JP3925958B2 - 軸受油組成物 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は軸受油組成物に関し、特に、焼結合金軸受部における摩擦係数を低下させ、摩耗を防止することができ、かつ高温における安定性に優れ、また各種軸受材適合性に優れる、含油軸受油として好適な軸受油組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
軸受は、重要な機械要素の一つとして、各種大型機械設備から音響，家電製品，自動車電装部品などの小型，精密機械に至るまで多くのものに使用されている。その中でも、特に、音響，家電製品，自動車電装部品などの用途に多用されてきた焼結合金軸受は、鉄，銅，錫，鉛，亜鉛，炭素，その他の金属粉末を原料として、これを焼結成形して得られる多孔性物質に潤滑油を含浸させたものであり、この焼結材料は銅系と鉄系に大別できる。銅系のものは音響、家電製品（ＶＴＲ，カーステレオ，扇風機等）などの各種モーターに、また、鉄系のものは自動車電装部品（ファンモーター等）などの各種モーターに用いられているが、その品質は含浸している潤滑油（焼結合金軸受油）の性能に支配される。
即ち、このような焼結合金軸受油は、高温時の耐熱性・酸化安定性に優れ、回転部の発熱による蒸発性が低いことが要求され、またその多くは無補給運転のため、長寿命性が要求される。更に、高低温時における潤滑性や、焼結材料やその周辺部に使用されているプラスチック材料などに対する適合性も要求されている。加えて近年、焼結合金軸受の小型化や薄型化とともに、使用環境が過酷かつ多様になってきたため、焼結合金軸受油においては耐摩耗性、耐焼付き性及び酸化安定性に加え、高温安定性の更なる向上が急務となっている。また、ポータブルラジカセ，ポータブルＣＤプレイヤー，ポータブルＭＤプレイヤーのキャプスタン軸受やモーター軸受に用いる焼結合金軸受油には消費電力の点から、摩擦係数の低減が望まれている。このような軸受油として、例えば特開平７−５３９８４号公報には、基油に特定の含金属添加剤等を添加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合金軸受油の要求特性である耐摩耗性，酸化安定性，高温安定性，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】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような状況下でなされたものである。即ち、本発明は軸受油組成物の改良に関するものであり、特に焼結合金軸受において、その摩擦係数を低減させ、かつ耐摩耗性，高温安定性及び軸受材適合性を向上せしめる軸受油組成物を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、特定の基油に、ＯＨ基を有する特定の脂肪酸のエステル化合物を配合することにより、軸受、特に焼結合金軸受における摩擦係数を低下させ、またその耐摩耗性及び軸受材適合性を向上せしめ、更には高温安定性を向上せしめることができることを見出した。すなわち、本発明は、ポリオレフィンを主成分として含有する合成油からなる基油に、（Ａ）ＯＨ基を有する脂肪酸同士またはＯＨ基を有する脂肪酸とＯＨ基を有しない脂肪酸とが縮合した２量体以上のオキシ脂肪酸オリゴマーであるエストリドと（Ｂ）アルコールとのエステルを配合したものであって、含油軸受油として用いるものであることを特徴とする軸受油組成物、特に、ポリオレフィンの含有量が基油全体に対して７０重量％以上であり、エステルを０．０１〜１０重量％の範囲で含有する軸受油組成物を提供するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を更に詳細に説明する。
本発明の軸受油組成物の基油としては、ポリオレフィンを主成分として含有する合成油が使用される。
上記基油に用いられるポリオレフィンとしては、４０℃における動粘度が５〜３００ｍｍ² ／秒の範囲にあるものを使用することができる。上記動粘度が５ｍｍ² ／秒未満の場合は耐蒸発性，耐荷重性等に不具合を生じる場合があり、また３００ｍｍ² ／秒を超える場合は低温での粘度が大きくなり低温流動性が損なわれる場合がある。このような理由から、上記範囲は１５〜２００ｍｍ² ／秒の範囲であることが更に好ましい。
【０００６】
また、本発明においては、ポリオレフィンとして粘度指数が１１０以上、好ましくは１２０以上であるものを使用することができる。この値が上記範囲より低い場合は高温安定性や潤滑特性などが不十分になる恐れがある。更に、上記ポリオレフィンとしては、流動点が−３０℃以下、好ましくは，−４０℃以下のものが使用できる。この値がこの範囲を超える場合は低温粘度特性が不十分になる恐れがある。
【０００７】
本発明において基油として用いられるポリオレフィンとしては、ポリ−α−オレフィンあるいはエチレン−α−オレフィン共重合体またはそれらの水素化物を含むものが好ましく用いられ、特に、ポリ−α−オレフィンとしては炭素数６〜１４のα−オレフィンのオリゴマ−が好ましく使用され、とりわけ１−デセンのオリゴマーが好ましい。エチレン−α−オレフィン共重合体としてはエチレン−プロピレン共重合体が好ましく使用される。特に、本発明においては、基油として、（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、及び（ｃ）（ｃ−１）ポリ−α−オレフィン，エチレン−α−オレフィン共重合体あるいはこれらの水素化物と、（ｃ−２）その他の合成油との混合物、から選ばれる少なくとも一種を使用することが、低温特性や熱安定性などの点から好ましい。
【０００８】
本発明においては、基油として上記ポリオレフィンと組み合わせて、その他の合成油を用いることができるが、このようなその他の合成油としては特に制限はないが、例えば、ヒンダードエステル，二塩基酸エステル，コンプレックスエステル，フタル酸エステル，トリメリット酸エステルなどのエステル系油；アルキルベンゼン，アルキルナフタレンなどの芳香族炭化水素油；ポリエチレングリコール，ポリプロピレングリコール，ポリブチレングリコールなどのポリグリコール油などが挙げられ、特に酸化安定性や低温流動性などの点から、ヒンダードエステル，二塩基酸エステル，アルキルベンゼンなどが好ましく用いられる。
上記における、ポリオレフィン及びその他の合成油の使用量は、（ポリオレフィン）／（その他の合成油）重量比で７０／３０〜１００／０の範囲にあることが好ましい。この範囲内の使用量においては、本発明の軸受油組成物は、安定性並びに低温流動性に優れ、さらにゴム，樹脂などの有機材に対する優れた適合性を示す。すなわち、上記重量比においてポリオレフィンが７０より少ない場合は上記有機材適合性に劣るなどの不都合な場合がある。本発明においては、上記使用量は摩擦係数等の点から、８０／２０〜１００／０の範囲であることが更に好ましい。
【０００９】
また、本発明の基油としては、粘度指数で１１０以上、好ましくは１２０以上のものを用いることが望ましい。
上記基油は、本発明の軸受油組成物中に７０重量％以上含有されることが好ましい。この含有量が７０重量％未満の場合は耐樹脂性や低温流動性などが不十分となる。
上記基油は、高温での使用時に、軸受材料の油透過性による“油圧の逃げ”を生じ、油膜強度が低下したり、軸受からの油の漏洩量が増加し、軸受の寿命を短くしたり、周辺を汚すなどの不具合がなく、また低温始動時に油の流動性低下により潤滑部への油の供給が不足するなどの問題も生じない。
【００１０】
本発明の軸受油組成物は、添加剤として（Ａ）ＯＨ基を有する脂肪酸同士またはＯＨ基を有する脂肪酸とＯＨ基を有しない脂肪酸とが縮合した２量体以上のオキシ脂肪酸オリゴマーであるエストリドと（Ｂ）アルコールとのエステルを必須成分とするものである。
ＯＨ基を有する脂肪酸同士またはＯＨ基を有する脂肪酸とＯＨ基を有しない脂肪酸とを縮合反応させれば２量体以上のオキシ脂肪酸オリゴマーであるエストリドが得られるが、例えば、本発明におけるＯＨ基を有する直鎖不飽和脂肪酸同士のエストリド（オキシ脂肪酸オリゴマー）としては、以下のようなものが挙げられる。
【００１１】
【化１】

【００１２】
【化２】

〔各々の式中、ｍ及びｎは各々整数を表す〕
【００１３】
ここで、ＯＨ基を有する脂肪酸としては、従来用いられる種々の脂肪酸が使用可能であるが、好適には、主成分がリシノール酸（ｍ＝５，ｎ＝７）であるヒマシ油脂肪酸，主成分が１２−ヒドロキシステアリン酸である水添ヒマシ油脂肪酸などが用いられ、また、これらの混合物も使用できる。
また、ＯＨ基を有しない脂肪酸としては、例えば、ラウリン酸，ミリスチン酸，パルミチン酸，ステアリン酸，アラキン酸，ベヘン酸，モンタン酸，オレイン酸，リノール酸，リノレン酸などがあげられ、これらの成分を含むヤシ油脂肪酸，パーム油脂肪酸，オリーブ油脂肪酸，牛脂脂肪酸，水添牛脂脂肪酸なども用いることができる。なお、酪酸，吉草酸，カプロン酸，エナント酸，カプリル酸，カプリン酸などの低級ないし中級の脂肪酸も用いることができるが、その場合はエストリドとしたときの脂肪酸残基の炭素数が合計で３６以上となるようにすることが好ましい。
【００１４】
上記（Ａ）成分のエストリド（すなわち、オキシ脂肪酸オリゴマー）は、２量体以上のものであるが、特に、２量体から７量体までのものが適当であり、さらに多量体とすることもできる。なお、用途によっては単量体が混在していても差し支えないが、この場合でも全体を平均した場合には1.３量体以上、殊に1.５量体以上、さらには1.８量体以上、特に好ましくは2.０量体以上となるようにすることが好ましい。２量体以上のエストリドの割合が余りに少ないときは潤滑性能や基油に対する溶解性が不足する場合がある。
このエストリドは、ＯＨ基を有する脂肪酸同士、またはＯＨ基を有する脂肪酸とＯＨ基を有しない脂肪酸とを、不活性ガス雰囲気下において１８０〜２４０℃程度の温度（特に還流条件下）に加熱することにより得られる。この場合、系にキシレン等を共存させ、副生する水を共沸により系外に除去することが好ましい。触媒は通常は使用しなくてもよいが、パラトルエンスルホン酸，硫酸などの触媒を存在させることも可能である。
【００１５】
本発明において使用される（Ｂ）成分のアルコールとしては、一価アルコール及び多価アルコールがいずれも使用可能であり、また合成アルコール，天然アルコールのいずれも使用できる。
一価アルコールとしては、炭素数１〜３０の直鎖または分岐のものを好ましく使用することができ、具体的には、イソブチルアルコール，２−エチルヘキシルアルコール，イソステアリルアルコールや炭素数４以上の合成アルコールなどが好適に用いられるが、基油に対する溶解性などの点から特に分岐状のアルコールが好ましい。
多価アルコールとしては、ネオペンチルグリコール，トリメチロールプロパン，ペンタエリスリトール，ジトリメチロールプロパン，ジペンタエリスリトール等のヒンダードアルコール、グリセリン又はその誘導体（例えば、ポリグリセリンなど）、ソルビタン，蔗糖，エチレングリコール，プロピレングリコール，ブチレングリコール等のポリグリコール類等が好ましく使用できる。
【００１６】
上記エストリド（Ａ）とアルコール（Ｂ）とのエステル化反応は、例えば、パラトルエンスルホン酸，硫酸，塩酸，リン酸，ナトリウムメチラート，塩化亜鉛などの触媒の存在下に、不活性ガス雰囲気中で１７０〜２７０℃の温度条件下に加熱反応させて行うことができる。
上記エステル化反応により得られるエステル化合物としては、上記ＯＨ基含有脂肪酸同士、または該ＯＨ基含有脂肪酸とその他の各種脂肪酸との各種エストリド（またはその水素添加物）からなる各種エステル化合物があげられる。本発明においては、上記エステル化合物のなかで、潤滑性や基油に対する溶解性の点からリシノール酸のオリゴマー及びその水素添加物から選ばれるもののエステルが好ましく用いられる。
本発明においては、上記エステル化合物は、本発明の軸受油組成物中に0.０１〜１０重量％の範囲で含有されることが好ましい。上記含有量が0.０１重量％未満では摩擦係数低減効果が小さく、また１０重量％を超える場合は安定性を低下させることがあり好ましくない場合がある。このような理由から、上記含有量は0.１〜５重量％の範囲内の値であることが更に好ましい。
【００１７】
また、本発明においては、上記軸受油組成物に更に粘度指数向上剤を配合することが好ましい。使用できる粘度指数向上剤としては、ポリメタアクリレート，ポリイソブチレン，エチレン−プロピレン共重合体などが挙げられ、数平均分子量で１0,０００〜1,００0,０００、更に１0,０００〜５０0,０００、特に１0,０００〜２０0,０００であるものが、剪断安定性などの点から好ましく使用できる。本発明においては、これらのうちポリメタアクリレートが低温特性などの点から特に好ましく用いられる。
上記粘度指数向上剤は、本発明の軸受油組成物中１〜２０重量％含有されることが好ましい。上記含有量が１重量％未満では粘度指数向上効果が小さく、２０重量％を超える場合は粘度が高くなりすぎる恐れがある。これらの粘度指数向上剤は一種用いることもできるが、２種以上組み合わせて使用することもできる。
【００１８】
本発明の軸受油組成物には、更に必要に応じ、油性剤，無灰系分散剤，金属系清浄剤，摩擦調整剤，酸化防止剤，界面活性剤，流動点降下剤，防錆剤，腐食抑制剤，消泡剤などを用途に応じて適宜配合することができる。これらの添加剤は軸受油組成物中、合計で１０重量％以下の量で使用することができる。また上記添加剤は一種あるいは二種以上組み合わせて使用することもできる。
これらのうち、酸化防止剤としては、例えば２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェノール（ＤＢＰＣ）やビスフェノールなどのフェノール系酸化防止剤，ジフェニルアミン，ジアルキル（特に、炭素数４〜１６のアルキル）ジフェニルアミン，フェニル−α−ナフチルアミンなどのアミン系酸化防止剤，ジチオリン酸亜鉛（ＺｎＤＴＰ）などのチオリン酸塩やチオカルバミン酸塩などの有機金属系酸化防止剤などが使用できる。上記酸化防止剤は、本発明の軸受油組成物中に0.０１〜５重量％程度添加することができる。
【００１９】
また、防錆剤としては脂肪族アミン類，リン酸エステル類，有機スルホン酸塩，カルボン酸，カルボン酸塩などが使用できる。特に、有機スルホン酸塩としては中性あるいは塩基性のアルカリ金属またはアルカリ土類金属スルホネートが挙げられる。上記防錆剤は、本発明の軸受油組成物中に0.０１〜５重量％程度添加することができる。
更に、腐食抑制剤としては、ベンゾトリアゾール系化合物，チアジアゾール系化合物等が用いられ、その使用量は本発明の軸受油組成物中に0.０１〜１重量％程度である。
本発明の軸受油組成物は、特に、含油軸受油組成物として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とが好ましい。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，ポータブルＣＤプレイヤー，ポータブルＭＤプレイ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。
【００２０】
【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。
なお、軸受油組成物の性能は、以下に示す方法に従い評価した。
（１） シェル摩耗試験
（社）石油学会 ＪＰＩ−５Ｓ−３２−９０に従い、下記条件にて摩耗痕の直径（ｍｍ）を測定した。
回転数：１２００ｒｐｍ， 荷重 ：４０ｋｇｆ
油温 ：５０℃， 時間 ：６０分
（２） 振り子試験
（社）自動車技術会 ＪＡＳＯ Ｍ３１４−８８に従い、下記条件にて摩擦係数を測定した。
ボール ：ＳＵＪ２（３／１６インチ）
ローラピン：ＳＵＪ２， 油温 ：２５℃
（３） 軸受材浸漬試験
下記軸受材を１５０℃で１００時間、各試験油に浸漬した後、軸受材の腐食の有無、及び試験油のスラッジの有無を評価した。

（４） 熱安定度試験
ＪＩＳ Ｋ ２５４０に従い、熱安定度試験を行った後、試験油の蒸発量（ｗｔ％）及びスラッジの有無を評価した。
温度 ：１５０℃ 時間 ：２００時間
（５） 流動点
ＪＩＳ Ｋ ２２６１に従い、流動点を観測した。
（６） 樹脂浸漬試験
下記有機材（樹脂）を１００℃で３００時間、各試験油に浸漬した後、樹脂の重量を測定し、試験前後の重量変化率で評価した。
樹脂：アクリル樹脂（住友３Ｍ社製ＶＨＢ，Ｙ−４９５９）
【００２１】
実施例１〜８及び比較例１〜５
第１表に示す基油及び第２表に示す添加剤を用いて、第２表に示す配合割合（重量％）で軸受油組成物を調製し、その各種性能を評価した。結果を第２表に示す。
【００２２】
【表１】

【００２３】
（１）ポリオレフィン ：１−デセンオリゴマーの水素化物〔動粘度（４０℃）；６３ｍｍ²/ｓ〕
（２）エチレン−プロピレン共重合体 ：動粘度（４０℃）；６０ｍｍ² ／ｓ，三井石油化学工業（株）製ルーカントＨＣ−１０
（３）アルキルベンゼン ：Ｃ₁₂のアルキル基を１〜３個有する分岐型重質アルキルベンゼン〔動粘度（４０℃）；５０ｍｍ²/ｓ〕
（４）ヒンダードエステル ：トリメチロールプロパンと脂肪酸とのエステル〔動粘度（４０℃）；３３ｍｍ²/ｓ，花王（株）製カオルーブ２６８〕
（５）鉱油Ａ ：１５０ニュートラル鉱油〔動粘度（４０℃）：３０ｍｍ²/ｓ，出光興産（株）製〕
（６）鉱油Ｂ ：５００ニュートラル鉱油〔動粘度（４０℃）：１００ｍｍ²/ｓ，出光興産（株）製〕
【００２４】
【表２】

【００２５】
【表３】

【００２６】
【表４】

【００２７】
Ａ： グリセリントリリシノール酸トリエステル〔伊藤製油（株）製ミネラゾールＬＢ６０１〕
Ｂ： ２−エチルヘキシルトリリシノール酸モノエステル〔伊藤製油（株）製ミネラゾールＬＢ７０２〕
Ｃ： トリメチロールプロパントリリシノール酸トリエステル〔伊藤製油（株）製ミネラゾールＬＢ７００〕
Ｄ： 大豆白絞油〔日華油脂（株）製〕
Ｅ： オレイン酸メチル〔日本油脂（株）製ユニスターＭ１８２Ａ〕
Ｆ： ソルビタンモノオレエート〔日光ケミカル（株）製〕
Ｇ： 酸化防止剤（ジアルキルジフェニルアミン）
Ｈ： 防錆剤（Ｃａ−スルホネート）
Ｉ： 粘度指数向上剤（ポリメタアクリレート，数平均分子量１２0,０００）
【００２８】
【発明の効果】
本発明の軸受油組成物は、通常の軸受に使用して優れた性能を示すとともに、特に含油軸受油組成物として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と、その摩擦係数を低下させ、耐摩耗性，高温安定性及び軸受材適合性を向上せしめることができる。

Claims (5)

1. ポリオレフィンを主成分として含有する合成油からなる基油に、（Ａ）ＯＨ基を有する脂肪酸同士またはＯＨ基を有する脂肪酸とＯＨ基を有しない脂肪酸とが縮合した２量体以上のオキシ脂肪酸オリゴマーであるエストリドと（Ｂ）アルコールとのエステルを配合したものであって、含油軸受油として用いるものであることを特徴とする軸受油組成物。
2. ポリオレフィンの含有量が基油全体に対して７０重量％以上であり、エステルを０．０１〜１０重量％の範囲で含有する請求項１に記載の軸受油組成物。
3. ポリオレフィンが、（ａ）ポリ−α−オレフィンまたはその水素化物、及び（ｂ）エチレン−α−オレフィン共重合体またはその水素化物から選ばれる少なくとも一種からなる請求項１または２に記載の軸受油組成物。
4. アルコールが、分岐状一価アルコール及び／又は多価アルコールである請求項１〜３のいずれかに記載の軸受油組成物。
5. ＯＨ基を有する脂肪酸が、リシノール酸である請求項１〜４のいずれかに記載の軸受油組成物。