JP5606939B2 - 含油軸受用潤滑剤組成物 - Google Patents

Description

この発明は，例えば，自動車用補機，映像・音響・事務機器，産業用機器，家電機器等の軸受に利用され，主成分としてパーフルオロポリエーテル油が配合された含油軸受用潤滑剤組成物に関する。

一般的に，含油軸受とは，表面に多数の細孔をもったすべり軸受であって，その細孔の中に潤滑油を有し，軸受から潤滑面へ潤滑油を供給できる自己潤滑性能を持ったすべり軸受である。該含油軸受は，低コストでありながら，比較的に低摩擦で駆動できるため，自動車用補機，映像・音響・事務機器，産業用機器，家電機器等の軸受に使用されている。これらの含油軸受用潤滑剤は，熱安定性・酸化安定性に優れ，長期間潤滑性能を維持できることや，粘度指数が高く，広い温度範囲で安定した性能を発揮できることを要求されている。また，パーフルオロポリエーテル油は，優れた熱安定性・酸化安定性を持ち，高い粘度指数を示すため，含油軸受用潤滑油に適切な潤滑油の一つといえる。

従来，焼結した軸受成形品に潤滑油を含浸して低圧力条件下で使用される焼結含油軸受が知られている。該焼結含油軸受は，焼結した軸受成形品に，パーフルオロポリエーテル油又はこれと他の潤滑油とを配合した混成油を含浸したものである（例えば，特許文献１参照）。

また，基材の細孔内に，増稠剤を０．１重量％以上含有し，常温で自由表面を作らない半固体状又は固体状のグリースが充填されている多孔質滑り軸受が知られている。該多孔質滑り軸受は，常温又は軸受作動時の細孔内において流動することなく半固体の状態で保持され，軸受の寿命を延長でき，油の漏洩による周辺汚染を防止できるものである（例えば，特許文献２参照）。

また，高温雰囲気下における転がり軸受の代替品として用い，スラスト荷重とラジアル荷重を同時に受ける多孔質滑り軸受が知られている。該多孔質滑り軸受は，焼結した軸受成形品に，アルキルジフェニルエーテル油とポリαオレフィン油とを重量比で８０：２０から２０：８０の範囲で配合した混合油を基油として，これに脂肪族ウレア等のウレア増稠剤を０．１〜５重量％添加したグリースを含浸したものである（例えば，特許文献３参照）。

また，パーフルオロポリエーテル油の油漏れ改善として，パーフルオロポリエーテル油中に一次粒子径が１μｍ以下のフッ素樹脂粉末を混合し，パーフルオロポリエーテル油の耐飛散性，耐漏洩性を改善した含油軸受用潤滑剤組成物が提案されている（例えば，特許文献４参照）。

また，本出願人に係る発明として，雰囲気温度１００℃を超える高温環境下において長期間使用可能な摺動接点用グリースが知られている。該摺動接点用グリースは，パーフルオロポリエーテル油の増ちょう剤として，シリカ又は酸化アルミニウムを利用したものであり，摺動式電気接点に使用されるものである（例えば，特許文献５参照）。

特開平５−２４０２５１号公報 特開昭６３−１９５４１６号公報 特開平５−２５５６８５号公報 特開２００３−１４７３８０号公報 特開２０００−１０４０９１号公報

しかしながら，上記特許文献１に開示された焼結含油軸受は，パーフルオロポリエーテル油を含油軸受用潤滑油として用いるが，パーフルオロポリエーテル油は，表面張力が小さく，細孔からの油漏れが起こり，軸受外の他部に悪影響を及ぼすという問題を有している。また，従来の含油軸受からの油漏れ改善策として，上記特許文献のように，含油軸受用潤滑油に既知のグリース増ちょう剤を添加することがいくつか提案されているが，これらの増ちょう剤は，比較的粒径が大きいため，長期間の静置で沈降し，潤滑剤内の組成が不均一になるという問題点があった。そのため，減圧による一般的な含浸法で含油軸受に含浸すると，所望の増ちょう剤含有率で潤滑剤組成物を含浸することはできなかった。また，本出願人に係る上記の半固体状の摺動接点用グリース組成物では，用途が異なり，含油軸受用潤滑剤組成物とは全く異なるものであり，また，油中でのシリカゲルの分散安定性に関しては不明な状態であった。

この発明の目的は，上記課題を解決するものであり，含油軸受からの漏洩性を改善されたパーフルオロポリエーテル油の含油軸受用潤滑剤組成物であって，増ちょう剤の分散安定性に優れた含油軸受用潤滑剤組成物を提供することである。

この発明は，軸受を構成する金属又は焼結樹脂から成る多孔質構造体のオープンポアに含浸される潤滑剤組成物であって，４０℃で１５〜６００ｍｍ² ／ｓの動粘度を有するパーフルオロポリエーテル油の群から選択される１種又は２種以上の混合物９８．５〜９９．９質量％と，増ちょう剤としての一次粒子平均径が３０ｎｍ以下であるシリカゲルの群から選択される１種又は２種以上の混合物０．１〜１．５質量％とから成ることを特徴とする含油軸受用潤滑剤組成物に関する。

また，この含油軸受用潤滑剤組成物は，前記パーフルオロポリエーテル油の末端基がアルコール，カルボン酸及びそのエステル，アミン，アミド，リン酸及びそのエステル，ニトロ化アリール，ウレアの各種官能基に変性した非フッ素官能基を有する添加剤が混合されているものである。

また，この含油軸受用潤滑剤組成物において，前記シリカゲルは，表面に多数のシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ基）を有する親水性シリカゲル，表面を炭化水素基，又はシリコーン基で処理した疎水性シリカゲルである。

この発明による含油軸受用潤滑剤組成物は，上記のように構成されているので，パーフルオロポリエーテル油中に微粒径のシリカゲルを分散させることにより，含油軸受中での漏洩性を改善し，且つ，増ちょう剤の分散安定性に優れた潤滑剤組成物であり，従って，増ちょう剤の早期沈降がなく，長期保存が可能であり，常に所望の増ちょう剤の含有率の潤滑剤組成物を含浸軸受に含浸することができる。

分散安定性評価（沈降度) を，実施例，比較例の基油動粘度（４０℃）別にプロットしたグラフである。 分散安定性評価( 沈降度) を，実施例，比較例の基油絶対粘度（２５℃）別にプロットしたグラフである。 高速４球耐摩耗試験結果（摩耗痕径）を，実施例の基油動粘度（４０℃）別にプロットした図である。 高速４球耐摩耗試験結果（摩耗痕径) を，実施例の基油絶対粘度（２５℃）別にプロットした図である。

以下，図面及び表を参照して，この発明による含油軸受用潤滑剤組成物について説明する。
この発明による含油軸受用潤滑剤について，その構成成分，及びその配合割合は，次のとおりである。
この発明の含油軸受用潤滑剤組成物は，主として，パーフルオロポリエーテル油とシリカゲルからなる潤滑剤組成物であり，以下に，各成分の詳細を説明する。

（ａ）パーフルオロポリエーテル油
この発明による含油軸受用潤滑剤組成物に用いることができるパーフルオロポリエーテル油は，４０℃で１５〜６００ｍｍ² ／ｓの動粘度を有し，且つ下記の一般式（１），
（２）又は（３）である。これらのパーフルオロポリエーテル油は，１種又は2 種以上を混合して用いてもよいものである。パーフルオロポリエーテル油の動粘度が１５ｍｍ² ／ｓ未満の場合には，高温時での蒸発量が大きくなり，また，６００ｍｍ² ／ｓより動粘度が高い場合には，潤滑面でのトルクが大きくなり，高い消費電力を必要とするため，この発明による含油軸受用潤滑剤組成物には適さないものである。

Ｒｆ〔ＯＣＦ（ＣＦ₃ ）ＣＦ₂ 〕n （ＯＣＦ₂ ）m ＯＲｆ ──（１）
Ｒｆ（ＯＣＦ₂ ＣＦ₂ ＣＦ₂ ）p （ＯＣＦ₂ ＣＦ₂ ）q （ＯＣＦ₂ ）r ＯＲｆ─（２） Ｆ（ＯＣＦ₂ ＣＦ₂ ＣＦ₂ ）s ＯＣＦ₂ ＣＦ₃ ──（３）
但し，Ｒｆは低級パーフルオロアルキル基，ｎ，ｍ，ｐ，ｑ，ｒ，ｓは０以上の整数である。

（ｂ）増ちょう剤
この発明による含油軸受用潤滑剤組成物に用いた増ちょう剤としては，シリカゲルが有用であって，該シリカゲルは，一次粒子の平均径が３０ｎｍ以下であるシリカゲルの群から選択される1 種又は２種以上の混合物である。シリカゲルの一次粒子の平均径が３０ｎｍを超える場合には，パーフルオロポリエーテル油中でのシリカゲルの沈降が顕著にみられ，所望の増ちょう剤の含有率で潤滑剤組成物を含浸することができない。
また，この発明に用いたシリカゲルは，表面に多数のシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ基）を有する親水性シリカゲル，表面を炭化水素基，又はシリコーン基で処理した疎水性シリカゲルのどちらを用いてもよいものであるが，疎水性シリカゲルが分散安定性に優れており，好ましいものである。
この発明による含油軸受用潤滑剤組成物は，上記のシリカゲルの群から選択される１種又は２種以上の混合物０．１〜１．５質量％から成ることを特徴とする。シリカゲルの含有量が１．５質量％を超える場合には，潤滑剤組成物は流動性を失い，含油軸受に含浸できなくなる。逆に，シリカゲルの含有量が０．１質量％未満になると，シリカゲルの増ちょう効果は小さく，飛散・漏洩の抑制を期待することができない。

（ｃ）添加剤
更に，必要に応じて既存のフッ素系添加剤を，この発明による含油軸受用潤滑剤組成物に混合することができる。フッ素系添加剤としては，例えば，前記一般式（１），（２）及び（３）で示されるパーフルオロポリエーテル油の末端基が非フッ素官能基( アルコール，カルボン酸及びそのエステル，アミン，アミド，リン酸及びそのエステル，ニトロ化アリール，ウレア等) に変性したものを挙げることができる。
また，非フッ素系添加剤は，シリカゲルに吸着することにより，この発明による含油軸受用潤滑剤組成物中に分散することが可能である。非フッ素系添加剤としては，粘度指数向上剤，流動点降下剤，金属不活性剤，極圧剤，防錆剤，耐摩耗剤，耐熱向上剤，泡消剤，清浄分散剤等の潤滑剤に使用されているものを必要に応じて配合することができる。

この発明による含油軸受用潤滑剤組成物の製造方法については，次のとおりである。
１種又は２種以上のパーフルオロポリエーテル油に，１種又は２種以上のシリカゲル，及び必要な添加剤を混合し，高速回転型乳化撹拌機，又は高圧ホモジナイザーで十分に混練することによって製造される。

以下，この発明による含油軸受用潤滑剤組成物の実施例１−１８，及び比較例１−７について説明する。
実施例１〜１８，比較例１〜７は，下記の原料を用い，高速回転型乳化撹拌機によって調製されたものである。
☆パーフルオロポリエーテル油（ＰＦＰＥ油）
◇１−１：
Ｒｆ（ＯＣＦ₂ ＣＦ₂ ＣＦ₂ ）p （ＯＣＦ₂ ＣＦ₂ ）q （ＯＣＦ₂ ）r ＯＲｆ
〔動粘度（４０℃）１７ｍｍ² ／ｓ〕
◇１−２：
Ｒｆ（ＯＣＦ₂ ＣＦ₂ ＣＦ₂ ）p （ＯＣＦ₂ ＣＦ₂ ）q （ＯＣＦ₂ ）r ＯＲｆ
〔動粘度（４０℃）８５ｍｍ² ／ｓ〕
◇１−３：
Ｒｆ（ＯＣＦ₂ ＣＦ₂ ＣＦ₂ ）p （ＯＣＦ₂ ＣＦ₂ ）q （ＯＣＦ₂ ）r ＯＲｆ
〔動粘度（４０℃）１６０ｍｍ² ／ｓ〕
◇２−１：
Ｒｆ〔ＯＣＦ（ＣＦ₃ ）ＣＦ₂ 〕n （ＯＣＦ₂ ）m ＯＲｆ
〔動粘度（４０℃）１５ｍｍ² ／ｓ〕
◇２−２：
Ｒｆ〔ＯＣＦ（ＣＦ₃ ）ＣＦ₂ 〕n （ＯＣＦ₂ ）m ＯＲｆ
〔動粘度（４０℃）３５０ｍｍ² ／ｓ〕
◇２−３：
Ｒｆ〔ＯＣＦ（ＣＦ₃ ）ＣＦ₂ 〕n （ＯＣＦ₂ ）m ＯＲｆ
〔動粘度（４０℃）５１０ｍｍ² ／ｓ〕
☆シリカゲル
◇Ａ−１：親水性シリカゲル( 一次粒子平均径３０ｎｍ）
◇Ａ−２：親水性シリカゲル( 一次粒子平均径１２ｎｍ）
◇Ａ−３：親水性シリカゲル( 一次粒子平均径７ｎｍ）
◇Ａ−４：親水性シリカゲル( 一次粒子平均径４０ｎｍ）
◇Ｂ−１：親水性シリカゲル( 一次粒子平均径１６ｎｍ）
◇Ｂ−２：親水性シリカゲル( 一次粒子平均径１２ｎｍ）
☆フッ素樹脂
◇Ｃ： 一次粒子径０．２μｍ，平均粒子径４μｍ
☆添加剤（耐摩耗性）
◇Ｄ−１：パーフルオロポリオキシアルカンのジハイドロキシ誘導体
◇Ｄ−２：パーフルオロポリオキシアルカンのジカルボン酸誘導体

これらのＰＦＰＥ油，シリカゲル，フッ素樹脂，添加剤を表１−４のように組み合わせて，含油軸受用潤滑剤組成物に実施例１−１８及び比較例１−７の試料を作製した。これらの試料を下記の試験法によって評価した。
☆外観
各試料の調製終了後に，各試料を１時間静置して目視で確認した。 ☆絶対粘度（基油・組成物）
Ｅ型粘度計を用い，1 °３４’×Ｒ２４ローター，回転数：０．５ｒｐｍ，２５℃の条件で，各試料の測定開始５分後の粘度を評価した。
☆分散安定性評価 (遠心分離試験）
試料２５ｍｌを回転数：２０００ｒｐｍ，時間：６０分の条件で遠心分離し，試験後の増ちょう剤沈降度（増ちょう剤を含まない油が何％得られたか) を確認し，分散性を評価した。
☆高速４球耐摩耗性能
ＡＳＴＭ Ｄ２５９６の条件（１２００ｒｐｍ，３９２Ｎ，７５℃，１ｈ）で試験を行い，試験後の摩耗痕径を評価した。

表１−３の絶対粘度を見ると，実施例１−１８の潤滑剤組成物は，シリカゲルの増ちょう効果で，基油より高い粘度を示していることが分かる。それ故に，これらの実施例１−１８の潤滑剤組成物は，含油軸受からの飛散・漏洩を抑制した潤滑剤組成物ということができる。
また，図１には，基油動粘度（４０℃，ｍｍ² ／ｓ）に対する沈降度（％）を示しており，◆印が増ちょう剤としてシリカゲルを用いた潤滑剤組成物の本願発明の実施例を示し，＋印が増ちょう剤としてフッ素樹脂を用いた潤滑剤組成物の比較例を示している。
図２には，基油絶対粘度（２５℃，ｍＰａ・ｓ）に対する沈降度（％）を示しており，◆印が増ちょう剤としてシリカゲルを用いた潤滑剤組成物の本願発明の実施例を示し，＋印が増ちょう剤としてフッ素樹脂を用いた潤滑剤組成物の比較例を示している。
表１−３，図１，及び図２により，同じ粘度の基油から調製された潤滑剤組成物を比較した場合に，シリカゲルがフッ素樹脂より沈降し難く，分散安定性に優れていることが分かる。

表４を参照して，比較例１−７の試験結果について考慮した。
比較例１−４の潤滑剤組成物は，分散安定性が無く，沈降度が大きいことが分かる。
比較例５の潤滑剤組成物は，一次粒子平均径が３０ｎｍを超えるシリカゲルを使用しているため，組成物中でシリカゲルが沈降し，分散安定性の良い潤滑剤組成物とならなかった。
比較例６の潤滑剤組成物は，シリカゲルの量が多いため，組成物は流動性を失い，含油軸受用潤滑剤組成物としては不適切なものであった。
比較例７の潤滑剤組成物は，シリカゲルが少ないため，増ちょう（増粘）効果があまり得られず，飛散・漏洩の抑制を期待できないものであった。

表1 −３，図３，及び図４には，この含油軸受用潤滑剤組成物について，添加剤の有無による耐摩耗性の差が示されている。
図３には，基油動粘度（４０℃，ｍｍ² ／ｓ）に対する高速４球耐摩耗試験結果を，摩耗痕径（ｍｍ）で示しており，◆印が本願発明の実施例の内，添加剤を配合していない実施例１−１０について示し，また，×印が本願発明の実施例の内，添加剤を配合した実施例１１−１８について示している。
図４には，基油絶対粘度（２５℃，ｍＰａ・ｓ）に対する高速４球耐摩耗試験結果を，摩耗痕径（ｍｍ）で示しており，◆印が本願発明の実施例の内，添加剤を配合していない実施例１−１０について示し，また，×印が本願発明の実施例の内，添加剤を配合した実施例１１−１８について示している。
図3 ，及び図4 により，同じ基油粘度から調製された潤滑剤組成物を比較すると，添加剤を含んだ潤滑剤組成物の方が，添加剤を含んでいない潤滑剤組成物より摩耗痕径が小さく，耐摩耗性に優れていることが分かった。

この発明による含油軸受用潤滑剤組成物は，自動車用補機，映像・音響・事務機器，産業用機器，家電機器等の軸受に利用されて好ましいものである。

Claims (3)

1. 軸受を構成する金属又は焼結樹脂から成る多孔質構造体のオープンポアに含浸される潤滑剤組成物であって，４０℃で１５〜６００ｍｍ² ／ｓの動粘度を有するパーフルオロポリエーテル油の群から選択される１種又は２種以上の混合物９８．５〜９９．９質量％と，増ちょう剤としての一次粒子平均径が３０ｎｍ以下であるシリカゲルの群から選択される１種又は２種以上の混合物０．１〜１．５質量％とから成ることを特徴とする含油軸受用潤滑剤組成物。
2. 前記パーフルオロポリエーテル油の末端基がアルコール，カルボン酸及びそのエステル，アミン，アミド，リン酸及びそのエステル，ニトロ化アリール，ウレアの各種官能基に変性した非フッ素官能基を有する添加剤が混合されていることを特徴とする請求項１に記載の含油軸受用潤滑剤組成物。
3. 前記シリカゲルは，表面に多数のシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ基）を有する親水性シリカゲル，表面を炭化水素基，又はシリコーン基で処理した疎水性シリカゲルであることを特徴とする請求項１又は２に記載の含油軸受用潤滑剤組成物。

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