JP5224571B2 - グリース組成物及び軸受 - Google Patents

Description

本発明はグリース組成物及び軸受に関し、更に詳細には、防錆性に優れ、製鉄設備軸受用、特に連続鋳造設備軸受用として好適なグリース組成物及びこれを封入した軸受に関する。

機械のグリース潤滑において、製鉄所の連続鋳造設備軸受や圧延機軸受のように水がかかり、グリース中に水分が混入して軸受に錆が発生する場合がかなりある。
上記のような条件下で使用されるグリースとして、高粘度精製鉱油を基油としたウレアグリースに有機系の防錆剤を添加したものが知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。この場合、有機系の防錆剤が金属表面に吸着して水と酸素が金属に直接接触するのを防ぐことにより錆の発生を防止している。
しかしながら、連続鋳造設備のような腐食性のイオンを含む水が多量にグリース中に混入し、長期間軸受が放置される場合には、従来のグリースでは軸受の錆発生を抑えることができず、錆による軸受廃却率は大きな割合を占めている。
腐食性のイオンを含む水が多量に混入するような環境においても優れた防錆性を発揮するグリース組成物として、特許文献４には、基油、次式で表されるジウレア系増ちょう剤：Ｒ¹ＮＨ−ＣＯ−ＮＨ−Ｃ₆Ｈ₄−ＣＨ₂−Ｃ₆Ｈ₄−ＮＨ−ＣＯ−ＮＨＲ²（式中、Ｒ¹及びＲ²は同一もしくは異なる、炭素原子数６〜３０のアルキル基、炭素原子数６又は７のアリール基もしくはシクロヘキシル基）、金属スルホネート、コハク酸及びコハク酸誘導体からなる群から選ばれる少なくとも１種の化合物、ナフテン酸塩及び界面活性剤を含有するグリース組成物が記載されている。

特開２００３−７３６８２ 特開２００２−５３８８４ 特開２００１−２３４９３５ 特開２００５−２１３２８９

本発明の目的は、腐食性のイオンを多く含む水が多量に混入するような環境においても優れた防錆性を発揮するグリース組成物を提供することである。
本発明の他の目的は、上記グリース組成物を封入してなる軸受を提供することである。

本発明は以下に示すグリース組成物及びこれを用いた軸受を提供するものである。
１．基油、次式（１）で表されるジウレア系増ちょう剤、界面活性剤、コハク酸誘導体、金属スルホネート、及びベンゾトリアゾール系化合物を含有するグリース組成物。
（１）Ｒ¹ＮＨ‐ＣＯ‐ＮＨ‐Ｃ₆Ｈ₄‐ＣＨ₂‐Ｃ₆Ｈ₄‐ＮＨ‐ＣＯ‐ＮＨＲ²
（式中、Ｒ¹及びＲ²は同一もしくは異なる、炭素原子数６〜３０のアルキル基、炭素原子数６又は７のアリール基もしくはシクロヘキシル基である）
２．界面活性剤が、ソルビタン系化合物である上記１記載のグリース組成物。
３．コハク酸誘導体が、コハク酸ハーフエステル、コハク酸イミド及びコハク酸無水物からなる群から選ばれる少なくとも１種である上記１又は２記載のグリース組成物。
４．金属スルホネートが、Ｃａスルホネートである上記１〜３のいずれか１項記載のグリース組成物。
５．ベンゾトリアゾール系化合物が、１，２，３−ベンゾトリアゾールである上記１〜４のいずれか１項記載のグリース組成物。
６．基油が、４０℃の動粘度が１００〜５００ｍｍ²／ｓの鉱油である上記１〜５のいずれか１項記載のグリース組成物。
７．上記１〜６のいずれか１項記載のグリース組成物を封入してなる軸受。
８．製鉄設備軸受である上記７記載の軸受。
９．連続鋳造設備軸受である上記８記載の軸受。

本発明のグリース組成物は、腐食性のイオンを多く含む水が多量に混入するような環境においても優れた防錆性を発揮し、これを封入した軸受は発錆が長期間抑制され、錆による軸受廃却率を大幅に低下させることができる。従って、特に、製鉄所の連続鋳造設備軸受や圧延機軸受のように水がかかり、グリース中に水分が混入して錆が発生しやすい軸受用のグリースとして好適である。
また、本発明のグリース組成物は反応性の強い防錆剤を用いていないため、軸受が変色することはなく、いつでも点検が可能である。

本発明のグリース組成物に使用される基油としては、鉱物油、エステル系合成油、エーテル系合成油、合成炭化水素油等が挙げられ、これらは、単独でも２種以上を混合して使用してもよい。特に好ましくは、鉱油であり、さらに好ましくは４０℃の動粘度が１００〜５００ｍｍ²／ｓの鉱油である。

本発明のグリース組成物に使用されるジウレア系増ちょう剤は式（１）で表されるものである。
このようなジウレア系増ちょう剤は、オクチルアミン、ステアリルアミン、ドデシルアミン、ヘキサデシルアミン等のアルキルモノアミン、アニリン、ｐ−トルイジン等のアリールモノアミン、シクロヘキシルアミン等のモノアミンとジフェニルメタン-４，４'-ジイソシアネートとの反応によって得られる。特に好ましい増ちょう剤は、Ｒ¹及びＲ²が炭素原子数６〜３０のアルキル基及び、炭素原子数６又は７のアリール基である式（１）のジウレア化合物である。
ジウレア系増ちょう剤のグリース組成物中の含有量は、好ましくは、２〜２０質量％、さらに好ましくは、３〜１５質量％である。

本発明のグリース組成物に使用される界面活性剤は、水がグリース中に混入した場合、Ｗ／Ｏ化し微細粒子としてグリース中に取り込み、その結果、水が直接金属と接触するのを防止する効果を持ち、良好な防錆性を発揮する。界面活性剤の種類としては、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、両性界面活性剤等のイオン系界面活性剤及びノニオン系の界面活性剤全てが使用可能である。ノニオン系界面活性剤が好ましく、ＨＬＢが８以下のノニオン系界面活性剤が特に好ましい。
ノニオン系界面活性剤としては、アルキルエーテル型、アルキルエステル型、ソルビタンエステル型、ソルビタンエステルエーテル型等が挙げられる。
本発明のグリース組成物中の界面活性剤の含有量は、好ましくは０．１〜５質量％であり、さらに好ましくは、０．５〜３質量％である。

本発明のグリース組成物に使用されるコハク酸誘導体は、グリースの防錆剤として知られており、コハク酸ハーフエステルとしては、アルキルコハク酸ハーフエステル、アルケニルコハク酸ハーフエステル等が挙げられる。アルキル基、アルケニル基としては共に炭素原子数４〜３０のものが、ハーフエステルのアルコール残基としては炭素原子数２〜２０のアルキル基が挙げられる。コハク酸イミドとしては、アルキルコハク酸イミド、アルケニルコハク酸イミド等が挙げられる。アルキル基、アルケニル基としては共に炭素原子数４〜３０のものが挙げられる。コハク酸無水物としては、アルキルコハク酸無水物、アルケニルコハク酸無水物等が挙げられる。アルキル基、アルケニル基としては共に炭素原子数４〜３０のものが挙げられる。
本発明のグリース組成物中のコハク酸誘導体の含有量は、好ましくは０．１〜５質量％であり、さらに好ましくは、０．２〜３質量％である。

本発明のグリース組成物に使用される金属スルホネートとしては、カルシウムスルホネート、亜鉛スルホネート、バリウムスルホネート、マグネシウムスルホネート等が挙げられる。これらの金属スルホネートは、防錆剤として知られており、ジノニルナフタレンスルホン酸やアルキル芳香族スルホン酸などの金属塩、例えば、カルシウム塩、亜鉛塩、バリウム塩、マグネシウム塩が挙げられる。金属スルホネートの全塩基価は、好ましくは４００ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であり、さらに好ましくは５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である。
本発明のグリース組成物中の金属スルホネートの含有量は、好ましくは０．１〜５質量％であり、さらに好ましくは、０．５〜３質量％である。

本発明のグリース組成物に使用されるベンゾトリアゾール系化合物の具体例としては、１，２，３−ベンゾトリアゾール、４−メチル−１，２，３−ベンゾトリアゾール、４−カルボキシル−１，２，３−ベンゾトリアゾール、ナトリウムトリルトリアゾール、５−メチル−１，２，３−ベンゾトリアゾール、ベンゾトリアゾールブチルエーテル、銀ベンゾトリアゾール、５−クロロ−１，２，３−ベンゾトリアゾール、１−クロロ−ベンゾトリアゾール、１−ジ（Ｃ₈Ｈ₁₇）アミノメチル−ベンゾトリアゾール、２，３−ジヒドロキシプロピル−ベンゾトリアゾール、１，２−ジカルボキシエチル−ベンゾトリアゾール、（Ｃ₈Ｈ₁₇）アミノメチル−ベンゾトリアゾール、ビス（ベンゾトリアゾール−１−イル−メチル）（Ｃ₈Ｈ₁₇）アミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−エチルヘキシル）−４−メチル−１Ｈ−ベンゾトリアゾール１−メチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−エチルヘキシル）−５−メチル−１，２，３−ベンゾトリアゾール１−メチルアミン等が挙げられる。

本発明のグリース組成物には、他の添加剤として、酸化防止剤、金属不活性化剤、極圧剤、固体潤滑剤、摩擦緩和剤等を含有させてもよい。

＜実施例＞
次に本発明を実施例および比較例により説明する。
実施例１〜６および比較例１〜１０
容器に基油 １３１６gとジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート １３８ｇをとり、混合物を７０〜８０℃に加熱した。別容器に基油 １４００ｇとオクチルアミン１１６ｇおよびアニリン２０ｇをとり、７０〜８０℃に加熱後、先の容器に加えた。混合物をよく攪拌しながら、１８０℃まで昇温、放冷し、ベースウレアグリース（脂肪族＋芳香族ジウレア）を得た。このベースウレアグリースに適宜基油を加え、得られた混合物を三段ロールミルにてちょう度３３０に調整し、グリースＡを得た。グリースＡに表１、２に示す配合で添加剤を添加し、適宜基油を加え、得られた混合物を三段ロールミルにてちょう度３５０に調整した。
上記実施例及び比較例において、いずれもグリースの基油としては、以下の特性を有する鉱油を使用した。
動粘度 ４０℃ ４３６．２ｍｍ²／ｓ
１００℃ ３１．４ｍｍ²／ｓ

＜試験方法＞
・ちょう度 (JIS K2220.7.)
混和ちょう度は、３５０に統一した。

・高負荷軸受防錆試験
ＡＳＴＭ Ｄ １７４３の軸受防錆試験方法に用いる装置を使用して、グリース中に腐食水を３０％含ませたものを試料として、軸受（３２３０４Ｊ）に１０００ｋｇｆ・ｃｍのトルクをかけ、温度８０℃で４８時間放置後、軸受の発錆状態を確認した。
（評価）
＃１：外輪レース面に発錆全くなし
＃２：外輪レース面に小錆３点以内
＃３：外輪レース面に小錆４点以上

・Ｅｍｃｏｒ試験
ＩＰ２２０に準じて、規定の自動調心玉軸受（１３０６Ｋ）にグリース１０ｇを充填する。回転数８０ｒｐｍで３０分間のならし運転後、２０ｍｌの腐食水を入れ、８０ｒｐｍで８時間運転、１６時間停止を２回繰り返す。さらに、８時間運転後、１０８時間放置し、発錆状態を観察する。
（評価）
０：発錆なし
１：発錆が３点以内
２：発錆が表面の１％以内
３：発錆が表面の１〜５％
４：発錆が表面の５〜１０％
５：発錆が表面の１０％以上

ここで用いる腐食水は下記イオンを含むものであり、製鉄所の工業用水の平均的なイオン濃度である。
Ｃｌ^-イオン：１５０ｐｐｍ
ＳＯ₄ ^2-イオン：１５０ｐｐｍ
ＨＣＯ₃ ^-イオン：１５０ｐｐｍ
Ｎａ⁺イオン：２２５ｐｐｍ
Ｆ^-イオン：４０ｐｐｍ

・銅板腐食試験
グリースは一般に給脂配管を通し、給脂して使用される。その給脂配管としては銅製のものが多く用いられているため、グリースには銅に対する耐腐食性が一般に要求される。
ＪＩＳ Ｋ２２２０．７．に準じて、研磨した銅板をグリース中に浸し、１００℃で２４時間保持した後、銅板の変色有無を調べる。
（評価）
○：緑色変化又は黒色変化無し
×：緑色変化又は黒色変化有り
結果を表１及び表２に示す。

Ｃａスルホネート：ジノニルナフタレンスルホン酸カルシウム
Ｚｎスルホネート：ジノニルナフタレンスルホン酸亜鉛
界面活性剤：ソルビタントリオレート（ＨＬＢ＝１．８）

表１に示される結果から、本発明の実施例１〜６のグリース組成物は、基油、式（１）で表されるジウレア系増ちょう剤、界面活性剤、コハク酸誘導体、金属スルホネート、及びベンゾトリアゾール系化合物を含んでいるため、防錆性に優れ、銅板腐食性も小さいことがわかる。
これに対して、表２に示される結果から、コハク酸誘導体を含まない比較例１及び２、金属スルホネートを含まない比較例３及び４、界面活性剤を含まない比較例５〜７のグリース組成物は、防錆性が劣り、銅板腐食性も大きいこと、ベンゾトリアゾールを含まない比較例８〜１０のグリース組成物は、防錆性が劣り、銅板腐食性が大きいことがわかる。

Claims (9)

1. 基油、次式（１）で表されるジウレア系増ちょう剤、界面活性剤、コハク酸誘導体、金属スルホネート、及びベンゾトリアゾール系化合物を含有し、
   コハク酸誘導体が、コハク酸イミド及びコハク酸無水物からなる群から選ばれる少なくとも１種であり、
   金属スルホネートが、Ｃａスルホネートであるグリース組成物。
   （１）Ｒ ¹ ＮＨ‐ＣＯ‐ＮＨ‐Ｃ ₆ Ｈ ₄ ‐ＣＨ ₂ ‐Ｃ ₆ Ｈ ₄ ‐ＮＨ‐ＣＯ‐ＮＨＲ ²
   （式中、Ｒ ¹ 及びＲ ² は同一もしくは異なる、炭素原子数６〜３０のアルキル基、炭素原子数６又は７のアリール基もしくはシクロヘキシル基である）
2. 界面活性剤が、ソルビタン系化合物である請求項１記載のグリース組成物。
3. 金属スルホネートが、ジノニルナフタレンスルホン酸カルシウムである請求項１又は２項記載のグリース組成物。
4. ベンゾトリアゾール系化合物が、１，２，３−ベンゾトリアゾールである請求項１〜３のいずれか１項記載のグリース組成物。
5. 基油が、４０℃の動粘度が１００〜５００ｍｍ²／ｓの鉱油である請求項１〜４のいずれか１項記載のグリース組成物。
6. さらに酸化防止剤を含有する請求項１〜５のいずれか１項記載のグリース組成物。
7. 請求項１〜６のいずれか１項記載のグリース組成物を封入してなる軸受。
8. 製鉄設備軸受である請求項７記載の軸受。
9. 連続鋳造設備軸受である請求項８記載の軸受。