JP4017639B2 - 軸受用グリース基油 - Google Patents

Description

本発明は、軸受用グリース基油に関する。さらに詳しくは、温度変化が激しい状況下で使用される機械油、電気絶縁油、冷凍機油、作動油、コンプレッサー油などの潤滑油としてのみならず、熱媒体、合成樹脂用可塑剤、滑剤、離型剤、結晶化促進剤などとしても好適に使用しうる軸受用グリース基油に関する。

グリース基油は、主として各種機械等に潤滑油として幅広く使用されている。
従来、前記潤滑油には、鉱物油が広く用いられており、かかる鉱物油は、安価であるという利点がある反面、低温時に使用した際に、潤滑性が著しく悪いという欠点がある。

前記欠点を解消するグリース基油として、ネオペンチルポリオールと、アルキル基の炭素数が１〜８個である三級脂肪酸を含有する脂肪酸とのエステルからなるエステル系グリース基油などが知られている（特許文献１参照）。

前記エステル系グリース基油を用いた場合、確かに低温時における潤滑性が向上するが、高温で長時間使用している間に潤滑性が著しく低下するという欠点がある。

したがって、近年、機械類の高性能化に伴って、低温時における潤滑性が優れることのほか、高温で長時間使用した場合であっても優れた潤滑性を維持することができる、幅広い使用温度範囲で優れた潤滑性を長期間にわたって呈する軸受用グリース基油の開発が待ち望まれている。
特開平１−１３９２９８号公報

本発明は、前記従来技術に鑑みてなされたものであり、低温時における潤滑性が優れることのほか、高温で長時間使用した場合であっても優れた潤滑性を維持することができるという、幅広い使用温度範囲で優れた潤滑性を長期間にわたって呈する軸受用グリース基油を提供することを目的とする。

即ち、本発明の要旨は、ペンタエリスリトールとカルボン酸とのエステル化反応によって得られるエステル化物からなり、カルボン酸が（Ａ）ｎ−ヘプタン酸と（Ｂ）２−エチルヘキサン酸を含有し、（Ａ）ｎ−ヘプタン酸／（Ｂ）２−エチルヘキサン酸のモル比が２０／８０〜４２．２／４８．９である軸受用グリース基油に関する。

本発明の軸受用グリース基油は、低温時における潤滑性が優れることのほか、高温で長時間使用した場合であっても優れた潤滑性を維持することができるという、幅広い使用温度範囲で優れた潤滑性を長期間にわたって呈する。
したがって、本発明の軸受用グリース基油は、気温変化が激しい条件で使用される機械類などに好適に使用しうるものである。

本発明の軸受用グリース基油は、前記したように、１８０℃の恒温槽内で５００時間加熱した際の揮発量が３５重量％以下であり、かつ流動点が−２０℃以下であるものである。

本発明の軸受用グリース基油は、前記構成を有することにより、驚くべきことに、低温時における潤滑性が優れることのほか、高温で長時間使用した場合であっても優れた潤滑性を維持し、幅広い使用温度範囲で優れた潤滑性を長期間にわたって保持することができるという、格別顕著に優れた効果を発現するものである。

本発明の軸受用グリース基油がこのように優れた効果を発現する理由は、現在のところ未だ定かではないが、おそらく本発明の軸受用グリース基油の流動点が−２０℃以下であることに基づいて、本発明の軸受用グリース基油は、低温時に使用した際に適度な流動性を有するので、優れた潤滑性が発現され、また１８０℃の恒温槽内で５００時間加熱した際の揮発量が３５重量％以下であることに基づいて、高温下で長時間使用された場合であっても揮散しがたいので、長期間にわたって優れた流動性が発現されるものと考えられる。

このように、本発明の軸受用グリース基油は、１８０℃の恒温槽内で５００時間加熱した際の揮発量が３５重量％以下であることと、流動点が−２０℃以下であることに基づいて、低温時における潤滑性が優れ、しかも高温で長時間使用した場合であっても優れた潤滑性を維持することができ、例えば−４０℃程度の低温から１５０℃程度の高温にわたって幅広い温度範囲で優れた潤滑性を発現するという画期的な発明である。

なお、前記揮発量は、ＪＩＳ Ｋ２２２０ ５．６に準拠し、雰囲気温度が１８０℃の恒温槽内で５００時間加熱した際の揮発量である。前記揮発量は、本発明の軸受用グリース基油を高温で長時間使用した場合であっても、優れた潤滑性が長時間維持するようにするために、３５重量％以下、好ましくは３０重量％以下、さらに好ましくは２５重量％以下である。

前記流動点は、ＪＩＳ Ｋ２２６９に規定の方法に準拠して測定したときの値である。本発明の軸受用グリース基油の流動点が−２０℃以下であるとき、例えば、本発明の軸受用グリース基油をエアコンファンモーター用軸受け、自動車用軸受け、音響機器用軸受け、コンピューター用軸受けなどに用いた場合、低温起動トルクを飛躍的に減少させることができる。前記流動点は、低温時における潤滑性をより一層向上させる観点から、−３０℃以下であることが好ましく、−４０℃以下であることがより好ましく、−５０℃以下であることが特に好ましい。

さらに、本発明の軸受用グリース基油の４０℃における動粘度が、２０ｍｍ^２／ｓｅｃ以上、好ましくは２５ｍｍ^２／ｓｅｃ以上である場合には、高温状態における軸受用グリース基油の揮発量のより一層の低減を図ることができ、また１００ｍｍ^２／ｓｅｃ以下、好ましくは７５ｍｍ^２／ｓｅｃ以下、さらに好ましくは６５ｍｍ^２／ｓｅｃ以下である場合には、低温状態における流動性を高めることができる。

本発明においては、軸受用グリース基油は、その構成成分としてペンタエリスリトールが用いられたエステルであることが、優れた熱安定性、低揮発性、好適な粘度などを呈する観点から好ましい。また、酸化安定性などの観点から、前記エステルを構成する酸成分として、カルボン酸が用いられていることが好ましい。

前記ペンタエリスリトールとカルボン酸とのエステルの具体的な組成には特に限定がなく、前記揮発量および前記流動点を満足するものであればよい。かかるエステルの代表例としては、例えば、カルボン酸が、（Ａ）ｎ−ヘプタンと、（Ｂ）２−エチルヘキサン酸およびｉ−ノナン酸から選ばれた少なくとも１種の分枝鎖含有脂肪酸とからなるエステルなどがあげられ、このエステルは、特に揮発量が少なく、しかも流動点が低いので、本発明において好適に使用しうるものである。

前記分枝鎖含有脂肪酸に用いられるｉ−ノナン酸としては、例えば、３，５，５−トリメチルヘキサン酸、２−メチルオクタン酸、２，２−ジメチルヘプタン酸などがあげられる。これらのｉ−ノナン酸のなかでは、３，５，５−トリメチルヘキサン酸は、その入手が容易であることから、本発明において好適に使用しうるものである。

前記（Ａ）ｎ−ヘプタン酸／（Ｂ）分枝鎖含有脂肪酸のモル比は、高温において低揮発性を発現させ、また低温における流動性を高める観点から、２０／８０以上、好ましくは２５／７５以上であることが望ましく、また低温における流動性を高め、最適な粘度を得る観点から、８０／２０以下、好ましくは７５／２５以下であることが望ましい。

なお、前記カルボン酸には、（Ａ）ｎ−ヘプタン酸および（Ｂ）分枝鎖含有脂肪酸以外のその他のカルボン酸が、本発明の目的が阻害されない範囲内、例えば、前記カルボン酸中における含有量が５０モル％以下、好ましくは４０モル％以下、さらに好ましくは３０モル％以下、特に好ましくは２０モル％となるように配合されていてもよい。かかるその他のカルボン酸としては、例えば、ｎ−ペンタン酸、ｎ−ヘキサン酸、ｎ−オクタン酸、ｎ−ノナン酸、ラウリン酸などの直鎖カルボン酸、２−メチルブタン酸、３−メチルブタン酸、２−エチルブタン酸、２−エチルペンタン酸、２−メチルヘキサン酸、２，２−ジメチルヘキサン酸、２，２−ジメチルヘプタン酸など分枝鎖カルボン酸などがあげられる。

前記ペンタエリスリトールとカルボン酸との反応に際して、両者の当量比は、特に限定がないが、通常、ペンタエリスリトールの水酸基１当量に対して脂肪酸のカルボキシル基が１．０〜１．３当量となるように調整することが好ましい。なお、脂肪酸のカルボキシル基の比率を高くするとペンタエリスリトールと脂肪酸との反応性が良好となる反面、反応終了後、過剰の脂肪酸を除去する必要がある。このように、多量の脂肪酸を用いた場合には、例えば、減圧留去、スチーミング、吸着剤を用いた吸着、除去などの方法により、過剰の脂肪酸を除去することができる。

前記エステルの酸価は、引火点、酸化安定性、熱安定性、加水分解安定性、金属腐食性などの観点から、１．０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、好ましくは０．５ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、さらに好ましくは０．１ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることが望ましい。また、前記エステルの水酸基価は、引火点、低温流動性、熱安定性、加水分解安定性などの観点から、１０．０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、好ましくは７．０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、さらに好ましくは５．０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることが望ましい。

なお、本発明の軸受用グリース基油には、通常用いられている酸化防止剤、極圧剤、防錆剤、消泡剤、抗乳化剤などの潤滑油添加剤を本発明の目的が阻害されない範囲内の量で必要により用いることができる。

前記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、４，４’−メチレンビス（２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェノール）などのフェノール系酸化防止剤；ｐ、ｐ’−ジオクチルフェニルアミン、モノオクチルジフェニルアミン、フェノチアジン、３，７−ジオクチルフェノチアジン、フェニル−１−ナフチルアミン、フェニル−２−ナフチルアミン、アルキルフェニル−１−ナフチルアミン、アルキルフェニル−２−ナフチルアミンなどのアミン系酸化防止剤；アルキルジサルファイド、チオジプロピオン酸エステル、ベンゾチアゾールなどの硫黄系酸化防止剤；ジアルキルジチオリン酸亜鉛、ジアリルジチオリン酸亜鉛などがあげられる。これらの酸化防止剤は、それぞれ単独でまたは２種以上を混合して用いることができる。

前記極圧剤としては、例えば、ジアルキルジチオリン酸亜鉛、ジアリルジチオリン酸亜鉛、ジアルキルポリサルファイド、トリアリルフォスフェート、トリアルキルフォスフェートなどがあげられる。これらの極圧剤は、それぞれ単独でまたは２種以上を混合して用いることができる。

前記防錆剤としては、例えば、アルケニルコハク酸、アルケニルコハク酸誘導体、ソルビタンモノオレエート、ペンタエリスリトールモノオレエート、グリセリンモノオレエート、アミンフォスフェートなどがあげられる。これらの防錆剤は、それぞれ単独でまたは２種以上を混合して用いることができる。

前記消泡剤としては、例えば、ジメチルポリシロキサン等のシリコーン油やジエチルシリケート等のオルガノシリケート類などがあげられる。これらの消泡剤は、それぞれ単独でまたは２種以上を混合して用いることができる。

前記抗乳化剤としては、例えば、ポリオキシアルキレングリコール、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルアミド、ポリオキシアルキレン脂肪酸エステルなどがあげられるが、本発明はかかる例示のみに限定されるものではない。これらの抗乳化剤は、それぞれ単独でまたは２種以上を混合して用いることができる。

なお、本発明の軸受用グリース基油を用いてグリースを調製する場合には、粘稠剤を混合すればよい。前記粘稠剤としては、例えば、カルシウム石鹸、ナトリウム石鹸、リチウム石鹸などの石鹸；カルシウムコンプレックス石鹸、アルミニウムコンプレックス石鹸、リチウムコンプレックス石鹸などのコンプレックス石鹸；テレフタルアミド酸塩、ウレア、シリカエアロジェルなどがあげられる。

本発明の軸受用グリース基油は、低温時における潤滑性が優れることのほか、高温で長時間使用した場合であっても優れた潤滑性を維持することができるという、幅広い使用温度範囲で優れた潤滑性を長期間にわたって呈する。

したがって、本発明の軸受用グリース基油は、例えば、温度変化が激しい状況下で使用される機械油、電気絶縁油、冷凍機油、作動油、コンプレッサー油などの潤滑油としてのみならず、熱媒体、合成樹脂用可塑剤、滑剤、離型剤、結晶化促進剤などとしても好適に使用しうるものである。

次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではない。

製造例１
２リットル容の４つ口フラスコに、攪拌機、温度計、窒素ガス吹き込み管および冷却管付きの脱水管を取り付けた。このフラスコに、ｎ−ヘプタン酸７５．４モルと３，５，５−トリメチルヘキサン酸２４．６モルを添加し、これにペンタエリスリトールの水酸基１当量に対して前記カルボン酸のカルボキシル基が１．２５当量となるように、ペンタエリスリトールを添加した。

次に、フラスコ内に、窒素ガスに吹き込みながら２３０℃で１４時間反応させ、留出する水を除去した。

反応終了後、５ｍｍＨｇの減圧下で過剰の脂肪酸を１時間脱酸し、５ｍｍＨｇの減圧下で１時間スチーミングを行ない、吸着剤（協和化学工業（株）製、商品名：キョーワドー５００ＳＨ）で残存している脂肪酸を吸着させた後、濾過を行ない、エステルを得た。

次に、得られたエステルの揮発量、流動点、４０℃における動粘度、酸価、水酸基価および粘度指数を以下の方法にしたがって調べた。その結果を表１に示す。

（１）揮発量
得られたエステルを１８０℃の恒温槽内に入れ、大気中で５００時間加熱したのち、ＪＩＳ Ｋ２２２０ ５．６に準拠して揮発量を求める。

（２）流動点
ＪＩＳ Ｋ２２６９に準拠して流動点を求める。

（３）４０℃または１００℃における動粘度
ＪＩＳ Ｋ２２８３に準拠して４０℃における動粘度を求める。

（４）粘度指数
ＪＩＳ Ｋ２２８３に準拠して１００℃における粘度を求めたのち、ＪＩＳ
Ｋ２２８３に準拠して粘度指数を求める。

（５）酸価
ＫＳＴＭ ２００４５に準拠して酸価を求める。

（６）水酸基価
ＫＳＴＭ ２００４６に準拠して水酸基価を求める。

製造例２〜５
製造例１において、ペンタエリスリトールおよびカルボン酸の組成を表１に示すように変更し、ペンタエリスリトールの水酸基１当量に対して前記カルボン酸のカルボキシル基が１．２５当量となるように調整したほかは、製造例１と同様にしてエステルを調製した。

得られたエステルの性質を表１に示す。
なお、表１中、ｉＣ９酸は３，３，５−トリメチルヘキサン酸を示す。

比較製造例１〜８
製造例１において、ペンタエリスリトールおよびカルボン酸の組成を表２に示すように変更し、ペンタエリスリトールの水酸基１当量に対して前記カルボン酸のカルボキシル基が１．２５当量となるように調整したほかは、製造例１と同様にしてエステルを調製した。得られたエステルの性質を表２に示す。

なお、表２中に記載のｉＣ７酸はｉ−ヘプタン酸〔協和醗酵（株）製、商品名：キョーワノイックＧＨ〕、ｉＣ８酸はｉ−オクタン酸〔エクソン化学（株）製、商品名：セカノイックＣ８酸〕、ｉＣ９酸は３，３，５−トリメチルヘキサン酸を示す。

実施例１〜５および比較例１〜８（実施例１，２，５は参考例である）
製造例１〜５および比較製造例１〜８で得られたエステルを軸受用グリース基油として用い、該軸受用グリース基油の低温時における潤滑性および高温で長時間使用後の潤滑性を以下の方法にしたがって調べた。その結果を表３に示す。

〔軸受用グリース基油の潤滑性〕
（Ａ）低温時における潤滑性（低温時の起動トルク・回転トルク）
得られた軸受用グリース基油をＪＩＳ Ｋ２２２０ ５．１４に準拠して低温トルク試験に使用し、−４０℃の雰囲気中で起動トルクおよび回転トルクを測定することにより、潤滑性を調べる。

（Ｂ）高温で長時間使用時の潤滑性（高温での運転時間）
得られた軸受用グリース基油をＡＳＴＭ Ｄ ３３３６に準拠してＣＲＣ潤滑寿命試験に使用し、回転数１００００ｒｐｍ、１５０℃で２１．５時間回転、２．５時間休止の操作を繰り返し、トルクの増加、発熱などによって停止するまでの運転時間を測定する。
なお、運転時間が長いほど、高温での潤滑性に優れていることを意味する。

表３に示された結果から、実施例１〜５で得られた軸受用グリース基油は、いずれも１８０℃の恒温槽内で５００時間加熱した際の揮発量が３５重量％以下であり、かつ流動点が−２０℃以下であることから、低温時の起動トルクおよび回転トルクが低く、低温時における潤滑性に優れ、また高温での運転可能な時間が長いことから、高温で長時間使用時の潤滑性に優れたものであることがわかる。

Claims (1)

1. ペンタエリスリトールとカルボン酸とのエステル化反応によって得られるエステル化物からなる軸受用グリース基油であって、(1)カルボン酸が（Ａ）ｎ−ヘプタン酸と（Ｂ）２−エチルヘキサン酸とからなり、あるいは(2)（Ａ）ｎ−ヘプタン酸と（Ｂ）２−エチルヘキサン酸とに加えて、ｉ−ノナン酸、ｎ−ペンタン酸、ｎ−ヘキサン酸、ｎ−オクタン酸、ｎ−ノナン酸、ラウリン酸、２−メチルブタン酸、３−メチルブタン酸、２−エチルブタン酸、２−エチルペンタン酸、２−メチルヘキサン酸、２，２−ジメチルヘキサン酸、及び２，２−ジメチルヘプタン酸からなる群より選ばれる１種以上とからなり、（Ａ）ｎ−ヘプタン酸／（Ｂ）２−エチルヘキサン酸のモル比が２０／８０〜４２．２／４８．９であり、カルボン酸中の２−エチルヘキサン酸の含有量が４８．９モル％以上であり、前記エステル化物の４０℃における動粘度が２５〜３３．６４ｍｍ ^２ ／ｓｅｃで、流動点が−４５℃以下である軸受用グリース基油。