JP4968825B2

JP4968825B2 - ピボットアッシー軸受用グリース組成物及びそれを封入したピボットアッシー用軸受

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Publication number: JP4968825B2
Application number: JP2006255510A
Authority: JP
Inventors: 征二岡村; 元治秋山; 宏樹岩松; 康弘宮本
Original assignee: Minebea Co Ltd; Nippon Grease Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd; Nippon Grease Co Ltd
Priority date: 2005-09-26
Filing date: 2006-09-21
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2026-09-21
Also published as: US7696139B2; US20070072777A1; JP2007112998A

Description

本発明のグリース組成物は、ピボットアッシー軸受に用いるグリースに関し、より詳しくは、始動時において低トルクであり、アウトガス特性、飛散特性の優れたピボットアッシー軸受用グリース組成物さらには鉛化合物を含まないピボットアッシー軸受用グリース組成物及びそれを封入したピボットアッシー用軸受に関する。

従来、基油及びジウレア化合物からなる増ちょう剤を含み、亜鉛化合物をグリース全量に対して０．１〜１０質量％含有することを特徴とするグリース組成物であり、炭素数７〜１２の芳香族環含有炭化水素基及び炭素数８〜２０の炭化水素基を有するジウレア化合物を用い［芳香族環含有炭化水素基のモル数／（芳香族環含有炭化水素基のモル数＋炭化水素基のモル数）］値が０．５０〜１．０となるようにグリース全量に対して１０〜３０質量％配合したことを特徴とするグリース組成物は知られている（特許文献１）。
しかし、このグリースは、自動車の電装部品、エンジン補機であるオルタネータや中間プーリ、カーエアコン用電磁クラッチ等のような高温高速高荷重条件下で使用される部品、あるいは水ポンプのように水と接触する部品に組み込まれる転がり軸受に適したグリース組成物であり、基油として、炭化水素系油、鉱油、エステル系油、エーテル系油等を用いることが開示されている。

また、電子計算機、半導体製造装置などに用いる軸受に封入されるグリース組成物において、低騒音性、低振動性が重視される場合は、リチウム石けんを増ちょう剤とし、エステル油を基油とするグリースに代表される低騒音、低トルクグリースが使用されている。しかし、このリチウム石けん−エステル油系グリースは、飛散し易く、そのまま使用した場合は記録媒体を汚損するおそれが大きいという問題点があった（特許文献２）。
さらに、ピボットアッシー軸受に用いるグリースとしては、当社で開発した鉱油とポリα−オレフィンを混合基油とし、増ちょう剤として、炭素数６〜１２の脂環式炭化水素基、炭素数８〜２２の脂肪族炭化水素基を有するジウレア化合物を用いたグリースが知られている。
しかし、このグリース組成物は、低温度領域におけるトルク特性に問題があると共に、有機鉛化合物を添加していたため、環境への適合性に問題があった。
特開２００４−３２３５８６号公報特許第３３２４６２８号

本発明は、基油と増ちょう剤とを組み合わせることにより、有機鉛化合物の添加を必要とせず、低温度領域において、良好なトルク特性や流動性を維持し、室温から駆動温度（約８０℃）で、低トルク、アウトガス特性、グリース飛散特性の優れたピボットアッシー軸受用グリース組成物、及びそれを封入したピボットアッシー用軸受を提供する。

本発明は、増ちょう剤と基油の全質量に対して、増ちょう剤５〜２５質量％と基油９５〜７５質量％を配合したグリース組成物であり、増ちょう剤として、
ウレアＡ：脂肪族（ＡＬＡ）／脂環式（ＡＣＡ）の置換基をもつジウレア化合物を含むウレア、
ウレアＢ：脂環式（ＡＣＡ）／芳香族（ＡＲＡ）の置換基をもつジウレア化合物を含むウレア、および
ウレアＣ：芳香族（ＡＲＡ）／脂肪族（ＡＬＡ）の置換基をもつジウレア化合物を含むウレア
で表されるウレアのうちの２種以上を用い、基油として４０℃における動粘度が３５０〜４５０ｍｍ^２／ｓのポリα−オレフィン（ＰＡＯＨＶ）と、４０℃における動粘度が２５〜４０ｍｍ^２／ｓのポリα−オレフィン（ＰＡＯＬＶ）とを、質量比１５〜３０：８５〜７０で混合し、４０℃における動粘度が４０〜７０ｍｍ^２／ｓであるポリα−オレフィン混合物を用い、添加剤として非鉛系の添加剤を使用したことを特徴とするピボットアッシー軸受用グリース組成物である。
また、本発明は、ウレアＡ：脂肪族（ＡＬＡ）／脂環式（ＡＣＡ）の置換基をもつジウレア化合物を含むウレアとして、式（１）、式（２）及び式（３）

（式中、Ｒ^１は、炭素数８〜２２の脂肪族炭化水素基である。）

（式中、Ｒ^２は、炭素数６〜１２の脂環式炭化水素基である。）

（式中、Ｒ^１は、炭素数８〜２２の脂肪族炭化水素基であり、Ｒ^２は、炭素数６〜１２の脂環式炭化水素基である。）
で表されるジウレア化合物を含むウレア、
ウレアＢ：脂環式（ＡＣＡ）／芳香族（ＡＲＡ）の置換基をもつジウレア化合物を含むウレアとして、式（２）、式（４）及び式（５）

(式中、Ｒ^３は、炭素数６〜２０の芳香族炭化水素基である。)

(式中、Ｒ^２は、炭素数６〜１２の脂環式炭化水素基であり、Ｒ^３は、炭素数６〜２０の芳香族炭化水素基である。)
で表されるジウレア化合物を含むウレア、および
ウレアＣ：芳香族（ＡＲＡ）／脂肪族（ＡＬＡ）の置換基をもつジウレア化合物を含むウレアとして、式（１）、式（４）及び式（６）

（式中、Ｒ^１は、炭素数８〜２２の脂肪族炭化水素基であり、Ｒ^３は、炭素数６〜２０の芳香族炭化水素基である。)
で表されるジウレア化合物を含むウレアを用いることが出来る。

さらに、本発明は、混合ウレアとして、ウレアＡ及びウレアＢを使用することができる。
また、本発明は、混合ウレアとして、ウレアＢ及びウレアＣを使用することができる。
さらに、本発明は、混合ウレアとして、ウレアＡ及びウレアＣを使用することができる。
また、本発明は、混合ウレアとして、ウレアＡ、ウレアＢ及びウレアＣを使用することができる。
さらにまた、本発明は、これらのグリースを使用したピボットアッシー用軸受である。

本発明のピボットアッシー軸受用グリース組成物は、入手しやすい基油と増ちょう剤を用い、低温度領域における優れたトルク特性を実現し、室温から駆動温度（約８０℃）で、低トルク、アウトガス特性、グリース飛散特性の優れたピボットアッシー軸受用グリース組成物であり、環境にやさしいタイプのグリースである。

本発明は、増ちょう剤と基油の全質量に対して、増ちょう剤５〜２５質量％と基油９５〜７５質量％を配合したグリース組成物であり、増ちょう剤が５質量％以下であるとグリースが柔らかすぎ、２５質量％以上であるとグリースが硬くなりすぎる。
本発明で用いる増ちょう剤は、代表的には化学式（１）〜（６）で示されるジウレア化合物を含むウレアであり、炭素数８〜２２の脂肪族炭化水素基、炭素数６〜１２の脂環式炭化水素基、炭素数６〜２０の芳香族炭化水素基を有するジウレア化合物を用いることができる。
これらのウレア化合物を含むウレアは、芳香族アミン、脂環式アミン、脂肪族アミンから選ばれるアミン化合物とジイソシアネート化合物を反応させることにより得られる。
本発明で用いる芳香族アミンとしては、アニリン、炭化水素置換アニリン等を挙げることができる。
本発明で用いる脂環式アミンとしては、シクロヘキシルアミン、炭化水素置換シクロヘキシルアミン等を挙げることができる。
本発明で用いる脂肪族アミンとしては、オクチルアミン（炭素数８）、ステアリルアミン（炭素数１８）、ベヘニルアミン（炭素数２２）等を挙げることができる。
ジイソシアネート化合物としては、ジフェニルメタン−４，４′−ジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、２，４および２，６−トリレンジイソシアネートの混合物、３，３′−ジメチルジフェニル−４，４′−ジイソシアネートなどを挙げることができる。

本発明で用いる基油は、４０℃における動粘度が３５０〜４５０ｍｍ^２／ｓのポリα−オレフィン(PAO HV)と４０℃における動粘度が２５〜４０ｍｍ^２／ｓのポリα−オレフィン(PAO
LV)を、質量比15〜30：85〜70で混合し４０℃における動粘度が４０〜７０ｍｍ^２／ｓであるポリα−オレフィン混合物を用いることができる。本発明で用いるポリα−オレフィン油は、かつ安全に使用するためには、引火点２２０℃以上のものを採用することが好ましい。

また、本発明で用いるポリα−オレフィン油は、α−オレフィンを低重合してオリゴマーとし、その末端二重結合に水素を添加した構造であり、代表的には下記の式

（式中、Ｒはアルキル基、ｎ＝１〜６の整数を表わす。）
で示すことができる。
ポリブテンもポリα−オレフィンの一種であり、このもの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を触媒とし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。

本発明の、ピボットアッシー用軸受グリース組成物は、添加剤として非鉛系の添加剤を使用するが、このような添加剤としては、鉛原子を含まない酸化防止剤、鉛原子を含まない防錆剤を挙げることができる。
本発明において用いることが出来る具体的な酸化防止剤は、フェニルα（β）ナフチルアミン、アルキルジフェニルアミン、フェノチアジン等のアミン系酸化防止剤、４，４−メチレンビス（２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール）に代表されるフェノール系酸化防止剤等が使用される。
また、本発明において用いることが出来る具体的な防錆剤としては、金属スルホネート、非イオン系、アミン系等の防錆剤等が挙げられる

本発明のグリース組成物は、必要に応じて通常グリースに用いられる鉛を含まない各種の添加剤を含有することも可能である。
例えば、ベントン、シリカゲル等のゲル化剤；イオウ系、リン系、有機モリブデン等の極圧剤；脂肪酸、動植物油等の油性剤；石油スルホネート、ジノニルナフタレンスルフォネート、カルボン酸塩、ソルビタンエステル等の錆止め剤；ポリメタクリレート、ポリイソブチレン、ポリスチレン等の粘度指数向上剤等が挙げられる。
次に、実施例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。

（増ちょう剤の調製）
＜ウレアＡの調製＞
脂肪族アミン（べへニルアミン）４．８g、脂環式アミン（シクロヘキシルアミン）５．９ｇ
及びジイソシアネート（ジフェニルメタン−４，４′−ジイソシアネート）９．３gを準備した。
＜ウレアＢの調製＞
芳香族アミン（ドデシルアニリン）５．６g、脂環式アミン（シクロヘキシルアミン）５．３g及びジイソシアネート（ジフェニルメタン−４，４′−ジイソシアネート）９．１gを準備した。
（基油の調製）
基油として、次の2種類の基油を用意した。
基油として４０℃における動粘度が４００ｍｍ^２／ｓのポリα−オレフィン（ＰＡＯＨＶ）１５．２ｇと４０℃における動粘度が３０ｍｍ^２／ｓのポリα−オレフィン（ＰＡＯＬＶ）を６０．８ｇ混合し，４０℃における動粘度が５２ｍｍ^２／ｓであるポリα−オレフィン混合物を作製した。
（添加剤の調製）
酸化防止剤としてアルキルジフェニルアミン２ｇ、防錆剤としてカルシウムスルホネート２ｇを準備した。
（グリースの作製）
＜ウレアＡを用いたグリースの調製＞
ウレアＡを用いたグリースは、基油であるポリα―オレフィン混合物中で脂肪族アミン、脂環式アミン及びジイソシアネートを反応させることにより作製する。
すなわち、上記のウレアＡを用いたグリースは、上記のように準備した原料アミンとジイソシアネートを基油中で反応後、攪拌しながら加熱し、１５０℃に保持後、１００℃以下に冷却する。添加剤を順次混合し、三本ロールで均質化する。こうして得られたグリースには、化学反応の結果として、式（１）、式（２）及び式（３）で表される脂肪族（ＡＬＡ）/脂環式（ＡＣＡ）の置換基をもつジウレア化合物を含むウレアＡが含まれている。
＜ウレアＢを用いたグリースの調製＞
ウレアＢを用いたグリースは、基油であるポリα―オレフィン混合物中で芳香族アミン、脂環式アミン及びジイソシアネートを反応させることにより作製する。
すなわち、上記のウレアＢを用いたグリースは、上記のように準備した原料アミンとジイソシアネートを基油中で反応後、攪拌しながら加熱し、１５０℃に保持後、１００℃以下に冷却する。添加剤を順次混合し、三本ロールで均質化する。こうして得られたグリースには、化学反応の結果として、式（２）、式（４）及び式（５）で表される脂環式（ＡＣＡ）/芳香族（ＡＲＡ）の置換基をもつジウレア化合物を含むウレアＢが含まれている。

＜ウレアＡ及びウレアＢを用いたグリースの調製＞
ウレアＡを用いたグリースとウレアＢを用いたグリースを、質量１：４の割合で混合して、ウレアＡ及びウレアＢを用いたグリースを調整した。
増ちょう剤：基油の質量比は、グリース全質量を１００として、２０：７６であった。従って、増ちょう剤と基油の全質量（合計質量）に対する割合は２０．８：７９．２であった。

（グリースの特性）
得られたグリースは、流動点が−５０℃の基油を用いており、低温特性の良いグリースであった。

（増ちょう剤の調製）
＜ウレアＡの調製＞
脂肪族アミン（ベヘニルアミン）３．６g、脂環式アミン（シクロヘキシルアミン）４．４ｇ
及びジイソシアネート（ジフェニルメタン−４，４′−ジイソシアネート）７．０gを準備した。
＜ウレアＢの調製＞
芳香族アミン（ドデシルアニリン）４．２g、脂環式アミン（シクロヘキシルアミン）４．０g及びジイソシアネート（ジフェニルメタン−４，４′−ジイソシアネート）６．８gを準備した。
（基油の調製）
基油として、次の2種類の基油を用意した。
基油として４０℃における動粘度が４００ｍｍ^２／ｓのポリα−オレフィン（ＰＡＯＨＶ）１６．２ｇと４０℃における動粘度が３０ｍｍ^２／ｓのポリα−オレフィン（ＰＡＯＬＶ）を６４．８ｇ混合し，４０℃における動粘度が５２ｍｍ^２／ｓであるポリα−オレフィン混合物を作製した。
（添加剤の調製）
添加剤は実施例１と同様に調製した。
（グリースの作製）
グリースは実施例１と同様にして調製した。
＜ウレアＡ及びウレアＢを用いたグリース調製＞
ウレアＡを用いたグリースとウレアＢを用いたグリースを、質量比で、１：１の割合で混合して、ウレアＡ及びウレアＢを用いたグリースを調製した。
増ちょう剤：基油の質量比は、グリース全質量を１００として、１５：８１であった。従って、増ちょう剤と基油の全質量に対する質量比は１５．６：８４．４であった。
（グリースの特性）
得られたグリースは、流動点がー５０℃の基油を用いており、低温特性の良いグリースであった。

（増ちょう剤の調製）
＜ウレアＡの調製＞
脂肪族アミン（ベヘニルアミン）２．４g、脂環式アミン（シクロヘキシルアミン）３．０ｇ
及びジイソシアネート（ジフェニルメタン−４，４′−ジイソシアネート）４．６gを準備した。
＜ウレアＣの調製＞
脂肪族アミン（ベヘニルアミン）３．９ｇ、芳香族アミン（ドデシルアニリン）３．１ｇ及びジイソシアネート（ジフェニルメタン−４，４′−ジイソシアネート）３．０ｇを準備した。
（基油の調製）
基油として、次の2種類の基油を用意した。
基油として４０℃における動粘度が４００ｍｍ^２／ｓのポリα−オレフィン（ＰＡＯＨＶ）１７．２ｇと４０℃における動粘度が３０ｍｍ^２／ｓのポリα−オレフィン（ＰＡＯＬＶ）を６８．８ｇ混合し，４０℃における動粘度が５２ｍｍ^２／ｓであるポリα−オレフィン混合物を作製した。
（添加剤の調製）
添加剤は実施例１と同様に調製した。
（グリースの作製）
ウレアＡを用いたグリースは実施例１と同様にして調製した。
＜ウレアCを用いたグリースの調整＞
ウレアCを用いたグリースは、基油であるポリα―オレフィン混合物中で脂肪族アミン、芳香族アミン及びジイソシアネートを反応させることにより作製する。
すなわち、上記のウレアCを用いたグリースは、上記のように準備した原料アミンとジイソシアネートを基油中で反応後、攪拌しながら加熱し、１５０℃に保持後、１００℃以下に冷却する。添加剤を順次混合し、三本ロールで均質化する。こうして得られたグリースには、化学反応の結果として、式（１）、式（４）及び式（６）で表される芳香族（ＡＲＡ）/脂肪族（ＡＬＡ）の置換基をもつジウレア化合物を含むウレアＣが含まれている。
＜ウレアＡ及びウレアＣを用いたグリースの調製＞
ウレアＡを用いたグリースとウレアＣを用いたグリースを、質量比で、１：１の割合で混合して、ウレアＡ及びウレアＣを用いたグリースを調製した。
増ちょう剤：基油の質量比は、グリース全質量を１００として、１０：８６であった。従って、増ちょう剤と基油の全質量に対する質量比は１０．４：８９．６であった。
（グリースの特性）
得られたグリースは、流動点がー５０℃の基油を用いており、低温特性の良いグリースであった。

（実施例４〜６）

表１の組成になるように、実施例１、２、３と同様にしてグリース組成物を得た。

（比較例１）
（増ちょう剤の調製）
増ちょう剤として、＜ウレアＡの調製＞
脂肪族アミン（ステアリルアミン）２．４ｇ、脂環式アミン（シクロヘキシルアミン）３．０ｇ及びジイソシアネート（ジフェニルメタン−４，４′−ジイソシアネート）４．６ｇを準備した。
表１の割合になるように、基油、添加剤を準備し、実施例１と同様にしてグリース組成物を得た。

（比較例２）
比較例１で得られたグリース組成物に、有機鉛化合物（ＰｂＤＴＣジチオカルバメイト鉛）を加えて、グリース組成物を得た。

基油粘度（４０℃）は、ＪＩＳＫ２２８３を、混和ちょう度は、ＪＩＳＫ２２２０７を、低温トルクは、ＪＩＳＫ２２２０１８をそれぞれ用いて求めたものである。アウトガス特性は、雰囲気温度８５℃、３時間の揮発量について測定した。揮発量は少ないものほど優れている。

本発明の代表例として実施例１、実施例２のピボットアッシー軸受用グリース組成物と、比較例１、比較例２のグリース組成物の特性試験を図１〜図７に示す。

本発明のピボットアッシー軸受用グリース組成物は、手軽に製造できる上、有機鉛化合物を添加しなくとも、低温域で所定の特性を発揮し、環境に優しいグリースであり、多くの需要が見込まれ、産業上の利用可能性が高いものである。

平均トルクの比較データ平均トルクの比較データグラフピークーピークのトルクの比較データピークーピークのトルクの比較データグラフアウトガス特性比較データ摩擦係数の比較データ一般特性の比較データ

Claims

増ちょう剤と基油の全質量に対して、増ちょう剤５〜２５質量％と基油９５〜７５質量％を配合したグリース組成物であり、増ちょう剤として、
ウレアＡ：脂肪族（ＡＬＡ）／脂環式（ＡＣＡ）の置換基をもつジウレア化合物を含むウレア、
ウレアＢ：脂環式（ＡＣＡ）／芳香族（ＡＲＡ）の置換基をもつジウレア化合物を含むウレア、および
ウレアＣ：芳香族（ＡＲＡ）／脂肪族（ＡＬＡ）の置換基をもつジウレア化合物を含むウレア
で表されるウレアのうちの２種以上を用い、基油として４０℃における動粘度が３５０〜４５０ｍｍ^２／ｓのポリα−オレフィン（ＰＡＯＨＶ）と、４０℃における動粘度が２５〜４０ｍｍ^２／ｓのポリα−オレフィン（ＰＡＯＬＶ）とを、質量比１５〜３０：８５〜７０で混合し、４０℃における動粘度が４０〜７０ｍｍ^２／ｓであるポリα−オレフィン混合物を用い、添加剤として非鉛系の添加剤を使用したことを特徴とするピボットアッシー軸受用グリース組成物。
ウレアＡ：脂肪族（ＡＬＡ）／脂環式（ＡＣＡ）の置換基をもつジウレア化合物を含むウレアが、式（１）、式（２）及び式（３）

（式中、Ｒ^１は、炭素数８〜２２の脂肪族炭化水素基である。）

（式中、Ｒ^２は、炭素数６〜１２の脂環式炭化水素基である。）

（式中、Ｒ^１は、炭素数８〜２２の脂肪族炭化水素基であり、Ｒ^２は、炭素数６〜１２の脂環式炭化水素基である。）
で表されるジウレア化合物を含むウレアであり、
ウレアＢ：脂環式（ＡＣＡ）／芳香族（ＡＲＡ）の置換基をもつジウレア化合物を含むウレアが、式（２）、式（４）及び式（５）

（式中、Ｒ^２は、炭素数６〜１２の脂環式炭化水素基である。）

(式中、Ｒ^３は、炭素数６〜２０の芳香族炭化水素基である。)

(式中、Ｒ^２は、炭素数６〜１２の脂環式炭化水素基であり、Ｒ^３は、炭素数６〜２０の芳香族炭化水素基である。)
で表されるジウレア化合物を含むウレアであり、
ウレアＣ：芳香族（ＡＲＡ）／脂肪族（ＡＬＡ）の置換基をもつジウレア化合物を含むウレアが、式（１）、式（４）及び式（６）

（式中、Ｒ^１は、炭素数８〜２２の脂肪族炭化水素基である。）

(式中、Ｒ^３は、炭素数６〜２０の芳香族炭化水素基である。)

（式中、Ｒ^１は、炭素数８〜２２の脂肪族炭化水素基であり、Ｒ^３は、炭素数６〜２０の芳香族炭化水素基である。)
で表されるジウレア化合物を含むウレアである請求項１に記載したピボットアッシー軸受用グリース組成物。
混合ウレアとしてウレアＡ及びウレアＢを使用した請求項１又は請求項２に記載したグリース組成物。
混合ウレアとしてウレアＢ及びウレアＣを使用した請求項１又は請求項２に記載したグリース組成物。
混合ウレアとしてウレアＡ及びウレアＣを使用した請求項１又は請求項２に記載したグリース組成物。
混合ウレアとしてウレアＡ、ウレアＢ及びウレアＣを使用した請求項１又は請求項２に記載したグリース組成物。
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載したグリースを充填したピボットアッシー用軸受。