、酸化防止剤を配合することができる。酸化防止剤としては、遊離基連鎖反応停止剤として働くフェノール系、アミン系あるいは過酸化物分解剤として働く硫黄系酸化防止剤からなる群から選ばれる１種または２種以上の酸化防止剤を単独又は混合して用いることができるが、好適な酸化防止剤としてはアミン系とフェノール系を併用することが好ましい。フェノール系酸化防止剤としては、例えば２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール、４，４’−メチレンビス（２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール）、２，６，−ジ−ｔ−ブチル−４−エチルフェノール、２，６−ジ−ｔ−４−ｎ−ブチルフェノールが挙げられる。蒸発特性および基油との相溶性の点からは、４，４’−メチレンビス（２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール）が好適である。また、アミン系酸化防止剤としては、ジオクチルジフェニールアミンやフェニル−α−ナフチルアミンが挙げられる。なお、蒸発特性および基油との相溶性の点からは、ジオクチルジフェニールアミンが好適である。その配合量は、基油に対しての溶解性を考慮して、基油に対して、アミン系酸化防止剤０．１〜１０重量％、フェノール系酸化防止剤０．１〜１０重量％が好ましい。単独使用の場合は、アミン系酸化防止剤０．１〜１０重量％が好適である。フェノール系酸化防止剤は併用のみに効果がある。
【００２０】
本発明における基油は、（ａ）ポリ−α−オレフィンまたはその水素化物、（ｂ）エチレン−α−オレフィン共重合体またはその水素化物、（ｃ）ポリ−α−オレフィンまたはその水素化物とエステルとの混合物、（ｄ）エチレン−α−オレフィン共重合体またはその水素化物とエステルとの混合物からなる群から選ばれる少なくとも１種からなるものである。本発明において基油の一成分として用いるポリ−α−オレフィン水素化物（以下ＰＡＯと略称する）は平均分子量２００〜１６００、好ましくは４００〜８００のものであり、１−デセン、イソブテン等をルイス酸コンプレックスあるいは酸化アルミニウム触媒等で重合させて得られた重合物を水素化することにより得られる。ＰＡＯを基油に用いることで、耐熱性の向上が図れ、なおかつ、油から生じるスラッジの量を極端に抑えることができる。
【００２１】
本発明において基油として使用するエチレン−α−オレフィン共重合体水素化物は、例えばエチレンと１−デセン、イソブテン等をルイス酸等の触媒で重合させて得られた重合物を水素化することにより得られる。これらは、数平均分子量が２００〜４，０００程度のものがあり、数平均分子量１，４５０のものが好ましい。
【００２２】
本発明において基油として用いるエステルは、モノエステル（１価アルコールと１価脂肪酸のエステル）、ジエステル（１価アルコールと２価脂肪酸のエステル）、ポリオールエステル（ネオペンチル骨格を有するアルコールと１価脂肪酸のエステル）、コンプレックスエステル（ポリオールエステルを原料に多価脂肪酸を加え、ポリオールを架橋したオリゴマーエステル）などのいずれを使用してもかまわないが、相溶性と低粘度でかつ蒸発特性に優れるポリオールエステルが好ましい。エステルを用いることでポリオレフィン類の欠点である溶解性を克服でき、さらに蒸発特性・潤滑性を改善することができる。
【００２３】
上記の添加剤を配合する場合、本発明の組成物における各成分の配合割合は、基油１００重量部に対し、防錆剤０．０１〜３重量部、耐摩耗剤としてリン酸エステル０．５〜３重量部とすることがよい。そして、組成物の動粘度を１００ｃＳｔ以下とすることが好ましい。動粘度が１００ｃＳｔを越えるとモータのトルクに悪影響を与える。
【００２４】
本発明の焼結含油軸受潤滑油組成物には、本発明の目的が損なわれない範囲で、必要に応じて、粘度指数向上剤、流動点降下剤、無灰系分散剤、酸化防止剤、金属不活性剤、金属系清浄剤、油性剤、界面活性剤、消泡剤、摩擦調整剤などを用途に応じて配合することができる。本発明の焼結含油軸受油組成物は各種焼結金属材に含浸して焼結合金軸受として使用する。このような焼結合金軸受は各種の軸受に使用することができるが、例えばポータブルラジカセ、軸流ファンモーター、ステッピングモーター、ポータブルＣＤプレーヤー、ポータブルＭＤプレーヤー等のキャプスタン軸受やモーター軸受に適用することができる。また、焼結合金軸受に動圧機構があっても同様に適用することができる。
【００２５】
【実施例】
次に、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。実施例及び比較例で用いた各成分の略号は次のとおりである。また、配合割合は重量％で示されている。
ＰＡＯ：ポリ−α−オレフィン水素化物（新日鐵化学製：シンフルード８０１炭素数３０＋：２〜４重量％、炭素数４０＋：５２〜５４重量％、炭素数５０＋：４５〜４７重量％）
ＴＰ：リン酸トリオクチル
ＴＡ：アルキルリン酸エステルアミン塩
Ｌ５７：ジオクチルジフェニールアミン
ＰＯＥ：ポリオールエステル（ＨＡＴＣＯ社製：Ｈ２９３７）
Ｚｎ：ジノニルナフタレンスルフォン酸亜鉛塩
Ｂａ：ジノニルナフタレンスルフォン酸バリウム中性塩
ＢＴＡ：金属不活性剤（ベンゾトリアゾール誘導体）
Ｋ２：１００％ＡｃｔｉｖｅＴｅｒｔｉａｒｙＡｍｉｎｅＢｌｅｎｄ（キングインダストリーズ社製：Ｋ−ＣＯＲＲ１００Ａ２）
ＤＴＡ：Ｄｉｅｔｈｙｌｅｎｅｔｒｉａｍｉｎｅｄｉｎｏｎｙｌｎａｐｈｔｈａ−
ｌｅｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃｂｌｅｎｄ
７２９：Ｃａｌｃｉｕｍｄｉｎｏｎｙｌｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ
【００２６】
実施例１〜２、比較例１〜７
表１に示す各成分を配合して実施例１〜２および比較例１〜７の焼結含油軸受油組成物（以下、潤滑油という）を調整した。これら潤滑油について、旧ＡＳＴＭＤ２７８３−８８に記載されている試験機を用いて評価を行った。試験条件は、回転数９，０００ｒｐｍ、負荷荷重１０ｋｇ（平均圧力；１４，６５０ｋｇ／ｃｍ^２、すべり速度；３．４６ｍ／ｓｅｃ）で、測定項目として、摩耗痕径（ｍｍ）と電気抵抗法による油膜形成率の測定を実施した。試験球の材質は上部球にＳＵＪ２を使用し、下部球の３つは黄銅のものを使用した（評価時間は３０分）。熱安定性は１７５℃×２４時間の環境下に供試油を置き、粘度変化（ＪＩＳＫ２２８３）、全酸価変化（ＪＩＳＫ２５０１）、スラッジ発生量（ＪＩＳＢ９９３１準拠）を測定した。防錆試験は、ＪＩＳＫ２２４６湿潤試験方法に準拠して実施し、焼結含油軸受に試料を含油させて３００時間後の錆の発生有無を確認した。試験結果を表２に示す。なお、表１の「Ｂａｌ」は、全体を１００として、数値表示したもの以外の残りがそのものであることを表している。また、表２中の発錆状況とは、湿潤試験における軸受外観の状態であり、少しでも発錆が認められた場合は「あり」とした。
【００２７】
【表１】

【００２８】
【表２】

【００２９】
表２から明らかなように、大半の防錆剤は添加することで、油膜形成率、潤滑性能、熱安定性能のすべて又はいずれかが低下するが、実施例１に示すように有機スルフォン酸亜鉛塩を使用することによって、防錆性、耐摩耗性、熱安定性のすべてを満足した潤滑油が得られた。また、実施例２に示すようにエステルを混合してもその性能は変わらないことが確認された。油膜形成率については、防錆剤を添加することで低下することは避けられないが、有機スルフォン酸亜鉛塩を使用することで必要最低油膜形成率である１５％以上は確保できることが確認された。実施例と比較例からもわかるように油膜形成率が１５％以下では摩耗痕径が大きくなる。また、耐摩耗性に優れ、油膜形成率が高くても、防錆性や熱安定性に悪影響を及ぼす防錆剤があり、使用に際しては十分な評価が必要であることが確認される。従来、焼結含油軸受油が防錆剤によって性能が大きく変化することは知られていなかったが、実用性能を含めて考えると防錆剤などの補助的役割を果たす添加剤の影響は大きく、使用する耐摩耗剤および基油の性能を著しく低下させるのが現状であり、本発明の意義は大きい。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の焼結含油軸受油組成物は、耐摩耗剤の性能低下を抑制し、熱安定性及び防錆性能等の諸特性を向上させることができる。従って、焼結含油軸受等の非常に簡易な構造であっても良好な特性を得ることができ、焼結含油軸受およびその装着装置の実現性及び信頼性を向上させることができる。さらに、本発明の焼結含油軸受油組成物に、粘度指数向上剤、金属不活性剤、酸化防止剤等を配合することによって、特に蒸発量などを一層向上させることができる。

Claims

（ａ）ポリ−α−オレフィンまたはその水素化物、（ｂ）エチレン−α−オレフィン共重合体またはその水素化物、（ｃ）ポリ−α−オレフィンまたはその水素化物とエステルとの混合物、（ｄ）エチレン−α−オレフィン共重合体またはその水素化物とエステルとの混合物からなる群から選ばれる少なくとも１種からなる基油に、防錆剤として有機スルフォン酸亜鉛塩を０．０１〜３．０重量％配合してなる焼結含油軸受油組成物。
有機スルフォン酸亜鉛塩が、一般式（１）で示されるジノニルナフタレンスルフォン酸亜鉛である請求項１記載の焼結含油軸受油組成物。
請求項１又は２記載の焼結含油軸受油組成物に、耐摩耗剤としてリン酸エステルを０．１〜５．０重量％配合してなる焼結含油軸受油組成物。
含油軸受が焼結合金軸受である請求項１〜３のいずれかに記載の焼結含油軸受油組成物。